Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Materialabmessungen eines Langprofils während eines Sägevorganges, indem ein Sägeblatt vorgeschoben wird, ein Langprofil währenddessen vom Sägeblatt entlang einer Sägenut zerspant wird, Vorschubpositionsdaten des Sägeblattes entlang des Vorschubweges ermittelt werden, während des Sägens weitere Messdaten aus der Gruppe Sägekraft oder einer anderen mit der Sägekraft korrespondierenden Größe ermittelt werden.

Im Stand der Technik sind Rohrschneidemaschinen hinlänglich bekannt. Aufgrund zunehmender Anforderungen an die Genauigkeit der Maße der abgelängten Rohrabschnitte werden diese einer Nachprüfung unterzogen Die abgelängten Rohrabschnitte werden einer Nachprüfung hinsichtlich der Länge beispielsweise durch die Rohrschneidemaschine der DE 10 2005 025 606 oder hinsichtlich der Form der Profils des Rohrrandes durch eine Vorrichtung der DE 10 2006 019 354 unterzogen.

In der DE 10 2013 202 754 A1 ist eine Vorrichtung zum Trennen eines Werkstückes entlang einer Trennlinie offenbart. Dabei wird der Bearbeitungsprozess für den Bediener vereinfacht, indem von einer Sensoreinrichtung auf Grundlage der Messgrößen ein aktuelles Bearbeitungsergebniss berechnet wird und das aktuelle Bearbeitungsergebnis auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt wird.

Nachteilig an der genannten Rohrschneidemaschine ist, dass eine Kontrolle der Abmessungen des eingelegten Rohres in die Rohrschneidemaschine, insbesondere dessen Durchmesser und dessen Wandstärke, nur sehr aufwendig möglich ist. Insbesondere können verschiedene Typen abzulängender Rohre in ihrem Durchmesser und ihrer Wandstärke teilweise sehr dicht beieinander sein, d. h. die Differenz verschiedener Rohrdurchmesser könnte wenige 1/10 Millimeter betragen, und auch die Wandstärken könnten bei verschiedenen Rohrtypen nur um wenige 1 /10 Millimeter voneinander abweichen, so dass diese mit bloßem Auge nicht voneinander zu unterscheiden sind. Das ist vor allem problematisch bei irrtümlich falsch gekennzeichneten Rohren. Ein Fehler in der Wahl des oder eine Vermischung von Rohrtypen oder gleiche Rohrabmessungen mit anderem Werkstoff lassen sich manchmal gar nicht erkennen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, auch noch während des Sägevorganges Materialabmessungen zu prüfen. Die Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Verfahren gelöst, das die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Unter Langprofilen werden Vollprofile verstanden, aber auch Rohre, insbesondere jedoch Metallprofile. Erfindungsgemäß wird aus den bei gesteuerten Rohschneidemaschinen zur Verfügung stehenden Vorschubpositionsdaten, d. h. den Ortskoordinaten der Sägeblattwelle des Sägeblattes und weiteren Messdaten ein Istprofil ermittelt.

Bei den weiteren Messdaten handelt es sich vorzugsweise um die Sägekraft oder eine andere mit der Sägekraft korrespondierenden Größe, insbesondere das Drehmoment. Das Istprofil, stellt beispielsweise den Verlauf der Sägekraft in Abhängigkeit vom Vorschubweg da.

Vorzugsweise wird durch Vergleich des Istprofils mit einem Sollprofil unter Berücksichtigung einer zulässigen vorgegebenen Toleranz ein Fehler in den Materialabmessungen entdeckt, oder es werden durch Auswertung des Istprofils Materialabmessungen direkt ermittelt, vorzugsweise unabhängig von der abnehmenden Höhe bzw. Durchmesser der Sägescheibe durch Verschleiß.

Insbesondere handelt es sich bei den Langprofilabschnitten um Rohrabschnitte, insbesondere Rohrabschnitte von Metallrohren, und bei den Materialabmessungen um den Durchmesser und die Wandstärke des Rohrabschnitts.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sägeblatt um ein kreisförmiges Sägeblatt, das rotiert wird, und es werden entlang des Vorschubweges des Sägeblattes Vorschubpositionsdaten einer Sägeblattwelle gemessen. Dabei werden vorzugsweise die Ortskoordinaten der Sägeblattwelle zu verschiedenen, kurz aufeinanderfolgenden Messzeitpunkten ermittelt. Diese stehen bei den üblicherweise verwendeten gesteuerten Rohrschneidemaschinen ohnehin oder in einfach zu ermittelnder Weise zur Verfügung. Insbesondere werden die Ortskoordinaten der Sägeblattwelle in Bezug auf eine Aufnahme des Langprofilabschnittes, insbesondere im Verhältnis zur unteren Auflagefläche der Aufnahme bestimmt.

Günstigerweise werden aus dem Istprofil Extremalwerte bestimmt, und aus den Vorschubpositionsdaten der Extremalwerte werden die Materialabmessungen ermittelt. Es hat sich gezeigt, dass sich durch das Istprofil des Sägevorganges, beispielsweise eines Rohres, zunächst in einfacher Weise die Vorschubpositionsdaten des Beginns des Zerspanvorgangs wie auch die des Endes des Zerspanvorgangs ermitteln lassen. Der Beginn des Zerspanvorganges korrespondiert mit dem Anstieg des weiteren Messwertes, insbesondere der Sägekraft vom Nullwert, während das Ende des Zerspanvorganges mit dem Abfallen des weiteren Messwertes auf den Nullwert korrespondiert. Aus der Differenz der beiden Vorschubpositionsdaten lässt sich ein Durchmesser des Langprofils bestimmen. Als Zerspanvorgang wird der Teil des Sägevorganges zwischen dem ersten Eindringen eines der Sägezähne in das Langprofils und dem Durchtrennen des Langprofils bezeichnet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können aus der Differenz der Vorschubpositionsdaten zweier benachbarter Maximalwerte Materialabmessungen des Langprofils bestimmt werden.

Günstigerweise wird eine Wandstärke des Langprofils, insbesondere eines Rohres, aus der Differenz der Vorschubpositionsdaten des Beginns der Zerspanung und den Vorschubpositionsdaten eines ersten Maximalwertes und/oder aus der Differenz der Vorschubpositionsdaten des Endes der Zerspanung und den Vorschubpositionsdaten eines zweiten Maximalwertes bestimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Anwendung auf rohrförmige Langprofilabschnitte mit einem kreisförmigen Innen- und einem kreisförmigen Außendurchmesser. Vorzugsweise sind die Langprofile, auf die das Verfahren angewendet wird, um eine Längsachse rotationssymmetrisch angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Vorschubpositionsdaten des Beginns der Zerspanung ermittelt, und daraus wird ein Sägeblattdurchmesser ermittelt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird aus den weiteren Messdaten, insbesondere der Sägekraft oder dem Drehmoment, die Zugfestigkeit des Materials ermittelt, oder es wird ein Drehmoment-Standzeitprofil ermittelt, das mit abgelegten Sollprofilen einer Drehmoment-Standzeit verglichen wird, und aus Abweichungen oberhalb einer vorgegebenen Toleranz wird auf ein falsches Material des Langprofils geschlossen.

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen in drei Figuren beschrieben, dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Rohrabschnitts, der von einer rotierenden Sägescheibe zerspant wird, und eines während des Zerspanvorganges erzeugten Vorschub-/Sägekraftprofils, Fig.2 eine graphische Darstellung eines Drehmoments der Sägescheibe in Abhängigkeit von dessen Standzeit bei einer vorgegebenen gleichen Eingriffslänge, bei drei Materialien mit verschiedenen Zugfestigkeiten,

Fig. 3 eine schematische Ansicht entsprechend Fig. 1 mit drei gestapelten Rohrabschnitten.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Aufnahme 1 eines in die Rohrschneidemaschine eingelegten Rohres 2, von dem ein Rohrabschnitt 5 mittels einer rotierenden Sägescheibe 3 abgetrennt werden soll. Das Rohr ist hier ein Metallrohr, das nur aus dem Metall besteht. Die Sägescheibe 3 rotiert in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Drehrichtung ist durch einen gekrümmten Pfeil dargestellt. Die Sägescheibe 3 ist nicht vollständig, sondern nur in einem Segment um eine Sägeblattwelle 4 dargestellt. Während des Sägevorganges wird das Rohr 3 entlang einer senkrecht zu einer Längsrichtung L der Rohres 2 angeordneten Sägefläche zerspant. Die Sägescheibe 3 wird entlang eines Vorschubweges s zum Rohr bewegt. Dabei ist der Vorschubweg s der Sägeblattwelle 4 auf eine Längsachse des Rohres 2 ausgerichtet. In Fig.1 wird die Sägescheibe 3 von oben nach unten vorgeschoben,

Während des Sägevorganges werden ein an der Sägeblattwelle 4 wirkendes Drehmoment M _s oder eine an der Schnittfläche wirkende Sägekraft F _s gemessen. Der Sägevorgang erfolgt mittels einer CNC-Steuerung der Rohrschneidemaschine, so dass die Position der Sägeblattwelle 4 relativ zur Aufnahme 1 des Rohres fortlaufend bestimmbar ist und Vorschubpositionsdaten entlang des Vorschubweges s ermittelt werden. In Fig. 1 werden die Vorschubpositionsdaten der Sägeblattwelle 4 bestimmt sowie die Sägekraft F _s ermittelt und gespeichert. Sie sind graphisch und in einem Vorschub-/Sägekraftprofil in Fig. 1 dargestellt. Das Vorschub-Sägekraftprofil ist in Fig.1 rechts neben einem Querschnitt des Rohres 2 eingezeichnet. Die zu bestimmten Vorschubpositionsdaten ermittelten Sägekraftmessdaten können für eng benachbarte Vorschubpositionsdaten gemessen werden. Die ermittelten Vorschub-Sägekraftmessdaten können über gängige Interpolationsverfahren zu einer stetigen Kurve gemäß Fig. 1 verbunden werden.

In Fig. 1 ist ein auf diese Weise ermitteltes Istprofil dargestellt. Das Istprofil wird ausgewertet. Das Istprofil der Fig. 1 zeigt unmittelbar zu Beginn des Zerspanvorganges des Verfahrens ein Ansteigen der Sägekraft Fs ausgehend von einem Nullwert. Die Sägekraft Fs steigt solange an, bis eine maximale Eingriffslänge, die durch eine obere gestrichelte Linie entlang des Querschnitts des Rohres 2 dargestellt ist, der Sägescheibe 3 in das Rohr 2 erreicht ist. Unter der Eingriffslänge wird hier eine Länge einer Schnittlinie der Sägescheibe 3 in einer durch den Zerspanvorgang erzeugten Sägenut verstanden.

Ab einem ersten Maximalwert der Eingriffslänge nimmt die Sägekraft F _s mit zunehmendem Vorschubweg s zunächst aufgrund der abnehmenden Eingriffslänge ab, um dann wieder bis auf einen zweiten Maximalwert anzusteigen, der sogar oberhalb des ersten Maximalwertes liegt. Die zweite maximale Eingriffslänge ist in Fig. 1 durch eine zweite unter der ersten Linie angeordnete gestrichelte Linie dargestellt. Der zweite Maximalwert liegt höher als der erste Maximalwert, weil die zweite maximale Eingriffslänge entlang der zweiten gestrichelten Linie länger ist als die erste eingezeichnete Eingriffslänge.

Bei weiterem Vorschub der Sägescheibe 3 nimmt die Sägekraft F _s wiederum ab, um nach dem vollständigen Durchsägen am Ende des Zerspanvorganges des Rohres 3 auf einen Nullwert abzufallen. Aus der Differenzbildung von Vorschubpositionsdaten des Beginns des Zerspanvorganges Si und Vorschubpositionsdaten des ersten Maximalwertes S2 kann durch Differenzbildung t=S2-Si auf eine Wandstärke t des Rohres 2 geschlossen werden. Des Weiteren kann durch Differenzbildung t=S4-S3 von Vorschubpositionsdaten des zweiten Maximalwertes S3 und Vorschubpositionsdaten des Endes des Zerspanvorganges S4 ebenfalls auf die Wandstärke t des Rohres 2 geschlossen werden.

Durch Differenzbildung d=S4-Si wird aus den Vorschubpositionsdaten des Endes des Zerspanvorganges S4 und denen des Beginns des Zerspanvorganges Si auf einen Durchmesser d des Rohres geschlossen. Das in Fig. 1 ermittelte Vorschub-/Sägekraftprofil ermöglicht es daher, Durchmesser d und Wandstärke t des Rohres 2 in Fig. 1 zu ermitteln.

Die in Fig. 1 nicht dargestellte Rohrschneidemaschine kann eine Datenbank mit in ihr abgelegten verschiedenen Arten von Sollprofilen aufweisen, die Rohren verschiedener Durchmesser und verschiedener Wandstärke zugeordnet sind. Vor Beginn des Sägevorganges werden Durchmesser und Wandstärke des zu bearbeitenden Rohres 2 eingegeben, und das zugehörige Sollprofil wird in der Datenbank ermittelt. Das Sollprofil wird nach dem oder während des Zerspanvorgangs des Rohres 2 mit dem ermittelten Istprofil in Fig. 1 verglichen, und bei Abweichungen, die oberhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen, wird ein Warnsignal abgegeben, so dass das Bedienpersonal erkennt, dass ein Rohr mit falschem Durchmesser d und/oder falscher Wandstärke t in die Rohrschneidemaschine eingelegt ist, von dem ein Rohrabschnitt abgetrennt wurde.

Entscheidend ist das Profil der Kennlinie, das gleichsam als Fingerabdruck des Rohres dient. Das Profil der Istkennlinie wird mit dem Profil der Sollkennlinie verglichen. Bei Abweichungen oberhalb einer Toleranz wird ein Signal abgegeben.

Die Toleranz ist so gewählt, dass Fertigungsungenauigkeiten der Rohre 2 eines Typs nicht erfasst werden, aber Maßunterschiede zwischen den Typen der Rohre. Unter einem Rohrtyp ist die Menge an Rohren zu verstehen, die einen bis auf Fertigungsungenauigkeiten gleichen Durchmesser d und gleiche Wandstärke t und gleiches Material aufweisen.

Die Rohrdurchmesser d verschiedener Typen von Rohren 2 wie auch die Wandstärken t liegen so dicht beieinander, dass sie mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind. Mit dem Kontrollverfahren kann nachträglich festgestellt werden, ob ein falscher Rohrtyp eingelegt wurde.

In einem weiteren Aspekt kann zusätzlich oder anstatt zu dem in Fig. 1 ermittelten Profil ein Drehmoment-Standzeit-Profil gemäß Fig. 2 ermittelt werden. Unter Standzeit St wird hier die Anzahl an von der Sägescheibe 3 getätigten Sägevorgängen bezeichnet. Üblicherweise ist das Drehmoment M _s bei einer neuen Sägescheibe 3 mit scharfen Zähnen während der ersten Schnittvorgänge im Wesentlichen konstant. Im vorliegenden Fall beträgt das Drehmoment M _s etwa 230 Nrn. Mit einer zunehmenden Standzeit St wird die Sägescheibe 3 zunehmend stumpf und baut ab einer bestimmten Standzeit St progressiv ab.

Das zum Sägevorgang aufzuwendende Drehmoment M _s hängt zum einen von der Schärfe der Zähne, zum anderen aber auch von der Materialbeschaffenheit des Rohres 2 ab. Insbesondere weisen verschiedene Stahlarten in ihren verschiedenen Legierungen unterschiedliche Zugfestigkeiten σ auf, die unterschiedliche Drehmomente M _s beim Sägevorgang erforderlich machen. Zugfestigkeit und Zerspanbarkeit werden hier synonym verwendet. Wenn die Zugfestigkeit σ oberhalb einer Sollzugfestigkeit σ ₅₀ ιι liegt, ist das aufzuwendende Drehmoment M _s gemäß Fig. 2 deutlich höher bei der gleichen Eingriffslänge, während bei weniger zugfesten Materialien das Drehmoment MS, das für den Zerspanvorgang aufgewendet werden muss, geringer ist. Das Verfahren ermöglicht auch die Eingabe der Art des MaterialSi aus dem das Rohr 2 besteht, _, in die Steuerung der Rohrschneidemaschine. Aus der Abweichung, die wiederum oberhalb der entsprechenden Fertigungstoleranzen liegt, der Istkurve von der Sollkurve in Fig. 2 kann darauf geschlossen werden, dass ein Rohr mit falschem Material gewählt wurde. In Fig. 2 zeigt die Kennlinie einen Sprung bei Änderung der Zugfestigkeit σ von σ < σ soii auf σ > σ soii. Ein Vergleich in der Datenbank ist für bestimmte Materialien und in Verbindung mit dem

Rohrdurchmesser und der Wandstärke Standzeitprofile gemäß Fig. 2 abgelegt. Die verschiedenen Sollprofile sind ebenfalls in der Datenbank abgelegt.

Wenn das ermittelte Istprofil vom Sollprofil um mehr als die vorgegebene Toleranz abweicht, wird ebenfalls ein Warnsignal ausgegeben, das dem bedienenden Personal anzeigt, dass ein Rohr 2 mit einem falschen Material in die Rohrschneidemaschine eingelegt wurde.

Fig. 3 zeigt die Anordnung der Fig. 1 mit drei gestapelten Rohren 30, 31 , 32, von denen gleichzeitig jeweils ein Rohrabschnitt 5 abgesägt wird. Das zugehörige Vorschub- Sägekraftprofil ist in Fig. 3 rechts unten eingezeichnet. Aus dem Profil kann in entsprechender Weise wie in Fig. 1 auf den Durchmesser d und die Wandstärke t der Rohre 30, 31 , 32 geschlossen werden.

Bezugszeichenliste

1 Aufnahme

2 Rohr

3 Sägescheibe

4 Sägeblattwelle

5 Rohrabschnitt

30 Rohr gestapelt

31 Rohr gestapelt

32 Rohr gestapelt

L

F _s Sägekraft

Ms Drehmoment

St Standzeit

d Durchmesser

s Vorschubweg

51 Vorschubpositionsdaten Beginn des Zerspanvorganges

52 Vorschubpositionsdaten des ersten Maximalwertes

53 Vorschubpositionsdaten des zweiten Maximalwertes s ₄ Vorschubpositionsdaten Ende des Zerspanvorganges t Wandstärke

Zugfestigkeit

Sollzugfestigkeit