WO2020224968A1 - Messverfahren und messvorrichtung zum messen der geradheit von rundmaterialstücken - Google Patents

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WO2020224968A1
WO2020224968A1 PCT/EP2020/061236 EP2020061236W WO2020224968A1 WO 2020224968 A1 WO2020224968 A1 WO 2020224968A1 EP 2020061236 W EP2020061236 W EP 2020061236W WO 2020224968 A1 WO2020224968 A1 WO 2020224968A1
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WO
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piece
straightness
rolling
round
measuring
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/061236
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English (en)
French (fr)
Inventor
Julian Pandtle
Original Assignee
Wafios Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of WO2020224968A1 publication Critical patent/WO2020224968A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • B21F1/02—Straightening
    • B21F1/023—Straightening in a device rotating about the wire axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • B21F1/02—Straightening
    • B21F1/026—Straightening and cutting

Definitions

  • the invention relates to a measuring method and a measuring device for measuring the straightness of round pieces of material.
  • a preferred field of application is the measurement of the straightness of straightened rods made of wire.
  • Wires, pipes or other elongated semi-finished materials are often available in the form of rolled up stocks of material immediately after their production and normally have to be straightened before further processing.
  • Straightening is a manufacturing process from the group of forming processes and is used to transform the elongated material into as straight a shape as possible before further processing. to put in a curvature-poor state.
  • the material is conveyed from a material supply through a straightening unit and the straightening unit generates straightened material from the material by forming in a straightening operation.
  • Straightening units usually have at least one roller straightening device and / or at least one rotating straightening blade.
  • An automated straightening process in a continuous process is implemented, for example, in straightening and cutting machines that are designed to straighten wires or other materials that can be straightened and cut to the desired length.
  • straightening and cutting machines that are designed to straighten wires or other materials that can be straightened and cut to the desired length.
  • smooth round wires can be processed in order to obtain, for example, straightened wire rods for the production of cages, shopping carts, fences, wire baskets or the like.
  • the straightening quality of the straightened material is usually assessed by the machine operator after passing through the straightening unit, who, based on experience, visually and / or using separate measuring equipment (e.g. straight edge, level Measuring surface or support surface), the aligned end products are checked, for example, for sufficient straightness. Based on the test, the machine operator decides whether straightening elements need to be readjusted and, if necessary, which straightening element or which straightening elements are to be readjusted and to what extent. When setting up the machine, changes are made to the relevant production parameters until they are finished Products can be produced reproducibly with sufficient straightness. Then the manufacturing process is released.
  • separate measuring equipment e.g. straight edge, level Measuring surface or support surface
  • Changes to the judging result can occur, for example, due to material defects (e.g. diameter fluctuations, fluctuations in the wall thickness of pipes, blowholes, etc.) and / or due to changes in the material parameters such as tension / elongation and / or due to wear of the straightening elements, etc. Changes can be identified through regular checks based on random samples. If there is an unacceptable deterioration in the quality of the straightening, in particular the straightness, new settings of the production parameters are necessary.
  • material defects e.g. diameter fluctuations, fluctuations in the wall thickness of pipes, blowholes, etc.
  • Changes can be identified through regular checks based on random samples. If there is an unacceptable deterioration in the quality of the straightening, in particular the straightness, new settings of the production parameters are necessary.
  • Laser Applications sells a laser-based system for the non-contact straightness measurement of pipes and bars under the name “Straightcheck”. Sensors are used that work according to the laser scan or laser shadowing principle. The decision whether the product has to be straightened again can be made by the software directly after the first straightening process. Such systems are relatively expensive to purchase and operate.
  • EP 3 346 230 A1 describes a device for detecting a wire curvature.
  • the device comprises a wire guide, a camera system and a data evaluation unit.
  • the camera system comprises at least one camera and is positioned and dimensioned in such a way that it can capture a wire guided in the wire guide and its boundary perpendicular to a wire's longitudinal axis as image data.
  • the data evaluation unit can receive the image data from the camera system and use this to determine the wire curvature.
  • the patent DE 35 01 725 C1 describes a method and a device for sorting out crooked rods, pipes or the like.
  • a rod, a pipe or the like Is placed on an inclined plane that a predetermined time interval is started and that the rod, the tube or the like. Ejected as crooked if they are not within the predetermined Time interval has rolled down the inclined plane.
  • the corresponding device consists essentially of an inclined plane, an actuatable timer and a rocker located at the outlet of the inclined plane and at least two drivers for the rod, the pipe or the like that can be moved perpendicular to the longitudinal direction of the inclined plane a preset time interval is set on the timing relay.
  • a further object is to provide a measuring device that is suitable for carrying out the measuring method and that can supply precise measured values for assessing the straightness.
  • the measuring method and the measuring device should preferably be able to be used with a reasonable effort in connection with an automated straightening process.
  • Another object is to provide a straightening and cutting machine that has such a measuring device.
  • the invention provides a measuring method with the features of claim 1, a measuring device with the features of claim 12 and a straightening and cutting machine with the features of claim 16.
  • Advantageous further developments are given in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated into the content of the description by reference.
  • the measuring method is suitable for measuring the straightness of round pieces of material and can be used in particular for measuring the straightness of straightened rods made of wire.
  • piece of round material preferably denotes semi-finished or finished products consisting of a metallic material with a more or less circular cylindrical shape and a suitable length.
  • the round piece of material can be, for example, a piece of wire or a piece of pipe.
  • the length can, for example, be in the range from 150 mm to 5000 mm, possibly also above or below.
  • a support device is provided which defines a rolling surface which runs at least in a first direction without any curvature.
  • the rolling surface can, for example, be a flat surface (that is, a plane).
  • a flat rolling surface is characterized, among other things, by the fact that there are an infinite number of different directions lying in the (flat) surface, along which the rolling surface runs in a straight line or without any curvature.
  • each of the directions can be used as the rolling direction.
  • the rolling surface is not continuously flat, but is only partially flat, or that the rolling surface has no flat sections at all. It is important, however, that the rolling surface extends at least in a first direction without any curvature.
  • a tangent plane to the rolling surface would rest on the rolling surface along a line that runs parallel to the first direction.
  • An ideally straight piece of round material, which is aligned with its longitudinal direction parallel to this first direction, can then be in linear contact with the rolling surface over its entire length.
  • Such a rolling surface then defines a rolling direction which is perpendicular to the first direction.
  • the rolling surface can, for example, be curved in one direction like a cylinder jacket surface (jacket surface of a circular cylinder) in such a way that there is no curvature in directions parallel to the cylinder axis, but perpendicular to it a constant curvature with a radius of curvature that corresponds to the radius (radius) of the cylinder.
  • a rolling movement of the piece of round material is generated on the rolling surface in such a way that the piece of round material rolls along the rolling surface with its own rotation, essentially parallel to a rolling direction, so that on the side of the piece of round material facing the rolling surface between the circumferential surface of the piece of round material and the rolling surface or a reference surface parallel to it forms a gap at least in sections, gap dimensions of the gap varying in the event of deviations from ideal straightness depending on the rotational position of the piece of round material during rolling.
  • self-rotation here denotes a rotation around the longitudinal axis of the piece of round material, that is, around an axis that runs inside the piece of round material if the straightness deviations are not too great.
  • the direction in which the piece of round material actually rolls off can deviate slightly in phases or continuously from the (nominal) roll direction, but should be essentially parallel to the roll direction so that any deviations are a maximum of a few degrees.
  • the rolling process proceeds in such a way that on the side of the round material piece facing the rolling surface there is between the circumferential surface of the round material piece and the rolling surface or a reference surface parallel to it forms a gap at least in sections, gap dimensions and the shape of the gap varying in the event of deviations from ideal straightness depending on the rotational position of the round material during rolling.
  • a gap formation can only be avoided if the piece of round material is ideally straight, so that when rolling over the entire observed length of the piece of round material, there is line contact between the circumference of the piece of round material and the rolling surface at all times.
  • the area of the gap is illuminated from one side of the lighting over an area of illumination extending transversely to the rolling direction.
  • An amount of light passing through the gap is detected by means of at least one light-sensitive sensor within a measurement area extended transversely to the rolling direction.
  • At least one measurement value recording is generated which contains information about the amount of light passing through the gap at the time of measurement in a form suitable for further processing.
  • the measurement value recording is evaluated to determine at least one straightness parameter representing the straightness of the round piece of material and / or signals derived therefrom.
  • the measuring method also includes the further processing of the straightness parameter and / or signals representing the straightness parameter, e.g. by showing them on a display, by storing them in a memory, by including them in a (e.g. electronic and / or paper-based) measurement protocol and / or by using the information contained in the signal to control a processing process.
  • additional information known in advance about the type of a possible straightness error is available, and this information can be taken into account in the evaluation.
  • One example is round pieces of material that have been straightened in certain straightening and cutting machines using an automatic straightening unit. Due to the straightening process, process-specific types of straightness errors can occur. It has been shown, for example, that in some cases process-typical helix-shaped deformed round material pieces result, that is to say a slightly helically deformed shape of the directed round material piece is present.
  • This type of straightness deviation with regularly repeating sections of a similar shape in the longitudinal direction can be characterized, for example, by a wavelength of the deformation. This wavelength can, if necessary, be extracted from a single measurement value recording and used to characterize the straightness deviation.
  • measured value recordings are generated at at least two different measuring times during the unrolling of the round piece of material, which contain information about the amount of light passing through the gap at the time of measurement in a form suitable for further processing. These two or more measured value recordings are evaluated jointly or with reference to one another in order to determine at least one straightness parameter representing the straightness of the round piece of material and / or signals derived therefrom.
  • This measuring method also includes the further processing of the straightness parameter and / or the signals representing the straightness parameter, e.g. by displaying them on a display, by storing them in a memory, by including them in a (e.g. electronic and / or paper-based) measurement protocol and / or by using the im Signal contained information for controlling a processing process.
  • a (e.g. electronic and / or paper-based) measurement protocol e.g. electronic and / or paper-based) measurement protocol and / or by using the im Signal contained information for controlling a processing process.
  • the measurement method according to this exemplary embodiment (with two or more successively recorded measurement value recordings) thus includes a time-resolving measurement of the amount of light or light intensity that passes through the gap within a measurement area extending transversely to the rolling direction.
  • the information about the straightness of the round piece of material is generated from a sequence of at least two measured value recordings.
  • the number of measured value recordings per measurement is preferably significantly greater than two in order to obtain particularly reliable measurements.
  • the number of measured value recordings can e.g. between 5 and 100, in particular in the range from 10 to 75.
  • the rolling movement of the round piece of material can be generated in different ways. For example, it is possible that the round piece of material is placed on the rolling surface and then made to roll along the rolling surface by the action of force from a device specially provided for this purpose or manually. A single impulse can be sufficient to generate the rolling movement. It is also possible to carry out the complete unwinding process in a controlled manner as a guided unwinding process under constant force from an external device. Such an unrolling process forced by external forces can e.g. be carried out on a rolling surface in the form of a horizontally aligned plane.
  • a support device is used to carry out the measuring method, which defines a rolling surface in the form of an inclined plane, which is inclined by an angle of inclination with respect to a horizontal plane and defines a (nominal) rolling direction.
  • the (nominal) direction of rolling corresponds to the direction of the maximum slope of the inclined plane.
  • a piece of round material is placed on the support device or the inclined plane in such a way that the piece of round material rolls along the inclined plane with its own rotation, essentially parallel to the rolling direction.
  • the rolling process can be initiated solely by the action of gravity and can take place automatically without the need for separate devices for the propulsion.
  • the round piece of material can roll freely, no active guidance is necessary.
  • a single photodiode could possibly be sufficient as a sensor.
  • a spatially resolving sensor is used to record the measured values, which sensor records a large number of measured values at each measurement point in time transversely to the rolling direction.
  • Each measurement value recording can thus contain spatially resolved information from different locations along the gap, so that a light quantity distribution along the gap can be recorded qualitatively, semi-quantitatively or quantitatively.
  • the spatially resolving sensor can be a line sensor, for example, which has only one line of sensor elements lying next to one another in one direction, which simultaneously measure the amount of light incident on them and can emit corresponding signals. It is also possible to use an area sensor as a spatially resolving sensor which has sensor elements that are present in rows and columns, so that two-dimensional detection of the amount of light that strikes is possible. This can also be used to determine information about the gap height as a function of the position over the width of the measurement area.
  • the gap is imaged onto a sensor surface of the sensor by means of an optical imaging system.
  • an optical imaging system for example, a line camera or an area camera can be used, the information of which can be evaluated pixel by pixel with spatial resolution.
  • a lighting device for illuminating the gap and the at least one sensor of a detection device for detecting an amount of light passing through the gap are preferably arranged on opposite sides of a rolling path defined by the support device, so that the light-sensitive sensor measures the light intensity or Can measure the amount of light with which a backlight shines through under the round piece of material.
  • the dimensions of the measuring area in the transverse direction (transversely to the rolling direction) and the position of the measuring area are preferably selected so that the measuring area lies completely within the illuminated illumination area, so that the area of the gap extends from one edge to the opposite edge of the measuring area.
  • Illumination area can extend essentially the entire length of the
  • the lighting area only covers a section of sufficient length of the round piece of material.
  • the design of the transverse dimensions of the lighting area can be selected depending on the expected characteristics of the straightness errors.
  • the measurement or the generation of measured value recordings begin during the unrolling and / or the evaluation of
  • at least one sensor can be provided along the unwinding path of the piece of round material which generates the trigger signal when the piece of round material rolls past.
  • a tactile sensor can be provided for this purpose, at least one contactless sensor is preferably used, so that no mechanical intervention in the rolling process is required due to the generation of the trigger signal.
  • the sensor can for example be a capacitive sensor or an inductive sensor or an optical sensor.
  • the sensor can be placed in such a way that the round piece of material initially passes through a calming section after it has been placed on it, before the first measurement value recording is triggered.
  • the criterion can be selected such that after placing it on the support device and starting rolling, a certain acceleration path is traversed so that the rolling speed has reached a predeterminable minimum.
  • the trigger signal can also come from the machine control, e.g. when the cutting device has completed the cut.
  • a camera with a line sensor or area sensor
  • All Measures can have a positive effect on the evaluability of the sensor signals and thus on the quality and reproducibility of the measurement results.
  • an envelope cylinder i.e. a cylindrical envelope curve
  • a straightness parameter is derived from the diameter of the envelope cylinder.
  • the cylindrical envelope curve or the envelope cylinder describes a virtual cylinder that encloses the one-dimensional or multi-dimensional bent piece of round material in the manner of a minimal surface and touches the circumference of the round piece of material at several points.
  • a relatively simple and yet relatively precise procedure consists in the fact that, when evaluating the measured value recordings, the round material piece is recorded from a large number of different rotational positions Measured value recordings for each of the measured value recordings an integral amount of light is determined in the measurement area and a straightness parameter is derived from the sum of the integral amounts of light. To this end, it is possible, for example, to proceed in such a way that, when a camera is used, only those pixels contribute to the formation of the sum whose brightness value is above a certain threshold value.
  • This variant of the method manages without spatially resolving evaluation in the longitudinal direction of the gap, that is to say transversely to the rolling direction, and can nonetheless provide sufficient measuring accuracies for many applications.
  • an average value of the light quantities of the different rotational positions can also be determined in order to calculate a measure of the straightness from this.
  • the measurements are particularly reliable if, prior to the actual measurement, reference measurements are carried out with a large number of reference round material pieces of different defined straightness, on the basis of the reference measurements a map is determined which represents a functional relationship between the straightness parameters of the reference round material pieces and the measured value recordings caused by them, and if the straightness of a piece of round material to be measured is then determined using the characteristic field when evaluating the measured value recordings (one or more).
  • pieces of round material with different straightnesses can be measured using a calibrated gauge and the associated light quantity values can be determined by reference measurements.
  • a spatially resolving sensor to record the measured values and evaluating the measured values obtained in the measured value recordings in a spatially resolving manner at least in the longitudinal direction of the gap (i.e. transversely to the rolling direction) .
  • a wavelength parameter can be determined which represents a wavelength of an essentially periodic deformation of the round material piece in the longitudinal direction of the round material piece.
  • first-order deviations in shape that is, deviations in shape
  • second-order deviations in shape of the waviness
  • the extent of the waviness can be determined quantitatively.
  • the extent of the measuring area transversely to the rolling direction should be at least large enough that at least one half-wave lies within the measuring area, preferably at least one complete wave or several waves.
  • the straightness parameters are further processed in such a way that at least one corresponding measured value is displayed on a display that can be read by an operator. This can be done by displaying numerical values and / or graphically, for example by displaying a corresponding diagram.
  • the invention also relates to a measuring device for measuring the straightness of round pieces of material, in particular for measuring the straightness of straightened rods made of wire.
  • the measuring device can be integrated into a straightening and cutting machine. It is also possible to construct the measuring device as an independent or self-sufficient measuring device, e.g. can be used by an operator by manually placing the round material pieces to be measured.
  • the invention also relates to a straightening and cutting machine for producing straightened elements with a predetermined length from a wire-shaped material.
  • the straightening and cutting machine is characterized in that it has a measuring system downstream of the cutting device for measuring the straightness of the straightened elements.
  • This measuring system is preferably designed according to the claimed invention.
  • the measuring system could also work according to a different measuring principle.
  • Add-ons to straightening and cutting machines are often already equipped with a support device, the top of which defines an inclined plane over which the separated pieces of round material can roll into a collecting trough or the like.
  • a Such a support device which is already present, can be used as a support device of the measuring system.
  • many conventional straightening and cutting machines that already have an inclined support device can be converted into straightening and cutting machines with an integrated measuring device by adding additional components to the measuring system (e.g. lighting device and detection device).
  • the control device of the straightening and cutting machine can be configured by suitable design and programming so that signals from the measuring system can be processed and that components of the straightening unit can be automatically adjusted on the basis of signals from the measuring system. This enables an integrated straightness control to be implemented. Alternatively or additionally, it is also possible to automatically sort out pieces of round material that are outside the tolerances on the basis of the results of the straightness measurement.
  • an adjustable straightening unit can be controlled on the basis of the measured values.
  • the straightened bars can be sorted out from a measured value for the straightness or the machine can be stopped.
  • FIG. 1 shows an overview illustration of a straightening and cutting machine which is equipped with a measuring system according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows an enlarged detailed view of the straightening and cutting machine from FIG. 1 in the area of the attachment
  • FIG. 3 shows a top view of the attachment with an integrated measuring system
  • FIGS. 5A to 5D show different phases of a measurement process
  • 6 shows schematically the creation of a gap between a not ideally straight piece of round material and an inclined plane of the measuring device
  • FIG. 1 shows an overview of an embodiment of a straightening and cutting machine 100 for producing straightened elements with a predetermined length from a wire-shaped metallic material 105.
  • the machine tool also referred to simply as “straightening machine” 100 in the following, is for producing straightened bars from smooth steel wire designed.
  • Such directed wire rods can e.g. be used to manufacture cages, shopping carts, fences, wire baskets or the like.
  • the straightening machine is able to produce large numbers of such straightened elements with very small length errors and straightness errors with a high material throughput.
  • the wire-like material is initially on a large wire spool (coil) and is drawn off the material supply with the aid of a feed device and conveyed into the straightening machine.
  • the feed device On the input side of the straightening machine 100, the feed device has a pair of push rollers 112, which pull the wire off the material supply and convey it in the direction of the straightening device 120 connected downstream in the direction of passage 102.
  • the relative position information used in this application "in front of” and "behind” on the path of the material relates to this direction of flow or feed direction.
  • the automatically adjustable straightening device serves to straighten the material conveyed by the thrust rollers into the working area of the straightening device and for this purpose has a rotating straightening blade 122 with several axially spaced apart and radially offset through-holes for the material.
  • Such rotating straightening systems are known per se and are therefore not explained in more detail here.
  • a pair of pull rollers 116 which belong to the feed device of the straightening machine and which pull the straightened material out of the straightening device.
  • a short distance behind the pulling rollers 116 is a cutting device 130, which is connected downstream of the straightening device and is provided for separating sections of a definable length from the straightened material, in order to thereby produce the straightened elements of a definable length.
  • the cutting device 130 is designed for a straight cut in a cutting plane and for this purpose has a vertically movable cutting knife 135 behind a wire guide 132, with which the wire is severed in the cutting plane at a predetermined point in time. The wire feed is stopped briefly for the cut.
  • a measuring system for determining the length of the material and for generating signals representing the length.
  • the measuring system can e.g. have a measuring wheel that rolls off the wire or work without contact, e.g. by means of laser (cf. US 2011/0240169 A1)
  • Components of the length measuring system can e.g. be arranged in the space between the draw rollers 116 and the cutting device 130.
  • the signals are processed by a computer-based control device 150 of the straightening machine for controlling the cutting device 130 in order to generate a cut that is in the correct position.
  • the so-called attachment 140 with a horizontal guide channel 145 into which the straightened elements are pushed is located on the outlet side of the straightening machine. Once the set length has been reached, the wire is cut off and rolls over the inclined, flat top of a roll-off plate 210 into a semi-cylindrical collecting trough 148.
  • This basic structure can be used for different lengths.
  • the area of the attachment 140 is shown enlarged in FIG. 2 in an oblique perspective and in FIG. 3 in a top view. 4 shows a vertical section through the attachment in the area of an integrated measuring device 200, explained in detail below, for measuring the straightness of round material pieces, which are present here in the form of straightened round bars made of metallic wire.
  • the inclined roll-off plate 210 of the extension acts as a support device 210 of the measuring device 200.
  • the flat top 212 of the support plate or the support device defines a roll-off surface in the form of an inclined plane that is at an angle of inclination of approx. 20 ° to approx °, in the example approx. 25 °, is inclined.
  • the inclination defines a nominal rolling direction 214 for placed pieces of round material, the rolling direction corresponding to the direction of maximum inclination and, in the example, running perpendicular to the longitudinal direction of the guide groove 145 into which the straightened and separated round bars are initially inserted.
  • this inclined plane acts in such a way that a piece of round material 150 placed on the support device 210 rolls freely along the inclined plane, essentially parallel to the rolling direction 214, solely under the action of gravity rotates around its own longitudinal direction, i.e. it rotates itself.
  • a gap 250 forms at least in sections on the side of the round material piece 150 facing the inclined plane 212 between the circumferential surface of the round material piece and the inclined plane 212 serving as a rolling surface, in the area of which the circumferential surface of the round material piece is not in contact with the level surface (rolling surface).
  • the gap extends in the longitudinal direction of the piece of round material and as a rule has a gap height H which varies along the longitudinal direction and which is reduced to zero in the contact areas between the piece of round material and a flat base.
  • the gap dimensions with regard to the position of the gap areas and / or the height of the gap areas usually vary in the event of deviations of the piece of round material from an ideal straightness depending on the rotational position of the round material when it rolls along the inclined plane. The embodiment uses this fact for an extremely meaningful straightness measurement with the aid of the measuring device 200.
  • the measuring device 200 comprises a lighting device 220, which is designed to illuminate with uniform or homogeneous illuminating light in the area of the gap from an illuminating side via an illuminating area 222 extending transversely to the rolling direction 212.
  • the lighting device is attached as an extension of the lower edge of the roll-off plate 210 above the collecting trough 148 and, in the example, includes a light bar 215 that is about half as long as the total length of the attachment 140.
  • a number of LED light sources are on attached to an elongated support and sits behind a diffuser strip made of opaque material in such a way that the illuminating light is directed essentially with uniform intensity over the entire length of the illuminating device in the direction of the roll-off plate.
  • the lighting device 220 is carried by a pivotable holder 226 which has two approximately U-shaped brackets at the ends of the light strip and which allows the lighting device to be pivoted between the operating position shown (approximately in the middle above the collecting trough as an extension of the roll-off plate) and a neutral position which allows the round material rods collected in the collecting trough to be removed upwards.
  • Measuring camera 261 mounted, which is an essential part of a detection device 260 for detecting an amount of light passing through the gap.
  • the measuring camera which is designed as an area camera, has a two-dimensional light-sensitive sensor 262, for example a CCD chip, which receives light entering via imaging optics.
  • the camera is aligned just above the inclined plane 212 parallel to the course of the plane and has a depth of field ST, which allows the gap to be precisely mapped onto the sensor of the camera when the rolling piece of round material is within the depth of field ST.
  • Fig. 4 further devices can be seen that allow a controlled placement of the aligned bars on the inclined plane.
  • the guide groove 145 is open downward in the direction of the roll-off plate. An uncontrolled falling out of rods of round material is prevented with the aid of a pressure bar 161 which is actuated via a pivot lever 162.
  • 5A shows a situation in which the pressure bar 161 assumes its upper end position, carries a piece of round material 150 and prevents it from falling out of the guide groove 145.
  • the pressure bar is lowered by pivoting the pivot lever 162 (cf. FIG. 5B).
  • the unwinding process begins with the round material piece 150 rotating in the direction of the collecting trough 148.
  • a temporarily adjustable stop device is provided on the rolling surface, e.g. With two or more bolts that can be lowered under the rolling surface and, if necessary, extended upwards, which can then serve as a stop for the rolling piece of round material.
  • the stop device can e.g. can be used to temporarily stop unwinding until any vibrations in the round piece of material resulting from the cutting process have subsided. Then the "calmed" piece of round material is released for further unrolling by lowering the bolts.
  • the acquisition of measured value recordings ends in a time-controlled manner before the rolling piece of round material leaves the depth of field of the camera again (see FIG. 5D).
  • the measuring camera 261 is able to capture two-dimensional images of the unrolling piece of round material 150 with an image repetition frequency of 500 Hz, while the latter gradually moves away from the measuring camera as it unrolls.
  • the image recording frequency is adapted to the rolling speed in such a way that the measured value recordings or images record the rolling piece of round material in different perspectives based on its circumference. Exemplary measurements were carried out at an image repetition frequency of 500 Hz, 50 images (measured value recordings) being recorded during the time interval in which the round piece of material was in the depth of field of the measuring camera.
  • the lower delimitation of the gap is formed by the continuous flat top 212 of the roll-off plate 210, so that no light can reach the sensor below the top.
  • the support device has a plurality of spaced-apart support rails whose straight upper edges or upper sides jointly define the inclined plane, the round piece of material bridging the gaps and contacting the support device on the upper sides. There are therefore spaces between the support rails through which light can reach the sensor.
  • the evaluation can then be carried out in this way that a virtual inclined reference plane is calculated, which runs parallel to the inclined plane and can coincide with it, and that only that light is included in the evaluation, which reaches the sensor above the reference plane between this and the piece of round material.
  • the gap has a virtual lower limit.
  • the amount of light of the measurement light passing through the gap 250 is determined by determining the number of those pixels of the sensor for which the incident light intensity is above a predeterminable threshold value within the measurement area 265. The sum of these numbers over all recorded rotational positions gives a measure of the straightness. This type of measurement takes place with temporal resolution, but without spatial resolution in the longitudinal direction of the gap, but can still provide reliable measured values.
  • Fig. 7 shows a screen display on the screen of the display and operating unit of straightening and cutting machine 100.
  • a display area PT in which the measurement parameters entered by the operator are entered and displayed, for example wire diameter of the piece of round material to be measured, measurement frequency, the Number of measured value recordings intended for the measurement, the inclination of the inclined plane, the resulting number of revolutions of the round material piece during the measurement value recordings (here, for example, 3.62 revolutions during the 50 measurements), an indication of the angle of the angle of rotation around which the round material piece is between rotates directly consecutive measured value recordings, as well as the rolling path that the piece of round material covers during the specified number of measurements.
  • the measurement parameters entered by the operator are entered and displayed, for example wire diameter of the piece of round material to be measured, measurement frequency, the Number of measured value recordings intended for the measurement, the inclination of the inclined plane, the resulting number of revolutions of the round material piece during the measurement value recordings (here, for example, 3.62 revolutions during the 50 measurements), an indication of the angle of the angle of rotation around which the round material piece is between rotates directly consecutive measured value recordings, as well as the rolling path that the
  • a display field MW to the right there is information on the measured values, for example the number or the sum of those pixels whose brightness value exceeds a predetermined threshold value, a value for the measured straightness of the round piece of material multiplied by the above sum of all bright pixels with a factor, an offset value that is used to calibrate the measuring surface or the roll-off plate, an approved upper limit for measured values that specifies the measured values at which the machine should be stopped immediately, a (lower) value for a control limit in the Way that a control intervention takes place on the straightening unit if the measured value exceeds the control limit.
  • Measurement statistics are displayed in an adjacent display field Z, for example the number of good parts during a production cycle.
  • the evaluation principle on which this measurement is based is shown schematically at the top right.
  • This consists in that the diameter of a cylindrical envelope curve HZ is determined from the measured value recordings, which includes the rolling piece of round material in the manner of a minimal area.
  • the diameter of this envelope curve or this envelope cylinder HZ corresponds to the actual diameter Di in the measurement.
  • This is compared with the nominal diameter D s , which corresponds to the diameter of the piece of round material.
  • M D r D s .
  • the greater this value M the greater the deviation from straightness or the greater the straightness error.
  • a dimension for the gap or its size can also be derived from the dimension M.
  • the successively measured pieces of round material are numbered in the x-axis, while the y-axis indicates the values of the dimension M for the respective pieces of round material.
  • Each measuring point MP in this diagram is determined in the manner described from 50 individual measured value recordings.
  • the horizontal line RG represents the preset value above which a control intervention takes place in order to adjust adjustable components of the straightening unit 120.
  • the line LIM shown above represents the limit value of permissible measured values which, if exceeded, causes the machine to stop.
  • At least one light-sensitive sensor (for example the sensor of a camera) is used to measure the light intensity with which a back light shines through under the wire or the round piece of material.
  • the backlight of the lighting device can, for example, be located in the unrolling direction in front of the piece of round material, that is to say at the lower end area of the unrolling section.
  • the back light or the lighting area should preferably have a length transversely to the unwinding direction which corresponds at least to the length of the cut round piece of material.
  • the sensor for detecting the amount of light passing through the gap can then be arranged on the opposite side of the rolling path, that is to say in the higher region of the inclined plane.
  • the sensor is aligned so that it can detect light from the lower part of the wire (in the contact area between the piece of round material and the support device) during the unwinding process. If areas of the uneven piece of round material stand out from the level surface, the backlight shines through under the wire at these points. These points can now be detected with the aid of the sensor and evaluated with regard to light intensity, width, position and / or height or the like. In a combination of several measured value recordings, further statements can be made about the straightness of the round piece of material. If the sensor is calibrated, the height of the gap, which is expressed in illuminated pixels on the sensor, can be converted into millimeters gap width.
  • the straightness of pipes can also be determined quantitatively

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Abstract

Bei einem Messverfahren zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken (150), insbesondere zum Messen der Geradheit von gerichteten Stäben aus Draht, wird eine Messvorrichtung mit einer Auflageeinrichtung (210) verwendet, die eine Abrollfläche (212) definiert, welche wenigstens in einer ersten Richtung ohne Krümmung verläuft. Die Abrollfläche (212) kann z.B. eine schiefe Ebene sein. Es wird eine Abrollbewegung des Rundmaterialstücks auf der Abrollfläche in der Weise erzeugt, dass das Rundmaterialstück entlang der Abrollfläche (212) unter Eigendrehung im Wesentlichen parallel zu einer Abrollrichtung (214) abrollt, so dass sich an der der Abrollfläche (212) zugewandten Seite des Rundmaterialstücks zwischen der Umfangsfläche des Rundmaterialstücks (150) und der Abrollfläche oder einer dazu parallelen Referenzfläche wenigstens abschnittsweise ein Spalt (250) bildet, wobei Spaltdimensionen des Spalts bei Abweichungen von idealer Geradheit in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rundmaterialstücks beim Abrollen variieren. Der Spalt wird von einer Beleuchtungsseite über einen quer zur Abrollrichtung ausgedehnten Beleuchtungsbereich beleuchtet. Eine durch den Spalt (250) hindurchtretende Lichtmenge wird innerhalb eines quer zur Abrollrichtung ausgedehnten Messbereichs (265) mittels mindestens eines lichtsensitiven Sensors (262) erfasst. Dabei werden während des Abrollens des Rundmaterialstücks eine oder mehrere Messwertaufnahmen erzeugt, die zur Ermittlung mindestens eines die Geradheit des Rundmaterialstücks repräsentierenden Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale ausgewertet werden. Diese werden dann weiterverarbeitet.

Description

Messverfahren und Messvorrichtung zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Messverfahren und eine Messvorrichtung zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Messung der Geradheit von gerichteten Stäben aus Draht.
Drähte, Rohre oder andere langgestreckte Halbzeug-Materialien liegen unmittelbar nach ihrer Herstellung häufig in Form von aufgewickelten Materialvorräten vor und müssen normalerweise vor der Weiterverarbeitung gerichtet werden. Das Richten (straightening) ist ein Fertigungsverfahren aus der Gruppe der Umform verfahren und dient dazu, das langgestreckte Material vor der Weiterverarbeitung in eine möglichst gerade Form, d.h. in einen krümmungsarmen Zustand, zu versetzen. In einem automatisierten Richtprozess wird hierzu das Material von einem Materialvorrat durch eine Richteinheit gefördert und die Richteinheit erzeugt aus dem Material durch Umformen in einer Richtoperation gerichtetes Material. Richteinheiten weisen üblicherweise mindestens einen Rollenrichtapparat und/oder mindestens einen rotierenden Richtflügel auf.
Ein automatisierter Richtprozess im Durchlaufverfahren wird beispielsweise in Rieht- und Abschneidemaschinen realisiert, die dafür konzipiert sind, Drähte oder andere durch Richten bearbeitbare Materialien zu richten und auf eine gewünschte Länge abzuschneiden. Auf diese Weise können beispielsweise glatte Runddrähte verarbeiten werden, um beispielsweise gerichtete Drahtstäbe zur Herstellung von Käfigen, Einkaufswagen, Zäunen, Drahtkörben oder dergleichen zu erhalten.
Bei Rieht- und Abschneidemaschinen, die als Endprodukt gerichtete Materialstücke vorgebbarer Länge produzieren, wird die Richtgüte des gerichteten Materials nach Durchlaufen der Richteinheit in der Regel vom Maschinenbediener beurteilt, der aufgrund von Erfahrung visuell und/oder durch den Einsatz gesonderter Messmittel (z.B. Haarlineal, ebene Messfläche bzw. Auflagefläche) die gerichteten Endprodukte z.B. auf hinreichende Geradheit überprüft. Anhand der Prüfung entscheidet der Maschinenbediener, ob Richtelemente nachgestellt werden müssen und, wenn dies nötig ist, welches Richtelement oder welche Richtelemente in welchem Ausmaß nachzustellen ist bzw. sind. Dabei werden beim Einrichten der Maschine so lange Änderungen an den relevanten Fertigungsparametern vorgenommen, bis die fertigen Produkte reproduzierbar mit ausreichender Geradheit erzeugt werden. Dann wird der Fertigungsprozess freigegeben.
Änderungen des Richtergebnisses können beispielsweise aufgrund von Materialfehlern (z.B. Durchmesserschwankungen, Schwankungen der Wanddicke bei Rohren, Lunker etc.) und/oder aufgrund von Änderungen der Werkstoffkennwerte wie Spannung/Dehnung und/oder aufgrund von Verschleiß der Richtelemente etc. auftreten. Änderungen können durch regelmäßige Kontrollen anhand von Stichproben erkannt werden. Wenn sich eine nicht akzeptable Verschlechterung der Richtgüte, insbesondere der Geradheit, ergibt, werden erneute Einstellungen von Fertigungsparametern nötig.
In der Praxis benötigt ein Maschinenbediener sehr viel Erfahrung und Aufmerksamkeit, um während eines Fertigungsprozesses eine hinreichend gleichbleibende Richtgüte sicherzustellen. Um unabhängig von den Fähigkeiten eines Maschinenbedieners Fertigungsprozesse mit reproduzierbar guter Richtgüte zu erreichen, sind bereits Vorschläge für eine automatische Prüfung der Richtgüte gemacht worden.
Die Firma LAP GmbH Laser Applikationen vertreibt unter der Bezeichnung„Straightcheck“ ein laser-basiertes System zur berührungslosen Geradheitsmessung bei Rohren und Stabstahl. Dabei werden Sensoren verwendet, die nach dem Laser-Scan oder Laser-Abschattungs-Prinzip arbeiten. Die Entscheidung, ob das Produkt erneut gerichtet werden muss, kann durch die Software direkt nach dem ersten Richtvorgang getroffen werden. Derartige Systeme sind in der Anschaffung und im Betrieb relativ teuer.
Die EP 3 346 230 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erfassung einer Drahtkrümmung. Die Vorrichtung umfasst eine Drahtführung, ein Kamerasystem und eine Datenauswertungseinheit. Das Kamerasystem umfasst mindestens eine Kamera und ist derart positioniert und dimensioniert, dass es einen in der Drahtführung geführten Draht und seine Begrenzung senkrecht zu einer Drahtlängsachse als Bilddaten erfassen kann. Die Datenauswertungseinheit kann die Bilddaten des Kamerasystems empfangen und daraus die Drahtkrümmung bestimmen.
Die Patentschrift DE 35 01 725 C1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aussortieren von krummen Stangen, Rohren oder dgl.. Dazu wird vorgeschlagen, dass jeweils eine Stange, ein Rohr oder dgl. auf eine schiefe Ebene aufgelegt wird, dass durch den Auflegevorgang ein vorgegebenes Zeitintervall gestartet wird und dass die Stange, das Rohr oder dgl. als krumm ausgeworfen wird, wenn sie nicht innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls die schiefe Ebene hinuntergerollt ist. Die entsprechende Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer schiefen Ebene, einem betätigbaren Zeitgeber sowie einer am Auslauf der schiefen Ebene befindlichen Wippe und zumindest zwei senkrecht zur Längsrichtung der schiefen Ebene bewegbaren Mitnehmern für die Stange, das Rohr oder dgl.. Zur Prüfung der Rollfähigkeit wird an dem Zeitrelais ein vorgegebenes Zeitintervall eingestellt. Dann wird geprüft, ob ein aufgelegter Stab es schafft, innerhalb des Zeitintervalls bis zum Auslauf am unteren Ende der Schienenebene zu rollen. Ist eine Stange ausreichend gerade, schafft sie es innerhalb der vorgegebenen Zeit bis zum Auslauf und wird in einen Behälter für Gutteile weitergeleitet. Ist dagegen die Stange auf der schiefen Ebene liegen geblieben oder rollt sie, weil sie krumm ist, zu langsam ab, so dass sie nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls noch auf der schiefen Ebene aufliegt, wird die Wippe in eine Auslaufstellung gestellt und die (nicht ausreichend gerade) Stange wird ein eine Ablage für schlechte Stangen transportiert.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Messverfahren zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken bereitzustellen, das schnell und präzise arbeitet und zuverlässige Aussagen über die Geradheit liefert. Es ist eine weitere Aufgabe, eine zur Durchführung des Messverfahrens geeignete, Messvorrichtung bereitzustellen, die präzise Messwerte zur Beurteilung der Geradheit liefern kann. Vorzugsweise sollen das Messverfahren und die Messvorrichtung mit vertretbarem Aufwand im Zusammenhang mit einem automatisierten Richtprozess genutzt werden können. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Rieht- und Abschneidemaschine bereitzustellen, die eine solche Messvorrichtung aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgaben stellt die Erfindung ein Messverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 , eine Messvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 12 sowie eine Rieht- und Abschneidemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 16 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das Messverfahren ist zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken geeignet und kann insbesondere zum Messen der Geradheit von gerichteten Stäben aus Draht genutzt werden. Der Begriff „Rundmaterialstück“ bezeichnet hier vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff bestehende Halbzeuge oder Fertigprodukte mit mehr oder weniger kreiszylindrischer Gestalt und geeigneter Länge. Bei dem Rundmaterialstück kann es sich z.B. um ein Drahtstück oder ein Rohrstück handeln. Die Länge kann z.B. im Bereich von 150 mm bis 5000 mm, ggf. auch darüber oder darunter liegen. Zur Durchführung des Messverfahrens wird eine Auflageeinrichtung bereitgestellt, die eine Abrollfläche definiert, welche wenigstens in einer ersten Richtung ohne Krümmung verläuft. Bei der Abrollfläche kann es sich z.B. um eine ebene Fläche (also eine Ebene) handeln. Eine ebene Abrollfläche zeichnet sich u.a. dadurch aus, dass es unendlich viele unterschiedliche, in der (ebenen) Fläche liegende Richtungen gibt, entlang derer die Abrollfläche geradlinig bzw. ohne Krümmung verläuft. Jede der Richtungen kann prinzipiell als Abrollrichtung genutzt werden. Es ist auch möglich, dass die Abrollfläche nicht durchgängig eben ist, sondern nur abschnittsweise eben ist oder dass die Abrollfläche überhaupt keine ebenen Abschnitte aufweist. Wichtig ist aber, dass die Abrollfläche wenigstens in einer ersten Richtung ohne Krümmung verläuft. Eine Tangentenebene an die Abrollfläche würde an der Abrollfläche entlang einer Linie anliegen, die parallel zur ersten Richtung verläuft. Ein ideal gerades Rundmaterialstück, welches mit seiner Längsrichtung parallel zu dieser ersten Richtung ausgerichtet ist, kann dann über seine gesamte Länge in einem linearen Berührungskontakt mit der Abrollfläche stehen. Eine solche Abrollfläche definiert dann eine Abrollrichtung, die senkrecht zu der ersten Richtung verläuft. Die Abrollfläche kann z.B. wie eine Zylindermantelfläche (Mantelfläche eines Kreiszylinders) einsinnig gekrümmt sein in der Weise, dass in Richtungen parallel zur Zylinderachse keine Krümmung vorliegt, senkrecht dazu aber eine konstante Krümmung mit einen Krümmungsradius, der dem Radius (Halbmesser) des Zylinders entspricht.
Für die Durchführung der Messung wird eine Abrollbewegung des Rundmaterialstücks auf der Abrollfläche in der Weise erzeugt, dass das Rundmaterialstück entlang der Abrollfläche unter Eigendrehung im Wesentlichen parallel zu einer Abrollrichtung abrollt, so dass sich an der der Abrollfläche zugewandten Seite des Rundmaterialstücks zwischen der Umfangsfläche des Rundmaterialstücks und der Abrollfläche oder einer dazu parallelen Referenzfläche wenigstens abschnittsweise ein Spalt bildet, wobei Spaltdimensionen des Spalts bei Abweichungen von idealer Geradheit in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rundmaterialstücks beim Abrollen variieren. Der Begriff„Eigendrehung“ bezeichnet hier eine Drehung um die eigene Längsachse des Rundmaterialstücks, also um eine bei nicht zu starken Geradheitsabweichungen im Inneren des Rundmaterialstücks verlaufende Achse.
Die Richtung, in der das Rundmaterialstück tatsächlich abrollt, kann von der (nominellen) Abrollrichtung phasenweise oder durchgängig leicht abweichen, sollte jedoch im Wesentlichen parallel zur Abrollrichtung liegen, so das eventuelle Abweichungen maximal wenige Grad betragen. Der Abrollvorgang verläuft jedenfalls bei nicht vollständig ideal geraden Rundmaterialstücken so, dass sich an der der Abrollfläche zugewandten Seite des Rundmaterialstücks zwischen der Umfangsfläche des Rundmaterialstücks und der Abrollfläche oder einer dazu parallelen Referenzfläche wenigstens abschnittsweise ein Spalt bildet, wobei Spaltdimensionen und die Form des Spalts bei Abweichungen von idealer Geradheit in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rundmaterials beim Abrollen variieren. Eine Spaltbildung kann lediglich dann unterbleiben, wenn das Rundmaterialstück ideal gerade ist, so dass beim Abrollen jederzeit über die gesamte beobachtete Länge des Rundmaterialstücks ein Linienkontakt zwischen dem Umfang des Rundmaterialstücks und der Abrollfläche vorliegt.
Bei dem Messverfahren wird der Bereich des Spalts von einer Beleuchtungsseite her über einen quer zur Abrollrichtung ausgedehnten Beleuchtungsbereich beleuchtet. Eine durch den Spalt hindurchtretende Lichtmenge wird innerhalb eines quer zur Abrollrichtung ausgedehnten Messbereichs mittels mindestens eines lichtsensitiven Sensors erfasst.
Dabei wird während des Abrollens des Rundmaterialstücks mindestens eine Messwertaufnahme erzeugt, die Informationen über die zum Messzeitpunkt durch den Spalt hindurchtretende Lichtmenge in einer für die Weiterverarbeitung geeigneten Form enthält. Die Messwertaufnahme wird zur Ermittlung mindestens eines die Geradheit des Rundmaterialstücks repräsentierenden Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale ausgewertet. Das Messverfahren umfasst auch die Weiterverarbeitung des Geradheitsparameters und/oder den Geradheitsparameter repräsentierender Signale, z.B. durch Anzeigen an einem Display, durch Speichern in einem Speicher, durch Aufnahme in ein (z.B. elektronisches und/oder papier-basiertes) Messprotokoll und/oder durch Nutzung der im Signal enthaltenen Information zur Steuerung eines Verarbeitungsprozesses.
In manchen Fällen kann es ausreichen, eine einzige Messwertaufnahme zu erzeugen und auszuwerten. Dies kann z.B. dann ausreichen, wenn vorab bekannte Zusatzinformation über den Typ eines eventuellen Geradheitsfehlers vorliegt, wobei diese Information bei der Auswertung berücksichtigt werden kann. Ein Beispiel sind Rundmaterialstücke, die in bestimmten Rieht- und Abschneidemaschinen mittels einer automatischen Richteinheit gerichtet wurden. Aufgrund des Richtverfahrens kann es sein, das verfahrens-spezifische Typen von Geradheitsfehlern auftreten. Es hat sich z.B. gezeigt, dass in manchen Fällen verfahrenstypische helix-förmig verformte Rundmaterialstücke resultieren, also eine leicht wendelförmig deformierte Gestalt des gerichteten Rundmaterialstücks vorliegt. Diese Art einer Geradheitsabweichung mit in Längsrichtung sich regelmäßig wiederholenden Abschnitten ähnlicher Gestalt kann z.B. durch eine Wellenlänge der Verformung charakterisiert werden. Diese Wellenlänge kann ggf. aus einer einzigen Messwertaufnahme extrahiert und zur Charakterisierung der Geradheitsabweichung genutzt werden. Bei bevorzugten Verfahrensvarianten bzw. Messvorrichtungsvarianten werden zu mindestens zwei unterschiedlichen Messzeitpunkten während des Abrollens des Rundmaterialstücks Messwertaufnahmen erzeugt, die Informationen über die zum Messzeitpunkt durch den Spalt hindurchtretende Lichtmenge in einer für die Weiterverarbeitung geeigneten Form enthalten. Diese zwei oder mehr Messwertaufnahmen werden zur Ermittlung mindestens eines die Geradheit des Rundmaterialstücks repräsentierenden Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale gemeinsam bzw. mit Bezug zueinander ausgewertet. Auch dieses Messverfahren umfasst die Weiterverarbeitung des Geradheitsparameters und/oder den Geradheitsparameter repräsentierender Signale, z.B. durch Anzeigen an einem Display, durch Speichern in einem Speicher, durch Aufnahme in ein (z.B. elektronisches und/oder papier basiertes) Messprotokoll und/oder durch Nutzung der im Signal enthaltenen Information zur Steuerung eines Verarbeitungsprozesses.
Das Messverfahren gemäß dieses Ausführungsbeispiels (mit zwei oder mehr nacheinander erfassten Messwertaufnahmen) beinhaltet somit eine zeitlich auflösende Messung der Lichtmenge bzw. Lichtintensität, die innerhalb eines quer zur Abrollrichtung ausgedehnten Messbereichs durch den Spalt hindurchtritt. Die Information über den Geradheitszustand des Rundmaterialstücks wird aus einer Abfolge von mindestens zwei Messwertaufnahmen generiert.
Vorzugsweise ist die Anzahl von Messwertaufnahmen pro Messung (also pro Abrollvorgang eines Rundmaterialstücks) deutlich größer als zwei, um besonders zuverlässige Messungen zu erhalten. Die Anzahl von Messwertaufnahmen kann z.B. zwischen 5 und 100 liegen, insbesondere im Bereich vom 10 bis 75.
Die Abrollbewegung des Rundmaterialstücks kann auf unterschiedliche Weisen erzeugt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass das Rundmaterialstück auf die Abrollfläche aufgelegt wird und dann durch Krafteinwirkung einer gesondert dafür vorgesehenen Einrichtung oder manuell zum Abrollen entlang der Abrollfläche gebracht wird. Ein einmaliger Anstoßimpuls kann zur Erzeugung der Abrollbewegung ausreichen. Es ist auch möglich, den kompletten Abrollvorgang als geführten Abrollvorgang unter ständiger Krafteinwirkung einer externen Einrichtung kontrolliert durchzuführen. Ein derartiger, durch externe Kräfte erzwungener Abrollvorgang kann z.B. auf einer Abrollfläche in Form einer horizontal ausgerichteten Ebene durchgeführt werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen wird zur Durchführung des Messverfahrens eine Auflageeinrichtung verwendet, die eine Abrollfläche in Form einer schiefen Ebene definiert, welche gegenüber einer Horizontalebene um einen Neigungswinkel geneigt ist und eine (nominelle) Abrollrichtung definiert. Die (nominelle) Abrollrichtung entspricht der Richtung maximalen Gefälles der schiefen Ebene. Für die Durchführung der Messung wird ein Rundmaterialstück auf die Auflageeinrichtung bzw. die schiefe Ebene derart aufgelegt, dass das Rundmaterialstück entlang der schiefen Ebene unter Eigendrehung im Wesentlichen parallel zur Abrollrichtung abrollt. Bei dieser Variante kann der Abrollvorgang allein durch Einwirkung der Schwerkraft initiiert werden und selbsttätig ablaufen, ohne dass es gesonderter Einrichtungen für den Vortrieb bedarf. Das Rundmaterialstück kann frei abrollen, es ist keine aktive Führung nötig.
Es kann ausreichen, die Messung der Lichtmenge bzw. Lichtintensität lediglich zeitauflösend durchzuführen. Es könnte ggf. eine einzige Photodiode als Sensor ausreichen. Vorzugsweise wird jedoch zur Messwertaufnahme ein ortsauflösender Sensor verwendet, der zu jedem Messzeitpunkt quer zur Abrollrichtung eine Vielzahl von Messwerten erfasst. Damit kann jede Messwertaufnahme räumlich aufgelöste Information aus unterschiedlichen Orten entlang des Spalts enthalten, so dass eine Lichtmengenverteilung entlang des Spalts qualitativ, halb quantitativ oder quantitativ erfasst werden kann.
Bei dem ortsauflösenden Sensor kann es sich beispielsweise um einen Zeilensensor handeln, der lediglich eine Zeile in einer Richtung nebeneinanderliegender Sensorelemente aufweist, die gleichzeitig die auf sie einfallende Lichtmenge messen und entsprechende Signale abgeben können. Es ist auch möglich, als ortsauflösenden Sensor einen Flächensensor zu verwenden, der Sensorelemente aufweist, die in Zeilen und Spalten vorliegen, so dass eine zweidimensionale Erfassung von auftreffender Lichtmenge möglich ist. Damit kann gegebenenfalls auch erreicht werden, Angaben über die Spalthöhe in Abhängigkeit von der Lage über die Breite des Messbereichs zu ermitteln.
Bei bevorzugten Ausführungsformen wird der Spalt mittels eines optischen Abbildungssystems auf eine Sensorfläche des Sensors abgebildet. Es kann somit beispielsweise eine Zeilenkamera oder eine Flächenkamera verwendet werden, deren Informationen Pixel für Pixel ortsauflösend ausgewertet werden können.
Eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Spalts sowie der mindestens eine Sensor einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer durch den Spalt hindurchtretenden Lichtmenge sind vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten einer durch die Auflageeinrichtung definierten Abrollstrecke angeordnet, so dass der lichtempfindliche Sensor die Lichtintensität bzw. Lichtmenge messen kann, mit der ein Gegenlicht unter dem Rundmaterialstück hindurchleuchtet.
Die Dimensionen des Messbereichs in Querrichtung (quer zur Abrollrichtung) und die Lage des Messbereichs sind vorzugsweise so gewählt, dass der Messbereich vollständig innerhalb des ausgeleuchteten Beleuchtungsbereichs liegt, so dass der Bereich des Spalts sich von einem Rand zum gegenüberliegenden Rand des Messbereichs erstreckt. Der ausgedehnte
Beleuchtungsbereich kann sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des
Rundmaterialstücks oder darüber hinaus erstrecken. In der Regel reicht es jedoch, wenn der Beleuchtungsbereich nur einen Ausschnitt ausreichender Länge des Rundmaterialstücks erfasst. Die Auslegung der Querdimensionen des Beleuchtungsbereichs kann in Abhängigkeit von den erwarteten Charakteristika der Geradheitsfehler gewählt werden.
Bei manchen Ausführungsformen beginnen die Messung bzw. die Erzeugung von Messwertaufnahmen während des Abrollens und/oder die Auswertung von
Messwertaufnahmen erst dann, wenn ein Triggersignal erzeugt wird, wobei vorzugsweise das abrollende Rundmaterialstück ein Triggersignal auslöst. Für diesen Zweck kann entlang der Abrollstrecke des Rundmaterialstücks wenigstens ein Sensor vorgesehen sein, der beim Vorbeirollen des Rundmaterialstücks das Triggersignal generiert. Obwohl ein taktiler Sensor für diesen Zweck vorgesehen sein kann, wird vorzugsweise wenigstens ein berührungslos arbeitender Sensor verwendet, so dass durch die Triggersignal-Generierung kein mechanischer Eingriff in den Abrollvorgang erforderlich ist. Der Sensor kann beispielsweise ein kapazitiver Sensor oder induktiver Sensor oder ein optischer Sensor sein. Der Sensor kann so platziert sein, dass das Rundmaterialstück zunächst nach dem Auflegen eine Beruhigungsstrecke durchläuft, bevor die erste Messwertaufnahme ausgelöst wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Kriterium so gewählt werden, dass nach dem Auflegen auf die Auflageeinrichtung und dem Beginn des Abrollens eine gewisse Beschleunigungsstrecke durchlaufen wird, so dass die Abrollgeschwindigkeit ein vorgebbares Mindestmaß erreicht hat.
Wenn die Messvorrichtung z.B. mit einer Rieht- und Abschneidemaschine zusammenarbeitet, die die Rundmaterialstücke herstellt und von einem zugeführten Werkstück mittels einer Schnitteinrichtung abtrennt, kann das Triggersignal auch von der Maschinensteuerung kommen, z.B. dann, wenn die Schnitteinrichtung den Schnitt abgeschlossen hat.
Wenn zur Aufnahme der Messwertaufnahmen eine Kamera (mit Zeilensensor oder Flächensensor) verwendet wird, kann es zweckmäßig sein, die Messwertaufnahmen auf solche Positionen zu beschränken, welche im Schärfentiefenbereich der Kamera liegen. Alle Maßnahmen können sich positiv auf die Bewertbarkeit der Sensorsignale und damit auf die Qualität und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse auswirken.
Vorzugsweise werden während des Abrollens eines Rundmaterialstücks viele Messwertaufnahmen zu unterschiedlichen Messzeitpunkten erfasst, wobei die Messzeitpunkte an eine Abrollgeschwindigkeit des Rundmaterialstücks derart angepasst sind, dass Messwertaufnahmen bei unterschiedlichen Drehstellungen des Rundmaterialstücks erfasst werden. Dadurch ist es möglich, eine Bewertung des Rundmaterialstücks aus unterschiedlichen Perspektiven bezogen auf seinen Umfang vorzunehmen, ohne dass der Sensor hierzu bewegt werden muss. Prinzipiell ist es dadurch möglich, nahezu komplette 3D-lnformationen zur Gestalt bzw. zu Formabweichungen mit stationären Sensoren (einem oder mehreren) zu erfassen.
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten zur Auswertung einer Abfolge von Messwertaufnahmen. Die Möglichkeiten können alternativ oder kumulativ genutzt werden.
Bei manchen Verfahrensvarianten ist vorgesehen, dass beim Auswerten der Messwertaufnahmen aus einer Vielzahl von in unterschiedlichen Drehstellungen des Rundmaterialstücks erfassten Messwertaufnahmen einen Hüllzylinder, also eine zylindrische Hüllkurve, um das Rundmaterialstück errechnet wird und ein Geradheitsparameter aus dem Durchmesser des Hüllzylinders abgeleitet wird. Die zylindrische Hüllkurve bzw. der Hüllzylinder beschreibt in diesem Fall einen virtuellen Zylinder, der das eindimensional oder mehrdimensional verbogene Rundmaterialstück nach Art einer Minimalfläche umschließt und den Umfang des Rundmaterialstücks an mehreren Stellen berührt. Bei einem ideal geraden Rundmaterialstück fällt der Hüllzylinder mit der zylindrischen Umfangsfläche des Rundmaterialstücks zusammen, so dass ein Soll-Durchmesser des Hüllzylinders dem Durchmesser des Rundmaterialstücks entspricht. Weist das Rundmaterialstück einen Geradheitsfehler auf, so ist der Durchmesser des Hüllzylinders (Ist-Durchmesser) größer als der Durchmesser des Rundmaterialstücks (Soll-Durchmesser) ist, wobei der Durchmesser des Hüllzylinders tendenziell umso größer ist, je größer der Geradheitsfehler ist. Durch den Durchmesser des Hüllzylinders ist somit ein skalares Maß bzw. ein skalarer Geradheitsparameter gegeben. Ein Geradheitsparameter kann z.B. durch Berechnung der Differenz zwischen Ist-Durchmesser und Soll-Durchmesser ermittelt werden.
Eine relativ einfach durchführbare und gleichwohl relativ präzise Vorgehensweise besteht bei manchen Ausführungsformen darin, dass beim Auswerten der Messwertaufnahmen aus einer Vielzahl von in unterschiedlichen Drehstellungen des Rundmaterialstücks erfassten Messwertaufnahmen für jede der Messwertaufnahmen eine integrale Lichtmenge im Messbereich bestimmt wird und aus der Summe der integralen Lichtmengen ein Geradheitsparameter abgeleitet wird. Dazu kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass bei Verwendung einer Kamera zur Summenbildung nur diejenigen Pixel der Messwertaufnahme beitragen, deren Helligkeitswert über einem bestimmten Schwellwert liegt. Diese Verfahrensvariante kommt ohne ortsauflösende Auswertung in Längsrichtung des Spalts, also quer zur Abrollrichtung, aus und kann gleichwohl für viele Anwendungsfälle ausreichende Messgenauigkeiten liefern. Alternativ oder zusätzlich kann z.B. auch ein Durchschnittswert der Lichtmengen der unterschiedlichen Drehstellungen ermittelt werden, um daraus ein Maß für die Geradheit zu errechnen.
Besonders zuverlässig werden die Messungen, wenn vor der eigentlichen Messung Referenzmessungen mit einer Vielzahl von Referenz-Rundmaterialstücken unterschiedlicher definierter Geradheit durchgeführt werden, auf Basis der Referenzmessungen ein Kennfeld ermittelt wird, welches einen funktionalen Zusammenhang zwischen Geradheitsparametern der Referenz-Rundmaterialstücke und dadurch verursachten Messwertaufnahmen repräsentiert, und wenn dann beim Auswerten der Messwertaufnahmen (einer oder mehrerer) die Geradheit eines zu vermessenden Rundmaterialstücks unter Verwendung des Kennfelds ermittelt wird. Dazu können beispielsweise Rundmaterialstücke unterschiedliche Geradheit mithilfe einer kalibrierten Lehre vermessen und die zugehörigen Lichtmengenwerte durch Referenzmessungen ermittelt werden.
Weitergehende Aussagen über das Ausmaß der Geradheitsabweichungen und/oder über eventuelle Ursachen von Geradheitsabweichungen lassen sich häufig dadurch erzielen, dass zur Messwertaufnahme ein ortsauflösender Sensor verwendet wird und die in den Messwertaufnahmen erhaltenen Messwerte ortsauflösend zumindest in Längsrichtung des Spalts (also quer zur Abrollrichtung) ausgewertet werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel beim Auswerten von Messwertaufnahmen ein Wellenlängenparameter ermittelt werden, der eine Wellenlänge einer in Längsrichtung des Rundmaterialstücks im Wesentlichen periodischen Verformung des Rundmaterialstücks repräsentiert. Dadurch kann beispielsweise zwischen Gestaltabweichungen erster Ordnung (also Formabweichungen) und Gestaltabweichungen zweiter Ordnung (der Welligkeit) unterschieden werden und das Ausmaß der Welligkeit kann quantitativ ermittelt werden. Die Ausdehnung des Messbereichs quer zur Abrollrichtung sollte für diese Art von Messungen wenigstens so groß sein, dass mindestens eine Halbwelle innerhalb des Messbereichs liegt, vorzugsweise wenigstens eine komplette Welle oder auch mehrere Wellen. Bei vielen Ausführungsformen werden die Geradheitsparameter in der Weise weiterverarbeitet, dass zumindest ein entsprechender Messwert an einer für einen Bediener ablesbaren Anzeige angezeigt wird. Dies kann durch Anzeige von Zahlenwerten und/oder grafisch, zum Beispiel durch Anzeige eines entsprechenden Diagramms, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Messprotokoll erstellt werden und/oder Geradheitsparameter können für eine spätere Weiterverarbeitung gespeichert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, durch die Auswertung der Messwertaufnahmen Signale zu generieren, die dann automatisch weiterverarbeitet werden, beispielsweise um eine Herstellvorrichtung zur Herstellung von Rundmaterialstücken zu steuern, um im Wege einer Geradheitsregelung anhand der rückgekoppelten Signale den Herstellungsprozess so zu führen, dass Rundmaterialstücke ausreichender Geradheit produziert werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken, insbesondere zum Messen der Geradheit von gerichteten Stäben aus Draht. Die Messvorrichtung kann in eine Rieht- und Abschneidemaschine integriert sein. Es ist auch möglich, die Messvorrichtung als selbständige bzw. autarke Messvorrichtung zu konstruieren, die z.B. von einem Bediener genutzt werden kann, indem die zu vermessenden Rundmaterialstücke manuell aufgelegt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Rieht- und Abschneidemaschine zum Herstellen von gerichteten Elementen mit vorgebbarer Länge aus einem drahtförmigen Material. Die Rieht- und Abschneidemaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein der Schnitteinrichtung nachgeschaltetes Messsystem zum Messen der Geradheit der gerichteten Elemente aufweist. Dieses Messsystem ist vorzugsweise gemäß der beanspruchten Erfindung ausgelegt ist. Das Messsystem könnte auch nach einem anderen Messprinzip arbeiten.
Viele Rieht- und Abschneidemaschinen weisen einen sogenannten Anbau auf, der dazu dient, die gerichteten Rundmaterialstücke nach dem Abtrennen vom zugeführten Materialvorrat aufzunehmen und zu sammeln. Die vorliegende Anmeldung offenbart eine solche Rieht- und Abschneidemaschine, bei der dem Anbau eine Messvorrichtung zugeordnet ist, die die abgetrennten Rundmaterialstücke nach dem Abtrennen im Bereich des Anbaus vermisst. Die Messvorrichtung kann nach einem anderen Prinzip arbeiten als gemäß der beanspruchten Erfindung.
Anbauten an Rieht- und Abschneidemaschinen sind häufig bereits heute mit einer Auflageeinrichtung ausgestattet, deren Oberseite eine schiefe Ebene definiert, über die die abgetrennten Rundmaterialstücke in eine Sammelmulde oder dergleichen rollen können. Eine derartige, ohnehin vorhandene Auflageeinrichtung kann als Auflageeinrichtung des Messsystems genutzt werden. Auf diese Weise können viele konventionelle Rieht- und Abschneidemaschinen, die bereits eine schräggestellte Auflageeinrichtung haben, durch Anbau zusätzlicher Komponenten des Messsystems (zum Beispiel Beleuchtungseinrichtung und Erfassungseinrichtung) zu Rieht- und Abschneidemaschinen mit integrierter Messvorrichtung umgerüstet werden.
Die Steuereinrichtung der Rieht- und Abschneidemaschine kann durch geeignete Auslegung und Programmierung so konfiguriert sein, dass Signale des Messsystems verarbeitet werden können und dass Komponenten der Richteinheit auf Basis von Signalen des Messsystems automatisch eingestellt werden können. Dadurch kann eine integrierte Geradheitsregelung realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, auf Basis der Ergebnisse der Geradheitsmessung außerhalb der Toleranzen liegende Rundmaterialstücke automatisch auszusortieren.
In Kombination mit einer Rieht- und Abschneidemaschine kann somit auf Basis der Messwerte eine verstellbare Richteinheit gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich können die gerichteten Stäbe ab einem Messwert für die Geradheit aussortiert werden oder die Maschine kann gestoppt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 zeigt eine Übersichtsdarstellung einer Rieht- und Abschneidemaschine, die mit einem Messsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der Rieht- und Abschneidemaschine aus Fig. 1 im Bereich des Anbaus;
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des Anbaus mit integriertem Messsystem;
Fig. 4 zeigt einen vertikalen Schnitt durch den Anbau mit integriertem Messsystem;
Fig. 5A bis 5D zeigen verschiedene Phasen eines Messvorgangs; Fig. 6 zeigt schematisch die Entstehung eines Spalts zwischen einen nicht ideal geraden Rundmaterialstück und einer schiefen Ebene der Messvorrichtung; und
Fig. 7 zeigt schematisch eine Bildschirmanzeige der Bedieneinheit der Rieht- und Abschneidemaschine mit Anzeigefeldern, die im Zusammenhang mit der Geradheitsmessung genutzt werden können.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Fig. 1 zeigt eine Übersichtsdarstellung einer Ausführungsform einer Rieht- und Abschneidemaschine 100 zum Herstellen von gerichteten Elementen mit vorgebbarer Länge aus einem drahtförmigen metallischen Material 105. Die im Folgenden auch schlicht als „Richtmaschine“ 100 bezeichnete Werkzeugmaschine ist zum Herstellen von gerichteten Stäben aus glattem Stahldraht ausgelegt. Solche gerichteten Drahtstäbe können z.B. zur Herstellung von Käfigen, Einkaufswagen, Zäunen, Drahtkörben oder dergleichen verwendet werden. Die Richtmaschine ist in der Lage, bei hohem Materialdurchsatz große Stückzahlen solcher gerichteten Elemente mit sehr kleinem Längenfehler und Geradheitsfehler herzustellen.
Das drahtförmige Material liegt zunächst auf einer großen Drahtspule (coil) vor und wird mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung vom Materialvorrat abgezogen und in die Richtmaschine hineingefördert. Die Vorschubeinrichtung hat an der Eingangsseite der Richtmaschine 100 ein Paar von Schubwalzen 112, die den Draht vom Materialvorrat abziehen und in Richtung der in Durchlaufrichtung 102 nachgeschalteten Richteinrichtung 120 fördern. Die in dieser Anmeldung verwendeten relativen Positionsangaben „vor“ und „hinter“ an der Durchlaufstrecke des Materials beziehen sich auf diese Durchlaufrichtung oder Vorschubrichtung.
Die automatisiert einstellbare Richteinrichtung dient zum Geraderichten des von den Schubwalzen in den Arbeitsbereich der Richteinrichtung geförderten Materials und hat zu diesem Zweck einen rotierend antreibbaren Richtflügel 122 mit mehreren mit axialem Abstand hintereinander angeordneten und radial gegeneinander versetzten Durchführungsöffnungen für das Material. Solche rotierenden Richtsysteme sind an sich bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert.
Unmittelbar hinter der Richteinrichtung 120 ist ein Paar von Zugwalzen 116 angeordnet, die zur Vorschubeinrichtung der Richtmaschine gehören und das gerichtete Material aus der Richteinrichtung herausziehen. Mit geringem Abstand hinter den Zugwalzen 116 ist eine der Richteinrichtung nachgeschaltete Schnitteinrichtung 130 angebracht, die zum Abtrennen von Abschnitten vorgebbarer Länge von dem gerichteten Material vorgesehen ist, um dadurch die gerichteten Elemente vorgebbarer Länge zu erzeugen. Die Schnitteinrichtung 130 ist für einen Geradschnitt in einer Schnittebene ausgelegt und weist dazu hinter einer Drahtführung 132 ein vertikal bewegliches Schneidmesser 135 auf, mit dem der Draht zu einem vorgebbaren Zeitpunkt in der Schnittebene durchtrennt wird. Der Drahtvorschub wird für den Schnitt kurzzeitig angehalten.
Um die gewünschte Länge der gerichteten Elemente mit hoher Genauigkeit zu erreichen, ist ein Messsystem zur Ermittlung der Länge des Materials und zum Erzeugen von die Länge repräsentierenden Signale vorgesehen. Das Messsystem kann z.B. ein am durchlaufenden Draht abrollendes Messrad aufweisen oder berührungslos arbeiten, z.B. mittels Laser (vgl. US 2011/0240169 A1) Komponenten des Längenmesssystems können z.B. im Zwischenraum zwischen den Zugwalzen 116 und der Schnitteinrichtung 130 angeordnet sein. Die Signale werden von einer computerbasierten Steuereinrichtung 150 der Richtmaschine zum Ansteuern der Schnitteinrichtung 130 verarbeitet, um einen positionsrichtigen Schnitt zu erzeugen.
An der Auslaufseite der Richtmaschine befindet der sogenannte Anbau 140 mit einer horizontalen Führungsrinne 145, in die die gerichteten Elemente hineingeschoben werden. Ist die eingestellte Länge erreicht, so wird der Draht abgeschnitten und rollt über die schräg stehende ebene Oberseite eines Abrollblechs 210 in eine halbzylindrische Sammelmulde 148. Dieser Grundaufbau kann für unterschiedliche Längen genutzt werden. Der Bereich des Anbaus 140 ist in Fig. 2 vergrößert in schräger Perspektive sowie in Fig. 3 in Draufsicht dargestellt. Fig. 4 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Anbau im Bereich einer nachfolgend im Detail erläuterten, integrierten Messvorrichtung 200 zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken, die hier in Gestalt von gerichteten Rundstäben aus metallischem Draht vorliegen.
Das schräg stehende Abrollblech 210 des Anbaus fungiert als Auflageeinrichtung 210 der Messvorrichtung 200. Die ebene Oberseite 212 des Auflageblechs bzw. der Auflageeinrichtung definiert eine Abrollfläche in Form einer schiefen Ebene, die gegenüber einer Horizontalebene um einen Neigungswinkel von ca. 20° bis ca. 30°, im Beispielsfall ca. 25°, geneigt ist. Durch die Neigung wird eine nominelle Abrollrichtung 214 für aufgelegte Rundmaterialstücke definiert, wobei die Abrollrichtung der Richtung maximaler Neigung entspricht und im Beispielsfall senkrecht zur Längsrichtung der Führungsrille 145 verläuft, in die die gerichteten und abgetrennten Rundstäbe zunächst eingeschoben werden. Wie im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 6 noch näher erläutert wird, wirkt diese schiefe Ebene in der Weise, dass ein auf die Auflageeinrichtung 210 aufgelegtes Rundmaterialstück 150 allein unter Einwirkung der Schwerkraft entlang der schiefen Ebene im Wesentlichen parallel zur Abrollrichtung 214 frei entlangrollt und sich dabei um seine eigene Längsrichtung dreht, also eine Eigendrehung ausführt. Wie anhand der schematischen Fig. 6 erläutert wird, bildet sich dabei an der der schiefen Ebene 212 zugewandten Seite des Rundmaterialstücks 150 zwischen der Umfangsfläche des Rundmaterialstücks und der als Abrollfläche dienenden schiefen Ebene 212 wenigstens abschnittsweise ein Spalt 250, in dessen Bereich die Umfangsfläche des Rundmaterialstücks nicht in Berührungskontakt mit der ebenen Unterlage (Abrollfläche) steht. Der Spalt erstreckt sich in Längsrichtung des Rundmaterialstücks und hat in der Regel eine entlang der Längsrichtung variierende Spalthöhe H, die in den Kontaktbereichen zwischen Rundmaterialstück und ebener Unterlage auf null reduziert ist. Die Spaltdimensionen hinsichtlich Lage der Spaltbereiche und/oder Höhe der Spaltbereiche variieren in der Regel bei Abweichungen des Rundmaterialstücks von einer idealen Geradheit in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rundmaterials, wenn dieses entlang der schiefen Ebene abrollt. Die Ausführungsform nutzt diesen Umstand für eine äußerst aussagekräftige Geradheitsmessung mithilfe der Messvorrichtung 200.
Die Messvorrichtung 200 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 220, die dafür ausgelegt ist, im Bereich des Spalts von einer Beleuchtungsseite über einen quer zur Abrollrichtung 212 ausgedehnten Beleuchtungsbereich 222 mit gleichmäßigem bzw. homogenem Beleuchtungslicht zu beleuchten. Die Beleuchtungseinrichtung ist bei betriebsfertig eingerichteter Messvorrichtung in Verlängerung der Unterkante des Abrollblechs 210 oberhalb der Sammelmulde 148 angebracht und umfasst im Beispielsfall eine Lichtleiste 215, die etwa halb so lang ist wie die Gesamtaufnahmelänge des Anbaus 140. Im Beispielsfall ist eine Reihe von LED-Lichtquellen an einem langgestreckten Träger angebracht und sitzt hinter einer Diffusorleiste aus opakem Material in der Weise, dass das Beleuchtungslicht im Wesentlichen mit gleichmäßiger Intensität über die gesamte Länge der Beleuchtungseinrichtung in Richtung Abrollblech gerichtet ist. Die Beleuchtungseinrichtung 220 wird von einem verschwenkbaren Halter 226 getragen, der an den Enden der Lichtleiste zwei etwa U-förmige Bügel aufweist und der es erlaubt, die Beleuchtungseinrichtung zwischen der dargestellten Betriebsstellung (etwa mittig oberhalb der Sammelmulde in Verlängerung des Abrollblechs) und einer Neutralstellung umzuschwenken, die es erlaubt, die in der Sammelmulde gesammelten Rundmaterialstäbe nach oben zu entnehmen.
An der gegenüberliegenden Seite der Auflageeinrichtung 210, also am höher liegenden Ende des Abrollblechs, ist etwa mittig bezogen auf die Länge der Beleuchtungseinrichtung eine Messkamera 261 montiert, die wesentlicher Bestandteil einer Erfassungseinrichtung 260 zum Erfassen einer durch den Spalt hindurchtretenden Lichtmenge ist. Die als Flächenkamera ausgelegte Messkamera hat einen zweidimensionalen lichtempfindlichen Sensor 262, zum Beispiel einen CCD-Chip, der über eine Abbildungsoptik eintretendes Licht empfängt. Die Kamera ist knapp oberhalb der schiefen Ebene 212 parallel zum Verlauf der Ebene ausgerichtet und hat einen Schärfentiefenbereich ST, der es erlaubt, den Spalt präzise auf den Sensor der Kamera abzubilden, wenn sich das abrollende Rundmaterialstück innerhalb des Schärfentiefenbereichs ST befindet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Kamera 361 an einem Kamerahalter 264 montiert, der eine stufenlose Höhenverstellung, eine Neigungseinstellung der Kamera sowie eine Positionseinstellung senkrecht zur Längsrichtung des Rundmaterials erlaubt. Die Kamera ist hinter der Führungsrille 145 montiert und daher in den Ansichten der Fig. 1 bis 3 nicht erkennbar.
In Fig. 4 sind weitere Einrichtungen erkennbar, die ein kontrolliertes Auflegen der gerichteten Stäbe auf die schiefe Ebene erlauben. Die Führungsrille 145 ist nach unten in Richtung Abrollblech offen. Ein unkontrolliertes Herausfallen von Rundmaterialstäben wird mithilfe einer Druckleiste 161 verhindert, die über einen Schwenkhebel 162 betätigt wird.
Fig. 5A zeigt eine Situation, in der die Druckleiste 161 ihre obere Endstellung einnimmt, ein Rundmaterialstück 150 trägt und dieses am Herausfallen aus der Führungsrille 145 hindert.
Zum Übergeben eines gerichteten Stabs 150 auf das Abrollblech wird die Druckleiste durch Verschwenken des Schwenkhebels 162 absenkt (vgl. Fig. 5B). Sobald das Rundmaterialstück frei rollen kann, beginnt der Abrollvorgang unter Eigendrehung des Rundmaterialstücks 150 in Richtung Sammelmulde 148.
Bei einer nicht bildlich dargestellten Ausführungsform ist an der Abrollfläche eine temporär zustellbare Anschlagseinrichtung vorgesehen, z.B. mit zwei oder mehr unter die Abrollfläche versenkbaren und bei Bedarf nach oben ausfahrbaren Bolzen, die dann als Anschlag für das abrollende Rundmaterialstück dienen können. Die Anschlagseinrichtung kann z.B. genutzt werden, um das Abrollen zeitweise zu stoppen, bis eventuelle aus dem Schnittvorgang resultierende Vibrationen im Rundmaterialstück abgeklungen sind. Danach wird das„beruhigte“ Rundmaterialstück durch Absenken der Bolzen zum weiteren Abrollen freigegeben.
Mit geringem Abstand oberhalb der schiefen Ebene 212 ist zwischen dem Beginn der Abrollstrecke (dieser liegt unterhalb der Führungsrille) und dem unteren Ende der Abrollstrecke (am Übergang zwischen Abrollblech und Sammelmulde) ein berührungslos arbeitender Sensor 270 vorgesehen, der an einem winkelförmigen Halter montiert ist und durch diesen mit Abstand oberhalb der schiefen Ebene positioniert wird. Die Messwertaufnahme beginnt erst dann, wenn das in Richtung Sammelmulde rollende Rundmaterialstück 150 den Sensor 270 passiert und dieser ein Triggersignal auslöst, welches die Messwertaufnahme startet. Diese Situation ist in Fig. 5C dargestellt.
Die Erfassung von Messwertaufnahmen, also die Messung, endet zeitgesteuert, bevor das abrollende Rundmaterialstück den Schärfentiefenbereich der Kamera wieder verlässt (siehe Fig. 5D).
Die Messkamera 261 ist in der Lage, zweidimensionale Bilder des abrollenden Rundmaterialstücks 150 mit einer Bildfolgefrequenz von 500 Hz zu erfassen, während dieses sich beim Abrollen allmählich von der Messkamera entfernt. Die Bildaufnahmefrequenz ist dabei an die Abrollgeschwindigkeit so angepasst, dass die Messwertaufnahmen bzw. Bilder das abrollende Rundmaterialstück in unterschiedlichen Perspektiven bezogen auf dessen Umfang erfassen. Beispielhafte Messungen wurden bei einer Bildfolgefrequenz von 500 Hz durchgeführt, wobei während des Zeitintervalls, in dem sich das Rundmaterialstück im Schärfentiefenbereich der Messkamera befand, jeweils 50 Bilder (Messwertaufnahmen) erfasst wurden.
Die Fig. 6 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines möglichen Bildinhalts, bei dem etwa mittig zwischen den seitlichen Rändern des rechteckigen Messbereichs 265 ein Bereich mit maximaler Spalthöhe H liegt. Der sich in Längsrichtung des Spalts (senkrecht zur Abrollrichtung 214) allmählich öffnende und wieder schließende Spalt liegt im Beispielsfall zwischen zwei Positionen P1 und P2, in denen Berührungskontakt zwischen dem Rundmaterialstück 150 und der Oberseite 212 der Auflageeinrichtung besteht. Bei einem wellig verformten Rundmaterialstück entspricht dieser Abstand einer halben Wellenlänge der welligen Verformung.
Die untere Begrenzung des Spalts wird im Beispiel durch die durchgehende ebene Oberseite 212 des Abrollblechs 210 gebildet, so dass unterhalb der Oberseite kein Licht bis zum Sensor gelangen kann. Dies ist nicht zwingend. Es gibt auch Ausführungsformen, bei denen die Auflageeinrichtung mehrere mit Abstand zueinander liegende Auflageschienen aufweist, deren gerade verlaufenden Oberkanten oder Oberseiten gemeinsam die schiefe Ebene definieren, wobei das Rundmaterialstück die Zwischenräume überbrückt und an den Oberseiten Kontakt zur Auflageeinrichtung hat. Zwischen den Auflageschienen sind somit Freiräume, durch die hindurch Licht bis zum Sensor gelangen kann. Die Auswertung kann dann so durchgeführt werden, dass eine virtuelle schiefe Referenzebene berechnet wird, die parallel zur schiefen Ebene verläuft und mit ihr zusammenfallen kann, und dass nur dasjenige Licht in die Auswertung einbezogen wird, welches oberhalb der Referenzebene zwischen dieser und dem Rundmaterialstück hindurch zum Sensor gelangt. In diesem Fall hat der Spalt also eine virtuelle untere Begrenzung.
Es sind unterschiedliche Auswertungsmodi für die Abfolgen von Messwertaufnahmen möglich, die alternativ zueinander oder kumulativ angewendet werden können.
In einem Auswertungsmodus wird die Lichtmenge des durch den Spalt 250 hindurchtretenden Messlichts dadurch bestimmt, dass die Anzahl derjenigen Pixel des Sensors bestimmt wird, bei denen innerhalb des Messbereichs 265 die auftreffende Lichtintensität oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegt. Die Summe dieser Zahlen über allen aufgenommenen Drehstellungen ergibt ein Maß für die Geradheit. Diese Art der Messung erfolgt mit zeitlicher Auflösung, jedoch ohne Ortsauflösung in Längsrichtung des Spalts, kann aber dennoch zuverlässige Messwerte liefern.
In Vorbereitung der Messungen wurden zahlreiche Rundmaterialstücke hinsichtlich ihrer Geradheit mithilfe einer mechanischen Lehre genau vermessen. Anhand dieser Referenz- Rundmaterialstücke wurden dann Messungen mithilfe des Messsystems durchgeführt, um den funktionalen Zusammenhang zwischen der vorab bestimmten Geradheit und dem bei diesen Messungen bestimmten Geradheitsparameter zu ermitteln. Anhand dieses Kennfelds werden dann später bei den Messungen während der Produktion die Messwertaufnahmen ausgewertet.
Ein anderer Mess- und Auswertemodus wird anhand der schematischen Fig. 7 erläutert. Bei dieser Auswertung wird anhand einer Vielzahl von bei unterschiedlichen Drehstellungen des Rundmaterialstücks erfassten Messwertaufnahmen der Durchmesser einer das Rundmaterialstück einschließenden zylindrischen Hüllkurve (Hüllzylinder) ermittelt und mit dem Soll-Durchmesser der Hüllkurve bei ideal geradem Rundmaterialstück verglichen. Fig. 7 zeigt eine Bildschirmanzeige am Bildschirm der Anzeige- und Bedieneinheit der Rieht- und Abschneidemaschine 100. Links oben befindet sich ein Anzeigebereich PT, an welchem die vom Bediener eingegebenen Messparameter eingegeben und angezeigt werden, beispielsweise Drahtdurchmesser des zu messenden Rundmaterialstücks, Messfrequenz, die Anzahl der für die Messung vorgesehenen Messwertaufnahmen, die Neigung der schiefen Ebene, die daraus resultierende Anzahl von Umdrehungen des Rundmaterialstücks während der Messwertaufnahmen (hier zum Beispiel 3,62 Umdrehungen während der 50 Messungen), eine Winkelangabe zu dem Drehwinkel, um den sich das Rundmaterialstück zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Messwertaufnahmen dreht, sowie die Abrollstrecke, die das Rundmaterialstück während der vorgegebenen Anzahl von Messungen zurücklegt.
In einem rechts daneben liegenden Anzeigefeld MW befinden sich Angaben zu den Messwerten, zum Beispiel die Anzahl bzw. die Summe derjenigen Pixel, deren Helligkeitswert einen vorgegebenen Schwellwert jeweils überschreitet, ein Wert für die gemessene Geradheit des Rundmaterialstücks entsprechend der oben genannten Summe aller hellen Pixel multipliziert mit einem Faktor, ein Offset-Wert, der zur Kalibrierung der Messfläche bzw. des Abrollblechs dient, eine zugelassene Obergrenze für Messwerte, die angibt, bei welchen Messwerten die Maschine unmittelbar gestoppt werden soll, ein (tiefer liegender) Wert für eine Regelgrenze in der Weise, dass ein Regeleingriff an der Richteinheit erfolgt, wenn der Messwert die Regelgrenze überschreitet.
In einem daneben liegenden Anzeigefeld Z wird eine Messstatistik angezeigt, beispielsweise die Anzahl von Gut-Teilen während eines Produktionszyklus.
Rechts oben ist das dieser Messung zugrunde liegende Auswertungsprinzip schematisch dargestellt. Dieses besteht darin, dass aus den Messwertaufnahmen der Durchmesser einer zylindrischen Hüllkurve HZ bestimmt wird, die das abrollende Rundmaterialstück nach Art einer Minimalfläche einschließt. Der Durchmesser dieser Hüllkurve bzw. dieses Hüllzylinders HZ entspricht dem Ist-Durchmesser Di in der Messung. Dieser wird dem Soll-Durchmesser Ds gegenübergestellt, welcher dem Durchmesser des Rundmaterialstücks entspricht. Das Maß M für die Geradheit bzw. den Geradheitsfehler entspricht der Differenz aus dem Ist-Durchmesser Di und dem Soll-Durchmesser Ds, also M=DrDs. Je größer dieser Wert M ist, desto stärker ist die Geradheitsabweichung bzw. desto größer ist der Geradheitsfehler. Aus dem Maß M lässt sich auch ein Maß für den Spalt bzw. dessen Größe ableiten.
In dem im unteren Bereich dargestellten Diagramm DIA sind in der x-Achse die aufeinanderfolgend gemessenen Rundmaterialstücke durchnummeriert, während die y-Achse die Werte des Maßes M für die jeweiligen Rundmaterialstücke angibt. Jeder Messpunkt MP in diesem Diagramm wird in der beschriebenen Weise aus 50 Einzelmesswertaufnahmen bestimmt. Die horizontale Linie RG repräsentiert den voreingestellten Wert, oberhalb dessen ein Regeleingriff erfolgt, um einstellbare Komponenten der Richteinheit 120 zu verstellen. Die darüber dargestellte Linie LIM repräsentiert den Grenzwert zulässiger Messwerte, bei dessen Überschreitung ein Maschinenstopp erfolgt. Einige Ausführungsbeispiele können auch wie folgt beschrieben werden. Nach dem Richten eines Rundmaterialstabs wird dieser abgeschnitten und rollt über eine schiefe Ebene einer Auflageeinrichtung in eine Auffangwanne. Während des Abrollens wird mittels mindestens eines lichtempfindlichen Sensors (zum Beispiel dem Sensor einer Kamera) die Lichtintensität gemessen, mit der ein Gegenlicht unter dem Draht bzw. dem Rundmaterialstück hindurchleuchtet. Das Gegenlicht der Beleuchtungseinrichtung kann sich zum Beispiel in Abrollrichtung vor dem Rundmaterialstück befinden, also am tiefer liegenden Endbereich der Abrollstrecke. Das Gegenlicht bzw. der Beleuchtungsbereich sollte vorzugsweise quer zur Abrollrichtung eine Länge haben, die mindestens der Länge des abgeschnittenen Rundmaterialstücks entspricht. Der Sensor zum Erfassen der durch den Spalt hindurchtretenden Lichtmenge kann dann auf der gegenüberliegenden Seite der Abrollstrecke, also im höher gelegenen Bereich der schiefen Ebene, angeordnet sein. Der Sensor ist so ausgerichtet, dass er während des Abrollvorgangs Licht aus dem unteren Teil des Drahts (im Kontaktbereich zwischen Rundmaterialstück und Auflageeinrichtung) erfassen kann. Heben sich Bereiche des ungeraden Rundmaterialstücks von dem ebenen Untergrund ab, scheint das Gegenlicht an diesen Stellen unter dem Draht hindurch. Diese Stellen können nun mithilfe des Sensors detektiert und hinsichtlich Leuchtintensität, Breite, Position und/oder Höhe oder dergleichen ausgewertet werden. In Kombination mehrerer Messwertaufnahmen können weitere Aussagen über den Geradheitsverlauf des Rundmaterialstücks getroffen werden. Wird der Sensor kalibriert, kann die Höhe des Spalts, die sich am Sensor in beleuchteten Pixeln ausdrückt, in Millimeter Spaltbreite umgerechnet werden.
Mit einer Messvorrichtung gemäß der beanspruchten Erfindung kann auch die Geradheit von Rohren quantitativ bestimmt werden

Claims

Patentansprüche
1. Messverfahren zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken (150), insbesondere zum Messen der Geradheit von gerichteten Stäben aus Draht, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Messvorrichtung (200) mit einer Auflageeinrichtung (210), die eine Abrollfläche (212) definiert, welche wenigstens in einer ersten Richtung ohne Krümmung verläuft;
Erzeugen einer Abrollbewegung des Rundmaterialstücks auf der Abrollfläche in der Weise, dass das Rundmaterialstück entlang der Abrollfläche (212) unter Eigendrehung im Wesentlichen parallel zu einer Abrollrichtung (214) abrollt, so dass sich an der der Abrollfläche (212) zugewandten Seite des Rundmaterialstücks zwischen der Umfangsfläche des Rundmaterialstücks (150) und der Abrollfläche oder einer dazu parallelen Referenzfläche wenigstens abschnittsweise ein Spalt (250) bildet, wobei Spaltdimensionen des Spalts bei Abweichungen von idealer Geradheit in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rundmaterialstücks beim Abrollen variieren;
Beleuchten des Spalts (250) von einer Beleuchtungsseite über einen quer zur Abrollrichtung ausgedehnten Beleuchtungsbereich (222);
Erfassen einer durch den Spalt (250) hindurchtretenden Lichtmenge innerhalb eines quer zur Abrollrichtung ausgedehnten Messbereichs (265) mittels mindestens eines lichtsensitiven Sensors (262), wobei zu mindestens einem Messzeitpunkt während des Abrollens des Rundmaterialstücks eine Messwertaufnahme erzeugt wird;
Auswerten der Messwertaufnahme zur Ermittlung mindestens eines die Geradheit des Rundmaterialstücks repräsentierenden Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale;
Weiterverarbeiten des Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale.
2. Messverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
zu mindestens zwei unterschiedlichen Messzeitpunkten während des Abrollens des Rundmaterialstücks Messwertaufnahmen erzeugt werden und die Messwertaufnahmen zur Ermittlung des mindestens einen die Geradheit des Rundmaterialstücks repräsentierenden Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale ausgewertet werden, wobei vorzugsweise die Anzahl von Messwertaufnahmen zwischen 5 und 100 liegt, insbesondere im Bereich vom 10 bis 75.
3. Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auflageeinrichtung (210) verwendet wird, die eine Abrollfläche (212) in Form einer schiefen Ebene (212) aufweist, welche gegenüber einer Horizontalebene um einen Neigungswinkel geneigt ist, wobei die Abrollrichtung der Richtung maximaler Neigung der schiefen Ebene entspricht;
das Rundmaterialstück (150) auf die Auflageeinrichtung derart aufgelegt wird, dass das Rundmaterialstück entlang der schiefen Ebene (212) unter Eigendrehung im Wesentlichen parallel zur Abrollrichtung (214) abrollt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messwertaufnahme ein ortsauflösender Sensor (262) verwendet wird, der zu jedem Messzeitpunkt quer zur Abrollrichtung (214) eine Vielzahl von Messwerten erfasst, wobei der Sensor vorzugsweise ein Flächensensor ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (250) mittels eines optischen Abbildungssystems auf eine Sensorfläche des Sensors (262) abgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung und/oder Auswertung von einer oder mehreren Messwertaufnahmen während des Abrollens erst beginnt, wenn ein Triggersignal erzeugt wird, wobei vorzugsweise das abrollende Rundmaterialstück (150) mittels wenigstens eines Sensors (270) das Triggersignal auslöst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abrollens eines Rundmaterialstücks eine Vielzahl von Messwertaufnahmen zu unterschiedlichen Messzeitpunkten erfasst wird, wobei die Messzeitpunkte an eine Abrollgeschwindigkeit des Rundmaterialstücks (150) derart angepasst sind, das Messwertaufnahmen bei unterschiedlichen Drehstellungen des Rundmaterialstücks erfasst werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten der Messwertaufnahmen aus einer Vielzahl von in unterschiedlichen Drehstellungen des Rundmaterialstücks (150) erfassten Messwertaufnahmen eine zylindrische Hüllkurve (HZ) um das Rundmaterialstück (150) errechnet wird und ein Geradheitsparameter aus dem Durchmesser der Hüllkurve abgeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten der Messwertaufnahmen aus einer Vielzahl von in unterschiedlichen Drehstellungen des Rundmaterialstücks erfassten Messwertaufnahmen für jede der Messwertaufnahmen eine integrale Lichtmenge im Messbereich bestimmt wird und aus der Summe der integralen Lichtmengen ein Geradheitsparameter abgeleitet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten einer oder mehrerer Messwertaufnahmen ein Wellenlängenparameter ermittelt wird, der eine Wellenlänge einer in Längsrichtung des Rundmaterialstücks im Wesentlichen periodischen Verformung des Rundmaterialstücks repräsentiert.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Messung Referenzmessungen mit einer Vielzahl von Referenz-Rundmaterialstücken unterschiedlicher definierter Geradheit durchgeführt werden, auf Basis der Referenzmessungen ein Kennfeld ermittelt wird, das einen funktionalen Zusammenhang zwischen Geradheitsparametern der Referenz-Rundmaterialstücke und dadurch verursachten Messwertaufnahmen repräsentiert und dass beim Auswerten der mindestens einen Messwertaufnahme die Geradheit eines zu vermessenden Rundmaterialstücks unter Verwendung des Kennfeldes ermittelt wird.
12. Messvorrichtung (200) zum Messen der Geradheit von Rundmaterialstücken, insbesondere zum Messen der Geradheit von gerichteten Stäben aus Draht, umfassend:
eine Auflageeinrichtung (210), die eine Abrollfläche (212) definiert, welche wenigstens in einer ersten Richtung ohne Krümmung verläuft und eine Abrollrichtung (214) definiert in der Weise, dass ein auf die Auflageeinrichtung aufgelegtes Rundmaterialstück (150) entlang der Abrollfläche (212) unter Eigendrehung im Wesentlichen parallel zur Abrollrichtung (214) derart abrollen kann, dass sich an der der Abrollfläche zugewandten Seite des Rundmaterialstücks zwischen der Umfangsfläche des Rundmaterialstücks (150) und der Abrollfläche (212) oder einer dazu parallelen Referenzfläche wenigstens abschnittsweise ein Spalt (250) bildet, wobei Spaltdimensionen des Spalts bei Abweichungen von idealer Geradheit in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rundmaterials beim Abrollen variieren;
einer Beleuchtungseinrichtung (220) zum Beleuchten des Spalts (250) von einer Beleuchtungsseite über einen quer zur Abrollrichtung (214) ausgedehnten Beleuchtungsbereich (222);
eine Erfassungseinrichtung (260) mit wenigstens einem lichtsensitiven Sensor (262) zum Erfassen einer durch den Spalt hindurchtretenden Lichtmenge innerhalb eines quer zur Abrollrichtung ausgedehnten Messbereichs (265), wobei die Erfassungseinrichtung derart ansteuerbar ist, dass mittels des lichtsensitiven Sensors zu mindestens einem Messzeitpunkt während des Abrollens des Rundmaterialstücks eine Messwertaufnahme erzeugbar ist;
einer Auswerteeinrichtung zum Auswerten der mindestens einen Messwertaufnahme zur Ermittlung mindestens eines die Geradheit des Rundmaterialstücks repräsentierenden Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale;
Einrichtungen zum Weiterverarbeiten des Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale.
13. Messvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung derart ansteuerbar ist, dass mittels des lichtsensitiven Sensors zu mindestens zwei unterschiedlichen Messzeitpunkten während des Abrollens des Rundmaterialstücks Messwertaufnahmen erzeugbar sind; und
die Auswerteeinrichtung zum Auswerten der Messwertaufnahmen zur Ermittlung des mindestens eines die Geradheit des Rundmaterialstücks repräsentierenden Geradheitsparameters und/oder daraus abgeleiteter Signale ausgebildet ist.
14. Messvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrollfläche (212) der Auflageeinrichtung (210) eine schiefe Ebene (212) ist, die gegenüber einer Horizontalebene um einen Neigungswinkel geneigt ist und eine Abrollrichtung (214) definiert, die der Richtung maximalen Gefälles der schiefen Ebene entspricht.
15. Messvorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung eine Messkamera (261) aufweist, die einen lichtsensitiven Sensor und eine vorgeschaltete Abbildungsoptik aufweist.
16. Rieht- und Abschneidemaschine (100) zum Herstellen von gerichteten Elementen mit vorgebbarer Länge aus einem drahtförmigen Material, mit:
einer Steuereinrichtung (150);
einer Vorschubeinrichtung zum Einziehen von Material (105) von einem Materialvorrat;
einer Richteinrichtung (120) zum Richten des von der Vorschubeinrichtung in einen Arbeitsbereich der Richteinrichtung geförderten Materials;
einer der Richteinrichtung nachgeschalteten Schnitteinrichtung (130) zum Abtrennen eines Abschnitts vorgebbarer Länge von dem gerichteten Material zur Erzeugung des gerichteten Elements;
gekennzeichnet durch ein der Schnitteinrichtung nachgeschaltetes Messsystem (200) zum Messen der Geradheit des gerichteten Elements, wobei das Messsystem (200) zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
17. Rieht- und Abschneidemaschine (100) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (150) konfiguriert ist, Signale des Messsystems (200) zu verarbeiten und Komponenten der Richteinheit (120) auf Basis von Signalen des Messsystems einzustellen.
18. Rieht- und Abschneidemaschine (100) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einer Auslaufseite der Richtmaschine (100) ein Anbau (140) mit einer horizontalen Führungsrinne (145) zur Aufnahme gerichteter Elemente befindet, dass von der Führungsrille (145) ein schräg stehendes Abrollblech (210) zu einer Sammelmulde führt und dass das schräg stehende Abrollblech (210) des Anbaus (140) als Auflageeinrichtung (210) der Messvorrichtung (200) fungiert.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114623753A (zh) * 2022-03-18 2022-06-14 陈帝 一种建筑用平整度检测方法
CN116408368A (zh) * 2023-03-31 2023-07-11 广东金铝轻合金股份有限公司 一种基于反向挤压成型的铝制管矫直器
CN117250149A (zh) * 2023-11-10 2023-12-19 佛山市峻溙铝业有限公司 一种铝型材生产检测装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021212056A1 (de) 2021-10-26 2023-04-27 Wafios Aktiengesellschaft Messeinheit und Messverfahren zum Messen von gerichtetem draht- oder rohrförmigen Richtgut
CN116294896B (zh) * 2023-03-21 2024-04-26 山东欧瑞安电气有限公司 一种电机转子外径圆柱度检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3501725C1 (de) 1985-01-19 1986-07-31 Wieland-Werke Ag, 7900 Ulm Verfahren und Vorrichtung zum Aussortieren von krummen Stangen,Rohren o.dgl.
JPS62257003A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Kyocera Corp 表面形状測定機
JPS63134906A (ja) * 1986-11-27 1988-06-07 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd 核燃料棒の真直度検査装置
US20110240169A1 (en) 2010-04-06 2011-10-06 Wafios Ag Straightening and cutting-off machine
EP3346230A1 (de) 2017-01-04 2018-07-11 Schlatter Industries AG Vorrichtung und verfahren zur erfassung einer drahtkrümmung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3410654A1 (de) 1984-03-23 1985-10-03 Belzer-Dowidat Gmbh Werkzeug-Union, 5600 Wuppertal Pruefvorrichtung fuer rollfaehige schaefte
US7110910B1 (en) 2005-06-13 2006-09-19 The Timken Company Method and apparatus for determining the straightness of tubes and bars
DE102011011996B4 (de) 2011-02-23 2016-05-19 Diehl Metall Stiftung & Co. Kg Vorrichtung zum Vermessen der Form einer Stange
ITBS20150085A1 (it) 2015-05-15 2016-11-15 Q Tech S R L Metodo e dispositivo di misura dell'errore di rettilineita' di barre e tubi

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3501725C1 (de) 1985-01-19 1986-07-31 Wieland-Werke Ag, 7900 Ulm Verfahren und Vorrichtung zum Aussortieren von krummen Stangen,Rohren o.dgl.
JPS62257003A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Kyocera Corp 表面形状測定機
JPS63134906A (ja) * 1986-11-27 1988-06-07 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd 核燃料棒の真直度検査装置
US20110240169A1 (en) 2010-04-06 2011-10-06 Wafios Ag Straightening and cutting-off machine
DE102010014384A1 (de) * 2010-04-06 2011-10-06 Wafios Ag Richt- und Abschneidemaschine
EP3346230A1 (de) 2017-01-04 2018-07-11 Schlatter Industries AG Vorrichtung und verfahren zur erfassung einer drahtkrümmung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114623753A (zh) * 2022-03-18 2022-06-14 陈帝 一种建筑用平整度检测方法
CN114623753B (zh) * 2022-03-18 2023-09-19 新疆德浩恒源建筑工程有限公司 一种建筑用平整度检测方法
CN116408368A (zh) * 2023-03-31 2023-07-11 广东金铝轻合金股份有限公司 一种基于反向挤压成型的铝制管矫直器
CN116408368B (zh) * 2023-03-31 2023-11-14 广东金铝轻合金股份有限公司 一种基于反向挤压成型的铝制管矫直器
CN117250149A (zh) * 2023-11-10 2023-12-19 佛山市峻溙铝业有限公司 一种铝型材生产检测装置
CN117250149B (zh) * 2023-11-10 2024-01-16 佛山市峻溙铝业有限公司 一种铝型材生产检测装置

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