Ein Zirkularlaser ermöglicht die präzise Inline-Messung der Innenkontur.

Siegen, 27. Januar 2020     Auf der TUBE stellt Dango & Dienenthal (D&D) erstmals das neue Pipe Sizing Tool für das lasergestützte Kalibrieren von Rohren vor. Es erzielt eine außergewöhnlich hohe Präzision, da ein Laser-Circumference-Sensor während des Prozesses die Innenkontur misst. Außerdem reduziert das neue Verfahren den Zeitaufwand für das Kalibrieren drastisch.

Herzstück des Systems ist ein Expander mit sechs über den Umfang des Rohres verteilten Spreizbacken, die von Hydraulikzylindern einzeln auseinandergefahren werden. Da jeder Zylinder individuell angesteuert wird, kann das Rohrende gezielt an einzelnen Segmenten des Umfangs gerichtet werden.

Grundlegend neu ist, dass D&D das Pipe Sizing Tool mit einem 360° Circumference Laser ausstattet. Er misst die Innenkontur des Rohres über dessen gesamten Umfang und erzeugt so in Echtzeit ein hoch aufgelöstes, exaktes Abbild der Rohr-Innenwand.

Präziser Input für die Regelung

Für das Kalibrieren wird das Rohr über einen Rollgang auf das Pipe Sizing Tool gefahren. Dabei erfasst der 360° Circumference Laser alle für den späteren Richtprozess erforderlichen Geometriedaten. Aus den Ergebnissen berechnet die Software die Vorgabewerte für die sechs Segmente und übermittelt sie an die Prozesssteuerung.

Die einzelnen Spreizbacken werden dann individuell weg- und druckabhängig so weit ausgefahren, dass sich die gewünschte Innenkontur einstellt. Nach Abschluss des Vorgangs misst der Laser erneut. Wenn es sich herausstellt, dass das Material rückgefedert ist, berechnet die Steuerungssoftware die Vorgabe für einen weiteren Schritt und der Vorgang beginnt erneut.

Jede der sechs Spreizbacken deckt einen Winkel von 60 ° ab. Sollte die Konturmessung zeigen, dass sie an Zwischenpositionen ansetzen müssen, kann das Rohr auf dem Rollgang gedreht werden.

Die erste Maschine, die D&D konstruiert, wird die Enden von Rohren mit einem Durchmesser zwischen 400 und 1.000 mm bei Wanddicken von 20 bis 60 mm bearbeiten.

Denis Albayrak, Vertriebsleiter bei Dango & Dienenthal Umformtechnik, sieht hohen Nutzen für die Hersteller und Verarbeiter von Rohren: „Mit der Inline-Laser-Messung ist es zum ersten Mal möglich, nicht nur während des Expansionsprozesses „live“ Informationen zur Geometrie zu erhalten, sondern sie ganz gezielt für die Regelung des gesamten Prozesses zu verwenden. Das bringt nicht nur hohe Präzision, sondern verkürzt auch den Prozess drastisch.“

Best Fit und Full-Body-Expansion

Die Laser-Konturmessung macht es zum ersten Mal möglich, im Rahmen einer 100-Prozent-Kontrolle jedes Rohr mit geringem Zeitaufwand zu vermessen und die Geometrie – zum Beispiel Innendurchmesser und Ovalität – lückenlos zu dokumentieren. Anhand der Daten können Rohre bei der Verlegung von Pipelines im Best Fit Verfahren zusammengestellt und anschließend verschweißt werden.

Darüber hinaus ist auch das Kalibrieren von Rohren über ihre gesamte Länge, das „Full-Body-Sizing“, möglich. Die Anforderungen an die Qualität – speziell an die optimale Rundheit – der Rohre sind in den vergangenen Jahren stetig gewachsen und stellen die Rohrhersteller vor enorme Herausforderungen. Hier hat der Pipe Sizer das Potenzial, den Zeitaufwand für das Kalibrieren von Rohren drastisch zu reduzieren, sodass mehr Rohre ausgeliefert werden, die den Spezifikationen entsprechen.

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Hintergrund: Die zirkulare Laser-Triangulation

Der kürzlich patentierte 360° Circumference Laser vermisst die Innenkontur von nahtlosen oder längsnaht-geschweißten Rohren aus Metall berührungslos mithilfe der zirkularen Laser-Triangulation. Es erfasst die Kontur der Rohr-Innenwand über den gesamten Umfang und erzeugt so das vollständige 2D-Abbild des Rohrinneren.

Das neue, an der Stirnseite des Pipe Sizing Tool angebrachte Messsystem arbeitet nach dem Laser-Triangulationsprinzip: Ein im Messkopf angebrachter Laser projiziert eine Linie über den gesamten Umfang des Rohres. Die Kamera, die sich ebenfalls im Messkopf befindet, erfasst die Linie mit 2.048 über den Rohrumfang verteilten Punkten, was einer Winkelauflösung von rund 0,17 Grad entspricht. Die Software berechnet den Abstand von der Achse und setzt daraus die Innenkontur des Rohres zusammen.

Die Auflösung der Abstandsmessung beträgt 0,1 Prozent des Messbereiches, bei einem Rohrradius von beispielsweise 500 mm also mit einer Auflösung vom 0,5 mm.

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D&D auf der TUBE 2020
Düsseldorf, 30. März bis 3. April 2020:
Halle 5, Stand C24

Über die Dango & Dienenthal Umformtechnik GmbH

Die Dango & Dienenthal Umformtechnik GmbH konstruiert und fertigt Maschinen für das Kalt- und Warmbiegen von Blechen sowie das Warmverformen von Rohren nach dem Induktions-Biegeverfahren.

Zum Lieferspektrum zählen schwere Blech-Walzenbiegemaschinen, Drei- und Vierwalzen-Blechrundbiegemaschinen und Induktions-Rohrbiegemaschinen.

Das Leistungsspektrum umfasst die Konstruktion und Planung kompletter Maschinen und Anlagen, deren Fertigung und Montage, die Inbetriebnahme und den After Sales Service.

Außerdem bietet das Unternehmen die Umrüstung und den Service von hydraulischen- und IHU-Pressen, ferner den Ab- und Aufbau von Pressen an neuen Standorten an.

Abbildungen:

^{Bildrechte: Werksfotos Dango & Dienenthal Umformtechnik GmbH}

A circumferential laser enables high-precision measurements of internal pipe contours.

Siegen, Germany, January 27, 2020     At the upcoming TUBE trade fair, Dango & Dienenthal (D&D) is going to unveil its new laser-supported tool for high-precision sizing of pipes. The Pipe Sizer achieves its extraordinarily high precision level thanks to a laser triangulation sensor which measures the internal contour of the pipe simultaneously with the sizing process. Another benefit of the new tool is that it dramatically cuts the time needed for pipe sizing.

The core element of the system is the expander. This unique component features six axially arranged expandable forming dies that cover the entire internal circumference of the pipe. Each die can be expanded separately by means of a hydraulic cylinder. As each cylinder can be individually actuated, it is possible to size the pipe ends highly precisely and efficiently by actuating only those dies relevant for the sectors of the pipe circumference that need sizing.

Unique about this pipe sizing tool developed by D&D is that it comes with a 360° circumference laser which measures the internal contour over the pipe’s complete circumference, generating - in real time - an exact high-resolution image of the internal pipe wall.

High-precision input for high-precision control

The pipe to be sized is fed onto the pipe sizer by means of a roller table. During this process, the 360° circumference laser measures all geometry data needed for the subsequent sizing process. From these measurements, the dedicated software calculates the actuation values for each one of the six expandable dies.

During the sizing process, the dies are individually expanded exactly to the point and with the pressure needed to achieve the desired internal contour of the pipe. When the process has been completed, the laser re-measures the contour. In the event that the pipe wall has sprung back, the control software re-calculates the actuation values for a second sizing cycle and the sizing process starts anew.

Each one of the six dies covers a sector of 60°. It may happen that the contour measurements show that the pipe wall needs to be expanded at a point located between two adjacent dies. In this case, the pipe can be rotated on the roller table.

The first pipe sizing machine of this type designed by D&D will be used for sizing the ends of pipes with diameters ranging between 400 and 1,000 mm and wall thicknesses between 20 and 60 mm.

Denis Albayrak, Sales Manager at Dango & Dienenthal Umformtechnik, describes the benefits for producers and processors of tubes and pipes: “The inline laser measurement makes it possible, for the first time ever, not only to obtain information about the internal geometry of a pipe “live”, during the sizing process, but to actually use this information inline for the control of the sizing operation in process. This shortens the entire procedure while achieving ultra-high precision.“

Best Fit and full body expansion

With the contour measurement by a laser it is now possible to introduce 100% pipe inspection without having to set up a time-consuming procedure. Gapless documentation of the geometry – inside diameter and ovality, for example – no longer poses a challenge. This data can even be used to apply the Best Fit process, a highly efficient process to optimize line pipe welding assembly operations.

Moreover, the new laser-based sizing technology also enables the sizing of pipes along their full body. The demands on the quality of pipes - especially, in terms of perfect roundness - have become increasingly exacting during the last few years, presenting pipe manufacturers constantly with new challenges. Here the new laser-supported tool has the potential to accelerate the pipe sizing process perceptibly and reduce the number of out-of-spec pipes shipped.

600 words

Background information: Circular laser triangulation

The recently patented 360° circumference laser measures the internal contour of seamless and longitudinally welded pipes in a non-contact process based on the circular laser triangulation technique. It captures the internal contour along the complete pipe length, immediately generating a complete 2D image of the internal pipe wall from the measured data.

This innovative measuring system, arranged at the head end of the Pipe Sizer operates on the laser triangulation principle. A laser, accommodated in the measuring head, projects a line onto the complete internal circumference of the pipe. The measuring head also contains a camera which captures the projected line at 2,048 pixels arranged around the internal pipe circumference, equaling an angular resolution of 0.17 degrees. By calculating the individual distances from the axis, the software generates an exact image of the internal contour of the pipe.

The resolution of the distance measurements equals 0.1 percent of the measured area: in a pipe of 500 mm radius, for example, the resolution would be 0.5 mm.

Background information: 166 words

D&D at TUBE 2020
Düsseldorf, Germany, 30 March - 3 April 2020:

Hall 5, stand C24

About Dango & Dienenthal Umformtechnik GmbH

Dango & Dienenthal Umformtechnik GmbH designs and manufactures machinery for plate cold and hot bending and for hot forming of pipe by induction bending.

The company’s product range includes heavy-duty plate roll-bending machines, three and four-roll round bending machines and induction pipe-bending machines.

Dango & Dienenthal provides a full line of services, from the design and planning through to the manufacturing, installation and commissioning of complete machines and plants, and after-sales service.

Added to this are upgrades and the service of hydraulic and hydroforming presses, and the relocation of presses, including dismantling and reassembly work.

Figures and captions:

^{Photos by Dango & Dienenthal Maschinenbau GmbH}