Inline-Laser-Messung ersetzt „Versuch und Irrtum“

Siegen, 7. März 2022     Auf der TUBE stellt Dango & Dienenthal (D&D) erstmals das lasergestützte Kalibrieren von Großrohren vor. Die Maschinen der PST-Serie erzielen eine bisher ungekannte Präzision. Gleichzeitig reduzieren sie den Zeitaufwand beim Richten drastisch und ermöglichen die lückenlose Dokumentation der Innenkontur.

Grundlegend neu an der Pipe Sizing Technologie (PST) ist, dass ein 360° Zirkular-Laser die Innenkontur des Rohres während des Richtprozesses misst und die Ergebnisse sofort in den Prozess eingehen. Die Maschinen der PST-Serie werden generell für das Richten eingesetzt. Die PST-PE-EX Ausführung eignet sich zusätzlich für das Expandieren der Rohrenden, die PST-FB Ausführung (Fullbody-Sizen) richtet die Rohre über deren gesamte Länge.

Der im Messkopf angebrachte Laser projiziert eine Linie auf die Innenwand des Rohres. Eine Kamera, die sich ebenfalls im Messkopf befindet, erfasst die Kreislinie mit bis zu 3.200 Messpunkten über den gesamten Rohrumfang. Auf diese Weise entsteht das vollständige Abbild der Innenkontur des Rohres in Echtzeit. Diese Daten sind die Grundlage für das Ansteuern der Richtwerkzeuge.

Für das Sizen verfügen die PST-PE Maschinen über sechs Spreizbacken, die – den Ergebnissen der Laser-Messung entsprechend – gezielt angesteuert werden. Das Ergebnis: Das Rohr wird nicht expandiert, sondern behält den ursprünglichen Innenumfang.

Da das Messen und das Umformen im Pipe Sizer vereint sind, reduzieren die Anlagen den Zeitaufwand für das Handling der Rohre drastisch. Pro Schicht lassen sich daher wesentlich mehr Rohre richten, als es mit herkömmlichen Anlagen üblich war. So macht es die Laser-Konturmessung zum ersten Mal möglich, jedes einzelne Rohr mit geringem Zeitaufwand zu vermessen und die Geometrie – zum Beispiel Innenumfang und Ovalität –zu dokumentieren.

Die erste PST-PE-EX-Maschine, die D&D zurzeit für einen deutschen Hersteller von Großrohren fertigt, wird die Enden von Rohren mit einem Durchmesser zwischen 270 und 1.016 mm bei Wanddicken von bis zu 60 mm richten und expandieren. Auch hier liefert der Zirkular-Laser die Innenkontur des Rohrendes, die für die Ansteuerung des Druckzylinders genutzt wird.

Denis Albayrak, Senior Sales Engineer bei D&D, setzt auf die präzise Lasermessung: „Die Anforderungen an die Qualität von Rohren – speziell an ihre optimale Rundheit – sind in den vergangenen Jahren stetig gewachsen und stellen die Rohrhersteller vor enorme Herausforderungen. Mit der Pipe Sizing Technologie ersetzen wir „Versuch und Irrtum“ durch exakte Messwerte. Die fertigen Rohre haben nach dem Sizen die perfekte Kreisform, der vorgegebene Nenndurchmesser bleibt unverändert.“

Dango & Dienenthal auf der TUBE 2022
Düsseldorf, 20. bis 24. Juni 2022:
Halle 5, Stand 5F08

Hintergrund: Die Technik im Detail

Das an der Stirnseite des Pipe Sizers angebrachte Messsystem arbeitet nach dem Laser-Triangulationsprinzip: Ein Zirkular-Laser projiziert eine Linie über den gesamten Innenumfang des Rohres. Eine Kamera erfasst die Linie mit 3.200 über den Rohrumfang verteilten Punkten, was einer Winkelauflösung von rund 0,17 Grad entspricht. Bei Rohrdurchmessern bis zu 1.600 mm (64 Zoll) beträgt die Auflösung der Konturmessung 0,1 mm, bei Systemen für Nenndurchmesser bis 1.000 mm liegt sie bei 0,05 mm.

Aus den Ergebnissen berechnet die Software die Vorgabewerte für die Spreizbacken und übermittelt sie an die Prozesssteuerung. Beim Sizen mit den PST-PE und den PST-FB Ausführungen werden die sechs über den Umfang des Rohres verteilten Spreizsegmente von Hydraulikzylindern je nach der Geometrie des Rohres individuell angesteuert.

Ist der erste Sizingprozess abgeschlossen, wird das Rohr erneut vermessen. Mit diesen Konturdaten ermittelt die Software den Rückfederungswert des Rohrmaterials und rechnet ihn in den zweiten Sizingprozess ein. So werden die individuellen Materialeigenschaften jedes Rohres für das zielgerichtete Sizen genutzt.

Über die Unternehmensgruppe Dango & Dienenthal

DANGO & DIENENTHAL ist ein Unternehmen mit langer Tradition: 1865 wurde es als Nichteisenmetall-Gießerei von August Dango und Louis Dienenthal gegründet. Seitdem hat sich das Unternehmen zum weltweit renommierten Premium-Hersteller von Spezialmaschinen und Anlagen für das Herstellen, Umformen und Bearbeiten von Halbzeugen aus Stahl und Nichteisenmetallen entwickelt.

Die Schwerpunkte sind:

• das Schmelzen und Schmieden
• das Walzen und Biegen
• die Wärmebehandlung

Das Lieferspektrum umfasst:

• Abstich- und Messeinrichtungen für Hochöfen (z. B. Bohr- und Stopfmaschinen, Haubenmanipulatoren und Sonden)
• Maschinen für Freiform- und Gesenkschmieden sowie Ringwalzanlagen (z. B. Schmiede- und Transportmanipulatoren, Schwerlastroboter und Handhabungsmaschinen)
• Automatisierte Transporteinrichtungen für die Wärmebehandlung (z. B. Transportmanipulatoren, Schwerlastroboter und Handhabungsmaschinen)
• Transporteinrichtungen für Schmelzöfen (Chargier-, Stocher- und Verteilmaschinen)
• Abschlackeinrichtungen
• Maschinen für die Rohrindustrie (z. B. Pipe Sizing Tools, Expander und Biegemaschinen)
• Anlagen für die Flüssigfiltration (Filtersysteme und Separatoren)

Im Mittelpunkt der Arbeit steht das Denken in Prozessen, damit die Kunden Schmiedestücke, Ringe, Rohre und Bleche herstellen können, die die Spezifikationen ihrer Auftraggeber exakt erfüllen. Dazu gehört auch die kundenspezifische Integration der Anlagen in die immer komplexer werdende, digitale Datenwelt der Werke.

Insbesondere unter extremen Betriebsbedingungen arbeiten die Maschinen mit höchster Präzision. Ihr MEHR an Robustheit macht sie in der Produktion tagein, tagaus hochverfügbar und trägt somit entscheidend zu den effizienten Produktionsabläufen der Kunden bei. 

Abbildungen | Images

Bildbeschreibung - Caption

Abb. 1: Die erste Maschine, die D&D zurzeit fertigt, richtet und expandiert die Rohrenden. Dateiname: DD_PST_PE_EX_1.jpg
Abb. 2: Beim Sizen der Rohrenden misst der Zirkular-Laser zunächst die Innenkontur, anschließend setzen die Spreizbacken an. Dateiname: DD_PST-PE-360_1.jpg
Abb. 3: Beim Full-Body-Sizen wird das Rohr auf der gesamten Länge bearbeitet. Dateiname: DD_PST-FB.jpg

_{Bildrechte | Image rights: Werksfotos Dango & Dienenthal Maschinenbau GmbH}

Siegen, Germany, 7 March 2022     At TUBE, Dango & Dienenthal (D&D) will present laser-assisted calibration of large-diameter pipes for the first time. The machines of the PST series achieve unprecedented levels of precision. At the same time, they drastically reduce the time required for straightening and allow complete documentation of the inner contour.

The basic new feature of Pipe Sizing Technology (PST) is that a 360° circular laser measures the inner contour of the pipe during the straightening process, with the results being immediately incorporated into the process. The machines of the PST series are generally used for straightening. The PST-PE-EX version is also capable of expanding the pipe ends, while the PST-FB version (full body sizing) straightens the pipes over their entire length.

The laser mounted in the measuring head projects a line onto the inner wall of the pipe. A camera, also located in the measuring head, captures the circular line with up to 3,200 measuring points over the entire circumference of the pipe. In this way, the complete image of the inner contour of the pipe is created in real time. This data is the basis for controlling the straightening tools.

For sizing, the PST-PE machines are equipped with six expanding jaws, which are precisely controlled according to the results of the laser measurement. The result: the pipe is not expanded, but instead retains its original inner circumference.

Since the Pipe Sizer combines measuring and forming, the systems drastically reduce the time required for handling the pipes. This means that considerably more pipes can be straightened per shift than with conventional systems. For example, laser contour measurement makes it possible for the first time to measure each individual pipe and document its geometry – such as inner circumference and ovality – in a short amount of time.

The first PST-PE-EX machine, currently being manufactured by D&D for a German manufacturer of large-diameter pipes, will straighten and expand the ends of pipes with diameters between 270 and 1,016 mm with wall thicknesses of up to 60 mm. Here, too, the circular laser provides the inner contour of the pipe end, which is used to control the pressure cylinder.

Denis Albayrak, Senior Sales Engineer at D&D, places great importance on precise laser measurement: “The demands on the quality of pipes – especially when it comes to optimal roundness – have grown steadily in recent years, presenting pipe manufacturers with enormous challenges. With Pipe Sizing Technology, we replace “trial and error” with exact measured values. After sizing, the finished pipes have a perfect circular shape, while the specified nominal diameter remains unchanged.”

430 words including header

Dango & Dienenthal at TUBE 2022
Düsseldorf, June 20–24, 2022:
Hall 5, Booth 5F08

Background: The technology in detail

The measuring system mounted on the face of the pipe sizer works according to the principle of laser triangulation: a circular laser projects a line over the entire inner circumference of the pipe. A camera captures the line with 3,200 points distributed around the pipe circumference, which corresponds to an angular resolution of about 0.17 degrees. For pipe diameters up to 1,600 mm (64 in), the contour measurement resolution is 0.1 mm; for systems for nominal diameters up to 1,000 mm, it is 0.05 mm.

The software uses the results to calculate the default values for the expanding jaws and transmits them to the process control system. When sizing with the PST-PE and PST-FB versions, the six expansion segments distributed around the circumference of the pipe are individually controlled by hydraulic cylinders depending on the geometry of the pipe.

Once the initial sizing process is complete, the pipe is measured again. With this contour data, the software determines the springback value of the pipe material and calculates it into the second sizing process. This way, the individual material properties of each pipe are utilized for pinpoint sizing.

About DANGO & DIENENTHAL

DANGO & DIENENTHAL is a company with a long tradition: it was founded in 1865 as a non-ferrous metal foundry by August Dango and Louis Dienenthal. Since then, the company has developed into the world-renowned premium manufacturer of special machinery and plants for the production, forming and processing of semi-finished products made of steel and non-ferrous metals.

The company's main areas of expertise are:

• Melting and forging
• Rolling and bending
• Heat treatment

The scope of delivery includes:

• Tapping and measuring equipment for blast furnaces (e.g. taphole openers, clay guns, cover manipulators and probes)
• Machines for open-die and closed-die forging as well as ring rolling plants (e.g. forging and transport manipulators, heavy-load robots and handling machines)
• Automated transport equipment for heat treatment (e.g. transport manipulators, heavy-load robots and handling machines)
• Tending machines for melting furnaces (charging, stoking and distribution machines)
• Deslagging equipment
• Machines for the pipe industry (e.g. pipe sizing tools, expanders and bending machines)
• Equipment for liquid filtration (filter systems and separators)

At the heart of our work is thinking in terms of processes, so that customers can produce forgings, rings, pipes and plates that precisely meet their clients' specifications. This also includes the customer-specific integration of the equipment into the increasingly complex digital data world of the plants.

The machines operate with maximum precision, even under extreme operating conditions. Their MORE in robustness ensures high availability in production day in, day out and thus makes a decisive contribution to the customers' efficient production processes.

Illustrations:

Image rights: Dango & Dienenthal Maschinenbau GmbH

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