Die Erfindung betrifft eine Anlage zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere eine Gewindeschneidanlage zur Herstellung von Gewinden an den Enden von Metallrohren.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mittels wenigstens eines Werkzeugs mit einer bestimmten Schneidengeometrie. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine zur Herstellung von Gewinden an Metallrohren.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Herstellung eines Gewindes an wenigstens einem Ende wenigstens eines Metallrohres durch spanende Bearbeitung eines Metallrohres in wenigstens einer CNC gesteuerten Werkzeugmaschine.

An die Gewinde von Rohren, die für den Transport von unter Druck stehenden Fluiden dienen, wie beispielsweise Erdgas oder Erdöl, und die druckfest gas- und flüssigkeitsdicht miteinander verschraubt werden, sind hohe Anforderungen an die Dichtigkeit zu stellen. Bei solchen OCTG-Rohren (OCTG= Oil Country Tubular Goods) als Futterrohre oder Steigrohre für Erdöl- oder Erdgas Explorationsbohrungen oder Erdgas oder Erdöl Förderleitungen finden üblicherweise konische Gewinde mit hinterschnittenen Gewindeflanken Anwendungen. An die Gewinde schließt sich in der Regel stirnseitig des Rohres eine Dichtlippe an. Sowohl das Gewinde als auch die Dichtlippe müssen höchsten Präzisionsanforderungen genügen. Im Stand der Technik ist es grundsätzlich bekannt, die Gewinde zur Qualitätskontrolle der Rohre optisch zu vermessen. Ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur optischen Vermessung des Außengewinde-Profils von Rohren ist beispielsweise aus der WO 2019/09371 A1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Auflage für das zu vermessende Rohr und eine optische Vermessungseinheit mit wenigstens einer Messvorrichtung, die eine Lichtquelle und eine im Strahlengang der Lichtquelle angeordnete Kamera zur Aufnahme eines Schattenbildes des Außengewinde-Profils umfasst, wobei die optische Vermessungseinheit starr auf einem Tragelement angeordnet ist, das um drei Raumachsen verschwenkbar gehalten ist, wobei weiterhin die optische Vermessungseinheit wenigstens zwei Messvorrichtungen aufweist, deren Strahlengänge einander kreuzen. Das Verfahren umfasst das Anordnen der zu vermessenden Rohre auf einer Auflage, sodass die Raumachse quer zu einer Messebene der Vermessungseinheit verläuft und das Außengewinde im Strahlengang zwischen den Lichtquellen und den zugeordneten Kameras angeordnet ist, das Ausrichten der Vermessungseinheit derart, dass die Messebene einen rechten Winkel mit der Raumachse einschließt, das Aufnehmen von Schattenbildern des Außengewindes mittels der Kamera wenigstens einer Messvorrichtung sowie das Auswerten der Schattenbilder.

Eine andere Vorrichtung zur Messung eines Gewindes ist beispielsweise aus der EP 3 465 079 B1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Halter zur lösbaren Aufnahme eines Rohres, wobei das Gewinde an einem Ende des Rohres ausgeformt ist, eine erste optische Messstrecke mit einem ersten optischen Sensor, wobei die erste optische Messstrecke an einem Manipulator der Vorrichtung angebracht ist, der eingerichtet ist, die erste Messstrecke relativ zu dem Rohr zu bewegen, und wobei die erste optische Messstrecke um eine erste Stellachse relativ zu einer Gewindeachse des Gewindes einstellbar ist, wobei an den Manipulator eine zweite optische Messstrecke der Vorrichtung mit einem zweiten optischen Sensor angeordnet ist, wobei die optischen Messstrecken insgesamt einen Messkanal zur gleichzeitigen Vermessung von gegenüberliegenden Seiten des Gewindes ausbilden. Die Vorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Messkanal mittels des Manipulators um zumindest eine zweite Stellachse relativ zu der Gewindeachse kippbar ist, sodass der Messkanal innerhalb eines Raumwinkelintervalls frei ausrichtbar ist.

Die mit den bekannten Vorrichtungen und Verfahren gewonnenen Messdaten werden in der Regel stichprobenartig erfasst, um hieraus Erkenntnisse im Hinblick auf den Verschleiß der Werkzeuge für das Schneiden der Gewinde abzuleiten. Auch werden die Messergebnisse zur Aufzeichnung von Qualitätssicherungsdaten verwendet.

Aus der EP 3 306 424 A1 ist ein Verfahren zur maschinenübergreifenden Nutzung von Daten bekannt, bei welchem Betriebsdaten mehrerer Maschinen von mehreren Sensoren erfasst werden, wobei die Betriebsdaten unterschiedliche erste Datenformate aufweisen, wobei das Datenformat jeweils von dem jeweiligen Sensor abhängt, die Betriebsdaten von zumindest einem Abstraktionsmodul in Abstraktionsdaten umgewandelt werden, wobei die Abstraktionsdaten ein einheitliches zweites Datenformat aufweisen und in einer zentralen Speichereinrichtung gespeichert werden, eine Analyse der Abstraktionsdaten vorgenommen wird, wobei die Analyse auf Betriebsdaten zumindest zweier Maschinen beruht, anhand der Analyse ein Betriebszustand einer der Maschinen beurteilt wird und die Analyse der Abstraktionsdaten ausgegeben wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere eine Gewindeschneidanlage zur Herstellung von Gewinden an den Enden von Metallrohren bereitzustellen, die hinsichtlich der Rückkopplung von Messdaten aus einer Qualitätsüberprüfung verbessert ist.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken bereitzustellen, welches eine vollständige Dokumentation und Kontrolle der Qualität der bearbeiteten Werkstücke ermöglicht. Diese Kontrolle soll insbesondere lückenlos sein.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung einer Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anlage zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere eine Gewindeschneidanlage zur Herstellung von Gewinden an den Enden von Metallrohren, umfassend wenigstens eine Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks, wenigstens eine Steuereinrichtung zur Umsetzung von Steuerbefehlen an die Werkzeugmaschine, wenigstens eine übergeordnete Prozesssteuerung, wenigstens eine Einrichtung zur optischen oder taktilen Vermessung eines bearbeiteten Werkstücks, Mittel zur Erfassung und Speicherung von Prozessdaten der Bearbeitung und Mittel zur Erfassung und Speicherung von bei der Vermessung des Werkstücks erfassten Geometriedaten des Werkstücks, wobei die Prozesssteuerung wenigstens eine Korrelationsdatenbank zur fortlaufenden Speicherung von Korrelationen der Geometriedaten und der Prozessdaten sowie ein Vorhersagemodul zur Ableitung von Steuerungsmaßnahmen und/oder Regeleingriffen für die Werkzugmaschine umfasst, das auf Methoden des maschinellen Lernens und/oder auf einem Expertensystem basiert, wobei das Vorhersagemodul mit der Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine gekoppelt ist.

Vorzugsweise ist die Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung als CNC gesteuerte Werkzeugmaschine ausgebildet. Die Einrichtung zur Vermessung des bearbeiteten Werkstücks ist vorzugsweise als Einrichtung zur optischen Vermessung des Werkstücks ausgebildet. Die Anlage gemäß der Erfindung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Ergebnisse einer automatisierten Bauteil- bzw. Gewindevermessung zur Voreinstellung der Werkzeugmaschine verwendet werden. Mittels des Vorhersagemoduls lässt sich beispielsweise ein fortschreitender Werkzeugverschleiß vorzeitig erkennen, so dass eine Ableitung von Steuerbefehlen für die Steuerung der Werkzeugmaschine erfolgen kann, beispielsweise derart, dass ein Werkzeugwechsel vorzeitig vorgenommen wird.

Bei einer bevorzugten Variante der Anlage gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine eine Vielzahl von Sensoren zur Erfassung von Prozessdaten bei der Bearbeitung des Werkstücks umfasst, wobei die Sensoren ausgewählt sind aus einer Gruppe von Sensoren, umfassend Sensoren zur Erfassung von Motordaten des Antriebs der Werkzeugmaschine, Sensoren zur Messung von Schwingungen an einem Maschinengestell der Werkzeugmaschine, Sensoren zur Messung von Schwingungen und/oder Kräften an einer Werkstückaufnahme und/oder an einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine, Sensoren zur Messung einer Vorschubgeschwindigkeit und/oder einer Vorschubkraft einer Hauptspindel und/oder einer Vorschubspindel und/oder einer Werkzeugspindel der Werkzeugmaschine.

Durch eine vollständige Erfassung der Prozessdaten mit diversen Sensoren während des Schneidprozesses können sowohl kontinuierliche als auch disruptive Messwertänderungen erfasst werden, die beispielsweise im Hinblick auf einen Werkzeugverschleiß, Werkzeugbruch oder Materialfehler am Bauteil ausgewertet werden können. Mittels des erfindungsgemäß vorgesehenen Vorhersagemoduls, das auf Methoden des maschinellen Lernens basiert, können sich einstellende Betriebszustände der Anlage rechtzeitig während des Prozesses erkannt werden, sodass entsprechend frühzeitig eingegriffen werden kann. Hierdurch verringert sich insbesondere der sonst bei einer stichprobenartigen Kontrolle während des Prozesses anfallende höhere Ausschuss an Material.

Sensoren zur Messung von Kräften an einer Werkstückaufnahme können beispielsweise in Form von Piezosensoren oder Dehnmessstreifen vorgesehen sein. Schwingungen können beispielsweise mittels Ultraschallsensoren erfasst werden und beispielsweise vorzeitig einen beginnenden Werkzeugverschleiß detektieren. So können beispielsweise an den Span- und Freiflächen des Werkzeugs entstehende Aufbauschneiden erkannt werden. Eine solche Aufbauschneide resultiert in veränderten Geometriedaten des Werkstücks, die während des Prozesses mit der Anlage gemäß der Erfindung online erkannt werden können.

Zweckmäßigerweise umfasst die Anlage gemäß der Erfindung eine Bearbeitungsstation und eine Vermessungsstation, die in einer Prozesslinie hintereinander angeordnet sind, wobei die Bearbeitungsstation die Werkzeugmaschine und die Vermessungsstation wenigstens eine Einrichtung zur optischen Vermessung eines an dem als Metallrohr ausgebildeten Werkstück geschnittenen Gewindes umfasst.

Die Anlage ist vorzugsweise insbesondere dazu ausgebildet, Innen- und Außengewinde von OCTG-Rohren zu schneiden.

Als Mittel zur optischen Vermessung kann wenigstens ein Messkopf mit wenigstens einer optischen Messstrecke vorgesehen sein, der an einem Manipulator angeordnet ist und der dazu eingerichtet ist, den Messkopf relativ zu dem Werkstück zwecks Vermessung des Werkstücks zu bewegen.

Der Manipulator kann beispielsweise als Industrieroboter mit einem Gelenkarm ausgebildet sein, der mehrere Freiheitsgrade aufweist. An einem freien Ende des Manipulators kann der Messkopf so angeordnet sein, dass dieser in wenigstens drei Raumachsen frei im Raum ausrichtbar ist. Der Messkopf kann an einem Träger angeordnet sein und an dem Träger relativ zu diesem in mehreren Freiheitsgraden einstellbar geführt sein. Der Messkopf kann beispielsweise relativ zu dem Trägerlineal verstellbar und/oder um wenigstens einer Raumachse kippbar ausgebildet sein

Eine optische Messstrecke im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein optisches Erfassungssystem mit einem optischen Sensor sein, mittels dessen ein Objekt optisch vermessen werden kann. Die optische Messstrecke kann wenigstens eine Lichtquelle und eine Kamera und/oder einen Lichtschnittsensor umfassen. Die optische Messstrecke kann beispielsweise eine telezentrische Optik umfassen, mit welcher ein objektseitig paralleler Strahlengang auf einem optischen Sensor abgebildet wird. Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird wenigstens ein Messkopf verwendet, der zur Vermessung konischer Gewinde mit hinterschnittenen Gewindeflanken eingerichtet ist. Ein solcher Messkopf kann beispielsweise eine erste und eine zweite optische Messstrecke umfassen, die insgesamt einen Messkanal zur gleichzeitigen Vermessung von gegenüberliegenden Seiten des Gewindes ausbilden. Ein solcher Messkopf ist beispielsweise in der EP 3 465 079 B1 beschrieben.

Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mittels wenigstens eines Werkzeugs mit einer bestimmten Schneidengeometrie, insbesondere ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine zur Herstellung von Gewinden an Metallrohren, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

Eine Erfassung und Speicherung von Prozessdaten der Bearbeitung in einer übergeordneten Prozesssteuerung,

- Eine optische und/oder taktile Erfassung und Speicherung von Geometriedaten des Werkstücks im Anschluss an den Bearbeitungsvorgang,

- Eine Korrelation der Prozessdaten der Werkzeugmaschine und der Geometriedaten des Werkzeugs sowie das Speichern der korrelierten Daten in einer Korrelationsdatenbank der Prozesssteuerung und

Das Einspeisen der Korrelationsdaten in ein Vorhersagemodell bzw. in einen Vorhersagealgorithmus zur Ableitung von Steuerbefehlen und/oder Regeleingriffen zur Prozesssteuerung der Werkzeugmaschine.

Durch eine positionsabhängige Auswertung der Geometriedaten des Werkstücks und der Korrelation dieser Geometriedaten mit im vorhergehenden Schneidprozess bzw. Bearbeitungsprozess positionsabhängig gemessenen Prozessdaten wird erfindungsgemäß eine Korrelationsdatenbank aufgebaut, die dann vorzugsweise mittels Expertensystem, künstlicher Intelligenz oder Fuzzy- Logik auf Korrelationen zwischen den positionsabhängig aufgenommenen Prozessdaten und deren zeitlichen kontinuierlichen oder disruptiven Änderungen mit lokalen Merkmalen bzw. Fehlern am Bauteil ausgewertet wird. Nach einer Anlernphase des Vorhersagemodells bzw. des Vorhersagealgorithmus können die ermittelten Korrelationen dazu genutzt werden, um durch direkte Auswertung der während des Bearbeitungsvorgangs aufgenommenen Daten eine Vorhersage der Qualität des Werkstücks bzw. des geschnittenen Gewindes zu treffen.

Bevorzugt werden die Prozessdaten der Werkzeugmaschine jeweils in Bezug auf Positionsdaten von Werkstück und Werkzeug zueinander fortlaufend oder intermittierend während des Betriebs der Werkzeugmaschine erfasst, sodass die Geometriedaten des Werkstücks mit den Prozessdaten der Werkzeugmaschine korrelierbar sind.

Hierdurch wird eine vollständige Dokumentation und Kontrolle der Qualität der Werkstücke gewährleistet. Das Verfahren ermöglicht es, direkte Aussagen über die Qualität des bearbeiteten Werkstücks vorherzusagen und Handlungsaufforderungen für den Bediener und/oder Steuerbefehle für die Anlage bzw. für die Werkzeugmaschine abzuleiten, um Fehler zu vermeiden oder nachträglich, soweit möglich, zu korrigieren. Dadurch wird insbesondere ein etwaiger Ausschuss an Werkstücken verringert oder vermieden.

Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens basiert das Vorhersagemodell auf Methoden des maschinellen Lernens, insbesondere auf künstlichen neuronalen Netzen, tiefen künstlichen neuronalen Netzen, Entscheidungsbäumen, Ensemble- Methoden basierend auf Entscheidungsbäumen, linearen oder nichtlinearen Regressionsmodellen mit oder ohne Regularisierung, Support-Vector-Machines mit linearen, polynomialen oder anderen Kernel-Funktionen, oder dergleichen.

Eine Variante des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Prozessdaten bei der Bearbeitung unter Verwendung einer Vielzahl von Sensoren an der Werkzeugmaschine erfasst werden.

Die Prozessdaten sind vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe von Prozessdaten umfassend Motordaten des Antriebs der Werkzeugmaschine, an einem Maschinengestell der Werkzeugmaschine gemessenen Schwingungen, an einer Werkstückaufnahme und/oder an einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine gemessenen Kräfte und/oder Schwingungen, eine Vorschubgeschwindigkeit und/oder eine Vorschubkraft einer Hauptspindel und/oder einer Vorschubspindel und/oder einer Werkzeugspindel der Werkzeugmaschine.

Zweckmäßigerweise werden die Ist-Geometriedaten des Werkstücks gemessen und mit Soll-Geometriedaten des Werkstücks verglichen und aus dem Vergleich abgeleitete Daten mit den gemessenen Prozessdaten korreliert.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens einige Steuerbefehle der Werkzeugmaschine in Abhängigkeit einer von dem Vorhersagemodell erzeugten Vorhersage aus einer vordefinierten Maßnahmentabelle, die in der übergeordneten Prozesssteuerung hinterlegt ist, abgeleitet werden. Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Herstellung eines Gewindes an wenigstens einem Ende eines Metallrohres durch spanende Bearbeitung des Metallrohres in wenigstens einer CNC gesteuerten Werkzeugmaschine, umfassend eine optische Vermessung des Gewindes während des Gewindeschneidvorgangs, wobei das Verfahren die Steuerung der Werkzeugmaschine nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren umfasst.

Die Werkzeugmaschine der Anlage bzw. die zu steuernde Werkzeugmaschine kann als Drehmaschine, Dreh-Fräs-Zentrum, Gewindeschneidmaschine oder Muffenschneidmaschine ausgebildet sein.

Die Werkzeugmaschine kann wenigstens ein drehbares Spannfutter zur Einspannung eines Metallrohres sowie wenigstens einen relativ zu dem Spannfutter festlegbaren und positionierbaren Werkzeughalter mit wenigstens einem Werkzeug umfassen. Beispielsweise kann die Werkzeugmaschine wenigstens einen, vorzugsweise mehrere als Revolverköpfe ausgebildete Werkzeughalter, mit einer Vielzahl verschiedener Werkzeuge umfassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht des Layouts einer Gewindeschneidanlage gemäß der Erfindung,

Figur 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vermessungsstation der Gewindeschneidanlage gemäß der Erfindung, Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Messkopfs gemäß der Erfindung bei der Gewindevermessung,

Figur 4 eine schematische Darstellung der Regelung der Gewindeschneidanlage und

Figur 5 ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Figur 1 zeigt das Layout einer Gewindeschneidanlage 1 gemäß der Erfindung. Die Gewindeschneidanlage 1 umfasst eine Werkzeugmaschine 2 zur spanenden Bearbeitung eines Endes eines Metallrohres 3, welches beispielsweise als Futterrohr oder Steigrohr für eine Erdgas- oder Erdöl Produktionsbohrung ausgebildet sein kann. Solche Metallrohre 3 werden zu druckfesten sowie flüssigkeits- und gasdichten Verbindungen miteinander verschraubt, wobei die Verbindung zwischen einem Steckende mit einem Außengewinde 4 und einem Muffenende mit einem Innengewinde hergestellt wird. Das Verfahren gemäß der Erfindung betrifft sowohl die Herstellung des Außengewindes 4 als auch des Innengewindes solcher Metallrohre. Das Ausführungsbeispiel beschränkt sich auf die Darstellung des Gewindeschneidvorgangs für Außengewinde.

Das Metallrohr 3 wird in der Werkzeugmaschine 2 mit einem konischen Außengewinde 4 versehen. Hierzu wird das zu bearbeitende Metallrohr 3 zunächst in ein drehbares Spannfutter der Werkzeugmaschine 2 eingespannt. Die Werkzeugmaschine 2 umfasst zur Herstellung des Gewindes vorzugsweise zwei mit Werkzeugen bestückte Werkzeugrevolver, die jeweils relativ zu dem mit dem Spannfutter gedrehten bzw. mit Bearbeitungsgeschwindigkeit rotierten Metallrohr 3 angeordnet werden, wobei die Werkzeuge jeweils spanabnehmend im Eingriff mit dem Ende des Metallrohres geführt werden. Das gezeigte Gewindeprofil ist ein in einer übergeordneten Prozesssteuerung 5 der Werkzeugmaschine 2 hinterlegtes Soll-Profil. Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst die spanende Bearbeitung von mehreren Metallrohren 3 in einer Prozesslinie sowie eine in der Prozesslinie vorgesehene optische Vermessung der Außengewinde 4 der Metallrohre 3. Wie dies aus dem in Figur 1 dargestellten Anlagenlayout ersichtlich ist, ist in der Prozesslinie stromabwärts der Werkzeugmaschine 2, die als CNC gesteuerte Werkzeugmaschine 2 ausgebildet ist, eine Vermessungsstation 7 angeordnet.

Die Vermessungsstation 7 ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Diese umfasst einen Roboter 8, mit einem dreh- und schwenkbaren Roboterarm 9 mit vorzugsweise fünf Freiheitsgraden, an dessen freiem Ende ein Messkopf 10 angeordnet ist. Der Messkopf 10 umfasst einen Träger 11 mit an diesem vorgesehenen optischen Messmitteln zur optischen Vermessung der Außengewinde 4. Die Metallrohre 3 werden nach dem Gewindeschneidvorgang über einen Rollgang 12 der Vermessungsstation 7 zugeführt und in einer definierten Messlage festgelegt. Die Messlage kann beispielsweise, wie dies in Figur 3 schematisch dargestellt ist, durch eine mittig eingeschnürte Positionsrolle (Diabolo Rolle) 13 definiert werden, deren Einschnürung die Lage des Metallrohres 3 festlegt. Alternativ kann ein seitlicher Anschlag zur Lagefixierung des zu vermessenden Metallrohres 3 vorgesehen sein. In der Messlage des Metallrohres 3 wird der Träger 11 des Messkopfs 10, gegebenenfalls nach einer Durchmesserkalibrierung des Metallrohres 3, in eine Messtellung verfahren, in der der Messkopf 10 relativ zu dem Metallrohr 3 ausgerichtet wird.

Die Durchmesserkalibrierung des Messkopfs 10 dient dazu, die Messmittel des Messkopfs 10 relativ zu dem Träger 11 so zu positionieren, dass das Metallrohr 3 zwischen den Messmitteln angeordnet wird, dass der Messkopf 10 bei der Vorausrichtung nicht mit dem Metallrohr 3 kollidiert. Hierzu ist in der Vermessungsstation 7 ein Kaliber 18 als Referenzbauteil angeordnet, anhand dessen der Messkopf 10 vor Durchführung des Vermessungsvorgangs kalibriert werden kann. Zur Positionierung bzw. Vorausrichtung des Messkopfs 10 kann wenigstens ein Positionssensor, beispielsweise als Laserschnittsensor, vorgesehen sein, mit dem die Position des Messkopfs 10 relativ zu dem in der Messlage festgelegten Metallrohr 3 überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden kann. Das Verfahren kann sowohl eine Vorausrichtung des Messkopfs 10 durch eine entsprechende Ansteuerung des Roboterarms 9 als auch eine Feinausrichtung des Messkopfs 10 durch Verstellung des Messkopfs 10 relativ zu dem Träger 11 umfassen. Die Feinausrichtung umfasst das Ausrichten wenigstens einer Messstrecke bezüglich einer Rohrachse des Metallrohres 3.

Wie vorstehend bereits erwähnt, ist der Messkopf 10 relativ zu dem Träger linear verfahrbar sowie vorzugsweise um wenigstens eine Achse schwenkbar. Die Linearverstellung kann beispielsweise mittels wenigstens einer angetriebenen Kugelumlaufspindel oder mittels wenigstens eines Triebstocks bewerkstelligt werden. Die Messmittel sind jeweils in Schenkeln 19 des Messkopfs 10 angeordnet. Die Schenkel 19 des Messkopfs 10 sind in ihrem Abstand zueinander linear verstellbar. Die Schenkel 19 des Messkopfs 10 bilden eine U - förmige Umschließung des Metallrohres 3. Diese können beide unabhängig und relativ zueinander verstellbar ausgebildet sein. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein Schenkel 19 des Messkopfs 10 ortsfest angeordnet ist, wohingegen der andere Schenkel 19 des Messkopfs 10 relativ zu dem gegenüberliegenden Schenkel 19 des Messkopfs 10 verstellbar ist.

In der übergeordneten Prozesssteuerung 5 erfolgt eine Auswertung der Messdaten des Außengewindeprofils durch Soll-Ist-Abgleich der Messdaten aus der Vermessungsstation mit Geometriedaten aus der Konstruktion als Soll- Daten sowie eine Ableitung von Steuerbefehlen für eine Steuerung der Werkzeugmaschine 2, insbesondere bei einer Abweichung zwischen dem Soll- Profil und dem durch Messdaten belegten Ist-Profil. Das jeweilige Soll-Profil kann beispielsweise in einer Bediener Schnittstelle (HMI) der Prozesssteuerung 5 aus einem Katalog von verschiedenen Gewindetypen frei wählbar sein. Steuerbefehle können beispielsweise das Nachstellen der Werkzeugpositionen, die Wahl der Werkzeuge, die Drehgeschwindigkeit und das dabei aufgebrachte Drehmoment des Spannfutters der Werkzeugmaschine 2 sowie des Metallrohres 3, die Durchführung eines Werkzeugwechsels, die Veränderung der Taktzeit der Werkzeugmaschine 2 etc. sein.

Wie vorstehend bereits erwähnt, kann die Regelung der Werkzeugmaschine als selbstlernende Regelung (Kl) und/oder eine durch ein Expertensystem gestützte Regelung ausgeführt sein. Die Prozesssteuerung 5 umfasst ein computerimplementiertes Vorhersagemodul 15, welches auf eine Korrelationsdatenbank zurückgreift, in der Korrelationen aus bei der Vermessung des Außengewindes 4 erfassten Geometriedaten und mittels einer Vielzahl von durch Sensoren 14 erfassten Prozessdaten der Werkzeugmaschine 2 miteinander korreliert werden. Diese Sensoren umfassen beispielsweise die Stromaufnahme l(t) von Antrieben der Werkzeugmaschine 2, die Vorschubkräfte F(t) der Spindel und/oder einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 2, die Vorschubgeschwindigkeit v(t) der Spindel und/oder einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 2 sowie die Drehzahl n(t) der Spindel der Werkzeugmaschine 2. Diese Prozessdaten sind nur beispielsweise genannt, im Rahmen der Erfindung können eine Vielzahl von anderen Prozessdaten erfasst werden.

Die Prozessdaten der Werkzeugmaschine 2 werden jeweils in Bezug auf Positionsdaten von Außengewinde 4 und Werkzeug zueinander fortlaufend während des Betriebs der Werkzeugmaschine 2 erfasst. Die Geometriedaten des vermessenen Außengewindes werden mit zugehörigen Prozessdaten der Werkzeugmaschine 2 korreliert. Stetige oder disruptive Änderungen der Prozessdaten werden von dem Expertensystem und/oder der selbst lernenden Regelung unter Rückgriff auf erfasste Korrelationen ausgewertet. Mittels vorgegebener und/oder erlernter Algorithmen werden von dem Vorhersagemodul 15 entsprechende Steuerbefehle und/oder Maßnahmen abgeleitet, die von der Prozesssteuerung 5 an die Steuereinrichtung 6 übergeben werden. Die bezüglich eines Rohres ermittelten Messdaten werden erfindungsgemäß nicht nur zur Rückkopplung mit der Werkzeugmaschine 2 und zu deren Steuerung, sondern auch zur Qualitätsdaten Sicherung und Nachverfolgung verwendet.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, die optische Vermessung der Außengewinde 4 in der Prozesslinie etwa drei bis vier Takte hinter dem Gewindeschneidvorgang durchzuführen.

Bezugszeichenliste

1 Gewindeschneidanlage

2 Werkzeugmaschine

3 Metallrohr

4 Außengewinde

5 Prozesssteuerung

6 Steuereinrichtung

7 Vermessungsstation

8 Roboter

9 Roboterarm

10 Messkopf

11 Träger

12 Rollgang

13 Positionsrolle

14 Sensoren

15 Vorhersagemodul

16 nicht vergeben

17 nicht vergeben

18 Kaliber

19 Schenkel