AT519512A1 - Entgratschleifmaschine - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Bearbeitung von Kanten und Flächen eines in einer Transportrichtung (R) bewegbar gelagerten Halbzeuges (2), insbesondere zum Entgraten und Entbarten von Rohblöcken, Vorblöcken, Brammen und dergleichen, bei der vorgeschlagen wird, dass ein erster Schlitten (6) vorgesehen ist, der an einem unbewegten Träger (3) in einer ersten Bewegungsachse (z) beweglich gelagert ist, und am ersten Schlitten (6) ein Schleifkopf (9) mit einer um eine Schleifscheibenachse (S1) drehbaren Schleifscheibe (8) angeordnet ist, wobei der Schleifkopf (9) mittels einer Schwenkeinrichtung um eine Schwenkachse (S2), die senkrecht zur ersten Bewegungsachse (z) ausgerichtet ist, um 360° rotierbar gelagert ist, und die Schleifscheibenachse (S1) von der Schwenkachse (S2) beabstandet und parallel zur Schwenkachse (S2) ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur

Bearbeitung von Kanten und Flächen eines in einer

Transportrichtung bewegbar gelagerten Halbzeuges, insbesondere zum Entgraten und Entbarten von Rohblöcken, Vorblöcken, Brammen und dergleichen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Das Entgraten und Entbarten von Brennschnittkanten an Halbzeugen von beispielsweise Stahlprodukten spielt in der Stahlindustrie für die Weiterverarbeitung der Vorprodukte in Walzwerken eine große Rolle. Im Stranggießverfahren etwa wird flüssiger Rohstahl in einzelne verarbeitungsfähige und feste Roherzeugnisse umgewandelt, indem der flüssige Rohstahl zunächst in eine Kupferkokille gegossen wird, die in ihrer Form und Größe den Querschnitt des entstehenden Stahlstrangs definiert, und in einer Abkühlzone der langsam erstarrende Stahlstrang mit Hilfe von Rollen eines so genannten Rollganges aus der senkrechten in eine waagrechte Transportrichtung umgelenkt und gekühlt wird. Nach dem vollständigen Erstarren des Stahlstrangs wird er mithilfe von mitfahrenden Brennschneidmaschinen in kleinere Roherzeugnisse zur weiteren Verarbeitung unterteilt. Diese Halbzeuge werden je nach Form und Größe beispielsweise als Brammen, Knüppel, Vorblöcke oder Schmiedeblöcke bezeichnet und müssen in der Regel weitere Umformungsstufen durchlaufen, insbesondere Warm- oder Kaltwalzstufen.

Durch den Brennschnittprozess entstehen

Brennschlackenablagerungen an der oberen und unteren Schnittkante, sowie an den Stirnflächen des Halbzeugs.

Diese Schlackenablagerung, die auch als Brennbart bezeichnet wird, muss vor dem folgenden Umformprozess entfernt werden, um Beschädigungen an den Walzen der Walzgerüste und den Rollen der Förderrollgänge, die

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Schlackenablagerungen auftreten können, zu vermeiden. Des Weiteren muss das Einwalzen des Brennbarts in das Walzgut verhindert werden, da ein solches Einwalzen des Brennbarts die Qualität des Walzgutes mindert und die Ausschussrate des Walzerzeugnisses dadurch ansteigt. Das Entfernen der Schlackenablagerungen wird auch als Entgraten oder Entbarten bezeichnet.

Zur Entfernung von Schlackenablagerungen werden in herkömmlicher Weise zwei Verfahren eingesetzt, nämlich das Abscheren des Brennbartes mittels eines Messers und das Abschlagen mittels rotierender Hämmer. Bei

Entgratmaschinen, die nach dem Abscherprinzip verfahren, ist ein heb- und senkbares Messer zwischen zwei Rollgangsrollen im Anschluss an die Brennschneidmaschine installiert. Um die vordere Schnittkante der Bramme zu entgraten, fährt diese zunächst über das Messer hinweg und wird gestoppt. Anschließend wird das Messer angehoben und an die Bramme gedrückt. Durch das folgende Reversieren der Bramme wird der Brennbart abgeschert und fällt nach unten weg. Danach wird das Messer wieder in die abgesenkte Position gebracht und die Bramme kann in die Transportrichtung weiterfahren. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, dass nur die Brammenunterseite entgratet werden kann. Der an der Brammenoberseite haftende Brennbart muss somit separat, zumeist per Hand, entfernt werden. Des Weiteren kann durch eine ungleichmäßige Abnutzung des Messers kein gleichmäßiges Entgraten über die gesamte Schnittkante sichergestellt werden.

Beim Abschlagen mittels rotierender Hämmer sind einseitig gelagerte Hämmer in Reihe am Umfang einer rotierenden Walze befestigt. Im Zuge der Rotation richten sich die Hämmer

3/34 aufgrund der wirkenden Fliehkraft nach außen hin aus. Die gesamte Welle ist zudem heb- und senkbar ausgeführt. Bei

Annäherung einer Bramme wird die rotierende Welle angehoben. Sobald die Bramme mit den rotierenden Hämmern in

Kontakt kommt, wird der Brennbart aufgrund der

Massenträgheit der Hämmer von der Bramme abgeschlagen. Danach wird die Welle wieder abgesenkt. Dieses Verfahren verfügt über den Nachteil, dass stark anhaftende Brennbärte nicht abgeschlagen, sondern mitunter noch tiefer in das Materialgefüge der Bramme eingeschlagen werden, was die Ausschussrate des Walzerzeugnisses wiederum erhöht.

Zudem geht aus dem Stranggießprozess zumeist eine lange Bramme (Mutterbramme) mit vergleichsweise geringer Temperatur hervor, da ein mehrfaches Unterteilen auf kürzere Längen im direkten Anschluss an den Gießprozess aufgrund von Taktzeitproblemen nicht möglich ist. Im Walzwerk werden aber kürzere Brammenlängen benötigt. Es wird daher die Mutterbramme mittels parallel arbeitender Brennschneidanlagen, die in einer eigenständigen Anlage zusammengefasst sind, in sogenannte Tochterbrammen unterteilt. Typische Längen sind zwischen 1.500 und 3.000 mm. Bei diesen Werkstücken ist der Brennbart noch schwieriger zu entfernen, da diese im kalten bzw. warmen Zustand zerteilt werden. Bei herkömmlichen

Rotationsentbarter verschleißen in diesem Fall im Gegensatz zu heißen Entbartungsprozessen die Werkzeuge bzw. Hämmer überdurchschnittlich schnell.

Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Kanten und Flächen eines in einer Transportrichtung bewegbar gelagerten Halbzeuges, insbesondere zum Entgraten und Entbarten, bereitzustellen, die die beschriebenen Nachteile nicht aufweist. Die

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Vorrichtung soll dabei sowohl die Oberkante, als auch die Unterkante sowie die Seitenkanten der Stirnfläche beispielsweise einer Bramme bearbeiten können, und zwar sowohl der vorderen Stirnfläche als auch der hinteren Stirnfläche. Des Weiteren soll es auch möglich sein, die brenngeschnittenen Stirnflächen zu bearbeiten, falls es prozessbedingt erforderlich sei sollte.

Diese Ziele werden mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Kanten und Flächen eines in einer

Transportrichtung bewegbar gelagerten Halbzeuges, insbesondere zum Entgraten und Entbarten von Rohblöcken, Vorblöcken, Brammen und dergleichen, bei der erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, dass ein erster Schlitten vorgesehen ist, der an einem unbewegten Träger in einer ersten Bewegungsachse beweglich gelagert ist, und am ersten Schlitten ein Schleifkopf mit einer um eine Schleifscheibenachse drehbaren Schleifscheibe angeordnet ist, wobei der Schleifkopf mittels einer Schwenkeinrichtung um eine Schwenkachse, die senkrecht zur ersten Bewegungsachse ausgerichtet ist, um 360° rotierbar gelagert ist, und die Schleifscheibenachse von der Schwenkachse beabstandet und parallel zur Schwenkachse ausgerichtet ist.

Erfindungsgemäß wird somit von einem Schleifprozess

Gebrauch gemacht, insbesondere von einem

Hochdruckschleifverfahren, bei dem eine an sich bekannte Schleifscheibe aus gebundenen Schleifkörnern unter hohem Anpressdruck mit entsprechend hoher Antriebsleistung verwendet wird. Die Schleifscheibe wird von einem Schleifkopf geführt, der um 360° um eine Schwenkachse rotierbar gelagert ist, die parallel zur

Schleifscheibenachse ausgerichtet ist. Der Anpressdruck der

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Schleifscheibe auf das Halbzeug wird somit im Zuge einer Schwenkbewegung des Schleifköpfes um die Schwenkachse aufgebracht, wobei das Halbzeug mit der Mantelfläche der um die Schleifscheibenachse rotierenden Schleifscheibe bearbeitet wird. Die Positionierung der Schleifscheibe über die zu bearbeitende Kante oder Fläche wird mithilfe eines Zusammenspiels des ersten Schlittens mit der Rotation des Schleifköpfes bewerkstelligt. Auf diese Weise ergibt sich ein möglicher Bearbeitungsraum, der durch die Bewegung des ersten Schlittens, sowie die Spannweite des Schleifköpfes mit Schleifscheibe definiert ist. Innerhalb dieses Bearbeitungsraumes kann durch entsprechende Steuerung des ersten Schlittens sowie des Schleifköpfes jeder Punkt mit der Schleifscheibe erreicht werden. Das beweglich gelagerte Halbzeug muss lediglich mit seiner zu bearbeitenden vorderen oder hinteren Stirnfläche in diesem

Bearbeitungsraum positioniert werden.

Die um 360° rotierbare Lagerung des Schleifköpfes stellt dabei ein entscheidendes Merkmal dar, da bei feststehender Bramme sowohl die Unterkante als auch die Oberkante bearbeitet werden kann, ohne die Bramme zu bewegen. Es wird vielmehr nach einer Bearbeitung beispielsweise der oberen Kante der vorderen Stirnfläche einer Bramme der Schleifkopf so verschwenkt, dass er nach oben wegschwenkt, eine Drehbewegung vollzieht und sich von unten der unteren Kante der vorderen Stirnfläche der Bramme annähert. Nach Bearbeitung der unteren Kante kann der Schleifkopf durch eine Bewegung des Schleifköpfes und/oder des Schlittens von der Bramme entfernt werden, sodass die Bramme in

Transportrichtung weiter bewegt werden kann, bis die hintere Stirnfläche der Bramme in den Bearbeitungsbereich des Schleifköpfes gelangt ist. Die Bramme kann in dieser

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Position gestoppt werden, sodass die Seitenkanten der hinteren Stirnfläche durch entsprechende Schwenkbewegungen des Schleifköpfes bearbeitet werden können. Es ist aber unmittelbar ersichtlich, dass auch die Stirnflächen selbst oder die an die Kanten angrenzenden, endseitigen

Mantelflächen des Halbzeugs bearbeitet werden können, soweit sie sich in Reichweite der Schleifscheibe befinden.

Der erste Schlitten kann an einem zweiten Schlitten angeordnet sein, der am unbewegten Träger in einer zur ersten Bewegungsrichtung orthogonalen, zweiten Bewegungsachse beweglich gelagert ist, wobei die Schwenkachse und die Schleifscheibenachse parallel zu einer von der ersten und der zweiten Bewegungsachse definierten Ebene ausgerichtet sind. Der zweite Schlitten ermöglicht eine Abziehbewegung in Richtung der zweiten Bewegungsachse bei ansonsten gleichbleibender Positionierung des Schleifköpfes und des ersten Schlittens. Auf diese Weise ergibt sich eine Bewegungsebene für den ersten Schlitten, die vorzugsweise senkrecht zur Transportrichtung des Halbzeugs angeordnet wird, sodass das Halbzeug während seines Transportes diese Bewegungsebene des ersten Schlittens „durchstößt.

Vorzugsweise ist die erste Bewegungsachse vertikal ausgerichtet und die zweite Bewegungsachse somit horizontal. Somit wird auch der unbewegte Träger, an dem der zweite Schlitten in der zweiten Bewegungsachse beweglich gelagert ist, horizontal verlaufen. Der Träger kann dabei als Teil eines Portals ausgeführt sein, das in den Rollengang zwischen zwei Rollen angeordnet wird, wobei das Halbzeug durch das Portal durchbewegt wird. Die Bewegungsebene des ersten Schlittens ist dabei vertikal und senkrecht zur Transportrichtung des Halbzeugs orientiert.

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Die Schwenkebene des Schleifköpfes steht vorzugsweise senkrecht auf diese Bewegungsebene und ist ebenfalls vertikal orientiert, indem die Schwenkachse und die

Schleifscheibenachse horizontal ausgerichtet sind.

Vorzugsweise ist der erste Schlitten von einer oberen Warteposition in eine untere Arbeitsposition bewegbar, wobei sich die Schwenkachse in der unteren Arbeitsposition unterhalb des Trägers befindet. Das Halbzeug wird dabei unterhalb des Trägers bewegt, wobei sich der erste Schlitten mit dem Schleifkopf von oben an das zu bearbeitende Halbzeug annähert. Diese Konfiguration stellt eine „Steifigkeit der Anordnung sicher, mit der über die gesamte Stirnfläche des Halbzeugs unabhängig von der Positionierung der Schleifscheibe gleichermaßen der gewünschte Anpressdruck erzeugt werden kann. Zudem sind der Schleifkopf und der erste Schlitten vor herabfallenden Schleifspanen geschützt.

Die Schwenkeinrichtung umfasst vorzugsweise ein

Zahnradgetriebe, das einen am Schleifkopf konzentrisch zur Schwenkachse angeordneten Zahnkranz und ein mit dem Zahnkranz kämmendes und am ersten Schlitten angeordnetes Ritzel aufweist, das von einem am ersten Schlitten angeordneten Schwenkantrieb angetrieben wird. Durch diese Schwenkeinrichtung ist es möglich den Schleifkopf stufenlos und endlos um 360° in beide Drehrichtungen zu rotieren. Neben der rotatorischen Positionierung des Schleifkopfs hat die Schwenkeinrichtung auch die Aufgabe, den gewünschten Anpressdruck zwischen Schleifscheibe und dem zu bearbeitenden Halbzeug zu erzeugen. Damit auch bei unebenen Konturen an der zu schleifenden Kante oder Fläche das gewünschte Schliffbild erreicht wird, muss eine schnelle

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Regelung der Schwenkeinrichtung gewährleistet sein, wie im Folgenden noch ausführlicher erläutert werden wird.

Vorzugsweise ist für die Schleifscheibe ein

Schleifspindelantrieb vorgesehen, der einen im ersten Schlitten angeordneten Schleifantriebmotor umfasst, der über Keilriemen mit einer konzentrisch zur Schwenkachse verlaufenden Zwischenwelle verbunden ist, die sich vom ersten Schlitten bis in den Schleifkopf erstreckt und über einen Zahnriemen mit der SchleifSpindel der Schleifscheibe verbunden ist. Der Schleifantriebmotor ist dabei vorzugsweise auf einer Motorwippe oder einem Motor- oder Spannschlitten gelagert, um die notwendige Riemenspannung sicher zu stellen. Mithilfe des Zahnriemens kann ein Nachspannen des Riemens entfallen, was innerhalb des Schleifköpfes nur schwierig umzusetzen wäre. Durch die beiden Riementriebe kann eine Übersetzung ins Schnelle erreicht werden, um somit die Motordrehzahl in eine höhere Schleifscheibendrehzahl umzuwandeln. Die Ansteuerung des Schleifantriebmotors erfolgt dabei vorzugsweise über einen Frequenzumrichter, um je nach Schleifscheibendurchmesser die Drehzahl anpassen zu können und eine konstante Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe sicher zu stellen. Zur Sollwertermittlung der Motordrehzahl des Schleifantriebmotors kann etwa ein Lichtschrankensystem vorgesehen sein, das den Durchmesser der Schleifscheibe in regelmäßigen Abständen vermisst.

Wie bereits ausgeführt wurde, muss die Bramme in

Transportrichtung so bewegt werden, dass sie mit ihrer vorderen oder hinteren Stirnfläche innerhalb des Bearbeitungsbereiches des Schleifköpfes positioniert wurde. Für diese Positionierung wird vorzugsweise eine Erkennungsund Positionierungseinheit für das zu bearbeitende Halbzeug

9/34 vorgeschlagen, die optische Sensoren zur Ermittlung der Lage des Halbzeugs in Transportrichtung, optische Distanzsensoren zur Ermittlung der Dicke des Halbzeugs, sowie optische Distanzsensoren zur Ermittlung der Breite des Halbzeugs quer zur Transportrichtung umfasst. Mithilfe dieses berührungslosen Messsystems kann der Rollgang mit den hohen Massen der Bramme kontrolliert zum Stillstand geregelt und gleichzeitig die Brammenposition im Transportrichtung vor und während des Schleifprozesses überwacht werden. Die Messwerte der Erkennungs- und Positionierungseinheit werden in weiterer Folge einer Steuer- oder Regelungseinheit übergeben, die auf Basis dieser Daten die Bewegung der beiden Schlitten und des Schleifköpfes und somit den Schleifprozess regelt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen mithilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dessen Anordnung in einem Rollengang zum Transport eines Halbzeugs mit teilweise geöffnetem ersten Schlitten,

Fig. 2a-j schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Schleifpositionen des Schleifköpfes,

Fig. 3 eine Darstellung einer Innenansicht des ersten Schlittens und des Schleifköpfes,

Fig. 4 eine weitere Darstellung einer Innenansicht des ersten Schlittens und des Schleifköpfes in geänderter Perspektive,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Schwenkeinrichtung,

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Fig. 6 eine Seitenansicht der Schwenkeinrichtung gemäß der Fig. 5, und die

Fig. 7 eine Schnittansicht gemäß der Schnittebene A-A der Fig. 6.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dessen Anordnung in einem mithilfe von Rollen 1 gebildeten Rollengangs zum Transport eines Halbzeugs 2, etwa einer Bramme. Das Halbzeug 2 kann durch Rotation der entsprechend antreibbaren Rollen 1 in eine Transportrichtung R bewegt werden, die in einer horizontalen Achse x verläuft. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen den Rollengang horizontal überspannenden und unbewegten Träger 3 auf, der oberhalb des Halbzeugs 2 positioniert ist und senkrecht zur Transportrichtung R verläuft. Der Träger 3 ist Teil eines Portalgestells, das als massive und unbewegte Konstruktion ausgeführt ist, um die Kräfte des Schleifprozesses aufnehmen und in das Fundament ableiten zu können. Da das Halbzeug 2 Materialtemperaturen von bis zu 900°C aufweist, ist eine Hitzeschutzvorrichtung 5 vorgesehen, um den Träger 3 vor der permanenten Strahlungswärme des Halbzeugs 2 zu schützen. Hierfür wird etwa ein wasserdurchflossener Kühlkörper aus geschweißten Stahlprofilen am Träger 3 befestigt und an das Brauchwassersystem der Stranggießanlage angeschlossen. Die Hitzeschutzvorrichtung 5 wird freilich nur bei der Bearbeitung von heißen Brammen benötigt, bei Kaltanwendungen ist diese nicht erforderlich. Um das abgeschliffene Material zu sammeln, ist unterhalb des Trägers 3 und des Arbeitsbereiches ein Spänesammelbehälter 10 zwischen zwei Rollen des Rollganges angeordnet. Die Späneentsorgung kann wahlweise auch über einen Förderer geschehen, wobei in diesem Fall zwischen den

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Rollen 1 nur ein Trichter vorgesehen ist, um die Späne in den Förderer oder in einen tieferliegenden Spänebehälter zu leiten.

Ein erster Schlitten 6 ist an einem zweiten Schlitten 4 angeordnet, der wiederum am Träger 3 angeordnet ist. Der zweite Schlitten 4 ist dabei am Träger 3 mithilfe eines Linearführungssystems beweglich gelagert, sodass er mit einem horizontalen Vorschubsystem in einer horizontalen Bewegungsachse y bewegt werden kann,

Vorschubsystem kann etwa eine

Als horizontales Zahnstangen-RitzelKombination verwendet werden, wobei das Ritzel von einem

Synchron-Servogetriebemotor angetrieben wird.

Die

Zahnstange ist dabei am Träger 3 und der SynchronServogetriebemotor mit Ritzel am zweiten Schlitten 4 befestigt. Die Positionierung des zweiten Schlittens kann über einen Absolutwertencoder erfolgen, der direkt am Synchron-Servogetriebemotor angeordnet ist. Auf diese Weise ist das Messsystem vor äußeren Einflüssen geschützt und vermeidet einen zusätzlichen Sensor zur Referenzierung des zweiten Schlittens 4.

Mit dem zweiten Schlitten 4 ist der erste Schlitten 6 über ein Linearführungssystem beweglich verbunden, der mittels eines vertikalen Vorschubsystems in einer vertikalen Bewegungsachse z bewegt werden kann. Für das vertikale Vorschubsystem wird ein Kugelgewindetrieb in Kombination mit einem Synchron-Servogetriebemotor vorgeschlagen. Die Positionierung des ersten Schlittens 6 kann wie beim zweiten Schlitten 4 über einen Absolutwertencoder erfolgen, der direkt am Synchron-Servogetriebemotor des vertikalen Vorschubsystems angeordnet ist. Gegebenenfalls kann eine Bremse vorgesehen sein, damit der erste Schlitten 6 bei

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Spannungsausfall in Position gehalten wird und nicht nach unten sackt.

Im ersten Schlitten 6 befindet sich ein Schleifantriebmotor 7 (siehe Fig. 3 und 4), der eine Schleifscheibe 8 antreibt, wie noch näher ausgeführt werden wird. Die Schleifscheibe 8 ist an einem Schleifkopf 9 um eine Schleifscheibenachse Si drehbar gelagert

Hochdruckschleifscheibe und vorzugsweise als ausgeführt. Unter einer

Hochdruckschleifscheibe wird eine unter hoher Temperatur und unter hohem Druck verdichtete, kunstharzgebundene Schleifscheibe 8 verstanden. Sie besteht aus einer SchleifSchicht, die für den eigentlichen Schleifprozess vorgesehen ist, und dem Feinkornzentrum mit eingelegten Stahlringen, die zur Stabilitätserhöhung der Scheibe dienen. Die SchleifSchicht besteht in an sich bekannter Weise aus dem Schleifkorn und Bindemittel, wobei das Schleifkorn unterschiedlichen Materials in unterschiedlichem Kornabstand im Bindemittel eingelagert sein kann.

Der Schleifkopf 9 ist am ersten Schlitten 6 um eine Schwenkachse S2 drehbar gelagert, wobei diese Lagerung eine stufenlose und endlose Drehbewegung um 360° in beide Drehrichtungen ermöglicht. Die erste Bewegungsachse z und die zweite Bewegungsachse y definieren eine Bewegungsebene für den ersten Schlitten 6, die vertikal orientiert ist und senkrecht zur Transportrichtung R angeordnet ist. Die Schwenkebene des Schleifköpfes 9 steht senkrecht auf diese Bewegungsebene und ist ebenfalls vertikal orientiert, indem die Schwenkachse S₂ und die Schleifscheibenachse S₂ horizontal ausgerichtet sind. Der Anpressdruck der Schleifscheibe 8 auf das Halbzeug 2 wird somit im Zuge einer Schwenkbewegung des Schleifköpfes 9 um die

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Schwenkachse S₂ aufgebracht, wobei das Halbzeug 2 mit der Mantelfläche der um die Schleifscheibenachse S₂ rotierenden Schleifscheibe 8 bearbeitet wird. Die Abziehbewegung, also die Bewegung der Schleifscheibe 8 über die zu bearbeitende Kante oder Fläche des Halbzeugs 2, wird mithilfe der beiden Schlitten 4, 6 bewerkstelligt. Auf diese Weise ergibt sich ein möglicher Bearbeitungsraum, der durch die Bewegungsebene des ersten Schlittens 6, sowie die senkrecht zu dieser Bewegungsebene ausgerichtete Spannweite des Schleifköpfes 9 mit der Schleifscheibe 8 definiert ist. Innerhalb dieses Bearbeitungsraumes kann durch entsprechende Steuerung des ersten und zweiten Schlittens 4, 6 sowie des Schleifköpfes 9 jeder Punkt mit der Schleifscheibe 8 erreicht werden. Das beweglich gelagerte Halbzeug 2 muss lediglich mit seiner zu bearbeitenden vorderen oder hinteren Stirnfläche in diesem Bearbeitungsraum positioniert werden.

Auf diese Weise können Schleifpositionen der Schleifscheibe 8 verwirklicht werden, die eine Bearbeitung der oberen Kante, der unteren Kante und der Seitenkanten der vorderen Stirnfläche als auch der hinteren Stirnfläche des Halbzeugs 2 erlauben, wie anhand der Fig. 2 erläutert wird. Zudem können auch die an die Kanten angrenzenden, endseitigen Mantelflächen des Halbzeugs bearbeitet werden, soweit sie sich in Reichweite der Schleifscheibe 8 befinden. So zeigen die Fig. 2a-e zunächst schematisch eine Bearbeitung des vorderen Endes eines Halbzeugs 2, das im Bearbeitungsraum der Schleifscheibe 8 positioniert wurde. Die Fig. 2a zeigt dabei die Bearbeitung einer an die obere Seitenkante angrenzenden Mantelfläche des Halbzeugs 2, und die Fig. 2b die Bearbeitung einer an die untere Seitenkante angrenzenden Mantelfläche des Halbzeugs 2. Der Wechsel von

14/34 der Schleifposition gemäß der Fig. 2a in jene der Fig. 2b kann durch Rotation des Schleifköpfes 9 entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf die Fig. 2a unter allfälliger Höhenjustierung des ersten Schlittens 6 in der ersten Bewegungsachse z erfolgen, ohne dabei das zu bearbeitende Halbzeug 2 bewegen zu müssen. Mithilfe einer Vorschubbewegung des zweiten Schlittens 4 in die zweite Bewegungsrichtung y kann die gesamte Breite des Halbzeugs 2 quer zur Transportrichtung R bearbeitet werden. Die Fig. 2c zeigt die Bearbeitung der unteren Seitenkante des Halbzeugs 2, und die Fig. 2d die Bearbeitung der oberen Seitenkante des Halbzeugs 2. Der Wechsel von der Schleifposition gemäß der Fig. 2c in jene der Fig. 2d kann durch Rotation des Schleif köpf es 9 im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Fig. 2c erfolgen, wiederum unter allfälliger Höhenjustierung des ersten Schlittens 6 in der ersten Bewegungsachse z, ohne dabei das zu bearbeitende Halbzeug 2 bewegen zu müssen. Mithilfe einer Vorschubbewegung des zweiten Schlittens 4 in die zweite Bewegungsrichtung y kann wiederum die gesamte Breite des Halbzeugs 2 quer zur Transportrichtung R bearbeitet werden. Die Fig. 2e zeigt schließlich die Bearbeitung der vorderen Stirnfläche des Halbzeugs 2. Der Wechsel von der Schleifposition gemäß der Fig. 2d in jene der Fig. 2e kann etwa durch Rotation des Schleif köpf es 9 entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf die Fig. 2d unter Höhenjustierung des ersten Schlittens 6 in der ersten Bewegungsachse z erfolgen, ohne dabei das zu bearbeitende Halbzeug 2 bewegen zu müssen. Mithilfe einer Vorschubbewegung des zweiten Schlittens 4 in die zweite Bewegungsrichtung y kann wiederum die gesamte Breite des Halbzeugs 2 quer zur Transportrichtung R bearbeitet werden.

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Nach Bearbeitung des vorderen Endes des Halbzeugs 2 kann der Schleifkopf 8 durch eine Bewegung des Schleifköpfes 8 und/oder der beiden Schlitten 4, 6 vom Halbzeug 2 entfernt werden, sodass das Halbzeug 2 in Transportrichtung R weiter bewegt werden kann, bis das hintere Ende des Halbzeugs 2 in den Bearbeitungsbereich des Schleifköpfes 8 gelangt ist. Das Halbzeug 2 kann in dieser Position gestoppt werden, sodass die Kanten der hinteren Stirnfläche, die hintere Stirnfläche selbst, sowie die an die Kanten angrenzenden, endseitigen Mantelflächen des Halbzeugs 2 durch entsprechende Schwenkbewegungen des Schleifköpfes 8 bearbeitet werden können, wie anhand der Fig. 2f-j erläutert wird. Die Fig. 2f zeigt dabei die Bearbeitung einer an die obere Seitenkante angrenzenden Mantelfläche des Halbzeugs 2, und die Fig. 2g die Bearbeitung einer an die untere Seitenkante angrenzenden Mantelfläche des Halbzeugs 2, und zwar jeweils der hinteren Stirnfläche. Der Wechsel von der Schleifposition gemäß der Fig. 2f in jene der Fig. 2g kann durch Rotation des Schleif köpf es 9 im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Fig. 2g unter allfälliger Höhenjustierung des ersten Schlittens 6 in der ersten Bewegungsachse z erfolgen, ohne dabei das zu bearbeitende Halbzeug 2 bewegen zu müssen. Mithilfe einer Vorschubbewegung des zweiten Schlittens 4 in die zweite Bewegungsrichtung y kann die gesamte Breite des Halbzeugs 2 quer zur Transportrichtung R bearbeitet werden. Die Fig. 2h zeigt die Bearbeitung der unteren Seitenkante des Halbzeugs 2, und die Fig. 2i die Bearbeitung der oberen Seitenkante des Halbzeugs 2. Der Wechsel von der Schleifposition gemäß der Fig. 2h in jene der Fig. 2i kann durch Rotation des Schleifköpfes 9 entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf die Fig. 2h erfolgen, wiederum unter allfälliger Höhenjustierung des ersten Schlittens 6 in der ersten

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Bewegungsachse z, ohne dabei das zu bearbeitende Halbzeug 2 bewegen zu müssen. Mithilfe einer Vorschubbewegung des zweiten Schlittens 4 in die zweite Bewegungsrichtung y kann wiederum die gesamte Breite des Halbzeugs 2 quer zur Transportrichtung R bearbeitet werden. Die Fig. 2i zeigt schließlich die Bearbeitung der hinteren Stirnfläche des Halbzeugs 2. Der Wechsel von der Schleifposition gemäß der Fig. 2h in jene der Fig. 2i kann etwa durch Rotation des Schleif köpf es 9 im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Fig. 2h unter Höhenjustierung des ersten Schlittens 6 in der ersten Bewegungsachse z erfolgen, ohne dabei das zu bearbeitende Halbzeug 2 bewegen zu müssen. Mithilfe einer Vorschubbewegung des zweiten Schlittens 4 in die zweite Bewegungsrichtung y kann wiederum die gesamte Breite des Halbzeugs 2 quer zur Transportrichtung R bearbeitet werden.

Nach Bearbeitung des hinteren Endes des Halbzeugs 2 kann der Schleifkopf 8 durch eine Bewegung des Schleifköpfes 8 und/oder der beiden Schlitten 4, 6 vom Halbzeug 2 entfernt werden, sodass das Halbzeug 2 in Transportrichtung R weiter bewegt werden kann. Der Vorgang kann in weiterer Folge an einem nachfolgenden Halbzeug 2 wiederholt werden.

Anhand der Fig. 3 bis 7 werden nun der Schleifspindelantrieb für die Schleifscheibe 8 und die Schwenkeinrichtung für den Schleifkopf 9 näher erläutert. Der Schleifspindelantrieb umfasst einen im ersten Schlitten 6 angeordneten Schleifantriebmotor 7, der über Keilriemen 11 mit einer konzentrisch zur Schwenkachse S₂ verlaufenden Zwischenwelle 12 verbunden ist. Für die Keilriemen 11 ist eine Abdeckung 18 vorgesehen, die als wassergekühlte Schutzabdeckung ausgeführt werden kann, da dieser Bereich bei der Bearbeitung heißer Brammen auch in der Warteposition von der Wärmeabstrahlung des Halbzeugs 2

17/34 betroffen ist. Die Zwischenwelle 12 erstreckt sich vom ersten Schlitten 6 bis in den Schleifkopf 9 und ist über einen Zahnriemen 13 mit der Schleif Spindel 14 der Schleifscheibe 8 (siehe auch Fig. 7) verbunden ist. Der Schleifantriebmotor 7 kann etwa als Asynchronmotor ausgeführt sein und ist vorzugsweise über eine Motorwippe 15 im Inneren des ersten Schlittens 6 befestigt, mit der die erforderliche Riemenspannung der Keilriemen 11 erzeugt wird. Durch den Einsatz eines Zahnriemens 13 zwischen der Zwischenwelle 12 und der SchleifSpindel 14 kann das Nachspannen des Riemens hingegen entfallen. Durch die beiden Riementriebe kann eine Gesamtübersetzung ins Schnelle erreicht werden, bei der etwa eine maximale

Motordrehzahl von

3.000 mm auf eine maximale

Schleifscheibendrehzahl von 6.500 min^- umgewandelt wird. Die Ansteuerung des Asynchronmotors erfolgt über einen Frequenzumrichter. Auf diese Weise kann je nach Schleifscheibendurchmesser die Drehzahl angepasst werden, um eine konstante Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 8 von 60 bis 80 m/s zu erreichen. Zur Sollwertermittlung der Motordrehzahl wird die Schleifscheibe 8 in regelmäßigen Abständen mit einem Lichtschrankensystem vermessen.

Die Schleifscheibe 8 ist als Hochdruckschleifscheibe ausgeführt und wird auf den Innenflansch 16 des Schleifköpfes 9, der wiederum mittels einer Kegelverbindung an der Schleif Spindel 14 befestigt ist (siehe Fig. 7), aufgespannt. Die notwendige Spannkraft wird durch einen Außenflansch 17, der mittels Innensechskantschrauben am Innenflansch 16 befestigt ist, aufgebracht. Der Schleifkopf 9 wird bei Heißanwendungen über Strahlenschutzbleche und einem entsprechenden Isolationsmaterial vor der Wärmestrahlung des Halbzeugs 2 geschützt.

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Der Schleifkopf 9 weist auf seiner dem ersten Schlitten 6 zugewandten Seite einen Zahnkranz 19 auf und ist über eine Wälzlagerung am unteren Teil des ersten Schlittens 6 drehbar gelagert. Im Inneren des ersten Schlittens 6 befindet sich ein Planetengetriebe 22, das über ein am ersten Schlitten 6 angeordnetes Ritzel 20 mit dem am Schleifkopf 9 angeordneten Zahnkranz 19 verbunden ist und von einem als Synchronmotor ausgeführten Schwenkantrieb 21 angetrieben wird. Die Rotationsbewegung des Schleifköpfes 9 wird somit ausgehend vom Schwenkantrieb 21 und das Planetengetriebe 22 durch Übersetzung über das Ritzel 20 und den Zahnkranz 19 erzeugt. Die Übersetzung des Zahnradgetriebes wird ins Langsame vorgenommen, sodass etwa bei einer Nenndrehzahl des Schwenkantriebes 21 von 3.000 min^-1 eine maximale Rotationsgeschwindigkeit des Schleifkopfs 9 von unter 20 min^-1 eingestellt wird. Um permanent die Position des Schleifkopfs 9 messen zu können, ist direkt am Schwenkantrieb 21 ein Absolutwertencoder angeordnet.

Neben der rotatorischen Positionierung des Schleifkopfs 9 hat die Schwenkeinrichtung auch die wesentliche Aufgabe, den notwendigen Anpressdruck zwischen Schleifscheibe 8 und dem Halbzeug 2 zu erzeugen. Damit auch bei unebenen Konturen an der zu schleifenden Kante oder Fläche das gewünschte Schliffbild erreicht wird, muss eine schnelle Regelung der Schwenkeinrichtung gewährleistet sein, wie im Folgenden ausführlicher erläutert werden soll.

Zunächst muss hierfür das Halbzeug 2 in Transportrichtung R so bewegt werden, dass sie mit ihrer vorderen oder hinteren Stirnfläche innerhalb des Bearbeitungsbereiches des Schleifköpfes 9 positioniert wurde. Für diese Positionierung ist eine Erkennungs- und

19/34 vorgeschlagen, Hitzeschutzvorrichtung Hitzeschutzvorrichtung

Positionierungseinheit für das zu bearbeitende Halbzeug 2 vorgesehen, die optische Sensoren zur Ermittlung der Lage des Halbzeugs 2 in Transportrichtung R, optische Distanzsensoren zur Ermittlung der Dicke des Halbzeugs 2, sowie optische Distanzsensoren zur Ermittlung der Breite des Halbzeugs 2 quer zur Transportrichtung R umfasst. Als optischer Sensor zur Ermittlung der Lage des Halbzeugs 2 in Transportrichtung R wird etwa ein Lichtgitterpaar mit einem Strahlenabstand von 20 mm vorgeschlagen. Um die Lichtgitter vor den rauen Umgebungsbedingungen zu schützen, sollten sie vorzugsweise in einem luftgespültem Schutzgehäuse verbaut werden. Der Vorteil dieses berührungslosen Messsystems liegt darin, dass der Rollgang mit den hohen Massen der Bramme kontrolliert zum Stillstand geregelt und gleichzeitig die Brammenposition im Transportrichtung R vor und während des Schleifprozesses überwacht werden kann. Zur Erfassung der Brammendicke wird ein Laserdistanzsensor der am Träger 3 oberhalb der 5 befestigt im

Laserdistanzsensors freilich optisch transparent ausgeführt ist. Der Wert für die Brammendicke wird nur unmittelbar vor dem Schleifen der vorderen Stirnfläche ermittelt und für den nachfolgenden Schleifzyklus der hinteren Stirnfläche zwischengespeichert. Zusätzlich sind optische

Distanzsensoren zur Ermittlung der Breite des Halbzeugs 2 quer zur Transportrichtung R vorgesehen um zu ermitteln, wo die Schleifscheibe 8 in der zweiten Bewegungsachse y zu schleifen beginnen oder aufhören muss.

wird, wobei Signalweg die des

Die Messwerte dieser Erkennungs- und Positionierungseinheit werden in weiterer Folge einer Steuer- oder Regelungseinheit übergeben, die auf Basis dieser Daten die

20/34 entsprechender x_Soii, seine das begrenzende

Bewegung der beiden Schlitten 4,6 und des Schleifköpfes 9 und somit den Schleifprozess regelt. Zudem wird ein Schleifzyklus vorgegeben, also welche Kanten und/oder Flächen des Halbzeugs 2 in welcher Abfolge bearbeitet werden sollen. Ausgehend von der Position und der Dicke des Halbzeugs 2 werden für den gewünschten Schleifzyklus von der Steuer- oder Regelungseinheit die erforderlichen Schleifpositionen errechnet, und der erste Schlitten 6 und der zweite Schlitten 4 mithilfe

Vorschubbewegungen in die notwendigen Schleifpositionen verfahren. Gleichzeitig werden der vom Schleifkopf 9 anzusteuernde Rotationswinkel

Rotationsgeschwindigkeit v_soll und

Drehmoment M_Betneb des Schleifkopfs 9, welches aufgrund der Schwerpunktverlagerung wiederum vom Rotationswinkel x_son abhängig ist, von der Steuer- oder Regelungseinheit an den Schwenkantrieb 21 der Schwenkeinheit übermittelt. Der Strom ist bei Servo-Synchronmotoren proportional zum Drehmoment, wodurch die begrenzende Stromgröße für den Schleifbetrieb IqBetneb durch eine Multiplikation aus dem begrenzenden Drehmoment M_Betrieb und einem Proportionalitätsfaktor K_MI errechnet werden kann. Um einen konstanten Schleifdruck zu erzeugen wird der Schwenkantrieb 21 in der Betriebsart Moment- bzw. Stromregelung betrieben. Durch die Steueroder Regelungseinheit wird der anzusteuernde

Rotationswinkel x_soii so gewählt, dass dieser Sollwert durch den Schleifkopf 9 nie erreicht werden kann. Dem Schwenkantrieb 21 kann etwa vorgegeben werden, dass die Schleifscheibe 8 beispielsweise 30 mm unterhalb der Halbzeugoberfläche schleifen soll. Da der Schleifkopf 9 die vorgegebene Sollposition für den Rotationswinkel x_soii somit nicht erreichen kann, wird der Schleifkopf 9 bzw. die Schleifscheibe 8 mit dem begrenzenden Drehmoment M_Betrieb an

21/34 das Halbzeug 2 gepresst, wodurch die Schleifscheibenanpresskraft erzeugt wird. Gleichzeitig wird permanent die Stromaufnahme I_qIst des Schwenkantriebes 21 gemessen und in die Steuer- oder Regelungseinheit rückgeführt. Trifft der Schleifkopf 9 beispielsweise auf eine Vertiefung am Halbzeug 2, nimmt die Stromaufnahme I_qIst ab. In diesem Fall wird der Schleifkopf 9 zum Halbzeug 2 hin aktiv nachgeregelt, bis der Schleifkopf 9 wieder mit dem begrenzenden Drehmoment M_Betneb betrieben wird. Während der Nachregelung bleibt die Anpresskraft jedoch nicht konstant, da ein Teil des Motorendrehmoments für die Beschleunigung der Mechanik (Schwenkantrieb 21, Planetengetriebe 22 und Schleifkopf 9) aufgewendet werden muss. Fährt der Schleifkopf 9 über eine Erhebung am Halbzeug 2 hinweg, weicht der Schleifkopf 9 bei Überschreitung eines begrenzenden Stromwerts Iq_max zurück, wird aber nicht aktiv zurückgeregelt. Um Beschädigungen am Schwenkantrieb 21 oder dem Planetengetriebe 22 zu vermeiden, können des Weiteren noch zusätzliche Sicherheitsfunktionen vorgesehen sein, die eine Überschreitung der zulässigen Moment- und Drehzahlwerte unterbinden, indem bei Erreichen kritischer Werte der Schleifkopf 9 mit einem maximalen drehmomenterzeugenden Strom Iq_max und einer maximalen Drehzahl n_max in eine sichere Position zurückgeschwenkt wird. Bei einem Schleifprozess mit einer Schleifscheibenanpresskraft von 4.000 N kann der Schleifkopf 9 in weniger als einer Zehntelsekunde auf Betriebsdrehzahl beschleunigt werden, wodurch ein Schleifen von unebenen Konturen mit relativ konstantem Anpressdruck der Schleifscheibe 8 ermöglicht wird.

Durch dieses Regelkonzept und der Möglichkeit den Schleifkopf 9 um 360° in beide Drehrichtungen stufenlos und

22/34 endlos zu rotieren, können alle in der Fig. 2 gezeigten Anwendungen auf einfache Weise verwirklicht werden.

Bezugszeichenliste:

Rollen

Halbzeug

Träger zweiter Schlitten

Hitzeschutzvorrichtung erster Schlitten

Schleifantriebmotor

Schleifscheibe

Schleifkopf

Spänesammelbehälter

Keilriemen

Zwischenwelle

Zahnriemen

Schleifspindel

Motorwippe

Innenflansch

Außenflansch

Abdeckung

Zahnkranz

Ritzel

Schwenkantrieb x horizontale Achse y zweite Bewegungsachse z erste Bewegungsachse

R Transportrichtung

Schleifscheibenachse

5₂ Schwenkachse

Planetengetriebe

Claims (8)

1. Patentansprüche :

   1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Kanten und Flächen eines in einer Transportrichtung (R) bewegbar gelagerten Halbzeuges (2), insbesondere zum Entgraten und Entbarten von Rohblöcken, Vorblöcken, Brammen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schlitten (6) vorgesehen ist, der an einem unbewegten Träger (3) in einer ersten Bewegungsachse (z) beweglich gelagert ist, und am ersten Schlitten (6) ein Schleifkopf (9) mit einer um eine

   Schleifscheibenachse (S₂) drehbaren Schleifscheibe (8) angeordnet ist, wobei der Schleifkopf (9) mittels einer Schwenkeinrichtung um eine Schwenkachse (S₂) , die senkrecht zur ersten Bewegungsachse (z) ausgerichtet ist, um 360° rotierbar gelagert ist, und die Schleifscheibenachse (S₂) von der Schwenkachse (S₂) beabstandet und parallel zur Schwenkachse (S₂) ausgerichtet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten (6) an einem zweiten Schlitten (4) angeordnet ist, der am unbewegten Träger (3) in einer zur ersten Bewegungsrichtung (z) orthogonalen, zweiten Bewegungsachse (y) beweglich gelagert ist, wobei die Schwenkachse (S₂) und die Schleifscheibenachse (S₂) parallel zu einer von der ersten und der zweiten Bewegungsachse (y,z) definierten Ebene ausgerichtet sind.

   24/34
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bewegungsachse (z) vertikal ausgerichtet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten (6) von einer oberen Warteposition in eine untere Arbeitsposition bewegbar ist, wobei sich die Schwenkachse (S₂) in der unteren Arbeitsposition unterhalb des Trägers (3) befindet.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinrichtung ein Zahnradgetriebe umfasst, das einen am Schleifkopf (9) konzentrisch zur Schwenkachse (S₂) angeordneten Zahnkranz (19) und ein mit dem Zahnkranz (19) kämmendes und am ersten Schlitten (6) angeordnetes Ritzel (20) aufweist, das von einem am ersten Schlitten (6) angeordneten Schwenkantrieb (21) angetrieben wird.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schleifscheibe (8) ein SchleifSpindelantrieb vorgesehen ist, der einen im ersten Schlitten (6) angeordneten Schleifantriebmotor (7) umfasst, der über Keilriemen (11) mit einer konzentrisch zur Schwenkachse (S₂) verlaufenden Zwischenwelle (12) verbunden ist, die sich vom ersten Schlitten (6) bis in den Schleifkopf (9) erstreckt und über einen Zahnriemen (13) mit der

   Schleifspindel (14) der Schleifscheibe (8) verbunden ist.

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7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifantriebmotor (7) auf einer Motorwippe (15) gelagert ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennungs- und Positionierungseinheit für das zu bearbeitende Halbzeug (2) vorgesehen ist, die optische Sensoren zur Ermittlung der Lage des Halbzeugs (2) in

   Transportrichtung (R), optische Distanzsensoren zur Ermittlung der Dicke des Halbzeugs (2), sowie optische Distanzsensoren zur Ermittlung der Breite des

   Halbzeugs (2) quer zur Transportrichtung (R) umfasst.