-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft einen Walzblock in einer Walzstraße zum Walzen von metallischen Stäben, Drähten oder Rohren aus einem Walzgut, wobei der Walzblock mehrere entlang einer Walzachse hintereinander in Gerüstaufnahmen angeordnete Walzgerüste mit jeweils mindestens drei eine Walzachse sternförmig umgebenden Walzen umfasst, die zusammen ein Kaliber bilden und sich mit einer Walzendrehzahl drehen. Die Walzgerüste können drei, vier oder mehr Walzen umfassen.
-
STAND DER TECHNIK
-
Ein Walzgerüst für einen solchen Walzblock ist beispielsweise in
DE 100 15 340 A1 offenbart, das auch in
1a und
1b gezeigt ist. Ähnliche Walzgerüste sind ferner in diversen Dokumenten beschrieben, beispielsweise in
DE 10 2007 030 408 A1 oder auch in einer etwas anderen Bauart in
EP 3 156 143 A1 . Ersteres betrifft ein Walzgerüst mit drei sternförmig um das Walzgut angeordneten Walzen. Das zweite beschreibt ein Walzgerüst mit vier sternförmig um das Walzgut angeordneten Walzen. Beide zeichnen sich dadurch aus, dass die Walzen mittels eines Exzenters radial verstellt werden können, um Korrekturen des Kalibers vorzunehmen und so die Qualität und Präzision des Walzgutes zu beeinflussen. Jede der Walzen kann dabei einen gesonderten Eintrieb besitzen und mittels je einer Walzenwelle sowie beiderseits der Walze angeordneter Lager drehbar und radial verstellbar in einem Gerüstgehäuse gelagert sein. Alternativ zu drei und vier sternförmig um das Walzgut angeordneten Walzen können auch noch mehr Walzen um das Walzgut angeordnet sein.
-
In
EP 0 921 873 A1 ist eine weitere Bauform eines Gerüstes mit drei Walzen beispielhaft beschrieben. Hier werden die Walzen in beweglichen Schwingen im Walzgerüst aufgenommen. Bei dieser Bauart verbleiben die Walzkräfte nicht im Walzgerüst, sondern werden über Hydraulikzylinder in den Walzblock abgeleitet. Die Hydraulikzylinder erlauben es bei dieser Bauart von Gerüsten mit drei und vier Walzen, das Kaliber während des Walzvorganges zu beeinflussen.
-
All diese Bauformen von Gerüsten mit drei, vier oder mehr Walzen haben die Eigenschaft, dass sie eigenständige, schnell auswechselbare Walzgerüste sind, die im Walzblock in einer Gerüstaufnahme aufgenommen werden und innerhalb weniger Minuten durch neu aufbereitete Walzgerüste ausgetauscht werden können.
-
Dies ist erforderlich, um eine hohe Produktivität der gesamten Walzstraße bei hoher Produktqualität zu gewährleisten. Der Wechsel der Walzgerüste wird vor allem dann erforderlich, wenn Stäbe oder Rohre unterschiedlicher Durchmesser gewalzt werden sollen. Es ist zwar möglich, mit solchen hier beschriebenen Walzgerüsten unterschiedliche Durchmesser zu walzen, der nutzbare Verstellbereich beschränkt sich jedoch auf nur wenige Millimeter im Durchmesser. Ist es gewünscht, einen deutlich anderen Durchmesser, zum Beispiel 40 mm anstelle von 30 mm, zu walzen, ist es erforderlich, die Walzgerüste mit einem entsprechend angepassten Walzensatz zu bestücken.
-
Ein Walzblock umfasst mehrere entlang der Walzachse hintereinander angeordnete Gerüstaufnahmen an Walzgerüstplätzen mit je einem Walzgerüst, wobei die Walzgerüste üblicherweise individuell austauschbar sind, um die zuvor genannte Verstellung des gewünschten Durchmessers der zu walzenden Stäbe, Drähte oder Rohre in einem großen Verstellbereich zu ermöglichen.
-
So stehen beispielsweise für einen Walzblock mit vier Walzgerüstplätzen acht, zwölf oder mehr Walzgerüste zur Verfügung, die in einem permanenten Austausch in dem Walzblock betrieben werden.
-
Die nicht im Einsatz befindlichen Walzgerüste werden in der Gerüstwerkstatt für den nächsten Einsatz vorbereitet.
-
Den meisten dieser Walzgerüste und Walzblöcke ist es gemein, dass die Walzgerüste mit einer externen Verstellmöglichkeit der Walzen ausgestattet sind. Die sogenannte Fernanstellung geschieht entweder elektromotorisch oder mittels eines hydraulisch betriebenen Aktuators, wie z.B. eines oder mehrerer Hydraulikzylinder.
-
Diese Aktuatoren sind in der Lage, das Kaliber zu verändern, entweder direkt während des Walzens oder in einer Walzpause.
-
Die Entscheidung, ob es zu einer Korrektur des Kalibers kommt oder nicht, wird entweder vom Bediener oder durch eine Automatik entschieden.
-
So ist es heute Stand der Technik, möglichst direkt hinter dem Walzblock ein Messgerät anzuordnen, mit dem die Geometrie und die Maßhaltigkeit des Walzgutes kontrolliert werden. Aufgrund dieser Messergebnisse werden dann entsprechende Korrekturen an den Walzgerüsten durch Verstellen der Walzenpositionen durchgeführt, um die Abweichungen von der Sollgeometrie des Walzgutes zu minimieren.
-
Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, dass die Geometrieabweichungen erst nach dem Walzen ermittelt werden und dass somit eine Korrektur des bereits gewalzten Gutes nicht mehr möglich ist.
-
Damit dieses Verfahren überhaupt sinnvoll anwendbar ist, ist es erforderlich, dass das Walzgut, das in den Walzblock einläuft, in seiner Längsrichtung möglichst keine oder nur sehr langsam veränderliche Eigenschaften aufweist, die einen Einfluss auf die Walztoleranzen des Fertigproduktes haben.
-
Veränderungen des in den Walzblock einlaufenden Walzgutes, wie beispielsweise geometrische Abweichungen oder Schwankungen der Walzguttemperatur, beeinflussen die Toleranzen des fertig gewalzten Walzgutes. Wenn der Abstand der Schwankungen in Längsrichtung kürzer ist als der Abstand des Messgerätes von dem letzten Walzgerüst, können diese Schwankungen mit diesem Verfahren nicht korrigiert werden.
-
Bei dem bekannten Verfahren, dem heutigen Stand der Technik, werden Korrekturen des Kalibers oder der Walzgeschwindigkeiten aufgrund der Abmessungen des bereits fertiggewalzten Walzgutes durchgeführt.
-
Es wäre vorteilhaft, wenn Korrekturen des Kalibers aufgrund von Messwerten durchgeführt würden, die bereits während des Walzens oder schon vor dem Einlaufen des Walzgutes in das individuelle Gerüst ermittelt werden. Es ist denkbar, dass ein vorgelagertes Walzgerüst seine Messwerte und Korrekturen mit einem nachfolgenden Gerüst teilt und so eine voreilende Regelung ermöglicht.
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es vor diesem Hintergrund, eine Vorrichtung des obigen technischen Gebiets bereitzustellen, die kleinere Toleranzen beim Walzen des Walzguts ermöglicht, indem individuelle Eigenschaften des Walzgerüsts besser berücksichtigt werden.
-
Dies wird durch einen Walzblock nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und Nebenansprüchen.
-
Ein erfindungsgemäßer Walzblock des obigen technischen Gebiets ist dadurch gekennzeichnet, dass in jedem individuellen Walzgerüst eine Steuerungseinheit, insbesondere eine frei programmierbare Steuerungseinheit, integriert ist.
-
Gegenstand dieser Erfindung ist es also, jedes individuelle Walzgerüst eines Walzblocks mit einer eigenen Steuerungseinheit auszustatten. Soweit erforderlich kann jedes individuelle Walzgerüst des Walzblocks zusätzlich mit eigener Messtechnik ausgestattet sein.
-
In der Steuerungseinheit können dann dem individuellen Walzgerüst zugeordnete Daten abgespeichert werden. Dies können Einstellwerte aus der Gerüstwerkstatt oder auch individuelle Eigenschaften des Walzgerüsts wie beispielsweise die Gerüststeifigkeit sein.
-
Zusammen mit geeigneter Messtechnik wie beispielsweise Walzkraftmesseinrichtungen, Drehzahlmessvorrichtungen, Verformungsmessvorrichtungen, Vibrationsmessvorrichtungen, Lagemessvorrichtungen und/oder Temperaturmessvorrichtungen kann die integrierte Steuerungseinheit, insbesondere die frei programmierbare Walzgerüststeuereinheit, Entscheidungen treffen, ob es zur Verbesserung der Walztoleranzen vorteilhaft, erforderlich oder unnötig ist, das Kaliber und/oder die Walzendrehzahl zu verändern.
-
Hierfür bietet sich beispielsweise ein Walzgerüst mit einer Einlaufrollen-Abtastvorrichtung an, wie sie in der am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereichten Anmeldung „Walzgerüst mit mehreren Walzen mit integrierter Durchmesserabtastung des einlaufenden Walzgutes und Korrektur des Kalibers aufgrund des Walzgutdurchmessers“ der Anmelderin beschrieben ist, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
-
Hierfür bietet sich ferner beispielsweise ein Walzgerüst mit einer Temperaturmessvorrichtung an, wie sie in der am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereichten Anmeldung „Walzgerüst mit mehreren Walzen mit integrierter Temperaturmesstechnik zur Ermittlung der Walzguttemperatur und Korrektur des Kalibers aufgrund der Walzguttemperatur“ der Anmelderin beschrieben ist, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
-
Hierfür bietet sich ferner beispielsweise ein Walzgerüst mit einer Datenspeichervorrichtung an, die dazu ausgebildet ist, einen Zusammenhang zwischen der Walzkraft und einem Maß einer elastischen Aufweitung des individuellen Walzgerüstes bei dieser Walzkraft für verschiedene Walzkräfte zu speichern, wie sie in der am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereichten Anmeldung „Walzgerüst mit individueller Verformungskompensation“ der Anmelderin beschrieben ist, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
-
Um dieses zu erreichen ist es vorteilhaft entsprechende Messtechnik und die Steuerungseinheit, die vorzugsweise programmierbar ist, direkt in das Walzgerüst zu integrieren.
-
Diese Steuerungseinheit, die auch als Steuerungssystembezeichnet werden kann, ist beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder ein ähnliches echtzeitfähiges System, das in der Lage ist, aufgrund von zugeführten Messdaten Entscheidungen über die Korrektur des Kalibers und/oder der Walzendrehzahl durchzuführen.
-
Neben dem Steuerungssystem ist es vorteilhaft, zusätzlich einen Datenspeicher in das Walzgerüst zu integrieren, in dem individuelle Eigenschaften und Einstellungen des Walzgerüsts abgespeichert werden können.
-
Wenn jedes individuelle Walzgerüst mit einem eigenen Datenspeicher und einer eigenen Steuerung ausgestattet ist, ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Steuerungen miteinander vernetzt sind und untereinander und/oder mit einer Zentraleinheit im Walzblock oder außerhalb des Walzblocks kommunizieren. Bevorzugt ist die Steuerung mit einer selbstlernenden Software ausgestattet.
-
Um die Kommunikation der Steuerungen der Walzgerüste mit der Steuerung des Walzblockes und der Walzlinie, eventuell vor- oder nachgelagerten Messgeräten und den anderen zwischen den individuellen Walzgerüsten installierten Messeinrichtungen sicherzustellen, ist es vorteilhaft, dies über eine drahtlose Datenverbindung zu realisieren. Dies kann beispielweise ein industriell geeignetes W-LAN Netzwerk sein.
-
Um die Stromversorgung der in den Gerüsten und Anbauteilen untergebrachten Messtechnik und der Steuerungseinheit sicherzustellen, kann eine wiederaufladbare Batterie eingesetzt werden, die ebenfalls in dem Walzgerüst angebracht ist. Alternativ ist auch eine Energieübertragung durch eine Induktionsspule denkbar, die im Walzblock sowie das Gegenstück im Walzgerüst angeordnet ist.
-
Auch ist es möglich, die Walzgerüste mittels eines lösbaren Anschlusses mit Elektrizität zu versorgen sowie den Datenaustausch zu gewährleisten.
-
Das Wideraufladen der Batterie kann dann in der Gerüstwerkstatt geschehen. Vorstellbar ist, dass dies an einer entsprechenden Station geschieht oder dass Abstellständer für die Walzgerüste mit einer Möglichkeit ausgestattet werden, durch welche die Batterie dort wieder aufgeladen werden kann.
-
Darüber hinaus ist es möglich, die gerüsteigene Steuerungseinheit zur Datenerfassung zu nutzen und Belastungskollektive zu speichern und daraus eine individuelle Aussagen über erforderliche Wartungsarbeit zu treffen.
-
Die Hauptaufgabe der Steuerungseinheit in dem Walzgerüst ist die Erfassung von Messgrößen, diese zu sammeln, zu verarbeiten und Korrekturen des Kalibers und/oder der Walzendrehzahl einzuleiten.
-
Darüber hinaus kann die integrierte Steuerungseinheit zusammen mit einem entsprechenden Langzeitdatenspeicher genutzt werden, um die Betriebsdaten und Belastungsdaten des individuelle Walzgerüstes, die durch entsprechende Messtechnik erfasst wird, dauerhaft zu speichern und daraus Vorhersagen für eventuell erforderliche Wartung zu machen.
-
Solche Messtechnik zur Erfassung der Belastungszyklen und Historie eines individuellen Walzgerüstes, können beispielsweise Messungen der Walzkräfte, Drehzahlmessungen, Vibrations- und Temperaturmessungen sein, die auf den Verschleißzustand oder das Nutzungsverhalten des individuellen Walzgerüstes zurückschließen lassen.
-
Ebenso kann die integrierte Steuerungseinheit zusammen mit einem entsprechenden Langzeitdatenspeicher genutzt werden, um Einstelldaten aus der Gerüstwerkstatt abzuspeichern und nach dem Einschieben in den Walzblock an den Walzblock zu übermitteln. Diese Information kann auch eine eindeutige individuelle Identifikation des Walzgerüstes beinhalten, um sicherzustellen, dass das individuelle Walzgerüst an der richtigen Position im Walzblock eingeschoben wurde und es sich um ein für diesen Walzblock geeignetes Walzgerüst handelt.
-
In der Gerüstwerkstatt kann mindestens eine zusätzliche zentrale Steuerungseinheit installiert sein, die mit den dort befindlichen Walzgerüsten kommunizieren kann und entsprechende Anweisungen an das dort arbeitende Personal geben kann, um eventuelle notwendige Wartungsarbeiten durchzuführen. In der Gerüstwerkstatt können zudem auch Einstell- und/oder Wartungsstationen installiert sein, die mit eigenen Steuerungseinheiten ausgestattet sind, die mit den Walzgerüststeuerungseinheiten kommunizieren können und einen entsprechenden Daten- und Informationsaustausch durchführen können.
-
Figurenliste
-
- 1a zeigt eine bevorzugte Walzvorrichtung im Schnitt.
- 1b zeigt die Walzvorrichtung aus 1a in einer Seitenansicht.
-
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
-
1a zeigt ein Walzgerüst 1 mit einem Gerüstgehäuse 2, in dem drei Walzen 3 sternförmig angeordnet sind, die dabei eine Walzachse 4 umschließen und durch ihren gegenseitigen Abstand bzw. den Abstand von der zentralen Walzachse 4 ein Kaliber definieren. Jede der Walzen 3 besitzt einen gesonderten Eintrieb 5, auf den von einer nicht dargestellten Antriebseinheit ein Antriebsdrehmoment für die Walze 3 ausgeübt wird. Über eine Kupplungshälfte 6, die drehfest auf einer Walzenwelle 7 aufgebracht ist, wird das Drehmoment auf die Walze 3 übertragen.
-
Beiderseits sind die Walzen 3 mittels der Walzenwellen 7 in Wälzlagern 13 drehbar gelagert. Die Wälzlager 13 befinden sich dabei in Exzenterbuchsen 14 und 15, von denen die Exzenterbuchsen 14 auf der Eintriebsseite der Walzen 3 angeordnet sind und zwei Wälzlager 13 besitzen, in denen die Walzenwelle 7 gelagert ist, wogegen die Exzenterbuchsen 15 auf der anderen Seite der Walzen 3 nur ein Wälzlager 13 haben, in dem ebenfalls die Walzenwelle 7 gelagert ist.
-
Bei zwei der drei Walzenwellen 7 besitzen die Exzenterbuchsen 15 ein kegelradartiges Zahnsegment 16, das in ein Zahnsegment 16 einer stirnseitig benachbarten Exzenterbuchse 14 eingreift.
-
An einer der Stirnflächen des Gerüstgehäuses 2 ist eine Verstelleinrichtung 17 mit einer drehbar gelagerten Welle 18 und einem Kegelrad 19 angeordnet. Das Kegelrad 19 greift in ein Zahnsegment 20 einer der Exzenterbuchsen 14 ein. Auf ein mit der Welle 18 drehfest verbundenes Kupplungsstück 21 kann ein Schlüssel zum Drehen der Welle 18, des Kegelrades 19 und damit über das Zahnsegment 20 auch der zugeordneten Exzenterbuchse 14 aufgesteckt werden. Da diese - wie alle Exzenterbuchsen 14 - über einen die Walze 3 umgreifenden Verbindungsbügel 22 mit der zugehörenden Exzenterbuchse 15 drehfest und distanzhaltend verbunden ist und die Zahnsegmente 16 die Drehbewegung auf die Exzenterbuchsen 14, 15 aller Walzenwellen 7 übertragen, werden alle Exzenterbuchsen 14, 15 und damit die Walzen 3 in radialer Richtung synchron verstellt und das Kaliber verändert.
-
1a und 1b zeigen eine Scheibe 23 auf der Verstelleinrichtung 17, die drehfest mit dem Kupplungsstück 21 und der Welle 18 verbunden ist. Auf der Scheibe 23 ist eine in 1b angedeutete Skala 24 angebracht, die zusammen mit einem Zeiger 25 die aktuelle radiale Position der Walzen 3 und damit das Kaliber anzeigt. Eine Klemmvorrichtung 26 ermöglicht eine Arretierung der Scheibe 23 und damit aller Exzenterbuchsen 14 und 15 sowie der Walzen 3 in radialer Richtung, so dass ein Kaliber festgelegt werden kann.
-
Außerdem zeigt 1b, dass die Kupplungshälfte 6 mit einer Verzahnung 27 versehen ist, in welche eine nicht dargestellte zweite Kupplungshälfte einer Antriebseinheit eingreifen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Walzgerüst
- 2
- Gerüstgehäuse
- 3
- Walze
- 4
- Walzachse
- 5
- Eintrieb
- 6
- Kupplungshälfte
- 7
- Walzenwelle
- 13
- Wälzlager
- 14
- Exzenterbuchse
- 15
- Exzenterbuchse
- 16
- Zahnsegment
- 17
- Verstelleinrichtung
- 18
- Welle
- 19
- Kegelrad
- 20
- Zahnsegment
- 21
- Kupplungsstück
- 22
- Verbindungsbügel
- 23
- Scheibe
- 24
- Skala
- 25
- Zeiger
- 26
- Klemmvorrichtung
- 27
- Verzahnung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10015340 A1 [0002]
- DE 102007030408 A1 [0002]
- EP 3156143 A1 [0002]
- EP 0921873 A1 [0003]
