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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten der Oberfläche einer Walze, insbesondere im Bereich der Hüttenindustrie.
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Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
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So offenbart die deutsche Offenlegungsschrift
DE 103 33 215 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung insbesondere zum Reinigen der Oberfläche einer Arbeitswalze in einem Walzgerüst zum Umformen eines Metallbandes. Zu diesem Zweck ist es bekannt, ein zylinderförmiges Bearbeitungselement, konkret in Form einer Reinigungsbürste parallel zu der Arbeitswalze des Walzgerüstes anzuordnen und radial gegen die Walze anzustellen. Die Anstellung erfolgt mit Hilfe einer Anstelleinrichtung unter Aufbringung einer radialen Anstellkraft. Sowohl die Arbeitswalze wie auch die Reinigungsbürste sind axial verschiebbar gelagert. Im Falle einer Axialverschiebung der Arbeitswalze wird die parallel angeordnete Reinigungsbürste vorzugsweise synchron axial mitverschoben.
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In diesem beschriebenen Fall einer axialen Verschiebung des Bearbeitungselementes muss typischerweise gleichzeitig auch die Anstelleinrichtung zum radialen Anstellen der Bearbeitungselemente gegen die Walze axial mitgeschoben werden; d. h., die axiale Verschiebung und radiale Anstellung der Bearbeitungselemente müssen synchronisiert werden. Dies ist konstruktiv anspruchsvoll und mit einem erhöhten Kostenaufwand verbunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Vorrichtung zum Bearbeiten der Oberfläche einer Walze im Falle einer Axialverschiebung der Walze konstruktiv zu vereinfachen und Kosten einzusparen.
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Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungselement in axialer Richtung fixiert wird, zumindest während die Walze in axialer Richtung verschoben wird zum Bearbeiten der Oberfläche der Walze.
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Durch das beanspruchte Fixieren des Bearbeitungselementes in axialer Richtung L bei gleichzeitigem radialen Anstellen bzw. Andrücken der Bearbeitungselemente gegen die Walze mit einer gewünschten Anstellkraft während gleichzeitig die Rolle oder Walze in axialer Richtung verschoben wird, werden die Walze und das Bearbeitungselement in axialer Richtung relativ zueinander bewegt. Aufgrund dieser Relativbewegung zueinander unter Beibehaltung der besagten Anstellkraft wird vorteilhafterweise die Oberfläche der Walze in gewünschter Weise bearbeitet.
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Durch das Fixieren des Bearbeitungselementes in axialer Richtung entfällt ein Freiheitsgrad bei der Bewegung der Bearbeitungselemente; diese muss nun nur noch vorzugsweise in radialer Richtung gegen die Walze oder Rolle angestellt werden. Das alleinige Anstellen des Bearbeitungselementes (in radialer Richtung) ist konstruktiv wesentlich unkomplizierter als das Vorsehen einer gleichzeitigen radialen und axialen Bewegung. Dementsprechend können Kosten eingespart werden, zumal die besagte axiale Verschiebeeinrichtung zum axialen Verschieben der Walze bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen typischerweise ohnehin vorhanden ist. Die zur Bearbeitung der Oberfläche der Walze erforderliche Relativbewegung von Walze und Bearbeitungselement zueinander wird erfindungsgemäß trotzdem realisiert und es wird dementsprechend auch ein gutes Bearbeitungsergebnis erreicht.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich die Walze innerhalb des Walzgerüstes selbst bearbeiten, wobei gleichzeitig, die Anzahl der erforderlichen Aktuatoren so gering wie möglich gehalten wird. Auf einen Ausbau der Walze zum Bearbeiten der Oberfläche mit den dazu erforderlichen Stillstandszeiten kann verzichtet werden. Die Walze verbleibt an ihrem Einsatzsort im Walzgerüst.
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Definitionen:
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Eine Walze im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist insbesondere eine Arbeits- oder Zwischenwalze in einem Walzgerüst und dient zum Umformen eines Produktes. Der Begriff „Walze“ kann auch Rolle, insbesondere zum Transport des Produktes meinen.
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Der Begriff „Bearbeiten“ der Oberfläche der Walze meint ein Reinigen, Polieren, Schleifen oder Aufrauen der Oberfläche. Reinigen meint insbesondere das Entfernen von Fremdkörpern oder Anhaftungen von der Oberfläche, ohne dass diese beschädigt wird. Schleifen meint dagegen eine gezielte Abtragung von Material der Walze von deren Oberfläche zur Wiederherstellung einer gewünschten Oberflächenkontur. Ein „Aufrauen“ kann erfolgen, um einen Verschleiß der Oberfläche zu kompensieren und notwendige Greifbedingungen wiederherzustellen.
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Die Anstelleinrichtung zum insbesondere radialen Anstellen des Bearbeitungselementes kann hydraulisch, elektrisch, pneumatisch oder mechanisch, beispielsweise mit einer Feder, ausgebildet sein. Gleiches gilt für die Axialverschiebeeinrichtung für die Walze.
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Der Begriff „Bearbeitungselement“ kann einen Polierstein oder eine Reinigungsbürste oder dergleichen meinen, je nach gewünschter Bearbeitung der Oberfläche der Walze im oben genannten Sinne. Das Bearbeitungselement kann drehfest oder um seine Längsachse drehbar ausgebildet sein. Es können eine Mehrzahl von insbesondere in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Bearbeitungselementen, z. B. Poliersteine oder Reinigungsbürsten vorgesehen sein. Typischerweise wird das Bearbeitungselement linear, mit einer Komponente in radialer Richtung gegen die Walze angestellt. Alternativ oder zusätzlich kann die Anstellung jedoch z. B. auch durch eine Kipp- oder Schwenkbewegung erfolgen. Insofern erfolgt die Anstellung dann gegebenenfalls mehrdimensional.
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Der Begriff „axial“ oder „axiale Richtung“ meint die Richtung der Längsachse der Walze.
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Der Begriff „radial“ bezieht sich auf die radiale Richtung der Walze. Er schließt aber auch Bewegungsrichtungen ein, die lediglich eine Komponente in radialer Richtung haben.
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Der Begriff „Flüssigkeit“ meint beispielsweise Kühl- oder Reinigungs- oder Schmierflüssigkeit oder eine beliebige Kombination derselben.
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Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des beanspruchten Verfahrens und der beanspruchten Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der Beschreibung sind mehrere Figuren beigefügt, wobei
- 1 ein Walzgerüst mit erfindungsgemäßer Halteeinrichtung für ein Bearbeitungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung mit dem Bearbeitungselement in perspektivischer Ansicht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 ein Bearbeitungselement mit Abstreifer angeordnet an der Halteeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4a, 4b Bearbeitungselemente montiert an der Halteeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
- 5 Bearbeitungselemente mit Abstreiferelement montiert an der Halteeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Walzgerüst 100. Es umfasst mindestens eine drehbar gelagerte Walze 110, vorzugsweise zwei Arbeitswalzen, zum Umformen eines Produktes, beispielsweise eines Metallbandes. Eine Axialverschiebeeinrichtung 120 gemäß 2 ist vorgesehen zum Verschieben der Walzen 110 in axialer Richtung, d. h. in Richtung ihrer Längsachse L. Typischerweise ist auch ein Drehantrieb 160 vorgesehen zum Drehantreiben der Walzen 110. Zum Bearbeiten der Oberfläche der Walze ist mindestens ein Bearbeitungselement 130 vorgesehen. Das Bearbeitungselement 130 wird gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Anstelleinrichtung 150 über eine Halteeinrichtung 140 vorzugsweise in radialer Richtung R gegen die obere Walze 110-o und/oder die untere Walze 110-u angestellt. Die Anstelleinrichtung 150 ist über ein Drehgelenk 144 an die Halteeinrichtung 140 angelenkt. Die Halteeinrichtung 140 ist gemäß 1 in Form eines Winkelhebels ausgebildet. Sie ist an ihrem einen Ende über das Drehgelenk 142 um eine Drehachse drehbar gelagert, wobei sich diese Drehachse vorzugsweise parallel zur Längsachse L der Walze 110 erstreckt. An dem anderen Ende der hebelförmigen Halteeinrichtung 140 ist das Bearbeitungselement 130 montiert. Die Anstelleinrichtung 150 ist beispielsweise in Form eines Hydraulikzylinders ausgebildet. Alternativ kann die Anstelleinrichtung jedoch auch in Form jedes beliebigen anderen Antriebs ausgebildet sein, z. B. pneumatisch oder elektrisch.
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Die beschriebene Anstellung des Bearbeitungselementes 130 kann für eine oder mehrere Walzen 110 im Walzgerüst 100, insbesondere für die obere und/oder untere Arbeitswalze erfolgen, wie in 1 gezeigt.
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Für die vorliegende Erfindung ist es wichtig, dass die Halteeinrichtung 140 mit der Anstelleinrichtung 150 für das Bearbeitungselement von der Axialverschiebeeinrichtung 120 für die Walze 110 entkoppelt ist. Insbesondere ist die Halteeinrichtung 140 bzw. die Anstelleinrichtung 150 ausgebildet, die Bearbeitungselemente 130 in axialer Richtung L ortsfest zu fixieren, auch während die Walze 110 mit Hilfe der Axialverschiebeeinrichtung 120 axial verschoben wird. Auf diese Weise entsteht vorteilhafterweise eine Relativbewegung zwischen der Walze 110 und dem an sie angestellten Bearbeitungselement 130 in axialer Richtung, so dass die gewünschte Bearbeitung der Oberfläche der Walze erfolgreich durchgeführt werden kann. Vorzugsweise rotiert die Walze 110 dabei um ihre eigene Längsachse L. Bei rotationssymmetrischer Ausführung des Bearbeitungselementes kann auch dieses alternativ oder zusätzlich zu der Walze um seine eigene Achse rotieren. Aufgrund der besagten Entkopplung kann die gewünschte Bearbeitung der Oberfläche der Walze auch ohne eine mechanisch komplizierte und teure Synchronisation zwischen der Axialverschiebeeinrichtung 120 der Walze und der Anstelleinrichtung 150 des Bearbeitungselementes erfolgen.
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2 stellt eine Variante der Ausführung der 1 dar. Das Walzgerüst 100 weist mehrere Bearbeitungselemente 130-1 bis 130-N auf. Diese Bearbeitungselemente 130-1 bis 130-N können über einen gemeinsame Halteeinrichtung 140 und Anstelleinrichtung 150 radial gegen die Walze 110 angestellt werden.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung. Zu erkennen ist, dass das Bearbeitungselement 130 über ein Federelement 132 an der Halteeinrichtung 140 montiert ist. Bei der Halteeinrichtung handelt es sich beispielsweise um dasjenige Halteelement, welches auch gleichzeitig ein Abstreifelement 170 trägt. In unbelastetem Zustand ist das Federelement, welches als Druckfeder ausgebildet ist, entspannt; das an dem der Halteeinrichtung gegenüberliegenden Ende der Feder angebrachte Bearbeitungselement 130 ist dann in einer vordersten Position. Die Anstellung des Bearbeitungselementes gegen die Walze erfolgt dann zunächst in der Weise, dass das Bearbeitungselement 130 bei entspannter Feder gegen die Walze gedrückt wird, also ohne Anstellkraft. Die Anstellkraft wird dann durch weiteres Vorschieben der Halteeinrichtung 140 auf die Walze zu solange erhöht, bis das ebenfalls an der Halteeinrichtung 140 angebrachte Abstreifelement 170 ebenfalls gegen die Oberfläche der Walze 110 angestellt ist. Das Abstreifelement 170 dient zum Abstreifen von Flüssigkeit von der Oberfläche der Walze. Beispielsweise handelt es sich dabei um Flüssigkeit, welche von einem Spritzbalken 180, welcher zwischen dem Bearbeitungselement 130 und dem Abstreifelement 170 angeordnet ist zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf die Oberfläche der Walze. Bei dieser Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um eine Kühl-, Reinigungs- oder Schmierflüssigkeit handeln.
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4a und 4b zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, welches sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 dadurch unterscheidet, dass das Federelement 132 in Form einer Schenkelfeder bzw. einer Wippe 148 ausgebildet ist. An den beiden Enden der Schenkelfeder sind jeweils Bearbeitungselemente 130 angeordnet, welche aufgrund der Federspannung der Schenkelfeder gegen die Oberfläche der Walze 110 drücken. In entgegengesetzter radialer Richtung, d. h. von der Walze 110 weg, sind Anschlagelemente 190 vorgesehen zum Begrenzen einer Bewegung der Bearbeitungselemente 130 von der Walze weg in radialer Richtung. Wenn auch in der oberen 4a nicht gezeigt, so können an einem weiteren Ende der Halteeinrichtung 140 auch Abstreifelemente 170 angeordnet sein. Die untere Abbildung in 4b lässt erkennen, dass eine Mehrzahl der Federelemente bzw. Wippen 148 über die Breite der Walze verteilt sein können. Das Vorsehen der Wippe bietet den Vorteil, dass eine korrekte Anlage der Bearbeitungselemente 130 gegen die Walze auch bei unterschiedlichen Anstell- bzw. Höhenpositionen der Walze 110 innerhalb des Walzgerüstes 100 gewährleistet ist.
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5 zeigt schließlich ein 4. Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung, welches eine Alternative für die Ausgestaltung der Wippe und deren Anlenkung an die Halteeinrichtung 140 zeigt. Konkret ist die Wippe 148 in dem vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel als starres Element mit einem u- bzw. hufeisenförmigen Querschnitt ausgebildet. An den beiden freien Enden der Schenkel der hufeisenförmigen Wippe sind jeweils Bearbeitungselemente 130 vorzugsweise über Lager 145 zumindest drehbar gelagert. Die Lager 145 sind vorzugsweise als kardanische Lager ausgebildet. Die Wippe 148 ist ihrerseits drehbar an einem Ende einer Schwinge 143 gelagert, während die Schwinge 143 ihrerseits an ihrem anderen, der Wippe abgewandten Ende vorzugsweise drehbar mit der Halteeinrichtung 140 verbunden ist. Um die Drehbewegung der Schwinge 143 um die Halteeinrichtung 140 in ihrem Weg zu begrenzen, ist ein weiteres Federelement oder ein Aktuator 144 vorgesehen zum Abstützen der Schwinge gegenüber der Halteeinrichtung 140. Optional kann an einem weiteren freien Ende der Halteeinrichtung 140 das Abstreifelement 170 vorgesehen sein, welches dann vorzugsweise gleichzeitig mit den Bearbeitungselementen 130 an der Oberfläche der Walze 110 anliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Walzgerüst
- 110
- Walze
- 110-o
- obere (Arbeits-)Walze
- 110-u
- untere (Arbeits-)Walze
- 120
- Axialverschiebeeinrichtung
- 130
- Bearbeitungselement
- 130-1... -N
- Bearbeitungselemente
- 132
- Federelement
- 140
- Halteeinrichtung
- 142
- Drehgelenk
- 143
- Schwinge
- 144
- Federelement/Aktivator
- 145
- Lager
- 148
- Wippe
- 150
- Anstelleinrichtung
- 160
- Drehantrieb
- 170
- Abstreifelement
- 180
- Spritzbalken
- 190
- Anschlagelement
- 200
- Produkt
- L
- axiale Richtung
- F
- Anstellkraft
- R
- radiale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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