DE202010003121U1 - Walzenkontrolleinrichtung - Google Patents

Abstract

Walzenkontrolleinrichtung zur Oberflächenkontrolle einer zur Metallwalzbearbeitung vorgesehenen Walze (2), mit einer Walzenaufnahme (7), einer Parallellichtquelle (8) und einem Reflexionsschirm (10).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Walzenkontrolleinrichtung zur Oberflächenkontrolle einer zur Metallwalzverarbeitung vorgesehenen Walze.
• Eine Walzenkontrolleinrichtung der eingangs genannten, d. h. gattungsgemäßen Art ist aus der DE 20 2007 016 457 U1 bekanntgeworden.
• Die aus dem Stand der Technik nach der DE 20 2007 016 457 U1 bekanntgewordene Walzenkontrolleinrichtung verfügt über eine an einem Traggestell angeordnete Spiegeleinrichtung. Diese Spiegeleinrichtung verfügt über eine Mehrzahl von einzelnen, relativ zueinander positionierbaren Spiegeln, die mit einer Beleuchtungseinrichtung zusammenwirken. Das von der Beleuchtungseinrichtung abgegebene Licht wird mittels der Spiegeleinrichtung in Richtung auf die hinsichtlich ihrer Oberfläche zu kontrollierenden Walze umgelenkt. Dabei ist das die Spiegeleinrichtung tragende Traggestell relativ zur Walze im Raum frei positionierbar, so dass eine wunschgemäße Ausleuchtung der Walze stattfinden kann.
• Die Bestimmung bzw. Kontrolle der Oberflächenqualität erfolgt bei der Walzenkontrolleinrichtung nach dem vorgenannten Stand der Technik durch direkte Sichtprüfung. Die mittels der Spiegeleinrichtung wunschgemäß ausgeleuchtete Walzenoberfläche ist direkt in Augenschein zu nehmen und auf etwaige Oberflächendefekte, wie z. B. Risse, Einkerbungen, Ratter-Marken und/oder dergleichen zu kontrollieren.
• Obgleich sich die aus dem Stand der Technik nach der DE 20 2007 016 457 U1 vorbekannte Walzenkontrolleinrichtung im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt hat, besteht Verbesserungsbedarf, insbesondere mit Blick auf eine Verbesserung hinsichtlich der Handhabung.
• Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Walzenkontrolleinrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, dass eine vereinfachte Handhabung ermöglicht ist und insbesondere personenbedingte Schwankungen im Prüfergebnis minimiert werden können.
• Zur Lösung der Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen eine Walzenkontrolleinrichtung zur Oberflächenkontrolle einer zur Metallwalzbearbeitung vorgesehenen Walze, mit einer Walzenaufnahme, einer Parallellichtquelle und einem Reflexionsschirm.
• Die nach der erfindungsgemäßen Walzenkontrolleinrichtung vorgesehene Lichtquelle ist eine Parallellichtquelle, d. h. eine Lichtquelle, die zumindest im Wesentlichen paralleles Licht abgibt. Eine derartige Parallellichtquelle wird beispielsweise durch einen Laser bereitgestellt. Ein solcher Laser kann beispielsweise ein Helium-Neon-Laser sein.
• Die Walzenkontrolleinrichtung nach der Erfindung verfügt des Weiteren über eine Walzenaufnahme. Diese Walzenaufnahme kann als Traggestell ausgebildet sein. Sie dient der drehbar gelagerten Aufnahme der zu kontrollierenden Walzen, und zwar derart, dass eine Verdrehbewegung der Walze möglich ist, wie sie auch bei einem bestimmungsgemäßen Einsatz der Walze vollzogen wird. Die Walzenaufnahme kann gemäß einer ersten Alternative der Erfindung als separate Baukomponente ausgebildet sein, in die die Walze einzuspannen ist. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Komponenten der Walzenkontrolleinrichtung eine gemeinsame Baugruppe bilden, zu der dann auch die Walzenaufnahme gehört. Ein gemeinsames Gehäuse für all diese Baukomponenten kann vorgesehen sein. Gemäß einer zweiten Alternative kann die Walzenaufnahme durch die für eine bestimmungsgemäße Verwendung der Walze ohnehin vorgesehene Walzenaufnahme gebildet sein. Ein Umspannen der Walze ist in diesem Falle in vorteilhafter Weise nicht erforderlich. Gemäß dieser Alternative kann die Walzenaufnahme beispielsweise durch eine Schleifeinrichtung bereitgestellt sein, die dazu dient, die Walzenoberfläche abzuschleifen. Zwecks Überprüfung des Schleifergebnisses kommt die erfindungsgemäße Walzenkontrolleinrichtung zum Einsatz, wobei als Walzenaufnahme diejenige der Schleifeinrichtung dient.
• Eine weitere Komponente der erfindungsgemäßen Walzenkontrolleinrichtung stellt der Reflexionsschirm dar. Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall der Walzenkontrolleinrichtung dient der Reflexionsschirm dazu, ein von der zu kontrollierenden Walze abgegebenes Reflexionsbild sichtbar zu machen. Der Reflexionsschirm dient insofern als eine Art Leinwand, auf der ein optisches Abbild der Walzenoberfläche erzeugt wird.
• Die erfindungsgemäße Walzenkontrolleinrichtung findet bei bestimmungsgemäßer Anwendung wie folgt Verwendung. Eine hinsichtlich ihrer Oberfläche zu kontrollierende Walze ist in die Walzenaufnahme um die Walzenlängsachse verdrehbar eingespannt. Das von der Parallellichtquelle abgegebene Licht trifft auf die Walzenoberfläche, wo es reflektiert und in Richtung auf den Reflexionsschirm gelenkt wird. Das von der Walzenoberfläche reflektierte Licht wird vom Reflexionsschirm aufgefangen und es entsteht dort ein optisch wahrnehmbares Abbild der von der Parallellichtquelle ausgeleuchteten Walzenoberfläche. Dieses auf den Reflexionsschirm projizierte optische Abbild der Walzenoberfläche lässt einen Rückschluss auf die Oberflächenqualität der ausgeleuchteten Walzenoberfläche zu, so dass die Bestimmung bzw. Kontrolle der Oberflächenqualität ermöglicht ist. Dabei erfolgt die Bestimmung bzw. Kontrolle der Oberflächenqualität im Unterschied zum vorerläuterten Stand der Technik nicht direkt durch Inaugenscheinnahme der ausgeleuchteten Walzenoberfläche, sondern indirekt unter Verwendung des Reflexionsschirms, auf den ein optisches Abbild der Walzenoberfläche projiziert wird.
• Die erfindungsgemäße Walzenkontrolleinrichtung erweist sich gegenüber der aus dem Stand der Technik nach der DE 20 2007 016 457 bekannten Walzenkontrolleinrichtung deshalb als vorteilhaft, weil eine indirekte Oberflächenkontrolle der Walze gestattet ist. Hierdurch ist eine vereinfachte Handhabung möglich, da eine Standardisierung hinsichtlich der Bewertung des auf den Reflexionsschirm projizierten optischen Abbildes der Walzenoberfläche erfolgen kann, womit Schwankungen bei der Bewertung des Prüfergebnisses minimiert werden können.
• Das von der Parallellichtquelle ausgehende Licht trifft auf die Oberfläche der zu prüfenden Walze vorzugsweise in einer Linienberührung. Mittels der Parallellichtquelle findet also eine Ausleuchtung der Walzenoberfläche entlang eines in Längsrichtung der Walze verlaufenden linienförmigen Lichtbandes statt. Erhebungen und Vertiefungen in der Walzenoberfläche, die von diesem Lichtband erfasst werden, bilden charakteristische Schatten aus. Im optischen Abbild auf dem Reflexionsschirm sind diese Schatten als dunkle Flächen zu erkennen. Dabei fällt die Größe der Schatten in Entsprechung der Höhe der Erhebungen bzw. der Tiefe der Vertiefungen aus, so dass sich auch auf dem Reflexionsschirm dunkle Bereiche in entsprechender Größe ausbilden.
• Der Reflexionsschirm kann mit einer Skalierung, Rastereinrichtung oder dergleichen ausgerüstet sein, was es ermöglicht, die Größe heller und/oder dunkler Bereiche im optischen Abbild der Walzenoberfläche maßstabsgetreu zu erfassen, was wiederum in einfacher Weise eine Kontrolle ermöglicht. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die geforderte Oberflächenqualität einer Walze dann nicht gegeben ist, wenn dunkle und/oder helle Bereiche im optischen Abbild der Walzenoberfläche über eine der geforderten Walzenqualität entsprechende Skaliermarkierung auf dem Reflexionsschirm hinausgehen.
• Während der Oberflächenkontrolle wird die von der Walzenaufnahme getragene Walze um ihre Längsachse gedreht, so dass auf dem Reflexionsschirm ein sich kontinuierlich fortsetzendes Bild der Walzenoberfläche projiziert wird. Dabei wird bevorzugterweise eine solche Drehgeschwindigkeit der Walze eingestellt, dass ein vorzugsweise vom menschlichen Auge auch hinsichtlich seiner Veränderung gut wahrnehmbares Projektionsbild auf dem Reflexionsschirm entsteht.
• Die Walzenkontrolleinrichtung kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung über ergänzende Optik-Elemente verfügen. Es wird in diesem Zusammenhang die Verwendung einer Linseneinrichtung vorgeschlagen, die über wenigstens eine Linse verfügt, die im Strahlengang des reflektierten Lichtes, d. h. mit Bezug auf den Lichtgang zwischen Walze und Reflexionsschirm angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Vergrößerung des optischen Abbildes der Walzenoberfläche, und zwar bevorzugterweise bei gleichzeitiger Fokusierung. Im Ergebnis kann ein vergrößertes und konturscharfes Reflexionsbild auf dem Reflexionsschirm erzeugt werden. Zu diesem Zweck kann die Linseneinrichtung auch über eine Mehrzahl von Linsen verfügen.
• Als weitere Optik-Elemente können Lichtumlenkeinrichtungen, wie z. B. Umlenkspiegel vorgesehen sein. Die Verwendung derartiger Umlenkspiegel ermöglicht es, eine kompakte Bauform der gesamten Walzenkontrolleinrichtung zu erreichen. So können insbesondere die Parallellichtquelle und die Walzenaufnahme in ihrer relativen Ausrichtung zueinander derart ausgestaltet sein, dass eine möglichst kompakte und gegebenenfalls in einem Gehäuse platzfindende Anordnung gestattet ist. Mittels der Umlenkspiegel erfolgt eine Umlenkung des von der Parallellichtquelle abgegebenen Lichtes, und zwar derart, dass in bestimmungsgemäßer Weise eine Ausleuchtung der zu kontrollierenden Walzenoberfläche stattfindet.
• Die Ausleuchtung der Walzenoberflächen geschieht gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung derart, dass das von der Parallellichtquelle abgegebene Licht tangential auf die Oberfläche der Walze trifft. Die Reflexion auf der Walzenoberfläche erfolgt in diesem Fall bei einem Winkel von ca. 90°. Bei einer solchen tangentialen Ausrichtung bildet sich ein linienförmiger Ausleuchtungsbereich auf der Walzenoberfläche in optimierter Weise aus. Andere Winkeleinstellungen sind indes gleichfalls möglich, wobei sich je nach Winkeleinstellung auch breitere Lichtbänder auf der Walzenoberfläche einstellen können.
• Die vorbeschriebene Ausgestaltung insbesondere im Zusammenhang mit Optik-Elementen gestattet es, die Breite des Lichtbandes verwenderseitig einstellen zu können, gegebenenfalls in Abhängigkeit des Walzenmaterials, der Reflexionsfähigkeit der Walzenoberfläche, der Lichtintensität und/oder dergleichen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigt:
• 1 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Walzenkontrolleinrichtung;
• 2 in schematischer Ausschnittsdarstellung die Walze nach 1 gemäß Sichtrichtung II-II und
• 3 in schematischer Darstellung den Reflexionsschirm der erfindungsgemäßen Walzenkontrolleinrichtung nach 1 gemäß Sichtrichtung III-III nach 1.
• 1 lässt in schematischer Ansicht die Walzenkontrolleinrichtung 1 nach der Erfindung erkennen.
• Die Walzenkontrolleinrichtung 1 verfügt über eine Walzenaufnahme 7, eine Lichtquelle 8 und einen Reflexionsschirm 10. Die Lichtquelle 8 ist eine Parallellichtquelle, beispielsweise ein Laser.
• Die Walzenaufnahme 7 dient der Aufnahme einer Walze 2. Dabei nimmt die Walzenaufnahme 7 die Walze 2 drehend gelagert auf, so dass die Walze 2 in Drehrichtung 6 um die Drehachse 5 verdrehbar angeordnet ist. Eine Verdrehbewegung der Walze 2 kann manuell oder motorisch angetrieben erfolgen.
• Mittels der erfindungsgemäßen Walzenkontrolleinrichtung 1 kann die Güte und Qualität der Oberfläche 3 der Walze 2 bestimmt bzw. kontrolliert werden. Zu diesem Zweck geht von der Lichtquelle 8 ein Lichtstrahl 11 aus, der auf die zu prüfende Oberfläche 3 der Walze 2 auftrifft. Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach 1 ist der Lichtstrahl 11 nahezu tangential zur Walze 2 ausgerichtet, d. h., dass das von der Lichtquelle 8 in Form eines Lichtstrahls 11 abgegebene Licht trifft tangential auf die Oberfläche 3 der Walze 2.
• Das von der Lichtquelle 8 abgegebene Licht wird von der Oberfläche 3 der Walze 2 reflektiert. Das reflektierte Licht gelangt zu einer Linse 9, die eine optische Aufweitung des reflektierten Lichtes zu einem Lichtkegel 12 bewirkt. Dieser trifft sodann auf den Reflexionsschirm 10, wo ein Reflexionsbild, d. h. ein optisches Abbild der Walzenoberfläche 3 projiziert wird.
• Das von der Lichtquelle 8 ausgehende Licht trifft auf die Oberfläche 3 der Walze 2 bevorzugterweise in Form eines linienförmigen Lichtbandes 15, das sich in Längsrichtung der Walze 2 erstreckt, wie sich insbesondere aus der Darstellung nach 2 ergibt. Zur Erzeugung des Lichtbandes 15 auf der Oberfläche 3 der Walze 2 kann als Lichtquelle 8 ein Punktlaser zum Einsatz kommen, der in Längsrichtung der Walze 2 in vorzugsweise hoher Geschwindigkeit hin- und her bewegt wird. In einer alternativen Ausgestaltung kann als Lichtquelle 8 ein Linienlaser zum Einsatz kommen.
• Wie die Darstellung nach 2 ferner erkennen lässt, weist die Oberfläche 3 der Walze 2 Unebenheiten auf, wie sie z. B. durch Erhebungen oder Vertiefungen gebildet sein können. In 2 sind schematisch sogenannte Ratter-Marken 4 gezeigt.
• Bei Ratter-Marken 4 handelt es sich um Oberflächenunebenheiten, die sich aufgrund einer Schleifbearbeitung der Oberfläche 3 der Walze 2 ergeben können. Insbesondere bei Walzen 2, die der Metallwalzbearbeitung dienen, müssen zur Erzielung eines wunschgemäßen Walzergebnisses regelmäßig Schleifbearbeitungen zur Einhaltung einer vorgegebenen Walzenoberflächengüte durchgeführt werden. Bei derartigen Schleifbearbeitungen kann es zu Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche 3 der Walze 2 kommen, die als sogenannte Ratter-Marken 4 bezeichnet werden.
• Mittels der erfindungsgemäßen Walzenkontrolleinrichtung 1 können derlei unerwünschte Ratter-Marken 4 auf einfache Weise ausfindig gemacht werden. Bleiben derartige Ratter-Marken 4 unerkannt, so kommt es bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung einer Walze 2 zur Einprägung dieser auf der Walzenoberfläche 3 befindlichen Ratter-Marken 4 in das mit der Walze behandelte Metallgut. In der Regel ist ein solches mit übertragenen Ratter-Marken 4 versehenes Metallgut Ausschussware, weshalb seitens metallverarbeitender Betriebe ein hohes Interesse daran besteht, vor dem Einsatz einer Walze 2 mit hinreichender Sicherheit die Walzenoberfläche auf Unregelmäßigkeiten überprüfen zu können. Können derartige Unregelmäßigkeiten festgestellt werden, so erfolgt eine Nachschleifbearbeitung der Walze 2, bevor es zu einer bestimmungsgemäßen Verwendung derselben kommt.
• Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Walzenkontrolleinrichtung nicht nur zur Oberflächenkontrolle von Walzen geeignet ist, die der Metallwalzverarbeitung dienen. Da es erfindungsgemäß darum geht, eine Walzenkontrolleinrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, auf der Oberfläche einer Walze befindliche Ungenauigkeiten ausfindig machen zu können bzw. die Qualität einer Walzenoberfläche kontrollieren zu können, ist die Erfindung auf eine Verwendung im Zusammenhang mit Walzen, die der Metallwalzverarbeitung dienen, nicht beschränkt. So lässt sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung beispielsweise auch in Kombination mit Walzen einsetzen, die in der papierverarbeitenden Industrie genutzt werden.
• Die erfindungsgemäße Walzenkontrolleinrichtung gestattet es, die auf einer Walze 2 befindlichen Unregelmäßigkeiten wie z. B. Ratter-Marken 4 in Form eines optischen Abbildes auf dem Reflexionsschirm 10 deutlich zu machen, was in einfacher Weise eine Kontrolle der Oberflächengüte der Oberfläche 3 der Walze 2 ermöglicht. Ein mögliches Reflexionsbild 13 auf dem Reflexionsschirm 10 ist schematisch in 3 dargestellt.
• Das sich durch Reflexion ergebende Reflexionsbild 13 stellt sich in Entsprechung der Oberflächenrauigkeit der Oberfläche 3 der Walze 2 als eine Art Schatten-Bild mit hellen und dunkeln Bereichen dar. Dabei sind im Reflexionsbild 13 Ausschläge 14 dann zu erkennen, wenn das sich auf der Oberfläche 3 der Walze 2 ausbildende Lichtband 15 von Unregelmäßigkeiten wie z. B. Ratter-Marken 4 durchkreuzt ist. Die hierdurch bedingte, charakteristische Schattenbildung schlägt sich im Reflexionsbild 13 wieder und kann so erkannt werden.
• Die Walze 2 wird im Zuge einer Oberflächenprüfung um die in Längsrichtung der Walze 2 liegende Drehachse 5 gedreht, so dass sich auf dem Reflexionsschirm 10 in kontinuierlicher Weise ein optisches Abbild der Oberfläche 3 der Walze 2 ausbildet.

1

Walzenkontrolleinrichtung

2

Walze

3

Oberfläche

4

Ratter-Marke

5

Drehachse

6

Drehrichtung

7

Walzenaufnahme

8

Lichtquelle

9

Linse

10

Reflexionsschirm

11

Lichtstrahl

12

Lichtkegel

13

Reflexionsbild

14

Ausschlag

15

Lichtband

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 202007016457 U1 [0002, 0003, 0005]
• - DE 202007016457 [0012]

Claims (6)

1. Walzenkontrolleinrichtung zur Oberflächenkontrolle einer zur Metallwalzbearbeitung vorgesehenen Walze (2), mit einer Walzenaufnahme (7), einer Parallellichtquelle (8) und einem Reflexionsschirm (10).
2. Walzenkontrolleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Optik-Elemente, vorzugsweise eine Linseneinrichtung, die dem Reflexionsschirm (10) mit Bezug auf den Strahlengang des von der Parallellichtquelle (8) abgegebenen Lichts vorgeschaltet sind.
3. Walzenkontrolleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Optik-Elemente Umlenkspiegel vorgesehen sind.
4. Walzenkontrolleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallellichtquelle (8) ein Laser ist.
5. Walzenkontrolleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein Linienlaser ist.
6. Walzenkontrolleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtung der Walze (2) derart vorgesehen ist, dass das von der Parallellichtquelle (8) abgegebene Licht nahezu tangential auf die Oberfläche (3) der Walze (2) trifft.