DE2307824B2 - Walzenmessvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzenmeßvorrichtung mit einem aus zwei Armen gebildeten Bügel zur Messung der Krümmung bei unterschiedlichen Durchmessern und einem die schräg nach unten gerichteten, mit Meßvorrichtungen ausgestatteten Arme des Bügels tragenden, auf der Oberfläche der zu messenden Walze fahrenden Sattel.

Walzen mit gekrümmter Oberfläche, d. h. mit einer Wölbung bzw. Überhöhung oder einer Einschnürung, die sich über die Länge der Walze erstreckt und ihren Scheitel in der Mitte der Walze hat, werden in Herstellungsmaschinen für gewalzte Metallfolien, Vinylbahnen, Papierbahnen, Gummibahnen usw. verwendet. Die für die Herstellungsmaschinen dieser Produkte bestimmten Walzen müssen eine regelmäßige, vorherbestimmte und genau eingehaltene Krümmung aufweisen. In der Regel wird der Krümmungszustand solcher Walzen mittels eines Mikrometers oder mittels Stahlbandmaßen gemessen. Es hat sich jedoch als schwierig herausgestellt, gleichzeitig Veränderungen des Walzendurchmessers und den Krümmungszustand mit derartigen Meßgeräten mit ausreichender Genauigkeit zu erfassen.

Auf der Suche nach besseren Meßgeräten für derartige Zwecke ist man zu Lösungen gekommen, die einen auf einer Schiene längs zur Walzenachse verfahrbaren Wagen verwenden, an dem ein mit einem Anschlag und einem Meßfühler ausgestatteter Bügel befestigt ist. Da der Wagen starr auf seiner Schiene fährt, muß der Büge!, da der dem Meßfühler gegenüberliegende Anschlag unbeweglich ist, am Wagen schwenkbar gelagert sein, damit der Anschlag bei sich änderndem Krümmungsradius der Walze deren Oberfläche zu folgen vermag. Eine solche Meßvorrichtung ist beispielsweise aus der DL-PS 73 877 bekanntgeworden. Es liegt auf der Hand, daß die Arbeitsweise mit einer solchen Vorrichtung und die Vorrichtung selbst sehr aufwendig ist. Zum Ausmessen einer Walze muß diese erst in eine mit einer Präzisionsschiene ausgestatteten Meßvorrichtung eingebracht werden bzw. die Meßvorrichtung an der Walze befestigt werden.

Lösungen der eingangs genannten Art sind weniger aufwendig, sie verwenden einen Sattel, der unmittelbar auf der Walzenoberfläche fährt, so daß das Meßinstrument in einfacher Weise an der zu messenden Walze angebracht und auf ihr verfahren werden kann. Solche Lösungen sind beispielsweise aus der US-PS 31 69 323 und der DL-PS 53 881 bekanntgeworden. Die in diesen Druckschriften beschriebenen Vorrichtungen verwenden einer. Büge! mit einem verstellbaren Anschlag und einem verstellbaren Meßfühler, an dem etwa in der Mitte zwei drehbare Räder achsstarr gelagert sind. Eine solche Meßvorrichtung kann zwar Durchmesseränderungen der zu messenden Walze folgen, es stellen sich jedoch Ungenauigkeiten ein, da die Gesamtanordnung an vier Punkten an der Walze anliegt, zur genauen Messung jedoch eine Dreipunktlagerung notwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenmeßvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß auch bei sich ändernden Durchmesser- und Krümmungsverhältnissen eine genaue Messung möglich wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Bügel mit dem Sattel mittels einer parallel zur Walzenachse verlaufenden Welle schwenkbar verbunden ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Walzenmeßvorrichtung der eingangs genannten Art wird trotz einer Auflage an vier Punkten die gleiche Wirkung erzielt, die auch mit einer Dreipunktauflage erzielbar ist. wobei jedoch gegenüber einer Dreipunktauflage der Vorteil besteht, daß auf Grund einer Führung des Sattels nach der Art eines vierrädrigen Wagens das Meßgerät in stets stabilem Zustand auf der Walzenoberfläche verfahrbar ist.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß der Sattel mit vier Rädern ausgestattet ist, mittels deren er längs bzw. in Umfangsrichtung der zu messenden Walze verfahrbar ist. Diese vier Räder dienen einerseits dazu, die Walzenmeßvorrichtung auf der Oberfläche der auszumessenden Walze abzustützen, und andererseits dazu, die Verschiebung der Meßvorrichtung auf der Walzenoberfläche zu erleichtern. Diese vier Räder können an dem Sattel so angeordnet sein, daß sie entweder eine Bewegung der Walzenmeßvorrichtung in Längsrichtung der Walze oder aber in deren Umfangsrichtung erlauben. Damit hebt sich die vorliegende Erfindung, die in gleicher Weise von einer schwenkbaren Lagerung des Bügels an dem sie tragenden Sattel bzw. Wagen Gebrauch macht wie die Anordnung nach der DL-PS 73 877, außerdem insofern von der dort beschriebenen Anordnung ab, als jene Anordnung nur längs der Walzenachse verfahrbar ist, die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch auch bei entsprechender Ausgestaltung der Räderanordnung oder z. B. durch ein einfaches Verdrehen des Sattels gegenüber dem Bügel um 90° kreisförmig um die zu messende Walze herumgeführt werden kann. Selbst wenn man eine derartige Abänderung der Räderanordnung, die weder in der US-PS 31 69 323 noch in der DL-PS 53 881 beschrieben ist, bei den in jenen Patentschriften offenbarten Meßvorrichtungen vornehmen wollte, so würden jene Meßvorrichtungen immer noch mit dem ihnen eigenen Mangel einer starren Vierpunktauflage behaftet sein.

Am freien Ende des Halters, der dem Halter mit dem Meßgerät gegenüberliegt, kann ein verstellbares Glied angeordnet sein, das z. B. die Form einer Einstellschraube hat, mit der die Walzenmeßvorrichtung derart eingestellt werden kann, daß die dem Meßfühler des Meßgerätes gegenüberliegende Stelle der Walzenmeßvorrichtung immer an der auszumessenden Walze anliegt.

Ais Meßgerät kommt vorteilhafterweise eine Meßuhr eder ein Differentialtransformator, jedoch auch jedes andere geeignete Gerät in Frage.

Die erfindungsgemäße Walzenmeßvorrichtung kann »ußer zur Messung der Krümmung einer Wa'ze forteilhafterweise auch zu. Messung der Kreistormigfceit von Wellen, Achsen und Zylindern benutzt werden.

Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Walzen-(leßvorrichtung gehört, daß verschiedene Meßgeräte je lach der erforderlichen Genauigkeit und dem Ausmaß 4er Krümmung für die Walzenmeßvorrichtung ausgewählt werden können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin., daß mit ihr nacheinander falzen unterschiedlicher Durchmesser mit äußerst geringer Umrüstzeit ausgemessen werden können. Die »rfindungsgemäße Walzenmeßvorrichtung hat ein verhältnismäßig geringes Gewicht und ist leicht zu handhaben. Die bei vorteilhafter Ausbildung vorzusehenden Räder weisen eine sehr hohe Verschleißfestigkeit auf. Mit der erfindungsgemäßen Walzenmeßvorrichtung kann kontinuierlich von einem Ende einer Walze bis zu ihrem anderen Ende gemessen werden, V/obei während der Fertigbearbeitung der Walze Sowohl am vorderen als auch am hinteren Teil des in der Fertigbearbeitung befindlichen Abschnitts gemessen werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

.· Abb. 1 eine Seitenansicht der Walzenmeßvorrichtung,

A b b. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, nach A-A in Abb. 1,

A b b. 3 ein Meßbeispiel an Hand einer Kalanderwalze und

A b b. 4 eine Prinzipski//e entspi cchend A b b. 1 zur Erläuterung eines Meßfehlers.

In Abb.1 ist eine auszumessende Walze 100 dargestellt, auf die eine erfindungsgemäße Walzenmeßvorrichtung 101 aufgesetzt ist. An einem Sattel 1 sind vier Räder 2 drehbar gelagert. An jedem Ende des Sattels 1 befindet sich ein hochgezogener Abschnitt, von denen jeder zur Aufnahme eines Endes einer Welle 3 dient. Von der Welle 3 wird ein Bügel 4 getragen, der auf der Welle 3 seitlich bewegbar und um die Welle 3 schwenkbar ist. Der Bügel 4 trägt einen rechten Arm 5 und einen linken Arm 6. Der rechte Arm 5 und der linke Arm 6 sind an den beiden Schultern des Bügels 4 durch insgesamt vier Armklemmschrauben 9 befestigt. Jeder Arm erstreckt sich auf seiner Seite des Sattels 1 schräg nach unten. Auf dem linken Arm G ist ein linker Halter 11 und auf dem rechten Arm 5 ist ein rechter Halter 10 verschiebbar angeordnet, wobei die beiden Halter durch Halterklemmschrauben 12 in einer bestimmten Stellung fixiert werden können. Auf dem linken und dem rechten Arm sind jeweils geeignete Skalen angeordnet, die solche Markierungen tragen, daß die Halter auf ihrem zugehörigen Arm in eine dem Durchmesser der auszumessenden Walze 100 entsprechende Stellung geschoben werden können. An dem rechten Halte: 10 können unterschiedliche Meßgeräte 102 befestigt sein. Als Meßgerät wird eine Meßuhr oder ein Differentialtransformator verwendet. Bei Verwendung eines Differentialtransformators ist ein elektrisches Mikrometer oder ein elektrisches Digitalmikrometer mit diesem verbunden, so daß die Verschiebung des Meßfühlers elektrisch gemessen wird. Bei Bedarf kann ferner ein Drucker oder ein ähnliches Gerät angeschlossen werden, um automatisch die Verschiebung des Meßfühlers aufzuzeichnen.

In die Spitze des linken Halters 11 ist eine Einstellschraube 13 eingesetzt, die der Einstellung des Gleichgewichts zwischen der linken und der rechten Haltte der Vorrichtung dient und miueis einer Klemmschraube 14 festgelegt werden kann. Der Differentialtransformator kann leicht gehandhabt werden und mit einer Reihe verschiedener digitaler Einrichtungen verbunden werden, so daß ei" ein sehr vielseitig verwendbares Meßgerät darstellt. Mit dem Bezugszeichen 7 ist eine Welleneinstellschraube bezeichnet; die Bezugszeichen 16 und 17 bezeichnen Lagerzapfen der Welle, und 18 bezeichnet einen an einer Seite des Sattels 1 angebrachten Knopf. Jeweils am Ende des rechten Armes 5 und des linken Armes 6 ist ein Anschlag 19 befestigt. Eine Bügelklemmschraube S befestigt den Bügel 4 an der Welle 3. Eine Sattelklemmschraube 15 befestigt die Welle 3 am Sattel 1. Wenn eine Nivellierung gewünscht wird, kann ein beliebiges Nivellierinstrument oder eine Wasserwaage od. dg! <:n den erhöhten Abschnitten des Sattels 1 befestigt sein.

Während des Meßvorgangs werden die vier Räder 2 und die Einsteilschraube 13 in Berührung mit der auszumessenden Walze 100 gehalten, wenn die erfindungsgemäße Walzenmeßvorrichtung 101 entlang der auszumessenden Walze 100 bewegt wird. Während die Walzenmeßvorrichtung 101 entlang der Walze 100 bewegt wird, werden Veränderungen des Durchmessers der Walze 100 automatisch von dem Meßgerät 102 gemessen. Die erfindungsgemäße Walzenmeßvnrrichi.ung mißt nicht den Absolutwert des Walzendurchmessers, sondern vielmehr einen Vergleichswert, nämlich den Krümmungszustand, d. h. das Ausmaß der Wölbung oder Einschnürung der Wabe, und ist besonders geeignet zum Messen der Kreisförmigkeit einer Welle oder eines Zylinders von großem Durchmesser, wenn eine sehr feine und genaue Oberfläche erforderlich ist. Das Verfahren bei der Messung der Kreisförmigkeit ist

4a dem bei der Messung des Krümmungszustandes sehr ähnlich. Wenn die Walzenmeßvorrichtung auf den zu untersuchenden Gegenstand aufgesetzt wird und sanft um diesen herumbewegt wird und dabei der vom Meßgerät angezeigte Wert konstant bleibt, kann ausreichende Kreisförmigkeit des auszumessenden Gegenstandes als gegeben angesehen werden. Beim Messen der Kreisförmigkeit einer Walze mit kleinem Durchmesser oder des Krümmungszustandes einer Walze mit kleinem Durchmesser kann d^:e Messung durchgeführt werden, während die Walze in einer Walzenbearbeitungsmaschine eingespannt ist. Beim Ausmessen einer Walze mit großer Krümmung führt die Walzenmeßvorrichtung während ihrer Bewegung in Längsrichtung der Walze gleichzeitig eine Vertikalbewegung aus, so daß eine Sehne erfaßt wird, die nicht durch den Mittelpunkt der Walze verläuft, sondern einen geringen Abstand zu diesem hat. Wenn mit D ein Durchmesser der Walze, mit X der vertikale Abstand der gemessenen Sehne zum horizontalen Durchmesser

(.ο der Walze und mit AE der halbe Meßfehler des Durchmessers bezeichnet wird (s. Abb. 4), gilt folgende Beziehung:

(■?■

- χ-

Der Meßfehler des Durchmessers beträgt den zweifachen Beirag von AE. Wie jedoch an Hand eines Ausführungsbeispiels in der Tabelle gezeigt wird, i'egt der Fehler im Falle eines Krümmungsmaßes von z. B. 0,1 mm in der Größenordnung von 0.0001 mm und ist ^s somit vernachlässigbar klein gegenüber dem Meßwert. Daher ist auch in einem solchen Falle die erforderliche Genauigkeit gewährleistet.

Die beschriebene Handhabung der erfindungsgemäßen Walzenmeßvorrichtung ist verhältnismäßig leicht, wenn sie mit den üblichen Verfahren und Geräten, bei denen ein Mikrometer oder ein Stahlbandmaß verwendet wird, verglichen wird, und kann von jedem Fachmann durchgeführt werden. Daher kann mit dieser Walzenmeßvorrichtung eine Vergleichsmessung mit sehr hoher Genauigkeit auf einfache Weise durchgeführt werden. Als Meßgerät können eine große Anzahl verschiedener Meßwerkzeuge, wie z. B. eine Meßuhr oder ein Mikromeßwerkzeug mit Zeiger oder ein elektrisches Mikrometer oder ein Differentialtransformator, verwendet werden. Die Auswahl unter den verschiedenen Meßwerkzeugen erfolgt je nach der erforderlichen Genauigkeit der auszumessenden Walze und dem Ausmaß ihrer Krümmung. Ferner ist selbst dann, wenn der Durchmesser des auszumessenden Gegenstandes sich ändert, eine Verstellung nur an zwei Stellen der Walzenmeßvorrichtung erforderlich. Im Falle aufeinanderfolgender Messungen von Walzen mit verschiedenen Durchmessern ist lediglich ein kurzer Zeitraum zum Neueinstellen erforderlich. Da der größte Teil der Walzenmeßvorrichtung aus einer bestimmten Aluminiumlegierung gefertigt ist, ist das Gewicht der Walzenmeßvorrichtung verhältnismäßig niedrig, so daß ihre Handhabung auch dadurch erleichtert wird. Da die Räder am Sattel wärmebehandelt, gehärtet und fein geschliffen sind, weisen sie eine sehr hohe Verschleißfestigkeit auf. Ferner rollen die am Sattel befestigten Räder auf der Oberfläche der Walze, so daß diese während des Meßvorganges durch die Walzenmeßvorrichtung nicht beschädigt wird. Schließlich kann auch eine schnelle und genaue Messung einer Walze vorgenommen werden, wenn diese noch in einer Schleifmaschine eingespannt ist. Darüber hinaus ist es ferner möglich, kontinuierlich von einem Ende einer Walze bis zu ihrem anderen Ende zu messen. Das Ausmessen einer Walze während ihrer Fertigbearbeitung ist sowohl am vorderen als auch am hinteren Abschnitt des fertig bearbeiteten Teils der Walze möglich.

A b b. 3 zeigt ein Beispiel einer Ausmessung einer Kalanderwalze. Je nach den Walzenabmessungen und dem Ausmaß der erforderlichen Genauigkeit weichen die Meßverfahren geringfügig voneinander ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Bereich von der Mitte der Walze bis zu einer Stelle, die ungefähr 40 bis 50 mm Abstand von einem Ende der Walze hat, in mehrere gleiche Abschnitte unterteilt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich links und

Fehler 2 Δ E (10 3 mm)

rechts von der Mitte der Walze jeweils zehn Abschnitte gleicher Länge. Dementsprechend gilt die Mitte der Walze als Nullpunkt. Der Durchmesser der Walze wird mittels eines Mikrometers gemessen, und die beiden Halter der Walzenmeßvorrichtung werden auf den gemessenen Wert eingestellt. Danach wird die Walzenmeßvorrichtung auf die auszumessende Walze aufgesetzt. Ein Querhaupt, bestehend aus einem Rahmen und einem Armpaar, wird gegen das äußerste rechte Ende des Sattels gefahren, wenn die rechte Hälfte der Walze ausgemessen werden soil; wenn die linke Hälfte der Walze ausgemessen werden soll, wird das Querhaupt gegen das äußerste linke Ende des Sattels gefahren. Wenn sich die Walzenmeßvorrichtung in der Mitte der auszumessenden Walze befindet, wird das Meßgerät auf seine Nullstellung eingestellt. Die eigentliche Messung geschieht dann in der Weise, daß die Walzenmeßvorrichtung über die Oberfläche der Walze gefahren wird, wobei jeweils ein Meßwert an den in gleichen Abständen befindlichen Meßpunkten aufgenommen wird. Diese aufgenommenen Meßwerte können dann mit den Sollwerten für die Krümmung verglichen werden.

In A b b. 3 sind die Meßwerte in Prozenten der gesamten Überhöhung der Krümmung wiedergegeben. Diese Prozentwerte sind berechnet aus den Meßwerten an den Stellen, die sich aus der Unterteilung des Bereichs zwischen der Mitte der Walze und einem Punkt, der ungefähr einen Abstand von 40 bis 50 mm von dem entsprechenden Ende der Walze hat, in zehn gleiche Teile ergeben. Das Krümmungsprofil kann auf zwei verschiedene Weisen beschrieben werden. Die eine besteht darin, daß jeweils an den verschiedenen Meßpunkten der entsprechende Prozentsatz der gesamten Überhöhung der Walze angegeben wird, wie es bei dem Ausführungsbeispiel nach A b b. 3 geschehen ist. Die andere Weise besteht darin, daß die gemessenen Werte unmittelbar als Maß für das Krümmungsprofil genommen werden.

Beim Ausmessen einer Walze mit verhältnismäßig großer Krümmung bewegt sich der Fühler des Meßgerätes relativ zur Walze in einer senkrechten Richtung während der Bewegung der Walzenmeßvorrichtung in Längsrichtung der Walze, so daß durch das Meßgerät die Länge einer Sehne gemessen wird, die etwas kürzer als der Durchmesser der Walze an dieser Stelle ist. Die Gleichung zur Bestimmung des sich daraus ergebenden Fehlers ist bereits weiter oben angegeben worden. In der Tabelle sind für eine Anzahl von Durchmessern D einer Walze und eine Anzahl vor Werten der Veränderlichen X die Werte des Fehlen 2 AE bei der Durchmessermessung gemäß obigei Gleichung angegeben. Aus der Tabelle ist ersichtlich daß der Meßfehler 2 AE in der Größenordnung vor 0,0001 mm liegt, wenn die Änderung der Überhöhung der Krümmung bei 0,1 mm liegt. Dieser Meßfehler is vernachlässigbar klein gegenüber dem Meßwert.

Veränderliche Durchmesser D (mm)

X (mm) 100 200 300 400

500 600

700 800

900

1000 1100 !200 1300 1400

0,05
0,08
0,10
0,20
0.30

0,13 ·	<0,l	0.26	0,2	0.16	0,12	0.1;
0,22 ■	<0.1	0,6	0,5	0.36	0,30	0.26
0,8	0,4
1,2	1

0.22 0.2

0,16 0.15 0,14 0.12

Fortsetzung	Durchmesser	200	D (mm)	400	500	bOO	700	800	900	1000	1 100	1200	1300	14t
Veränderliche	100	1,6	300	0,8	0,5	0,5	0,46	0,4	0,36	0,32	0,30	0,26	0,24	0,2
X (mm)	3,°.	2,6	1,1	1,3	1,0	0,8	0,7	0,6	0,6	0,5	0,4	0.4	0,4	0,4
0,40	5	3,6	1,6	1,8	1,2	1.2	1,0	0,9	0,8	0.7	0,7	0,6	0,6	0,5
0,50	7,2	4,9	2,4	2,5	1,6	1,6	1,4	1,2	1,1	1,0	0,9	0.8	0,8	0,7
0,60	9,8	6,4	3,3	3,2	2,2	2,2	2,0	1,6	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9
0,70	12,8	8,1	4,2	4,0	2,6	2,6	2.3	2,0	1,8	1,6	1,4	1,3	1,2	1,2
0,80	16,2	10	5,6	5,0	3,3	3,3	2,8	2,5	2,2	2,0	1.8	1,6	1,5	1,4
0,90	20,0		6,6			Hierzu 2			Blatl Zeichnungen
1,00

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Walzenmeßvorrichtung mit einem aus zwei Armen gebiideien Bügel zur Messung der Krürntnung bei unterschiedlichen Durchmessern und einem die schräg nach unten gerichteten, mit Meßvorrichtungen ausgestatteten Arme des Bügels tragenden, auf der Oberfläche der zu messenden Walze fahrenden Sattel, dadurch gekenn- '° zeichnet, daß der Bügel (4) mit dem Sattel (1) mittels einer parallel zur Walzenachse verlaufenden Welle (3) schwenkbar verbunden ist.

2. Walzenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (1) mit vier ·5 Rädern (2) ausgestattet ist, mittels deren er lings bzw. in Umfangsrichtung der zu messenden Walze (100) verfahrbar ist.