DE3729176A1 - Vorrichtung zum einstellen der walzachse eines walzwerkes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der Walzachse eines Walzwerkes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Qualität und Genauigkeit von zu walzenden Rohren und Walz­ profilen sind in bedeutendem Maße von der Verschiebungs­ größe der Kaliberachsen eines mehrgerüstigen Walzwerkes relativ zur Walzachse abhängig. Die Kontrolle der Lage der Kaliberachsen relativ zur Walzachse ist somit von großer Bedeutung. Bei solchen hochgenauen Einrichtungen zur Kontrolle der Lage der Walzachse eines Walzwerkes wird die Lage der Walzachse mittels eines Laserstrahls vorge­ geben.

So ist bereits eine Vorrichtung zum Einstellen der Walz­ achse eines Walzwerkes bekannt (SU-A-8 18 058), die durch zwei fixierte, auf in Walzgutlaufrichtungen gegenüberlie­ genden Seiten des Walzwerkes liegende Punkte hindurchgeht. Die Vorrichtung hat eine Quelle für eine Laserstrahlung zum Vorgeben der Lage der Walzachse und einen Reflektor. Zwischen der Quelle für die Laserstrahlung und dem Re­ flektor ist in einem der fixierten Punkte ein Schirm mit einer Öffnung angeordnet, deren Achse auf der Walzachse liegt, wobei der Schirm den geraden Laserstrahl durch­ läßt und den reflektierten Laserstrahl aufzeichnet. Bei dieser Vorrichtung ist ein zweiter Schirm vorgesehen, der hinter dem Endgerüst des Walzwerkes angeordnet ist. Auf die dem ersten Schirm mit dem vorgegebenen ersten fixierten Punkt zugewandte Fläche dieses Schirmes ist ein Koordinatennetz aufgetragen, dessen Mittelpunkt den zweiten fixierten Punkt bildet. Für das Einstellen der Walzachse mit Hilfe der bekannten Vorrichtung wird der Laserstrahl so gelenkt, daß er durch die fixierten, die Walzachse vorgebenden Punkte geht.

Der Reflektor ist dabei an einer Schablone im Kaliber eines Walzgerüstes befestigt und dient zur Kontrolle der Abweichung der Kaliberachse des Walzgerüstes, an welchem er angeordnet ist, von der Walzachse. Dabei ist die Ge­ nauigkeit für die Einstellung der Walzachse mit der be­ kannten Vorrichtung nicht hoch, weil der Laserstrahl auf der großen mit der Länge der Walzwerke vergleichbaren Strecken beträchtlich auseinanderläuft, und weil die Lage des Mittelpunktes des Laserstrahls an dem Koordinaten­ netz schwer zu bestimmen ist. Außerdem ist das Richten des Laserstrahls über zwei fixierte Punkte zeit- und ar­ beitsintensiv, weil die Lage der Laserstrahlprojektionen auf verschiedenen Schirmen verglichen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art für ein hochgenaues Einstellen der Walzachse eines Walzwerkes auszubilden.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Genauigkeit der Einstellung des Laserstrahls, mit dessen Hilfe die Lage der Walzachse vorgegeben wird, um eine Größenordnung zu erhöhen, weil die Kontrolle der Ablenkung des Laserstrahls von den fixierten Punkten auf einem Schirm vorgenommen wird, und weil die Größe der Ablenkung aufgrund der Konzentrizität der Öffnung des Schirmes und des Systems der konzentrischen Ringe des reflektierten Laserstrahls bestimmt wird. Dabei wird eine Nicht-Konzentrizität der ringförmigen Struktur des re­ flektierten Strahls und der Öffnung im Bereich der Breite eines Ringes fixiert.

Mit der Vorrichtung nach Anspruch 2 wird die Genauigkeit der Einstellung der Walzachse dadurch erhöht, daß durch den Einsatz des winkelförmigen Reflektors die mit der präzisen Anordnung des Reflektors im zweiten fixierten Punkt verbundenen Fehler ausgeschlossen werden können.

Mit der Vorrichtung nach Anspruch 3 wird die Genauigkeit der Kontrolle gesteigert, weil die Blende neben der Ver­ wendung als Mittel zur Änderung des Durchmessers des La­ serstrahls auch als Mittel zur Kontrolle der Konzentri­ zität der Ringe des reflektierten Laserstrahls relativ zu dem Kreis ihrer Außenlinie dient.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Einstellung von kontinuierlichen mehrgerüstigen Formeisen- und Rohr­ walzwerken mit großer Länge, nämlich 30 bis 60 m sowohl bei der Einstellung am Prüfstand als auch während des Betriebes des Walzwerkes verwendet werden. Die Vorrich­ tung eignet sich auch für die Einstellung der Hilfsein­ richtungen und Baugruppen von eingerüstigen Rohrwalzwer­ ken mit großer Länge.

Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Einstellen der Walzachse eines Walzwerkes teilweise im Längs­ schnitt,

Fig. 2 die Struktur des Laserstrahls im Querschnitt,

Fig. 3 einen Schirm mit einer in seiner Öffnung angeord­ neten Blende, auf dem die Projektion eines re­ flektierten Laserstrahls in Form von konzentrischen Ringen, die konzentrisch relativ zu dem Kreis der Blendenaußenlinie liegen, dargestellt ist, und

Fig. 4 in einer Ansicht wie Fig. 3, die konzentrischen Ringe der Projektion eines reflektierten Laser­ strahls, die relativ zu dem Kreis der Blenden­ außenlinie verschoben sind.

Die Vorrichtung zum Einstellen der Walzachse eines Walz­ werkes hat eine Quelle 1 (Fig. 1) für eine Laserstrahlung zum Vorgeben der Lage der Walzachse 0. Als Quelle 1 kann eine beliebige bekannte Quelle mit einem optischen System, das ein schwach divergentes Lichtbündel erzeugt, z.B. ein Helium-Neon-Laser, verwendet werden. Die Quelle 1 ist auf der Sohle 2 eines Walzwerkes 3 so angeordnet, daß der Neigungswinkel eines geraden Laserstrahls 4, der durch die in Fig. 1 von der Quelle 1 weggerichteten Pfei­ len veranschaulicht ist, zu der Sohle 2 und der Abstand zwischen dem geraden Laserstrahl 4 und der Sohle 2 geän­ dert werden können. Eine solche Anordnung der Quelle 1 ist für das Einstellen des geraden Laserstrahls 4 über zwei fixierte, auf verschiedenen Seiten des Walzwerkes 3 liegende Punkte A und B notwendig, die die Lage der Walzenachse 0 des Walzenwerkes 3 vorgeben. In Fig. 1 stel­ len die Walzen 5 und 6 das erste und das letzte Walzgerüst eines kontinuierlichen mehrgerüstigen Walzwerkes 3 sche­ matisch dar.

Zwischen der Quelle 1 für die Laserstrahlung und den Wal­ zen 5 des ersten Walzgerüstes ist auf der Sohle 2 ein Schirm 7 mit einer Öffnung 8 angeordnet. Der Schirm 7 ist so angeordnet, daß die Achse der Öffnung 8 mit der Walzachse 0 zusammenfällt. Dabei liegt der fixierte Punkt A auf der Achse dieser Öffnung 8. Der Schirm 7 ist aus einem optisch halbdurchlässigen Werkstoff, z.B. aus Glas mit einer Mattfläche, hergestellt.

Hinter den Walzen 6 des Endgerüstes des Walzwerkes 3 ist in dem zweiten fixierten Punkt B der Walzachse 0 auf der Sohle 2 ein Reflektor 9 zum Reflektieren des geraden La­ serstrahls 4 angeordnet. Der reflektierte Laserstrahl 10 ist in Fig. 1 mit Pfeilen angegeben, die zu der Quelle 1 hin gerichtet sind. Der Reflektor 9 ist winkelförmig, beispielsweise als Prisma, ausgebildet und so angeordnet, daß sein Scheitel mit dem fixierten Punkt B zusammenfällt. Dabei ist es nicht notwendig, seine Winkelstellung rela­ tiv zu der Sohle 2 zu regeln.

Der Durchmesser der Öffnung 8 des Schirmes 7 ist so bemes­ sen, daß der Durchgang des geraden Laserstrahls 4 mit einem erforderlichen Durchmesser D und eine Registrierung des ringförmigen Teils des reflektierten Laserstrahls 10 mit einem Durchmesser D′ auf dem Schirm 7 mit einer Breite von D′-D gewährleistet sind. Infolge einer Diver­ genz des Laserstrahls wird D′ immer größer als D sein.

Die Vorrichtung zum Einstellen der Walzachse eines Walz­ werkes hat ferner eine Einrichtung 11 zur Ausbildung eines geraden Laserstrahls in Form von abwechselnden dunklen und hellen Ringen im Querschnitt des Strahls. Die Ein­ richtung 11 ist zwischen der Quelle 1 für die Laserstrah­ lung und dem Schirm 7 angeordnet und als an sich bekanntes optisches System ausgebildet.

Bei der gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung besteht die Einrichtung 11 aus Linsen 12 und 13 eines Objektivs 14, deren gegenseitiger Abstand veränderbar ist.

Das Objektiv 14 erzeugt einen schwach divergenten Laser­ strahl 4, der im Querschnitt drei bis fünf visuell re­ gistrierbare dunkle Ringe 15 (Fig. 2) aufweist, welche mit hellen Ringen 16 abwechseln. Im Mittelpunkt des La­ serstrahls befindet sich ein heller Fleck 17. Der re­ flektierte Laserstrahl 10 (Fig. 1) hat im Querschnitt eine Struktur, die der Struktur des geraden Laserstrahls 4 ähnlich ist.

Um den Einsatz der Vorrichtung in Walzwerken unterschied­ licher Länge zu ermöglichen, wird in der Öffnung 8 des Schirmes 7 eine Blende 18 (Fig. 3) angeordnet, so daß der Durchmesser der Öffnung 8 verändert werden kann. Die gezeigte Blende 18 ist eine Lamellenblende. Natürlich können auch andere Blenden verwendet werden. Der Durchmes­ ser d der Öffnung der Blende 18 soll dabei so gewählt werden, daß auf dem Schirm 7 mindestens drei dunkle Außen­ ringe 15 von dem Querschnitt des reflektierten Laser­ strahls 10 registriert werden können, von welchen der Durchmesser des kleinsten gößer als der Durchmesser d ₁ des Kreises der Außenlinie der Blende 18 ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Projektion B′ des zentralen hellen Flecks 17 des auf den Schirm 7 reflektierten La­ serstrahls 10 fällt mit dem ersten fixierten Punkt A zu­ sammen, was ein Beweis dafür ist, daß der gerade Laser­ strahl 4 genau über den zweiten fixierten Punkt B läuft.

Fig. 4 zeigt die Lage des Laserstrahls, in der die Pro­ jektion B′ relativ zu dem ersten fixierten Punkt A um die Breite eines hellen Ringes 16 verschoben ist, was der Verschiebung der Projektion des geraden Laserstrahls 4 (Fig. 1) auf den Reflektor 9 um dieselbe Größe bezüglich des zweiten fixierten Punktes B entspricht.

Die Vorrichtung zum Einstellen der Walzachse eines Walz­ werkes arbeitet folgendermaßen:

Auf der Sohle 2 (Fig. 1) des Walzwerkes 3 wird die Lage der Walzachse 0 mit Hilfe von zwei fixierten Punkten A und B vorläufig vorgegeben. Die Lage der Punkte A und B, d.h., der Abstand dieser Punkte voneinander und die Höhe, auf welcher sie sich relativ zu der Sohle 2 be­ finden, ist von den Außenabmessungen und der konstrukti­ ven Ausführung des Walzwerkes 3 abhängig. Der Schirm 7 wird auf der Sohle 2 so angeordnet, daß die Achse seiner Öffnung 8 durch den Punkt A geht. Der Reflektor 9 wird auf der Sohle 2 so angebracht, daß sein Scheitel mit dem Punkt B zusammenfällt.

Nach dem Einschalten der Quelle 1 für die Laserstrahlung wird mit Hilfe der Einrichtung 11 zur Ausbildung des La­ serstrahls in Form von abwechselnden konzentrischen dunk­ len und hellen Ringen im Querschnitt des Strahls durch eine Änderung des Abstandes der Linsen 12 und 13 zueinan­ der eine vorgegebene Struktur des geraden Laserstrahls 4 erzeugt, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist.

Dann wird der gerade Laserstrahl 4 auf den Schirm 7 so gelenkt, daß der helle Fleck 17 (Fig. 2) im Mittelpunkt der Öffnung 8 (Fig. 1) liegt. Zu diesem Zweck muß die Öffnung 8 gleichmäßig ausgeleuchtet werden.

Beim Einsatz der Blende 18 (Fig. 3) wird diese vorher so geschlossen, daß der Durchmesser d ihrer Öffnung dem Durchmesser des hellen Fleckes 17 (Fig. 2) ungefähr gleich ist und der helle Fleck 17 mit der Öffnung der Blende 18 (Fig. 3) zusammenfällt. Dann wird der Durchmesser der Öffnung der Blende 18 bis auf einen Wert vergrößert, bei dem durch die Öffnung ein Teil des geraden Laserstrahls 4 (Fig. 1) mit der erforderlichen Anzahl der visuell zu registrierenden Ringe 15 (Fig. 2) und 16 hindurchgehen kann.

Der gerade Laserstrahl 4 (Fig. 1) geht zwischen den Wal­ zen 5, 6 der Gerüste des Walzwerkes 3 hindurch und trifft auf den Reflektor 9.

Der reflektierte Laserstrahl 10 wird auf dem Schirm 7 als ein Ring mit einer Breite von D′-D registriert, in dem die erforderliche Anzahl der dunklen und hellen Rin­ ge 15 (Fig. 2) und 16 entsprechend visuell festgestellt werden kann. Abhängig von der Konzentrizität dieser Ringe 15, 16 mit der Öffnung 8 (Fig. 1) läßt sich die Genauig­ keit der Einstellung des geraden, die Walzachse 0 vor­ gebenden Laserstrahls 4 beurteilen.

Beim Einsatz der Blende 18 (Fig. 3, 4) wird der Durchmes­ ser d ihrer Öffnung geändert, um auf dem Schirm 7 die erforderliche Anzahl der visuell zu registrierenden Rin­ ge 15, 16 in der Struktur des Querschnittes des reflek­ tierten Laserstrahls 10 zu erhalten. Die Größe der Ver­ schiebung der konzentrischen Ringe 15, 16 relativ zu dem Kreis der Außenlinie der Blende 18 wird visuell ermittelt.

Sind die Ringe 15, 16 und der Kreis der Außenlinie der Blende 18 konzentrisch angeordnet, läuft der gerade La­ serstrahl 4 (Fig. 1) genau über die fixierten Punkte A und B. Sind die Ringe 15 (Fig. 4) und 16 und der Kreis der Außenlinie der Blende 18 nicht konzentrisch angeord­ net, dann ist der gerade Laserstrahl 4 (Fig. 1) relativ zu dem zweiten fixierten Punkt um eine Größe AB′ (Fig. 4) verschoben. Wenn diese Verschiebung AB′ den zulässigen Wert übersteigt, wird die Lage des geraden Laserstrahls 4 (Fig. 1) solange geändert, bis diese Verschiebung wie­ der in zulässigen Grenzen liegt. Dabei ist die Genauig­ keit der Bestimmung dieser Verschiebung ausreichend hoch (sie liegt nicht unter + 0,2 mm). Sie bewegt sich inner­ halb der Grenzen der Breite eines Ringes 15 (Fig. 3, 4) oder 16 in der Struktur des Querschnittes des reflektier­ ten Laserstrahls 10. Auf diese Weise läßt sich die Walz­ achse eines Walzwerkes mittels eines Laserstrahls schnell und mit einer hohen Genauigkeit einstellen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Einstellen der Walzachse (0) eines Walzwerkes (3), die durch zwei fixierte, auf den im Walzgutlaufrichtung gegenüberliegenden Seiten des Walzwerkes (3) liegende Punkte (A, B) hindurchgeht, mit einer Quelle (1) für eine Laserstrahlung zum Vor­ geben der Lage der Walzachse (0), mit einem Reflektor (9), mit einem zwischen der Quelle (1) für die Laser­ strahlung und dem Reflektor (9) in einem der fixier­ ten Punkte (A) angeordneten Schirm (7), der den gera­ den Laserstrahl (4) durchläßt und den reflektierten Laserstrahl (10) registriert, und mit einer im Schirm (7) für den Durchlass des geraden Laserstrahls (4) vorgesehenen Öffnung (8), deren Achse auf der Walz­ achse (0) liegt; dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen der Quelle (1) für die Laser­ strahlung und dem Schirm (7) eine Einrichtung (11) zur Ausbildung des geraden Laserstrahls (4) in Form von abwechselnden konzentrischen dunklen und hellen Ringen im Querschnitt dieses Strahls angeordnet ist, und daß der Reflektor (9) sich in dem anderen fixier­ ten Punkt (B) der Walzachse (0) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Reflektor (9) winkelförmig ausgebildet und so angeordnet ist, daß sein Scheitel mit dem fixierten Punkt (B) der Walzachse (0) zusam­ menfällt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine in der Öffnung (8) des Schirmes (7) angeordnete Blende (18).