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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Walzenschleifvorrichtung und insbesondere
auf eine Walzenschleifvorrichtung mit einem verbesserten Unterbau,
der die Walzenschleifvorrichtung gegenüber äußeren Schwindungen isoliert.
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Eine
herkömmliche
Walzenschleifvorrichtung, für
die diese Erfindung genutzt werden kann, wird zum Beispiel in den
US-Patenten 3.391.497, 4.807.400 und 4.811.524 offen gelegt.
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Walzen,
die zum Herstellen von Stahl, Aluminium, Papier und in anderen verwandten
Industriezweigen eingesetzt werden, erfordern, dass die Oberfläche der
Walze frei von Fehlern ist. Durch die normale Nutzung entstehen
Fehler in der Oberfläche. Die
Walzenoberflächen
werden wieder instand gesetzt, indem sie in einer Walzenschleifvorrichtung
geschliffen werden. Die Oberflächenfehler
in den Walzen können
durch Schwingungen verursacht werden, die der Schleifmaschine durch äußere Kräfte aufgezwungen
werden. Einige Schleifvorrichtungen sind gegenüber diesem Problem unempfindlich,
weil sie in einer Umgebung installiert sind, die im Wesentlichen frei
von äußeren Schwingungen
ist. Die meisten Walzenschleifanlagen sind jedoch in der Nähe eines Walzwerks
aufgestellt, in dem die Walzen, die dort geschliffen werden, zum
Einsatz kommen, oder sie befinden sich in der Nähe anderer Schwingungen erzeugender
Systeme, anderer Werks- oder Maschinenanlagen, eines Eisenbahngleises,
einer Straße usw.
Deshalb besteht die Notwendigkeit, Walzenschleifvorrichtungen gegenüber induzierten
Schwingungen zu isolieren.
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Nun
wird ein Verfahren der Schwingungsisolierung einer Walzenschleifvorrichtung
nach dem Stand der Technik beschrieben. Eine herkömmliche Walzenschleifvorrichtung
besteht aus mehreren Bauteilen. Jedes befindet sich auf einem eigenen
separaten Bett. Die Teile umfassen ein vorderes Bett, auf dem die
zu schleifende Walze aufliegt, ein hinteres Bett, das einen Wagen für den Schleifradkopf
abstützt,
und ein Bett eines Tasters, möglichst
auf der gegenüberliegenden
Seite des vorderen Betts vom Bett des Wagens, auf dem ein Taster
zum Abtasten der Walze abgestützt
wird. Jedes Bett wird durch seine jeweils eigenen Isolationsauflager
oder starren Auflager auf einem gemeinsamen Block abgestützt. Da
sich jedes Bauteil auf seinen eigenen Auflagern befindet und da
die Bauteile unterschiedliche Massen aufweisen, können sie
auf dem gemeinsamen Block relativ zueinander schwingen. Um diese Schwingung
zu vermeiden oder wenigstens zu minimieren, wird ein einziger großer Betonblock
als der gemeinsame Block verwendet, wobei eine Oberseite entsprechend
der Maschinenstandfläche
des jeweiligen Betts und den Isolationsauflagern jedes der Bauteile
geformt und profiliert ist. Der Block ist recht breit und groß, z.B.
2–3 Meter
in der Höhe.
Der Block ist erhöht
und ist von dem umgebenden Gebäude
und dem Boden unter ihm durch ein Isolatorsystem für den Block
getrennt, das entweder aus einem Polymer, Gummi, Federn oder dergleichen
besteht. Die Größe und die
Auflager für
den Block machen ihn zu einem trägen
Block, der Schwingungen des Blocks dämpft und relative Schwingungen
der Bauteile und ihres jeweiligen Betts dämpft. Der Block besitzt eine ausreichende
Steifigkeit, um die Exaktheit des Schleifprozesses zu unterstützen, und
er besitzt ausreichende Masse, um die geeigneten Eigenschwingungen
zu erzeugen, die in der einzelnen Anwendung auftreten. Allerdings
bietet der Block 12, weil er typischerweise eine Höhe von 2–3 Metern
haben kann, ein sehr großes,
teures und sperriges Fundament. Es wird in den Boden eingebaut und
ist oft unter der Bodenhöhe
einer Fabrikhalle angeordnet, damit die Höhe der Bauteile der Walzenschleifvorrichtung
von der Bodenhöhe
aus zugänglich
ist. Dies verhindert die Möglichkeit,
die Schleifvorrichtung neu zu positionieren, es sei denn mit hohem
Aufwand und Kosten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, eine Walzenschleifvorrichtung
bereitzustellen, die auf der Walzenschleifvorrichtung induzierte
Schwingungen dämpfen
kann.
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Ein
weiteres Ziel besteht darin, eine Walzenschleifvorrichtung mit einem
Isolationssystem bereitzustellen, das kleiner ist als jene, die
in Schleifvorrichtungen nach dem Stand der Technik verwendet werden.
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Ein
weiteres Ziel besteht darin, einzelne Betten für Bauteile der Walzenschleifvorrichtung
zu beseitigen. Diese Ziele werden von dieser Erfindung durch eine
Walzenschleifvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht.
Statt dass sich jedes dieser Bauteile auf seinem eigenen unabhängigen Bett
befindet, das über
ein entsprechendes Isolatorsystem auf einem großen Block abgestützt wird,
sind die Bauteile alle direkt fest und starr an einem einzigen Bett
der Walzenschleifvorrichtung befestigt, das aus einem monolithischen
Isolationsblock besteht, welcher eine sehr hohe dynamische Steifigkeit
mit einem im Vergleich zum Stand der Technik sehr niedrigen Profil
bietet. Dieser Maschinenunterbau ist unabhängig starr, ohne dass ein zusätzliches
Auflager von einem trägen
Betonblock benötigt
wird. Indem die Abschnitte des vorderen und hinteren Betts und des Betts
des Tasters an einem monolithischen Isolationsblock befestigt werden
und indem dieser Block fest mit der Maschine verbunden wird, wird
die Notwendigkeit eines aus dem Stand der Technik verwendeten riesigen
isolierten Fundamentblocks vermieden. Da die gesamte Maschine starr
ist und die Bauteile sich bei ihrer Schwingung auf ihrem monolithischen
Block nicht relativ zueinander verändern können, können Isolatoren unter dem Isolationsblock
angeordnet werden und isolieren so das gesamte System gegenüber Schwingungen
seiner Umgebung. Die geringere Höhe
des Isolationsblocks ermöglicht ferner,
dass er auf dem Boden der Fabrikhalle angeordnet wird statt in einer
Grube unter dem Boden.
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Der
einheitliche Isolationsblock kann einen Block aus einem Verbundstoff
enthalten. Der Block kann ein erstes Stahlblech aufweisen, das an
der Unterseite des Blocks angeordnet ist, und ein zweites Stahlblech,
das auf der Oberseite des Blocks angeordnet ist. Die Bleche sind
vorzugsweise in den Block eingelassen, d.h., die Kanten der Bleche
sind von dem Verbundstoff umgeben. Der Einbau der Bleche auf diese
Weise bietet eine beträchtliche
Steifigkeit in allen Bewegungsebenen, was die einzigartigen Merkmale
und Fähigkeiten
dieser Maschine hervorbringt. Die Stahlbleche sind für das einheitliche
Bett für
alle Bauteile in einem maximalen Abstand voneinander entfernt. Indem
dies mit der Anwendung der einzigartigen Merkmale des Epoxid-Granits
für die Trennungsschicht
kombiniert wird, wird eine beispiellose Dämpfung sowie die Maximierung
des Massenträgheitsmoments
und damit die Steifigkeit des Blocks und des Betts für die Bauteile
erreicht.
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Obwohl
vollständig
starre Werkzeugmaschinen bereits seit einiger Zeit in Gebrauch sind,
fand dies noch nie für
Walzenschleifvorrichtungen Anwendung. Ferner ist bei den Bauweisen
der meisten vollkommen starren Werkzeugmaschinen ein Dreipunkt-Verankerungssystem
eingebaut, so dass das Bett eine zusätzliche Abstützung durch
eine starre Verbindung zwischen den drei Punkten und der Erde erlangen
kann. Für
diese Bauweise wird keine derartige Verbindung benötigt.
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Diese
Erfindung ermöglicht
einem Anwender, die aufwändige
Arbeit zu vermeiden, die für
die Anbringung einer Dämpfungsvorrichtung
nach dem Stand der Technik an die Walzenschleifvorrichtung erforderlich
war. Darüber
hinaus ist die Gesamtgröße der Dämpfungsvorrichtung
deutlich kleiner und weniger unhandlich als jene nach dem Stand
der Technik.
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Die
vorgenannten Ziele und Merkmale sowie weitere werden aus der folgenden
Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer Walzenschleifvorrichtung nach dem Stand
der Technik;
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2 ist
eine Seitenansicht nach einer Ausführungsform der Erfindung; und
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3 ist
eine Seitenansicht eines Blocks und Betts für eine Walzenschleifvorrichtung
nach einer Ausführungsform
der Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung einer Ausführungsform nach
dem Stand der Technik
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1 zeigt
eine Walzenschleifvorrichtung 10 nach dem Stand der Technik,
die mehrere herkömmlicherweise
verwendete Schleiferbauteile enthält. Es gibt ein vorderes Bett 12,
das an jedem seitlichen Ende jeweils ein Walzenauflager 14 besitzt,
auf dem die Achszapfen 15 an den Enden einer Walze 17 so aufliegen
können,
dass die Walze an den Achszapfen gedreht werden kann, während die
Walze geschliffen wird. Das vordere Bett 12 ruht auf starren Auflagern
oder Isolationsauflagern 16 unter ihm, bestehend aus einem steifen
und doch elastischen Material, z.B. einem geeigneten Polymer, Gummi
oder zusammengedrückten
Federn.
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Zum
Schleifen der Walze wird ein Schleifrad 20 auf einer Radunterlage 22 abgestützt, die
ihrerseits auf einem traversierenden Wagen 24 getragen wird,
welcher an einem hinteren Bett 26 befestigt ist. Das hintere
Bett 26 ruht ebenfalls auf starren Auflagern oder Isolationsauflagern 28 unter
ihm von derselben Art wie die Isolationsauflager 14. Üblicherweise
traversieren zum Schleifen der Walze das Rad sowie Radkopf und Wagen
entlang der Achse des Rades und parallel zur Achse der Walze auf
dem Bett 12.
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Ein
weiteres Standardbauteil einer Walzenschleifvorrichtung ist ein
Taster 30, der einen Arm enthält, der zu und von der Walze
weg geschwenkt werden kann, die gerade geschliffen wird. Der Arm trägt mindestens
eines oder vielleicht zwei Tasterelemente, die sich zu der Walze
hin bewegen, die gerade geschliffen wird, und die ihr Profil und
ihre Oberfläche
abtasten, um den Schleifprozess festzulegen. Der Taster 30 wird
ebenfalls auf einem Wagen 36 getragen, der seinerseits
auf einem Tasterbett 38 getragen wird, wobei das Tasterbett
auf starren Auflagern oder Isolationsauflagern 42 getragen
wird.
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Die
Schleifvorrichtung besitzt weitere Standardbauteile, darunter verschiedene
Antriebe, um die Walze zu drehen, das Schleifrad zu drehen, die
Traversierbewegung des Schleifrads auszuführen, die Bewegung des Tasters
auszuführen,
die Traversierbewegung des Tasters entlang der Achse der Walze auszuführen usw.,
die nicht dargestellt, die dem Fachmann jedoch bekannt sind. Eine
Bedienungsstation 46 neben der Vorrichtung ist mit den
verschiedenen beweglichen Elementen verbunden, um ihre Arbeitsweise
zu steuern.
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Die
drei getrennten Hauptbauteile und ihre jeweiligen Betten 12, 26, 38 sind
oben auf einem großen
Betonblock 50 angeordnet. Die Formen der Bauteile und ihrer
Betten und Auflager definieren eine Stellfläche für die Schleifvorrichtung. Die
Oberseite des Betonblocks ist so geformt, dass sie zu der Stellfläche der
Vorrichtung passt. Der Betonblock ist groß mit einer Höhe von 2–3 Metern,
was ihn teuer und ziemlich schwer macht, so dass der Block und die Schleifvorrichtung
auf dem Boden der Fabrikhalle nicht bewegt werden können. Wie
dargestellt, befindet sich der Betonblock unter dem Fabrikhallen boden 56 in
einer Grube 58, und seine beträchtliche Höhe und sein Gewicht verhindern,
dass er innerhalb der Halle an einen anderen Ort verlegt werden
kann.
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Der
Betonblock 50 selbst ist auf einem Isolatorsystem abgestützt, das
aus Blöcken 62 von
elastischem Material aus einem Polymer, Gummi, zusammengedrückten Federn
oder dergleichen besteht, wie dies üblich ist; dieses System ruht
auf dem abgesenkten Unterboden 64 der Fabrikhalle. Jedes
der Bauteile 10, 20, 30 und sein Bett 12, 26, 38 ist
von den anderen getrennt, so dass es keine aus einem Stück bestehende
Struktur für
die Bauteile gibt, sondern die Bauteile vielmehr einzeln mit dem
Betonblock 50 durch die jeweiligen Isolatorsysteme 16, 28, 42 zwischen
den verschiedenen Betten der Komponenten und dem Betonblock verbunden
sind.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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2 zeigt
eine Walzenschleifvorrichtung 110 nach einer Ausführungsform
dieser Erfindung. Elemente in der Ausführungsform von 2,
die jenen in der Ausführungsform
nach dem Stand der Technik von 1 entsprechen,
sind mit denselben Kennzeichnungsnummern bezeichnet, jeweils um 100 erhöht. Andere
und abweichende Elemente sind von 200 an nummeriert.
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In
der Walzenschleifvorrichtung 110 trägt das vordere Bett 112 die
Auflager 114 für
die Achszapfen 115 der zu schleifenden Walze 117.
Die Walze 117 wird auf herkömmliche Weise angetrieben,
damit sie sich dreht.
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Das
Schleifrad 120 wird im Radkopf 122 auf einem herkömmlichen
traversierenden Wagen 124 abgestützt, der entlang der Achse
des Rades 122 und parallel zur Achse der Walze 117 traversiert.
Der Wagen wird auf einem Bett 126 abgestützt, im
Verhältnis
zu dem der Wagen 124 und der Radkopf 122 traversieren.
Wie es üblich
ist, ist der Radkopf mit einem System 127 zum Auftragen
von Kühlflüssigkeit versehen,
welches das Schleifrad und die Walze kühl hält, wenn sie der Reibung des
Schleifvorgangs ausgesetzt sind.
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Es
gibt ein Tastersystem 130, das einen ersten Tasterarm 134 und
einen zweiten Tasterarm 135 umfasst, der die Rolle, während sie
geschliffen wird, abtastet oder vermisst. Die Taster 134, 135 werden auf
dem Tasterwagen 136 getragen, der seinerseits auf dem Bett
des Tasters 138 abgestützt
wird, um entlang der Richtung parallel zur Achse der Rolle 117 zu
traversieren. Ein Beispiel eines solchen Tastersystems wird im US-Patent
5.551.906 offen gelegt.
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Das
Hauptunterscheidungsmerkmal dieser Erfindung umfasst das Walzenschleiferbett 200.
Das Walzenschleiferbett 200 besteht aus einem monolithischen
Block, der hauptsächlich
aus einem Epoxid-Granit-Verbundstoff besteht. Dieser kann aus einem
Granit-Zuschlag von im Allgemeinen einheitlicher Größe von durchschnittlich
1/4 bis 1/2 Zoll Durchmesser bestehen, der durch ein langsam aushärtendes
Epoxidharz fest verbunden wird. Der Block definiert ein Walzenschleiferbett
von hoher dynamischer Steifigkeit, um die Bauteilauflager starr
und präzise
abzustützen.
Die Bauteile der Schleifvorrichtung sind fest und starr ohne dazwischen
angeordnete Isolatorsysteme mit diesem monolithischen Block verbunden.
Es gibt ein oberes Blech 202 und ein Bodenblech 204 auf
der oberen 203 und der unteren 205 Fläche des
Walzenschleiferbetts 200, wobei die Bleche vorzugsweise
aus stabilem Stahl bestehen und im Wesentlichen nicht nachgeben.
Die Oberflächen 203, 205 sind
so ausgerichtet, dass die Bleche parallel sind. Die Bleche 202, 204 sind
ferner in die jeweiligen Oberflächen 203, 205 so
eingelassen, dass die Kanten der Bleche an 208, 212 vom
Material des Blocks bedeckt sind. Diese Anordnung bietet eine beispiellose
dynamische Steifigkeit von Block und Bett in allen Bewegungsebenen.
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Statt
auf einzelnen elastischen Isolationselementen abgestützt zu werden,
ist das vordere Bett 112 für die Walze, die gerade geschliffen
wird, fest und starr befestigt, z.B. verschraubt, um das Blech 202 durch
steife Verbindungen 214 steif zu halten.
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In ähnlicher
Weise wird das hintere Bett 126 für den Wagen 124 für das Schleifrad 120 an
den Verbindungen 216 fest und starr an dem Blech 202 gehalten.
Das Bett 112 für
die Walze und das Bett 126 für das Schleifrad sind starr
mit dem Walzenschleiferbett 200 verbunden, und daher schwingen
sie im Verhältnis
zueinander nicht, wie dies in der Anordnung nach dem Stand der Technik
vorkommen könnte.
Auf diese Weise sind alle Elemente der Walzenschleifvorrichtung
starr mit einem einzigen Walzenschleiferbett verbunden, das über dynamische
Steifigkeit verfügt,
so dass es als isolierter Fundamentblock für die gesamte Walzenschleifvorrichtung
dienen kann.
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Schwingungsisolatoren 230 sind
unter dem unteren Blech 204 unter dem Block 200 angebracht und
liefern damit die gewünschte
Isolation gegenüber
der umliegenden Umgebung. Zu den Beispielen für Materialien, aus denen die
Isolatoren bestehen können,
gehören
ein Filz- und Gummiverbundstoff, Gummikissen oder Federn.
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Ein
zusätzliches
Blech 234 ist in ein seitliches Ende 236 des Blocks 202 eingelassen,
wodurch die Tasterbaugruppe 130 ebenfalls in den Block
integriert ist. Weil sich das Blech 234 am Ende des Blocks
befindet, kann der Block kleiner gemacht werden, als wenn das Bett
des Tasters sich auf der Oberseite des Blocks befände.
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Da
der sehr große
gegossene Betonblock nach dem Stand der Technik nicht länger benötigt wird,
kann die komplette Maschine direkt auf den Boden einer Fabrikhalle
an jedem gewählten
Standort aufgestellt werden, solange der Boden ausreichende Tragkraft
für das
direkte Gewicht der Maschine besitzt. Es sind keine zusätzlichen
Bauarbeiten erforderlich, um die Schleifmaschine mit dem Block der Erfindung
an einem ausgewählten
Standort aufzustellen. Dies ermöglicht
niedrigere Installationskosten und weniger Aufwand für die Installation.
Die oben genannte Trennung des ersten und zweiten Stahlblechs im
maximalen Abstand der Höhe
des Blocks bietet die maximale gewünschte Dämpfung und ein maximales Trägheitsmoment
und Steifigkeit.
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Obwohl
diese Erfindung in Bezug auf eine ihrer besonderen Ausführungsformen
beschrieben wurde, werden für
den Fachmann zahlreiche weitere Varianten und Abänderungen sowie weitere Nutzungsformen
ersichtlich werden, daher ist diese Erfindung nicht durch die hierin
enthaltene spezifische Offenbarung beschränkt, sondern nur durch die
beigefügten
Ansprüche.