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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Kalibrieren einer Mehrwalzenglättmaschine.
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Mehrwalzenglättmaschinen
werden als Adjustagewerkzeuge zum Glätten von Metallblechen aus
Stahl eingesetzt. Das allgemeine Prinzip des Glättens durch Mehrwalzenglättmaschinen,
insbesondere des Glättens
unter Zug, besteht darin, das zu glättende Blech oder Band zwischen
zwei parallelen Walzenreihen ablaufen zu lassen, die derart angeordnet
sind, dass sie ineinander verschachtelt sind, wobei die Verschachtelung
in der Ablaufrichtung des Bleches abnimmt. Während seines Durchlaufs zwischen
den Walzen wird das Blech in Durchbiegung abwechselnd in der einen
und dann in der anderen Richtung verformt. Die Biegungsstärke nimmt
vom Eingang der Glättmaschine
zum Ausgang hin ab, so dass das Stahlband einer Abfolge von wechselnden
Spannungen ausgesetzt wird, die dazu geeignet sind, die inneren
Spannungen aufgrund von Ebenheitsfehlern auszugleichen oder zumindest stark
zu verringern. Die zunehmende Abnahme der Verformungsstärke ermöglicht,
am Ausgang der Glättmaschine
ein so ebenes Band wie möglich
und mit so wenigen inneren Spannungen wie möglich zu erhalten. In Glättmaschinen,
die unter Zug arbeiten, wird das Band durch die Glättmaschine
hindurch zwischen einer Ablaufspule und einer Empfängerspule durch
Antriebsblöcke
in S-Form angetrieben, welche sein Ablaufen bewirken, wobei sie
außerdem
einen Zug an dem Band sicherstellen.
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Von
den Benutzern der Bänder
oder Bleche geforderte immer engere Toleranzen bezüglich der Ebenheit
und der inneren Spannungen haben dazu geführt, nach der bestmöglichen
Steuerung der Funktionsweise von Glättmaschinen zu suchen, wobei
Voreinstellungen und die bestmögliche
Kenntnis der mechanischen Eigenschaften der Maschine eingesetzt
werden: Spielräume,
Nachgaben, Einstellparameter etc.
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Zum
besseren Verständnis
der Probleme, die sich bei der gewünschten Verbesserung der Steuerung
des Verhaltens von Glättmaschinen
einstellen, wird an die Hauptbauteile einer Mehrwalzenglättmaschine
in Verbindung mit den 1 bis 5 erinnert.
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In
der Zeichnung der 1 ist schematisch eine solche
Glättmaschine
dargestellt, mit einer Anordnung unterer Walzen 11 und
einer Anordnung oberer Walzen 12, die jeweils von einem
unteren Träger 13 und
einem oberen Träger 14 getragen
sind. Das Metallband 10 läuft in der Glättmaschine
zwischen zwei Motorblöcken 31, 32 aus
Antriebs- und Zugtrommeln, die S-förmig angeordnet sind, in der Richtung
des Pfeils F ab. Die Walzen liegen alle parallel zueinander und
sind in der Ablaufrichtung des Bandes zwischen oben und unten derart
versetzt angeordnet, dass sie mehr oder weniger ineinander verschachtelt
werden können.
Wie gut zu sehen ist, wird das Band in dem Eingangsbereich der Glättmaschine relativ
stark durch abwechselnde Biegungen zwischen den Eingangswalzen 11a, 12a, 11b,
etc. verformt, welche stark ineinander verschachtelt sind, wohingegen
die Verformungen in dem Ausgangsbereich sehr leicht sind, aufgrund
dessen, dass die Ausgangswalzen 11m, 12m, 11n wenig
oder gar nicht ineinander verschachtelt sind.
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In
der Zeichnung der 2 ist ebenfalls schematisch
ein Beispiel für
die Regelvorrichtungen der Glättmaschine
dargestellt zum Einstellen der Verschachtelung der Walzen. Der obere
Träger 14 wird an
einem oberen Tragelement 15 durch Einstellanordnungen 16a, 16b, 16c, 16d,
beispielsweise der Art Schrauben-Mutter mit Winkelhalterung gehalten, wobei
jeweils zwei Anordnungen 16a, 16b zum Eingang
der Glättmaschine
hin und die beiden anderen Anordnungen 16c, 16d zum
Ausgang hin und auf jeder Seite in der Längsrichtung angeordnet sind.
Die beiden Einstellanordnungen am Eingang 16a, 16b sind
durch eine Antriebswelle 17a und eine Kupplung 18 miteinander
verbunden und gemeinsam von einem Eingangsmotor 19a angetrieben.
Ebenso sind die beiden Einstellanordnungen am Ausgang 16c, 16d durch
eine Antriebswelle 17b und eine Kupplung 18b miteinander
verbunden und durch einen Ausgangsmotor 19b gemeinsam angetrieben.
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Die
Kupplungen 18a, 18b ermöglichen, die Einstellanordnungen,
die sie miteinander verbinden, vorübergehend abzukoppeln, um den
Querparallelismus oder die „Hüftschwingung" zwischen den unteren
und oberen Walzen einzustellen, und zwar am Eingang wie auch am
Ausgang der Glättmaschine. Dann
wird die Einstellung der Verschachtelungen der Walzen der Glättmaschine
mittels der Motoren durchgeführt,
welche die Einstellanordnungen gleichzeitig und in identischer Weise
sowohl am Eingang der Glättmaschine
als auch am Ausgang antreiben.
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Das
Einstellen des Parallelismus oder der Hüftschwingung wird nur in Fällen wichtiger
Eingriffe an der Glättmaschine
durchgeführt.
Das Kalibrieren der Glättmaschine
wird häufiger
durchgeführt,
um die Verschachtelungen der Walzen neu einzustellen oder sie abhängig von
den Eigenschaften der geglätteten Bänder zu
verändern.
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In 3 ist
ebenfalls schematisch die Glättmaschine
in Vorderansicht dargestellt, um die Vorrichtungen zur Einstellung
der Biegung oder der Durchbiegung der Walzen zu zeigen. In der Tat
führen
die auf das Band während
des Glättens
ausgeübten
Biegungskräfte
in Reaktion dazu, Verformungen an den Glättwalzen hervorzurufen. Um
diese Verformungen auszugleichen und um zu verhindern, dass sie
wiederum geometrische Fehler des Bandes mit sich bringen, sind die
Glättwalzen
von Stützwalzen getragen,
die selbst von Widerlagerrollen getragen sind. Diese Anordnung ist
in einem Rahmen angebracht, der als Kassette bezeichnet wird, und
der auf einer Anordnung aus Schrägkeilen
oder Wirkgliedern oder auch Widerlagern angeordnet ist, welche unabhängig voneinander
und in der Höhe
einstellbar sind, und welche über
die Breite der Glättmaschine
verteilt sind. In dem in 3 dargestellten Beispiel gibt
es elf Reihen dieser Widerlagerrollen 21, die über die Breite
der Glättmaschine
angeordnet sind. Die vertikale Position der Widerlagerrollen kann
mit Hilfe einstellbarer Schrägkeile 22 eingestellt
werden, welche jeweils auf alle Widerlagerrollen einwirken, die
auf einer gleichen parallelen Ablauflinie des Bandes und über die
gesamte Länge
der Glättmaschine
angeordnet sind. Die Form der Glättwalzen
hängt somit
von der vertikalen Position der Widerlagerrollen ab.
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Ein
Beispiel für
ein einstellbares Widerlagersystem ist in 5 dargestellt.
In diesem Beispiel ist die Höhe
der Widerlager mit Hilfe von Schrägkeilen 23 einstellbar,
welche zwischen den Stützrollen
und einem festen unteren Träger 15' angeordnet
sind und aufeinander gleiten. Die relative Bewegung der Schrägkeile wird
durch einen Stellantrieb 24 herbeigeführt und kann beispielsweise
von einem Positionsfühler 25 gemessen
werden.
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In
dem Fall der 3 sind solche Systeme beispielsweise
für die
drei Widerlager 22a, 22b, 22c und 22i, 22j, 22k vorgesehen,
die auf jeder Seite zu den Enden der Walzen hin angeordnet sind,
wo die Verformungen am stärksten
sind. In dem Mittelbereich kann es nicht erforderlich sein, solche
einstellbaren Widerlager einzusetzen. Wie in 4 in sehr übertriebener
Weise zu sehen ist, ermöglichen
die Widerlager unter Ausübung
einer mehr oder weniger starken vertikalen Kraft unter den Walzen,
diese unbelastet und auch unter Belastung zu verformen, damit ihr
Profil während
des Glättens
an die Korrektur der auf dem zu glättenden Band festgestellten
Fehler angepasst wird.
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Zur
Durchführung
der umfassenden Einstellung einer Glättmaschine stehen also zur
Verfügung:
- – die
Einstellung des Parallelismus oder der Hüftschwingung der Glättmaschine,
d.h. im wesentlichen die Einstellung des Parallelismus zwischen den
unteren Walzen und den oberen Walzen, wobei diese Einstellung durch
Einwirken auf die Stellschrauben für die Position des oberen Trägers durchgeführt wird,
wobei dies nach der Trennung der Kupplungen 18a, 18b in
unabhängiger Weise
zwischen den Stellschrauben auf der rechten Seite und auf der linken
Seite geschieht;
- – die
Einstellung der Verschachtelung der Walzen am Eingang und am Ausgang
der Glättmaschine, wobei
der Verschachtelungswert in allgemeiner Regel von einer Messung
des Drehwinkels der Stellschrauben für die Position des oberen Trägers oder
von Bewegungsfühlern
zwischen dem Träger
am Eingang und dem Träger
am Ausgang der Glättmaschine
gesteuert wird;
- – die
Einstellung der Durchbiegung der Walzen mit Hilfe der Antriebselemente,
wie sie zuvor beschrieben wurden, wobei der Wert für jedes
Widerlager durch die von den Fühlern 25 durchgeführte Messung
bestimmt wird;
- – der
Zug an dem Band, der von den S-förmigen Zugblöcken erzeugt
wird, und dessen Wert von einem Zugkraftmesser oder ausgehend von
den elektrischen Parametern der Motoren der Spulen gemessen werden
kann;
- – die
Längsdehnung,
die während
des Glättens erzeugt
und von einem Geschwindigkeitsdifferential zwischen der Eingangszugvorrichtung
und der Ausgangszugvorrichtung gemessen wird.
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Außerdem hängt die
exakte Geometrie des Durchlaufweges des Bandes, von welcher die
Qualität
des Glättens
abhängt,
selbst von den während des
Durchlaufens erzeugten Kräften
und von den Verformungen des Bandes ab, welche Verformungen der
Maschine bewirken, die als Nachgabe bezeichnet werden.
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Um
eine wirksame Steuerung des Glättens erzielen
zu können,
ist es erforderlich, so genau wie möglich die reale Position der
Glättwalzen
und permanent ihre Geometrie während
der Arbeit zu kennen. Somit muss es möglich sein, die Geometrie und die
Position der Walzen in Abhängigkeit
von allen anderen Parametern, welche die Walzen beeinflussen können, zu
bestimmen, d.h. in Abhängigkeit
von den an die verschiedenen Antriebselemente gelieferten Einstellwerten
und auch den erzeugten Kräften,
welche die Geometrie und die reale Position der Walzen verändern können.
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Um
in Kenntnis der Sachlage die Glättmaschine
abhängig
von den Eigenschaften der zu glättenden
Bänder
einstellen und die Antriebselemente, insbesondere die Einstellmotoren
für die
Verschachtelungen, initialisieren zu können, ist es somit erforderlich,
die Glättmaschine
zu kalibrieren oder zu initialisieren, d.h. die Basiseinstellungen
der Glättmaschine
zu bestimmen, die so angepasst sind, dass sie die beabsichtigte
Glättung
erzielen.
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Es
ist ebenfalls sehr wünschenswert,
eine Verbindung zwischen den Einstellwerten, die von den verfügbaren Antriebselementen
steuerbar sind, und den geometrischen Veränderungen des Glättweges im
Laufe des Vorgangs herstellen zu können, mit anderen Worten, das
Nachgeben der Glättmaschine
zu kennen und ihm Rechnung zu tragen bei der Einstellung der Verschachtelungsantriebe,
um bereits im Voraus das Nachgeben etwas auszugleichen, das während der
realen Arbeit auftreten wird.
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Derzeit
wird das Kalibrieren von Mehrwalzenglättmaschinen klassisch ohne
Belastung mit Hilfe von maßgeschliffenen
Keilen aus Stahl oder mit Belastung unter Verwendung von Metallkeilen
und Bleistangen durchgeführt,
welche zwischen die Träger
der Glättmaschine
geschoben werden, wobei dann die Träger parallel zueinander festgezogen werden
bis zu einem genauen Abstand zwischen den beiden Anordnungen aus
unteren Walzen und oberen Walzen, wobei der Abstand durch einen
maßgeschliffenen
Keil aus Stahl definiert wird, beispielsweise mit einer Dicke von
8 mm, der zwischen den beiden Walzenanordnungen abgeordnet wird.
So wird die Glättmaschine
in Kräftebedingungen
versetzt, die geeignet sind, das unvermeidbare mechanische Spiel
auszugleichen, und in einen Beanspruchungszustand, der von dem Zusammendrücken der
Bleikeile bestimmt ist. Dann wird in diesem Zustand die Position
der Stellschrauben der Glättmaschine
markiert, so dass die betreffende Position dann als Bezugspunkt
gelten kann, bezüglich
derer die endgültige
Arbeitsposition eingestellt wird, indem die Stellschrauben in die
Position gebracht werden, welche der gewünschten Arbeitsposition der
Walzen entspricht, wobei man sich dabei auf das Verhältnis zwischen
der Bewegung der Schrauben und der entsprechenden Bewegung der Walzen
stützt.
Dank dieses Verfahrens kann auch der Parallelismus eingestellt oder
die Ausschwingung ausgeglichen werden, und eventuell kann sogar
auf die Widerlager eingewirkt werden, um die Biegung oder Durchbiegung
der Walzen anzupassen, allerdings nur näherungsweise.
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Während des
hier oben beschriebenen Kalibriervorgangs bleibt die Kraft, welcher
die Träger wirklich
ausgesetzt sind, und welche auf dem Zusammendrücken der Bleikeile beruht,
unbekannt, und ist somit nicht zuverlässig repräsentativ für die während der tatsächlichen
Arbeit auftretenden Kräfte.
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Das
bekannte Verfahren führt
insbesondere, wie in Experimenten festgestellt, dazu, dass Bänder mit
geringer Dicke während
des Glättens übermäßig zusammengedrückt werden.
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Hieraus
ergibt sich eine nicht zufrieden stellende Beherrschung der restlichen
Krümmungen, Bögen und
Ziegel.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die zuvor angeführten Probleme
zu lösen.
Sie zielt insbesondere darauf ab zu ermöglichen, die Eigenschaften
einer Mehrwalzenglättmaschine
mit größerer Genauigkeit
bestimmen zu können,
indem eine Kalibrierung unter Belastung durchgeführt wird, die reproduzierbar
ist und unter bekannten Kräften
stattfindet. Sie zielt auch darauf ab, das Nachgeben der gesamten
Glättmaschine
unter verschiedenen Belastungen derart zu bestimmen, dass diese
Werte in die Einstellmodelle integriert werden können. Sie zielt ebenfalls darauf
ab, mit höherer
Genauigkeit die Einflüsse der
Einstellungen der Widerlager derart zu bestimmen, dass die Einstellungen
dieser letzteren verfeinert werden und das Quernachgeben der Glättwalzen
korrigiert werden kann, um schließlich eine bessere Ebenheit
der geglätteten
Bänder
zu erhalten.
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Sie
zielt ebenfalls darauf ab, das Ausschwingen der Glättmaschine
sowie ihr „Schwanken" zu korrigieren.
Sie hat auch zum Ziel zu ermöglichen, die
Leistung einer Mehrwalzenglättmaschine
zu erforschen, um genaue und reproduzierbare Einstellungen entsprechend
gewöhnlicher
Belastungsglättfälle zu liefern.
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Im
Hinblick auf diese Ziele hat die Erfindung eine Vorrichtung zum
Kalibrieren einer Mehrwalzenglättmaschine
zum Glätten
eines Metallbandes zum Gegenstand mit einer Anordnung unterer Walzen
und einer Anordnung oberer Walzen, die praktisch parallel zueinander
und senkrecht zu der Glättrichtung
angeordnet sind, in welcher das zu glättende Band abläuft.
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Erfindungsgemäß ist die
Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Messplatte aus Metall
aufweist, insbesondere mit einer höheren Elastizitätsgrenze,
mit einer Abmessung, die dafür eingerichtet
ist, zwischen der oberen Walzenanordnung und der unteren Walzenanordnung
angeordnet zu werden, wobei sie sich praktisch über die gesamte Länge der
Walzen erstreckt, wobei die Platte Positionierungsvorrichtungen
aufweist, um ihre Positionierung bezüglich der Walzen in der Glättrichtung
sicherzustellen, und Verformungskaliber zum Messen der elastischen
Verformungen der Platte, wobei die Verformungskaliber auf der Platte
derart befestigt sind, dass sie mehrere Querreihen von Kalibern
bilden, die jeweils im Lot zu einer der Walzen auf der der Walze
abgewandten Seite der Platte angeordnet sind.
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Die
Erfindung hat auch ein Verfahren zum Kalibrieren einer Mehrwalzenglättmaschine
unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messplatte
in der Glättmaschine
angeordnet und dank der Positionierungsvorrichtungen derart positioniert
wird, dass jede Kaliberreihe im Lot zu einer Walze angeordnet ist,
und die beiden Walzenanordnungen durch Presssteuervorrichtungen
einander derart angenähert
werden, dass eine Presskraft auf die Messplatte ausgeübt wird,
und mittels der Kaliber die Verformungen gemessen werden, welche
auf der Platte senkrecht zu jeder im Lot zu den Kalibern angeordneten
Walze auftreten, um daraus die von den Walzen senkrecht zu jedem
Kaliber ausgeübte Presskraft
sowie das reale Zusammenpressen zwischen den Walzen abzuleiten.
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Dank
der im Lot zu den Walzen angeordneten Verformungskaliber können die
Biegungsverformungen an der Oberfläche der Platte gemessen werden,
die durch das Aufliegen der Walzen auf der Platte entstehen, und
daraus kann in Kenntnis der mechanischen Eigenschaften der Platte
die Stärke
der Auflagekraft auf der Höhe
jedes Kalibers abgeleitet werden. Ausgehend von diesen Messungen
kann man so zu einer genauen Kenntnis der Eigenschaften der Glättmaschine
im Hinblick auf die Geometrie des zwischen den Walzen definierten
Glättweges
gelangen.
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Zunächst weist
die Platte vorzugsweise zumindest eine Kaliberreihe auf, die derart
angeordnet ist, dass sie sich im Lot zu einer der zum Eingang der Glättmaschine
hin angeordneten Walzen befindet, und eine Kaliberreihe, die derart
angeordnet ist, dass sie sich im Lot zu einer der zum Ausgang hin
angeordneten Walzen befindet. So können die Presskräfte am Eingang
und am Ausgang der Glättmaschine
bestimmt werden und in der Folge können beispielsweise die Steuerantriebe
für die
Position des oberen Trägers
in einer Position initialisiert werden, welche einem identischen
Pressen am Eingang und am Ausgang entspricht, um dann den realen
Pressunterschied zwischen Eingang und Ausgang bestimmen zu können und
somit die Verschachtelungsdifferenz zwischen den Walzen am Eingang
und den Walzen am Ausgang. Es ist festzustellen, dass die Kaliber nicht
senkrecht zu der ersten Walze, oben oder unten, und auch nicht senkrecht
zu der letzten oberen oder unteren Walze angeordnet werden, so dass
die Messungen nur senkrecht zu den praktisch nur vertikal belasteten
Walzen durchgeführt
werden.
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Ebenfalls
vorzugsweise weist eine Kaliberreihe zumindest ein auf der Mittellinie
angeordnetes Kaliber und ein auf jeder Seite zu den Kanten der Glättmaschine
hin angeordnetes Kaliber auf, was ermöglicht, Pressunterschiede zwischen
den Seiten der Glättmaschine
zu bestimmen und gegebenenfalls zu korrigieren. Zusammen mit den
zuvor eingeleiteten Maßnahmen
wird es möglich,
Ausschwingungen der Glättmaschine
zu erfassen und somit ebenfalls zu korrigieren.
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Ebenfalls
vorzugsweise umfasst eine Kaliberreihe ein Zentralkaliber und mehrere
Seitenkaliber, die derart angeordnet sind, dass sie sich jeweils im
Lot zu jedem Widerlager der Glättmaschine
befinden. So kann die genaue Kenntnis der Eigenschaften der Glättmaschine
im Hinblick auf die Geometrie des zwischen den Walzen definierten
Glättweges
noch verbessert werden, und zwar insbesondere im Hinblick auf das
Querprofil dieses Weges, welches durch die Form der Mantellinien
der Walzen definiert ist, welche die Messplatte berühren.
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So
kann auf die Widerlager eingewirkt werden, um Fehler im Parallelismus
zwischen den Walzen zu korrigieren, beispielsweise indem die Widerlager
der Glättmaschine
derart eingestellt werden, dass die von jedem Kaliber für eine gleiche
Walze gemessenen Verformungen gleich sind oder vorbestimmte Werte
aufweisen, so dass der Luftspalt zwischen zwei aufeinander folgenden
Walzen, d.h. einer oberen Walze und einer unteren Walze, über die Breite
des Glättweges
konstant ist oder vorbestimmten Werten entspricht, die dazu geeignet
sind, die spezifischen Fehler eines zu glättenden Bleches zu korrigieren.
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Was
soeben beschrieben wurde, betrifft im wesentlichen die Eigenschaften
bezüglich
der Geometrie des Glättweges,
was ermöglicht,
die bestmögliche
Kenntnis seiner Geometrie zu bekommen, wenn einmal die verschiedenen
Elemente der Glättmaschine
unter Bedingungen angeordnet sind, welche den Arbeitsbedingungen
entsprechen, insbesondere unter einer Belastung, die geeignet ist,
die verschiedenen Spiele der Walzen und ihrer Träger und der Stell- und Steuerorgane
zu unterbinden.
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Die
Erfindung ermöglicht
auch, das Verhalten der Glättmaschine
unter Belastung kennen zu lernen, indem die gesamte Presskraft in
verschiedenen Messpositionen der Presssteuervorrichtungen bestimmt
wird und daraus eine Deformationskurve (Nachgabekurve) der Glättmaschine
abgeleitet wird, die dann berücksichtigt
werden kann, um Vorabeinstellungen für die Arbeit durchzuführen, in
Abhängigkeit
von den dimensionalen und mechanischen Eigenschaften der zu glättenden
Bänder
und in Abhängigkeit
von der Stärke
der Verschachtelung der Walzen, die notwendig ist, um beispielsweise
bekannte Fehler der Bänder
zu korrigieren. Anstatt die gesamte Presskraft zu berücksichtigen,
die ausgehend von der Gesamtheit der von allen Kalibern durchgeführten Messungen
bestimmt wird, könnte
man auch örtlich
begrenztere Pressschwankungen bestimmen, um beispielsweise das jeder
Säule der
Glättmaschine
eigene Nachgeben zu unterscheiden, oder um das einzelne Verhalten
der Widerlager während
der Belastungsschwankungen nachzuverfolgen.
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Es
ist festzuhalten, dass die erfindungsgemäß eingesetzte Platte typischerweise
eine Platte aus Stahl mit hoher Streckgrenze, von beispielsweise
1000 MPa, und mit einer Dicke von beispielsweise in der Größenordnung
von 0,7 mm ist, auf jeden Fall mit einer sehr deutlich größeren Dicke
als diejenige der zu glättenden
Bänder,
die typischerweise eine Dicke von beispielsweise 0,1 bis 0,2 mm
aufweisen.
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Zur
Bestimmung der Eigenschaften der Platte müssen die folgenden Überlegungen
berücksichtigt
werden:
- – die
Messplatte darf keinen plastischen Verformungen ausgesetzt werden,
die insbesondere in Folge einer zu starken Verschachtelung der Walzen
eintreten könnten.
Eine zu starke Verschachtelung der Walzen kann die Gefahr bergen,
die Messkaliber übermäßig zu verformen;
- – die
Dicke der Platte wird derart festgelegt, dass sie durch elastische
Biegungen die gewöhnlich von
der Glättmaschine
ausgehaltenen Glättkräfte ausübt;
- – außerdem wird
eine maximale Dicke der Platte festgelegt, um zu vermeiden, dass
die Empfindlichkeit der Messungen sinkt;
- – die
Streckgrenze der Platte wird abhängig
von der Dicke und derart festgelegt, dass die Plastifizierung vermieden
wird, wenn die Platte die gewöhnlichen
maximalen Glättkräfte ausüben soll.
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Damit
die durchgeführten
Maßnahmen
zuverlässig
und reproduzierbar sind, ist es von größter Wichtigkeit, dass die
Messkaliber genau in der Position der größten relativen Verformung angeordnet sind,
d.h. an der Spitze der durch Ausüben
der Presskraft erzeugten Wellenbewegungen. Dazu weisen die Positionierungsvorrichtungen
zumindest zwei Anordnungen von Positionierungskalibern auf, welche
jeweils zu jeder Seitenkante der Platte hin, mit dem größtmöglichen
Abstand voneinander im Lot zu einer gleichen Walze angeordnet sind,
um zu ermöglichen, die
Positionierung der Platte bezüglich
dieser Walze in der Glättrichtung
und somit die relative Position aller Messkaliberreihen bezüglich ihrer
jeweiligen Walzen genau zu bestimmen.
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Zur
genauen Einstellung der Positionierung der Platte umfasst diese
an einer zu der Glättrichtung quer
liegenden Kante einstellbare Widerlager, die derart angeordnet sind,
dass sie in Anschlag gegen eine der Endwalzen am Eingangs- oder
Ausgangsende der Glättmaschine
auf der Höhe
der Achse der Walze gelangen. Durch Bewegen dieser Widerlager, welche
beispielsweise mit Hilfe von Mikrometerschrauben fein einstellbar
sind, wird so die Position der Platte derart eingestellt, dass die
Positionierungskaliber ihre perfekte Zentrierung bezüglich der Walze
einnehmen. Um diese Positionierung zu erleichtern und ihre Genauigkeit
zu erhöhen,
sind die Positionierungskaliber vorzugsweise als Kaliber der unter
dem Namen „Kettchen" bekannten Art ausgebildet,
die klassisch in der Form einer Anordnung aus fünf Verformungskalibern ausgebildet
sind, welche in einer Reihe über
eine Gesamtlänge
in der Größenordnung
von Zentimetern miteinander verbunden sind. Jedes Kettchen ist mit
Genauigkeit auf die einer Arbeitswalze gegenüberliegende Seite der Platte aufgeklebt,
so dass die Achse des zentralen Kalibers des Kettchens perfekt im
Lot zu der Achse der Walze liegt.
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Die
Positionierung der Platte wird unter Beachtung der von jedem Kaliber
des Kettchens ausgegebenen Signale durchgeführt bis einerseits zum Erhalt
einer Symmetrie an den Kalibern, die auf jeder Seite des zentralen
Kalibers angeordnet sind, und andererseits bis zur Erfassung eines
Maximums durch das Zentralkaliber, welches bedeutet, dass dieses
genau im Lot zu der Achse der Walze angeordnet ist, wo die Krümmung der
Platte am stärksten
ausgebildet ist.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung hervorgehen,
die von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
und ihrem Einsatz gemacht werden wird.
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Dabei
wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
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die 1 bis 5 das
Prinzip und die Ausführung
einer Mehrwalzenglättmaschine
illustrieren, welche bereits kommentiert wurden;
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6 eine
Teilansicht einer erfindungsgemäßen Messplatte
ist;
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7 die
erfindungsgemäße Positionierung
der Platte in der Glättmaschine
illustriert;
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8 eine
Grafik ist, welche beispielhaft eine Verformungskurve (Nachgabekurve)
darstellt, die mit Hilfe der Messplatte bestimmt wurde;
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9 eine
Grafik ist, welche das Belastungsprofil der Walzen am Eingang der
Glättmaschine
illustriert, wobei sie insbesondere den Einfluss der Einstellung
der Widerlager auf das Profil zeigt.
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Die
beispielhaft vorgegebene, eingesetzte Platte 5, die für eine bestimmte
Art von Mehrwalzenglättmaschine
hergestellt und in 6 dargestellt ist, ist typischerweise
eine Platte aus Stahlblech mit hoher Streckgrenze, mit einer Dicke
von 0,7 mm und einer Abmessung von 500 mm in der Glättrichtung
und 1 m in Querrichtung. Sie trägt
mehrere Reihen von Verformungskalibern 50, die auf die
Oberfläche
des Bleches in der folgenden Weise aufgeklebt sind:
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Eine
erste Reihe 51 Kaliber ist auf der oberen Seite angeordnet,
um im Lot zu der zweiten unteren Walze 11b positioniert
zu sein, wie in 7 zu sehen. Eine zweite Reihe 52 Kaliber
ist in ähnlicher Weise
im Lot zu der vorletzten unteren Walze angeordnet. Eine dritte Reihe 53 ist
vorzugsweise auf der Höhe
einer mittleren Walze der Walzenreihe angeordnet.
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Jede
dieser Reihen umfasst sieben Kaliber, wie die Kaliber 51a, 51b, 51c, 51i, 51j, 51k der
ersten Reihe, die jeweils im Lot zu den Widerlagern 22a, 22b, 22c, 22f, 22i, 22j, 22k angeordnet
sind.
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Weitere
Kaliberreihen sind auf der unteren Seite der Platte 5 angeordnet,
wie eine Kaliberreihe 54, die im Lot zu der zweiten oberen
Walze 12b angeordnet ist, wobei eine Reihe 55 im
Lot zu der vorletzten oberen Walze und eine Reihe 56 im
Lot zu einer mittleren Walze der oberen Walzenreihe angeordnet ist.
Jede dieser Reihen umfasst beispielsweise drei Kaliber, die jeweils
im Lot zu den Widerlagern 22b, 22f und 22j angeordnet
sind. Außerdem
sind in gemeinsamer Ausrichtung mit der Reihe 54 und zu den
Kanten der Platte hin Positionierungskaliber 61, 62 angeordnet,
die aus Kettchen mit fünf
Kalibern bestehen, welche in der Richtung des Glättens in aus sich heraus bekannter
Art ausgerichtet sind, und deren Zentralkaliber genau auf der Linie 54 angeordnet ist.
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Die
Platte 5 umfasst ebenfalls zwei einstellbare Anschläge 60,
welche jeweils einen festen, mit der Platte 5 einstückig ausgebildeten
Bereich 63 und einen beweglichen Bereich 64 aufweisen,
der bezüglich
des festen Bereiches beispielsweise durch eine mikrometrische Schraube
einstellbar ist, und dessen Ende derart positioniert ist, dass es
in Anschlag gegen die erste untere Walze kommt, wie in 7 dargestellt.
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Zur
Durchführung
einer Messung wird die Platte 5 zwischen den unteren Walzen
und den oberen Walzen angeordnet und es wird begonnen zu pressen,
indem die Motoren 19a, 19b angesteuert werden.
Die von den Positionierungskalibern 61, 62 gelieferten
Angaben ermöglichen,
die richtige Positionierung der Kaliberreihe 54 im Lot
zu der Walze 12b zu überprüfen und
sie gegebenenfalls mit Hilfe der einstellbaren Anschläge 60 mit
einer Genauigkeit in der Größenordnung
von 0,1 mm zu korrigieren. Dieser erste Schritt der Messung ist
entscheidend für
die Sicherstellung eines perfekten Parallelismus zwischen den Kaliberreihen
und den Walzen und für
die genaue Positionierung jeder Kaliberreihe in der vertikalen Ebene,
die durch die Achse der entsprechenden Walze läuft.
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Dann
können
Pressmessungen mittels verschiedener Kaliber durchgeführt werden.
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Indem
man die Presskraft variieren lässt,
ermöglichen
umfassende oder integrierte Messungen an der Gesamtheit oder einem
Teil der Kaliber der Platte, beispielsweise die von den Trägern ausgehaltenen
Kräfte
und das Nachgeben der Glättmaschine zu
bestimmen. In 8 ist beispielhaft die Nachgabekurve
einer auf der Ausgangsseite der Glättmaschine angeordneten Säule dargestellt,
die dank des Einsatzes der erfindungsgemäßen Messplatte erhalten wird,
wobei das Nachgeben auf der Abszisse in mm und die Presskräfte pro
Walze auf der Ordinate in daß dargestellt
sind.
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Eine
solche Nachgabekurve kann dann in die Einstellparameter der Glättmaschine
integriert werden.
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Indem
die von jedem Kaliber gelieferten Werte getrennt betrachtet werden,
kann ein Belastungsprofil für
jede Walze bestimmt werden, die in Verbindung mit einer Kaliberreihe
angeordnet ist. Die Grafik der 9 zeigt
beispielsweise das Profil der Walzen am Eingang einer Glättmaschine.
Die Linie 71 entspricht einer Einstellung der Widerlager
von 0; die Linie 72 einer Einstellung von – 0,05 mm;
die Linie 73 einer Einstellung von – 0,1 mm. Jeder Punkt der Linien
entspricht einem Messkaliber und die auf der Ordinate angezeigten
Werte stellen das Pressen der Walzen auf die Platte dar, bestimmt
aus den durchgeführten
Messungen. Diese mit der erfindungsgemäß eingesetzten Platte durchgeführten Messungen
ermöglichen,
die gewöhnlichen
Einstellungen in Werten festzulegen, d.h. eine Einstellung der Widerlager von –0,1 mm,
empirisch ermittelt, um eine gute, offensichtliche Ebenheit zu erzielen.
Die erfindungsgemäß durchgeführten Messungen
ermöglichen
somit, ein gutes Bild von den tatsächlich in der Glättmaschine
durchgeführten
Pressungen in Querrichtung zu erhalten. Sie ermöglichen, die Einstellungen
der Widerlager zu verfeinern, um eine bessere Ebenheit zu erzielen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die hier oben, nur beispielhaft beschriebene
Ausführungsform
der eingesetzten Platte begrenzt. Insbesondere können die Anzahl und die Anordnung
der Kaliberreihen und die Anzahl der Kaliber pro Reihe abhängig von
der Anzahl der Walzen der Glättmaschine,
der Anzahl der Widerlager und der gewünschten Messungen verändert werden.
Ebenso können
die Positionierungskaliber sowie die einstellbaren Anschläge durch äquivalente
Vorrichtungen ersetzt werden, die in der Lage sind, eine so genaue
Positionierung wie möglich
der Messkaliberreihen im Lot zu den Walzen sicherzustellen.
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So
ist festzustellen, dass auch wenn vorrangig angestrebt ist, die
Glättmaschine
für die
maximale Glättbreite
einzustellen unter Verwendung einer Messplatte von dieser Breite,
so ist es ebenso möglich,
die Glättmaschine
für eine
Arbeit an einem gegebenen Blechformat einzustellen, das von dem
maximalen Format abweicht, unter Verwendung einer Messplatte mit
einer Abmessung, die identisch ist mit derjenigen des Produktes,
für welches
die Glättmaschine
eingestellt werden soll. So wird die Platte vorzugsweise zentriert
in Längsrichtung
in der Glättmaschine
angeordnet. Man kann so nachträglich
die Charakterisierung der Glättmaschine,
die zur Durchführung
der Einstellung gemacht wurde, sogar zum Glätten von Blechen mit kleinerem
Format verwenden.