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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Schleifaggregat für
eine mitlaufende Walzenschleifvorrichtung, die in einem Walzwerk
angebracht ist und dort verwendet wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Wenn das mitlaufende Walzenschleifen
ausgeführt
wird, ist es, wie in 16 dargestellt,
allgemein übliche
Praxis, daß mehrere
mitlaufende Walzenschleifvorrichtungen 20 derart angeordnet
sind, daß sie
einer zu schleifenden Walze 21 zugewandt sind, wobei jede
der mitlaufenden Walzenschleifvorrichtungen 20 ein Schleifaggregat 22 aufweist,
das sich in einer Achsrichtung der Walze 21 hin und her bewegen
und entlang der Achsrichtung drehen kann, wobei das Schleifaggregat 22 gegen
eine Oberfläche der
sich drehenden Walze 21 gedrückt wird, um die Oberfläche der
Walze 21 zu schleifen. Ein Wellenzentrum 20a der
Schleifvorrichtung 20 ist auf dieselbe Höhe eingestellt
wie eine Achse 21a der Walze 21, oder in einer
Höhe, die
nach oben oder nach unten (eine Verschiebungshöhe N) um einen bestimmten Abstand
von der Achse 21a verschoben ist. Das Wellenzentrum 20a der
Schleifvorrichtung 20 ist zudem horizontal in einem Winkel α (z. B. 0,5°) von einer
Linie 20b senkrecht zur Achse 21a der Walze 21 geneigt.
Dieser Neigungswinkel α wird
Schleifelement-Andruckwinkel genannt.
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Beim Schleifen der Walze 21 mit
der Schleifvorrichtung 20 sind folgende Probleme bekannt:
Die Verschiebungshöhe
H und der Schleifelement-Andruckwinkel α., die eingestellt wurden, verändern sich
aufgrund der Abnutzung der Walze infolge des Walzens oder aufgrund
der Einstellung eines Spaltes zwischen der oberen und unteren Walze 21 und 21. Somit
berührt
das Schleifelement die Oberfläche
der Walze 21 ungleichmäßig, wodurch
eine spiralförmige Riefe
entsteht und die Walzenoberfläche
beschädigt wird.
Gegebenenfalls wird die Walze unbrauchbar. Weiterhin verursachen
das Aufrauhen der Oberfläche
der Walze 21 und Vibrationen der Walze 21 aufgrund
eines vergrößerten Spaltes
zwischen der Walzenoberfläche
und dem Schleifaggregat 22, eine Vibration des Schleifaggregates 22,
wodurch eine gleichmäßig wiederkehrende
Oberflächenriefe 23 mit einem
Streifenmuster, wie in 17 gezeigt,
auf der Oberfläche
der zu schleifenden Walze 21 ausgebildet wird. Drehschleifaggregate
zum Vermeiden der Ausbildung der gleichmäßig wiederkehrenden Oberflächenriefe 23 oder
der spiralförmigen
Riefe wurden erstens in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
No. 6-47654 (im
folgenden als ältere Technologie
I bezeichnet), zweitens der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
No. 9-1463 (im folgenden ältere
Technologie II genannt) und drittens in der ungeprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung No.
62-95867 (im folgenden ältere Technologie
III genannt) vorgeschlagen.
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Die ältere Technologie I versucht,
wie in 18 und 19 gezeigt, die Ausbildung
gleichmäßig wiederkehrenden
Riefe 23 zu verhindern, indem ein dünnes Schleifelement 32 auf
einer flexiblen dünnen runden
Grundplatte 31 angebracht ist, die einen Zentralabschnitt
aufweist, der drehbar gelagert ist, um ein Schleifaggregat 22 verminderter
Steifigkeit zu bilden und Vibrationen der Walze 21 während des Schleifens
durch lokales Anschmiegen der dünnen runden
Grundplatte 31 des Schleifaggregates 22 zu absorbieren,
das gegen die Walze 21 gedrückt wird. 20 zeigt einen Zustand, bei dem lediglich
ein Außenrand
des Schleifelements 32 die Walze 21 berührt, so
daß sich
die dünne
runde Grundplatte 31 anschmiegt, wodurch die gesamte Breite
des Schleifelements mit der Walze 21 in Berührung gebracht
wird. 21 zeigt einen
Zustand, bei dem lediglich ein Innenrand des Schleifelements 32 die
Walze 21 berührt.
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Die altere Technologie II konzentriert
sich auf die Tatsache, daß,
wenn das Schleifaggregat der älteren
Technologie I die Walze 21 an einem Umfangsabschnitt des
dünnen
Schleifelements 32, wie in 21 gezeigt,
berührt,
nur die Anschmiegung der dünnen
runden Grundplatte 31 nicht ausreichend ist, um den ungleichmäßigen Kontakt
zu beseitigen. Im Hinblick auf diesen Umstand befestigt die ältere Technologie
II, wie in 22 bis 25 gezeigt, ein pfannenförmiges Schleifelement 42 auf
einer runden Grundplatte 41, die eine nach innen gewandte
Rille 43 aufweist, die durch einen Umfangsabschnitt der runden
Grundplatte 41 ausgebildet ist, der auf der Oberseite gebogen
ist, wodurch ein Schleifaggregat ausgebildet wird. Unter Verwendung
der Rille 43 versucht die ältere Technologie II den Kontakt
lediglich des Außenrandes
oder des Innenrandes das pfannenförmigen Schleifelements 42 mit
der Walzenoberfläche
zu beseitigen, wodurch die Ausbildung einer spiralförmigen Riefe
verhindert werden soll.
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Die ältere Technologie III versucht,
wie in 26 und 27 dargestellt, die Entstehung
der gleichmäßig widerkehrenden
Riefe zu vermeiden, indem ein pfannenförmiges Schleifelement 52 mit
einer Bodenplatte an einer runden Grundplatte 51 mit Hilfe
einer Mutter 55 befestigt wird, wobei die Bodenplatte zwischen
Gummiplatten 53 und 54 (26) sandwichartig eingebaut ist, oder
eine Bodenplatte eines pfannenförmigen
Schleifelements 52 an einer runden Grundplatte 51 mit
Hilfe einer Mutter 55 befestigt wird, wobei eine Gummiplatte 53 sandwichartig
dazwischen angebracht ist (27),
so daß Vibrationen
der Walze 21 durch die Gummiplatte 53 (54)
absorbiert werden.
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Beim Schleifaggregat der älteren Technologie 1 wurde
davon ausgegangen, daß die
gleichmäßig wiederkehrende Oberflächenriefe 23 aufgrund von
Vibrationen der Walze 21 während des mitlaufenden Schleifens
entsteht. Als Gegenmaßnahme
wurde die runde Grundplatte dünner
ausgebildet, um dem Schleifaggregat eine geringere Steifigkeit zu verleihen.
Das dünnere
Ausbilden einer Schleifkornschicht und eines Trägerabschnittes (zusammen Schleifelement
genannt), um eine geringere Steifigkeit zu erreichen, beinhaltet
aufgrund der Verbesserung der Flexibilität folgende Probleme:
- (1) Vibrationen, die im Schleifaggregat 22 während des
Schleifens auftreten, beinhalten Resonanzvibrationen, die mit den
Vibrationen der Walze 21 in Verbindung stehen, und Eigenvibrationen,
die mit einem Ruck-Gleiten an der Berührungsstelle zwischen dem Schleifelement
und der Walze 21, die sich einander berühren, auftreten. Die Eigenvibrationen
treten wegen der geringen dynamischen Steifigkeit des Halteelementes
für das
Schleifelement, d. h. der runden Grundplatte, auf. Die Eigenvibrationen
führen
zur Entstehung der gleichmäßig wiederkehrenden
Oberflächenriefe 23.
- (2) Da das Halteelement für
das Schleifelement eine flexible dünne runde Grundplatte ist,
tritt ein unebener Kontakt des Schleifelements mit der Walze bei
hoher Schleifkraft gemäß den Änderungen
der Walzeneinstellung mit großer
Wahrscheinlichkeit auf. Somit sind die Oszilliergeschwindigkeit
und die Schleifkraft derart eingeschränkt, daß die Schleifleistung abnimmt.
- (3) Wenn sich die Dicke der Schleifkornschicht, die an der dünnen runden
Grundplatte befestigt ist, ändert, ändert sich
ebenfalls die Steifigkeit des Schleifelements. 13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen
der Dicke des Schleifelements und der Steifigkeit des Schleifelements
darstellt. Eine Strichpunktlinie in der Zeichnung stellt dar, daß Abnahmen
der Schleifelementdicke zu einer rapiden Abnahme der Schleifelementsteifigkeit führen. Somit
nimmt die Schleifgenauigkeit gemäß den Änderungen
der Steifigkeit des Schleifelements ab.
Um die Schleifelementsteifigkeit
zu erhalten, kann die Schleifkorndicke nur bis zu einer vorbestimmten
Dicke stärker
ausgebildet werden. Somit verkürzt
sich die Lebensdauer des Schleifelements.
- (4) Wenn das Schleifelement, das auf der flexiblen, dünnen, runden
Grundplatte gehalten wird, gegen die Walze mit einer vorbestimmten
Druckkraft gedrückt
wird, tritt eine lokale Anschmiegung auf, wobei die Spannung des
Schleifelements an der Anschmiegstelle zunimmt. Daher ist die Druckkraft
auf eine Größe begrenzt,
bei der eine auftretende Spannung unter der zulässigen Schleifelementspannung
liegt. Demzufolge ist die Schleifleistung begrenzt. 14 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen
der Schleifelementdruckkraft und der Schleifelementspannung darstellt.
Wie es mit einer Strichpunktlinie in der Zeichnung dargestellt ist, überschreitet
die auftretende Spannung die zulässige
Schleifelementspannung, wenn die Druckkraft etwa 50 kgf oder mehr
beträgt.
- (5) Um das Gewicht des drehbaren Abschnittes zu verringern,
muß die
Schleifkornschicht dünner ausgebildet
werden. Da die Dicke der Schleifkornschicht auf diese Weise begrenzt
wird, verkürzt sich
die Lebensdauer des Schleifelements.
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Bei der älteren Technologie II hat eine
Verformung der mit der Rille versehenen runden Grundplatte 41 den
unebenen Kontakt des Schleifelements mit der Walze beseitigt. Jedoch
wurde die gleichmäßig wiederkehrende
Riefe, die mit den Eigenvibrationen in Verbindung steht, das Problem
der älteren
Technologie I, nicht gelöst.
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Gemäß der älteren Technologie III wurde
die gleichmäßig wiederkehrende
Ober flächenriefe
aufgrund der Wirkung der Gummiplatte deutlich verringert. Jedoch
erfolgt die Verringerung nicht vollständig. Der Grund dafür ist, daß die eingefügten Gummiplatten 53 und 54 zur
Außenseite
freiliegen, so daß sich
der Dämpfungseffekt
des Gummis aufgrund des Eindringens von Fremdkörpern oder der Beschädigung des
Gummis nicht vollständig
auswirken konnte.
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In den Documents Patent Abstracts
of Japan, Ausgabe 1997, No. 05,03 vom Mai 1997 (1997-05-30) und
JP 09001463A (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.) vom 7. Januar 1997
(1997-01-07) ist bereits beschrieben:
ein Schleifaggregat zum
mitlaufenden Walzenschleifen, enthaltend ein Schleifelement, das
in Gestalt einer Pfanne auf einem Oberflächenabschnitt und in der Nähe eines
Umfangsrandes einer runden Trägergrundplatte
angebracht ist, wobei
ein Umfangsrand der runden Trägergrundplatte
auf einer Oberseite einen Zweischichtaufbau aufweist, der einen
flachen ringförmigen
Abschnitt enthält,
der zu einem Innenrand derart hervorsteht, daß er einen querverlaufenden
rillenähnlichen
Spalt ausbildet, der sich nach innen öffnet, wobei das Schleifelement
auf dem flachen Ringabschnitt montiert ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde im
Hinblick auf die Probleme gemacht, wie sie auf Seite 4 und 5 der
vorliegenden Beschreibung erläutert
sind. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schleifaggregat
zum mitlaufenden Walzenschleifen anzugeben, das wirkungsvoll die
Entstehung einer spiralförmigen
Riefe und einer gleichmäßig wiederkehrenden
Oberflächenriefe
verhindern kann, das die Schleifleistung und die Schleifkraft verbessern kann
und das die Lebensdauer des Schleifelements verlängern kann.
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Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß ein Dämpfungsmaterial
in den quer verlaufenden rillenähnlichen
Spalt gefüllt
und dort angebracht ist, und eine Plattendicke des flachen ringförmigen Abschnittes,
der einer der beiden Ebenen ist, die den Zweischichtaufbau bilden,
und eine Plattendicke, die die Unterschicht bildet, die Beziehung
b < c haben, wobei
der quer verlaufende rillenähnliche
Spalt zwischen den beiden Schichten sandwichartig angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist eine Öffnung des
quer verlaufenden rillenähnlichen
Spaltes, der mit dem Dämpfungsmaterial
gefüllt
ist, mit einem wasserfesten Fugenfüllmittel versiegelt.
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Gemäß der Erfindung verformt sich
der flache ringförmige
Abschnitt mit einer großen
Dicke minimal während
des Schleifens der Walze, wobei keine übermäßige Biegung im Schleifelement
(einschließlich
seiner Paßfläche) auftritt.
Somit kann eine Erhöhung
der Schleifelement-Druckkraft die Schleifleistung verbessern. Selbst
wenn die Dicke des Schleifelements variiert, ändert sich weiterhin die Dicke
des Schleifelements minimal, wodurch die Schleifgenauigkeit beibehalten
werden kann. Darüber
hinaus kann die Schleifkornschicht dicker ausgebildet werden, um
die Lebensdauer des Schleifelements bis zu seiner Auswechselung
zu verlängern.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird aus
der folgenden detaillierten Beschreibung und mit den beiliegenden
Zeichnungen, die durch die vorliegende Erfindung gegeben sind, umfassend
verständlich.
In den Zeichnungen ist/sind:
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1 ein
Vertikalseitenschnittansicht eines Schleifaggregates gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Ansicht entlang der Linie II-II von 1;
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3 eine
teilweise vergrößerte Ansicht
von 1;
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4 eine
Schnittansicht, die einen Berührungszustand
lediglich eines äußeren Abschnittes
eines pfannenförmigen
Schleifelements mit einer Walze darstellt;
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5 eine
Schnittansicht, die einen Berührungszustand
lediglich eines Innenabschnittes eines pfannenförmigen Schleifelements mit
einer Walze zeigt;
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6(a) und 6(b) Graphen zum Vergleichen der
Vibrationswellenform eines Schleifelements der vorliegenden Erfindung
mit jener der älteren
Technologie;
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7(a) und 7(b) Graphen zum Vergleichen der
dynamischen Steifigkeit (Compliance) eines Schleifelements der vorliegenden
Erfindung, mit jener der älteren
Technologie;
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8(a) und 8(b) Graphen zum Vergleichen des
Zustands einer gleichmäßig wiederkehrenden Oberflächenriefe
bei der vorliegenden Erfindung mit jenem der älteren Technologie;
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9 eine
Vertikalschnittseitenansicht eines Schleifelements gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 eine
teilweise vergrößerte Ansicht von 9;
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11 eine
Zeichnung zum Erläutern
des Anschmiegzustands einer runden Trägergrundplatte des Schleifaggregates
als zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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12 eine
Zeichnung zum Erläutern
des Anschmiegzustandes einer runden Trägergrundplatte eines Schleifaggregates
gemäß der älteren Technologie
I;
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13 ein
Graph, der die Beziehung zwischen der Dicke und der Steifigkeit
eines Schleifelements jeweils bei der vorliegenden Erfindung und
der älteren
Technologie I darstellt;
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14 ein
Graph, der die Beziehung zwischen der Druckkraft und der Biegung
eines Schleifelements jeweils bei der vorliegenden Erfindung und der älteren Technologie
I darstellt;
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15(a) und 15(b) sind Graphen, die die Beziehung
zwischen der Druckkraft eines Schleifelements und der Schleifleistung
jeweils bei der vorliegenden Erfindung und der älteren Technologie I darstellen;
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16 eine
Perspektivansicht, die die Situation des mitlaufenden Schleifens
der Walze darstellt;
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17 eine
Seitenansicht einer Walze;
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18 eine
Seitenschnittansicht eines herkömmlichen
Schleifaggregates;
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19 eine
Frontansicht des herkömmlichen
Schleifaggregates;
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20 eine
Ansicht, die einen Betriebszustand des herkömmlichen Schleifaggregates
darstellt;
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21 eine
Ansicht, die einen anderen Betriebszustand des herkömmlichen
Schleifaggregates zeigt;
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22 eine
Seitenschnittansicht eines anderen herkömmlichen Schleifaggregates;
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23 eine
Frontansicht des anderen herkömmlichen
Schleifaggregates;
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24 eine
Ansicht, die einen Betriebszustand des anderen herkömmlichen
Schleifaggregates darstellt;
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25 eine
Ansicht, die einen anderen Betriebszustand des anderen herkömmlichen
Schleifaggregates zeigt;
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26 eine
Schnittaufsicht eines weiteren anderen herkömmlichen Schleifaggregates;
und
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27 eine
Schnittaufsicht einer abgeänderten
herkömmlichen
Schleifag gregates.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Ein Schleifaggregat für das mitlaufende Schleifen
einer Walze gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun im Detail mit Hilfe der folgenden Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
es sich versteht, daß die
Erfindung dadurch nicht eingeschränkt wird.
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[Erste Ausführungsform]
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Beschaffenheit
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In 1 bis 3 kennzeichnet Bezugszeichen 12 ein
Schleifaggregat mit einem zentralen Abschnitt und einem Umfangsrand,
das durch eine Trägerwelle 10 und
ein Lager 11 einer mitlaufenden Schleifvorrichtung 20 drehbar
gelagert ist. Das Schleifaggregat 12 besteht aus: einer
runden Trägergrundplatte 13 aus
Metall, wie etwa SUS, das in einem Zweischichtaufbau durch einen
horizontalen hervorstehenden Abschnitt 13b und einen flachen
ringförmigen
Abschnitt 13c ausgebildet ist, wobei der horizontale hervorstehende
Abschnitt 13b nach außen
von einem kurzen rohrförmigen
Abschnitt 13a hervorsteht und sich der flache ringförmige Abschnitt 13c nach oben
und anschließend
nach vorne zu einer zentralen Seite von einem Außenumfangsrand des horizontalen
hervorstehenden Abschnittes 13b derart erstreckt, daß er dem
horizontalen hervorstehenden Abschnitt 13b gegenüberliegt,
während
er eine quer verlaufende Rille 14 ausbildet, die sich zu
zentralen Seite hin öffnet;
einem Dämpfungsmaterial 15,
das in die Rille 14 gefüllt
ist; und einem integralen, pfannenförmigen Schleifelement 16,
das auf einer Oberfläche des
flachen ringförmigen
Abschnittes 13c ausgebildet ist. Das Bezugszeichen 17 kennzeichnet
ein Fugenfüllmittel,
wie etwa ein wasserfestes Silikonmaterial, das angebracht ist, um
eine Öffnung
der Rille 14 zu versiegeln, wenn das Dämpfungsmaterial 15 nicht wassertest
ist. Als Dämpfungsmaterial 15 wird
ein vibrationsabsorbierendes Gummielement, wie etwa ein Element
das Sand enthält,
oder ein Dämpfungselement
verwendet.
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Tätigkeiten
und Wirkungen
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Wenn lediglich ein äußeres Ende
des pfannenförmigen
Schleifelements 16 des Schleifaggregates 12 eine
Oberfläche
einer Walze 21 berührt
und gegen diese gedrückt
wird, wie es in 4 dargestellt
ist, schmiegt sich der horizontale hervorstehende Abschnitt 13b unter
der Rille 14 in der runden Trägergrundplatte 13 auswärts nach
unten an. Somit berührt
die gesamte Breite des pfannenförmigen Schleifelementes 16 die
Oberfläche
der Walze 21. In diesem Zustand dreht sich das Schleifaggregat 12.
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Wenn lediglich ein inneres Ende des
pfannenförmigen
Schleifelementes 16 des Schleifaggregates 12 die
Oberfläche
der Walze 21 berührt
und gegen diese gedrückt
wird, wie es in 5 gezeigt
ist, schmiegt sich der flache ringförmige Abschnitt 13c über der
Rille 14 in der runden Trägergrundplatte 13 einwärts nach
unten an. Somit berührt
die gesamte Breite des pfannenförmigen
Schleifelementes 16 die Oberfläche der Walze 21.
In diesem Zustand dreht sich das Schleifaggregat 12.
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Auf diese Weise wird der unebene
Kontakt des Schleifelementes 16 mit der Oberfläche der
Walze 21 vermieden. Somit entsteht keine spiralförmige Riefe
auf der Walzenoberfläche,
kann die Oszilliergeschwindigkeit des Schleifaggregates erhöht werden, ist
die Schleifkraft nicht begrenzt und kann die Schleifleistung erhöht werden.
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In diesem Zustand wird die Vibrationsenergie,
die im pfannenförmigen
Schleifelement 16 entsteht, zum Großteil dadurch absorbiert, daß das Dämpfungsmaterial 15 in
die Rille 14 gefüllt
ist, und auf die runde Trägergrundplatte 13 übertragen.
Demzufolge werden Eigenvibrationen im Schleifaggregat 12,
die mit dem Ruck-Gleiten
an der Berührungsstelle
zwischen dem pfannenförmigen
Schleifelement 16 und der Walze 21, die einander
berühren,
in Verbindung stehen, deutlich verringert und das Entstehen einer
gleichmäßig wiederkehrenden
Oberflächenriefe 23 auf
der Oberfläche
der Walze 21 aufgrund der Eigenvibrationen verhindert.
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6(a) und 6(b) zeigen die Ergebnisse
eines Hammerversuchs, der durchgeführt wurde, um eine Vibrationswellenform,
die im Schleifaggregat auftritt, wenn sich (a) das Dämpfungsmaterial 15,
wie bei der vorliegenden Erfindung, in der Rille 14 befindet,
damit zu vergleichen, wenn sich (b) das Dämpfungsmaterial 15,
wie bei der älteren
Technologie II, nicht in der Rille befindet, jedoch derselbe Aufbau vorhanden
ist. In diesen Zeichnungen stellt die vertikale Achse die Amplitude
relativ zu einer Bezugslinie 0 dar, während die horizontale Achse
den Zeitverlauf in Sekunden anzeigt. Ohne das Dämpfungsmaterial 15 (b),
setzen sich die Vibrationen unter einer externen Kraft mit derselben
Amplitude fort. Mit dem Dämpfungsmaterial 15 (a)
wird deutlich, daß sich
die Amplitude rapide abschwächt.
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7(a) und 7(b) zeigen die Ergebnisse
eines Hammerversuchs, der ausgeführt
wurde, um die Verschiebung unter gleichmäßiger Last (Compliance), die
bei jeder Vibrationsfrequenz auftritt, d. h. die dynamische Steifigkeit,
in der runden Trägergrundplatte 13 (Schleifaggregat)
zu vergleichen, wenn (a) das Dämpfungsmaterial 15 verwendet
wird, und wenn das Dämpfungsmaterial 15 nicht
verwendet wird. In diesen Zeichnungen stellt die vertikale Achse
die Vibrationsfrequenz in Hz dar, während die horizontale Achse
die Verschiebung der runden Trägergrundplatte
in μm/kgf
bei einem Hauptverhältnis (b)/(a)
= 10011 zeigt. Ohne das Dämpfungsmaterial 15 (b)
tritt eine Verschiebdung von etwa 230 μm/kgf bei einer maximaien Resonanz
auf. Mit dem Dämpfungsmaterial 15 (a)
ist die Verschiebung bei einer maximalen Resonanz etwa 1,6 μm/kgf. Somit
nimmt die dynamische Steifigkeit der runden Trägergrundplatte unter Einwirkung
des Dämpfungsmaterial 15 zu,
wobei die Verschiebung der runden Trägergrundplatte auf etwa 1/100
des Wertes abnimmt, den man für
(b) erhält.
Auf diese Weise kann eine Dämpfungswirkung
erreicht werden.
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Weiterhin ist eine Öffnung der
Rille 14, in der das Dämpfungsmaterial 15 angebracht
ist, mit einem Fugenfüllmittel 17 versiegelt.
Diese Versiegelung kann das Eindringen von Fremdkörpern verhindern und
das Dämpfungsmaterial 15 schützen, wodurch Beschädigungen
des Schleifaggregates verhindert werden.
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8(a) und 8(b) zeigen die Ergebnisse
von Untersuchungen des Zustandes einer gleichmäßig wiederkehrenden Oberflächenriefe
unter Bedingungen des mitlaufenden Schleifens, wenn (a) das Dämpfungsmaterial
(15) verwendet wird und (b) das Dämpfungsmaterial 15 nicht
verwendet wird. In diesen Zeichnungen zeigt die horizontale Achse
die Umfangsgeschwindigkeit der Walze (m/min), während die vertikale Achse den
linearen Schleifelementdruck (kgf/mm) darstellt. Bei den Experimenten
wurde ein mitlaufender Schleifbetrieb für eine konstante Zeitdauer
bei Walzen-Umfangsgeschwindigkeiten von 600 m/min, 900 m/min, 1.200
m/min und 1.500 M/min bei einem linearen Schleifelementdruck ausgeführt, der
zwischen 0,5 kgf/mm und 3 kgf/mm mit Schritten von 0,5 kgf/mm geändert wurde.
Der Zustand der gleichmäßig wiederkehrenden
Oberflächenriefe
wurde visuell unter den folgenden Kriterien untersucht:
Keine
gleichmäßig wiederkehrende
Oberflächenriefe = "Zufriedenstellend" O
Geringfügige gleichmäßig wiederkehrende
Oberflächenriefe
= "Zulässig" Δ
Deutliche gleichmäßig wiederkehrende
Oberflächenriefe
= "Schwach" •
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Die Ergebnisse von 8(a) und 8(b) zeigen,
daß die
Beschaffenheit der vorliegenden Erfindung in Kombination mit dem
Dämpfungsmaterial 15 die
Entstehung einer gleichmäßig wiederkehrenden Oberflächenriefe
verhindert, die bei älteren
Technologien auftrat.
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[Zweite Ausführungsform]
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Beschaffenheit
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Diese Ausführungsform ist die vorangegangene
erste Ausführungsform,
wobei die Beschaffenheit der runden Trägergrundplatte 13 teilweise
derart geändert
ist, daß die
Plattendicke b der horizontalen hervorstehenden Abschnittes 13b und
die Plattendicke c des flachen ringförmigen Abschnittes 13c die Beziehung
b < c haben. Dieselben
Elemente wie bei der ersten Ausführungsform
sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei auf deren detaillierte Beschreibung
verzichtet wird.
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In 9 und 10 sind die Abmessungen für die Plattendicke
der runden Trägergrundplatte 13 derart
eingestellt, daß die
Plattendicke c des flachen ringförmigen
Abschnittes 13c größer ist
als die Plattendicke b des horizontalen hervorstehenden Abschnittes 13b,
d. h. b < c. Damit
einhergehend kann die Dicke des pfannenförmigen Schleifelementes 16 größer als
vorher ausgebildet sein, d. h. sie kann auf 20 bis 30 mm erhöht werden.
Andere Konstruktionsmerkmale des Schleifaggregates sind beinahe
dieselben wie bei der ersten Ausführungsform, weshalb auf deren
Erläuterung
verzichtet wird.
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Tätigkeiten
und Wirkungen
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Die Oberfläche des Schleifelementes 16, das
am flachen ringförmigen
Abschnitt 13c befestigt ist, schleift die Oberfläche der
Walze 21, während sich
diese Dreht, durch Berührung
der Walze 21. Während
dieses Schleifvorgangs, übt
die Kraft, mit der das Schleifelement gegen die Walze gedrückt wird,
eine Verformungskraft auf die runde Trägergrundplatte 13 aus.
Wie es oben bemerkt wurde, sind die Plattendicke b des horizontalen
hervorstehenden Abschnittes 13b und die Plattendicke c
des flachen ringförmigen
Abschnittes 13c derart eingestellt, daß sie die Beziehung b < c haben. Somit
verformt sich der flache ringförmige
Abschnitt 13c, dem eine große Plattendicke verliehen wurde,
minimal, während
sich lediglich der horizontale hervorstehende Abschnitt 13b mit
einer geringen Plattendicke anschmiegt und verformt.
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11 stellt
die Situationen dar, die durch eine FEM-Analyse herausgefunden wurden.
Wenn eine externe Kraft auf eine Schleiffläche des Schleifelementes 16 (dessen
Oberseite in der Zeichnung) einwirkt, verformt sich und schmiegt
sich die runde Trägergrundplatte 13 aus
einem Zustand, der mit einer Vollinie dargestellt ist in einen Zustand
an, der mit einer Strichpunktlinie gezeigt ist. Wie diese Verformung
zeigt, ist die Verformung an der Stelle B vorherrschend, wobei es
keine Verformung an der Stelle C gibt. Daher entsteht keine Überspannung
im Schleifelement 16 (einschließlich seiner Paßfläche). Bei
der älteren
Technologie I, die in 12 gezeigt ist,
kann im Gegensatz dazu, eine übermäßige Spannung
an der Grenzlinie A zwischen der runden Trägergrundplatte 31 und
dem Schleifelement 32 auftreten, wodurch das Schleifelement 32 beschädigt wird.
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15(a) zeigt
die Ergebnisse von Versuchen zum Messen der Schleifleistung pro
Zeiteinheit gegenüber
der Druckkraft bei der vorliegenden Erfindung (Vollinie) und der älteren Technologie
(Strichpunktlinie). 15(b) ist
eine vergrößerte Ansicht von 15(a) für die ältere Technologie I (Strichpunktlinie).
Bei diesen Versuchen wurde das Schleifen unter Verwendung einer
Walze von Nickelkörnern und
einem Schleifelement aus CBN bei einer Walzenumfangsgeschwindigkeit
von 600 m/min und einer Oszilliergeschwindigkeit der Schleifvorrichtung von
30 m/sec bis 80 m/sec durchgeführt.
Die Schleifmenge pro Zeiteinheit wurde an mehreren Punkten mit unterschiedlichen
Größen der
Schleifelementdruckkraft gemessen. Für den Fall der älteren Technologie
I, dargestellt mit der Strichpunklinie in den Zeichnungen, wurden
die Versuche unter denselben Bedingungen durchgeführt, wobei
die Schleifelementdruckkraft auf einen Teilbereich von 40 kgf oder weniger
begrenzt war. In ähnlicher
Weise wurde die Schleifmenge pro Zeiteinheit an mehreren Punkten mit
unterschiedlichen Größen der
Schleifelementdruckkraft gemessen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
bleibt, selbst wenn die Schleifelementdruckkraft hoch ist, wie es
mit einer Vollinie in 14 dargestellt
ist, die Spannung des Schleifelementes innerhalb der zulässigen Spannung
des Schleifelementes (gekennzeichnet mit einer Strichlinie in der
Zeichnung). Somit kann die Schleifleistung verbessert werden, indem die
Schleifelementdruckkraft vergrößert wird,
wie es mit der Vollinie in 15(a) gezeigt
ist. Weiterhin ist die Verformung an der Stelle B in 11 vorherrschend, wobei
es keine lokale Verformung an der Stelle C gibt. Wie es mit der
Vollinie in 13 gezeigt ist, ändert sich
somit, selbst wenn sich die Dicke des Schleifelementes ändert, die
Steifigkeit des Schleifelementes minimal. Demzufolge kann die Schleifgenauigkeit
beibehalten werden. Darüber
hinaus macht es die Tatsache, daß es keine lokale Verformung
an der Stelle C gibt, möglich,
die Schleifkornschicht dicker auszubilden, wodurch die Lebensdauer
des Schleifelementes 16 bis zur Auswechselung verlängert wird.
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Es ist ersichtlich, daß die so
beschriebene Erfindung in vielfältiger
Art abgewandelt werden kann. Derartige Abwandlungen sind im Geltungsbereich
enthalten, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert wird.
-
Zeichnungen
-
Fig. 1
- 10
- Trägerwelle
- 11
- Lager
- 12
- Schleifaggregat
- 15
- Dämpfungsmaterial
- 20
- Schleifvorrichtung
-
Fig. 3
- 13
- runde
Trägergrundplatte
- 13a
- röhrenförmiger Abschnitt
- 13b
- horizontaler
hervorstehender Abschnitt
- 13c
- flacher
ringförmiger
Abschnitt
- 14
- Rille
- 15
- Dämpfungsmaterial
- 16
- pfannenförmiges Schleifelement
- 17
- Fugenfüllmittel
-
Fig. 6a, 6b
- damping
material present
- mit
Dämpfungsmaterial
- damping
material absent
- ohne
Dämpfungsmaterial
- amplitude
- Amplitude
- time
- Zeit
-
Fig. 7a, 7b
- damping
material present
- mit
Dämpfungsmaterial
- damping
material absent
- ohne
Dämpfungsmaterial
- vibration
frequency
- Vibrationsfrequenz
- displacement
onbase plate side (μm/kgf)
- Verschiebung
auf Seite der Grundplatte (μm/kgf)
-
Fig. 8a, 8b
- damping
material present
- mit
Dämpfungsmaterial
- damping
material absent
- ohne
Dämpfungsmaterial
- roll
peripheral speed
- Walzenumfangsgeschwindigkeit
- pressing
linear pressure
- linearer
Anpreßdruck
- "satisfactory"; no pitching surface
mark
- "Zufriedenstellen"; keine gleichmäßig wiederkehrende
Oberflächenriefe
- "allowable"; faint pitching
surface mark
- "Zulässig"; geringfügige gleichmäßig wiederkehrende
Oberflächenriefe
- "poor"; deep pitching surface
mark
- "Schwach"; tiefe gleichmäßig wiederkehrende Oberflächenriefe
- usable
- brauchbar
- not
usable
- unbrauchbar
-
Fig. 9
- b
- Plattendicke
- c
- Plattendicke
- 12
- Schleifaggregat
- 16
- pfannenförmiges Schleifelement
-
Fig. 10
- b
- Plattendicke
- c
- Plattendicke
- 13
- runde
Trägergrundplatte
- 13b
- horizontaler
hervorstehender Abschnitt
- 13c
- flacher
ringförmiger
Abschnitt
-
Fig. 13, 14
- present
invention
- vorliegende
Erfindung
- earlier
technology
- ältere Technologie
- grindstone
thickness
- Schleifelementdicke
- grindstone
rigidity (kg/mm)
- Schleifelement-Steifigkeit
(kg/mm)
- alloable
stress of grindstone (5 kgf/mm2)
- Zulässige Spannung
des Schleifelementes (5 kgf/mm2)
- grindstone
pressing force
- Schleifelement-Druckkraft