Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung
eines Arbeitsverfahrens zum Nachschleifen der in Warmbandwalzgerüsten
eingebauten Walzen mittels topfförmiger rotierend angetriebener Schleifwerkzeuge,
die parallel zur Walzenachse oszillierend bewegbar sind, wobei das Schleifwerkzeug
am Ende einer quer zur Walze axialverschiebbaren drehangetriebenen Schleifwelle
befestigt ist, die in einer Schleifhülse koaxial geführt und an ihrem entgegengesetzten
Ende mit einem sich an der Schleifhülsemittelbar abstützenden Verschiebeantrieb
verbunden ist, wobei die vorgesehene Anpreßkraft der Schleifwerkzeuge an die
Walze durch Verschiebeantrieben aufgebracht wird.
Eine derartige, aus der DE 44 09 060 A1 bekannt, Vorrichtung ist dazu vorgesehen,
die in Warmbandwalzgerüsten eingebauten Walzen, insbesondere die Arbeitswalzen
in Quarto-Walzgerüsten nachzuschleifen. Mit Hilfe über die Ballenlänge der zu
schleifenden Walze verteilt angeordneter rotierender topfförmiger Schleifwerkzeuge,
die zusammen mit dem sie aufnehmenden Werkzeugträger parallel zur Walzenachse
oszillierend bewegbar und quer zu dieser unabhängig druckgeregelt anstellbar sind,
kann die Kontur der Walze im eingebauten Zustand im Walzgerüst nachgearbeitet
werden, wobei jedes Schleifwerkzeug separat geschwindigkeitsregelbar
drehangetrieben ist.
Zum Anstellen der Schleifwerkzeuge gegen die Walze schlägt die vorbekannte
Lösung vor, die Pinolenmit den Werkzeugen, mit Hilfe von Kolben-Zylinder-Einheiten
in Längsrichtung zu verschieben und dadurch den Weg des Werkzeuges zu steuem.
Die Kolben-Zylinder-Einheiten sind druck- und weggeregelt, so daß jede
Schleifposition und jeder Schleifdruck gefahren werden kann . Die Drehantriebe für
die Schleifwerkzeuge, vorzugsweise Elektromotoren, sind jeweils am dem
Schleifwerkzeug entgegengesetzten Ende der Pinolen angeordnet.
Über die Methode der Anpreßkraft-Aufbringung wird in dem gattungsbildenden Stand
der Technik nichts ausgesagt. Dabei bestimmt die Größe der Anpreßkraft die
Abtragsleistung des Schleifprozesses. Insbesondere beim Schleifen mit mehreren
Schleifscheiben an einer Walze muß die Anpreßkraft jeder Scheibe gleichgroß sein,
damit an den Übergangsstellen zwischen den Bahnen der einzelnen Schleifköpfe
auch nach langen Schleifzeiten keine Durchmesserunterschiede an der Walze
entstehen. Durchmesserunterschiede an der Walze bedeuten einen Sprung in der
Oberfläche, der zu nichtplanen Bändern führt und damit zu Ausschuß. Die Methode
der Aufbringung und Weiterleitung der Anpreßkraft ist also sehr wichtig für eine hohe
Schleifqualität der Walze.
Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Arbeitsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu
schaffen, mit den bzw. der die Anpreßkraft der Schleifwerkzeuge an die Walze exakt
geregelt werden kann, um eine qualitativ hochwertige Oberfläche der Walze durch
druck- und weggeregeltes Schleifen zu erzeugen.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Arbeitsverfahren vorgeschlagen,
daß dadurch gekennzeichnet ist, daß die vorgesehene Anpreßkraft der
Schleifwerkzeuge an die Walze mittels den Verschiebeantrieben zugeführter Druckluft
aufgebracht wird, deren der gewünschten Anpreßkraft entsprechender
voreingestellter Druck solange in einem engen Bereich verändert wird, bis die an den
Antriebsmotoren für die rotierend angetriebenen Schleifwerkzeuge gemessenen
Drehmomente aller Schleifwerkzeuge gleich groß und konstant sind.
Das vorgeschlagene Arbeitsverfahren ermöglicht eine gleichmäßige Abtragsleistung
beim Einsatz von zwei oder mehreren Schleifwerkzeugen. Dadurch, daß der
Anpreßdruck der Schleifwerkzeuge gegen die Walze solange erhöht bzw. ermiedrigt
wird, bis das Drehmoment am Schleifmotor einen konstanten Betrag ausmacht, wird
sichergestellt, daß keines der Werkzeuge durch höheren Anpreßdruck und damit
höhere Abtragleistung eine "Stufe" in die Walzenoberfläche schleift.
Die Abtragleistung des Schleifwerkzeuges kann man über das Drehmoment des
Antriebes erfassen. In einer günstigen Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, das
Drehmoment des Schleifwerkzeuges über die Stromaufnahme seines Antriebsmotors
zu messen. Wenn beide Motorströme der Antriebsmotoren konstant gehalten werden,
kann man davon ausgehen, daß die Abtragsleistung der beiden Schleifwerkzeuge
ebenfalls konstant ist. Mit dieser Methode kann ein gleichmäßiges Schleifen
sichergestellt und Absätze auf den zu bearbeitenden Walzenflächen können
zuverlässig vermieden werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Arbeitsverfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb als kraftgeregelter
reibungsarm geführter Luftzylinder mit kugelgeführter Stange ausgebildet ist, daß die
Schleifwelle in der Schleifhülse ebenfalls über Kugelführungen reibungsarm axial
verschiebbar geführt ist und daß die Gewichtkräfte des Schleifkopfes durch
mindestens einen weiteren wirkmäßig zwischen Schleifhülse und einem diese
aufnehmenden Gehäuseteil angeordneten reibungsarm geführten Luftzylinder
ausbalancierbar sind.Vorzugsweise sind die Luftzylinder als Rollmembran-Zylinder
ausgeführt. Wenn jedoch die Hübe zu groß werden und bauartbedingt nicht mit
Rollmembran-Zylindem ausgeführt werden können, so werden doppelt wirkende
Luftzylinder eingesetzt, die mit Leichtlaufdichtungen und Wälzführungen ausgestattet
sind.
Es ist nicht möglich, die Axialkräfte für die Schleifwerkzeuge dort aufzubringen, wo sie
benötigt wird. Am günstigsten wäre dies unmittelbar an dem Schleiftopf durch einen
dort sitzenden Luftzylinder. Dazu müßte aber das Medium "Luft" über eine
Drehdurchführung ohne Druckverlust in die rotierende Schleifwelle geleitet werden.
Bei Drehzahlen von 3000 U/min der Schleifwelle sind solche Drehdurchführungen im
Dauerbetrieb nicht dicht.
Aus diesem Grund verlegt man die luftbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit stationär an
das hintere Ende des Schleifwerkzeuges und leitet die Anpreßkraft über zwei
Axialdrucklager auf die rotierende Schleifwelle. Als Kolben-Zylinder-Einheit werden
erfindungsgemäß Einheiten mit Wälzführung eingesetzt, die reibungsarme
axialverschiebbar gelagert sind. Infolge der Schleifkopf-Neigung auftretende
Gewichtskräfte werden durch eine zweite Einheit, ebenfalls mit Wälzführung,
ausgeglichen, so daß mit dem Vorschlag der Erfindung sowohl Reibungs- wie auch
Gewichtsunterschiede weitgehend kompensiert werden. Vorzugsweise werden
Rollmembran-Luftzylinder eingesetzt. Die erfindungsgemäße Lösung stellt eine
wesentliche Verbesserung gegenüber einer konventionellen Lösung dar, bei der beim
Verschieben der Schleifwelle zwangsläufig erhebliche Reibungskräfte zwischen
dieser und der Schleifhülse auftreten. Weitere Reibungskräfte entstehen an den
Kolben-Zylinder-Einheiten durch die Kolbendichtungen und Stangendichtungen.
Diese Reibkräfte wirken beim Verschieben der Schleifwelle in unterschiedlicher
Richtung, da das Schleifwerkzeug in der Regel im Gerüst geneigt eingebaut ist.
All diese Probleme werden vermieden, wenn, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen,
vorgegangen wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß parallel zu den
Wirkrichtungen der Kolben-Zylinder-Einheit ein Wegmeßsystem für den
Axialverschiebeweg des Schleifwerkzeuges vorgesehen ist. Dadurch wird es möglich,
die von dem Schleifwerkzeug abgetragene Walzenoberfläche gezielt zu steuem, z.B.
um ballige Walzenkonturen herstellen zu können.
Durch die Erfindung werden die am Schleifwerkzeug zu messenden Kraftunterschiede
bei unterschiedlicher Bewegungsrichtung sehr gering. Bei gleichen Kräften an den
Kolben-Zylinder-Einheiten werden auch die abgetragenen Material-Voluminate
nahezu gleich sein, d.h. das oder die linken und rechten Schleifwerkzeuge werden an
der Walze eine Fläche nahezu ohne Absatz schleifen. Noch vorhandene
Unterschiede können von der Steuerung ausgeglichen werden, indem beispielsweise
in dem mittleren Bereich der Walze, wo sich die Schleifwege der Schleifwerkzeuge
überlappen, mit reduziertem Anpreßdruck gearbeitet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird
nachfolgend beschrieben. Es zeigen,
- Figur 1
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt für kleine Hübe,
- Figur 2
- eine herkömmliche Vorrichtung nach dem Stand der Technik und
Zunächst wird anhand herkömmlicher Schleifvorrichtungen die der Erfindung
zugrunde liegende Problematik erläutert. In Figur 2 ist grob schematisch in einem
Gehäuse 1 die rohrförmige Schleifhülse 2 bei 3 drehbar gelagert und koaxial
verschiebbar geführt. In der Schleifhülse ist die Schleifwelle 4 in Gleifführungen 5
axial verschiebbar gelagert, die an ihrem vorderen Ende bei 6 stirnseitig befestigt das
topfförmige Schleifwerkzeug 7 trägt. Zum Verschieben des topfförmigen
Schleifwerkzeuges 7 ist die luftbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit 8 vorgesehen, der an
dem dem topfförmigen Schleifwerkzeug 7 abgewandten Ende der Schleifhülseaufsitzt
und über die Schubstange 9 und eine Verdrehung ermöglichendes Axialdrucklager 10
ein Verschieben der drehangetriebenen Schleifwelle 4 erlaubt. Zwischen der
Schleifwelle 4 und der Schleifhülse 2 sind Paßfedern 21 zur Drehmitnahme
vorgesehen. Die Kolben-Zylinder-Einheit 8 ist doppelseitig beaufschlagbar, so daß ein
axiales Verschieben der Schleifwelle 4 in beide Richtungen möglich ist. Der
Drehantrieb erfolgt über den integrierten Elektromotor 20, dessen Motorwelle bei 22
mit der Schleifhülse 2 gekoppelt ist.
Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß beim Verschieben der Schleifwelle
große Reibwiderstände in unterschiedlichen Richtungen wirksam werden. Zum einen
findet zwischen der Schleifwelle und der Schleifhülsein den Gleifführungen 5 Reibung
statt, zum anderen verursachen die Kolbendichtungen 11 und die Dichtungen für die
Stangendurchführung 12 Reibwiderstände. Da das Schleifwerkzeug geneigt im
Gerüst eingebaut wird, wirken beim Verschieben der Schleifwelle auch die Reibkräfte
in unterschiedlichen Richtungen. Dies wird nachfolgend an einem Beispiel aus der
Praxis erläutert. Beim Verschieben auf die Walze hin ergeben sich die folgenden
Kräfte:
Gewichtskraftanteil = | 21 kp |
Reibung Schleifwelle in Schleifhülse = | 12 kp |
Reibung im konventionellen Kolben/Zylinder = | 25 kp |
Anpreßkraft = | 35 kp |
Summe = | 93 kp. |
Beim Verschieben von der Walze weg ergeben sich die folgenden Kräfte:
Gewichtskraftanteil = | 21 kp |
Reibung Schleifwelle in Schleifhülse = | -12 kp |
Reibung im konventionellen Kolben/Zylinder = | -25 kp |
Anpreßkraft = | 35 kp |
Summe = | 19 kp. |
Man erkennt an diesem Beispiel, daß die Summenkraft, also die von der Kolben-Zylinder-Einheit
aufzubringende Kraft, je nach Bewegungsrichtung des
Schleifwerkzeuges sehr unterschiedlich ist. Beim Abfahren einer Walze mit einer
balligen Kontur muß aber die Schleifwelle in unterschiedliche Richtungen bewegt
werden. Arbeitet man mit einer konstanten Zylinderkraft, so wird der Anpreßdruck der
Scheibe, je nach Bewegungsrichtung, stark unterschiedlich sein. Dementsprechend
wird das abgetragene Volumen an der Walze von dem verlangten Ergebnis
abweichen und zu Qualitätsverlusten an der Walzenoberfläche und an der Kontur
führen.
Eine erfindungsgemäße Lösung für kleine Hübe ist in Figur 1 dargestellt. Die
Schleifwelle 4 ist bei der Erfindung in der Schleifhülse2 reibungsarm über eine
Kugelführung 13 geführt. Die Anpreßkraft des topfförmigen Schleifwerkzeuges 7 wird
durch einen Rollmembran-Luftzylinder 14 aufgebracht, dessen kugelgeführte Stange
15 ebenfalls reibungsarm in einer Wälzführung geführt ist. Die Gewichtskräfte infolge
der Schleifwerkzeugneigung werden durch einen zweiten Rollmembran-Luftzylinder
16 -auch mit Wälzführung reibungsarm geführt 17- kompensiert. Parallel zu den
beiden Rollmembran-Luftzylindern 16 und 14 ist ein Wegmeßsystem 18 installiert.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich beim Verschieben der Schleifwelle
4 in unterschiedlicher Richtung nur ganz geringe Kraftunterschiede. Bei Bewegung
auf die Walze hin wirken bei dem Praxisbeispiel folgende Kräfte:
Gewichtskraftanteil = | 21,0 kp |
Reibung Schleifwelle in der Schleifhülse = | 2,0 kp |
Reibung reibungsarmer Kolben/Zylinder = | 2,5 kp |
Anpreßkraft = | 35,0 kp |
Summe = | 60,5 kp. |
Beim Bewegen von der Walze weg wirken folgende Kräfte:
Gewichtskraftanteil = | 21,0 kp |
Reibung Schleifwelle in der Schleifhülse = | -2,0 kp |
Reibung reibungsarmer Kolben/Zylinder = | -2,5 kp |
Anpreßkraft = | 35,0 kp |
Summe = | 51,5 kp. |
Man erkennt, daß bei der erfindungsgemäßen Lösung die Kraftunterschiede bei
unterschiedlicher Bewegungsrichtung sehr gering sind, im dargestellten
Ausführungsbeispiel nur 9 kp, während bei der konventionellen Lösung mit 74 kp
gemessen werden. Bei gleicher Kolben/Zylinderkraft werden also bei der Erfindung
auch die abgetragenen Material-Volumina nahezu gleich sein, d.h. die auf beiden
Walzenhälften angeordneten topfförmigen Schleifköpfe 7 werden an der Walze eine
Fläche nahezu ohne Absatz und formgenau abschleifen. Etwa vorhandene
Unterschiede können durch die Steuerung ausgeglichen werden, indem der
Anpreßdruck der topfförmigen Schleifwerkzeuge 7 in dem von beiden
Schleifwerkzeugen gemeinsam bearbeiteten (überlappten) Bereich mit reduziertem
Anpreßdruck gefahren wird.
Sofem bei altemativen Lösungen nur die Schleifwelle mit entsprechend großem
Axialhub verschoben wird, können die bekannten Rollmembran-Luftzylinder
bauartbedingt nicht eingesetzt werden. In diesem Fall werden Langhub-Zylinder
verwendet, die als doppelt beaufschlagte Sonderzylinder große Hübe fahren können.
Die Zylinder haben ebenfalls Kugelführungen für die Stange und verwenden
Leichtlauf-Dichtungen für Kolben und Stange.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Nachschleifvorrichtung für
Warmband-Walzgerüste werden optimale Abtragleistungen und hochwertig qualitative
Oberflächen geschaffen, wenn der Anpreßdruck der topfförmigen Schleifwerkzeuge
gegen die Walze solange erhöht bzw. erniedrigt wird, bis das an den Elektro-Antriebsmotoren
19 über den Motorstrom gemessene Drehmoment aller Antriebe
einen konstanten Betrag ausmacht. Wenn die Motorströme aller Elektro-Antriebsmotoren
19 konstant gehalten werden, kann man davon ausgehen, daß die
Abtragsleistung aller topfförmigen Schleifköpfe ebenfalls konstant ist, so daß auch
kleine Absätze an den durch unterschiedliche Schleifwerkzeuge zu bearbeitenden
Walzenoberflächenbereichen zuverlässig vermieden werden.