EP1768798B1

EP1768798B1 - Verfahren und vorrichtung zum präzisen positionieren einer anzahl zusammenwirkender walz- oder rollenelemente

Info

Publication number: EP1768798B1
Application number: EP06776173A
Authority: EP
Inventors: Horst Von Wyl; Ulrich Zenz; Frank MÖNSTERS
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2005-08-06
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2026-07-11
Also published as: RU2354472C2; RU2007110487A; DE502006006560D1; TWI344876B; US7537045B2; ZA200701373B; JP2008519276A; DE102005037138A1; EP1768798A1; KR100864610B1; CA2577765A1; TW200722199A; KR20070057162A; CN100540182C; ES2342108T3; UA89203C2; US20080006386A1; WO2007017030A1; ATE462513T1; CN101018629A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum präzisen Positionieren einer Anzahl zusammenwirkender Walz- oder Rollenelemente einer Walz- oder Gießvorrichtung relativ zueinander. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Walz- oder Gießvorrichtung mit einer Anzahl zusammenwirkender Walz- oder Rollenelemente.
Insbesondere bei Stranggießanlagen ist es erforderlich, eine Anzahl zusammenwirkender Rollenelemente relativ zueinander möglichst präzise auszurichten, wobei die Rollenelemente im ausgerichteten Zustand einen Gießbogenabschnitt für den zu gießenden Metallstrang bilden.
Um die Ausrichtung vorzunehmen, ist es bekannt, die Lage der einzelnen Elemente durch Messungen mit Theodoliten, Nivelliergeräten bzw. Schnurgerüsten zu ermitteln. Dabei wird meist auf Referenzmarken Bezug genommen, die relativ zur idealen Anlagen-Maßbezugslinie, d. h. in der Regel auf die Passlinie der Hinterkante des Strangs, nicht ortsfest sind (thermische Dehnungen, Fundamentsetzungen). Jede Einzelmessung liefert jeweils nur zwei der drei Raumkoordinaten eines Messpunktes. Die vollständige Bestimmung eines Punktes im Raum erfolgt durch Kreuzkorrelation, die meist von Hand mit Taschenrechner vorgenommen wird.
Zur Kontrolle nach einer optischen Vermessung werden oft die Segmentübergänge mittels Schablonen nachvermessen. Dabei zeigen sich häufig Diskrepanzen zwischen den erwarteten Ergebnissen aus dem Rollenplan, d. h. den theoretischen Sollpositionen, den ermittelten Messergebnissen und den Ergebnissen aus der Kontrolle.
Um einen optimalen Abgleich der einzelnen Positionen eines Walz- oder Rollenelements (Idealposition - Messung - Kontrolle) zu erreichen, ist ein sehr hoher Aufwand erforderlich. Typischerweise dauert die Ausrichtung aller Rollenelemente einer Stranggießanlage ca. zwei Wochen. Außerdem können fehlerhafte Ausrichtungen nicht immer gänzlich vermieden werden, was in der Folge Qualitätsprobleme und Produktionseinschränkungen verursacht. Entsprechend hoch sind die Folgekosten einer unzureichenden Ausrichtung der einzelnen Rollenelemente der Stranggießanlage.
Zum Eliminieren erkannter Fehlpositionen der Rollenelemente, insbesondere von erkannten Übergangsfehlern, durch sog. Nachrichten, müssen die einzelnen Rollenelemente (Segmente) mittels eines Krans oder eines Manipulators weggeschafft und an anderer Stelle abgesetzt werden. Dann werden zur Positionierung dienende Futterblechpakete demontiert und gewechselt sowie wieder eingebaut und befestigt. Daraufhin kann das Segment wieder eingebaut werden. Da häufig nur ein Kran oder ein Manipulator zur Verfügung steht, müssen alle Segmente nacheinander ausgerichtet werden. Der Zeitaufwand pro Segment beträgt mindestens zwei bis drei Stunden, wobei insbesondere bei Neubauten oder nach Umbauten die Ausrichtung von bis zu 15 Segmenten je Strang erforderlich ist.
In der FR 26 44 715 wird zur Ausrichtung einer Anzahl Rollen einer Gießanlage ein Laserstrahl eingesetzt, wobei der Abstand einzelner Elemente der Vorrichtung zum Laserstrahl ermittelt wird. Der Laserstrahl dient also quasi als Lot. Eine ähnliche Lösung zeigt die US 4,298,281 .
In der DE 101 60 636 A1 ist ein Verfahren zum Einstellen eines Gießspalts an einer Strangführung einer Stranggießanlage beschrieben. Um in einfacher Weise ein Vermessen, das Feststellen von Defekten und einen störungsfreien Gießbeginn zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Gießspalt vor Gießbeginn gemäß einem idealen Verlauf der Strangdicke über ein Wegmesssystem eingestellt wird. Nach dem Gießbeginn wird ein kontinuierlich und sprungstellenfrei verlaufender Gießspalt unter Betriebsbelastung eingestellt. Spezielle Maßnahmen zur Einrichtung der einzelnen Segmente der Gießanlage sind bei dieser Lösung nicht offenbart.
Eine Abstandmessung einzelner Rollen einer Stranggießanlage entlang des Gießbogenabschnitts zur Prüfung der Ausrichtung der Rollen offenbart die JP 55070706 A .
Die US 3,831,661 sieht bei der Ausrichtung einer Anzahl Segmente einer Stranggießvorrichtung vor, dass die einzelnen Segmente mit Referenzmarken ausgestattet sind, an die eine Lehre angesetzt werden kann, um die Relativposition benachbarter Segmente prüfen zu können.
Weitere Lösungen, die sich mit der Ausrichtung zweier Maschinenteile, insbesondere Rollen, relativ zueinander beschäftigen, sind aus der EP 0 075 550 B1 , aus der EP 222 732 B1 , aus der EP 0 868 649 B1 , aus der FR 2 447 764 A , aus der CH 583 598 und aus der DE-AS 27 20 116 bekannt.
Es lässt sich also sagen, dass die Nachteile bestehender Verfahren und zugehöriger Vorrichtungen zum Ausrichten bzw. Einrichten der einzelnen Walz- oder Rollenelemente von Walz- oder Gießvorrichtungen darin liegen, dass die für das Einrichten notwendigen Zeiten sehr lange sind, insbesondere nach Umbauten oder Instandhaltungsarbeiten der Anlagen. Die Verfügbarkeit der Anlagen ist entsprechend gering, was hohe Betriebskosten zur Folge hat. Ferner ist die Genauigkeit, mit der die Ausrichtung der einzelnen Elemente erfolgen kann, teilweise unzureichend, so dass folglich auch die Produktqualität nicht optimal ist. Weiterhin besteht durch eine nicht optimale Ausrichtung der Elemente relativ zueinander eine stark reduzierte Zuverlässigkeit im Prozess und eine erhöhte Fehleranfälligkeit.
Die diversen Lösungen im Stand der Technik bringen zwar teilweise verbesserte Resultate, allerdings reichen diese für eine qualitativ hochwertige Fertigung bzw. für ein schnelles und effizientes Einrichten der Walz- oder Rollenelemente nicht aus.
Der Erfindung liegt im Lichte der vorstehend beschriebenen Lösungen für das Ausrichten der Walz- oder Rollenelemente von Walz- oder Gießvorrichtungen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile behoben werden. Das Ausrichten bzw. Nachrichten von Segmenten soll also erheblich einfacher und genauer möglich sein. Dadurch soll ein wesentlicher Teil der bislang hierfür erforderlichen Zeit eingespart werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung verfahrensgemäß dadurch gelöst, dass mittels eines Messgeräts der Abstand zwischen mindestens drei an jedem der Walz- oder Rollenelemente direkt oder indirekt angeordneten Referenzpunkten und dem Messgerät gemessen wird und dass in Abhängigkeit des Messergebnisses Verstellelemente an jedem Walz- oder Rollenelement so betätigt werden, dass die Abstände zwischen den Referenzpunkten und dem Messgerät bestmöglich mit vorgegebenen Werten übereinstimmen, wobei die Messpunkte eines jeden Walz- oder Rollenelements direkt oder indirekt an einem Trägerelement des Walz- oder Rollenelements angeordnet sind.
Durch das Vorsehen von mindestens drei Referenzpunkten pro Walz- oder Rollenelement ist es möglich, die räumliche Lage und Ausrichtung eines Walz- oder Rollenelements in einfacher Weise zu bestimmen und die so ermittelte Lage durch die Betätigung von Verstellelementen derart zu verändern, dass eine optimale Lage jedes einzelnen Segments erreicht wird.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das Verfahren zur präzisen Ausrichtung der Segmente einer Stranggießanlage eingesetzt wird. In diesem Falle wird das Messgerät mit Vorteil etwa im Mittelpunkt des Gießbogenabschnitts der Stranggießanlage angeordnet.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass mehr Referenzpunkte mit dem Messgerät vermessen werden, als es für eine eindeutige Positionierung der Walz- oder Rollenelemente erforderlich ist, und dass die Betätigung zumindest eines Teils der Verstellelemente gemäß einer aus allen Messpunkten gebildeten Ausgleichsfunktion erfolgt. Die Ausgleichsfunktion ist bevorzugt eine Regressionsfunktion, die linear oder polynomisch sein kann; es sind natürlich aber auch andere Arten von Regressionsfunktionen möglich, z. B. Exponentialfunktionen. Nach dieser Fortbildung des Erfindungsgedankens wird also eine Regressionsanalyse als statistisches Verfahren zur Analyse der Messdaten eingesetzt. Damit sollen sog. "einseitige" statistische Abhängigkeiten, d. h. statistische Ursache-Wirkung-Beziehungen, durch eine Regressionsfunktion beschrieben werden. Es werden hiermit bei der Positionierung der einzelnen Walz- oder Rollenelemente "Vertrauensmaße" geschaffen, s. unten.
Die Walz- oder Gießvorrichtung mit einer Anzahl zusammenwirkender Walz-oder Rollenelemente zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass jedes Walz- oder Rollenelement ein Trägerelement aufweist, an dem direkt oder indirekt mindestens drei Referenzpunkte angeordnet sind, wobei die Walz- oder Gießvorrichtung weiterhin ein Messgerät aufweist bzw. in die Walz- oder Gießvorrichtung ein Messgerät eingebracht werden kann, das zur Vornahme von Abstands- und/oder Winkelmessungen zwischen sich bzw. einer vorgegebenen Richtung und den Referenzpunkten geeignet ist.
Bevorzugt sind die Walz- oder Rollenelemente die Segmente einer Stranggießanlage. Sie weisen mit Vorteil mindestens zwei Walzen oder Rollen auf.
Das Messgerät ist insbesondere als Lasertracker oder als Tachymeter ausgebildet.
Lasertracker verfügen über ein hochpräzises, kinematisches dreidimensionales Messsystem, das in der Lage ist, eine Abstandsmessung mit hoher Genauigkeit vorzunehmen. Die für den Einsatz vorgesehenen Tachymeter sind als Präzisionsgeräte in der Lage, Distanzen und Lagen präzise zu messen. Elektronische Tachymeter, die hier bevorzugt sind, messen die Richtungen nach einem Zielvorgang selbsttätig, z. B. durch Interferenzmethoden. Die Distanzen werden durch elektronische Distanzmessung ermittelt. Dabei wird entweder die Laufzeit oder die Phasenverschiebung eines ausgesandten und im Zielpunkt reflektierten Laserstrahles gemessen. Das Licht der Trägerwelle des Laserstrahls liegt meist im infraroten Bereich oder im nahen Infrarot des Lichtspektrums. Die Reflexion des Laserstrahls im Zielpunkt erfolgt entweder direkt an der Oberfläche des anvisierten Objekts oder in einem anvisierten Prisma. Die Messwertermittlung hinsichtlich Richtung und Distanz erfolgt auf elektronischem Wege.
Die Referenzpunkte sind bevorzugt als Kugeln ausgebildet, die direkt oder indirekt am Trägerelement angeordnet sind.
An jedem Trägerelement können Verstellelemente angeordnet sein, mit denen das Trägerelement relativ zu seiner Aufnahme positioniert bzw. verschoben werden kann. Die Verstellelemente erlauben bevorzugt eine translatorische Verschiebung des Trägerelements relativ zu seiner Aufnahme. Ferner kann vorgesehen werden, dass die Verstellelemente eine Drehung des Trägerelements relativ zu seiner Aufnahme um mindestens eine Raumachse, vorzugsweise um die Querachse, erlaubt.
Als Verstellelemente kommen insbesondere als solche hinlänglich bekannte Maschinenschuhe zum Einsatz, die mindestens ein (Doppel-)Keilelement aufweisen. Damit kann in einfacher Weise, nämlich durch Anziehen oder Lösen einer Schraube, eine translatorische Verstellbewegung erzeugt werden, die in Abhängigkeit der Anordnung des Maschinenschuhs am Trägerelement eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung des Trägerelements relativ zu seiner Aufnahme zur Folge hat. Vorzugsweise soll die Verstellung unter Last also ohne Zuhilfenahme von Kränen oder Manipulatoren erfolgen. Vorzugsweise ist das Verstellelement dabei selbsthemmend ausgeführt.
Mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise und Ausstattung ist es möglich, in wesentlich vereinfachter und schnellerer Weise einzelne Walz- oder Rollenelemente einer Walz- oder Gießvorrichtung zu justieren, so dass sie in einer optimalen Position relativ zueinander zu liegen kommen.
Der Erfindungsvorschlag kommt bevorzugt bei Stranggießanlagen zum Einsatz, er kann jedoch auch für andere hüttentechnische Anlagen eingesetzt werden, wie z. B. für Walzwerke und Bandbehandlungslinien.
Mit dem Erfindungsvorschlag wird es u. a. möglich, eine Selbstreferenzierung mittels einer Ausgleichsrechnung auf der Basis des gewonnenen Messergebnisses vorzunehmen. Damit wird die Zuverlässigkeit der Positionierung der einzelnen Walz- oder Rollenelemente relativ zueinander erhöht, und es können "Vertrauensmaße" durch Einbeziehung redundanter Messgrößen geschaffen werden, d. h. es werden beispielsweise vier statt tatsächlich benötigter drei Referenzpunkte je Segment herangezogen. Von Vorteil ist also die Verwendung von mehr Referenzpunkten, als es zur mathematisch eindeutigen (statisch bestimmten) Festlegung eines Körpers im Raum erforderlich ist. Die vorhandenen Redundanzen reduzieren singuläre Fehler und dienen der Schaffung der genannten "Vertrauensmaße", z. B. durch Auswertung der Standardabweichung.
Zum Soll-Ist-Abgleich der einzelnen Walz- oder Rollenelemente wird also der "ideale" Rollenplan insoweit ersetzt durch eine Kurve, die durch Ausgleichsrechnung (Regression) aus den Messdaten selbst hergeleitet wird. Durch Nutzung der Redundanzen wird der nie ganz vermeidbare Messfehler verringert und die Zuverlässigkeit der Messung quantifizierbar gemacht ("Vertrauensmaß").
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Messaufgabe für ein Segment in zwei Teilschritten erfolgen kann. Zum einen erfolgt die Vermessung der Rollenbahn im Segment und eine Transferierung auf einen externen Referenzpunkt vorab in der Werkstatt. Zum anderen erfolgt eine Begrenzung der Anlagenvermessung auf die Einmessung der Referenzpunkte und die Rekonstruktion der Passlinie über die Transferinformationen. Der Gesamtaufwand wird durch die Transferierung zwar geringfügig größer, während der Werkstattarbeiten kann die Stranggießanlage jedoch weiterproduzieren. Die Oberrahmen der Segmente müssen zur Anlagevermessung nicht abgenommen werden.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit des Verzichts auf den Bezug zu festen, im Fundament der Anlage verankerten Referenzpunkten durch die Bildung eines "virtuellen" Bezugskoordinatensystems mittels einer Ausgleichsrechnung aus der Messung selbst. Das erspart aufwendige Transformationen des Anlagen-Koordinatenursprungs in eine arbeitsgerechte Position auf der Gießbühne.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1: schematisch eine Stranggießanlage in der Seitenansicht mit der Dar- stellung einiger der Komponenten der Anlage,
Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 mit drei Roollenelementen und
Fig. 3: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 mit einem einzelnen Rol- lenelement.

In Fig. 1 ist eine Gießanlage 1 in Form einer Stranggießanlage skizziert. Flüssiges metallisches Material tritt vertikal nach unten aus einer Kokille 21 aus und wird einlang eines Gießbogenabschnitts 14 allmählich von der Vertikalen in die Horizontale umgeleitet. Der Gießbogenabschnitt 14 wird durch eine Anzahl Rollenelemente 2, 3, 4 gebildet, die so relativ zueinander ausgerichtet sind, dass sie den Gießbogenabschnitt 14 bilden. Es sei angemerkt, dass eigentlich nur die Segmentunterrahmen dargestellt sind, was allerdings insofern in Ordnung ist, als dass die Maßbezugslinie stets die "Hinterkante Strang" ist. Besonders vorteilhaft ist es bei den nachfolgend beschriebenen Konzept, dass die Vermessung der Anlage auch mit montierten Oberrahmen erfolgen kann.
Der Gießbogenabschnitt 14 weist einen Mittelpunkt M auf, d. h. der gegossene Metallstrang verläuft viertelkreisförmig um den Mittelpunkt M herum aus der Vertikalen in die Horizontale.
Im Bereich des Mittelpunkts, nicht notwendigerweise exakt im Mittelpunkt, ist ein Messgerät 5 in Form eines Lasertrackers angeordnet.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, weist jedes Rollenelement 2, 3, 4 mindestens drei, im Ausführungsbeispiel vier, Referenzpunkte 6, 7, 8 und 9 auf, die als Messkugeln ausgebildet sind, die an einem Trägerelement 13 angeordnet sind, d. h. an dem Grundgerüst des jeweiligen Rollenelements 2, 3, 4. Der Einfachheit halber ist hier von einer Messkugel gesprochen, wenngleich genauer und eigentlich besser gesagt ein Messkugelhalter gemeint ist, in den temporär und nur während des eigentlichen Mess- und Ausrichtvorganges eine Messkugel eingesetzt werden kann. Es sei auch hinsichtlich der in Fig. 2 zu sehenden Elemente 2, 3, 4 wieder angemerkt, dass wieder die Segmentunterrahmen zu sehen sind.
Die Anordnung der Messkugeln über einen Messkugelhalter ist auch unter dem Aspekt beachtlich; dass damit in einfacher Weise gegebenenfalls auf Rollenverschleiß und andere Geometrieänderungen der Anlage bzw. deren Komponenten gezielt reagiert werden kann. Die Messkugelhalter können nämlich so ausgeführt werden, dass sie durch Nachstellelemente die genannten Effekte ausgleichen können.
Wie am besten in Fig. 3 zu erkennen ist, sind in jedem Trägerelement 13 mehrere Rollen oder Walzen 15, 16, 17, 18 drehbar gelagert. Das Trägerelement 13 und damit das gesamte Rollenelement 2 ist auf einer Aufnahme 19 befestigt.
Der Lasertracker 5 hat - aufgrund seiner günstigen Anordnung im Bereich des Mittelpunktes M - "Sichtkontakt" zu den einzelnen Referenzpunkten 6, 7, 8, 9 eines jeden Rollenelements 2, 3, 4. Wie oben erläutert, ist der Lasertracker in der Lage, die genauen Abstände a₆, a₇, a₈ und a₉ zu den Referenzpunkten 6, 7, 8 und 9 und gegebenenfalls die Winkel α₆, α₇, α₈ und α₉ (s. Fig. 3) zu messen. Dies kann mit einer Genauigkeit von wenigen Zehntel Millimeter erfolgen.
Zu den Referenzpunkten 7 und 8 sei angemerkt, dass diese sich im Gegensatz zur zeichnerischen Darstellung in Fig. 2 bevorzugt außen am Unterrahmen eines Elements 2, 3, 4 befinden, und zwar vorzugsweise in der gleichen Ebene wie die Punkte 6 und 9, jedoch in Gießrichtung auf der anderen Seite.
Das Trägerelement 13 ist über nur sehr schematisch skizzierte und als Maschinenschuhe ausgebildete Verstellelemente 10, 11 und 12 auf der Aufnahme 19 angeordnet. Die Verstellung der Verstellelemente 10, 11, 12 hat zur Folge, dass das Trägerelement 13 und damit das gesamte Rollenelement 2 relativ zur ortsfesten Aufnahme 19 sowohl in translatorische Richtung als auch rotatorisch bewegt werden kann. In Fig. 3 sind von den jeweils drei möglichen Translationsrichtungen bzw. Drehrichtungen im Raum nur jeweils zwei eingetragen, nämlich die Raumrichtungen x und y sowie die Raumachsen α und β. Die entsprechende Betätigung der einzelnen Verstellelemente - es können sehr viel mehr als die skizzierten drei vorhanden sein - führt zur präzisen Positionierung des Trägerelements 13 relativ zur Aufnahme in allen Raumrichtungen und Raumachsen.
Es sei angemerkt, dass in Fig. 3 lediglich schematisch die Verstellmöglichkeiten in die einzelnen Raumrichtungen und um die einzelnen Raumachsen dargestellt sind, wenngleich den verschiedenen Achsen und Richtungen unterschiedlich große Bedeutung zukommt. Namentlich ist die Verstellung mittels des Verstellelements 10 von untergeordneter Bedeutung, da hierdurch kein maßgeblicher Einfluss auf den Stranggießprozess ausgeübt wird. Die Verstellelemente 11 und 12 müssen einen auf der - in Gießrichtung gesehen - gegenüberliegenden Seite liegenden Partner haben, um den Winkel β einstellbar zu machen.
In Fig. 3 ist schematisch die Lage des Trägerelements 13 vor der präzisen Ausrichtung mit gestrichelten Linien und die Lage nach der Ausrichtung mit ausgezogenen Linien dargestellt. Zur Justage des Trägerelements 13 werden mittels des Lasertrackers 5 die Abstände a₆, a₇, a₈ und a₉ sowie die zugehörigen Winkel α₆, α₇, α₈ und α₉ gemessen, d. h. die Abstände und Winkel zwischen dem Messgerät 5 und den Referenzpunkten 6, 7, 8 und 9 in Form von Messkugeln.
Der Abstand zwischen dem Messgerät 5 und dem Referenzpunkt 7 vor der Justage ist in Fig. 3 - stellvertretend für die anderen Referenzpunkte - mit a₇' angegeben. Das Messgerät 5 steht mit nicht dargestellten Rechenmitteln in Verbindung. Anhand des Anlagenplans sind im Rechenmittel die Soll-Positionen der Rollen 15, 16, 17 und 18 und damit des Trägerelements 13 hinterlegt. Da die Lage der Referenzpunkte 6, 7, 8 und 9 am Trägerelement 13 bekannt ist, ergeben sich sofort die Soll-Lagen und Soll-Abstände zwischen den Referenzpunkten 6, 7, 8, 9 und dem Messgerät 5. Hierzu muss vorher, z. B. in der Segmentwerkstatt, die Lage der Rollen auf die externen Referenzpunkte transferiert und abgespeichert worden sein.
Wesentlich ist dabei, dass aufgrund der Wahl mindestens dreier Referenzpunkte die Lage des Rollenelements 2 im Raum bestimmbar ist. Es ist nach Durchführung der Abstandsmessung zwischen Messgerät 5 und Referenzpunkten 6, 7, 8, 9 aufgrund der gegebenen Geometrie des Rollenelements 2 in einfacher Weise möglich, Verstellbeträge für die Verstellelemente 10, 11 und 12 zu berechnen, was automatisch in den Rechenmitteln erfolgen kann. Durch entsprechendes Betätigen der Verstellelemente 10, 11, 12 kann in einfacher Weise, sehr präzise und vor allem sehr schnell die Justage eines Rollenelements 2 erfolgen.
Es ist noch anzumerken, dass in Fig. 3 wegen einer besseren Übersichtlichkeit das "ebene Problem" dargestellt ist. Tatsächlich kann mit den mindestens drei Referenzpunkten die translatorische und rotatorische Lage des Trägerelements 13 und damit des Rollenelements 2 im Raum bestimmt werden. Durch das Vorsehen entsprechend vieler Verstellelemente 10, 11, 12 kann das Rollenelement im Raum ausgerichtet werden.
Man kann den Erfindungsvorschlag nochmals im wesentlichen wie folgt umschreiben: Die Messung der Strangführungsgeometrie erfolgt mittels eines Messgeräts 5 bevorzugt in Form eines Lasertrackers oder Präzisionstachymeter. Bei deren Einsatz kommen "Targets" in Form von Messkugeln zum Einsatz, so dass dreidimensional die Lage des Trägerelements 13 ermittelt werden kann (jede einzelne Messung liefert unmittelbar ein räumliches Koordinatentripel. Die Verarbeitung der Messdaten erfolgt online oder offline in einem Rechner.
Zur Erfassung der Positionen der einzelnen Segmente wird nicht die Position der Rollenbahn vermessen, sondern es werden die am feststehenden Teil des Trägerelements (Rahmens) angebrachten Referenzpunkte betrachtet. Die Lage der Referenzpunkte relativ zu den für den Prozess mäßgeblichen Rollenbahnen wird vorab, z. B. in der Werkstatt, in einer sog. Transfermessung erfasst. Dabei ist keine Verwendung spezieller Ausrichtstände erforderlich, jedoch möglich.
Nach der Transfermessung kann für jeden Referenzpunkt ein Sollwert mit Bezug auf das Maßbezugssystem der Anlage (Rollenplan, Passlinie) bestimmt werden.
Das Ergebnis der Anlagenvermessung kann zur Auswertung mit dieser Solltopologie (Rollenplan, Passlinie) verglichen werden und die Abweichungen voneinander können in Nachrichtbeträge zur Lagekorrektur der Segmente umgerechnet werden.
Bevorzugt ist es dabei möglich, das Messergebnis durch Regression auf eine Mittelwertkurve der Messdaten zu beziehen und die Korrektur auf die Abweichungen von dieser korrelierten Kurve (Ausgleichskurve) zu beziehen. Dadurch entsteht eine vom ursprünglichen Plan geringfügig abweichende neue Sollgeometrie der Anlage. Maßstab für die Beurteilung dieser geänderten Sollgeometrie ist die Minimierung der Formänderungsarbeit an der Strangschale. Damit kann der Nachrichtaufwand ohne Nachteil für die Strangschalenbeanspruchung weiter reduziert werden. Insbesondere ist kein Bezug auf Referenzpunkte im Umfeld der Anlage erforderlich.
Die Regression aus den (redundanten) Messergebnissen kann nach einer linearen oder polynomischen Verteilungsfunktion erfolgen.
Bei den Messungen kann ein Referenzpunktefeld in der Umgebung der Anlage verwendet werden, um Ortswechsel des Messgeräts während des Messvorgangs zu erleichtern. Der dabei zu erwartende Fehler wird eingeschränkt, indem möglichst viele Punkte (eine Redundanz wirkt fehlerkompensierend) verwendet werden, die möglichst ortsfest und unabhängig vom zu vermessenden Objekt sind.
Zur Umrechnung der ausgewerteten Übergangsfehler in Höhenänderungen in den Auflageflächen des Segments kann ein Programm verwendet werden, das die Höhenkorrektur an den Ein- und Ausgangsrollen (nach dem Strahlensatz und gegebenenfalls unter Berücksichtigung elastischer Formänderungen) auf die Auflagepunkte umrechnet.
Zur Lagekorrektur der Segmente kommen vorzugsweise unter Last verstellbare und als solche bekannte Maschinenschuhe zum Einsatz. Damit können schnell und ohne Einsatz von Kränen oder Manipulatoren Lagekorrekturen an den Segmentauflagen entsprechend den festgestellten Fehlern bzw. Abweichungen vorgenommen werden.
Wie erläutert, sollte die Messung von einem Standort aus erfolgen, der einen möglichst guten "Einblick" in möglichst viele Segmente der Anlage gleichzeitig ermöglicht. Das ist in der Regel der Mittelpunkt des Gießbogenabschnitts. Bei eventuell erforderlichen Ortswechseln kann das unabhängige Referenzpunktesystem zur Synchronisation des Koordinatensystems aufeinander verwendet werden.
Bevorzugt sind mehr Referenzpunkte 6, 7, 8, 9 vorgesehen, als es für die eindeutige Definition der räumlichen Position eines Trägerelements 13 erforderlich ist; drei Punkte reichen an sich aus, um eine Ebene zu definieren. Diese Überbestimmung dient zum einen dafür, einen statistisch nie ganz auszuschließenden Messfehler durch redundante Kompensation zu verringern. Andererseits ist es damit möglich, durch Auswertung der Restklaffungen ein "Vertrauensmaß" für die Messung zu gewinnen.
Wie im Stand der Technik als solches bekannt, kann bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch vorgesehen werden, dass Segmentübergangsschab-Ionen eingesetzt werden, um gegebenenfalls das Ausrichtergebnis der einzelnen Walz- oder Rollenelementen überprüfen zu können.
Der erfindungsgemäße Vorschlag teilt also die gesamte Messaufgabe auf in eine Transfermessung einerseits, die in der Werkstatt bei der Herstellung der Walz- oder Rollenelemente erfolgen kann, und eine Anlagenvermessung mit der Rekonstruktion der Passlinie aus der Transfermessung andererseits, was vor Ort an der Stranggießanlage erfolgt. Daraus resultiert die erhebliche Reduzierung des Einstellaufwandes der Walz- oder Rollenelemente und damit der Betriebsausfallzeit, die den wirtschaftlichen Vorteil des Erfindungskonzepts ausmachen.

Bezugszeichenliste:

1: Walz- oder Gießvorrichtung
2: Walz- oder Rollenelement
3: Walz- oder Rollenelement
4: Walz- oder Rollenelement
5: Messgerät
6: Referenzpunkt
7: Referenzpunkt
8: Referenzpunkt
9: Referenzpunkt
10: Verstellelement
11: Verstellelement
12: Verstellelement
13: Trägerelement
14: Gießbogenabschnitt
15: Walze/Rolle
16: Walze/Rolle
17: Walze/Rolle
18: Walze/Rolle
19: Aufnahme
21: Kokille

a₆: Abstand
a₇: Abstand
a₈: Abstand
a₉: Abstand
α₆: Winkel
α₇: Winkel
α₈: Winkel
α₉: Winkel
M: Mittelpunkt des Gießbogenabschnitts
x: Raumrichtung
y: Raumrichtung
α: Raumachse
β: Raumachse

Claims

Verfahren zum präzisen Positionieren einer Anzahl zusammenwirkender Walz- oder Rollenelemente (2, 3, 4) einer Walz- oder Gießvorrichtung (1) relativ zueinander,
dadurch gekennzeichnet,
dass mittels eines Messgeräts (5) der Abstand und/oder der Winkel (a₆, a₇, a₈, a_9; α₆, α₇, α₈, α₉) zwischen mindestens drei direkt oder indirekt an jedem der Walz- oder Rollenelemente (2, 3, 4) angeordneten Referenzpunkten (6, 7, 8, 9) und dem Messgerät (5) gemessen wird und dass in Abhängigkeit des Messergebnisses Verstellelemente (10, 11, 12) an jedem Walz- oder Rollenelement (2, 3, 4) so betätigt werden, dass die Abstände (a₆, a₇, a₈, a₉) zwischen den Referenzpunkten (6, 7, 8, 9) und dem Messgerät (5) bestmöglich mit vorgegebenen Werten übereinstimmen, wobei die Referenzpunkte (6, 7, 8, 9) eines jeden Walz- oder Rollenelements (2, 3, 4) direkt oder indirekt an einem Trägerelement (13) des Walz- oder Rollenelements (2, 3, 4) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass es zur präzisen Ausrichtung der Segmente (2, 3, 4) einer Stranggießanlage eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Messgerät (5) im Mittelpunkt (M) des Gießbogenabschnitts (14) der Stranggießanlage angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehr Referenzpunkte (6, 7, 8, 9) mit dem Messgerät (5) vermessen werden, als es für eine eindeutige Positionierung der Walz- oder Rollenelemente (2, 3, 4) erforderlich ist, und dass die Betätigung zumindest eines Teils der Verstellelemente (10, 11, 12) gemäß einer aus allen Messpunkten gebildeten Ausgleichsfunktion erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausgleichsfunktion eine Regressionsfunktion ist.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Regressionsfunktion linear ist.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Regressionsfunktion quadratisch ist.
Walz- oder Gießvorrichtung (1) mit einer Anzahl zusammenwirkender Walz-oder Rollenelemente (2, 3, 4),
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Walz- oder Rollenelement (2, 3, 4) ein Trägerelement (13) aufweist, an dem direkt oder indirekt mindestens drei Referenzpunkte (6, 7, 8, 9) angeordnet sind, wobei in die Walz- oder Gießvorrichtung (1) weiterhin ein Messgerät (5) einbringbar ist, das zur Vornahme von Abstands- und/oder Winkelmessungen (a₆, a₇, a₈, a_9; α₆, α₇, α₈, α₉) zwischen sich bzw. einer vorgegebenen Richtung und den Referenzpunkten (6, 7, 8, 9) geeignet ist.
Walz- oder Gießvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Walz- oder Rollenelemente (2, 3, 4) Segmente einer Stranggießanlage sind.
Walz- oder Gießvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Walz- oder Rollenelement (2, 3, 4) mindestens zwei Walzen oder Rollen (15, 16, 17, 18) aufweist.
Walz- oder Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Messgerät (5) als Lasertracker ausgebildet ist.
Walz- oder Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Messgerät (5) als Tachymeter ausgebildet ist.
Walz- oder Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Referenzpunkte (6, 7, 8, 9) als Messkugeln ausgebildet sind, die direkt oder indirekt am Trägerelement (13) angeordnet sind.
Walz- oder Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass an jedem Trägerelement (13) Verstellelemente (10, 11, 12) angeordnet sind, mit denen das Trägerelement (13) relativ zu seiner Aufnahme (19) positioniert werden kann.
Walz- oder Gießvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstellelemente (10, 11, 12) eine translatorische Verschiebung des Trägerelements (13) relativ zu seiner Aufnahme (19) in mindestens einer Raumrichtung (x, y) erlauben.
Walz- oder Gießvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstellelemente (10, 11, 12) eine Drehung des Trägerelements (13) relativ zu seiner Aufnahme (19) um mindestens eine Raumachse (α, β) erlauben.
Walz- oder Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstellelemente (10, 11, 12) Maschinenschuhe sind, die mindestens ein Keilelement aufweisen.