EP3544767A1 - Verfahren zum schleifen der kontur des ballens einer walze - Google Patents

Verfahren zum schleifen der kontur des ballens einer walze

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EP3544767A1
EP3544767A1 EP17787152.2A EP17787152A EP3544767A1 EP 3544767 A1 EP3544767 A1 EP 3544767A1 EP 17787152 A EP17787152 A EP 17787152A EP 3544767 A1 EP3544767 A1 EP 3544767A1
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EP
European Patent Office
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contour
bale
grinding
roll
grindstone
Prior art date
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EP17787152.2A
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Jürgen Seidel
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SMS Group GmbH
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Publication date
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    • B21B28/04—Maintaining rolls in effective condition, e.g. reconditioning while in use, e.g. polishing or grinding while the rolls are in their stands

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding the contour of the bale of a roll, in particular a roll with a roll contour with a steep curve in a roll stand for rolling metal strip.
  • the invention relates to a ground according to the method roll bale contour.
  • Roll grinding machines with which grinding errors can be reduced or grinding times can be shortened are disclosed in German Offenlegungsschrift DE 37 26 055 A1 and German Utility Model DE 297 21 000 U1.
  • the flank or edge of a grinding wheel is frequently used for grinding in the normal grinding process.
  • constructions are proposed in the two cited documents as to how the grinding wheel can be pivoted, so that the grinding surface can be adjusted tangentially adjusted along the roll contour and guided over the bale of a roll.
  • the mechanism for pivoting the grinding wheel is very expensive, since it must be performed as free of play.
  • the grinding angle is mechanically limited. Steep transitions, as occur, for example, in the region of the edges or edges of the roll bale, in particular a support roll and, in particular, bale edges with a regrind, can not be traced or adapted with the known devices. Despite swiveling grinding wheels, grinding errors still occur there.
  • FIG. 4 illustrates how a grinding error can occur with curved contours. If the grinding stone 200 or the grinding wheel is guided so that its center follows the desired contour S (x) for the bale 110 of the roller 100, then the flanks or edges of the wheel follow Abrasive unwanted additional material from the bale 1 10 of the roller. The grindstone penetrates into the desired contour. Especially at steep transitions and in the edge areas of the roll bale are the Grinding error e largest; see the resulting dashed curve E (x) in Figure 4.
  • the target contour S (x) is shown in Figure 4 as a solid black line. During the grinding process, although the position or the grinding stone path can be corrected to minimize deviations or errors. However, this is associated with additional grinding and grinding time.
  • the invention has for its object to improve a known method for grinding the contour of the bale of a roller to the effect that grinding errors and grinding times are minimized as possible and in this way the desired target contour for the bale of the roller is achieved more accurately and faster.
  • Another object of the invention is to provide a roller whose contour corresponds as accurately as possible to the predetermined nominal contour.
  • the core idea of the present invention is to determine a suitable grindstone web for guiding the grindstone. Due to the claimed superposition of the desired final contour for the bale with a correction curve, which represents a previously determined grinding error, it is advantageously achieved that in particular the dimensions and the shape of the grinding stone are taken into account in the calculation of the grinding stone web. In this way and because the grinding stone web calculated according to the invention is already available before the beginning of a grinding process, grinding-related deviations from the desired contour of the bale of the roll can be avoided.
  • the inventive method further reduces the grinding time required for grinding the bale contour compared to the prior art.
  • the term "dynamic calculation of the contour” means that the correction curve can possibly be adapted between individual grinding passes, if an intermediate measurement of the ground contour does not yet show the desired result
  • the specification or the calculation rule for the contour of the grinding surfaces of the grinding stone used is adapted if the predetermined or calculated contour of the grinding surfaces is different from the actual grinding or grinding surface , for example, by measuring determined contour of the grinding surfaces of the grindstone.
  • an analog advantageously can be carried out an adaptation of the further calculation rule for calculating the correction curve when the target contour for d Bale the roller from the actual, z. B. deviates by measurement after a grinding process determined contour for the bale of the roller. Both adaptations advantageously also bring about a reduction of the grinding error.
  • the object of the invention is achieved by the device according to claim 16 device.
  • FIG. 1a shows the desired contour of the bale of the roller, the roller contour without correction, the grinding error and the inventive grinding stone track for guiding the grinding stone;
  • FIG. 1b shows the grinding error and the correction according to the invention
  • FIG. 2 shows the determination according to the invention of the grinding stone web for guiding the
  • FIG. 3 shows a calculated or measured grindstone contour
  • FIG. 4 illustrates a grinding stone web with resulting grinding defects according to the prior art.
  • the invention will now be described in detail in the form of embodiments with reference to said figures.
  • the same technical elements or functions are designated by the same reference numerals.
  • FIG. 1 a shows three curves over the roller length coordinate x.
  • the desired contour S (x) for the bale 1 10 of the roller 100 is shown, as it is desired after completion of at least one grinding operation.
  • the nominal contour is shown as a solid black line.
  • the grindstone is designated by reference numeral 200.
  • the dashed line shows the contour of the bale of the roll after grinding, if the center of the grindstone 200-M along the desired target contour S (x) of the bale 1 10 of the roller would be performed.
  • the resulting roller contour E (x) without correction deviates significantly from the desired Nominal contour S (x) of the bale; Thus, the difference e between the two curves / contours describes the grinding error.
  • the present invention provides that the whetstone 200 with its whetstone center 200-M is corrected by the correction function C (x) and guided on a grindstone path D (x), which differs from the desired contour S (x) the bale (1 10) of the roller deviates.
  • This grindstone track D (x) is shown in dotted lines in FIG. It can be seen that with appropriate guidance of the grindstone 200 along the inventively determined grindstone track D (x), the grindstone just touches the desired contour, but does not penetrate.
  • Both curves are schematically simplified in Figure 1 b insofar as they at least partially z. B. be described by predetermined straight-line equations. In practice, such simplifications may well be sufficient to at least reduce the unwanted grinding error with sufficient accuracy.
  • FIG. 2 describes the method according to the invention for determining the grindstone track D (x) for guiding the grindstone 200.
  • the starting point for the method according to the invention is first of all specifying a desired contour S (x) for the bale 1 10 of the roller 100.
  • the chamfering function may, for. B. to a radius or polynomial function and the bale contour function by, for example, a polynomial function or an angular function. As can be further seen in FIG.
  • the term encompasses "Bale of the roll” preferably comprises the left edge region, the middle region and the right edge region of the bale 110 of the roll, ie, not only its central region .
  • all functions and contours for the bale shown in Figure 2 preferably comprise at least one contour section for the right edge region at least one contour section for the central region of the roll bale and at least one contour section for the left edge region of the roll bale
  • the chamfering function A (x) is constant in the central area of the roll bale and pronounced only in the left and right margins, ie, deviates from 0.
  • the bale contour function B (x) is in harmony with the target contour S (x) Chamfering the steep transition Length in the edge region of the roll bale. For the sake of simplicity and clarity, therefore, only the ground deviations in the edge regions are compensated in FIG. This grinding error is determined according to the invention, as will be explained in more detail below.
  • the method according to the invention then further provides for the calculation of a correction curve C (x) over at least individual longitudinal sections of the bale in the axial direction, wherein the correction curve avoids the grinding error.
  • the method according to the invention provides for the calculation of the grinding stone web D (x) to guide the grinding stone.
  • the initial roll contour can also be more accurately produced in the middle area of the roll bale by ascertaining the grinding errors (minor defects) according to the above method of the corrected grinding stone web.
  • the system then switches over to the adaptation method, thus combining the grinding error compensation method (specification of the grinding stone path) and the adaptation method for grinding.
  • the contour 200-f of the grinding surfaces of the grindstone 200 used across the width 200-b of the grindstone may be predetermined or calculated using a calculation rule taking into account at least one of the following aspects:
  • a grindstone abrasion model which calculates the wear of the grindstone 200 as a function of the hardness of the grindstone and grindstone as well as the roll contour and the ground bale length; the measured grindstone contour 200-f after a defined number of intermediate steps;
  • FIG. 3 clearly shows an example of a predetermined or calculated contour of the grinding surfaces of a grinding stone.
  • the contour can be described at least in sections by individual mathematical functions.
  • B different flank and edge shapes on the left and right sides of the grindstone.
  • An initial presetting of the grinding stone contour for the different widths ranges 1-4 can additionally improve the grinding results and achieve a uniform wear of the grinding stone. This also allows the use of wider and harder or more wear-resistant grinding stones.
  • the calculation of the contour 200-f of the grinding surfaces of the grinding stone 200 can take place with the aid of the calculation rule before the beginning of the grinding process and / or during the grinding process after defined grinding stages or dynamically.
  • the calculation rule for the contour 200-f of the grinding surfaces of the grinding stone used is preferably adapted if the contour of the grinding surfaces of the grinding stone resulting from the calculation specification differs from the actual, e.g. determined by measurement contour 200-f of the grinding surfaces of the grindstone 200 deviates.
  • the determination of the grinding error e or E (x) is preferably carried out for at least individual areas of the bale 10 of the roller 100 and preferably after a grinding operation by carrying out the following steps: measuring the actual contour of the bale 1 10 after the last grinding operation; and calculating the possible grinding error E (x) as a deviation between the nominal contour A (x) + B (x) and the actually measured contour of the bale 10 of the roller 100. Based on the theoretical or measured grindstone contour 200-f and other influencing variables (see below), the expected grinding error e or E (x) or / and the correction function C (x) over the entire bale length is determined or / and above all the contour of the grindstone path D (x), which avoids the expected flail error over the bale length.
  • the correction curve C (x) is then preferably determined by interpolation or extrapolation of a plurality of the determined function values C (xi).
  • the calculation of the correction curve C (x) over the length x of the bale 1 10 of the roller is preferably carried out including reversal distances of the grindstone left and right of the edge of the bale 1 10.
  • the calculation of the correction curve C (x) can take place before the beginning of the grinding process and / or during the grinding process according to defined grinding stages or dynamically.
  • the calculated values can be adapted by comparing the calculated and measured roll contour.
  • grinding errors in the area of the bale edge can be advantageously determined, in addition to the roll contour measurement of the grinding machine, in addition to a separate roll measuring device in the case of steep curves.
  • the further calculation rule for calculating the correction curve C (x) is preferably adapted when the target contour for the bale 1 10 of the roller deviates from the actual, for example determined by measurement after a grinding operation contour for the bale 1 10 of the roller.
  • the predetermined target contour for the bale 1 10 of the roller is formed by superposition of a predetermined bale contour function B (x), for example in the form of a polynomial function or angle function, and a chamfering function A (x), for example in the form of a radius or polynomial function.
  • the chamfering function A (x) for the central region of the roll bale 110 is preferably constant, more preferably zero.
  • the method can be applied to work and back-up rolls.
  • the method is important in rolling contours with steep curves, as they occur in roll grinding with large profile adjustment area or Stützwalzenkanten Wegschliffen (chamfers).
  • E (x) flaw error function bale contour after faulty grinding S (x), S '(x) nominal contour of roll bale

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  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen der Kontur des Ballens (110) einer Walze (100), insbesondere einer Walze mit Walzenkontur mit steilem Kurvenverlauf in einem Walzgerüst zum Walzen von Metallband, aufweisend folgende Schritte: Vorgeben einer Sollkontur für den Ballen (110) der Walze und Schleifen der Kontur des Ballens (110) durch Führen eines Schleifsteins 200 entlang einer Schleifsteinbahn D(x). Um Schleiffehler und Schleifzeiten zu reduzieren, sieht das Verfahren erfindungsgemäß weiterhin folgende Schritte vor: Ermitteln eines Schleiffehlers e bzw. Schleiffehlerfunktion E(x) zumindest über einzelnen Längenabschnitten des Ballens (110) in axialer Richtung x; Berechnen einer Korrekturkurve C(x) zumindest über den einzelnen Längenabschnitten des Ballens (110) in axialer Richtung x, wobei die Korrekturkurve C(x) den ermittelten Schleiffehler e vermeidet; und Berechnen der Schleifsteinbahn D(x) zum Führen des Schleifsteins (200) durch Überlagern der 1 Sollkontur A(x)+B(x) für den Ballen (110) mit der Korrekturkurve C(x).

Description

Verfahren zum Schleifen der Kontur des Ballens einer Walze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen der Kontur des Ballens einer Walze, insbesondere einer Walze mit Walzenkontur mit steilem Kurvenverlauf in einem Walzgerüst zum Walzen von Metallband. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechend dem Verfahren geschliffene Walzenballenkontur.
Walzenschleifmaschinen mit denen Schleiffehler vermindert oder Schleifzeiten verkürzt werden können, sind in der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 26 055 A1 und dem deutschen Gebrauchsmuster DE 297 21 000 U1 offenbart. In den Schriften wird insbesondere erläutert, dass beim normalen Schleifvorgang häufig die Flanke oder Kante einer Schleifscheibe zum Schleifen herangezogen wird. Um daraus resultierende Schleiffehler zu minimieren werden in den beiden genannten Dokumenten Konstruktionen vorgeschlagen, wie die Schleifscheibe geschwenkt werden kann, so dass die Schlifffläche tangential angepasst entlang der Walzenkontur eingestellt und über den Ballen einer Walze geführt werden kann.
Der Mechanismus zum Schwenken der Schleifscheibe ist jedoch sehr aufwendig, da er möglichst spielfrei ausgeführt werden muss. Weiterhin ist der Schleifwinkel mechanisch begrenzt. Steile Übergänge, wie sie beispielsweise im Bereich der Kanten bzw. Ränder des Walzenballens, insbesondere einer Stützwalze und weiter insbesondere bei Ballenkanten mit einem Rückschliff auftreten, können mit den bekannten Vorrichtungen nicht nachgefahren bzw. angepasst werden. Dort entstehen trotz schwenkbarer Schleifscheiben immer noch Schleiffehler.
Wie ein Schleiffehler bei gekrümmten Konturen entstehen kann, veranschaulicht Figur 4. Wird der Schleifstein 200 bzw. die Schleifscheibe so geführt, dass seine Mitte der Sollkontur S(x) für den Ballen 1 10 der Walze 100 folgt, dann nehmen die Flanken oder Kanten des Schleifsteins unerwünschterweise zusätzliches Material von dem Ballen 1 10 der Walze ab. Der Schleifstein dringt in die Sollkontur ein. Besonders bei steilen Übergängen und in den Randbereichen des Walzenballens sind die Schleiffehler e am größten; siehe dazu die entstandene gestrichelte Kurve E(x) in Figur 4. Die Sollkontur S(x) ist in Figur 4 als durchgezogene schwarze Linie gezeigt. Während des Schleifvorganges kann zwar die Position bzw. die Schleifsteinbahn korrigiert werden, um Abweichungen bzw. Fehler zu minimieren. Dies ist jedoch mit zusätzlichem Abschliff und Schleifzeit verbunden.
Beispiele mit Walzenballen mit steilem Übergang sind in den europäischen Patentschriften EP 2 026 915 B1 , Figur 7 und EP 0 249 801 A1 , Figur 1 offenbart. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren zum Schleifen der Kontur des Ballens einer Walze dahingehend zu verbessern, dass Schleiffehler und Schleifzeiten möglichst minimiert werden und auf diese Weise die angestrebte Sollkontur für den Ballen der Walze exakter und schneller erreicht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Walze bereitzustellen, deren Kontur möglichst genau der vorgegebenen Sollkontur entspricht.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine geeignete Schleifsteinbahn zum Führen des Schleifsteins zu ermitteln. Durch die beanspruchte Überlagerung der letzten Endes gewünschten Sollkontur für den Ballen mit einer Korrekturkurve, welche einen zuvor ermittelten Schleiffehler repräsentiert, wird vorteilhafterweise erreicht, dass insbesondere die Abmessungen und die Form des Schleifsteins bei der Berechnung der Schleifsteinbahn mit berücksichtigt werden. Auf diese Weise und weil die erfindungsgemäß berechnete Schleifsteinbahn bereits vor Beginn eines Schleifvorganges zur Verfügung steht, können schleifsteinbedingte Abweichungen von der Sollkontur des Ballens der Walze vermieden werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird weiterhin die zum Schleifen der Ballenkontur erforderliche Schleifzeit gegenüber dem Stand der Technik verkürzt.
Die Begriffe„Ballen der Walze" und„Walzenballen" werden synonym verwendet. Verfahrensschritte zur Ermittlung des Schleiffehlers vor und nach dem ersten Schleifvorgang, zur Berechnung der Kontur der Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins, zur Berechnung der Korrekturkurve sowie zur Ausgestaltung der Sollkontur für den Ballen der Walze sind Gegenstand der abhängigen Verfahrensansprüche. Dort ist insbesondere beschrieben, dass die Berechnung der Kontur der Schleifflächen des Schleifsteins sowie die Berechnung der Korrekturkurve jeweils für definierte Schleifstufen oder dynamisch erfolgen kann. Dabei sind definierte/iterative Schleifstufen z. B. Vorschrubben, grobes Schleifen und Feinschleifen. Die Bezeichnung„dynamische Berechnung der Kontur" bedeutet, dass die Korrekturkurve eventuell zwischen einzelnen Schleifdurchgängen adaptiert werden kann, wenn eine Zwischenmessung der geschliffenen Kontur noch nicht das gewünschte Ergebnis zeigt. Durch die Vorgabe oder Berechnung einer optimierten Anfangskontur für den Schleifstein kann vorteilhafterweise eine gleichmäßigere Abnutzung und Ausnutzung des Schleifsteins erreicht werden, was zusätzlich zu einer Verminderung von Schleiffehlern führt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Vorgabe oder die Berechnungsvorschrift für die Kontur der Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins adaptiert wird, wenn die vorgegebene bzw. berechnete Kontur der Schleifflächen von der tatsächlichen, z. B. durch Vermessung ermittelten Kontur der Schleifflächen des Schleifsteins abweicht. Analog kann vorteilhafterweise eine Adaption der weiteren Berechnungsvorschrift zur Berechnung der Korrekturkurve erfolgen, wenn die Sollkontur für den Ballen der Walze von der tatsächlichen, z. B. durch Vermessung nach einem Schleifvorgang ermittelten Kontur für den Ballen der Walze abweicht. Beide Adaptionen bewirken vorteilhafterweise ebenfalls eine Reduzierung des Schleiffehlers.
Die Aufgabe der Erfindung wird vorrichtungstechnisch durch die Walze nach Anspruch 16 gelöst.
Der Beschreibung sind vier Figuren beigefügt, wobei Figur 1 a die Sollkontur des Ballens der Walze, die Walzenkontur ohne Korrektur, den Schleiffehler und die erfindungsgemäße Schleifsteinbahn zum Führen des Schleifsteins;
Figur 1 b den Schleiffehler und die erfindungsgemäße Korrektur der
Schleifsteinbahn als Differenz zu der Sollkurve für den Ballen der Walze in Gegenüberstellung;
Figur 2 die erfindungsgemäße Ermittlung der Schleifsteinbahn zum Führen des
Schleifsteins;
Figur 3 eine errechnete oder gemessene Schleifsteinkontur; und
Figur 4 eine Schleifsteinbahn mit daraus resultierenden Schleiffehlern gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente oder Funktionen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Figur 1 a zeigt drei Kurvenverläufe über der Walzenlängenkoordinate x. Zum einen ist die Sollkontur S(x) für den Ballen 1 10 der Walze 100 gezeigt, wie sie nach Abschluss von mindestens einem Schleifvorgang angestrebt wird. Die Sollkontur ist als durchgezogene schwarze Linie gezeigt. Der Schleifstein ist mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet. Die gestrichelte Linie zeigt die Kontur des Ballens der Walze nach dem Schleifen, wenn die Mitte des Schleifsteins 200-M entlang der gewünschten Sollkontur S(x) des Ballens 1 10 der Walze geführt werden würde. Die daraus resultierende Walzenkontur E(x) ohne Korrektur weicht deutlich von der gewünschten Sollkontur S(x) des Ballens ab; somit beschreibt die Differenz e zwischen den beiden Kurven/Konturen den Schleiffehler.
Um diesen Fehler zu vermeiden, sieht die vorliegende Erfindung vor, dass der Schleifstein 200 mit seiner Schleifsteinmitte 200-M um die Korrekturfunktion C(x) korrigiert und auf einer Schleifsteinbahn D(x) geführt wird, welche von der Sollkontur S(x) für den Ballen (1 10) der Walze abweicht. Diese Schleifsteinbahn D(x) ist in Figur 1 a punktiert gezeichnet. Es ist zu erkennen, dass bei entsprechender Führung des Schleifsteins 200 entlang der erfindungsgemäß ermittelten Schleifsteinbahn D(x), der Schleifstein die Sollkontur gerade berührt, aber nicht durchdringt.
Figur 1 b zeigt (im Vergleich zu Figur 1a mit veränderter Skalierung) eine schematische Vereinfachung des Schleiffehlers e bei Führung des Schleifsteins entlang der gewünschten Sollkontur sowie die erfindungsgemäß ermittelte Korrekturfunktion C(x) aus der sich die Schleifbahn D (x) = S(x) + C(x) zum Führen des Schleifsteins ergibt. Beide Kurven sind in Figur 1 b insofern schematisch vereinfacht, als dass sie zumindest abschnittsweise z. B. durch vorgegebene Geradengleichungen beschrieben werden. In der Praxis können derartige Vereinfachungen durchaus ausreichend sein, um den unerwünschten Schleiffehler hinreichend genau zumindest zu reduzieren.
Figur 2 beschreibt das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln der Schleifsteinbahn D(x) zum Führen des Schleifsteins 200. Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Verfahren ist zunächst die Vorgabe einer Sollkontur S(x) für den Ballen 1 10 der Walze 100. Die Sollkontur für den Ballen ist in Figur 2 nicht explizit dargestellt. Stattdessen ist eine Anfasungsfunktion A(x) sowie eine Ballenkonturfunktion B(x) dargestellt, deren Überlagerung der besagten Sollkontur S(x) = A(x) + B(x) für den Ballen 1 10 entspricht. Bei der Anfasungsfunktion kann es sich z. B. um eine Radius- oder Polynomfunktion und bei der Ballenkonturfunktion um beispielsweise eine Polynomfunktion oder eine Winkelfunktion handeln. Wie in Figur 2 weiterhin erkennbar, umfasst der Begriff „Ballen der Walze" den linken Randbereich, den mittleren Bereich und den rechten Randbereich des Ballens 110 der Walze, also nicht lediglich dessen mittleren Bereich. Entsprechend umfassen alle in Figur 2 gezeigten Funktionen und Konturen für den Ballen vorzugsweise mindestens einen Konturabschnitt für den rechten Randbereich des Walzenballens, mindestens einen Konturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballens und mindestens einen Konturabschnitt für den linken Randbereich des Walzenballens. Diese mindestens drei Konturabschnitte für den Ballen grenzen in axialer Richtung x der Walze aneinander, wie in Figur 2 gezeigt ist. Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anfasungsfunktion A(x) im mittleren Bereich des Walzenballens konstant und lediglich in dem linken und rechten Randbereich ausgeprägt, d. h. von null abweichend. Die Ballenkonturfunktion B(x) verläuft harmonisch. Die Sollkontur S(x) zeigt deshalb infolge der Anfasungsfunktion die steilen Übergänge im Randbereich des Walzenballens. Zwecks Vereinfachung und Verdeutlichung werden deshalb in Figur 2 nur die Schliffabweichungen in den Randbereichen kompensiert. Dieser Schleiffehler wird erfindungsgemäß ermittelt, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht dann weiterhin die Berechnung einer Korrekturkurve C(x) über zumindest einzelnen Längenabschnitten des Ballens in axialer Richtung vor, wobei die Korrekturkurve den Schleiffehler vermeidet.
Schließlich sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Berechnung der Schleifsteinbahn D(x) vor zum Führen des Schleifsteins. Die Berechnung der Schleifsteinbahn D(x) erfolgt durch Überlagern der Sollkontur für den Ballen, d. h. der Funktionen A(x) + B(x) = S(x) mit der Korrekturkurve C(x). Die Schleifsteinbahn D(x) = S(x) + C(x), auch Schleiffehler-Kompensationskontur genannt, kann zumindest Abschnittsweise beschrieben werden mit einer Geradengleichung, mit einem Polynom n-ter Ordnung, einer Winkelfunktion, einer Exponentialfunktion, durch Vorgabe einer Punktfolge, als Summe bzw. Überlagerung mehrerer Funktionen oder durch Extrapolation bekannter Funktionen. Die Ermittlung des Schleiffehlers e bzw. Schleiffehlerfunktion E(x) oder/und der Korrekturfunktion C(x), insbesondere vor einem ersten Schleifvorgang erfolgt erfindungsgemäß in Abhängigkeit der vorgegebenen Sollkontur S(x) = A(x) + B(x) für den Ballen und der Kontur 200-f der Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins 200.
In den Bereichen geringerer Krümmung der Walzenkontur, d. h. im mittleren Bereich des Walzenballens kann durch Adaption bzw. Vergleich der gemessenen Walzenkontur und Sollwalzenkontur eine akzeptable Schleifgenauigkeit eingestellt werden. Im Walzenballenkantenbereich, in denen die Walzenkonturmessung problematisch ist, wird durch die erfindungsgemäße Vorgabe der Schleifsteinbahn die erzeugte Walzenkontur verbessert. Beide Methoden können alternativ zumindest auf einzelnen Abschnitten des Walzenballens auch überlagert bzw. gemeinsam angewendet werden.
Für die ersten Schleifzyklen lässt sich auch im mittleren Bereich des Walzenballens durch Ermittlung der Schleiffehler (kleinere Fehler) dort nach obiger Methode der korrigierten Schleifsteinbahn die anfängliche Walzenkontur genauer herstellen. Für die folgenden Schleifzyklen wird dann auf die Adaptionsmethode umgeschaltet und somit die Schleiffehlerkom-pensationsmethode (Vorgabe der Schleifsteinbahn) und die Adaptionsmethode fürs Schleifen kombiniert.
Die Kontur 200-f der Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins 200 über der Breite 200-b des Schleifsteins kann vorgegeben oder mit Hilfe einer Berechnungsvorschrift berechnet werden unter Berücksichtigung von mindestens einem der folgenden Aspekte:
- der gewünschten Sollkontur A(x)+B(x) für den Ballen;
- der Ausgangskontur oder einer Kontur nach einem Vorkonturieren (Abrichten) 200-f des Schleifsteins 200;
- eines Schleifstein-Abriebsmodells, welches den Verschleiß des Schleifsteins 200 in Abhängigkeit der Walzen- und Schleifsteinhärte sowie der Walzenkontur und der geschliffenen Ballenstrecke errechnet; - der gemessenen Schleifsteinkontur 200-f nach einer definierten Anzahl von Zwischenschritten;
- einer adaptierten Schleifsteinkontur mit welcher zum Beispiel im Mittel die Sollkontur geschliffener Walzen in der Vergangenheit getroffen wurde.
Figur 3 zeigt anschaulich ein Beispiel für eine vorgegebene oder berechnete Kontur der Schleifflächen eines Schleifsteins. In den Randbereichen und im mittleren Bereich des Walzenballens kann die Kontur zumindest abschnittsweise durch individuelle mathematische Funktionen beschrieben werden. Abhängig von der zu erzeugenden Walzenkontur und anderer Randbedingungen stellen sich z. B. unterschiedliche Flanken- und Kantenformen auf der linken und rechten Seite des Schleifsteins ein. Durch eine initiale Voreinstellung der Schleifsteinkontur für die verschiedenen Breitenbereich 1 - 4 lassen sich zusätzlich die Schleifergebnisse verbessern und eine gleichmäßiger Abnutzung des Schleifsteins erreichen. Das ermöglicht auch den Einsatz breiterer sowie härterer bzw. verschleißfesterer Schleifsteine.
Die Berechnung der Kontur 200-f der Schleifflächen des Schleifsteins 200 kann mit Hilfe der Berechnungsvorschrift vor Beginn des Schleifprozesses und/oder während des Schleifprozesses nach definierten Schleifstufen oder dynamisch erfolgen.
Die Berechnungsvorschrift für die Kontur 200-f der Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins wird vorzugsweise adaptiert, wenn die aus der Berechnungsvorschrift resultierende Kontur der Schleifflächen des Schleifsteins von der tatsächlichen, z.B. durch Vermessung ermittelten Kontur 200-f der Schleifflächen des Schleifsteins 200 abweicht.
Die Ermittlung des Schleiffehlers e bzw. E(x) erfolgt vorzugsweise für zumindest einzelne Bereiche des Ballens 1 10 der Walze 100 und vorzugsweise nach einem Schleifvorgang durch Ausführen der folgenden Schritte: Ausmessen der tatsächlichen Kontur des Ballens 1 10 der Walze nach dem letzten Schleifvorgang; und Berechnen des eventuellen Schleiffehlers E(x) als Abweichung zwischen der Sollkontur A(x)+B(x) und der tatsächlich gemessen Kontur des Ballens 1 10 der Walze 100. Basierend auf der theoretischen oder gemessenen Schleifsteinkontur 200-f und anderer Einflussgrößen (siehe unten) wird der zu erwartende Schleiffehler e bzw. E(x) oder/und die Korrekturfunktion C(x) über der gesamten Ballenlänge ermittelt oder/und vor allem die Kontur der Schleifsteinbahn D(x) berechnet, die den erwarteten Schleiffehler über der Ballenlänge vermeidet.
Die Ermittlung des Schleiffehlers e bzw. E(x) oder/und der Korrekturfunktion C(x) unter Berücksichtigung der Kontur der Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins, die, wie in den vorangegangenen Absätzen beschrieben, berechnet wird, erfolgt für den Bereich des gesamten Walzenballens 110 inklusive dessen Randbereiche.
Die Berechnung der Korrekturkurve C(x) sowie die Schleifsteinbahn D(x) erfolgt mit Hilfe einer weiteren Berechnungsvorschrift derart, dass zumindest für einzelne Positionen (xi) in axialer Richtung (x) der Walze individuelle Funktionswerte C(xi) der Korrekturkurve unter Berücksichtigung der Kontur der Schleiffläche 200-f des Schleifsteins so bestimmt werden, dass die Schleiffläche des Schleifsteins die Sollkontur S(x) = A(x)+B(x) für den Ballen 110 der Walze grade berührt, aber nicht durchdringt. Die Korrekturkurve C(x) wird dann vorzugsweise durch Interpolation oder Extrapolation einer Mehrzahl der ermittelten Funktionswerte C(xi) ermittelt.
Die Berechnung der Korrekturkurve C(x) über der Länge x des Ballens 1 10 der Walze erfolgt vorzugsweise inklusive von Umkehrstrecken des Schleifsteins links und rechts der Kante des Ballens 1 10.
Die Berechnung der Korrekturkurve C(x) kann vor Beginn des Schleif prozesses und/oder während des Schleif prozesses nach definierten Schleifstufen oder dynamisch erfolgen. Die errechneten Werte können durch Vergleich von gerechneter und gemessener Walzenkontur adaptiert werden. Schleiffehler im Bereich der Ballenkante können unterstützend vorzugsweise bei steilen Kurvenverläufen neben der Walzenkonturmessung der Schleifmaschine zusätzlich mit einem separaten Walzenmessgerät ermittelt werden. Die weitere Berechnungsvorschrift zur Berechnung der Korrekturkurve C(x) wird vorzugsweise dann adaptiert, wenn die Sollkontur für den Ballen 1 10 der Walze von der tatsächlichen, z.B. durch Vermessung nach einem Schleifvorgang ermittelten Kontur für den Ballen 1 10 der Walze abweicht. Die vorgegebene Sollkontur für den Ballen 1 10 der Walze wird durch Überlagerung einer vorgegebenen Ballenkonturfunktion B(x), zum Beispiel in Form einer Polynomfunktion oder Winkelfunktion, und einer Anfasungsfunktion A(x), zum Beispiel in Form einer Radius- oder Polynomfunktion, gebildet. Die Sollkontur S(x) = A(x) + B(x) für den Ballen 1 10 der Walze 100 wird insbesondere bei Stützwalzen konturen aus mindestens einem Sollkonturabschnitt für den rechten Randbereich des Walzenballens, mindestens einem Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballens 1 10 und mindestens einem Sollkonturabschnitt für den linken Randbereich des Walzenballens 1 10 gebildet, wobei die mindestens drei Sollkonturabschnitte für den Ballen 1 10 in axialer Richtung x der Walze 100 aneinander grenzen.
Die Anfasungsfunktion A(x) für den mittleren Bereich des Walzenballens 1 10 ist vorzugsweise konstant, weiter vorzugsweise Null.
Die Sollkontur S(x) = A(x) + B(x) des Walzenballens 1 10 und/oder die Korrekturkurve C(x) wird an einer ersten Übergangsstelle x1 , vorzugsweise wo der Sollkonturabschnitt des rechten Randbereichs an den Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballen 1 10 grenzt, und/oder an einer zweiten Übergangsstelle x2, vorzugsweise wo der Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballens 1 10 an den Sollkonturabschnitt für den linken Randbereich grenzt, stetig, aber nicht stetig differenzierbar vorgegeben. Bei vielen Schleifmaschinen ist es mit der installierten Messapparatur nicht möglich bis an die Ballenkanten zu messen, weil der Messarm bzw. Messtaster meist den Minimal- oder Maximalwert (Anschlag) erreicht. In diesem Bereich (insbesondere im Bereich der Anfasung der Stützwalze) ist man darauf angewiesen, die Schleiffehler auf Basis der theoretischen Betrachtungen oder anderer Korrekturen unter Verwendung der Korrekturfunktion C(x) zu minimieren. Hierbei wird als Walzenschliffkurve die Summe S(x) und die Korrekturfunktion C(x) für den gesteuerten Schleifprozess als neue Sollkurve S'(x) = S(x) + C(x) vorgegeben.
Das Verfahren kann bei Arbeits- und Stützwalzen angewendet werden. Die Walzenkonturen können aus einer Kontur mit Anfasungsfunktionen A(x) mit B(x) = 0 oder aus einer Ballenkonturfunktion B(x) mit A(x) = 0 oder aus der Summe von zwei oder mehreren Konturen A(x) + B(x) bestehen. Allgemein ist das Verfahren wichtig bei Walzenkonturen mit steilen Kurvenverläufen, wie sie bei Walzenschliffen mit großem Profilstellbereich oder bei Stützwalzenkantenrückschliffen (Anfasungen) auftreten.
Bezugszeichenliste
100 Walze
1 10 Ballen der Walze
200 Schleifstein
200-b Breite des Schleifsteins
200-f Schleiffläche des Schleifsteins
200-M Mitte des Schleifsteins
A(x) Anfasungsfunktion
B(x) Ballenkonturfunktion
C(x) Korrekturfunktion
D(x) Schleifsteinbahn
E(x) Schleiffehlerfunktion = Ballenkontur nach fehlerhaftem Schleifen S(x), S'(x) Sollkontur des Walzenballens
x axiale Richtung der Walze
xi einzelne Position in axialer Richtung
e Schleiffehler

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Schleifen der Kontur des Ballens (1 10) einer Walze (100),
insbesondere einer Walze mit Walzenkontur mit steilem Kurvenverlauf in einem Walzgerüst zum Walzen von Metallband, aufweisend folgende Schritte:
Vorgeben einer Sollkontur für den Ballen (1 10) der Walze; und
Schleifen der Kontur des Ballens (1 10) durch Führen eines Schleifsteins (200) entlang einer Schleifsteinbahn (D(x));
gekennzeichnet durch
Ermitteln eines Schleiffehlers (e) bzw. eine Schleiffehlerfunktion (E(x)) zumindest über einzelnen Längenabschnitten des Ballens (1 10) in axialer Richtung (x);
Berechnen einer Korrekturkurve (C(x)) zumindest über den einzelnen
Längenabschnitten des Ballens (1 10) in axialer Richtung (x), wobei die
Korrekturkurve (C(x)) den ermittelten Schleiffehler (e) vermeidet; und
Berechnen der Schleifsteinbahn (D(x)) zum Führen des Schleifsteins (200) durch Überlagern der Sollkontur (A(x)+B(x)) für den Ballen (1 10) mit der Korrekturkurve (C(x)).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ermittlung des Schleiffehlers (e) bzw. Schleiffehlerfunktionen (E(x)) oder/und der Korrekturfunktion (C(x)), insbesondere vor einem ersten
Schleifvorgang durch Berechnung erfolgt in Abhängigkeit der vorgegebenen Sollkontur (A(x)+B(x)) für den Ballen (1 10) und der Kontur (200-f) der
Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins (200).
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontur (200-f) der Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins (200) über der Breite (200-b) des Schleifsteins vorgegeben oder mit Hilfe einer Berechnungsvorschrift berechnet wird unter Berücksichtigung von mindestens einem der folgenden Aspekte:
- der gewünschten Sollkontur (A(x)+B(x)) für den Ballen;
- der Ausgangskontur (200-f) des Schleifsteins (200) gegebenenfalls nach einem Vorkonturieren;
- eines Schleifstein-Abriebsmodells, welches den Verschleiß des Schleifsteins (200) in Abhängigkeit der Walzen- und Schleifsteinhärte sowie der
Walzenkontur und der geschliffenen Ballenstrecke errechnet;
- der gemessenen Schleifsteinkontur (200-f) nach einer definierten Anzahl von Zwischenschritten;
- einer adaptierten Schleifsteinkontur mit welcher zum Beispiel im Mittel die Sollkontur geschliffener Walzen in der Vergangenheit getroffen wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Berechnung der Kontur (200-f) der Schleifflächen des Schleifsteins (200) mit Hilfe der Berechnungsvorschrift vor Beginn des Schleifprozesses und/oder während des Schleifprozesses für definierte Schleifstufen oder dynamisch/iterativ erfolgen kann.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Berechnungsvorschrift für die Kontur (200-f) der Schleifflächen des eingesetzten Schleifsteins adaptiert wird, wenn die aus der
Berechnungsvorschrift resultierende Kontur der Schleifflächen des
Schleifsteins von der tatsächlichen, z.B. durch Vermessung ermittelten Kontur (200-f) der Schleifflächen des Schleifsteins (200), abweicht.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ermittlung des Schleiffehlers (e) bzw. Schleiffehlerfunktion (E(x)) nach einem Schleifvorgang durch Ausführen der folgenden Schritte erfolgt: Ausmessen der tatsächlichen Kontur des Ballens (1 10) der Walze nach dem letzten Schleifvorgang; und
Berechnen des eventuellen Schleiffehlers (e) bzw. Schleiffehlerfunktion (E(x)) als Abweichung zwischen der Sollkontur (A(x)+B(x)) und der tatsächlich gemessen Kontur des Ballens (1 10) der Walze (100).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ermittlung des Schleiffehlers (e) bzw. Schleiffehlerfunktion (E(x)) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für den Bereich des gesamten
Walzenballens (110) inklusive Randbereiche erfolgt; und
dass vorzugsweise die Ermittlung des Schleiffehlers (e) bzw.
Schleiffehlerfunktion (E(x)) nach Anspruch 6 für zumindest einzelne
Randbereiche des Ballens (1 10) der Walze (100) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Berechnung der Korrekturkurve (C(x) mit Hilfe einer weiteren
Berechnungsvorschrift derart erfolgt, dass zumindest für einzelne Positionen (xi) in axialer Richtung (x) der Walze individuelle Funktionswerte C(xi) der Korrekturkurve unter Berücksichtigung der Kontur der Schleiffläche (200-f) des Schleifsteins so bestimmt werden, dass die Schleiffläche des Schleifsteins die Sollkontur (A(x)+B(x)) für den Ballen (110) der Walze grade berührt, aber nicht durchdringt; und
dass vorzugsweise die Korrekturkurve (C(x)) durch Interpolation oder
Extrapolation einer Mehrzahl der ermittelten Funktionswerte C(xi) ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Berechnung der Korrekturkurve (C(x)) über der Länge (x) des Ballens (1 10) der Walze inklusive von Umkehrstrecken des Schleifsteins links und rechts der Kante des Ballens (1 10) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Berechnung der Korrekturkurve (C(x)) vor Beginn des
Schleif prozesses und/oder während des Schleifprozesses nach definierten
Schleifstufen oder dynamisch erfolgen kann.
1 1. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die weitere Berechnungsvorschrift zur Berechnung der Korrekturkurve (C(x)) adaptiert wird, wenn die Sollkontur für den Ballen (1 10) der Walze von der tatsächlichen, z.B. durch Vermessung nach einem Schleifvorgang ermittelten Kontur für den Ballen (1 10) der Walze, abweicht.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die vorgegebene Sollkontur für den Ballen (110) der Walze durch Überlagerung einer vorgegebenen Ballenkonturfunktion (B(x)), zum Beispiel in Form einer Polynomfunktion oder Winkelfunktion, und einer
Anfasungsfunktion (A(x)), zum Beispiel in Form einer Radius- oder
Polynomfunktion, gebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sollkontur (A(x) + B(x)) für den Ballen (110) der Walze (100) aus mindestens einem Sollkonturabschnitt für den rechten Randbereich des Walzenballens, mindestens einem Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballens (1 10) und mindestens einem Sollkonturabschnitt für den linken Randbereich des Walzenballens (110) gebildet wird;
wobei die mindestens drei Sollkonturabschnitte für den Ballen (1 10) in axialer Richtung (x) der Walze (100) aneinander grenzen;
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anfasungsfunktion (A(x)) für den mittleren Bereich des
Walzenballens (1 10) konstant, vorzugsweise Null ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sollkontur (A(x) + B(x)) des Walzenballens (1 10) und/oder die Korrekturkurve (C(x)) an einer ersten Übergangsstelle (x1 ), vorzugsweise wo der Sollkonturabschnitt des rechten Randbereichs an den Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballen (1 10) grenzt, und / oder an einer zweiten Übergangsstelle (x2), vorzugsweise wo der Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballens (1 10) an den Sollkonturabschnitt für den linken Randbereich grenzt, stetig, aber nicht stetig differenzierbar vorgegeben wird.
16. Walze (100), insbesondere Stützwalze in einem Walzgerüst zum Walzen von Metallband, aufweisend:
eine Walzenballenkontur bestehend aus einer Anfasungsfunktion (A(x)) und Ballenkonturfunktion (B(x)), die durch Überlagern eine Sollkontur des
Walzenballens S(x) = A(x) + B(x) ergibt;
dadurch gekennzeichnet, dass
zwecks Kompensation von zu erwartenden Schleiffehlern eine korrigierte Sollkurve des Walzenballens S'(x) durch Addition der Sollkurve (S(x)) und einer Korrekturfunktion (C(x)) insbesondere im Bereich der linken und rechten Walzenballen ausgebildet ist.
17. Walze (100), insbesondere Stützwalze in einem Walzgerüst zum Walzen von Metallband, aufweisend:
einen Walzenballen (110) mit einem rechten Randbereich, einem mittleren Bereich des Walzenballens (1 10) und einem linken Randbereich;
wobei eine Sollkontur für den Walzenballen (1 10) aus mindestens einem Sollkonturabschnitt für den rechten Randbereich des Walzenballens, mindestens einem Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des
Walzenballens (1 10) und mindestens einem Sollkonturabschnitt für den linken Randbereich des Walzenballens (110) gebildet ist; und
wobei die mindestens drei Sollkonturabschnitte in axialer Richtung des Ballens (1 10) der Walze (100) aneinander grenzen;
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die Sollkontur (S(x) = A(x)+B(x)) oder die korrigierte Sollkurve (S'(x) = S(x) + C(x)) des Walzenballens (1 10) an einer ersten Übergangsstelle (x1 ), wo der Sollkonturabschnitt des rechten Randbereichs an den Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballen (1 10) grenzt, und / oder an einer zweiten Übergangsstelle (x2), wo der Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballens (1 10) an den Sollkonturabschnitt für den linken Randbereich grenzt, stetig, aber nicht stetig differenzierbar ausgebildet ist.
18. Walze nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sollkonturabschnitt für den mittleren Bereich des Walzenballens (1 10) zum Beispiel als Polynomfunktion oder Winkelfunktion ausgebildet ist.
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