WO2015097146A2 - Walzenschleifvorrichtung und verfahren zum schleifen einer walze - Google Patents

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WO2015097146A2
WO2015097146A2 PCT/EP2014/078979 EP2014078979W WO2015097146A2 WO 2015097146 A2 WO2015097146 A2 WO 2015097146A2 EP 2014078979 W EP2014078979 W EP 2014078979W WO 2015097146 A2 WO2015097146 A2 WO 2015097146A2
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roller
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Stephan Draese
Jan Hendrik HOLTZ
Gernot NITZSCHE
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Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh
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    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/37—Single-purpose machines or devices for grinding rolls, e.g. barrel-shaped rolls

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding a roller, in particular a working, intermediate or support roller, by means of a roll grinding device.
  • the invention relates to a roll grinding device for grinding a roller.
  • Rollers typically have a roll bale, to which roll journals connect axially on both sides.
  • the surface of the roll bale is referred to herein as the roll surface, since this is the surface of the roll, when rolling with the rolled product (at a work roll) or with the
  • Rolling surfaces of other rolls comes into contact.
  • the roll necks are used in dedicated bearings of the rolling mill, so that the roller is rotatably mounted.
  • One of the two roll necks typically has one
  • Terminal contour for example, a flat, for connection to a
  • the quality of rolled products depends directly on the nature of the rolls used to roll these products.
  • rollers therefore have besides the requirements of the roll material as well
  • the surface quality of the roll usually includes the simultaneous fulfillment of one or more criteria with respect to the
  • the surface finish of rolls plays a role, in particular, in the rolling of rolled products, which themselves are subject to high demands on their surface quality, since, for example, surface defects on the roll surface, such as scratches or patterns, can be transferred to the rolled product, so that it is either elaborately aftertreated or possibly even scrapped.
  • rolls of rolling mills in particular the working, intermediate and / or back-up rolls, are regularly provided therefor
  • Grinder grinding ground on the one hand to maintain the roll geometry and on the other hand, the surface quality of the roller or restore.
  • CNC Computerized Numerical Control
  • Partially offline and online measuring methods are used to make manual corrections while running
  • Grinding process interrupted at certain intervals, so that measurements on the roller can be performed. Depending on the results of the measurements, the grinding process can then be continued by the operating personnel with the same or with changed parameters.
  • this quality is assessed visually by the operators of the grinding systems during interruptions of the grinding process or after completion of the grinding process (offline) visually and / or with metrological aids or during the grinding process (online), so that the operating personnel then manually if necessary
  • the present invention has the object, a roll grinding or a method for grinding a roller for To provide, with which reliably a high surface quality of
  • This object is achieved at least partially by a method for grinding a roller, in particular a working, intermediate or support roller, by means of a roll grinding device, wherein a roller with a
  • Grinding tool of the roll grinding device is ground, in which during grinding at least one measured value of at least one measured on the surface quality of the roll measured variable is measured and in which during grinding at least one operating parameter of the roll grinding is set as a function of the measured variable.
  • the measured variable or a variable derived from the measured variable can be used in particular as a controlled variable of a control which is to be regulated to a predetermined or predefinable setpoint.
  • the measurement can be used to determine an actual value of the controlled variable, which is compared to the setpoint during the control.
  • the at least one operating parameter can preferably be used in the control as a manipulated variable, via which the control of the controlled variable takes place.
  • the value of the manipulated variable or of the operating parameter is determined in such a control depending on the deviation of the controlled variable from the desired value and thus dependent on the measured value of the measured variable.
  • Measured variable may preferably be in addition to detecting one or more of the geometry of the roll related measured variables take place.
  • at least one operating parameter of the roll grinding device can be set as a function of the measured quantity related to the surface quality of the roll and a measured quantity related to the geometry of the roll. In this way, at the same time the requirements for the geometry, as well as to the
  • Machine characteristics of the roll grinding device depends. As a result, in particular grinding times can be saved and / or incorrect grinding can be avoided, so that the overall result is cost savings.
  • Such a grinding tool preferably has an abrasive body, in particular in the form of a grinding wheel, which rotates during grinding with an adjustable grinding wheel speed.
  • a grinding wheel may for example consist of a matrix, preferably a synthetic resin matrix such as
  • Abrasive particles preferably corundum particles, boron nitride particles (CBN) and / or silicon carbide particles (SiC).
  • the roller preferably becomes about its axial axis during grinding
  • the roller surface can be processed with the grinding tool over its entire circumference.
  • the area of the roller currently being processed by the grinding tool or the grinding body is referred to as the grinding area.
  • the grinding tool is preferably parallel to the axial axis of the roller over substantially the entire width of the roller
  • Roll bale method so that the roll surface can be processed with the grinding tool over the entire axial extent of the roll bale.
  • the roller can also be moved in the axial direction relative to the grinding tool.
  • the relative velocity between the grinding tool and the roller during this movement is considered axial
  • At least one measured value of at least one measured quantity related to the surface quality of the roll is measured during the grinding.
  • a measured quantity related to the surface quality of the roll is understood to mean a measured variable which, in contrast to variables relating to the roll geometry, such as the bale contour or the roll diameter, has an effect on the quality of the roll
  • Roll surface is directed, preferably on the surface roughness, the surface gloss, the pattern freedom and / or the freedom of singular or recurrent defects of the roll surface.
  • the surface roughness preferably, too
  • the measurement of the at least one measured value takes place during grinding, ie while the roll surface is being ground with the grinding tool. In this way, the surface quality of the roller can be measured in the current grinding operation.
  • the at least one measured value is measured on at least one measuring range on the roller surface.
  • Roll grinding device preferably a measuring device, which
  • the measuring device may be an optical measuring device, such as a camera or another light detector, for example, which detects light reflected or scattered by the roller surface in the measuring range and calculates a measured value therefrom.
  • the location and size of the measuring range are in particular from that of the
  • Measuring device detected surface on the roll surface and of the
  • the measuring area is preferably arranged in the immediate vicinity behind the grinding area, preferably at a distance of not more than 30 cm, preferably not more than 20 cm, in particular not more than 10 cm.
  • An arrangement behind the grinding region is understood to mean that the measuring region is in a position into which a region of the roll surface passes after being processed in the grinding region. If, for example, the grinding tool moves from left to right (right to left) along the axial axis of the roller, then the measuring range is preferably arranged to the left (right) of the grinding tool.
  • a plurality of measured values are preferably measured, for example at specific intervals or in a continuous manner. In this way, the surface quality during grinding at different
  • Measuring ranges are determined on the roll surface and / or as a function of time.
  • the determined measured values are preferably assigned information about the position of the associated measuring range.
  • the determined measured values are preferably assigned information about the position of the associated measuring range.
  • Roll grinding device preferably means to determine the position of the measuring area on the roll surface. For example, with a first sensor the position of the measuring device or of the measuring range in the axial direction are determined (z-coordinate). Furthermore, with a second sensor, in particular an angle sensor, the angle of rotation of the roller or the position of the measuring range in the circumferential position can be determined (c-coordinate). A measured value measured in a measuring range can then be assigned the respective z and c coordinates and the measured value and the associated coordinates can be stored, for example, in a data matrix. In this way, the further processing of the measured value can take place depending on the position of the measuring area on the roll surface.
  • At least one operating parameter of the roll grinding device is set as a function of the measured variable during grinding. This is understood to mean that at least one operating parameter is set as a function of the at least one measured value of the measured variable measured during the grinding process.
  • This adjustment is preferably automatic, i. without human intervention such as by the operating personnel. That way you can
  • Operating parameters of the roll grinding device are controlled as a function of the measured values determined during grinding, so that a control of
  • one or more measured values of at least one measured variable relating to the roll geometry can additionally be measured and at least one operating parameter can be set as a function of this measured variable.
  • a measured variable may relate, for example, to the bale contour and / or to the roll diameter.
  • a roll grinding device for grinding a roll, in particular a working, intermediate or support roll, for example for aluminum cold rolling mills, with a roll support comprising two bearings, which are adapted for the rotatable mounting of the roll with a drive adapted to rotationally drive the roll at an adjustable roll speed, and a grinding tool adapted to receive and rotationally drive a grinding wheel with adjustable grinding wheel speed and to set the abrasive wheel to the roll, wherein the
  • Roll grinding device comprises a measuring device for measuring
  • Measured values of a measured quantity related to the surface quality of the roller are set up and the roll grinding device comprises a control device configured to control the device, wherein the control device is set up to cause the measurement of at least one measured value with the measuring device during grinding and at least one operating parameter of the roll grinding device, in particular the axial feed speed, the roller speed, the wheel speed and / or the employment of the
  • the setting of the grinding tool to the roller can be determined or adjusted, for example, via the drive current (for example armature current of the motor armature) or the drive power of the rotary drive of the grinding body.
  • the drive current for example armature current of the motor armature
  • the drive power of the rotary drive of the grinding body for example, via the drive current (for example armature current of the motor armature) or the drive power of the rotary drive of the grinding body.
  • the bearings of the roll holder are preferably designed to receive the roll neck of a roll.
  • the roll grinding device for example, each comprise an electric motor.
  • abrasive grinding wheels in particular come into question.
  • the position of the grinding tool or of the grinding body relative to the roller means the position and / or orientation of the grinding body relative to the roller, in particular the distance to the axial axis of the roller.
  • the diameter of the roll varies in the axial direction.
  • the distance of the grinding body to the axial axis of the roller is preferably adapted to the position of the grinding tool in the axial direction of grinding body to achieve a uniform machining of the entire roll surface.
  • the pressure with which the grinding body presses on the roll surface can also be set via the setting of the grinding body to the roll.
  • the roll grinding device comprises a measuring device that is set up for measuring measured values of a measured quantity related to the surface quality of the roll.
  • the measuring device is adapted to the
  • Measurements to be measured on at least one measuring range on the roll surface With regard to the measured values relating to the surface quality of the roller, its measurement and the resulting properties of the measuring device, reference is made to the above description of the method.
  • the measuring device is preferably designed such that the distance of the measuring device to
  • Roll surface is kept constant during grinding and / or that at least one axis of symmetry of the measuring device is at a fixed angle to the roll surface. In this way, the measurement accuracy or the
  • the roll grinding device further comprises one for controlling the
  • Roll grinding device configured control device.
  • This may, for example, be a control device having at least one microprocessor and preferably at least one memory connected to the microprocessor.
  • the control device is configured to cause the measuring of at least one measured value with the measuring device during grinding and at least one operating parameters of the roll grinding device, in particular the roller speed, the grinding wheel speed, the direction of rotation of the roller and / or the grinding wheel, the axial feed rate and / or Setting the grinding tool as a function of the measured variable.
  • the at least one operating parameter depends on the at least one measured value of the measured variable measured during grinding is set.
  • the roll grinding device described above is preferably used for
  • Embodiments will be described primarily for the roll grinding device or the method.
  • Control device configured to perform the method described above and / or an embodiment of the method described above or below.
  • the control device a
  • At least one measured value is at least one on the surface roughness of the roller and / or measured at least on a pattern formation on the roll surface measured variable, in particular with an optical measuring method.
  • R a, R q, R z, Rsk, Rdq, RPC in each case in accordance with DIN EN ISO 4287
  • S a, S q, S z, S S k, S dq, S ds each by ISO 25178
  • a q , A sk , A qm in each case in accordance with VDA 2009 "Angle-resolved scattered light measurement”
  • at least one measured value of one or more of the aforementioned measured variables can be measured several of the measured variables A q , A S k, A square , which by an optical measuring method, in particular by a scattered light or
  • Reflectivity measurement method can be determined. In particular, a continuous measurement of these variables is possible.
  • Typical target values for the surface roughness of rolls can be, for example, for the measured variable R a in the range of 0.01 ⁇ to 1 ⁇ .
  • the measured variables related to the surface roughness of the roll can be influenced or determined in particular by the axial feed rate, the setting of the grinding tool or by the speed ratio between the roll and the grinding body in the grinding area. For example, a reduction of the axial feed rate and / or the delivery can lead to lower roughness.
  • at least one of the operating parameters axial feed rate, adjustment of the grinding tool, roller speed, wheel speed, roller rotation and / or grinding direction as a function of at least one of the
  • the following measured variables can be used as measured quantities related to a pattern formation on the roll surface: measured variables which result from a Fourier transformation (eg by means of FFT) of an image acquisition from the Calculate roller surface or standard deviation of Aqm, in particular determined over a limited range in the axial direction. It has been found, for example, that patterns on the roll surface lead to a greater variation in the Aqm value, so that patterns on the roll surface can be recognized, for example, by the standard deviation of A qm exceeding a predetermined limit. Furthermore, a measured quantity related to the vibration state of the roll and / or the roll grinding device can also be used to monitor the formation of patterns on the roll surface. In particular, a deviation of the oscillation spectrum of a
  • predefined oscillation spectral range which corresponds, for example, to the range of normal oscillation spectrums during normal operation of the roll grinding device, which indicate a risk of pattern formation on the roll surface.
  • Step 1 or more measured values to be measured is preferably carried out depending on the material of the roll, the application in the rolling stand, i. a) roll stand type and / or b) roll type [e.g. Working, intermediate or back-up roll), the manufacturing step in which the roll is to be used (e.g., pre-stitch, inter-stitch or finish stitch) and / or specific properties of the roll product to be produced with the roll (e.g., thickness, gloss and / or roughness).
  • roll stand type and / or b) roll type e.g. Working, intermediate or back-up roll
  • the manufacturing step in which the roll is to be used e.g., pre-stitch, inter-stitch or finish stitch
  • specific properties of the roll product to be produced with the roll e.g., thickness, gloss and / or roughness.
  • the measurement is preferably carried out with an optical measuring method, for example by means of an optical scattered light or reflectivity measurement, in which light is radiated from a light source onto the roll surface and that of the
  • Roll surface reflected or scattered light with a light detector is preferably detected depending on the angle.
  • images of the roll surface can also be recorded with an image acquisition device and examined for recurring patterns. This can be done, for example, by a Fourier transformation of the image data captured by the camera.
  • the measured values can be determined without contact, so that on the one hand the roll surface and on the other hand the measuring device used for the measurement are not affected by the measurement. Furthermore, these optical measurements are possible in the current grinding process.
  • the following measuring methods or the use of measuring devices set up for this purpose are also used
  • this has a measuring device for measuring measured values of a on the
  • Roller surface related measured variable is set up, in particular an optical measuring device.
  • Measuring device adapted to each during grinding a in the
  • Substantially stationary position relative to the grinding tool exhibit.
  • Measured values of the at least one measured quantity related to the surface quality of the roller during grinding each in a substantially fixed spatial position relative to the grinding tool.
  • the measuring device may, for example, be motion-coupled with the grinding tool, so that the
  • Measuring device with a movement of the grinding tool moves accordingly becomes. In this way it can be achieved that the measured values recorded during grinding stand in a fixed relationship to the grinding process.
  • the measuring device can be arranged relative to the grinding tool so that a machined by the abrasive body surface portion of
  • Roll surface passes at a predetermined relative axial velocity of the grinding tool to the roller after a certain time in the measuring range of the measuring device.
  • Processing and the measurement on a surface portion of the roll surface usually simplifies the adjustment of the operating parameters as a function of the corresponding measured variable.
  • the relative spatial position of the measuring device or the measuring position relative to the grinding tool is preferably adapted to the machining direction in such a way that the measuring area is arranged behind the grinding area.
  • the roll grinding device has an adjustment mechanism which is set up to move the measuring device during a change in sign of the axial feed rate such that the measuring range is also arranged after the change of sign of the feed rate behind the grinding region.
  • the measuring range is arranged behind the grinding area, so that can be measured in the measuring area, the recently processed by the grinding tool surface.
  • the measuring device is preferably arranged in the region of the grinding tool, for example laterally, above or below the grinding tool.
  • the measuring device is less than 50 cm, preferably less than 35 cm, in particular less than 20 cm from the grinding tool spaced.
  • the measuring range on the roller surface detected during the measurement is preferably arranged in the region of the grinding tool processed area, preferably with a distance of less than 50 cm, preferably less than 35 cm, in particular less than 20 cm.
  • the determined measured values are in close spatial and temporal relationship to the area of the roll surface machined by the grinding tool, so that the measured values contain representative and timely information about the surface quality of the roll.
  • a lower latency of the control is achieved, so that against deviations between the targets and the measured values measured in a shorter time can be countered.
  • This embodiment is particularly advantageous for working, intermediate or back-up rolls of a rolling mill, since these rolls typically have bales of up to 2.50 m and a diameter of up to 1300 mm.
  • the processing of the entire roll surface by the grinding tool therefore takes a certain time, which may already be too long as a latency for the regulation of the operating parameters. Due to the stationary and / or local arrangement of
  • Measuring device to the grinding tool significantly shorter latencies in the control can be achieved.
  • the latter has a cleaning device which is set up to clean the measuring region detected by the measuring device before carrying out the measurement.
  • the roll surface area detected during the measurement is cleaned prior to the measurement.
  • a grinding emulsion is added to the roller, which the
  • roller surface covered Furthermore, other contaminants, such as sanding abraded particles of the roll material or abrasive article, can soil the roll surface.
  • the grinding emulsion or the further impurities can measure the roll surface
  • the measurement can be facilitated and the measurement errors reduced.
  • the cleaning is preferably achieved that the surface before measuring each having constant optical properties, which in particular do not vary from measurement to measurement.
  • a substantially residue-free roll surface or one with a uniform thin film, e.g. a thin coolant film or rolling oil film, covered roll surface achieved.
  • the squeegee for example, substantially plastic or rubber, preferably with a hardness in the range of 55 to 90 Shore-C (according to DIN EN ISO 868), exist so as not to damage the roll surface.
  • the squeegee is preferably inclined at an angle in the range of 15 ° and 45 ° in the direction of rotation of the roller, so that the roller surface moves through the roller rotation to an acute angle of the squeegee. At the aforementioned angle is at a contact point of the blade with the
  • Impurities are also blown off or sucked off, in particular by a designated blow-off or suction tool.
  • the side surface of the doctor blade facing the roller surface can also be chamfered with a corresponding angle.
  • the doctor blade can also be aligned perpendicular to the roll surface.
  • one or more of the following operating parameters are controlled as a function of the at least one measured variable: roller speed, wheel speed, direction of rotation of the roller and / or of the grinding wheel, axial feed rate, adjustment of the grinding tool to the roll or volume flow of a grinding emulsion used.
  • a controlled variable for the roughness of the roller in the axial direction in particular A q (z), regulated, preferably via one or more of the following control variables: the relative position of the grinding tool to the roller, preferably the delivery of the grinding tool, in particular the position a u and / or a e of a drive for fine adjustment of the employment of
  • a controlled variable for the average roughness of the roller is regulated, preferably via one or more of the following control variables: the relative position of the grinding tool to the roller, preferably the infeed of the grinding tool, in particular the position ae and / or u u a drive for coarse adjustment or fine adjustment of
  • the corresponding controlled variables may be used to roughness AQM principle, so AA qm (c, z) , A qm (z), ⁇ qm etc.
  • At least one measured value of a measured variable related to the vibration state of the roller and / or the roll grinding device is measured and at least one operating parameter of the roll grinding device is set as a function of this measured variable. It has been found that, depending on the operating parameters of the grinding process, such. B. the rolling speed or the grinding wheel speed, natural frequencies of the roller or the roll grinding device can be excited, so that there are excessive vibrations of the roller or the
  • Roll grinding device can come. This can lead to the formation of patterns on the roll surface during grinding and thus to a deterioration of the surface quality of the roll.
  • Vibration state of the roll or the Walzenschleifvorraum and the corresponding control of the operating parameters for example by changing the roller speed and / or the grinding wheel speed, the vibrations and thus the risk of pattern formation can be reduced overall.
  • Roll grinding device or parts thereof, for example
  • Acceleration sensors are used in different directions.
  • the vibration states of the following components of a roll grinding device can be measured: the vibration state of the
  • Swivel head i. of the movable relative to the roller part of the
  • the vibration state of the grinding wheel drive and / or the vibration state of a setting stick i. a provided for supporting a roll neck of the roller component.
  • Acceleration sensors are arranged for example in or on the spindle.
  • the data of a grinding wheel balancing unit integrated in the grinding tool can also be used directly in the analysis of the
  • Vibration state are included.
  • the latter has a temperature sensor which is set up to determine a temperature of at least one of the two bearings (storage temperature), and the control device is set up to set at least one operating parameter of the roll grinding device as a function of the storage temperature.
  • the roll is rotatably mounted in at least one bearing of the roll grinding device, at least one measured value of the storage temperature is measured during grinding and at least one operating parameter of the roll grinding device is set as a function of the storage temperature.
  • Lubricant bearings are also roll grinding devices with so-called minimum quantity cooling lubrication systems (oil mist lubrication) for the roller bearings.
  • a regulation can be applied to the bearings via the lubrication amount, the valve timing, the
  • Valve opening time and / or the amount of air done takes place in several transitions of the grinding tool via the roll surface.
  • a transition of the grinding tool over the roller surface is understood as a method step in which essentially the entire
  • Roll surface is processed by the grinding tool. For example, if the roller rotates during grinding, a portion of the roller surface can be machined over the entire circumference of the roller by the grinding tool. In addition, if the rolling tool is moved relative to the roll in the axial direction over the entire axial extension of the roll bale, then the entire roll surface of the roll can be processed by the grinding tool bit by bit. In such a typical motion configuration, under a transition of the
  • the operating parameters of Roll grinding device or its permissible working or variation ranges can be specified individually for the individual transitions or for groups of transitions. It is conceivable, for example, that operating parameters for a first group of transitions are set in order to fulfill preselections with regard to the roll geometry, ie in particular with regard to the bale contour and / or the roll diameter (pre-grinding), and operating parameters are set for a second group of transitions, primarily to fulfill specifications regarding the surface quality (finish grinding). According to a further embodiment of the method, the grinding takes place
  • Roller in multiple transitions of the grinding tool across the roller surface and the total number of transitions is set during grinding as a function of the at least one measured quantity related to the surface finish of the roller. It has been found that, depending on the nature of the abrasive tool and the roller, the number of transitions required to achieve the desired surface finish of the roller may vary. For example, in a first roller, a larger number of transitions may be required to achieve a certain surface finish than a second roller. With the embodiment described above, the number of transitions required during the process can be determined dynamically and adjusted accordingly by detecting the surface finish of the roller. As a result, for example, superfluous transitions can be avoided and thus the number of transitions can be minimized. In this way, the roll grinding can be reduced during grinding, so that the life of the rollers, in particular the number of possible grinding processes on the roller, is increased.
  • the grinding of the roller takes place on the basis of a predetermined grinding program with a plurality of successive grinding steps, wherein each grinding step takes place at least one transition of the
  • a surface characteristic value is determined as a function of the at least one measured quantity related to the surface quality of the roller and, depending on the surface characteristic value, a jump takes place within the grinding program to an earlier or later grinding step.
  • the surface characteristic value may be a value calculated from one or more measured variables related to the surface quality of the roller.
  • the grinding of the roll is carried out in the previous grinding step or in the previous one, depending on the change in a measurement or controlled variable related to the surface roughness of the roll
  • Walzene property may have a different Einlättungs the roll surface.
  • Surface roughness of the roll related measured or controlled variable in the previous grinding step or in the previous grinding steps can in particular a
  • a grinding program includes various grinding steps such as pre-grinding and finish grinding. Pre-grinding or
  • Finished grinding can each include a plurality of grinding steps.
  • the operating parameters are preferably adjusted depending on the respective grinding step or of the respective transition, that certain properties of the roller are achieved with the grinding step, such as a certain
  • Roll geometry during pre-grinding and a certain surface finish during finish grinding may be due to disturbances, for example
  • the requirements on the surface quality preferably taking into account the influences of the roll grinding device, in particular the grinding tool, the roller and / or the auxiliary and lubricants used in the grinding process.
  • the roll grinding device in particular the grinding tool, the roller and / or the auxiliary and lubricants used in the grinding process.
  • a measured quantity related to a pattern formation on the roll surface comprises the presence of a pattern, in particular a feed pattern indicates the roll surface, although the target roughness of the roll surface has already been reached, especially if no further transition is provided.
  • the grinding step to be jumped back to is preferably selected depending on the type of a pattern recognized on the roller surface.
  • a feed pattern for example, a jump to a first
  • Feed pattern becomes a spiral pattern on the roll surface
  • the grinding of the roller takes place in several transitions of the grinding tool via the roller surface and at least one operating parameter of a transition is set as a function of at least one measured value during an earlier transition. For example, by capturing a metric during a transition, it is possible to determine how far it reached that transition
  • the grinding of the roll takes place in several transitions of the grinding tool via the roll surface and during a transition, at least one operating parameter, preferably one of the Operating parameters roller speed, wheel speed, direction of rotation of the roller and / or the grinding wheel, axial feed rate, adjustment of the grinding tool to the roller and / or flow rate of a used
  • Operating parameters are performed within predetermined limits. It has been found that through these targeted variations, regular patterns caused, for example, by unintended operating parameter variations or
  • Vibrations of the roller or the roll grinding device can be caused, reduced or even avoided.
  • the variation of the at least one operating parameter takes place within predefined limits, since a grinding process outside these limits could cause damage to the roll surface or at least a deterioration in the surface quality of the roll.
  • the predetermined limits for the variation of the at least one operating parameter are preferably set as a function of the transition. So can
  • the variation of the at least one operating parameter can regularly,
  • the variation of the at least one operating parameter takes place in a continuously differentiable manner.
  • the amplitude and / or frequencies of the variations and / or their shape and / or frequency preferably as a function of
  • Vibration spectrum F m regulated, preferably via one or more of the following control variables: the frequency and / or the amplitude of a variation of one or more operating parameters, in particular the frequency f vw and / or the amplitude A w of a variation of the rotational speed v w of Roller and / or the frequency f vc and / or the amplitude A vc of a variation of the rotational speed v c of an abrasive body of the grinding tool, and / or a dependent of one or more of these control variables operating parameters. It has been shown that these manipulated variables are well suited to the vibration state of the
  • the variation of the at least one operating parameter can also be set independently of measured values. Accordingly, the above is described
  • Task according to the invention further at least partially solved by a method for grinding a roller, in particular a working, intermediate or support roller, by means of a roll grinding device, wherein a roller with a
  • Grinding tool of the roll grinding device is ground, in which the grinding of the roller takes place in several transitions of the grinding tool on the roll surface and in which during a transition at least one operating parameter, preferably one of the operating parameters roller speed, wheel speed, direction of rotation of the roller and / or the grinding body, axial
  • Feed rate, adjustment of the grinding tool to the roller and / or flow rate of a grinding emulsion used, is varied within predetermined limits.
  • a roll grinding device for grinding a roller in particular a working, intermediate or support roller, for example Aluminum cold rolling mills, comprising a roller support comprising two bearings adapted for rotatably supporting the roller, having a drive for guiding the roller
  • the rotary drive of the roll is set with adjustable roll speed and with a grinding tool, which is adapted for receiving and for rotational driving a grinding wheel with adjustable grinding wheel speed and for adjusting the grinding wheel to the roller, wherein the roll grinding device comprises a device arranged for controlling the control device, wherein the
  • Control device is set up, at least one operating parameter, preferably one of the operating parameters roller speed, wheel speed, direction of rotation of the roller and / or the grinding wheel, axial
  • the variation of the at least one operating parameter is in particular independent of a regulation of the grinding process by means of a controlled variable.
  • the roll grinding device can in particular also a plurality of
  • Measuring device for measuring a measured value for the roughness, a second
  • Measuring device for measuring a measured quantity for samples on the roll surface and a third measuring device, for example a mechanical probe, for
  • Mechanical button can basically also be used to
  • Roll grinding device is set as a function of the measured variable.
  • Patterning measured on the roll surface measured variable is measured, in particular with an optical measuring method.
  • Method according to embodiment 1 or 2 is a method according to embodiment 1 or 2,
  • At least one measured value of a measured variable related to the vibration state of the roll and / or the roll grinding device is measured and at least one operating parameter of the roll grinding device is set as a function of this measured variable.
  • roller is rotatably mounted in at least one bearing of the roll grinding device, that at least one measured value of the storage temperature is measured during grinding, and that at least one operating parameter of the roll grinding device is set as a function of the storage temperature.
  • each grinding step comprising at least one transition of the grinding tool via the roller surface with associated operating parameters, during grinding determining a surface characteristic as a function of the at least one measured quantity related to the surface quality of the roller and that depends on the surface characteristic within the
  • Abrasive speed, direction of rotation of the roller and / or the grinding body, axial feed rate, relative position of the grinding tool to the roller, in particular delivery of the grinding tool, or volume flow of a grinding emulsion used is varied within predetermined limits.
  • a controlled variable for the pattern formation on the roll surface in which a controlled variable for the pattern formation on the roll surface, in particular for the local roughness deviation AA q (c, z), is regulated, preferably via one or more of the following control variables: the power of the drive for an abrasive body of the grinding tool, in particular the Grinding current I (c, z) or the change of grinding current AI (c, z), the pressure of the grinding wheel on the roller, the relative position of the wheel Grinding tool to the roller, preferably the delivery of the grinding tool, in particular the position a u and / or a e of a drive for the fine adjustment of the employment of the grinding tool, and / or one of one or more of these manipulated variables dependent operating parameters.
  • a controlled variable for the roughness of the roller in the axial direction in which a controlled variable for the roughness of the roller in the axial direction, in particular A q (z), is controlled, preferably via one or more of the following control variables: the relative position of the grinding tool to the roller, preferably the delivery of the grinding tool, in particular the Position a e and / or u u of a drive for coarse adjustment and / or for fine adjustment of the employment of the grinding tool, and / or an operating parameter dependent on this manipulated variable. 13.
  • a controlled variable for the average roughness of the roll in particular ⁇ q , is regulated, preferably via one or more of the following control variables: the relative position of the grinding tool to the roll,
  • the delivery of the grinding tool in particular the position a e of a drive for coarse adjustment of the setting of the grinding tool, the rotational speed v w of the roller, the feed rate Vf a of the roller or the grinding tool in the axial direction, the
  • Circulation speed v c of an abrasive body of the grinding tool and / or one of one or more of these manipulated variables dependent
  • Roll grinding device in particular the vibration spectrum F m , is regulated, preferably via one or more of the following
  • Manipulated variables the frequency and / or the amplitude of a variation of one or a plurality of operating parameters, in particular the frequency f vw and / or the amplitude A vw of a variation of the rotational speed v w of the roller and / or the frequency f vc and / or the amplitude A vc of a variation of the rotational speed v c of an abrasive body of the grinding tool, and / or one of one or more of these manipulated variables dependent operating parameters.
  • Roll grinding device for grinding a roll in particular a working, intermediate or support roll, for example for aluminum cold rolling mills, arranged for execution or comprising means for carrying out the method according to one of embodiments 1 to 14.
  • roller holder comprising two bearings adapted for rotatably supporting the roller
  • a grinding tool adapted to receive and rotationally drive a grinding wheel with adjustable grinding wheel speed and to set the grinding wheel to the roller
  • the roll grinding device comprises a measuring device which is set up to measure measured values of a measured quantity related to the surface quality of the roll, and
  • the roll grinding device comprises a control device set up for controlling the device, wherein the control device is set up to measure at least one during grinding
  • Feed rate and / or the adjustment of the grinding tool to the roller to set as a function of the measured variable.
  • control device is set up to carry out a method according to one of the embodiments 1 to 14.
  • the measuring device is designed to have a substantially stationary position relative to the grinding tool during grinding.
  • the measuring device is set up in such a way that the measuring area is arranged behind the grinding area independently of the grinding direction, so that a surface area processed by the grinding tool passes into the measuring area substantially immediately after the grinding.
  • the roll grinding device has a cleaning device which is set up to clean the measuring range detected by the measuring device before carrying out the measurement.
  • Scattered light measurement on a roll surface a diagram with an exemplary, angle-dependent intensity distribution of the reflectivity or scattered light measurement from FIG. 4 a, a schematic illustration of an image of a roll surface captured by a camera,
  • FIG. 5b shows a diagram with an example result of a
  • Figure 6 is a diagrammatic representation of a grinding program
  • FIG. 7 shows a diagram with an exemplary variation of a
  • FIGS. 1 to 3 show a roll grinding apparatus 10 for grinding a roll 20.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration
  • FIG schematic representation in plan view and Figure 3 is a schematic representation in
  • FIG. 1 shows a detailed representation of the roll grinding device 10.
  • the roller 20 may be, for example, a working, intermediate or support roller of an aluminum cold rolling mill. Such rolls have a roll bale 22 with the roll surface 24 and lateral roll necks 26, 28, with which the roll 20 for the rolling operation in corresponding bearings of a
  • Roll stand can be rotatably mounted.
  • the roll bale 22 has
  • the roll grinding device 10 comprises a roll holder 30 with two bearings 32, 34, which are arranged for the rotatable mounting of the roller 20. Instead of supporting the roller 20 in the bearings 32, 34, the roller can be stored on bearings designed as setting rods (35 in Fig. 1). Such a setter preferably comprises a hydraulic grinding bearing for supporting a roll neck.
  • the roller holder 30 has a drive (not shown), which is arranged for the rotational drive of the roller 20 with adjustable roller speed (arrow 36).
  • the roll grinding apparatus 10 furthermore has a grinding tool 40 in which an abrasive body 42 designed as a grinding wheel is rotatably mounted.
  • the grinding tool 40 has a rotary drive (not shown) for driving the grinding wheel 42 with adjustable grinding wheel speed (arrow 44).
  • the employment of the grinding tool 40 to the roller 20 can be adjusted by means of a drive designed for this purpose (arrow 46).
  • the drive may include a coarse and fine adjustment drive.
  • the pressure with which the grinding body 42 presses on the roller surface 24 can also be adjusted by means of this drive.
  • the grinding tool 40 can be moved parallel to the axial direction of the roll 20 over the entire width of the roll bale 22 by means of a drive (arrow 48) designed for this purpose.
  • the bearing 34 can be moved on a translation device 50 in the axial direction of the roller 20 (see arrow 52) in order to be able to clamp the roller 20 in the bearings 32, 34 or in order to be able to adapt the spacing of the bearings 32, 34 to different roller lengths ,
  • the one-time operation of the grinding tool 40 with the rotating roll 20 is referred to as a transition of the grinding tool 40 via the roll surface 24.
  • a grinding process includes a plurality of such transitions.
  • the device 10 has a feed line 60 (only in FIGS. 2 and 3)
  • the device 10 furthermore has a measuring device 70 (shown only in FIGS. 2 and 3), which is set up to measure measured values of a measured variable related to the surface quality of the roller 20 in a measuring region 72 on the roller surface 24.
  • the measuring device 70 may be, for example, an optical measuring device, for example a measuring device for an optical reflectivity or scattered-light measuring method. With such a method, in particular the roughness of the roll surface can be determined.
  • Measuring device 70 may alternatively or additionally also for the determination of
  • Patterns on the roll surface 24 may be formed.
  • the first and second rolls surface 24 may be formed.
  • Measuring device 70 for example, have an image acquisition system, which receives an image of the roller surface 24 in the measuring range 72, the detected image data of a Fourier transform undergoes and periodically recurring structures on the roller surface 24 based on excessive frequencies in the Fourier spectrum.
  • the measuring device 70 is set up so that it essentially has a stationary position relative to the grinding tool 40.
  • the measuring device 70 is set up so that it essentially has a stationary position relative to the grinding tool 40.
  • Measuring device 70 to be fixedly coupled to the grinding tool 40, so that the measuring device 70 moves along with movement of the grinding tool 40 parallel to the axial direction of the roller 20.
  • a separate drive 73 may be provided with which the measuring device 70 is moved along with the movement of the grinding tool 40 parallel to the axial direction of the roller 20 accordingly.
  • the measuring device 70 is set up in such a way that the measuring region 72 is arranged behind the grinding region, independently of the grinding direction, so that a surface region processed by the grinding tool 40
  • the measuring device 70 can be moved be formed to be able to be arranged depending on the grinding direction on one or the other side of the grinding tool 40.
  • the measuring device 70 may also comprise two detection systems, one of which is arranged on one side and the other on the other side of the grinding tool 40.
  • the measuring device 70 To improve the measurements by the measuring device 70, the
  • Roll grinding device further comprises a doctor blade 74 (shown only in Figures 2 and 3), with the guided from the feed line 60 to the roller 20
  • the measurement carried out in this way is not disturbed or at least to a lesser extent by absorption or diffuse scattering due to the grinding emulsion.
  • the squeegee 74 may be arranged parallel to the axial axis of the roll 20 or (as in Fig. 2) also at an angle thereto. Furthermore, the squeegee 74 for
  • Improvement of the cleaning result be inclined at an angle in the range of 15 ° and 45 ° in the direction of rotation of the roller.
  • the squeegee plane would then be inclined in the direction of rotation by an angle between 15 ° and 45 ° with respect to a plane perpendicular to the roller surface 24, so that a direction of rotation of the roller 20 (arrow 36) pointing toward the squeegee 74 moves due to the direction of rotation of the roller 20 shown in FIG Range of the roll surface 24 to an acute angle of the doctor blade 74 (analogous to a positive rake angle in a chip tool) zuliefe.
  • the roll grinding device 10 further comprises a control device 80 (shown only in FIG. 2) which is set up to control the roll grinding device 10.
  • the control device 80 is configured to cause the measurement of at least one measured value with the measuring device 70 during grinding, ie while the roll surface 24 is being processed by the grinding wheel 42. In this way, the surface finish of the roll 20 can be examined during the ongoing grinding process.
  • the control device 80 is adapted to at least one operating parameter of the roll grinding device 10, in particular the
  • Roller speed 36, the wheel speed 44 and / or the setting of the grinding tool to the roller as a function of the measured quantity measured, i. depending on the corresponding one or more measured during grinding
  • the grinding process can be controlled automatically during operation via the surface quality of the roller 20 determined online, so that overall better or reliably adjustable surface qualities of the roller can be achieved with this method.
  • the device 10 may further comprise a temperature sensor 90 (shown only in Figure 2), with which the storage temperature of the bearing 32, for example, can be measured.
  • the control device 80 is adapted to set the operating parameters of the grinding process as a function of this storage temperature.
  • FIGS. 4a-b illustrate a reflectivity or scattered light measurement on the roller surface 24 for measuring a measured value of a measured variable relating to the surface roughness of the roller surface, in particular A q , A s k and / or A qm .
  • FIG. 4 a firstly shows the present example for a reflectivity
  • Stray light measurement measuring device formed 70 the light source 76 for irradiating a light beam (left arrow) on the roll surface 24 in
  • a measuring device 70 is particularly suitable for measuring the surface roughness by the laser triangulation method.
  • the light source 76 of the measuring device 70 may also be arranged centrally and irradiate a light beam perpendicular to the roller surface.
  • the light sensor 78 may then be annular around the light source 76, for example
  • the measuring device 70 or the light sensor 78 may also be a line detector.
  • FIG. 4b shows the light intensity 1 (a) detected by such an annularly arranged light sensor 78 as a function of the scattering angle o.
  • the light is diffused by the roll surface the more diffuse the roughness of the
  • Measurand A qm corresponds to a mean value of a defined number of
  • FIGS. 5a-b illustrate a method for determining patterns on the roller surface 24.
  • the measuring device 70 may include a
  • Roll surface 24 can be recorded in a measuring range 72.
  • FIG. 5a exemplarily shows such an image of a section of the roller surface 24, wherein z and x represent the coordinates of the image (lines and columns).
  • Image data includes an intensity value I (x, z) for each coordinate (x, z).
  • the roller surface 24 has a periodically recurring pattern 100.
  • the presence of such a pattern 100 can be automatically determined, for example, by means of a Fourier transformation of the image data of the image from FIG. 5a.
  • 5b shows an exemplary result of an evaluation function F (x q), which comprises a Fourier transform of the image data from Figure 5a, and is plotted in Figure 5b against the Fourier variable x q columns of the image.
  • F x q
  • Evaluation function F (q) for determining recurrent patterns in the direction of the x-axis of the image from FIG. 5a is given below:
  • the periodically recurring pattern 100 can be seen in the diagram as a clearly pronounced maximum and can be determined automatically in this way.
  • Figure 6 shows a diagrammatic representation of an exemplary
  • a grinding program 110 comprising a plurality of consecutive grinding steps 1 to 10, wherein each of the grinding steps comprises two transitions of the grinding tool 40 across the roller surface 24, as the grinding tool 40 moves from one end of the roll bale to the other end (first transition) and back (second Crossing).
  • the grinding steps 1 to 10 of the grinding program 110 are grouped into two major sections, namely a first section 112 with the grinding steps 1 to 5 for pre-grinding the roller 20 in which the roller geometry is adjusted, and a second section 114 with the grinding steps 6 to 10 for finish grinding of the roll, in which the desired surface finish of the roll is adjusted.
  • a measurement of at least one measured quantity relating to the surface quality is preferably carried out continuously.
  • the controller 80 may then be dependent on the determined Measured values set the operating parameters of the current and / or subsequent grinding steps of the grinding program 110.
  • control device 80 preferably jumps automatically to an earlier grinding step, for example to Grinding step 3 back to this error in the course of the now following grinding steps 4 to 10 can fix.
  • FIG. 7 shows a diagram with an exemplary variation of a
  • the roller speed W for a transition of the grinding tool 40 over the roller surface 24 against the axial position z of the grinding tool 40 to the roller ball 22 is plotted.
  • the roll speed W is varied within a corridor between a predetermined upper limit 122 and a predetermined lower limit 124 for the roll speed.
  • the variation of the operating parameter can, as shown in FIG. 7, take place regularly, but also irregularly. It has been found that by such a variation of an operating parameter during a transition of the
  • Figure 8 shows a schematic control diagram for a possible control of one or more controlled variables over one or more operating parameters of the roll grinding apparatus 10 of Figure 1 during grinding, i. during the ongoing grinding process.
  • the grinding process represents the controlled system.
  • various disturbance variables act, for example
  • one or more measured variables related to the surface quality of the roll are determined and used as controlled variables for the control. 8
  • the mean roughness value ⁇ q and the oscillation spectrum of the roll grinding device F m are indicated as possible controlled variables.
  • AA q (c) Under the local Rauheitsabweichung AA q (c, the deviation of the local roughness value is A q at a rate determined by the position z in an axial direction and through the position c in the circumferential direction of the roller body to an average roughness value ⁇ zj understood q.
  • AA q (c, z) by the formula
  • a q (c, z) A q (c, z) - ⁇ q
  • a q (c, z) is the local roughness value determined by means of scattered light measurement in a measuring range 72 at axial position z and circumferential position c of the roller 20
  • ⁇ q is a mean roughness value calculated by averaging over several measuring ranges.
  • the local roughness value in the axial direction A q (z) is understood to mean the roughness value A q of the roll surface as a function of the position z in the axial direction.
  • a q (z) can be determined by means of scattered light measurement in a measuring region 72 at the axial position z of the roller 20.
  • a q (z) can be determined by averaging roughness values A q in the circumferential direction at substantially the same z position.
  • Below the mean roughness value ⁇ q is an average of the during the
  • ⁇ q can be determined by averaging the roughness values A q measured by means of scattered light measurement in different measuring ranges 72. Such an averaging is preferably selected so that ⁇ q represents an average roughness value of substantially the entire roll surface 24.
  • the vibration spectrum F m of the roll grinding device is understood to mean the frequency-dependent amplitude of the vibrations of the roll grinding device. For example, if the roll grinding device 10 oscillates at certain frequencies, then the vibration spectrum F m has a maximum at these frequencies.
  • the oscillation spectrum F m can be determined in particular by means of an acceleration sensor provided on the roll grinding device 10. For example, the vibration spectrum in a certain
  • Time interval are calculated by a Fourier transformation of a time series a (t) of the acceleration measured by the acceleration sensor.
  • controlled variables which represent the pattern freedom, properties of the roughness of the roll 20 or also the state of vibration of the roll grinding apparatus 10
  • controlled variables can be used that are related to or dependent on one or more of the controlled variables AA q (c, z), A q (z), ⁇ q and F m .
  • the acceleration a (t) of the roll grinding device 10 or a variable derived from the oscillation spectrum F m can also be used directly as a controlled variable.
  • the regulation is described below by way of example for the controlled variables AA q (c, z), A q (z), A q and m.
  • the regulation of the roll grinding device 10 can take place simultaneously with one or more controlled variables. For example, to achieve the
  • Non-pattern control over the controlled variable AA q (c, z) or other controlled variable related to the sample freedom can be done in addition to a control of the controlled variable A q (z) or another on the roughness in the axial direction related control variable.
  • a uniform roughness over the roll width can be done in addition to a control of the controlled variable A q (z) or another on the roughness in the axial direction related control variable.
  • Roll grinding device 10 also carried out a control of the controlled variable F m or another related to the vibration state of the roll grinding controlled variable.
  • the values recorded during grinding for the individual controlled variables are fed back and compared with the respective setpoint values for the controlled variables (AA q soll (c, z), A q soll (z), ⁇ q so11 and F m so11 ), ie a deviation of the respective control variable from the desired value is determined, in particular by subtraction such as ⁇ q - ⁇ q so11 .
  • the setpoint values for the individual controlled variables are also referred to as reference variables.
  • the local roughness deviation is preferably minimized to achieve uniform roughness and, in particular, pattern freedom. Therefore, AA q soll (c, z) is preferably small for all positions c and v, in particular zero.
  • Roughness value in the axial direction is preferably as constant as possible and corresponds to the target roughness. Therefore, A q soll (z) is preferably constant for all positions z and in particular equal to the target roughness.
  • the average roughness should preferably adopt the Zielrauheitswert so that ⁇ q SO11 preferably the Zielrauheit corresponds.
  • the oscillation spectrum preferably has no strong maxima, which can lead to a pattern formation, so that as F m sol! preferably a constant amplitude or even zero amplitude spectrum is selected.
  • the target values of one or more controlled variables can also be adjusted depending on the respective grinding step become.
  • the rough grinding program may first be started with larger target values A q so, 1 (z) and ⁇ q so11 before these target values are reduced until they finally reach the target roughness at the last grinding step.
  • different setpoint values can be used during pre-grinding than in finish grinding.
  • the controller illustrated in FIG. 8 calculates values for one or more operating parameters for each controlled variable used in the control in order to counteract the deviation of the respective controlled variable from the desired value. These operating parameters are therefore the manipulated variables of the control. The operating parameters are then set according to the values calculated by the controller and thus affect the grinding process, thus closing the control loop.
  • AA q (c, z) can be used as a manipulated variable in particular the change of
  • the grinding current AI (c, z) are used as a function of the axial direction z.
  • the grinding current I (c, z) is the current (for example the armature current) of the motor for driving the grinding wheel 42.
  • the grinding current change AI (c, z) can not normally be controlled directly, but must be controlled in turn.
  • a regulation of the grinding current change AI (c, z) can take place in particular via the position a u of the drive for the fine adjustment (so-called u-axis) of the employment of the grinding tool 40 to the roller 20.
  • u u can be adjusted in particular the pressure with which the abrasive body 42 presses on the roller 20, and thus the applied by the drive of the grinding wheel 42 torque or the grinding current.
  • u u can also be used directly as a manipulated variable for the controlled variable AA q (c, z).
  • the position a u and / or a e of the drive for the fine adjustment of the adjustment of the grinding tool 40 to the roller 20 can be used as the manipulated variable.
  • the controlled variable e q particular one or more of the following may
  • Manipulated variables are used: the position a e and / or a u of the drive for the coarse and / or fine adjustment of the setting of the grinding tool 40 to the roller 20, the rotational speed v w of the roller 20, ie the speed of
  • the manipulated variable ⁇ q also the manipulated variable of the relative speed between the grinding tool 40 and the roller surface 24 may be used. This depends on v w and Vf a . Alternatively, the value for v w in the calculation of the value may be considered for Vfa or vice versa.
  • the vibration spectrum of the roll grinding device 10 can be influenced in particular by the fact that at least one operating parameter such as
  • Circulating speed v c of the grinding wheel or the grinding wheel speed S is varied during a transition of the grinding tool on the roll surface within predetermined limits.
  • An example of such a variation of an operating parameter is shown in FIG. 7 described above.
  • Circulation speed v c of the grinding wheel can each by a
  • control variables F m the frequency f vw and / or the amplitude Avw of the variation of the rotational speed v w of the roller or frequency f vc and / or the amplitude A vc of the variation of the rotational speed v c of
  • the regulation of the roll grinding device 10 can in particular by the
  • Control device 80 take place.
  • the control device 80 is in particular configured to carry out such a control, in particular in accordance with the previously described embodiments and exemplary embodiments.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen einer Walze (20) mittels einer Walzenschleifvorrichtung (10), bei dem eine Walze (20) mit einem Schleifwerkzeug (40) der Walzenschleifvorrichtung (10) geschliffen wird, bei dem während des Schleifens mindestens ein Messwert mindestens einer auf die Oberflächengüte der Walze (20) bezogenen Messgröße gemessen wird und bei dem während des Schleifens zumindest ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung (10) als Funktion der Messgröße eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Walzenschleifvorrichtung (10) zum Schleifen einer Walze (20) mit einer Walzenhalterung (30) umfassend zwei Lager (32, 34), die zur drehbaren Lagerung der Walze (20) eingerichtet sind, mit einem Antrieb (36), der zum Drehantrieb der Walze (20) mit einstellbarer Walzendrehzahl eingerichtet ist, mit einem Schleifwerkzeug (40), das zur Aufnahme und zum Drehantrieb eines Schleifkörpers (42) mit einstellbarer Schleifkörperdrehzahl sowie zur Anstellung des Schleifkörpers (42) zur Walze eingerichtet ist, wobei die Walzenschleifvorrichtung (10) eine Messvorrichtung (70) umfasst, die zum Messen von Messwerten einer auf die Oberflächengüte der Walze (20) bezogenen Messgröße eingerichtet ist und wobei die Walzenschleifvorrichtung (10) eine zur Steuerung der Vorrichtung eingerichtete Steuerungseinrichtung (80) umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung (80) eingerichtet ist, während des Schleifens die Messung mindestens eines Messwerts mit der Messvorrichtung (70) zu veranlassen und mindestens einen Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung (10) als Funktion der Messgröße einzustellen.

Description

Walzenschleifvorrichtung und Verfahren zum Schleifen einer Walze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen einer Walze, insbesondere einer Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, mittels einer Walzenschleifvorrichtung.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Walzenschleifvorrichtung zum Schleifen einer Walze.
Walzen weisen typischerweise einen Walzenballen auf, an den sich axial beidseitig Walzenzapfen anschließen. Die Oberfläche des Walzenballens wird vorliegend als Walzenoberfläche bezeichnet, da es sich hierbei um die Oberfläche der Walze handelt, die beim Walzen mit dem Walzprodukt (bei einer Arbeitswalze) oder mit den
Walzflächen anderer Walzen (bei einer Zwischen- bzw. Stützwalze) in Kontakt tritt. Für den Einsatz einer solchen Walze in einem Walzwerk werden die Walzenzapfen in dafür vorgesehene Lager des Walzwerks eingesetzt, so dass die Walze drehbar gelagert ist. Einer der beiden Walzenzapfen weist typischerweise eine
Anschlusskontur, beispielsweise eine Abflachung, zum Anschluss an einen
Walzendrehantrieb auf.
Die Qualität gewalzter Produkte, beispielsweise von Aluminiumbändern oder -folien, hängt unmittelbar von der Beschaffenheit der beim Walzen dieser Produkte eingesetzten Walzen ab.
Walzen haben daher neben den Anforderungen an den Walzenwerkstoff auch
Kriterien hinsichtlich der Walzengeometrie, d.h. hinsichtlich der Kontur des
Walzenballens, und hinsichtlich ihrer Oberflächengüte, d.h. der Güte der
Walzenoberfläche, zu erfüllen. Die Oberflächengüte der Walze umfasst in der Regel die gleichzeitige Erfüllung eines oder mehrerer Kriterien bezüglich der
Oberflächenrauheit, dem Oberflächenglanz, der Musterfreiheit und/oder der Freiheit von singulären oder wiederkehrenden Defekten im Schliffbild der Walze. Die Oberflächengüte von Walzen spielt insbesondere beim Walzen von Walzprodukten eine Rolle, die selbst hohen Anforderungen an ihrer Oberflächengüte unterliegen, da sich beispielsweise Oberflächenfehler auf der Walzenoberfläche, wie zum Beispiel Kratzer oder Muster, auf das Walzprodukt übertragen können, so dass dieses entweder aufwändig nachbehandelt oder ggf. sogar verschrottet werden muss.
Aus diesem Grund werden die Walzen von Walzwerken, insbesondere die Arbeits-, Zwischen- und/oder Stützwalzen, regelmäßig in dafür vorgesehenen
Walzenschleifvorrichtungen geschliffen, um einerseits die Walzengeometrie und andererseits die Oberflächengüte der Walze zu erhalten bzw. wiederherzustellen.
Aus dem Stand der Technik sind manuelle oder teil-automatisierte
Rundschleifverfahren bekannt, die an konventionellen bzw. an so genannten CNC- Außenrundschleifmaschinen (CNC = Computerized Numerical Control) durchgeführt werden. Bei den teil-automatisierten Rundschleifverfahren werden die
Walzengeometrie und der Durchmesser der Walze CNC-gestützt, d.h. mittels elektronisch gesteuerter Maschinen, erzeugt. Bei einigen Schleifverfahren wird zudem auch versucht, eine gewünschte Ziel-Rauheit der Walzenoberfläche anzufahren. Die erzielbare Rauheit der Walzenoberfläche hängt jedoch stark von den Parametern des Schleifwerkzeugs, insbesondere einer üblicherweise verwendeten Schleifscheibe, des Walzenwerkstoffs, des beim Schleifen eingesetzten Kühlschmierstoffs sowie von der Charakteristik der Rundschleifanlage selbst ab. Die Schleifverfahren mit CNC-Steuerung aus dem Stand der Technik können daher in Bezug auf die einzustellende Ziel-Rauheit der Walzenoberfläche theoretisch nur dann erfolgreich sein, wenn die Bedingungen an der Walze, am Schleifwerkzeug, bei der Kühlschmierung und an der Rundschleifanlage an sich während des gesamten Schleifvorgangs konstant gehalten werden. Dies ist in der Praxis jedoch kaum zu realisieren, so dass die gewünschte Ziel-Rauheit der Walzenoberfläche abhängig von der Erfahrung des Bedienpersonals der Schleifanlage nur bis zu einem gewissen Grad erreicht werden kann.
Zur Unterstützung des Bedienpersonals bei der Beurteilung der während des
Schleifverfahrens erzeugten Oberfläche werden zum Teil offline- und online- Messverfahren eingesetzt, um manuelle Korrekturen während des laufenden
Schleifprozesses vornehmen zu können. Hierzu wird beispielsweise der
Schleifprozess in bestimmten Abständen unterbrochen, so dass Messungen an der Walze durchgeführt werden können. Abhängig vom Ergebnis der Messungen, kann der Schleifprozess vom Bedienpersonal dann mit denselben oder mit veränderten Parametern weitergeführt werden.
In jüngerer Zeit sind die Anforderungen an die Oberflächengüte von gewalzten
Produkten immer weiter angestiegen, so dass entsprechend hohe Anforderungen auch für die Oberflächengüte der Walzen, insbesondere bei Arbeitswalzen, bestehen.
In den zuvor beschriebenen konventionellen bzw. CNC-gestützten Schleifverfahren wird diese Güte durch das Bedienpersonal der Schleifanlagen bei Unterbrechungen des Schleifprozesses oder nach Beendigung des Schleifprozesses (offline) visuell und/oder mit messtechnischen Hilfsmitteln oder während des Schleifprozesses (online) visuell bewertet, so dass das Bedienpersonal dann ggf. manuell
Korrekturmaßnahmen ergreifen bzw. den Schleifprozess wiederholen kann.
Die Qualität der Oberflächengüte der geschliffenen Arbeitswalzen hängt damit jedoch stark vom Erfahrungsschatz des Bedienpersonals ab. Zudem können besonders hohe Oberflächengüten auf diese Weise nur unzuverlässig oder sogar zum Teil gar nicht erreicht werden.
Vor diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Walzschleifvorrichtung bzw. ein Verfahren zum Schleifen einer Walze zur Verfügung zu stellen, mit denen zuverlässig eine hohe Oberflächengüte der
Arbeitswalzen erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren zum Schleifen einer Walze, insbesondere eine Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, mittels einer Walzenschleifvorrichtung, bei dem eine Walze mit einem
Schleifwerkzeug der Walzenschleifvorrichtung geschliffen wird, bei dem während des Schleifens mindestens ein Messwert mindestens einer auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße gemessen wird und bei dem während des Schleifens zumindest ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion der Messgröße eingestellt wird.
Es wurde festgestellt, dass durch das Erfassen mindestens einer auf die
Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße während des Schleifens eine aktive Regelung der Walzenschleifvorrichtung möglich ist, durch die die Vorgaben an die Oberflächengüte der Walze besser erreicht werden können. Auf diese Weise können auch hohe Anforderungen an die Oberflächengüte der Walze unabhängig vom
Erfahrungsschatz des Bedienpersonals der Walzenschleifvorrichtung erfüllt werden. Die Messgröße oder eine aus der Messgröße abgeleitete Größe kann insbesondere als Regelgröße einer Regelung verwendet werden, die auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert eingeregelt werden soll. Über die Messung kann ein Istwert der Regelgröße ermittelt werden, der bei der Regelung mit dem Sollwert verglichen wird. Der mindestens eine Betriebsparameter kann bei der Regelung vorzugsweise als Stellgröße verwendet werden, über die die Regelung der Regelgröße erfolgt. Der Wert der Stellgröße bzw. des Betriebsparameters, wird bei einer solchen Regelung abhängig von der Abweichung der Regelgröße vom Soll-Wert und damit abhängig von dem gemessenen Wert der Messgröße bestimmt. Das Erfassen der mindestens einen auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen
Messgröße kann vorzugsweise zusätzlich zum Erfassen von einer oder mehreren auf die Geometrie der Walze bezogenen Messgrößen erfolgen. Vorzugsweise kann in diesem Fall mindestens ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion der auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße und einer auf die Geometrie der Walze bezogenen Messgröße eingestellt werden. Auf diese Weise können gleichzeitig die Anforderungen an die Geometrie, als auch an die
Oberflächengüte der Walze erfüllt werden.
Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren kann insbesondere erreicht werden, dass der Schleifprozess in geringerem Maße Einflüssen einer subjektiven visuellen
Oberflächenbeurteilung durch das Bedienpersonal unterliegt und dass die erzielte
Schleifcharakteristik, insbesondere die erzielte Oberflächengüte, in geringerem Maße vom Bedienpersonal, vom Schleifwerkzeug, von der bearbeiteten Walze, von beim Schleifen verwendeten Hilfs- bzw. Betriebsstoffen und/oder von der
Maschinencharakteristik der Walzenschleifvorrichtung abhängt. Hierdurch können insbesondere Schleifzeiten eingespart und/oder Fehlschliffe vermieden werden, so dass sich insgesamt eine Kostenersparnis ergibt.
Weiterhin können mit dem beschriebenen Verfahren eine bessere Reproduzierbarkeit des Walzenschliffs der geschliffenen Walze sowie eine Reduktion von Toleranzen hinsichtlich der Parameter der gewünschten Walzenoberfläche erreicht werden.
Bei dem Verfahren wird eine Walze mit einem Schleifwerkzeug der
Walzenschleifvorrichtung geschliffen. Ein solches Schleifwerkzeug weist bevorzugt einen Schleifkörper, insbesondere in Form einer Schleifscheibe auf, der beim Schleifen mit einer einstellbaren Schleifkörperdrehzahl rotiert. Eine solche Schleifscheibe kann beispielsweise aus einer Matrix, vorzugsweise einer Kunstharzmatrix wie zum
Beispiel einer Bakelitmatrix oder einer Keramikmatrix, mit eingelagerten
Schleifpartikeln, vorzugsweise Korundpartikeln, Bornitridpartikeln (CBN) und/oder Siliziumcarbidpartikeln (SiC), bestehen. Die Walze wird während des Schleifens vorzugsweise um ihre axiale Achse
drehangetrieben, insbesondere mit einer einstellbaren Walzendrehzahl, so dass die Walzenoberfläche mit dem Schleifwerkzeug über ihren gesamten Umfang bearbeitet werden kann. Der von dem Schleifwerkzeug bzw. dem Schleifkörper jeweils momentan bearbeitete Bereich der Walze wird als Schleifbereich bezeichnet.
Weiterhin wird das Schleifwerkzeug während des Schleifens vorzugsweise parallel zur axialen Achse der Walze über im Wesentlichen die gesamte Breite des
Walzenballens verfahren, so dass die Walzenoberfläche mit dem Schleifwerkzeug über die gesamte axiale Erstreckung des Walzenballens bearbeitet werden kann.
Alternativ kann während des Schleifens auch die Walze relativ zum Schleifwerkzeug in axialer Richtung verfahren werden. Die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schleifwerkzeug und der Walze bei dieser Bewegung wird als axiale
Vorschubgeschwindigkeit bezeichnet.
Bei dem Verfahren wird während des Schleifens mindestens ein Messwert mindestens einer auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße gemessen. Unter einer auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße wird eine Messgröße verstanden, die - im Gegensatz zu auf die Walzengeometrie bezogenen Messgrößen wie die Ballenkontur bzw. der Walzendurchmesser - auf die Beschaffenheit der
Walzenoberfläche gerichtet ist, und zwar vorzugsweise auf die Oberflächenrauheit, den Oberflächenglanz, die Musterfreiheit und/oder die Freiheit von singulären oder wiederkehrenden Defekten der Walzenoberfläche. Vorzugsweise können auch
Messwerte zu mehreren dieser Messgrößen während des Schleifens, vorzugsweise kontinuierlich, gemessen werden.
Die Messung des mindestens einen Messwerts erfolgt während des Schleifens, d.h. während die Walzenoberfläche mit dem Schleifwerkzeug geschliffen wird. Auf diese Weise kann die Oberflächengüte der Walze im laufenden Schleifbetrieb gemessen werden. Vorzugsweise wird der mindestens eine Messwert an mindestens einem Messbereich auf der Walzenoberfläche gemessen. Zu diesem Zweck weist die
Walzenschleifvorrichtung vorzugsweise eine Messvorrichtung auf, die dazu
eingerichtet ist, einen Messwert an einem solchen Messbereich auf der
Walzenoberfläche zu messen. Beispielsweise kann es sich bei der Messvorrichtung um eine optische Messvorrichtung handeln, wie zum Beispiel um eine Kamera oder um einen anderen Lichtdetektor, der von der Walzenoberfläche im Messbereich reflektiertes bzw. gestreutes Licht erfasst und daraus einen Messwert berechnet. Die Lage und Größe des Messbereichs sind insbesondere von der von der
Messvorrichtung erfassten Fläche auf der Walzenoberfläche sowie von der
Relativbewegung der Walze zur Messvorrichtung wie zum Beispiel aufgrund einer Rotation der Walze während des Messvorgangs abhängig. Der Messbereich ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe hinter dem Schleifbereich angeordnet, vorzugsweise mit einem Abstand von maximal 30 cm, vorzugsweise maximal 20 cm, insbesondere maximal 10 cm. Unter einer Anordnung hinter dem Schleifbereich wird verstanden, dass sich der Messbereich in einer Lage befindet, in den ein Bereich der Walzenoberfläche nach dessen Bearbeitung im Schleifbereich gelangt. Bewegt sich das Schleifwerkzeug beispielsweise von links nach rechts (rechts nach links) entlang der axialen Achse der Walze, so ist der Messbereich vorzugsweise links (rechts) vom Schleifwerkzeug angeordnet.
Während des Schleifens wird vorzugsweise eine Mehrzahl an Messwerten gemessen, beispielsweise in bestimmten Abständen oder in kontinuierlicher Weise. Auf diese Weise kann die Oberflächengüte während des Schleifens an verschiedenen
Messbereichen auf der Walzenoberfläche und/oder in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt werden.
Den ermittelten Messwerten wird vorzugsweise eine Information zur Position des zugehörigen Messbereichs zugeordnet. Zu diesem Zweck weist die
Walzenschleifvorrichtung vorzugsweise Mittel auf, um die Position des Messbereichs auf der Walzenoberfläche zu bestimmen. Beispielsweise kann mit einem ersten Sensor die Position der Messvorrichtung bzw. des Messbereichs in axialer Richtung bestimmt werden (z-Koordinate). Weiterhin kann mit einem zweiten Sensor, insbesondere einem Winkelgeber, der Drehwinkel der Walze bzw. die Position des Messbereichs in Umfangsposition bestimmt werden (c-Koordinate). Einem in einem Messbereich gemessenen Messwert können dann die jeweilige z- und c-Koordinate zugeordnet und der Messwert und die zugehörigen Koordinaten können beispielsweise in einer Datenmatrix abgelegt werden. Auf diese Weise kann die weitere Verarbeitung des Messwerts abhängig von der Position des Messbereichs auf der Walzenoberfläche erfolgen.
Bei dem Verfahren wird während des Schleifens zumindest ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion der Messgröße eingestellt. Hierunter wird verstanden, dass mindestens ein Betriebsparameter in Abhängigkeit des mindestens einen während des Schleifens gemessenen Messwerts der Messgröße eingestellt wird.
Diese Einstellung erfolgt vorzugsweise automatisch, d.h. ohne menschlichen Eingriff wie zum Beispiel durch das Bedienpersonal. Auf diese Weise können
Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion der während des Schleifens ermittelten Messwerte geregelt werden, so dass eine Regelung der
Betriebsparameter abhängig von der während des Schleifens erreichten
Oberflächengüte der Walze ermöglicht wird. Hierdurch lassen sich die
Anforderungsprofile an die Oberflächengüte der Walze besser und unabhängiger von den Umgebungsbedingungen bzw. von der Erfahrung des Bedienpersonals erfüllen. Während des Schleifens können zusätzlich auch ein oder mehrere Messwerte mindestens einer auf die Walzengeometrie bezogenen Messgröße gemessen und mindestens ein Betriebsparameter als Funktion dieser Messgröße eingestellt werden. Eine solche Messgröße kann sich beispielsweise auf die Ballenkontur und/oder auf den Walzendurchmesser beziehen. Die zuvor benannte Aufgabe wird weiterhin zumindest teilweise gelöst durch eine Walzenschleifvorrichtung zum Schleifen einer Walze, insbesondere einer Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, beispielsweise für Aluminium-Kaltwalzwerke, mit einer Walzenhalterung umfassend zwei Lager, die zur drehbaren Lagerung der Walze eingerichtet sind, mit einem Antrieb, der zum Drehantrieb der Walze mit einstellbarer Walzendrehzahl eingerichtet ist, und mit einem Schleifwerkzeug, das zur Aufnahme und zum Drehantrieb eines Schleifkörpers mit einstellbarer Schleifkörperdrehzahl sowie zur Anstellung des Schleifkörpers zur Walze eingerichtet ist, wobei die
Walzenschleifvorrichtung eine Messvorrichtung umfasst, die zum Messen von
Messwerten einer auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße eingerichtet ist und die Walzenschleifvorrichtung eine zur Steuerung der Vorrichtung eingerichtete Steuerungseinrichtung umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, während des Schleifens die Messung mindestens eines Messwerts mit der Messvorrichtung zu veranlassen und mindestens einen Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung, insbesondere die axiale Vorschubgeschwindigkeit, die Walzendrehzahl, die Schleifkörperdrehzahl und/oder die Anstellung des
Schleifwerkzeugs zur Walze, als Funktion der Messgröße einzustellen. Die Anstellung des Schleifwerkzeugs zur Walze kann beispielsweise über den Antriebsstrom (z.B. Ankerstrom des Motorankers) bzw. die Antriebsleistung des Drehantriebs des Schleifkörpers ermittelt bzw. eingestellt werden.
Die Lager der Walzenhalterung sind vorzugsweise zur Aufnahme der Walzenzapfen einer Walze ausgelegt. Zum Antrieb der Walze mit einstellbarer Walzendrehzahl bzw. zum Antrieb des Schleifkörpers mit einstellbarer Schleifkörperdrehzahl kann die Walzenschleifvorrichtung beispielsweise jeweils einen Elektromotor umfassen. Als Schleifkörper kommen insbesondere Schleifscheiben in Frage.
Unter der Anstellung des Schleifwerkzeugs bzw. des Schleifkörpers zur Walze wird die Position und/oder Ausrichtung des Schleifkörpers relativ zur Walze, insbesondere der Abstand zur axialen Achse der Walze, verstanden. Bei einer typischen Ballenform der Walze variiert der Durchmesser der Walze in axialer Richtung. Um mit dem Schleifkörper eine gleichmäßige Bearbeitung der gesamten Walzenoberfläche zu erreichen, wird daher der Abstand des Schleifkörpers zur axialen Achse der Walze vorzugsweise an die Lage des Schleifwerkzeugs in axialer Richtung angepasst. Über die Anstellung des Schleifkörpers zur Walze kann insbesondere auch der Druck eingestellt werden, mit dem der Schleifkörper auf die Walzenoberfläche drückt.
Die Walzenschleifvorrichtung umfasst eine Messvorrichtung, die zum Messen von Messwerten einer auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße eingerichtet ist. Vorzugsweise ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, die
Messwerte an mindestens einem Messbereich auf der Walzenoberfläche zu messen. Hinsichtlich der auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messwerte, deren Messung und den sich daraus ergebenden Eigenschaften der Messvorrichtung wird auf die obige Beschreibung zum Verfahren verwiesen. Die Messvorrichtung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass der Abstand der Messvorrichtung zur
Walzenoberfläche während des Schleifens konstant gehalten wird und/oder dass mindestens eine Symmetrieachse der Messvorrichtung in einem festen Winkel zur Walzenoberfläche steht. Auf diese Weise kann die Messgenauigkeit bzw. die
Vergleichbarkeit verschiedener Messungen verbessert werden. Die Walzenschleifvorrichtung umfasst weiterhin eine zur Steuerung der
Walzenschleifvorrichtung eingerichtete Steuerungseinrichtung. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Steuerungseinrichtung mit mindestens einem Mikroprozessor und vorzugsweise mindestens einem mit dem Mikroprozessor verbundenen Speicher handeln. Die Steuerungseinrichtung ist dazu eingerichtet, während des Schleifens die Messung mindestens eines Messwerts mit der Messvorrichtung zu veranlassen und mindestens einen Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung, insbesondere die Walzendrehzahl, die Schleifkörperdrehzahl, die Drehrichtung der Walze und/oder des Schleifkörpers, die axiale Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Anstellung des Schleifwerkzeugs als Funktion der Messgröße einzustellen. Hierunter wird
verstanden, dass der mindestens eine Betriebsparameter abhängig von dem mindestens einen während des Schleifens gemessenen Messwerts der Messgröße eingestellt wird.
Auf diese Weise erlaubt die beschriebene Walzenschleifvorrichtung, eine oder mehrere auf die Oberflächengüte bezogene Messgrößen während des laufenden
Schleifprozesses zu erfassen und die Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung mit den Messwerten dieser Messgrößen zu regeln, so dass eine aktive Regelung von für die Walzenoberflächengüte relevanten Betriebsparametern ermöglicht und damit die mit der Walzenschleifvorrichtung erreichbare Oberflächengüte der geschliffenen Walzen verbessert werden kann.
Die zuvor beschriebene Walzenschleifvorrichtung wird vorzugsweise zur
Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens eingesetzt. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der zuvor beschriebenen Walzenschleifvorrichtung und des zuvor beschriebenen Verfahrens erläutert. Die einzelnen Ausführungsformen gelten vollumfänglich jeweils sowohl für die
Walzenschleifvorrichtung als auch für das Verfahren, auch wenn einzelne
Ausführungsformen vorrangig für die Walzenschleifvorrichtung oder das Verfahren beschrieben werden.
Bei einer Ausführungsform der Walzenschleifvorrichtung ist die
Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, das zuvor beschriebene Verfahren und/oder eine zuvor oder im Folgenden beschriebene Ausführungsform des Verfahrens durchzuführen. Zu diesem Zweck kann die Steuerungseinrichtung einen
Mikroprozessor und einen damit verbundenen Speicher mit Befehlen umfassen, deren Ausführung durch den Mikroprozessor die Durchführung eines des Verfahrens bzw. der jeweiligen Ausführungsform des Verfahrens veranlasst. Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird während des Schleifens mindestens ein Messwert mindestens einer auf die Oberflächenrauheit der Walze und/oder mindestens auf eine Musterbildung auf der Walzenoberfläche bezogenen Messgröße gemessen, insbesondere mit einem optischen Messverfahren.
Als auf die Oberflächenrauheit der Walze bezogene Messgrößen kommen
insbesondere folgende Messgrößen in Betracht: Ra, Rq, Rz, Rsk, Rdq, RPC (jeweils nach DIN EN ISO 4287), Sa, Sq, Sz, SSk, Sdq, Sds (jeweils nach ISO 25178), Aq, Ask, Aqm (jeweils entsprechend der Richtlinie VDA 2009„Winkelaufgelöste Streulichtmesstechnik"). Beispielsweise kann während des Schleifens mindestens jeweils ein Messwert einer oder mehrerer der zuvor genannten Messgrößen gemessen werden. Bevorzugt sind hierbei insbesondere eine oder mehrere der Messgrößen Aq, ASk, Aqm, die durch ein optisches Messverfahren, insbesondere durch ein Streulicht- bzw.
Reflektivitätsmessverfahren, ermittelt werden können. Insbesondere ist auch eine kontinuierliche Messung dieser Messgrößen möglich. Typische Zielwerte für die Oberflächenrauheit von Walzen können beispielsweise für die Messgröße Ra im Bereich von 0,01 μπ bis 1 μη liegen.
Die auf die Oberflächenrauheit der Walze bezogenen Messgrößen, wie zum Beispiel Aq oder Aqm, lassen sich insbesondere durch die axiale Vorschubgeschwindigkeit, die Anstellung des Schleifwerkzeugs oder durch das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Walze und dem Schleifkörper im Schleifbereich beeinflussen bzw. bestimmen. So kann beispielsweise eine Reduzierung der axialen Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Zustellung zu geringeren Rauheiten führen. Vorzugsweise wird daher mindestens einer der Betriebsparameter axiale Vorschubgeschwindigkeit, Anstellung des Schleifwerkzeugs, Walzendrehzahl, Schleifkörperdrehzahl, Walzendrehrichtung und/oder Schleifkörperdrehrichtung als Funktion der mindestens einen auf die
Oberflächenrauheit der Walze bezogenen Messgröße, wie zum Beispiel Aq oder Aqm, eingestellt.
Als auf eine Musterbildung auf der Walzenoberfläche bezogenen Messgrößen kommen beispielsweise folgende Messgrößen in Frage: Messgrößen, die sich aus einer Fouriertransformation (z.B. mittels FFT) einer Bildaufnahme von der Walzenoberfläche berechnen lassen oder Standardabweichung Von Aqm, insbesondere ermittelt über einen begrenzten Bereich in axialer Richtung. So wurde beispielsweise festgestellt, dass Muster auf der Walzenoberfläche zu einer stärkeren Variation des Aqm-Wertes führen, so dass sich Muster auf der Walzenoberfläche beispielsweise daran erkennen lassen, dass die Standardabweichung von Aqm einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Weiterhin kann auch eine auf den Schwingungszustand der Walze und/oder der Walzenschleifvorrichtung bezogene Messgröße verwendet werden, um die Entstehung von Mustern auf der Walzenoberfläche zu überwachen. Insbesondere kann ein Abweichen des Schwingungsspektrums von einem
vordefinierten Schwingungsspektrenbereich, der beispielsweise dem Bereich üblicher Schwingungsspektren im normalen Betrieb der Walzenschleifvorrichtung entspricht, die Gefahr einer Musterbildung auf der Walzenoberfläche anzeigen.
Die Auswahl des einen oder der mehreren auf die Oberflächengüte, insbesondere auf die Oberflächenrauheit der Walze bezogenen Messgrößen, zu denen während des
Schleifens ein oder mehrere Messwerte gemessen werden sollen, erfolgt vorzugsweise abhängig vom Werkstoff der Walze, vom Anwendungsfall im Walzgerüst, d.h. a) vom Walzgerüsttyp bzw. Walzwerkstyp und/oder b) vom Walzentyp [z.B. Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze), vom Fertigungsschritt, in dem die Walze eingesetzt werden soll (z.B. Vorstich, Zwischenstich oder Fertigstich) und/oder von spezifischen Eigenschaften des mit der Walze herzustellenden Walzprodukts (z.B. Dicke, Glanz und/oder Rauheit).
Die Messung erfolgt vorzugsweise mit einem optischen Messverfahren, beispielsweise mittels einer optischen Streulicht- bzw. Reflektivitätsmessung, bei der Licht von einer Lichtquelle auf die Walzenoberfläche eingestrahlt wird und das von der
Walzenoberfläche reflektierte bzw. gestreute Licht mit einem Lichtdetektor vorzugsweise winkelabhängig detektiert wird. Alternativ oder zusätzlich können auch mit einem Bilderfassungsgerät Bilder der Walzenoberfläche aufgenommen und auf wiederkehrende Muster untersucht werden. Dies kann beispielsweise durch eine Fouriertransformation der mit der Kamera erfassten Bilddaten erfolgen. Durch die Verwendung eines optischen Messverfahrens können die Messwerte berührungslos ermittelt werden, so dass einerseits die Walzenoberfläche und andererseits die für die Messung verwendete Messvorrichtung durch die Messung nicht beeinträchtigt werden. Weiterhin sind diese optischen Messungen im laufenden Schleifprozess möglich. Weiter alternativ oder zusätzlich kommen auch folgende Messverfahren bzw. der Einsatz für diese Messverfahren eingerichteter Messvorrichtungen zur
Bestimmung der Oberflächenrauheit der Walze in Betracht: Lasertriangulation oder konfokal-chromatische Messungen unter Einsatz konfokal-chromatische
Punktsensoren.
Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Walzenschleifvorrichtung weist diese eine Messvorrichtung auf, die zum Messen von Messwerten einer auf die
Oberflächenrauheit und/oder mindestens auf eine Musterbildung auf der
Walzenoberfläche bezogene Messgröße eingerichtet ist, insbesondere eine optische Messvorrichtung.
Eine Übersicht möglicher Messverfahren und Definitionen der zugehörigen
Messgrößen in Bezug auf die Kenngrößen der Mikrostruktur einer Oberfläche kann auch dem Artikel von R. Brodmann et al., QZ Jahrgang 53, Nr. 7, 2008, Seiten 46 - 49, entnommen werden, dessen Inhalt vollständig in den vorliegenden
Offenbarungsgehalt miteinbezogen wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Walzenschleifvorrichtung ist die
Messvorrichtung dazu eingerichtet, während des Schleifens jeweils eine im
Wesentlichen ortsfeste Position relativ zum Schleifwerkzeug aufzuweisen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Messung von
Messwerten der mindestens einen auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße während des Schleifens jeweils in im Wesentlichen fester räumlicher Position relativ zum Schleifwerkzeug. Zu diesem Zweck kann die Messvorrichtung beispielsweise mit dem Schleifwerkzeug bewegungsgekoppelt sein, so dass die
Messvorrichtung bei einer Bewegung des Schleifwerkzeugs entsprechend mitbewegt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die während des Schleifens erfassten Messwerte in einer festen Beziehung zum Schleifvorgang stehen.
Beispielsweise kann die Messvorrichtung relativ zum Schleifwerkzeug so angeordnet werden, dass ein von dem Schleifkörper bearbeiteter Flächenabschnitt der
Walzenoberfläche bei einer vorgegebenen relativen axialen Geschwindigkeit des Schleifwerkzeugs zur Walze nach einer bestimmten Zeit in den Messbereich der Messvorrichtung gelangt. Eine solche feste zeitliche Beziehung zwischen der
Bearbeitung und der Messung an einem Flächenabschnitt der Walzenoberfläche vereinfacht in der Regel die Einstellung der Betriebsparameter als Funktion der entsprechenden Messgröße.
Vorzugsweise wird die relative räumliche Position der Messvorrichtung bzw. die Messposition zum Schleifwerkzeug derart an die Bearbeitungsrichtung angepasst, dass der Messbereich jeweils hinter dem Schleifbereich angeordnet ist.
Vorzugsweise weist die Walzenschleifvorrichtung einen Verstellmechansimus auf, der dazu eingerichtet ist, die Messvorrichtung bei einem Vorzeichenwechsel der axialen Vorschubgeschwindigkeit so zu verfahren, dass der Messbereich auch nach dem Vorzeichenwechsel der Vorschubgeschwindigkeit hinter dem Schleifbereich angeordnet ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass unabhängig vom Vorzeichen der axialen Vorschubgeschwindigkeit, d.h. beispielsweise unabhängig davon, ob sich das Schleifwerkzeug gegenüber der Walze in die eine oder andere Richtung parallel zur axialen Achse bewegt, der Messbereich hinter dem Schleifbereich angeordnet ist, so dass sich im Messbereich die kurz zuvor vom Schleifwerkzeug bearbeitete Oberfläche vermessen lässt.
Die Messvorrichtung ist vorzugsweise im Bereich des Schleifwerkzeugs angeordnet, beispielsweise seitlich, oberhalb oder unterhalb des Schleifwerkzeugs. Vorzugsweise ist die Messvorrichtung weniger als 50 cm, vorzugsweise weniger als 35 cm, insbesondere weniger als 20 cm von dem Schleifwerkzeug beabstandet. Entsprechend ist der bei der Messung erfasste Messbereich auf der Walzenoberfläche vorzugsweise im Bereich des vom Schleifwerkzeug bearbeiteten Bereichs angeordnet, vorzugsweise mit einem Abstand von weniger als 50 cm, vorzugsweise weniger als 35 cm, insbesondere weniger als 20 cm. Auf diese Weise stehen die ermittelten Messwerte in einer engen räumlichen und zeitlichen Beziehung zu dem vom Schleifwerkzeug bearbeiteten Bereich der Walzenoberfläche, so dass die Messwerte repräsentative und zeitnahe Information über die Oberflächengüte der Walze enthalten. Hierdurch wird eine geringere Latenz der Regelung erreicht, so dass gegen Abweichungen zwischen den Zielvorgaben und den gemessenen Messwerten in kürzerer Zeit gegengesteuert werden kann.
Diese Ausführungsform ist insbesondere für Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalzen eines Walzwerks vorteilhaft, da diese Walzen typischerweise Ballenlängen von bis zu 2,50 m und Durchmesser von bis zu 1300 mm aufweisen. Die Bearbeitung der gesamten Walzenoberfläche durch das Schleifwerkzeug nimmt daher eine bestimmte Zeit in Anspruch, die als Latenzzeit für die Regelung der Betriebsparameter bereits zu lang sein kann. Durch die ortsfeste und/oder ortsnahe Anordnung der
Messvorrichtung zum Schleifwerkzeug können bedeutend kürzere Latenzzeiten bei der Regelung erreicht werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Walzenschleifvorrichtung weist diese eine Reinigungsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, den von der Messvorrichtung erfassten Messbereich vor Durchführung der Messung zu reinigen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens wird der bei der Messung erfasste Walzenoberflächenbereich vor der Messung gereinigt. Beim Schleifen wird
typischerweise eine Schleifemulsion auf die Walze gegeben, welche die
Walzenoberfläche bedeckt. Weiterhin können andere Verunreinigungen wie zum Beispiel beim Schleifen abgeschliffene Partikel des Walzenwerkstoffs oder des Schleifkörpers die Walzenoberfläche verschmutzen. Die Schleifemulsion bzw. die weiteren Verunreinigungen können die Messung an der Walzenoberfläche
erschweren oder verfälschen, insbesondere bei optischen Messverfahren, da das bei diesen Verfahren auf die Walzenoberfläche eingestrahlte Licht durch die Schleifemulsion bzw. die Verschmutzungen absorbiert oder diffus gestreut wird.
Durch eine Reinigung der bei der Messung erfassten Oberfläche vor dem Messen können die Messung erleichtert und die Messfehler reduziert werden. Durch die Reinigung wird vorzugsweise erreicht, dass die Oberfläche vor dem Messen jeweils konstante optische Eigenschaften aufweist, die insbesondere nicht von Messung zu Messung variieren. Vorzugsweise wird hierzu eine im Wesentlichen rückstandsfreie Walzenoberfläche oder eine mit einem gleichmäßigen dünnen Film, wie z.B. einem dünnen Kühlschmierstofffilm oder Walzölfilm, bedeckte Walzenoberfläche erreicht. Zur Reinigung kann die Walzenoberfläche in dem zu messenden Bereich
beispielsweise freigerakelt werden, zum Beispiel durch eine dafür vorgesehene Rakel. Die Rakel kann beispielsweise im Wesentlichen aus Kunststoff oder Gummi, vorzugsweise mit einer Härte im Bereich von 55 bis 90 Shore-C (nach DIN EN ISO 868), bestehen, um die Walzenoberfläche nicht zu beschädigen. Zur Verbesserung des Reinigungsergebnisses wird die Rakel vorzugsweise in einem Winkel im Bereich von 15° und 45° in Drehrichtung der Walze geneigt, so dass die Walzenoberfläche sich durch die Walzenrotation auf einen spitzen Winkel der Rakel zubewegt. Unter dem zuvor genannten Winkel wird an einem Kontaktpunkt des Rakels mit der
Walzenoberfläche der Winkel zwischen der Walzenoberflächennormalen und der Rakelebene verstanden. Eine senkrecht auf der Walzenoberfläche stehende Rakel hätte folglich den Winkel 0°. Alternativ können die Schleifemulsion bzw. die
Verunreinigungen auch abgeblasen oder abgesaugt werden, insbesondere durch ein dazu vorgesehenes Abblas- oder Absaugwerkzeug. Zusätzlich oder anstelle einer Neigung der Rakel kann die der Walzenoberfläche zugewandte Seitenkante der Rakel auch mit einem entsprechenden Winkel angefast sein. In diesem Fall kann die Rakel auch senkrecht zur Walzenoberfläche ausgerichtet sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden einer oder mehrere der folgenden Betriebsparameter als Funktion der mindestens einen Messgröße gesteuert: Walzendrehzahl, Schleifkörperdrehzahl, Drehrichtung der Walze und/oder des Schleifkörpers, axiale Vorschubgeschwindigkeit, Anstellung des Schleifwerkzeugs zur Walze oder Volumenstrom einer verwendeten Schleifemulsion.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Regelgröße für die
Musterbildung auf der Walzenoberfläche, insbesondere für die lokale
Rauheitsabweichung AAq(c, z), geregelt, und zwar vorzugsweise über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen; die Leistung des Antriebs für den Schleifkörper, insbesondere den Schleifstrom I(c,z) bzw. die Schleifstromänderung AI(c,z), den Druck eines Schleifkörpers des Schleifwerkzeugs auf die Walze, die relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze, vorzugsweise die Zustellung des Schleifwerkzeugs, insbesondere die Position au und/oder ae eines Antriebs für die Feineinstellung der Anstellung des Schleifwerkzeugs, und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen Betriebsparameter. Es hat sich gezeigt, dass diese Stellgrößen gut dazu geeignet sind, einer Musterbildung auf der Walzenoberfläche
entgegenzuwirken.
Bei einer Ausführungsform wird eine Regelgröße für die Rauheit der Walze in axialer Richtung, insbesondere Aq(z), geregelt, und zwar vorzugsweise über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze, vorzugsweise die Zustellung des Schleifwerkzeugs, insbesondere die Position au und/oder ae eines Antriebs für die Feineinstellung der Anstellung des
Schleifwerkzeugs, und/oder einen von dieser Stellgröße abhängigen
Betriebsparameter. Es hat sich gezeigt, dass diese Stellgrößen gut dazu geeignet sind, um in axialer Richtung der Walze eine gleichmäßige Rauheit zu bewirken. Weiterhin ist zum Einstellen von Aq(z) auch eine Veränderung der axialen
Vorschubgeschwindigkeit Vfa denkbar.
Bei einer Ausführungsform wird eine Regelgröße für die mittlere Rauheit der Walze, insbesondere Äq, geregelt, und zwar vorzugsweise über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze, vorzugsweise die Zustellung des Schleifwerkzeugs, insbesondere die Position ae und/oder au eines Antriebs für die Grobeinstellung bzw. Feineinstellung der
Anstellung des Schleifwerkzeugs, die Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze, die Vorschubgeschwindigkeit Vfa der Walze bzw. des Schleifwerkzeugs in axialer Richtung, die Umlaufgeschwindigkeit vc eines Schleifkörpers des Schleifwerkzeugs und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen Betriebsparameter. Es hat sich gezeigt, dass diese Stellgrößen gut dazu geeignet sind, um eine gewünschte mittlere Zielrauheit der Walzenoberfläche zu erreichen.
Anstelle der zuvor genannten Regelgrößen zum Rauheitswert Aq, also AAq(c, z), Aq(z), Äq etc., können grundsätzlich auch die entsprechende Regelgrößen zum Rauheitswert Aqm verwendet werden, also AAqm(c, z), Aqm(z), Äqm etc. So ist es insbesondere bei einer hohen Messfrequenz der Rauheitswerte Aq möglich, eine Mittelung über eine Reihe von Rauheitswerten durchzuführen, bevor diese zur Regelung verwendet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird während des Schleifens mindestens ein Messwert einer auf den Schwingungszustand der Walze und/oder der Walzenschleifvorrichtung bezogenen Messgröße gemessen und mindestens ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion dieser Messgröße eingestellt. Es wurde festgestellt, dass abhängig von den Betriebsparametern des Schleifprozesses, wie z. B. der Walzendrehzahl oder der Schleifkörperdrehzahl, Eigenfrequenzen der Walze bzw. der Walzenschleifvorrichtung angeregt werden können, so dass es zu übermäßigen Schwingungen der Walze bzw. der
Walzenschleifvorrichtung kommen kann. Hierdurch kann es beim Schleifen zur Bildung von Mustern auf der Walzenoberfläche und damit zu einer Verschlechterung der Oberflächengüte der Walze kommen. Durch die Erfassung des
Schwingungszustands der Walze bzw. der Walzenschleifvorrichtung und die entsprechende Regelung der Betriebsparameter, beispielsweise durch Veränderung der Walzendrehzahl und/oder der Schleifkörperdrehzahl, können die Schwingungen und damit das Risiko einer Musterbildung insgesamt reduziert werden. Zur Ermittlung des Schwingungszustands der Walze und/oder der
Walzenschleifvorrichtung bzw. von Teilen davon können beispielsweise
Beschleunigungssensoren in verschiedene Raumrichtungen eingesetzt werden.
Insbesondere können die Schwingungszustände folgender Komponenten einer Walzenschleifvorrichtung gemessen werden: der Schwingungszustand der
Spindellagerung, d.h. der Welle, auf der der Schleifkörper wie zum Beispiel eine Schleifscheibe im Schleifwerkzeug gelagert ist, der Schwingungszustand des
Schwenkkopfes, d.h. des gegenüber der Walze bewegbaren Teils des
Schleifwerkzeugs, in dem der Schleifkörper gelagert ist, der Schwingungszustand des Schleifkörperantriebs und/oder der Schwingungszustand eines Setzstocks, d.h. eines zur Lagerung eines Walzenzapfens der Walze vorgesehenen Bauteils. Für die
Bestimmung des Schwingungszustands der Spindellagerung können
Beschleunigungssensoren beispielsweise in oder auf der Spindel angeordnet werden. Ergänzend hierzu können weiterhin auch die Daten einer in dem Schleifwerkzeug integrierten Schleifkörperauswuchteinheit direkt mit in die Analyse des
Schwingungszustands einbezogen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Walzenschleifvorrichtung weist diese einen Temperatursensor auf, der zur Ermittlung einer Temperatur mindestens eines der beiden Lager (Lagertemperatur) eingerichtet ist, und die Steuerungseinrichtung ist dazu eingerichtet, mindestens einen Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion der Lagertemperatur einzustellen. Bei einer entsprechenden
Ausführungsform des Verfahrens wird die Walze in mindestens einem Lager der Walzenschleifvorrichtung drehbar gelagert, während des Schleifens mindestens ein Messwert der Lagertemperatur gemessen und mindestens ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion der Lagertemperatur eingestellt.
Bei Drehung der Walze während des Schleifprozesses kann es aufgrund von Reibung zu Erwärmungen im Lager kommen, auch wenn die Walzzapfen im Lager einer Walzenschleifvorrichtung typischerweise in einem Schmierstoff wie zum Beispiel einem Schmieröl oder -fett gelagert sind. Es hat sich herausgestellt, dass diese von der Walzendrehzahl abhängige Erwärmung zu thermischen Ausdehnungen des Lager, des Schmierstoffs bzw. der Walze führen, die einen Einfluss auf die Position der Walze relativ zum Schleifwerkzeug und damit auf die Schleifwirkung des Schleifwerkzeugs auf die Walzenoberfläche haben können. Dies kann eine unregelmäßige und/oder verschlechterte Oberflächengüte zur Folge haben. Durch die Erfassung und
Berücksichtigung der Lagertemperatur bei der Einstellung der Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung können diese Effekte kompensiert und dadurch die
Oberflächengüte der Walze verbessert werden. Neben klassischen
Schmiermittellagern gibt es auch Walzenschleifvorrichtungen mit sogenannten Minimalmengen-Kühlschmiersystemen (Ölnebelschmierung) für die Walzenlager.
Auch bei diesen Lagern erfolgt vorzugsweise eine Überwachung der Temperatur. Eine Regelung kann bei den Lagern über die Schmiermenge, die Ventiltaktung, die
Ventilöffnungszeit und/oder die Luftmenge erfolgen. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Schleifen der Walze in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche.
Unter einem Übergang des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche wird ein Verfahrensschritt verstanden, bei dem im Wesentlichen die gesamte
Walzenoberfläche von dem Schleifwerkzeug bearbeitet wird. Rotiert beispielsweise die Walze während des Schleifens, so kann durch das Schleifwerkzeug ein Bereich der Walzenoberfläche über den gesamten Umfang der Walze bearbeitet werden. Wird zudem das Walzwerkzeug relativ zur Walze in axialer Richtung über die gesamte axiale Erstreckung des Walzenballens bewegt, so kann durch das Schleifwerkzeug nach und nach die gesamte Walzenoberfläche der Walze bearbeitet werden. Bei einer solchen typischen Bewegungskonfiguration wird unter einem Übergang des
Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche das vollständige axiale Durchfahren der axialen Erstreckung des Walzenballens verstanden. Typischerweise erfolgt das Schleifen der Walze in mehreren Übergängen des
Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche. Die Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung bzw. deren zulässige Arbeits- bzw. Variationsbereiche können für die einzelnen Übergänge oder für Gruppen von Übergängen individuell vorgegeben sein. Es ist beispielsweise denkbar, dass Betriebsparameter für eine erste Gruppe von Übergängen eingestellt sind, um vorrangig Vorgaben hinsichtlich der Walzengeometrie, d.h. insbesondere hinsichtlich der Ballenkontur und/oder des Walzendurchmessers zu erfüllen (Vorschleifen), und Betriebsparameter für eine zweite Gruppe von Übergängen eingestellt sind, um vorrangig Vorgaben hinsichtlich der Oberflächengüte zu erfüllen (Fertigschleifen). Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Schleifen der
Walze in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche und die Gesamtzahl der Übergänge wird während des Schleifens als Funktion der mindestens einen auf die Oberflächengüte der Walze bezogene Messgröße eingestellt. Es hat sich herausgestellt, dass abhängig von der Beschaffenheit des Schleifwerkzeugs und der Walze die Zahl der erforderlichen Übergänge zum Erreichen der gewünschten Oberflächengüte der Walze variieren kann. Beispielsweise kann bei einer ersten Walze eine größere Anzahl von Übergängen erforderlich sein, um eine bestimmte Oberflächengüte zu erreichen, als bei einer zweiten Walze. Mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann die Anzahl der erforderlichen Übergänge während des Verfahrens durch Erfassung der Oberflächengüte der Walze dynamisch ermittelt und entsprechend eingestellt werden. Dadurch können beispielsweise überflüssige Übergänge vermieden und so die Zahl der Übergänge minimiert werden. Auf diese Weise kann der Walzenabschliff während des Schleifens reduziert werden, so dass die Lebensdauer der Walzen, insbesondere die Anzahl der möglichen Schleifprozesse an der Walze, erhöht wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Schleifen der Walze anhand eines vorgegebenen Schleifprogramms mit mehreren aufeinanderfolgenden Schleifschritten, wobei jeder Schleifschritt mindestens einen Übergang des
Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche mit zugeordneten Betriebsparametern umfasst, während des Schleifens wird ein Oberflächenkennwert als Funktion der mindestens einen auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße bestimmt und abhängig von dem Oberflächenkennwert erfolgt innerhalb des Schleifprogramms ein Sprung zu einem früheren oder späteren Schleifschritt. Bei dem
Oberflächenkennwert kann es sich um einen Wert handeln, der aus einer oder mehreren auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgrößen berechnet wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Schleifen der Walze abhängig von der Änderung einer auf die Oberflächenrauheit der Walze bezogenen Mess- oder Regelgröße im vorherigen Schleifschritt oder in den vorherigen
Schleifschritten. Auf diese Weise kann die Rauheitsentwicklung vor dem aktuellen Schleifschritt mitberücksichtigt werden. Dies ist vorteilhaft, da je nach
Walzeneigenschaft ein unterschiedliches Einglättungsverhalten der Walzenoberfläche vorliegen kann. Durch die Berücksichtigung der Änderung einer auf die
Oberflächenrauheit der Walze bezogenen Mess- oder Regelgröße im vorherigen Schleifschritt oder in den vorherigen Schleifschritten kann insbesondere eine
Extrapolation des zu erwartenden mittleren Aq- Wertes aufgrund der
vorausgegangenen Oberflächenentwicklung erfolgen. Typischerweise umfasst ein Schleifprogramm verschiedene Schleifschritte wie zum Beispiel ein Vorschleifen und ein Fertigschleifen. Das Vorschleifen bzw.
Fertigschleifen kann jeweils auch eine Mehrzahl an Schleifschritten umfassen. Bei den einzelnen Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche sind die Betriebsparameter vorzugsweise abhängig von dem jeweiligen Schleifschritt bzw. von dem jeweiligen Übergang so eingestellt, dass mit dem Schleifschritt bestimmte Eigenschaften der Walze erreicht werden, wie zum Beispiel eine bestimmte
Walzengeometrie während des Vorschleifens und eine bestimmte Oberflächengüte während des Fertigschleifens. Während des Schleifens kann es aufgrund von Störungen, beispielsweise
Schwingungen,zu Musterbildungen oder Abweichungen von der gewünschten Oberflächengüte der Walze kommen. Insbesondere können beispielsweise wegen eines fehlerhaften Schleifkörpers singuläre Fehler auf der Walzenoberfläche auftreten, die sich innerhalb des restlichen Schleifprogramms unter Umständen nicht mehr beheben lassen. Mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens können derartige Fehler während des Schleifens dynamisch erkannt werden, so dass automatisch innerhalb des Schleifprogramms beispielsweise ein Rücksprung zu einem frühren Schleifschritt erfolgen kann, der ein Beheben des Fehlers innerhalb des verbleibenden Schleifprogramms erlaubt. Durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann der Schleifprozess in
Hinblick auf die Anforderungen an die Oberflächengüte geregelt werden, und zwar vorzugsweise unter Einbeziehung der Einflüsse der Walzenschleifvorrichtung, insbesondere des Schleifwerkzeugs, der Walze und/oder der beim Schleifprozess verwendeten Hilfs- und Schmierstoffe. Insbesondere ist eine von
bedienerindividuellen Einflüssen unabhängigere bzw. unabhängige Regelung des Verfahrens möglich.
Für die Bestimmung des Oberflächenkennwerts können insbesondere folgende Messgrößen verwendet werden, die geeignet sind, einen im verbleibenden
Schleifprogramm nicht mehr korrigierbaren Fehler anzuzeigen: eine oder mehrere Schwingungsamplituden der Walze, der Walzenschleifvorrichtung oder eines Teils davon, die lokale Standardabweichung des A m- Wertes, eine auf eine Musterbildung auf der Walzenoberfläche bezogene Messgröße. Vorzugsweise wird ein Sprung zu einem früheren Schleifschritt bewirkt, wenn
a) eine bzw. mehrere Schwingungsamplituden eine bzw. mehrere vorgegebene Grenzwerte übersteigen,
b) die lokale Standardabweichung des Aqm- Wertes einen vorgegebenen
Grenzwert übersteigt und/oder
c) eine auf eine Musterbildung auf der Walzenoberfläche bezogene Messgröße das Vorhandensein eines Musters, insbesondere eines Vorschubmusters auf der Walzenoberfläche anzeigt, obwohl die Zielrauheit der Walzenoberfläche bereits erreicht ist, insbesondere wenn kein weiterer Übergang vorgesehen ist.
Der Schleifschritt zu dem zurückgesprungen werden soll, wird vorzugsweise abhängig von der Art eines auf der Walzenoberfläche erkannten Musters ausgewählt. Bei einem Vorschubmuster kann beispielsweise ein Sprung zu einem ersten
Schleifschritt eines Fertigschleifens gesprungen werden. Unter einem
Vorschubmuster wird ein spiralförmiges Muster auf der Walzenoberfläche
verstanden, das durch die spiralförmige Trajektorie des Schleifkörpers auf der Walzenoberfläche beim axialen Vorschub des Schleifwerkzeug bzw der Walze hervorgerufen wird.
Sollten die Schwingungen der Walze bzw. der Walzenschleifvorrichtung zu groß werden, kann auch ein manuelles Eingreifen des Bedienpersonals erforderlich werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Schleifen der Walze in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche und mindestens ein Betriebsparameter eines Übergangs wird in Abhängigkeit von mindestens einem während eines früheren Überganges gemessenen Messwert eingestellt. Durch die Erfassung eines Messwerts während eines Übergangs kann beispielsweise ermittelt werden, wie weit die bei diesem Übergang erreichte
Oberflächengüte von der Zielvorgabe für die Oberflächengüte entfernt ist. Auf diese Weise können dann ein oder mehrere nachfolgende Übergänge entsprechend gesteuert werden. Auf diese Weise ist eine dynamische Anpassung nachfolgender
Übergänge an die tatsächliche Abweichung der Oberflächengüte von der Zielvorgabe möglich.
Bei einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Schleifen der Walze in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche und während eines Übergangs wird mindestens ein Betriebsparameter, vorzugsweise einer der Betriebsparameter Walzendrehzahl, Schleifkörperdrehzahl, Drehrichtung der Walze und/oder des Schleifkörpers, axiale Vorschubgeschwindigkeit, Anstellung des Schleifwerkzeugs zur Walze und/oder Volumenstrom einer verwendeten
Schleifemulsion, innerhalb vorgegebener Grenzen variiert.
Bei bisherigen Verfahren zum Schleifen von Walzen wurde versucht, die einzelnen Betriebsparameter während eines Übergangs möglichst konstant zu halten, um die Bildung von Mustern auf der Walzenoberfläche zu vermeiden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dies nur bis zu einem gewissen Grad zu erreichen ist, so dass verbleibende Schwankungen dennoch zu Mustern auf der Walzenoberfläche führen können. Mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird nun einen gänzlich anderen Ansatz verfolgt, indem gezielte Variationen mindestens eines
Betriebsparameters innerhalb vorgegebener Grenzen durchgeführt werden. Es wurde festgestellt, dass durch diese gezielten Variationen regelmäßige Muster, die beispielsweise durch unbeabsichtigte Betriebsparametervariationen bzw.
Schwingungen der Walze oder der Walzenschleifvorrichtung hervorgerufen werden, reduziert oder sogar vermieden werden können. Die Variation des mindestens einen Betriebsparameters erfolgt innerhalb vorgegebener Grenzen, da ein Schleifprozess außerhalb dieser Grenzen eine Beschädigung der Walzenoberfläche oder zumindest eine Verschlechterung der Oberflächengüte der Walze hervorrufen könnte.
Vorzugsweise werden die vorgegebenen Grenzen für die Variation des mindestens einen Betriebsparameters abhängig vom Übergang eingestellt. So können
beispielsweise während des Vorschleifens weiter auseinander liegende Grenzen verwendet werden als während des Fertigschleifens.
Die Variation des mindestens einen Betriebsparameters kann regelmäßig,
beispielsweise sinusförmig, oder auch unregelmäßig erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Variation des mindestens einen Betriebsparameters in stetig differenzierbarer Weise. Weiterhin werden die Amplitude und/oder Frequenzen der Variationen und/oder deren Form und/oder Häufigkeit vorzugsweise als Funktion der
gemessenen Messwerte der auf die Oberflächengüte bezogenen Messgröße ermittelt.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Regelgröße für den
Schwingungszustand der Walzenschleifvorrichtung, insbesondere das
Schwingungsspektrum Fm, geregelt, und zwar vorzugsweise über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die Frequenz und/oder die Amplitude einer Variation eines oder mehrerer Betriebsparameter, insbesondere die Frequenz fvw und/oder die Amplitude A w einer Variation der Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze und/oder die Frequenz fvc und/oder die Amplitude Avc einer Variation der Umlaufgeschwindigkeit vc eines Schleifkörpers des Schleifwerkzeugs, und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen Betriebsparameter. Es hat sich gezeigt, dass diese Stellgrößen gut geeignet sind, um den Schwingungszustand der
Walzenschleifvorrichtung so zu regeln, dass unerwünschte Schwingungen
unterdrückt werden können.
Die Variation des mindestens einen Betriebsparameters kann jedoch auch unabhängig von Messwerten eingestellt werden. Entsprechend wird die oben beschrieben
Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren zum Schleifen einer Walze, insbesondere einer Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, mittels einer Walzenschleifvorrichtung, bei dem eine Walze mit einem
Schleifwerkzeug der Walzenschleifvorrichtung geschliffen wird, bei dem das Schleifen der Walze in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche erfolgt und bei dem während eines Übergangs mindestens eine Betriebsparameter, vorzugsweise einer der Betriebsparameter Walzendrehzahl, Schleifkörperdrehzahl, Drehrichtung der Walze und/oder des Schleifkörpers, axiale
Vorschubgeschwindigkeit, Anstellung des Schleifwerkzeugs zur Walze und/oder Volumenstrom einer verwendeten Schleifemulsion, innerhalb vorgegebener Grenzen variiert wird. Ebenso wird die Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin zumindest teilweise gelöst durch eine Walzenschleifvorrichtung zum Schleifen einer Walze, insbesondere einer Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, beispielsweise für Aluminium-Kaltwalzwerke, mit einer Walzenhalterung umfassend zwei Lager, die zur drehbaren Lagerung der Walze eingerichtet sind, mit einem Antrieb, der zum
Drehantrieb der Walze mit einstellbarer Walzendrehzahl eingerichtet ist und mit einem Schleifwerkzeug, das zur Aufnahme und zum Drehantrieb eines Schleifkörpers mit einstellbarer Schleifkörperdrehzahl sowie zur Anstellung des Schleifkörpers zur Walze eingerichtet ist, wobei die Walzenschleifvorrichtung eine zur Steuerung der Vorrichtung eingerichtete Steuerungseinrichtung umfasst, wobei die
Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, mindestens einen Betriebsparameter, vorzugsweise einen der Betriebsparameter Walzendrehzahl, Schleifkörperdrehzahl, Drehrichtung der Walze und/oder des Schleifkörpers, axiale
Vorschubgeschwindigkeit, Anstellung des Schleifwerkzeugs zur Walze und/oder Volumenstrom einer verwendeten Schleifemulsion, innerhalb vorgegebener Grenzen zu variieren. Die Variation des mindestens einen Betriebsparameters ist insbesondere unabhängig von einer Regelung des Schleifprozesses mittels einer Regelgröße.
Die Walzenschleifvorrichtung kann insbesondere auch eine Mehrzahl an
Messvorrichtungen bzw. Messsystemen aufweisen, mit denen auf die Oberflächengüte der Walze bezogene Messgrößen, insbesondere in Bezug auf die Rauheit und / oder auf die Musterfreiheit, und/oder auf die Walzengeometrie (Walzenform) bezogene Messgrößen gemessen werden können. Beispielsweise können eine erste
Messvorrichtung zur Messung einer Messgröße für die Rauheit, eine zweite
Messvorrichtung zur Messung einer Messgröße für Muster auf der Walzenoberfläche und eine dritte Messvorrichtung, beispielsweise ein mechanischer Taster, zur
Messung einer Messgröße für die Walzengeometrie vorgesehen sein. Ein
mechanischer Taster kann grundsätzlich auch verwendet werden, um
schwingungsbedingte Welligkeiten der Walzenoberfläche zu erkennen.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen 1 bis 19 des Verfahrens und der Walzenschleifvorrichtung beschrieben: Verfahren zum Schleifen einer Walze, insbesondere einer Arbeits-, Zwischenoder Stützwalze, mittels einer Walzenschleifvorrichtung, insbesondere einer Walzenschleifvorrichtung nach einer der Ausführungsformen 15 bis 19, bei dem eine Walze mit einem Schleifwerkzeug der Walzenschleifvorrichtung geschliffen wird,
bei dem während des Schleifens mindestens ein Messwert mindestens einer auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße gemessen wird und bei dem während des Schleifens zumindest ein Betriebsparameter der
Walzenschleifvorrichtung als Funktion der Messgröße eingestellt wird. Verfahren nach Ausführungsform 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des Schleifens mindestens ein Messwert mindestens einer auf die Oberflächenrauheit der Walze und/oder mindestens auf eine
Musterbildung auf der Walzenoberfläche bezogene Messgröße gemessen wird, insbesondere mit einem optischen Messverfahren. Verfahren nach Ausführungsform 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messung von Messwerten der mindestens einen auf die
Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße während des Schleifens jeweils in im Wesentlichen fester räumlicher Position relativ zum
Schleifwerkzeug erfolgt. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass einer oder mehrere der folgenden Betriebsparameter als Funktion der mindestens einen Messgröße gesteuert werden: Walzendrehzahl,
Schleifkörperdrehzahl, Drehrichtung der Walze und/oder des Schleifkörpers, axiale Vorschubgeschwindigkeit, relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze, insbesondere Zustellung des Schleifwerkzeug, oder Volumenstrom einer verwendeten Schleifemulsion.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4,
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dadurch gekennzeichnet,
dass während des Schleifens mindestens ein Messwert einer auf den Schwingungszustand der Walze und/oder der Walzenschleifvorrichtung bezogenen Messgröße gemessen wird und mindestens ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion dieser Messgröße eingestellt wird.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Walze in mindestens einem Lager der Walzenschleifvorrichtung drehbar gelagert ist, dass während des Schleifens mindestens ein Messwert der Lagertemperatur gemessen wird und dass mindestens ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung als Funktion der Lagertemperatur eingestellt wird. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schleifen der Walze in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche erfolgt und dass mindestens ein Betriebsparameter eines Übergangs in Abhängigkeit von mindestens einem während eines früheren Übergangs gemessenen Messwerts eingestellt wird. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schleifen der Walze in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche erfolgt und dass die Gesamtzahl der Übergänge während des Schleifens als Funktion der mindestens einen auf die
Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße eingestellt wird. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schleifen der Walze anhand eines vorgegebenen Schleifprogramms mit mehreren aufeinanderfolgenden Schleifschritten erfolgt, wobei jeder Schleifschritt mindestens einen Übergang des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche mit zugeordneten Betriebsparametern umfasst, dass während des Schleifens ein Oberflächenkennwert als Funktion der mindestens einen auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße bestimmt wird und dass abhängig von dem Oberflächenkennwert innerhalb des
Schleifprogramms ein Sprung zu einem früheren oder späteren Schleifschritt erfolgt.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schleifen der Walze in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche erfolgt und dass während eines Übergangs mindestens einer der Betriebsparameter Walzendrehzahl,
Schleifkörperdrehzahl, Drehrichtung der Walze und/oder des Schleifkörpers, axiale Vorschubgeschwindigkeit, relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze, insbesondere Zustellung des Schleifwerkzeug, oder Volumenstrom einer verwendeten Schleifemulsion innerhalb vorgegebener Grenzen variiert wird.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 10,
bei dem eine Regelgröße für die Musterbildung auf der Walzenoberfläche, insbesondere für die lokale Rauheitsabweichung AAq(c, z), geregelt wird, und zwar vorzugsweise über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die Leistung des Antriebs für einen Schleifkörper des Schleifwerkzeugs, insbesondere den Schleifstrom I(c,z) bzw. die Schleifstromänderung AI(c,z), den Druck des Schleifkörpers auf die Walze, die relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze, vorzugsweise die Zustellung des Schleifwerkzeugs, insbesondere die Position au und/oder ae eines Antriebs für die Feineinstellung der Anstellung des Schleifwerkzeugs, und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen Betriebsparameter.
12. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 11,
bei dem eine Regelgröße für die Rauheit der Walze in axialer Richtung, insbesondere Aq(z), geregelt wird, und zwar vorzugsweise über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze, vorzugsweise die Zustellung des Schleifwerkzeugs, insbesondere die Position ae und/oder au eines Antriebs für die Grobeinstellung und/oder für die Feineinstellung der Anstellung des Schleifwerkzeugs, und/oder einen von dieser Stellgröße abhängigen Betriebsparameter. 13. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 12,
bei dem eine Regelgröße für die mittlere Rauheit der Walze, insbesondere Äq, geregelt wird, und zwar vorzugsweise über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze,
vorzugsweise die Zustellung des Schleifwerkzeugs, insbesondere die Position ae eines Antriebs für die Grobeinstellung der Anstellung des Schleifwerkzeugs, die Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze, die Vorschubgeschwindigkeit Vfa der Walze bzw. des Schleifwerkzeugs in axialer Richtung, die
Umlaufgeschwindigkeit vc eines Schleifkörpers des Schleifwerkzeugs und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen
Betriebsparameter.
14. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 13,
bei dem eine Regelgröße für den Schwingungszustand der
Walzenschleifvorrichtung, insbesondere das Schwingungsspektrum Fm, geregelt wird, und zwar vorzugsweise über eine oder mehrere der folgenden
Stellgrößen: die Frequenz und/oder die Amplitude einer Variation eines oder mehrerer Betriebsparameter, insbesondere die Frequenz fvw und/oder die Amplitude Avw einer Variation der Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze und/oder die Frequenz fvc und/oder die Amplitude Avc einer Variation der Umlaufgeschwindigkeit vc eines Schleifkörpers des Schleifwerkzeugs, und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen Betriebsparameter. Walzenschleifvorrichtung zum Schleifen einer Walze, insbesondere einer Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, beispielsweise für Aluminium- Kaltwalzwerke, eingerichtet zur Ausführung oder umfassend Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14. Walzenschleifvorrichtung zum Schleifen einer Walze, insbesondere einer Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, beispielsweise für Aluminium- Kaltwalzwerke,
mit einer Walzenhalterung umfassend zwei Lager, die zur drehbaren Lagerung der Walze eingerichtet sind,
mit einem Antrieb, der zum Drehantrieb der Walze mit einstellbarer
Walzendrehzahl eingerichtet ist,
mit einem Schleifwerkzeug, das zur Aufnahme und zum Drehantrieb eines Schleifkörpers mit einstellbarer Schleifkörperdrehzahl sowie zur Anstellung des Schleifkörpers zur Walze eingerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Walzenschleifvorrichtung eine Messvorrichtung umfasst, die zum Messen von Messwerten einer auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgröße eingerichtet ist und
dass die Walzenschleifvorrichtung eine zur Steuerung der Vorrichtung eingerichtete Steuerungseinrichtung umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, während des Schleifens die Messung mindestens eines
Messwerts mit der Messvorrichtung zu veranlassen und mindestens einen Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung, insbesondere die Walzendrehzahl, die Schleifkörperdrehzahl, die axiale
Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Anstellung des Schleifwerkzeugs zur Walze, als Funktion der Messgröße einzustellen.
Walzenschleifvorrichtung nach Ausführungsform 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14 durchzuführen.
Walzenschleifvorrichtung nach Ausführungsform 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, während des Schleifens jeweils eine im Wesentlichen ortsfeste Position relativ zum Schleifwerkzeug aufzuweisen.
Walzenschleifvorrichtung nach einer der Ausführungsformen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
dass die Messvorrichtung derart eingerichtet ist, dass der Messbereich unabhängig von der Schleifrichtung hinter dem Schleifbereich angeordnet ist, so dass ein durch das Schleifwerkzeug bearbeiteter Oberflächenbereich im Wesentlichen unmittelbar nach dem Schleifen in den Messbereich gelangt.
Walzenschleifvorrichtung nach einer der Ausführungsformen 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die Walzenschleifvorrichtung eine Reinigungsvorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, den von der Messvorrichtung erfassten Messbereich vor Durchführung der Messung zu reinigen.
Weitere Merkmale und Vorteile der zuvor beschriebenen Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen entnommen werden, bei der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen eine Walzenschleifvorrichtung zum Schleifen einer Walze und zur Durchführung eines Verfahrens zum Schleifen einer Walze, eine schematische Darstellung der Walzenschleifvorrichtung aus Fig. 1 in Aufsicht eine schematische Darstellung der Walzenschleifvorrichtung aus Fig. 1 in Seitenschnittansicht, eine schematische Darstellung einer Reflektivitäts- bzw.
Streulichtmessung an einer Walzenoberfläche, ein Diagramm mit einer beispielhaften, winkelabhängigen Intensitätsverteilung der Reflektivitäts- bzw. Streulichtmessung aus Fig. 4a, eine schematische Darstellung eines von einer Kamera erfassten Bildes einer Walzenoberfläche,
Figur 5b ein Diagramm mit einem beispielhaften Ergebnis einer
Fouriertransformation des Bildes aus Fig. 5a,
Figur 6 eine diagrammatische Darstellung eines Schleifprogramms mit
mehreren Schleifschritten,
Figur 7 ein Diagramm mit einer beispielhaften Variation eines
Betriebsparameters während des Schleifens und Figur 8 ein schematisches Regelungsdiagramm für eine mögliche Regelung von einer oder mehreren Regelgrößen über einen oder mehrere Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung aus Figur 1. Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Walzenschleifvorrichtung 10 zum Schleifen einer Walze 20. Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung, Figur 2 eine schematische Darstellung in Aufsicht und Figur 3 eine schematische Darstellung in
Seitenschnittansicht entsprechend der in Figur 2 eingezeichneten Schnittebene III. Während die Darstellungen in den Figuren 2 und 3 der Übersicht halber auf bestimmte Komponenten, zum Teil in vereinfachter Darstellung, beschränkt ist, zeigt Figur 1 eine detailreichere Darstellung der Walzenschleifvorrichtung 10.
Bei der Walze 20 kann es sich beispielsweise um eine Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze eines Aluminium-Kaltwalzwerks handeln. Derartige Walzen weisen einen Walzenballen 22 mit der Walzenoberfläche 24 und seitliche Walzenzapfen 26, 28 auf, mit denen die Walze 20 für den Walzbetrieb in entsprechenden Lagern eines
Walzgerüsts drehbar gelagert werden kann. Der Walzenballen 22 weist
typischerweise eine ballenförmige Kontur auf, die zu den Seiten leicht verjüngt ist. Die Walzenschleifvorrichtung 10 umfasst eine Walzenhalterung 30 mit zwei Lagern 32, 34, die zur drehbaren Lagerung der Walze 20 eingerichtet sind. Anstelle einer Lagerung der Walze 20 in den Lagern 32, 34 kann die Walze auf mit als Setzstöcken (35 in Fig. 1) ausgebildeten Lagern gelagert werden. Ein solcher Setzstock umfasst vorzugsweise ein hydraulisches Schleiflager zur Lagerung eines Walzenzapfens.
Weiterhin weist die Walzenhalterung 30 einen Antrieb (nicht dargestellt) auf, der zum Drehantrieb der Walze 20 mit einstellbarer Walzendrehzahl (Pfeil 36) eingerichtet ist. Die Walzenschleifvorrichtung 10 weist weiterhin ein Schleifwerkzeug 40 auf, in dem ein als Schleifscheibe ausgebildeter Schleifkörper 42 drehbar gelagert ist. Weiterhin weist das Schleifwerkzeug 40 noch einen Drehantrieb (nicht dargestellt) zum Antrieb des Schleifkörpers 42 mit einstellbarer Schleifkörperdrehzahl (Pfeil 44) auf. Die Anstellung des Schleifwerkzeugs 40 zur Walze 20 kann mittels eines dafür ausgelegten Antriebs (Pfeil 46) eingestellt werden. Der Antrieb kann einen Antrieb für eine Grob- und für eine Feineinstellung umfassen. Über diesen Antrieb kann insbesondere auch der Druck eingestellt werden, mit dem der Schleifkörper 42 auf die Walzenoberfläche 24 drückt. Weiterhin kann das Schleifwerkzeug 40 mittels eines dafür ausgelegten Antriebs (Pfeil 48) parallel zur axialen Richtung der Walze 20 über die gesamte Breite des Walzenballens 22 bewegt werden.
Das Lager 34 ist auf einer Translationseinrichtung 50 in axialer Richtung der Walze 20 verfahrbar (siehe Pfeil 52), um die Walze 20 in die Lager 32, 34 einspannen zu können bzw. um den Abstand der Lager 32, 34 an verschiedene Walzenlängen anpassen zu können.
Während des Schleifvorgangs wird der Schleifkörper 42 durch den dazu
vorgesehenen Antrieb mit einer Schleifkörperdrehzahl 44 angetrieben und mit
Antrieb 46 an die Walzenoberfläche 24 herangefahren, so dass der Schleifkörper 42 die Walzenoberfläche 24 schleifend bearbeitet. Gleichzeitig wird die Walze 20 durch den dazu vorgesehenen Antrieb mit Walzendrehzahl 36 angetrieben, so dass der Schleifkörper 42 über die gesamte Umfangsfläche auf die Walzenoberfläche 24 einwirken kann. Indem das Schleifwerkzeug 40 zudem mit Antrieb 48 über die gesamte Breite des Walzenballens 22 parallel zur axialen Richtung der Walze 20 verfahren wird, kann auf diese Weise die gesamte Walzenoberfläche 24 der Walze 20 durch den Schleifkörper 42 bearbeitet werden. Das einmalige Verfahren des Schleifwerkzeugs 40 bei rotierender Walze 20 wird als ein Übergang des Schleifwerkzeugs 40 über die Walzenoberfläche 24 bezeichnet. Typischerweise umfasst ein Schleifprozess eine Mehrzahl solcher Übergänge.
Die Vorrichtung 10 weist eine Zuleitung 60 auf (nur in den Figuren 2 und 3
dargestellt), mit der während des Schleifens eine Schleifemulsion 62 auf die Walzenoberfläche 24 aufgebracht werden kann, um die Walze 20 bzw. den
Schleifkörper zu kühlen und den Schleifprozess zu verbessern.
Die Vorrichtung 10 weist weiterhin eine Messvorrichtung 70 auf (nur in den Figuren 2 und 3 dargestellt), die zum Messen von Messwerten einer auf die Oberflächengüte der Walze 20 bezogenen Messgröße in einem Messbereich 72 auf der Walzenoberfläche 24 eingerichtet ist. Bei der Messvorrichtung 70 kann es sich beispielsweise um eine optische Messvorrichtung handeln, beispielsweise um eine Messvorrichtung für ein optisches Reflektivitäts- oder Streulichtmessverfahren. Mit einem solchen Verfahren kann insbesondere die Rauheit der Walzenoberfläche ermittelt werden. Die
Messvorrichtung 70 kann alternativ oder zusätzlich auch zur Bestimmung von
Mustern auf der Walzenoberfläche 24 ausgebildet sein. Hierzu kann die
Messvorrichtung 70 beispielsweise ein Bilderfassungssystem aufweisen, welches ein Bild der Walzenoberfläche 24 im Messbereich 72 aufnimmt, die erfassten Bilddaten einer Fouriertransformation unterzieht und periodisch wiederkehrende Strukturen auf der Walzenoberfläche 24 anhand überhöhten Frequenzen im Fourierspektrum feststellt.
Die Messvorrichtung 70 ist so eingerichtet, dass sie im Wesentlichen eine ortsfeste Position zum Schleifwerkzeug 40 aufweist. Zu diesem Zweck kann die
Messvorrichtung 70 fest an das Schleifwerkzeug 40 gekoppelt sein, so dass sich die Messvorrichtung 70 bei Bewegung des Schleifwerkzeugs 40 parallel zur axialen Richtung der Walze 20 mitbewegt. Alternativ kann auch ein separater Antrieb 73 vorgesehen sein, mit dem die Messvorrichtung 70 bei Bewegung des Schleifwerkzeugs 40 parallel zur axialen Richtung der Walze 20 entsprechend mitbewegt wird.
Vorzugsweise ist die Messvorrichtung 70 derart eingerichtet ist, dass der Messbereich 72 unabhängig von der Schleifrichtung hinter dem Schleifbereich angeordnet ist, so dass ein durch das Schleifwerkzeug 40 bearbeiteter Oberflächenbereich der
Walzenoberfläche im Wesentlichen unmittelbar nach dem Schleifen in den
Messbereich 72 gelangt. Zu diesem Zweck kann die Messvorrichtung 70 verfahrbar ausgebildet werden, um abhängig von der Schleifrichtung auf der einen oder anderen Seite des Schleifwerkzeugs 40 angeordnet werden zu können. Alternativ kann die Messvorrichtung 70 auch zwei Erfassungssysteme aufweisen, von denen eines auf der einen und das andere auf der anderen Seite des Schleifwerkzeugs 40 angeordnet ist.
Zur Verbesserung der Messungen durch die Messvorrichtung 70 weist die
Walzenschleifvorrichtung weiterhin eine Rakel 74 (nur in den Figuren 2 und 3 dargestellt) auf, mit der die von der Zuleitung 60 auf die Walze 20 geführte
Schleifemulsion 62 und ggf. auch andere Verunreinigungen von dem sich in den Messbereich 72 bewegenden Teil der Walzenoberfläche 24 abgerakelt und dieser Bereich damit gereinigt werden können. Die mit der Messvorrichtung 70
durchgeführten Messung werden auf diese Weise nicht oder zumindest in geringerem Maße durch Absorption oder diffuse Streuung aufgrund der Schleifemulsion gestört. Die Rakel 74 kann parallel zur axialen Achse der Walze 20 oder (wie in Fig. 2) auch mit einem Winkel dazu angeordnet werden. Weiterhin kann die Rakel 74 zur
Verbesserung des Reinigungsergebnisses in einem Winkel im Bereich von 15° und 45° in Drehrichtung der Walze geneigt sein. Die Rakelebene wäre dann also um einen Winkel zwischen 15° und 45° gegenüber einer auf der Walzenoberfläche 24 senkrechten Ebene in Drehrichtung geneigt, so dass ein sich aufgrund der in Fig. 3 angezeigten Drehrichtung der Walze 20 (Pfeil 36) auf die Rakel 74 zubewegender Bereich der Walzenoberfläche 24 auf einen spitzen Winkel der Rakel 74 (analog zu einem positiven Spanwinkel bei einem Spanwerkzeug) zuliefe.
Die Walzenschleifvorrichtung 10 weist weiterhin eine Steuerungseinrichtung 80 (nur in Figur 2 dargestellt) auf, die dazu eingerichtet ist, die Walzenschleifvorrichtung 10 zu steuern. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung 80 dazu eingerichtet, während des Schleifens, d.h. während die Walzenoberfläche 24 durch den Schleifkörper 42 bearbeitet wird, die Messung mindestens eines Messwerts mit der Messvorrichtung 70 zu veranlassen. Auf diese Weise kann die Oberflächengüte der Walze 20 während des laufenden Schleifprozesses untersucht werden. Weiterhin ist die Steuerungseinrichtung 80 dazu eingerichtet, mindestens einen Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung 10, insbesondere die
Walzendrehzahl 36, die Schleifkörperdrehzahl 44 und/oder die Anstellung des Schleifwerkzeugs zur Walze als Funktion der gemessenen Messgröße, d.h. abhängig von den entsprechenden, beim Schleifen gemessenen einen oder mehreren
Messwerten, einzustellen. Auf diese Weise kann der Schleifprozess im Betrieb automatisch über die online ermittelte Oberflächengüte der Walze 20 geregelt werden, so dass mit diesem Verfahren insgesamt bessere bzw. zuverlässig einstellbare Oberflächengüten der Walze erreichbar sind.
Die Vorrichtung 10 kann weiterhin einen Temperatursensor 90 (nur in Figur 2 dargestellt) aufweisen, mit dem die Lagertemperatur beispielsweise des Lagers 32 gemessen werden kann. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung 80 dazu eingerichtet, die Betriebsparameter des Schleifprozesses auch als Funktion dieser Lagertemperatur einzustellen.
Die Figuren 4a-b illustrieren eine Reflektivitäts- bzw. Streulichtmessung an der Walzenoberfläche 24 zur Messung eines Messwerts einer die Oberflächenrauheit der Walzenoberfläche betreffenden Messgröße, insbesondere Aq, Ask und/oder Aqm.
Figur 4a zeigt zunächst die vorliegend beispielhaft für eine Reflektivitäts- bzw.
Streulichtmessung ausgebildete Messvorrichtung 70, die eine Lichtquelle 76 zum Einstrahlen eines Lichtstrahles (linker Pfeil) auf die Walzenoberfläche 24 im
Messbereich 72 und einen Lichtsensor 78 zur streuwinkelabhängigen Detektion der von der Walzenoberfläche 24 reflektierten bzw. gestreuten Lichtstrahlen (rechte Pfeile) aufweist. Eine solche Messvorrichtung 70 kommt insbesondere für eine Messung der Oberflächenrauheit nach dem Verfahren der Lasertriangulation in Frage. Alternativ kann die Lichtquelle 76 der Messvorrichtung 70 auch mittig angeordnet sein und einen Lichtstrahl senkrecht auf die Walzenoberfläche einstrahlen. Der Lichtsensor 78 kann dann beispielsweise ringförmig um die Lichtquelle 76
angeordnet sein, um die Intensität des von der Walzenoberfläche 24 gestreuten Lichts winkelabhängig, d.h. abhängig vom Streuwinkel α zwischen der
Walzenoberflächennormalen und der Richtung des gestreuten Lichtstrahls, zu messen. Bei der Messvorrichtung 70 bzw. bei dem Lichtsensor 78 kann es sich auch um einen Zeilendetektor handeln.
Figur 4b zeigt die von einem solchen ringförmig angeordneten Lichtsensor 78 detektierte Lichtintensität 1(a) in Abhängigkeit vom Streuwinkel o . Das Licht wird von der Walzenoberfläche umso diffuser gestreut, je größerer die Rauheit der
Walzenoberfläche 24 ist. Daher ist die Varianz der Intensitätsverteilung umso größer, je größer die Rauheit der Walzenoberfläche 24 ist. Die oben genannten Messgrößen lassen sich nun entsprechend der Richtlinie VDA 2009„Winkelaufgelöste
Streulichtmesstechnik" aus der winkelabhängigen Intensitätsverteilung 1(a), beispielsweise aus dem Verhältnis der maximalen Intensität zur Varianz der
Intensitätsverteilung ermitteln. Die Messgröße Aq entspricht vorliegend
beispielsweise der quadratischen Varianz der Intensitätsverteilung 1(a). Die
Messgröße Aqm entspricht einem Mittelwert aus einer definierten Anzahl von
Einzelwerten für Aq.
Die Figuren 5a-b illustrieren ein Verfahren zur Ermittlung von Mustern auf der Walzenoberfläche 24. Zu diesem Zweck kann die Messvorrichtung 70 ein
Bilderfassungsgerät aufweisen, mit dem Bilder von Ausschnitten der
Walzenoberfläche 24 in einem Messbereich 72 aufgenommen werden können. Figur 5a zeigt exemplarisch ein solches Bild eines Ausschnitts der Walzenoberfläche 24, wobei z und x die Koordinaten des Bildes (Zeilen und Spalten) darstellen. Die
Bilddaten umfassen für jede Koordinate (x, z) einen Intensitätswert I(x,z).
Wie in Fig. 5a zu erkennen ist, weist die Walzenoberfläche 24 ein periodisch wiederkehrendes Muster 100 auf. Das Vorhandensein eines solchen Musters 100 kann beispielsweise mittels einer Fouriertransformation der Bilddaten des Bildes aus Figur 5a automatisch ermittelt werden. Figur 5b zeigt ein beispielhaftes Ergebnis einer Auswertungsfunktion F(qx), die eine Fouriertransformation der Bilddaten aus Figur 5a umfasst und in Figur 5b gegen die Fouriervariable qx der Spalten des Bildes aufgetragen ist. Ein Beispiel für eine
Auswertungsfunktion F(q ) zur Bestimmung von wiederkehrenden Mustern in Richtung der x-Achse des Bildes aus Figur 5a ist nachfolgend angegeben:
Figure imgf000044_0001
Das periodisch wiederkehrende Muster 100 ist in dem Diagramm als deutlich ausgeprägtes Maximum zu erkennen und lässt sich auf diese Weise automatisch ermitteln.
Figur 6 zeigt eine diagrammatische Darstellung eines beispielhaften
Schleifprogramms 110 mit mehreren aufeinander folgenden Schleifschritten 1 bis 10, wobei jeder der Schleifschritte jeweils zwei Übergänge des Schleifwerkzeugs 40 über die Walzenoberfläche 24 umfasst, und zwar bei Bewegung des Schleifwerkzeugs 40 von einem Ende des Walzenballens zum anderen Ende (erster Übergang) und zurück (zweiter Übergang). Die Schleifschritte 1 bis 10 des Schleifprogramms 110 sind in zwei größere Abschnitte gruppiert, und zwar in ein ersten Abschnitt 112 mit den Schleifschritten 1 bis 5 zum Vorschleifen der Walze 20, in dem die Walzengeometrie eingestellt wird, und einen zweiten Abschnitt 114 mit den Schleifschritten 6 bis 10 zum Fertigschleifen der Walze, in dem die gewünschte Oberflächengüte der Walze eingestellt wird.
Während der einzelnen Schleifschritte 1 bis 10 erfolgt vorzugsweise kontinuierlich eine Messung mindestens einer auf die Oberflächengüte bezogenen Messgröße. Die Steuerungseinrichtung 80 kann dann in Abhängigkeit von den ermittelten Messwerten die Betriebsparameter des laufenden und/oder von nachfolgenden Schleifschritten des Schleifprogramms 110 einstellen.
Wird während des laufenden Schleifprogramms 110 in einem Schleifschritt, beispielsweise im Schleifschritt 8, ein Fehler auf der Walzenoberfläche festgestellt, der mit den nachfolgenden Schleifschritten 9 und 10 nicht mehr korrigiert werden kann, so springt die Steuerungseinrichtung 80 vorzugsweise automatisch zu einem früheren Schleifschritt, beispielsweise zum Schleifschritt 3 zurück, um diesen Fehler im Verlauf der nunmehr folgenden Schleifschritte 4 bis 10 beheben zu können.
Figur 7 zeigt ein Diagramm mit einer beispielhaften Variation eines
Betriebsparameters der Walzenschleifvorrichtung während des Schleifens. In dem Diagramm ist dazu die Walzendrehzahl W für einen Übergang des Schleifwerkzeugs 40 über die Walzenoberfläche 24 gegen die axiale Position z des Schleifwerkzeugs 40 zum Walzenballen 22 aufgetragen. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, wird die Walzendrehzahl W innerhalb eines Korridors zwischen einer vorgegebenen oberen Grenze 122 und einer vorgegebenen unteren Grenze 124 für die Walzendrehzahl variiert. Die Variation des Betriebsparameters kann, wie in Figur 7 dargestellt, regelmäßig, aber auch unregelmäßig erfolgen. Es wurde festgestellt, dass durch eine solche Variation eines Betriebsparameters während eines Übergangs des
Schleifwerkzeugs 40 über die Walzenoberfläche 24 eine Musterbildung auf der Walzenoberfläche verhindert werden kann.
Figur 8 zeigt ein schematisches Regelungsdiagramm für eine mögliche Regelung von einer oder mehreren Regelgrößen über einen oder mehrere Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung 10 aus Figur 1 während des Schleifens, d.h. während des laufenden Schleifprozesses.
Im Regelungsdiagramm stellt der Schleifprozess die Regelstrecke dar. Während des Schleifprozesses wirken verschiedene Störgrößen wie zum Beispiel
Temperaturschwankungen, Unregelmäßigkeiten der zu schleifenden Walze 20 oder des Schleifkörpers 42, externe Schwingungen und andere Einflüsse auf den
Schleifprozess, die zu Abweichungen von der gewünschten Oberflächenqualität, insbesondere der gewünschten Rauheit oder der gewünschten Musterfreiheit, führen können. Mit einer Online-Regelung der Walzenschleifvorrichtung 10 lassen sich solche Störeinflüsse kompensieren, so dass im Ergebnis ein besseres Schleifergebnis erreicht werden kann.
Hierzu werden während des Schleifens ein oder mehrere auf die Oberflächengüte der Walze bezogenen Messgrößen ermittelt und als Regelgrößen für die Regelung verwendet. In Figur 8 sind als mögliche Regelgrößen die lokale Rauheitsabweichung AAq(c, z), der lokale Rauheitswert in axialer Richtung Aq(z), der mittlere Rauheitswert Äq und das Schwingungspektrum der Walzenschleifvorrichtung Fm angegeben.
Unter der lokalen Rauheitsabweichung AAq(c, zj wird die Abweichung des lokalen Rauheitswerts Aq an einer durch die Position z in axialer Richtung und durch die Position c in Umfangsrichtung der Walze bestimmten Stelle zu einem mittleren Rauheitswert Äq verstanden. Beispielsweise kann AAq(c, z) durch die Formel
AAq(c, z) = Aq(c, z) - Äq bestimmt werden, wobei Aq(c, z) der mittels Streulichtmessung bestimmte lokale Rauheitswert in einem Messbereich 72 an axialer Position z und Umfangsposition c der Walze 20 und Äq ein durch Mittelwertbildung über mehrere Messbereiche berechneter mittlerer Rauheitswert ist.
Unter dem lokalen Rauheitswert in axialer Richtung Aq(z) wird der Rauheitswert Aq der Walzenoberfläche abhängig von der Position z in axialer Richtung verstanden. Beispielsweise kann Aq(z) mittels Streulichtmessung in einem Messbereich 72 an axialer Position z der Walze 20 bestimmt werden. Insbesondere kann Aq(z) durch eine Mittelung von Rauheitswerten Aq in Umfangrichtung an im Wesentlichen derselben z- Position bestimmt werden. Unter dem mittleren Rauheitswert Äq wird ein Mittelwert der während des
Schleifprozesses bestimmten Rauheitswerte Aq an verschiedenen Stellen der Walzenoberfläche verstanden. Beispielsweise kann Äq durch Mittelung der mittels Streulichtmessung in verschiedenen Messbereichen 72 gemessenen Rauheitswerte Aq bestimmt werden. Vorzugsweise wird eine solche Mittelwertbildung gewählt, dass Äq einen mittleren Rauheitswert im Wesentlichen der gesamten Walzenoberfläche 24 repräsentiert.
Unter dem Schwingungspektrum Fm der Walzenschleifvorrichtung wird die frequenzabhängige Amplitude der Schwingungen der Walzenschleifvorrichtung verstanden. Schwingt die Walzenschleifvorrichtung 10 beispielsweise mit bestimmten Frequenzen, so weist das Schwingungspektrum Fm bei diesen Frequenzen jeweils ein Maximum auf. Das Schwingungsspektrum Fm kann insbesondere mittels eines an der Walzenschleifvorrichtung 10 vorgesehenen Beschleunigungssensors bestimmt werden. Beispielsweise kann das Schwingungsspektrum in einem gewissen
Zeitintervall durch eine Fouriertransformation einer Zeitreihe a(t) der durch den Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung berechnet werden.
Anstelle der zuvor beschriebenen Regelgrößen AAq(c, z), Aq(z), Äq und Fm können natürlich auch alternative Regelgrößen verwendet werden, die die Musterfreiheit, Eigenschaften der Rauheit der Walze 20 oder auch den Schwingungszustand der Walzenschleifvorrichtung 10 repräsentieren. Insbesondere können Regelgrößen verwendet werden, die mit einer oder mehreren der Regelgrößen AAq(c, z), Aq(z), Äq und Fm in Beziehung stehen bzw. von diesen abhängig sind. Beispielsweise kann anstelle des Schwingungsspektrums Fm auch unmittelbar die Beschleunigung a(t) der Walzenschleifvorrichtung 10 oder eine aus dem Schwingungsspektrum Fm abgeleitete Größe als Regelgröße verwendet werden. Der Übersicht halber wird die Regelung nachfolgend beispielhaft für die Regelgrößen AAq(c, z), Aq(z), Aq und m beschrieben.
Die Regelung der Walzenschleifvorrichtung 10 kann mit einer oder mit mehreren Regelgrößen gleichzeitig erfolgen. Beispielsweise kann zum Erreichen der
Musterfreiheit eine Regelung über die Regelgröße AAq(c,z) oder über eine andere auf die Musterfreiheit bezogenen Regelgröße erfolgen. Zur Einstellung einer gleichmäßigen Rauheit über die Walzenbreite kann zusätzlich eine Regelung über die Regelgröße Aq(z) oder über eine andere auf die Rauheit in axialer Richtung bezogene Regelgröße erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann zur Einstellung einer
gewünschten Zielrauheit eine Regelung über die Regelgröße Äq oder über eine andere auf die mittlere Rauheit bezogene Regelgröße erfolgen. Weiter alternativ oder zusätzlich kann zur Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen der
Walzenschleifvorrichtung 10 auch eine Regelung über die Regelgröße Fm oder über eine andere auf den Schwingungszustand der Walzenschleifvorrichtung bezogene Regelgröße erfolgen.
Die während des Schleifens erfassten Werte für die einzelnen Regelgrößen werden rückgekoppelt und mit jeweiligen Soll-Werten für die Regelgrößen (AAq soll(c, z), Aq soll(z), Äq so11 und Fm so11) verglichen, d.h. es wird eine Abweichung der jeweiligen Regelgröße vom Soll-Wert ermittelt, insbesondere durch Differenzbildung wie zum Beispiel Äq - Äq so11. Die Soll-Werte für die einzelnen Regelgrößen werden auch als Führungsgrößen bezeichnet.
Die lokale Rauheitsabweichung wird vorzugsweise minimiert, um eine gleichmäßige Rauheit und insbesondere eine Musterfreiheit zu erreichen. Daher ist AAq soll(c, z) vorzugsweise für alle Positionen c und v klein, insbesondere Null. Der lokale
Rauheitswert in axialer Richtung ist vorzugsweise möglichst konstant und entspricht der Zielrauheit. Daher ist Aq soll(z) vorzugsweise für alle Positionen z konstant und insbesondere gleich der Zielrauheit. Der mittlere Rauheitswert soll vorzugsweise den Zielrauheitswert annehmen, so dass Äq so11 vorzugsweise der Zielrauheit entspricht. Das Schwingungsspektrum weist vorzugsweise keine starken Maxima auf, die zu einer Musterbildung führen können, so dass als Fm sol! vorzugsweise ein Spektrum mit konstanter Amplitude oder sogar mit Amplitude Null gewählt wird.
Beim Schleifen der Walze 20 anhand eines vorgegebenen Schleifprogramms mit mehreren aufeinanderfolgenden Schleifschritten können die Soll-Werte einer oder mehrerer Regelgrößen auch abhängig vom jeweiligen Schleifschritt angepasst werden. Beispielsweise kann das Schleifprogramm für ein Vorschleifen zunächst mit größeren Soll-Werten Aq so,1(z) und Äq so11 begonnen werden, bevor diese Soll-Werte verringert werden, bis sie beim letzten Schleifschritt schließlich die Zielrauheit erreicht haben. Insbesondere können beim Vorschleifen andere Soll-Werte verwendet werden als beim Fertigschleifen.
Aus den Abweichungen der jeweiligen Regelgrößen vom Soll-Wert berechnet der in Figur 8 dargestellte Regler dann für jede bei der Regelung verwendete Regelgröße Werte für einen oder mehrere Betriebsparameter, um der Abweichung der jeweiligen Regelgröße vom Soll-Wert entgegenzuwirken. Bei besagten Betriebsparametern handelt es sich demnach um die Stellgrößen der Regelung. Die Betriebsparameter werden dann entsprechend der vom Regler berechneten Werte eingestellt und wirken so auf den Schleifprozess, wodurch der Regelkreis geschlossen wird. Für die Regelgröße AAq(c, z) kann als Stellgröße insbesondere die Änderung des
Schleifstroms AI(c,z) in Abhängigkeit von der axialen Richtung z verwendet werden. Unter dem Schleifstrom I(c,z) wird der Strom (beispielweise der Ankerstrom) des Motors zum Antrieb des Schleifkörpers 42 verstanden. Die Schleifstromänderung AI(c,z) kann normalerweise nicht direkt gesteuert werden, sondern muss seinerseits geregelt werden. Eine Regelung der Schleifstromänderung AI(c,z) kann insbesondere über die Position au des Antriebs für die Feineinstellung (sogenannte u-Achse) der Anstellung des Schleifwerkzeugs 40 an die Walze 20 erfolgen. Durch au kann insbesondere der Druck eingestellt werden, mit dem der Schleifkörper 42 auf die Walze 20 drückt, und somit das vom Antrieb des Schleifkörpers 42 aufzubringende Drehmoment bzw. den Schleifstrom. Alternativ kann auch au direkt als Stellgröße für die Regelgröße AAq(c,z) verwendet werden.
Für die Regelgröße Aq(z) kann als Stellgröße insbesondere die Position au und/oder ae des Antriebs für die Feineinstellung der Anstellung des Schleifwerkzeugs 40 an die Walze 20 verwendet werden. Für die Regelgröße Äq können insbesondere eine oder mehrere der folgenden
Stellgrößen verwendet werden: die Position ae und/oder au des Antriebs für die Grob- und/oder Feineinstellung der Anstellung des Schleifwerkzeugs 40 an die Walze 20, die Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze 20, d.h. die Geschwindigkeit der
Walzenoberfläche 24 durch die Drehung der Walze 20, die Vorschubgeschwindigkeit Vfa der Walze 20 bzw. des Schleifwerkzeugs 40 in axialer Richtung oder die
Umlaufgeschwindigkeit vc des Schleifkörpers, d.h. die Geschwindigkeit der
Schleifkörperoberfläche durch die Drehung des Schleifkörpers 42. Weiterhin kann für die Regelgröße Äq auch die Stellgröße der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schleifwerkzeug 40 und der Walzenoberfläche 24 verwendet werden. Diese hängt von vw und von Vfa ab. Alternativ kann auch der Wert für vw bei der Berechnung des Werts für Vfa berücksichtigt werden oder umgekehrt.
Das Schwingungsspektrum der Walzenschleifvorrichtung 10 lässt sich insbesondere dadurch beeinflussen, dass mindestens ein Betriebsparameter wie die
Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze bzw. die Walzendrehzahl W oder die
Umlaufgeschwindigkeit vc des Schleifkörpers bzw. die Schleifkörperdrehzahl S während eines Übergangs des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche innerhalb vorgegebener Grenzen variiert wird. Ein Beispiel für eine solche Variation eines Betriebsparameters ist in der oben beschriebenen Figur 7 dargestellt. Die Variation der Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze bzw. die Variation der
Umlaufgeschwindigkeit vc des Schleifkörpers können jeweils durch eine
Variationsfrequenz fvc bzw. fvw und eine Variationsamplitude Avw bzw. Avc
charakterisiert werden. Für eine rein sinusförmige Variation kann die
Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze während eines Übergangs des Schleifwerkzeugs über die Walzenoberfläche beispielsweise wie folgt abhängig von der Zeit t variiert werden: vw(t) = Avw ■ sin(2n · fvw " tl.
Entsprechend können für die Regelgröße Fm insbesondere eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen verwendet werden: die Frequenz fvw und/oder die Amplitude Avw der Variation der Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze oder Frequenz fvc und/oder die Amplitude Avc der Variation der Umlaufgeschwindigkeit vc des
Schleifkörpers.
Die Regelung der Walzenschleifvorrichtung 10 kann insbesondere durch die
Steuerungseinrichtung 80 erfolgen. Zu diesem Zweck ist die Steuerungseinrichtung 80 insbesondere dazu eingerichtet, eine solche Regelung, insbesondere entsprechend der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele durchzuführen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zum Schleifen einer Walze (20), insbesondere einer Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, mittels einer Walzenschleifvorrichtung (10), insbesondere einer Walzenschleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem eine Walze (20) mit einem Schleifwerkzeug (40) der Walzenschleifvorrichtung (10) geschliffen wird, bei dem während des Schleifens mindestens ein Messwert mindestens einer auf die Oberflächengüte der Walze (20) bezogenen Messgröße gemessen wird und bei dem während des Schleifens zumindest ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung (10) als Funktion der Messgröße eingestellt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleifens mindestens ein Messwert mindestens einer auf die Oberflächenrauheit der Walze (20) und/oder mindestens auf eine Musterbildung auf der Walzenoberfläche (24) bezogene Messgröße gemessen wird, insbesondere mit einem optischen Messverfahren. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der folgenden Betriebsparameter als Funktion der mindestens einen Messgröße gesteuert werden: Walzendrehzahl, Schleifkörperdrehzahl, Drehrichtung der Walze und/oder des Schleifkörpers, axiale Vorschubgeschwindigkeit, relative Position des Schleifwerkzeugs zur Walze, insbesondere Zustellung des Schleifwerkzeug, oder Volumenstrom einer verwendeten Schleifemulsion. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleifens mindestens ein Messwert einer auf den Schwingungszustand der Walze (20) und/oder der Walzenschleifvorrichtung (10) bezogenen Messgröße gemessen wird und mindestens ein Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung (10) als Funktion dieser Messgröße eingestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Regelgröße für die Musterbildung auf der Walzenoberfläche (24), geregelt wird, und zwar über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die Leistung des Antriebs für einen Schleifkörper (42) des Schleifwerkzeugs (40), den Druck des Schleifkörpers (42) auf die Walze, die relative Position des Schleifwerkzeugs (40) zur Walze (20) und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen Betriebsparameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Regelgröße für die Rauheit der Walze (20) in axialer Richtung geregelt wird, und zwar über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die relative Position des Schleifwerkzeugs (40) zur Walze (20) und/oder einen von dieser Stellgröße abhängigen Betriebsparameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Regelgröße für die mittlere Rauheit der Walze (20) geregelt wird, und zwar über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die relative Position des Schleifwerkzeugs (40) zur Walze (20), die Umlaufgeschwindigkeit vw der Walze (20), die Vorschubgeschwindigkeit Vfa der Walze (20) bzw. des Schleifwerkzeugs (40) in axialer Richtung, die Umlaufgeschwindigkeit vc eines Schleifkörpers (42) des Schleifwerkzeugs (40) und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen Betriebsparameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifen der Walze (20) in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs (40) über die Walzenoberfläche (24) erfolgt und dass mindestens ein Betriebsparameter eines Übergangs in Abhängigkeit von mindestens einem während eines früheren Übergangs gemessenen Messwerts eingestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifen der Walze (20) anhand eines vorgegebenen Schleifprogramms mit mehreren aufeinanderfolgenden Schleifschritten erfolgt, wobei jeder Schleifschritt mindestens einen Übergang des Schleifwerkzeugs (40) über die Walzenoberfläche (24) mit zugeordneten Betriebsparametern umfasst, dass während des Schleifens ein Oberflächenkennwert als Funktion der mindestens einen auf die Oberflächengüte der Walze (20) bezogenen Messgröße bestimmt wird und dass abhängig von dem Oberflächenkennwert innerhalb des Schleifprogramms ein Sprung zu einem früheren oder späteren Schleifschritt erfolgt. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifen der Walze (20) in mehreren Übergängen des Schleifwerkzeugs (40) über die Walzenoberfläche (24) erfolgt und dass während eines Übergangs mindestens einer der Betriebsparameter Walzendrehzahl, Schleifkörperdrehzahl, Drehrichtung der Walze (20) und/oder des Schleifkörpers (42), axiale Vorschubgeschwindigkeit, relative Position des Schleifwerkzeugs (40) zur Walze, insbesondere Zustellung des Schleifwerkzeug (40), oder Volumenstrom einer verwendeten Schleifemulsion innerhalb vorgegebener Grenzen variiert wird.
1. Verfahren nach Anspruch 10,
bei dem eine Regelgröße für den Schwingungszustand der Walzenschleifvorrichtung (10) geregelt wird, und zwar über eine oder mehrere der folgenden Stellgrößen: die Frequenz und/oder die Amplitude einer Variation eines oder mehrerer Betriebsparameter und/oder einen von einem oder mehrerer dieser Stellgrößen abhängigen Betriebsparameter.
Walzenschleifvorrichtung (10) zum Schleifen einer Walze (20), insbesondere einer Arbeits-, Zwischen- oder Stützwalze, beispielsweise für Aluminium- Kaltwalzwerke,
mit einer Walzenhalterung (30) umfassend zwei Lager (32, 34), die zur drehbaren Lagerung der Walze (20) eingerichtet sind,
mit einem Antrieb (36), der zum Drehantrieb der Walze (20) mit einstellbarer Walzendrehzahl eingerichtet ist,
mit einem Schleifwerkzeug (40), das zur Aufnahme und zum Drehantrieb eines Schleifkörpers (42) mit einstellbarer Schleifkörperdrehzahl sowie zur Anstellung des Schleifkörpers (42) zur Walze (20) eingerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Walzenschleifvorrichtung (10) eine Messvorrichtung (70) umfasst, die zum Messen von Messwerten einer auf die Oberflächengüte der Walze (20) bezogenen Messgröße eingerichtet ist und
dass die Walzenschleifvorrichtung (10) eine zur Steuerung der Vorrichtung (10) eingerichtete Steuerungseinrichtung (80) umfasst, wobei die
Steuerungseinrichtung (80) eingerichtet ist, während des Schleifens die Messung mindestens eines Messwerts mit der Messvorrichtung (70) zu veranlassen und mindestens einen Betriebsparameter der Walzenschleifvorrichtung (10), insbesondere die Walzendrehzahl, die Schleifkörperdrehzahl, die axiale
Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Anstellung des Schleifwerkzeugs (40) zur Walze (20), als Funktion der Messgröße einzustellen.
Walzenschleifvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (80) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.
Walzenschleifvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messvorrichtung (70) dazu eingerichtet ist, während des Schleifens jeweils eine im Wesentlichen ortsfeste Position relativ zum Schleifwerkzeug (40) aufzuweisen.
Walzenschleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Walzenschleifvorrichtung (10) eine Reinigungsvorrichtung (74) aufweist, die dazu eingerichtet ist, den von der Messvorrichtung (70) erfassten Messbereich (72) vor Durchführung der Messung zu reinigen.
PCT/EP2014/078979 2013-12-23 2014-12-22 Walzenschleifvorrichtung und verfahren zum schleifen einer walze WO2015097146A2 (de)

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