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TECHNISCHER BEREICH
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 und eine mittels des Verfahrens geschliffene Walze.
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ZUGRUNDELIEGENDE TECHNIK
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Ein
insbesondere mit Verbundmantelwalzen, jedoch auch in gewissem Umfang
mit Metallmantelwalzen in Zusammenhang stehendes Problem besteht
in Ungleichheiten der Wanddicke des Mantels. Der Prozess der Herstellung
von Metallmantelwalzen wird heute relativ gut gesteuert, so dass
die Innenfläche
des Metallmantels im Allgemeinen genügend gerade hergestellt werden
kann. Wenn die Außenfläche des
Metallmantels danach so geschliffen wird, dass sie gerade ist, besteht
das Endergebnis in einer Walze, bei der die Dicke des Metallmantels
an jedem radialen Querschnitt genügend gut ist. Bei dem Metallmantel
können
jedoch Spannungen verbleiben, die nach der Freisetzung solche Abweichungen
bei der Form des Metallmantels verursachen, dass die Walze durch
Schleifen der Außenfläche des
Metallmantels nicht in die Form eines wirtschaftlich annehmbaren
Produktes gebracht werden kann. Andererseits wird der Prozess der
Herstellung von Verbundmantelwalzen nicht genügend gut gesteuert, so dass
die Wanddicke des Verbundmantels gleichmäßig dick werden sollte. Während des
Herstellungsprozesses werden unterschiedliche Beanspruchungen in
dem Verbundmantel erzeugt, die Abweichungen der Form des Verbundmantels
verursachen. Schwankungen der Dicke des Mantels sind insbesondere
bei Ausgleichswalzen problematisch. So verursachen zum Beispiel
in einem Kalander Schwankungen der Dicke des Mantels dieser Art
von Walze Schwankungen der Linearlast in dem Walzenspalt. Dies hat
wiederum eine nachteilige Wirkung auf die Eigenschaften von Papier
zur Folge, wodurch unter Anderem Dickenschwankungen in Maschinenrichtung
und ungleichmäßiger Glanz
bei dem hergestellten Produkt verursacht werden.
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Mit
der heutigen Technik werden Versuche unternommen, die Außenfläche des
Mantels so zu schleifen, dass sie gerade ist, wobei jedoch, weil
die Innenfläche
des Mantels nicht gerade ist, der Mantel immer noch Dickenschwankungen
aufweist, obwohl die Außenfläche des
Mantels gerade ist. Das Schleifen kann vor der Montage der Walze
erfolgen, wobei der Mantel in diesem Fall mit separaten Schleifenden ausgestattet
wird, wodurch der Mantel an Schleifträger angepasst werden kann.
Das Schleifen kann auch erfolgen, wenn die Walze montiert wurde,
wobei die Walze in diesem Fall mittels ihrer eigenen Lager an Schleifträgern befestigt
wird. Wenn die Walze montiert wurde, kann das Schleifen so ausgeführt werden,
dass die Belastungselemente der Walze während dem Schleifen belastet
werden, wodurch es möglich
wird zu verhindern, dass der Mantel während des Schleifens durchgebogen
wird. Zusätzlich
muss die Walze während
der Verwendung in gegebenen Intervallen neu geschliffen werden.
Zum Schleifen wird die Walze von dem Einsatzort gelöst und durch eine
neue Walze ersetzt. Danach wird diese Walze geschliffen und dann
verlagert, um beim nächsten Walzenaustausch
als Ersatzwalze verwendet zu werden.
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Bei
den Anordnungen nach dem Stand der Technik werden von der Außenfläche des
Mantels durchgeführte
Messungen als Grundlage für
das Schleifen verwendet. Der Querschnitt der Außenfläche des Mantels wird in der
Axialrichtung an mehreren, vorzugsweise 3–9 Standorten gemessen. An
jedem Messort wird der Querschnitt der Außenfläche des Mantels mittels Hunderter
von Messpunkten bestimmt, die gleichmäßig um den Umfang des Mantels herum
verteilt sind. Ein 3-D-Modell, welches die Außenfläche des Mantels repräsentiert,
wird auf der Grundlage der Messergebnisse ausgebildet. Auf der Grundlage
dieses Modells wird das Schleifen so ausgeführt, dass die Oberfläche des
Mantels an jedem Querschnitt kreisförmig wird. Die Durchbiegung
des Mantels wird natürlich
bei dem Schleifvorgang ebenso berück sichtigt, wobei sich als
Ergebnis davon der Drehmittelpunkt des Mantels und der tatsächliche Mittelpunkt
des Mantels an jedem Querschnitt voneinander unterscheiden.
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In
dem
DE-Patent 199 15 224 ist
ein Verfahren zum Schleifen der Außenfläche einer Ausgleichswalze offenbart,
die mit einem Verbundmantel versehen ist. Der Schleifvorgang wird
unter Verwendung eines zylindrischen Schleifsteines ausgeführt, der
mit einem gegebenen Schleifdruck gegen die Außenfläche des Verbundmantels an dem
Schleifort gepresst wird. Ein an dem Schleifort positionierter feststehender
Träger
wird zwischen der Innenfläche
des Verbundmantels und der Trägerwelle
der Walze positioniert. Der feststehende Träger verhindert, dass der Verbundmantel
an dem Schleifort abgesenkt wird. Das Schleifen wird so ausgeführt, dass
der Mantel der Walze in der Axialrichtung der Walze ortsfest bleibt
und sich der Schleifstein in der Axialrichtung der Walze bewegt.
In diesem Fall erstreckt sich der feststehende Träger über die
gesamte Axiallänge des
Verbundmantels. Das Schleifen kann auch so ausgeführt werden,
dass der Schleifstein in der Axialrichtung der Walze ortsfest bleibt,
wobei der Verbundmantel während
des Schleifens in die Axialrichtung des Mantels bewegt wird. Dies
erfordert, dass der Mantel während
des Schleifens auf einer Trägerwelle
montiert wird, deren Länge
mindestens das Zweifache der Axiallänge des Walzenmantels beträgt. Bei
beiden Alternativen ist der feststehende Träger auf der gegenüberliegenden
Seite der Walze im Verhältnis
zu den Belastungsschuhen der Walze angeordnet. Der Mantel der Walze
wird mittels der Belastungsschuhe gegen die Gleitfläche des
feststehenden Trägers
angezogen. Bei dieser Anordnung muss die Walze mit einem separaten
Trägerelement für den Schleifvorgang
versehen sein.
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In
dem
U.S.-Patent 6,379,227 ist
wiederum eine Bandschleifvorrichtung für Walzen offenbart, die ein
Schleifband aufweist, welches mittels eines Motors gedreht wird.
Das Schleifband bildet eine geschlossene Schleife um eine Antriebsscheibe
des Motors, zwei Umlenkrollen und eine zwischen den Antriebsscheiben
positionierte Kontaktrolle aus. Die Kontaktrolle presst das Schleifband
gegen den Mantel der geschliffenen Walze. Die Umlenkrolle ist so auf
einem separaten Rahmen angebracht, dass die Umlenkrolle mittels
eines Stellgliedes im Verhältnis zu
der Außenfläche der
Walze geneigt werden kann. Auf diese Weise kann ein genaueres Schleifen
ausgeführt
werden, wenn die Umlenkrolle und mit ihr das Schleifband gemäß der Durchbiegung
der Außenfläche des
Mantels geneigt werden können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
hauptsächlichen
kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in dem
kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 offenbart.
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Der
Schutz betrifft auch eine Walze, die mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung
geschliffen wird.
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Bei
der Anordnung in Übereinstimmung
mit der Erfindung werden Messungen der Form des Mantels von der
Innenfläche
des Mantels anstatt von der Außenfläche des
Mantels durchgeführt.
Mit anderen Worten ausgedrückt
wird das Schleifen der Außenfläche des
Mantels auf der Grundlage von Messungen gesteuert, die von der Innenfläche des
Mantels durchgeführt
wurden, anstatt der Steuerung des Schleifens der Außenfläche auf
der Grundlage von Messungen, die von der Außenfläche des Mantels durchgeführt wurden.
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Wenn
Messungen von der Innenfläche
des Mantels durchgeführt
werden, kann die Außenfläche des
Mantels gemäß der Innenfläche geschliffen
werden. Aus diesem Grund sind größere Abweichungen bei
der Form der Innenfläche
des Mantels zulässig. Das
Schleifen der Außenfläche des
Mantels gemäß der Innenfläche des
Mantels ermöglicht
die Herstellung des Mantels von gleicher Dicke in Umfangsrichtung
an jedem Querschnitt.
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Bei
der Anordnung in Übereinstimmung
mit der Erfindung besteht die Aufgabe darin, dass die Dicke des
Walzenmantels in der Umfangsrichtung des Mantels bei jedem Belastungselement
konstant bleibt. Deshalb muss der Mantel nicht notwendigerweise über die
gesamte Axialrichtung der Walze eine vollständig gleiche Dicke aufweisen,
wobei jedoch kleine Schwankungen in der Axialrichtung vorhanden sein
können.
Die Außenfläche des
Mantels muss auch nicht gerade sein, kann jedoch die Form eines Bogens
aufweisen, wobei in diesem Fall die Innenfläche des Mantels auf ähnliche
Weise die Form eines Bogens aufweist, so dass die Dicke des Mantels
in der Umfangsrichtung des Mantels bei jedem Belastungselement konstant
bleiben sollte. Bei einer Ausgleichswalze mit einem Verbundmantel
ist eine Dickenschwankung von etwa 0,1 mm in der Umfangsrichtung
der Walze bei jedem Belastungselement zulässig. In der Axialrichtung
der Walze kann die Dickenschwankung des Mantels etwa 0,2–0,4 mm
betragen. Bei einer Ausgleichswalze mit einem Metallmantel ist wiederum
eine Dickenschwankung von etwa 0,1 mm in der Umfangsrichtung des
Metallmantels bei jedem Belastungselement zulässig. In der Axialrichtung
der Walze kann die Dickenschwankung des Metallmantels etwa 0,1 mm
betragen.
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Eine
Möglichkeit
besteht im Schleifen der Außenfläche des
Mantels an jedem Querschnitt vollkommen gemäß der Innenfläche des
Mantels, so dass der Mantel an jedem Querschnitt in der Umfangsrichtung
die gleiche Dicke aufweisen wird.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht in der Anpassung eines Kreises an die Form der Innenfläche des
Mantels auf der Grundlage von Messungen der Innenfläche des
Mantels, wobei danach die Außenfläche des
Mantels an jedem Querschnitt so geschliffen wird, dass sie gemäß dem an
die Form der Innenfläche
des Mantels angepassten Kreises rund ist. In diesem Fall bleibt
der Rund heitsfehler der Innenfläche
des Mantels in der Umfangsrichtung an jedem Querschnitt in Form
von Dickenschwankungen des Mantels bestehen.
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KURZBESCHREIBUNG VON FIGUREN
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren in den dazugehörigen Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine schematische Längsschnittansicht
einer Ausgleichswalze.
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2 ist
eine schematische Längsschnittansicht
eines Mantels einer Ausgleichswalze in einer Schleifstation.
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Mantels einer Ausgleichswalze
in einer Schleifstation, die eine Messsensoranordnung darstellt.
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Mantels einer Ausgleichswalze
in einer Schleifstation, die eine zweite Messsensoranordnung darstellt.
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Mantels einer Ausgleichswalze
in einer Schleifstation, die eine dritte Messsensoranordnung darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 ist
eine Ausgleichswalze 10 dargestellt, die eine feststehende
Trägerwelle 11 und
einen sich um die Trägerwelle
drehenden Mantel 12 aufweist. Der Mantel 12 ist
auf der Welle 11 mittels hydraulischer Belastungselemente
Z1, ZN getragen. Die Anzahl der Belastungselemente Z in der Walze ist
n, wobei n = 8–100
in Abhängigkeit
von der Länge der
Walze und der Länge
eines einzelnen Belastungselementes. Die Belastungselemente Z sind
in der Axialrichtung nebeneinander, d.h. so nahe wie möglich zueinander,
und in Form einer Reihe angeordnet. Jedes Belastungselement Z ist
vorteilhafterweise mit seiner eigenen Zufuhr eines Hydraulikdruckmediums
versehen, die zum Beispiel mittels eines Ventils separat steuerbar
ist, und die in der Figur nicht dargestellt ist. In den Außenflächen der
Enden des Mantels 12 sind sogenannte Aussparungsabschnitte 13 vorhanden,
die direkt in der ersten Herstellungsstufe des Mantels 12 eingebracht
werden. Während
der gesamten Herstellung des Mantels 12 werden die Aussparungsabschnitte 13 als
Referenzflächen
verwendet, denen entsprechend der Mantel 12 hergestellt
wird. An den Aussparungsabschnitten 13 ist die Außenfläche 12a des
Mantels 12 genau kreisförmig.
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In 2 ist
der Mantel 12 einer Ausgleichswalze in einer Schleifstation
dargestellt. Ein Ende des Mantels 12 ist hierbei auf bekannte
Art und Weise an einem Schleifende 60 befestigt und das
andere Ende des Mantels ist auf bekannte Art und Weise mittels eines
Rollen- oder eines Gleitlagerblockes 70 getragen, so dass
das Ende des Mantels 12 offen bleibt. Der Mantel 12 wird
daher mittels des Schleifendes 60 und des Rollen- oder Gleitlagerblockes 70 gedreht. Mittels
des Rollen- oder
Gleitlagerblockes 70 werden drei Trägerpunkte in dem Bereich der
Aussparungspunkte 13 der Außenfläche 12a des Mantels 12 bereitgestellt.
Zwei Trägerpunkte
sind auf dem unteren Halbkreis des Mantels 12 vorgesehen
und ein Trägerpunkt
ist 180 Grad von einem Schleifstein 20 angeordnet. In der
Figur ist auch der zylindrische Schleifstein 20 dargestellt,
der zum Schleifen der Außenfläche 12a des
Mantels 12 verwendet wird. Bei den Anordnungen nach dem
Stand der Technik wird der Schleifstein 20 mittels eines
Computers 30 auf der Grundlage von Messungen gesteuert,
die unter Verwendung eines Messsensors 40 von der Außenfläche 12a des
Mantels 12 gemacht wurden. Bei der Anordnung in Übereinstimmung
mit der Erfindung wird der Schleifstein 20 auf dieselbe
Art und Weise durch den Computer 30 gesteuert, wobei Messungen jedoch
unter Verwendung eines Messsensors 50 von der Innenfläche 12b des
Mantels gemacht werden. Der Schleifstein 20 ist in der
Axialrichtung S1 des Mantels bewegbar, so dass der Mantel 12 über seine Gesamtlänge geschliffen
werden kann. Zusätzlich
ist der Schleifstein 20 in der Radialrichtung S2 zu und weg
von der Außenfläche 12a des
Mantels 12 bewegbar, um den Schleifdruck zu steuern. Der
Sensor 50, der die Innenfläche 12b des Mantels 12 misst,
ist auf einem Ende eines Trägerarmes 81 angebracht und
das gegenüberliegende
Ende des Trägerarmes 81 ist
wiederum auf einem Trägerschlitten 80 getragen.
Der Trägerschlitten 80 ist
in der Axialrichtung S1 bewegbar, so dass der Messsensor 50,
der die Innenflä che 12b des
Mantels 12 misst, wenn notwendig in der Axialrichtung S1
bewegt werden kann.
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Die
Messungen der Innenfläche 12b des Mantels 12 können zum
Beispiel in einer separaten Messstation durchgeführt werden, bevor der Mantel 12 zu
der Schleifstation bewegt wird. Die Schleifergebnisse werden in
dem Computer 30 gespeichert, in dem ein Schleifprogramm
für den
Schleifstein 20 von den Messergebnissen mittels Algorithmen
gebildet wird, die von dem Hersteller der Schleifmaschine verwendet
werden. Nach Messungen der Innenfläche 12b des Mantels 12 wird
der Mantel 12 zu der Schleifstation bewegt, wobei der Schleifstein 20,
der die Außenfläche 12a des
Mantels 12 schleift, durch den Computer 30 gemäß dem Schleifprogramm
gesteuert wird, welches auf der Grundlage der Messungen der Innenfläche 12b des
Mantels 12 ausgebildet ist. In einer Situation, in der
die Messungen der Innenfläche 12b des
Mantels bereits im Voraus durchgeführt wurden, kann der Mantel 12 an
seinen beiden Enden an Schleifenden 60 in der Schleifstation
befestigt werden.
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Die
Messungen der Innenfläche 12b des Mantels 12 können auch
in der Schleifstation anstatt oder zusätzlich zu der oben erwähnten separaten Messstation
durchgeführt
werden. Wenn die Messung von der Innenfläche 12b des Mantels 12 in
der Schleifstation durchgeführt
wird, muss die Befestigung von mindestens einem Ende des Mantels 12 in der
Schleifstation offen sein, wie in 2 dargestellt, damit
der Messsensor 50 in das Innere des Mantels 12 übergeben
werden kann. Die Mes sung kann in der Schleifstation von der Innenfläche 12b des
Mantels 12 vor dem Schleifen und/oder während des Schleifens ausgeführt werden.
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In
einer Situation, in der die Messung der Innenfläche 12b des Mantels 12 während des
Schleifens der Außenfläche 12a des
Mantels 12 durchgeführt
wird, ist es auch möglich,
alle Veränderungen
zu korrigieren, die während
des Schleifens in der Form des Mantels 12 auftreten können. In
diesem Fall wird die Form der Außenfläche 12a des Mantels
gemäß der in
der Innenfläche 12b des
Mantels 12 auftretenden Veränderungen korrigiert.
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Mantels 12 einer
Ausgleichswalze in einer Schleifstation, die eine Messsensoranordnung
darstellt. In 3 wird ein Messsensor 50 verwendet, der
an einem in 2 dargestellten Träger 81 befestigt
ist. Ein Schleifstein 20 und der Messsensor 50 liegen
einander gegenüber.
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Mantels 12 einer
Ausgleichswalze in einer Schleifstation, die eine zweite Messsensoranordnung
darstellt. In 4 werden vier Messsensoren 50a, 50b, 50c, 50d verwendet,
die an einem Messbogenrahmen 82 befestigt sind, der wiederum
an einem in 2 dargestellten Trägerarm 81 befestigt
ist. Ein Schleifstein 20 und der erste Messsensor 50a liegen einander
gegenüber.
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5 ist
eine schematische transversale Querschnittsansicht einer Ausgleichswalze
in einer Schleifstation, die eine dritte Messsensoranordnung darstellt.
Bei dieser Anordnung wird die so geschliffene Walze montiert, so
dass die Walze mittels ihrer eigenen Lager an Schleifträgern befestigt
ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung
kann auch bei dieser Art von Fall verwendet werden. Ein Messsensor 50 wurde
bereits an der ortsfesten Trägerwelle 11 der
Walze befestigt, als die Walze montiert wurde. Ein Schleifstein 20 und
ein Messsensor 50 liegen einander gegenüber. Der Messsensor 50 kann
wenn notwendig so von einem Stellglied getragen montiert werden, dass
der Messsensor 50 in der Radialrichtung in dem normalen
Betriebszustand der Walze außer
Kontakt mit der Innenfläche
des Mantels 12 bewegt werden kann. Ein Kabel 51 des
Messsensors 50 wird aus der Walze entlang einer Bohrung 11a in
die Welle geführt.
Das Kabel des Messsensors kann durch die Bohrung in der Welle aus
der Walze geführt
werden.
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Anders
als bei 5 kann der Messsensor 50 bei
der Walze weggelassen werden, obwohl die Walze im montierten Zustand
geschliffen wird. In diesem Fall wird die Messung der Innenfläche 12b des Mantels 12 vor
der Montage zum Beispiel nach dem in 2 dargestellten
Prinzip ausgeführt.
Die Messergebnisse der Innenfläche 12b des
Mantels 12 werden in dem Speicher des Computers 30 gespeichert. Wenn
die Walze nach der Montage in der Schleifstation montiert wird,
wird das Schlei fen der Außenfläche 12a des
Mantels 12 auf der Grundlage der Messinformationen über die
Innenfläche 12b ausgeführt, die
in dem Speicher des Computers 30 gespeichert sind. In diesem
Fall wird die Messung der Innenfläche 12b des Mantels 12 überhaupt
nicht während des
Schleifens ausgeführt.
Ein Problem kann sich dann durch die Tatsache ergeben, dass sich
die Form der Innenfläche 12b des
Mantels 12 nach dem Messen vor dem Schleifen und/oder während des
Schleifens verändert
hat.
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Das
Verfahren in Übereinstimmung
mit der Erfindung kann sowohl für
Walzen mit einem Verbundmantel als auch für Walzen mit einem Metallmantel
verwendet werden. Mit Verbund ist in dieser Patentanmeldung ein
faserverstärkter
Polymerwerkstoff gemeint.
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Das
Messverfahren kann im Prinzip jedes Messverfahren nach dem Stand
der Technik sein, welches bei der Erfindung zum Messen der Innenfläche des
Mantels verwendet wird, und zwar anstatt von oder parallel zum Messen
der Außenfläche. So vermarktet
zum Beispiel eine Firma mit dem Namen RollResearch International
Ltd. unter der eingetragenen Marke Hybrid 3D ein Vierpunktmantelmessverfahren,
welches bei unserer Erfindung verwendet werden kann. Eine Firma
mit dem Namen Roll-Test Oy
vermarktet unter der registrierten Marke Roll-Cal Classic, RollCal 2 und Ro11Cal 3,
Mantelmessverfahren, die auch in unserer Erfindung verwendbar sind.
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Oben
sind nur einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben, wobei es für Fachleute
auf diesem Gebiet klar ist, dass an denselben zahlreiche Veränderungen
vorgenommen werden können,
die innerhalb des Umfanges der dazugehörigen Ansprüche liegen.
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Zusammenfassung
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Bei
dem Verfahren wird die Form des Mantels (12) gemessen und
die Außenfläche (12a)
des Mantels (12) wird auf der Grundlage von Messungen der
Form des Mantels (12) gemessen. Das Messen der Form des
Mantels (12) umfasst das Messen der Form einer Innenfläche (12b)
des Mantels (12) an mindestens einem Querschnitt des Mantels
(12) derart, dass an dem mindestens einen Querschnitt des Mantels
(12) die Form der Innenfläche (12b) des Mantels
(12) an mehreren voneinander beabstandeten Messpunkten
auf einem Innenumfang des Mantels (12) gemessen wird, so
dass das Schleifen der Außenfläche (12a)
des Mantels (12) auf der Grundlage der Messungen auf der
Innenfläche
(12b) des Mantels (12) ausgeführt wird.