WEYER, Axel (Nachtigallenweg 47, Wuppertal, 42349, DE)
NAUJOCK, Andreas (Hügelstrasse 82, Oberhausen, 46119, DE)
WEYER, Axel (Nachtigallenweg 47, Wuppertal, 42349, DE)
| Patentansprüche 1. Anordnung zur Detektierung eines Betriebszustandes einer Strangfüh- rung, insbesondere einer Brammen- oder Dünnbrammenanlage, mit zumindest einem Strangführungssegment mit Rollen und/oder Teilrollen, die mittels Lagern gelagert sind, wobei zur Überwachung von Lagerkräften und/oder der zeitlichen Änderung von Lagerkräften an zumindest einzelnen Lagern Messwertaufnehmer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Messwertaufnehmern ermittelten Daten an eine Auswerteeinheit weitergeleitet werden zur Auswertung und/oder Signalisierung des Betriebzustandes der Anlage, zumindest eines Segments und/oder zumindest einer Rolle, und/oder zumindest einer Teilrolle und/oder zumin- dest eines Lagers. 2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Messwertaufnehmern und der Auswerteeinheit eine Daten- oder Signalverbindung besteht, welche als Datenbus, Datenfunkverbindung oder mittels Direktverkabelung ausgebildet ist. 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten mittels zumindest einer Anzeigeeinheit angezeigt werden und/oder zu Steuerungs- oder Regelungszwecken verwendet werden. 4. Verfahren zur Detektierung und Überwachung eines Betriebszustandes einer Strangführung, insbesondere einer Brammen- oder Dünnbrammenanlage, mit zumindest einem Strangführungssegment mit Rollen und/oder Teilrollen, die mittels Lagern gelagert sind, wobei zur Überwachung von Lagerkräften und/oder der zeitlichen Änderung von Lagerkräften an zumindest einzelnen Lagern Messwertaufnehmer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Messwertaufnehmern ermittelten Daten an eine Auswer- teeinheit weitergeleitet werden zur Auswertung und/oder Signalisierung des Betriebzustandes der Anlage, zumindest eines Segments und/oder zumindest einer Rolle, und/oder zumindest einer Teilrolle und/oder zumindest eines Lagers. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Messwertaufnehmern und der Auswerteeinheit eine Daten- oder Signalverbindung besteht, welche als Datenbus, Datentfunk- verbindung oder mittels Direktverkabelung ausgebildet ist. 6. Verfahren nach einerrrder Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten mittels zumindest einer Anzeigeeinheit angezeigt werden und/oder zu Steuerungs- oder Re- gelungszwecken verwendet werden. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten zur Lagerüberwa- chung und/oder zur Überwachung der Rollendrehung und/oder zur Überwachung des Rollenstillstands und/oder zur Überwachung des Rollenbruchs und/oder zur Überwachung des Lagerbruchs und/oder zur Überwachung des Rollenschlupfs und/oder zur Überwachung einer Überlast herangezogen werden. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten statistisch auswertbar sind zur Erzeugung einer Lagerstatistik, einer Symmetriestatistik zur Erkennung von ungleichmäßigen Belastungen, einer Verschleißstatistik zur Detektion eines Verschleißes und/oder einer Überwachungsstatistik zur Ermittlung einer vorbeugenden Wartung, zur Maschinenwartung, Maschinenoptimierung und/oder einer Anpassung einer Belastungsverteilung. |
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Detektierung eines Betriebszustandes einer Strangführung einer Stranggießanlage, insbesondere unter Berücksichtigung einer Lagerkraftüberwachung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.
Stand der Technik
Gemäß dem Stand der Technik werden auftretende Lagerkräfte in Stranggießanlagen über einen definierten, sich bei Krafteinwirkung veränderten Spalt, welcher in die Lagerkonsole der Rollen der Stranggießanlage eingebracht wird, gemessen und zur Feststellung der Sumpfspitzenlage herangezogen, siehe die ältere Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2008 014 524 A1.
Dabei ist die Strangführung einer Stranggießanlage mit einer Vielzahl von Segmenten bzw. mit einer Vielzahl von Rollen im Hinblick auf die jeweiligen Lager- kräfte und deren jeweilige Verteilung sehr komplex aufgebaut, was dazu führt, dass eine den Anforderungen entsprechende Messung der Lagerkräfte nicht durchgeführt wird und somit auch eine den Anforderungen entsprechende Verstellung bzw. Einstellung der Lagerkräfte nicht durchgeführt werden kann. Dies führt zu einer zum Teil vorliegenden Überlastung von Lagern bzw. zu erhöhtem Verschleiß, so dass ein außerplanmäßiger Ausfall der Anlage zu erhöhten Kosten aufgrund reduzierter Produktivität führt. Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zur Detek- tierung eines Betriebszustandes zu schaffen, mittels welcher bzw. mittels welchem eine Überwachung und Einstellung der Lagerkräfte insbesondere einer Strangführung durchführbar ist, um die Betriebsparameter optimal einstellen zu können, um die Produktivität der Anlage zu erhöhen und um die Produktqualität der Produkte der Stranggießanlage zu steigern.
Dies wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1 , wonach eine Anordnung zur Detektierung eines Betriebszustandes von einer Strangführung aus Strangführungssegmenten geschaffen wird, insbesondere für eine Brammen- oder Dünnbrammenanlage, mit zumindest einem Segment mit Rollen und/oder Teilrollen, die mittels Lagern gelagert sind, wobei zur Überwachung von Lagerkräften und/oder der zeitlichen Änderung von Lagerkräften an zumindest einzelnen Lagern Messwertaufnehmer angeordnet sind, wobei die von den Messwertaufnehmern ermittelten Daten zu den Lagerkräften an eine Auswerteeinheit weitergeleitet werden zur Auswertung und/oder Signalisierung des Betriebzustandes der Anlage, zumindest eines Segments und/oder zumindest einer Rolle, und/oder zumindest einer Teilrolle und/oder zumindest eines Lagers. Dadurch wird erreicht, dass eine automatisierte Überwachung und Diagnose von Lagerkräften durchführbar ist und so der Betriebszustand automatisierbar diagnostizierbar ist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn zwischen den Messwertaufnehmern an den jeweiligen Lagern und der Auswerteeinheit eine Daten- oder Signalverbindung besteht, welche als Datenbus oder mittels Direktverkabelung ausgebildet ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten mittels zumindest einer Anzeigeeinheit angezeigt werden und/oder zu Steuerungs- oder Regelungszwecken verwendet werden. Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 4, wonach ein Verfahren geschaffen wird zur Detektierung und Überwachung eines Betriebszustandes einer Strangführung aus Strangführungssegmenten , insbesondere einer Brammen- oder Dünnbrammenanlage, mit zumindest einem Segment mit Rollen und/oder Teilrollen, die mittels Lagern gelagert sind, wobei zur Überwachung von Lagerkräften und/oder der zeitlichen Änderung von Lagerkräften an zumindest einzelnen Lagern Messwertaufnehmer angeordnet sind, wobei die von den Messwertaufnehmern ermittelten Daten hinsichtlich der Lagerkräfte an eine Auswerteeinheit weitergeleitet werden zur Auswertung und/oder Signalisierung des Betriebzustandes der Anlage, zu- mindest eines Segments und/oder zumindest einer Rolle, und/oder zumindest einer Teilrolle und/oder zumindest eines Lagers.
Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, wenn zwischen den Messwertaufnehmern und der Auswerteeinheit eine Daten- oder Signalverbindung besteht, wel- che als Datenbus oder mittels Direktverkabelung ausgebildet ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten mittels zumindest einer Anzeigeeinheit angezeigt werden und/oder zu Steue- rungs- oder Regelungszwecken verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten zur Lagerüberwachung und/oder zur Überwachung der Rollendrehung und/oder zur Überwachung des Rollenstillstands und/oder zur Überwachung des Rollenbruchs und/oder zur Überwachung des Lagerbruchs und/oder zur Überwachung des Rollenschlupfs und/oder zur Überwachung einer Überlast herangezogen werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten statistisch auswertbar sind zur Erzeugung einer Lagerstatistik, einer Sym- metriestatistik zur Erkennung von ungleichmäßigen Belastungen, einer Verschleißstatistik zur Detektion eines Verschleißes und/oder einer Überwa- chungsstatistik zur Ermittlung einer vorbeugenden Wartung, zur Maschinenwartung, Maschinenoptimierung und/oder einer Anpassung einer Belastungsverteilung.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hierarchischen Strukturierung ausgehend von einer Maschine bis zu einem Lager,
Fig. 2 eine schematische Anordnung eines Segments,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Verbindung von Messwertauf- nehmern,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anschlussbox zur Verbindung von Messwertaufnehmern,
Fig. 5 eine schematische Anordnung eines Segments mit Verbindung zu einer Auswerteeinheit,
Fig. 6 eine Rollenanordnung mit Anzeigeelementen zur Anzeige eines Betriebszustandes, Fig. 7 eine Rollenanordnung mit Anzeigeelementen zur Anzeige eines Betriebszustandes,
Fig. 8 eine Maschine mit Segmenten und mit Anzeigeelementen zur Anzeige eines Betriebszustandes, und
Fig. 9 mit den Figuren 9a bis 9f jeweils eine Anzeige zur Darstellung eines Betriebszustands.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine hierarchische Struktur 1 einer Maschine insbesondere einer Stranggießanlage oder insbesondere einer Brammen- oder Dünnbrammenanlage.
Dabei kann die Anlage aus einer oder einer Mehrzahl von Maschinen 2 bestehen, wobei sich die jeweilige Maschine 2 in eine Mehrzahl von Segmenten 3 unterteilt, die sich jeweils wiederum in Teilsegmente 4 unterteilt. Dabei kann ein Teilsegment 4 eine Segmentseite einer Los- oder Festseite des Segments um- fassen. Die Segmente oder die Teilsegmente 4 umfassen wiederum Rollen 5, die sich beispielsweise auch in mehrere Teilrollen 6 unterteilen können, wobei diese mittels der Lager 7 gelagert sind.
Zur Messung der Lagerkräfte werden Messwertaufnehmer 8 vorzugsweise di- rekt an den Lagern 7 angebracht oder eingesetzt, die vorzugsweise in die Lagerböcke der Lager 7 integriert sein können und die auf die Lager übertragenen Kräfte detektieren.
Über die von den Messwertaufnehmern 8 erfassten Messwerte bzw. Daten kann auf die einwirkenden Kräfte auf die Teilrolle 6 der geteilten Rolle 5, auf die Rolle 5 ggf. auch mit mehreren Teilrollen 6, auf die Teilsegmente 6 beispiels- weise zumindest einer Segmentseite, wie einer Los- oder Festseite, auf die Segmente beispielsweise auf einer Los- und/oder Festseite und auf die Maschine mit den Segmenten der Anlage beispielsweise einer Brammen- oder Dünnbrammenanlagen geschlossen werden. Die Daten repräsentieren somit die jeweiligen Lagerkräfte zum Zeitpunkt der Messung. Vorteilhaft wird weiterhin zeitaufgelöst die Lagerkraft gemessen, so dass aus einer Auswertung auch der zeitliche Verlauf der Lagerkräfte und deren zeitliche Ableitung ermittelbar ist.
Dabei können als verwendbare Messverfahren bzw. -Systeme zur Erfassung einer Lagerkraft über einen sich bei Krafteinwirkung veränderten Lagerspalt vorzugsweise wegerfassenden Messverfahren bzw. -Systeme eingesetzt werden. Zur Kraftmessung können alternativ aber auch Druckmessverfahren und solche -Systeme eingesetzt werden, die beispielsweise über Dehnungsmessstreifen oder nach dem Lastzellenprinzip arbeiten. Es können grundsätzlich jedoch auch solche Messsysteme bzw. solche -verfahren gewählt werden, die den spezifischen Umwelt-/Einsatzbedingungen insofern gewachsen sind und dabei die benötigte bzw. vorgegebene Messgenauigkeit besitzen und vorzugsweise über eine genügend hohe Reproduzierbarkeit der ermittelten Messergebnisse verfügen.
Üblicher Weise besteht die Strangführung einer Brammen- oder Dünnbram- menstranggießanlage aus einer Anzahl von Segmenten 3, deren Anzahl von den jeweiligen Produktanforderungen bestimmt wird. Die Anzahl kann vorzugsweise aus einer Vielzahl von beispielsweise bis zu 20 Segmenten mit jeweiliger entsprechender Rollenbahn bestehen. In einem Segment einer Brammenanla- ge sind beispielsweise zwischen 20 bis 80 Lager vorhanden, 2 bis10 Rollen, bzw. Teilrollen, also Rollen mit einer entsprechenden Teilung und dies gegebenenfalls sogar je Segmentrahmen auf der Ober- und/oder Unterseite.
Um einen Kompletteindruck mit einem möglichst umfassenden Überblick über die auftretenden Lagerkraftverhältnisse, und/oder die Lagerkraftverteilung in einem Segment zu erhalten, ist es vorzugsweise zweckmäßig, wenn alle oder eine repräsentative Anzahl von Lager in einem Segment hinsichtlich der Lagerkraft überwacht werden.
In der Prozessbildhierarchie kann eine Erfassung und Signalisierung des Betriebszustandes oder eine diesen repräsentierende Anzeige zur Detaillierung des Informationsgehaltes für den Bediener durchgeführt werden. Je tiefer die Hierarchie des Prozessbildes bzw. der Prozessinformationen betrachtet wird, desto detaillierter kann der Informationsgehalt gewählt sein, so dass in Abhängigkeit der Hierarchie eine gewünschte Detaillierungstiefe der Informationen gewählt werden kann.
Die Figur 2 zeigt zur Verdeutlichung ein Segment 10, bei welchem eine Bramme 11 zwischen zwei Rollen 12,13 mit jeweils zwei Teilrollen 14,15,16,17 angeordnet ist. Die Rollen 12,13 bzw. die diesbezüglichen Teilrollen 14,15,16,17 sind jeweils einer Segmentoberseite 18 als Losseite oder einer Segmentunter- seite 19 als Festseite zugeordnet. Die Rollen 12,13 bzw. die Teilrollen
14,15,16,17 sind jeweils mittels Außenlagern 20 und/oder mittels Mittenlagern 21 gelagert. Zumindest einzelne oder alle dieser Lager 20,21 dienen der Aufnahme der Messelemente oder Messsysteme zur Durchführung der Lagerkraftmessung und können entsprechend damit versehen werden.
Erfindungsgemäß werden die durchgeführten Wegmessungen zentral und/oder dezentral ausgewertet. Die jeweiligen Messelemente oder Messsysteme werden direkt auf den Segmenten respektive deren Lagern platziert und mittels Daten- und/oder Energieverbindung, wie Kabel, verbunden, so dass die Anbin- düng an periphere Einheiten und Auswertungen durch eine oder der Anzahl der einzusetzenden Systeme entsprechende Verbindungen, wie Kabel, gebündelt vorgenommen werden kann. Durch die möglichen Erweiterungen der Messsysteme kann auf einfache Weise die Anzahl der Auswertungsstellen angepasst werden, um auf diese Weise die Ergebnisse genauer oder repräsentativer zu gestalten. Alternativ kann die Kabelverbindung auch durch eine kabellose Verbindung ersetzt werden. Die messtechnische Auswertung der erfassten Daten erfolgt über Messcomputer oder Messauswertesysteme, die zentral oder dezentral aufgestellt und verbunden sein können.
Die Figur 3 zeigt schematisch eine Anordnung einer Mehrzahl von Kraftmesselementen 31 als Messelemente bei einem Segment 30. Die Elemente 31 sind mittels elektrischer Verbindungen 32,33 sowohl zur Datenverbindung 33 als auch zur Energie- bzw. Stromverbindung 32 angeschlossen an eine Anschlusseinheit 34, die in Figur 3 als Anschlussbox bezeichnet ist. Die Datenverbindung erfolgt dabei vorzugsweise über eine Datenbusverbindung 33, wobei die Elemente 31 jeweils eine Subeinheit aufweisen zum Senden und/oder Empfangen von Daten über den Datenbus 33.
Die Energie- bzw. Stromverbindung und die Datenverbindung wird weiterhin über eine weitere Verbindung 36 auf einen bzw. von einem Umsetzer 35 übertragen, welcher die Strom-/Spannungsversorgung und die Datenübertragung mittels Datenbus gewährleistet.
Die Figur 4 zeigt eine Anschlusseinheit 34 noch einmal schematisch mit Kabel- durchführungen 37 durch die Wandung 38 des Gehäuses 39 der Einheit 34. Es ist eine Kabelverbindung 36 zum Umsetzer zu erkennen, welche mit der elektrischen Versorgung 40 als auch mit dem Datenbus 41 ausgeführt ist. Darüber hinaus sind Kabelverbindungen 42 zu erkennen, welche die Verbindungen 32,33 der Figur 3 realisieren und sowohl elektrische Versorgung als auch Da- tenverbindung per Datenbus gewährleisten.
Durch die Messung der Lagerkraft jeweils an einer Mehrzahl von Lagern von Rollen und/oder Teilrollen zumindest eines Segments, vorteilhaft jedoch auch an Lagern von einer Mehrzahl von Segmenten kann vorteilhaft eine Darstellung des Zustandes der Brammenanlage, Dünnbrammenanlage oder der Stranggießanlage durchgeführt werden, damit beispielsweise ein Bediener einen schnellen Überblick über den Zustand der Anlage erhält. Diese Darstellung kann grafisch aufbereitet die wesentlichen Informationen liefern, damit der Bediener schnell einen Überblick über den Betriebszustand der Anlage erhält.
Dadurch kann vorteilhaft eine schnelle Lokalisierung von aufgetretenen oder erwarteten Fehlern, eine Identifizierung von Störquellen und eine Erkennung einer beispielsweise auch nur lokalen Überlastungen durchgeführt werden.
Darüber hinaus kann eine unkomplizierte und schnelle Aufzeichnung der Messwerte der Messelemente der Lagerkraftmessungen und deren Auswertung, bei- spielsweise auch deren statistische Auswertung durchgeführt werden. Auch kann eine Zuordnung der Messergebnisse zu dem überwachten bzw. gemessenen Segment oder zu dem Strang erfolgen und es können diese entsprechenden Daten auch an eine zentrale Stelle, wie an eine Leitstelle weiter geleitet werden, wie zum Beispiel an ein Schalthaus einer Stranggießanlage, so dass dort beispielsweise über einen Mess-PC oder andere Auswertesysteme eine Datenauswertung erfolgen kann. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn mit der Auswertung der Daten auch eine Steuerung und/oder Regelung von Stellmitteln der Teilrollen und/oder Rollen erfolgen kann, so dass die Lager nur gemäß einer vorgebbaren Lagerkraft oder derart, dass sie nicht über eine maxi- male Lagerkraft belastet werden.
Weiterhin ist es bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Anordnung von Messelementen oder Messsystemen an Lagern vorteilhaft, wenn eine einfache und unkomplizierte Ausbaumöglichkeit zumindest einzelner Teilrollen oder Rollen oder eines einzelnen Segmentes erfolgen kann, ohne dass erhebliche zusätzliche mechanische/elektrische Aufwendungen durchgeführt werden müssen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Realisierung einer Ankopplung mittels einer Steckverbindung erfolgen kann. Vorteilhaft wird somit das Messelement oder das Messystem an einer Teilrolle oder an einer Rolle oder die Mess- elemente oder Messsysteme an einem Segment durch eine Steckverbindung von der entsprechenden Datenverbindung und der elektrischen Versorgungs- Verbindung getrennt oder mit diesem verbunden. Dadurch kann ein Anschließen oder Entkoppeln leicht und unkompliziert durchgeführt werden.
Dabei kann die Steckverbindung bzw. dessen Steckerteile derart gewählt werden, dass eine entsprechend gewünschte Schutzart der Steckverbindung reali- sierbar ist.
Auch erleichtert eine solche Gestaltung der Verbindung des Messelemente bzw. Messsysteme mit einem Gesamtsystem auch eine einfache und unkomplizierte Ergänzung eines beispielsweise noch nicht vollständig ausgerüsteten Segmentes mit weiteren Messelementen, wie Messwertaufnehmern, ohne dass die äußere Verkabelungsstruktur angepasst werden müsste. Es genügt dabei, wenn das zusätzlich installierte Messelement über eine Verbindungseinheit, wie eine Anschlussbox, an das Gesamtsystem der Vorrichtung angeschlossen wird.
Die Anordnung der Messelemente an den jeweiligen dazu vorgesehenen Lagern erlaubt die dezentrale Erfassung von Verfahrgeschwindigkeiten und/oder Wegände- rungen/Zeiteinheit, so dass dadurch auch Kraftänderungen/Zeiteinheit gemessen oder ermittelt werden können und beispielsweise über ein Datenprotokoll zur Verfügung gestellt werden können.
Weiterhin kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Messelemente an den jeweiligen Lagern eine automatische Nullpunktkalibrierung (TARA) einer einzelnen Messstelle im Segment, eines Segmentbereiches (Gruppe), eines gesamten Segmentes oder der kompletten Anlage durchgeführt werden, wobei dies gegebenenfalls auf Grund einer Kombination verschiedener Ereignisse, wie beispielsweise einem Anlagenstart mit vorheriger Kaltstrangzuführung, durchgeführt werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine frei wählbare und im Betrieb über das Protokoll einstellbare Filtereinstellung von Filtern durchführbar ist, um auf die- sem Weg das verfügbare Messsignal der Messelemente verbessert darstellen und damit auch verbessert auswerten zu können.
Gemäß der Erfindung mit der dezentralen Anordnung von Messelementen an Lagern der Anlage ist die dezentrale Erfassung von Messwerten in vorgegebe- nen Grenzen für die Messwerte möglich, wobei aufgrund der Messungen, ein Erreichen der Grenzwerte durch die Messwerte erfasst wird und beispielsweise über das Protokoll auch zur Verfügung gestellt werden kann.
Auch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn eine flexible Kopplung der Bus- Verbindung über eine codierte Steckverbindung durchgeführt werden kann. Dabei kann die codierte Steckverbindung derart ausgestaltet sein, dass aufgrund der Steckverbindung und ihrer Codierung auf die Bestückung des Segmentes mit Rollen und/oder mit Messelementen an den Rollen und/oder Teilrollen geschlossen werden kann.
Die elektrische Ankopplung der Messelemente an den Lagern erfolgt über eine externen Kabelverbindung mit einer flexiblen und/oder wieder lösbaren Verbindung, ggf. auch über eine Steckverbindung. Auch erfolgt die Anbindung der auf den Segmenten platzierten Messelemente bzw. Messsysteme mittels Daten-/ Energieverbindung, wie -kabel, so dass die Anbindung an periphere Einheiten und Auswertungen durch eine oder der Anzahl der einzusetzenden Systeme entsprechende Kabelverbindungen gebündelt vorgenommen werden kann.
Besonders vorteilhaft ist die variable Anzahl von Lagerkraftmessungen in einem Segment ohne Veränderung der äußeren Auswerteeinheiten, so dass die aktuellen Messpositionen innerhalb des Segmentes variabel angepasst werden können.
Insbesondere in Stranggießanlagen mit einer Strangführung aus Strangfüh- rungssegmenten , welche mit Rollen und/oder Teilrollen oder Rollensegmenten zur Führung eines Gießstranges ausgerüstet sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn eine vorgebbare Anzahl von Lagern oder alle Lager mit Elementen zur Lagerkraftmessung ausgestattet sind. Die Ergebnisse der Messwerterfassung der Lagerkraft werden dabei zur Auswertung und zur weiteren Verarbeitung vorteilhaft an eine zentrale Auswerteeinheit, wie beispielsweise an einen Mess- PC oder an einen Server übermittelt.
Die Figur 5 zeigt dies schematisch. Es ist ein Rollensatz 50 mit jeweils zwei Teilrollen 51 ,52,53,54 zu erkennen, wobei zwischen den jeweils paarweise angeordneten Teilrollen eine Bramme 55 aufgenommen ist. An den Lagern 56 der Teilrollen sind Messwertaufnehmer 57 als Messelemente vorgesehen, welche die Lagerkraft an den Lagern 56 ermitteln. Diese Daten der Messelemente werden per Datenübertragung, wie beispielsweise per Datenbusleitung 58, an eine Messwertauswertung 59 beispielsweise an einem Leitstand weitergeleitet, wo ein Mess-PC 60 oder ein Server 61 die Daten empfängt und mittels welchen die Daten auswertbar sind.
Die Datenübertragung der Messwertaufnehmer 57 auf/an den Segmenten erfolgt über einen Datenbus 58 oder mittels strukturierter Verkabelung zu den Auswertesystemen. Zur weiteren Bearbeitung werden die Daten in den Rechnersystemen 60,61 analysiert, ausgewertet, verrechnet und/oder grafisch auf- bereitet.
Die Auswertung der Signale bzw. Daten erfolgt vorteilhaft über ein elektronisches Auswertesystem, wie Computereinheit, Mess-PC und/oder Server, wobei dieses Auswertesystem zur Datenerfassung und zur Datenverarbeitung verwendbar ist. Die Signalverarbeitung auf dem Segment erfolgt vorzugsweise mit entsprechender Datenbuskopplung zu dem Auswertesystemen oder alternativ dazu mit einer Fest- bzw. Direktverkabelung.
Die ausgewerteten Daten können dann an die Anlagentechnik weitergeleitet und zur Anzeige bzw. Darstellung gebracht, bzw. für Steuerungs- und Automa- tisierungszwecke weiter verwendet werden. Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung kann vorteilhaft ein Verfahren einer Lagerüberwachung oder Betriebszustandsüberwachung durchgeführt werden, wie es bereits oben ausgeführt ist. Die Lagerüberwachung oder Betriebszustandsüberwachung kann dabei derart erfolgen, dass die Auswertung der achszugehörigen Lager durch eine Erledigungsauswertung spezifischer Kraftverläu- fe auf bestimmte Anomalien oder Veränderungen einer einzelnen Rolle schließen lässt.
Insbesondere bei Veränderungen der spezifischen Kraftverläufe derart, dass wiederkehrende Verlaufsfolgen unterbrochen oder verändert sind, kann auf eine Rollendrehung geschlossen werden. Somit kann eine Rollendrehungsüberwa- chung durchgeführt werden.
Bei Veränderungen der spezifischen Kraftverläufe derart, dass wiederkehrende Verlaufsfolgen ausbleiben, kann auf den Stillstand der Rolle geschlossen werden. Somit kann eine Rollenstillstandsüberwachung durchgeführt werden. Bei Veränderungen der spezifischen Kraftverläufe derart, dass wiederkehrende Verlaufsfolgen ausbleiben und beide beteiligten Lager eine bedeutende oder vollständige Kraftreduktion detektieren, kann auf den Bruch einer Rolle geschlossen werden. Somit kann eine Rollenbruchdetektion durchgeführt werden. Bei Veränderungen der spezifischen Kraftverläufe derart, dass wiederkehrende Verlaufsfolgen ausbleiben und eine teilweise Kraftreduktion an einem der bei- den Lager detektiert werden kann, kann auf einen Lagerbruch geschlossen werden. Somit kann eine Lagerbruchdetektion durchgeführt werden. Bei Veränderungen der spezifischen Kraftverläufe derart, dass sich die Verläufe derart verändern, dass sich die detektierten Kraftverläufe im Vergleich zu den erwarteten Kraftverläufen langsamer darstellen, kann auf einen Rollenschlupf geschlossen werden. Somit kann eine Rollenschlupfüberwachung durchgeführt werden.
Bei Veränderungen der spezifischen Kraftverläufe in dem Sinne, dass die spezifischen Kraftverläufe über die zulässigen Maximallasten erhöht sind, kann auf eine Überlastung der jeweiligen Lager geschlossen werden. Somit kann eine Überlastüberwachung durchgeführt werden. Neben den obigen Überwachungen kann auch eine statistische Auswertung der Messergebnisse durchgeführt werden. Durch die statistische Auswertung der Lagerkraftmessungen können die nachfolgend beschriebenen Ergebnisse ermittelt, berechnet, ausgewertet und zur Anzeige bzw. zur Darstellung gebracht werden. Bei einer Erfassung von Symmetrievariationen zwischen den Lagern einer Rolle, kann auf die einseitige Belastung der Lager geschlossen werden. Die Symmetriestatistik erlaubt somit eine Detektion einer einseitigen Belastung der Lager. Bei Vergleich der gemessenen Lagerkraftmessungen mit zuvor aufgezeichne- ten Daten oder Sollwerten und/oder mittels einer entsprechenden statistischen Auswertung, kann auf den Verschleiß einer Rolle bzw. eines Lagers geschlossen werden. Es kann somit eine Verschleißerkennung oder -Statistik unter anderem für die Rollen oder Lager durchgeführt werden. Die ermittelten Verschleißstatistiken können zu einer vorbeugenden Wartungs- intervallermittlung herangezogen werden, um so zukünftige Ereignisse vorherzusagen. Die Daten können somit zur Ermittlung anstehender Wartungen und zukünftiger Wartungsintervalle herangezogen werden. Es kann somit eine Überwachungsstatistik zur Festlegung einer vorbeugenden Wartung durchgeführt werden. Durch die Zusammenführung der Rollenüberwachungsergebnisse kann auf den Zustand eines gesamten Segmentes geschlossen werden. Hierzu können alle Ergebnisse der Rollenüberwachung herangezogen werden. Durch logische Verknüpfungen der Rollenteilergebnisse können so Segmentüberwachungskriterien ermittelt werden. Es kann damit eine Segmentüberwachung durchgeführt werden.
Durch die Zusammenfassung einzelner Rolleninformationen und/oder durch Verdichtung der Daten kann auf die Zustände der Segmente geschlossen werden. Bei entsprechendem Informationsgehalt kann durch die erhaltenen Daten ein Rückschluss auf eine anstehende Wartung bzw. auf die durchzuführenden Arbeiten gezogen werden. Es kann damit eine Überwachungsstatistik zur Festlegung einer vorbeugenden Wartung umgesetzt werden. Durch die Zusammenfassung einzelner Rolleninformationen und/oder durch Verdichtung der Daten kann auf die Belastungsverteilung innerhalb eines Segmentes geschlossen werden. Die Ergebnisse können wiederum der Wartungsplanung als Grundlage dienen. Es kann damit eine Überwachungsstatistik zur Ermittlung einer Belastungsverteilung beispielsweise eines Segments umge- setzt werden.
Durch die Zusammenfassung einzelner Rolleninformationen oder Rollendaten und/oder durch Verdichtung der Daten kann auf den Verschleiß innerhalb eines Segmentes geschlossen werden. Die Ergebnisse können wiederum der Wartungs-planung als Grundlage dienen. Durch die Zusammenfassung einzelner Rolleninformationen oder Rollendaten und/oder durch Verdichtung der Daten können die anstehenden Wartungen geplant und dadurch verbessert und zielgerichtet durchgeführt werden. Durch die gezielte Planung der Wartungen können ungeplante Stillstandszeiten minimiert werden wodurch die Anlagenverfügbarkeit und deren Produktivität steigt. Durch die Zusammenführung der Rollen- und Segmentüberwachungsergebnisse kann auf den Zustand eines gesamten Stranges geschlossen werden. Hierzu können alle Ergebnisse der Rollen- und der Strangüberwachung herangezogen werden. Durch logische Verknüpfungen der Rollenergebnisse und der Strangergebnisse und Teilergebnisse können so Strangüberwachungskriterien ermittelt werden. Es kann somit eine Strang- und/oder Maschinenüberwachung realisiert und umgesetzt werden.
Durch die Zusammenführung der Rollen- und Segmentüberwachungsergebnisse kann auf den Maschinenzustand bzw. auf den Betriebszustandes des gesamten Stranges geschlossen werden. Dadurch kann eine Diagnose des Ma- schinenzustandes bzw. des Betriebszustandes erfolgen.
Durch die Zusammenführung der Rollen- und Segmentüberwachungsergebnisse kann die Belastung und auf die Belastungsverteilung auf den gesamten Strang geschlossen werden. Damit kann somit eine Belastungsanalyse und eine Belastungsverteilungsanalyse durchgeführt werden. Durch diese Zusammenführung der Rollen- und Segmentüberwachungsergebnisse kann die Belastung, die Belastungsverteilung und somit die Maschinen- auslastung optimiert werden, indem die Anordnung und die Ausbildung der Rollen und Segmente derart gewählt wird, dass die Belastung und die Belastungsverteilung in einem vorgebbaren Bereich bleibt.
Besonders vorteilhaft kann eine Darstellung des Maschinenbetriebszustandes beispielsweise in einem Prozessschaubild insbesondere zur Diagnosehilfe und zur schnellen Bestimmung irregulärer oder vom Standard-Betriebsfall abweichender Zustände durchgeführt werden.
Dabei kann eine Verwendung von einer Ampelstatistik für die Zustand serken- nung je Lager verwendet werden, siehe hierzu Figur 6. In Figur 6 sind jeweils auf der Festseite 71 und auf der Losseite 70 Rollen bzw. Teilrollenpaare ange- ordnet, welche in Lagern gelagert sind. Den Lagern bzw. zumindest einzelnen Lagern zugeordnet ist eine Anzeige oder Ampeldarstellung 72, die den Zustand des Lagers bzw. seine Belastung darstellt. Dabei wird ein grünes Quadrat verwendet, welches signalisiert, dass die Lagerbelastung in einem günstigen akzeptablen Bereich, also o.k., ist. Weiterhin wird ein gelber Kreis verwendet, der oberhalb des grünen Quadrats angeordnet ist. Der gelbe Kreis signalisiert, dass eine starke Belastung vorliegt oder es soll eine Ankündigung eines möglichen Defektes signalisieren. Dies bedeutet daher ein „ACHTUNG"-Signal. Über dem gelben Kreis ist weiterhin ein rotes Dreieck angeordnet, welches eine Gefahr signalisiert, in dem eine Überlastung oder ein Defekt angezeigt wird. Mit angezeigten Zwischenstellungen oder Veränderungsrichtungsanzeigen ist es weiterhin möglich, auch Tendenzen beschreiben und anzeigen zu können. Erfindungsgemäß ist es daher vorteilhaft, eine Verwendung von Ampelstatistiken vorzunehmen, beispielsweise wie zuvor beschrieben, um eine Zustandser- kennung je Rolle durchzuführen, siehe hierzu Figur 7. In Figur 7 ist ein Teilsegment 80 mit Segmentrollen 81 auf der Festseite dargestellt, welche eine Bramme 82 tragen. Zur Darstellung der Lagerbelastung ist ein Anzeigemittel 83 vorgesehen, welches in der oben beschriebenen Ampelstruktur die Belastung signalisiert. Wie im linken Bildteil der Figur 7 zu erkennen ist, ist weiterhin eine ampelartige Anzeige 84 zur Darstellung der Rollenbelas- tung vorgesehen, um die Rollenbelastung sowohl auf der Losseite als auch auf der Festseite anzeigen zu können. Auch kann die Verwendung von Ampelsta- tistiken erfolgen, wie zuvor beschrieben, um dies für die Zustandserkennung bzw. Zustandssignalisierung je Teilsegment durchführen zu können. Auch kann die Verwendung von Ampelstatistiken durchgeführt werden, um sie wie zuvor beschrieben, für die Zustandserkennung je Segment zu nutzen. Auch kann die Ampelstatistik bzw. Darstellung mittels Ampelsymbolen dazu genutzt werden, um eine Zustandserkennung je Strang und/oder für die Maschine durchzuführen, siehe hierzu Figur 8.
Figur 8 zeigt eine Maschine 90, die einzelne Segmente 91 aufweist. Die Segmente 91 führen eine Bramme 92. Je Segment 91 ist eine Anzeige 93 zur Signalisierung des Betriebszustandes des jeweiligen Segments 91 vorgesehen. Neben der Signalisierung des statischen Zustandes des Betriebszustandes kann es vorteilhaft sein, wenn auch eine Richtungserkennung einer Veränderung des Betriebszustandes durchgeführt und signalisiert wird. Es kann dann schnell erfasst werden, aus welcher Richtung die erfasste Abweichung vom Idealzustand kommt bzw. in welche Richtung sich die erfasste Abweichung entwickelt. Dabei kann unterschieden werden, ob sich die Abweichung von hoch nach niedrig entwickelt, also sich verringert oder sich in umgekehrter Richtung verändert, also sich vergrößert. Dies kann eine geschätzte Zusatzinformation für die Anlagenbeurteilung darstellen. In Figur 9 ist eine solche Darstellung schematisch gezeigt. In Figur 9a ist eine statische Anzeige dargestellt, welche einen unbeanstandeten Betriebszustand (o.k.) signalisiert. In Figur 9b ist eine dynamische Anzeige dargestellt, welche einen unbeanstandeten Betriebszustand signalisiert, der aber in Richtung „Ach- tung"-Zustand wechseln wird bzw. eine Tendenz in diese Richtung aufzeigt. In Figur 9c ist eine statische Anzeige dargestellt, welche einen mittlerer Betriebs- zustand „Achtung" signalisiert. In Figur 9d ist eine dynamische Anzeige dargestellt, welche einen mittlerer Betriebszustand „Achtung" signalisiert, der aber in Richtung „Gefahr"-Zustand wechseln wird bzw. eine Tendenz in diese Richtung aufzeigt. In Figur 9e ist eine statische Anzeige dargestellt, welche einen gefährdeten Betriebszustand „Gefahr" signalisiert. In Figur 9f ist eine dynamische An- zeige dargestellt, welche einen Betriebszustand „Gefahr" signalisiert, der aber in Richtung „Achtung" wechseln wird bzw. eine Tendenz in diese Richtung aufzeigt.
Die erfindungsgemäße Anordnung sieht somit ein Automationskonzept zur Diagnose des Maschinenzustandes vor, bei welchem Teilmaschinenzustände von zumindest einem Lager und/oder von zumindest einer Rolle und/oder von zu- mindest einem Teilsegment und/oder von zumindest einem Segment oder von der gesamten Anlage bzw. Maschine überwacht wird. Durch die Lagerkraftmessungen und die somit durchgeführte Erfassung von Lagerkräften und der Überführung der Messsignale zu einem Auswertesystem, wie beispielsweise einem Mess-PC und/oder Server, kann eine statistische Auswertung der Signale vor- genommen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein variabler Ersatz und/oder eine variable Ausrüstung der Maschine, der Segmente, der Teilsegmente und/oder der Rollen mit Messwertaufnehmern durchgeführt werden kann. Auch ist eine Erweiterung der jeweiligen Lagermessungen auf dem Segment mit geringem Montage- und Realisierungsaufwand möglich.
Besonders vorteilhaft ist die Realisierung der Signalerfassung und/oder der Signalvorverarbeitung mit auf dem Segment platzierten Messelementen oder Messsystemen, welche konventionell mit direkter Verkabelung oder mittels Da- ten-/Energiekabel angebunden werden. Auch kann eine Datenbusverbindung realisiert werden.
Neben der Erfassung der Lagerkraft der Lager kann auch eine zeitliche Veränderung der Lagerkraft detektiert oder bestimmt werden. Dabei kann eine Erfassung einer seitlichen Krafteinwirkungen, einer Gesamtkrafteinwirkung und/oder von ferrostatischer Lasten durchgeführt werden. Die ermittelten Daten können vorteilhaft in einem Speicher gespeichert werden und zur Ermittlung von Diagnosen kann auf die historischen gespeicherten Daten zurückgegriffen werden. Vorteilhaft ist dabei die Komprimierung aktueller Daten zur Speicherung und Langzeitarchivierung. Bezugszeichenliste
1 hierarchische Struktur
2 Maschine
3 Segment
4 Teilsegment
5 Rolle
6 Teilrolle
7 Lager
8 Messwertaufnehmer, Messelement, Messsystem
10 Segment
11 Bramme
12 Rolle
13 Rolle
14 Teilrolle
15 Teilrolle
16 Teilrolle
17 Teilrolle
18 Segmentoberseite
19 Segmentunterseite
20 Außenlager
21 Mittenlager
30 Segment
31 Kraftmesselement
32 Verbindung
33 Verbindung
34 Anschlusseinheit
35 Umsetzer
36 Verbindung
37 Kabeldurchführung 38 Wandung
39 Gehäuse
40 Versorgung
41 Datenbus
42 Kabelverbindung
50 Rollensatz
51 Teilrolle
52 Teilrolle
53 Teilrolle
54 Teilrolle
55 Bramme
56 Lager
57 Messwertaufnehmer
58 Datenbus
59 Messwertauswertung
60 Rechnersystem
61 Rechnersystem
70 Losseite
71 Festseite
72 Anzeige, Ampeldarstellung
80 Teilsegment
81 Segmentrollen
82 Bramme
83 Anzeigemittel
84 Anzeige
90 Maschine
91 Segment
92 Bramme
93 Anzeige