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Title:
GRINDING DEVICE FOR ROLLS HAVING STATIONARY GUIDE RAILS AND MOBILE GRINDING UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/130531
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a grinding device (1) for the surface treatment of rolls (2), particularly of rolls (2) for machines producing, finishing and/or processing webs, such as paper, cardboard or tissue machines, comprising stationary components and mobile components which can be separated from each other. The stationary components comprise guide rails (5), which extend substantially in parallel to a roll axis of the roll (2) to be treated and which are connected to a subsurface (6). Thus, the stationary components, such as the guide rails (5), can remain at the place of use of the rolls, while the components that are mobile or can be transported can be easily separated from the stationary components and can be transported to other locations.

Inventors:
HONOLD JOCHEN (DE)
PRIBER ULRICH (DE)
IHLENFELDT STEFFEN (DE)
Application Number:
EP2010/055156
Publication Date:
November 18, 2010
Filing Date:
April 20, 2010
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
HONOLD JOCHEN (DE)
PRIBER ULRICH (DE)
IHLENFELDT STEFFEN (DE)
International Classes:
B24B5/36; B23Q1/01; B24B5/37; B24B41/02; B24B49/12
Domestic Patent References:
WO2001049451A12001-07-12
WO2001049451A12001-07-12
Foreign References:
DE29915022U11999-10-21
DE4304478A11994-08-18
FR1298429A1962-07-13
EP1084796A22001-03-21
US3653162A1972-04-04
DE9209844U11992-11-12
DE391525C1924-03-07
EP1584396A22005-10-12
EP1584396A22005-10-12
Other References:
GROH H: "Neue Instandhaltungstechniken", IPW INTERNATIONAL PAPER WORLD, DPW VERLAGSGESELLSCHAFT MBH, HEUSENSTAMM, DE, vol. 43, no. 10, 1 January 1989 (1989-01-01), pages 553 - 557, XP009136343, ISSN: 0031-1340
Attorney, Agent or Firm:
VOITH PATENT GMBH (Sankt Pöltener Strasse 43, Heidenheim, 89522, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Schleifvorrichtung (1 ) zur Oberflächenbearbeitung von Walzen (2), insbesondere von Walzen (2) für bahnherstellende, -veredelnde und/oder - verarbeitende Maschinen wie Papier-, Karton- oder Tissue-Maschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifvorrichtung (1 ) stationäre Komponenten und mobile Komponenten umfasst, die voneinander trennbar sind, und wobei die stationären Komponenten Führungsschienen (5) umfassen, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Walzenachse der zu bearbeitenden Walze (2) erstrecken und mit einem Untergrund (6) verbunden sind.

2. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Führungsschienen (5) direkt mit dem Untergrund (6) verbunden sind.

3. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Führungsschienen (5) mit in den Untergrund eingelegten Trägern (10) verbunden sind.

4. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Führungsschienen (5) mit einem in den Untergrund eingelegten Rahmen (4) verbunden sind.

5. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zu schleifende Walze (2) auf mit dem Untergrund (6) verbundenen Lagerböcken (3) anordnenbar ist.

6. Schleifvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Untergrund (6) und den Lagerböcken (3) und/oder zwischen dem Untergrund (6) und den Führungsschienen (5) eine passive Isolation gegen Schwingungsanregung vom Untergrund (6) in Form einer Dämpfungsschicht (7) und/oder Dämpfungselementen in Form von Federelementen vorgesehen ist.

7. Schleifvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerböcke (3) und/oder die Führungsschienen (5) Vorrichtungen zur aktiven Entkoppelung vom Untergrund (6) in Form von Steuer- und regelbaren Aktoren (8) aufweisen.

8. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerstellen (9a, 9b) der Walze (2) in den Lagerböcken (3) horizontal und/oder vertikal verstellbar sind.

9. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen Komponenten der Schleifvorrichtung (1 ) einen auf den Führungsschienen (5) beweglich geführten Längsschlitten (15) umfassen, der entlang einer Erstreckungsrichtung (z) der Walzenachse der zu bearbeitenden Walze (2) verfahrbar oder verschieblich angeordnet ist.

10. Schleifvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der

Längsschlitten (15) Lager (11 ) aufweist, welche mit den Führungsschienen (5) zusammenwirken.

11. Schleifvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (11 ) als Gleit- oder Wälzlager unter Ausbildung einer Fest-Los-Lagerung mit Rollenumlaufschuhen (12, 12a, 12b) ausgebildet sind.

12. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Längsschlitten (15) ein Querschlitten (18) verfahrbar oder verschieblich angeordnet ist, wobei eine Bewegungsrichtung (x) des Querschlittens (18) im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung

(z) des Längsschlittens (15) orientiert ist.

13. Schleifvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der

Querschlitten (18) gegenüber dem Längsschlitten (15) horizontal und/oder vertikal schwenkbar ist.

14. Schleifvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Längsschlitten (15) und dem Querschlitten (18) ein Schienen- Lager-System (19) insbesondere mit Umgriff von Lagern um Führungsschienen ausgebildet ist.

15. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschlitten (18) auf dem Längsschlitten (15) fixiert oder abnehmbar angeordnet ist.

16. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Querschlitten (18) ein Werkzeug (17), insbesondere eine Schleifscheibe, ein Bandschleifer, eine Rilliervorrichtung, eine Superfinishingvorrichtung oder eine Honvorrichtung anordnenbar ist.

17. Schleifvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das

Werkzeug (17) geometriegesteuert betreibbar ist.

18. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifvorrichtung (1 ) Messeinrichtungen (16) aufweist, durch welche eine Position der Schleifvorrichtung (1 ) relativ zu der zu bearbeitenden Walze (2) bestimmbar ist.

19. Schleifvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtungen (16) zumindest zwei Erfassungsvorrichtungen (22) für ein

Referenzobjekt (14) umfassen.

20. Schleifvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die

Erfassungsvorrichtungen (22) in Form von Scannern (22), insbesondere von Laserscannern, ausgebildet sind.

21. Schleifvorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzobjekt (14) in Form eines gespannten Drahtes (14) ausgebildet ist, welcher Draht (14) im Wesentlichen parallel zu der Walzenachse der zu bearbeitenden Walze (2) angeordnet ist und zu der Walzenachse in einer festgelegten, unveränderlichen geometrischen Beziehung steht.

22. Schleifvorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der

Draht (14) so angeordnet ist, dass er durch die Scanner (22) erfassbar ist.

23. Schleifvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Scanner (22) an dem Längsschlitten (15) oder an dem Querschlitten (18) angeordnet sind.

24. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtungen (16) zumindest einen

Neigungssensor (23) umfassen, welcher an dem Querschlitten (18) angeordnet ist und durch welchen eine Neigung des Querschlittens (18) relativ zum Untergrund (6) erfassbar ist.

25. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtungen (16) zumindest einen Messtaster

(24) aufweisen, welcher an dem Querschlitten (18) angeordnet ist und durch welchen eine Abtastung der zu bearbeitenden Walzenoberfläche und/oder eine Entfernungsmessung der Schleifvorrichtung (1 ) von der Walzenachse möglich ist.

26. Schleifvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer Messtaster vorgesehen ist, welcher in Bezug auf die Walzenachse gegenüber dem ersten Messtaster (24) an einer Rückseite der Walze (2) angeordnet ist, durch welchen weiteren Messtaster Rundlauffehler an den Auflagestellen der Walze (2) erfassbar sind.

27. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der Scanner (22), des Neigungssensors (23), des zumindest einen Messtasters (24) der Messeinrichtungen (16) zur Steuerung und Regelung der Position des Werkzeuges (17) mittels Stellvorrichtungen (21 , 25, 26), welche insbesondere in Form von Piezo-Aktoren ausgeführt sind, zuführbar sind.

28. Schleifvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das

Werkzeug (17) durch zumindest eine Stellvorrichtung (21 ) in Bezug auf die Walzenachse in einer durch die Richtungen (x) und (z) vorgegebenen Ebene schwenkbar ist.

29. Schleifvorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (17) durch zumindest eine Stellvorrichtung (25) in Bezug auf die Walzenachse in einer durch die Richtungen (x) und (y) vorgegebenen Ebene schwenkbar ist.

30. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (17) durch zumindest eine Stellvorrichtung (26) in Richtung (x) in Bezug auf die Walzenachse verstellbar ist.

Description:
Schleifvorrichtung für Walzen

Die Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung zum Schleifen von Walzen, insbesondere zum Schleifen von Walzen für Maschinen zur Herstellung und/oder Veredelung einer Faserstoffbahn wie beispielsweise einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die in der Papierindustrie verwendeten Walzen unterliegen einem unvermeidbaren Verschleiß. Die Wiederaufarbeitung erfolgt derzeit üblicherweise durch Transport der Walzen in ein Service Center und dortige Überarbeitung. Da jedoch die Abmessungen und das Gewicht dieser Walzen immer mehr zunehmen - über 100 t Gewicht und 12 m Länge sind keine Seltenheit mehr - ist ein alternatives Konzept sowohl wirtschaftlich wünschenswert als auch beispielsweise durch Restriktionen im Güterverkehr notwendig. Hierzu bietet sich eine Schleifvorrichtung an, welche mobil ist und in einfacher Weise in eine Papierfabrik transportiert und dort betrieben werden kann.

Für Trockenzylinder von Papiermaschinen zur Herstellung von Tissuepapier sind bereits eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen von Walzenoberflächen bekannt, welche in der WO 01/49451 A1 beschrieben sind. Die Trockenzylinder dieser Art von Papiermaschinen sind einerseits sehr groß und andererseits durch ihre beheizbare Auslegung schwer zu deinstallieren, weshalb die Oberfläche dieser sog. Yankee-Zylinder stets in situ bearbeitet werden muss. In der WO 01/49451 A1 ist eine Schleifvorrichtung zum Schleifen eines derartigen Yankee-Zylinders beschrieben, wobei die Schleifvorrichtung in einer zur Walze im Wesentlichen parallelen Richtung sowie zur Walze hin und von dieser weg verschiebbar ist. Weiterhin ist ein der Schleifvorrichtung zugeordnetes und mit dieser verschiebbares Meßsystem zur Vermessung der Walze und relativ zu mindestens einer Bezugslinie vorgesehen, welche außerhalb der Walze vorgesehen ist und parallel zur Achse der Walze verstellt wird, wobei die relative Position in einer zur Bezugslinie vorzugsweise lotrechten Ebene bestimmt wird. Der von der Schleifvorrichtung ausgeführte Schleifvorgang, d.h. die Anpresskraft oder der Berührungsdruck, wird auf der Basis der von dem Messsystem erhaltenen Messwerte geregelt. Der Schleifvorgang erfolgt somit kraftgesteuert auf der Basis einer vorherigen Vermessung der Oberfläche.

Nachteilig an dieser bekannten Schleifvorrichtung ist dabei einerseits, dass das Meßsystem nicht die für die Bearbeitung von Walzenoberflächen mit verschiedenen Bezügen geforderte Genauigkeit erreicht und das kraftgesteuerte Schleifen bei weichen bzw. elastischen Bezügen schwierig ist. Die weiter oben erwähnten Yankee- Zylinder sind aus Metall bzw. mit einer Keramik- oder Hartmetallbeschichtung versehen, jedoch nicht mit einem weichen Bezug belegt.

Zudem ist die Eignung der gemäß der WO 01/49451 A1 verwendeten Bandschleiftechnologie für die Bearbeitung weicher Walzenbezüge nicht im gewünschten Maß gegeben.

Weiterhin steht die bei der aus der WO 01/49451 A1 bekannten Vorrichtung verwendete Führung auf dem Schaberbalken nicht zur Verfügung; diese wäre für geometriegeführtes Schleifen auch nicht geeignet.

Herkömmliche Schleifmaschinen, wie sie beispielsweise aus der EP 1 584 396 A bekannt sind, weisen den Nachteil auf, gänzlich fixiert an einen Ort zu sein. Dies liegt insbesondere in der Ausbildung der Schleifbetten für diese Schleifmaschinen. Derartige Schleifbetten umfassen dabei gewöhnlich einen Betonquader großer Abmessungen und Masse, welcher in einer geeigneten Ausnehmung im Untergrund beispielsweise einer Halle angeordnet und auf Federn zur Schwingungsentkoppelung gelagert ist. Ein solches Schleifbett kann mehrere hundert Tonnen wiegen und ist somit nur äußerst aufwändig herzustellen. Zudem widerspricht ein derartiges Schleifbett jeglicher Forderung nach Mobilität. Schleifmaschinen mit einem derartigen Schleifbett werden ausschließlich für den stationären Gebrauch gebaut und können nicht transportiert werden. Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Schleifvorrichtung für Walzen anzugeben, welche mobil ist, ohne aufwendiges und schweres Schleifmaschinenbett auskommt und zum Einsatz bei beliebigen Walzenoberflächen geeignet ist.

Dabei sind als wichtigste Kriterien die Anforderungen an die Genauigkeit und die Unempfindlichkeit gegenüber Störungen sowie die Abdeckung eines breit gefächerten Anwendungsfeldes zu nennen.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die Schleifvorrichtung stationäre Komponenten und mobile Komponenten umfasst, die voneinander trennbar sind, und wobei die stationären Komponenten Führungsschienen umfassen, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Walzenachse der zu bearbeitenden Walze erstrecken und mit einem Untergrund verbunden sind.

Die stationären Komponenten bewegen sich dabei in einem Rahmen, welcher sich im Vergleich zu normalen Schleifbetten durch eine einfache Installierbarkeit, geringe Fundamentierung und Kostengünstigkeit auszeichnet. Die stationären Komponenten können somit in jeder Papierfabrik, welche dies wünscht, vorhanden sein, während die mobilen Komponenten von den stationären Komponenten in einfacher Weise trennbar und die mobilen Komponenten dann an andere Standorte verbracht werden können, um dort zum Einsatz zu kommen.

Somit sind Papierfabriken weder zum Aufbau einer eigenen, sehr aufwendigen stationären Schleifvorrichtung gezwungen, noch müssen schwere und lange Walzen unter enormem Aufwand in Service-Center verschickt werden. Auch der Erwerb der mobilen Komponenten entfällt, da diese nach Bedarf in Form einer Serviceleistung geordert, benutzt und wieder abtransportiert werden. Der Kostenfaktor für feste Installationen ist somit gering.

Weitere vorteilhafte Aspekte und Ausgestaltungsvarianten gehen aus den Unteransprüchen hervor. Vorteilhafterweise können die Führungsschienen direkt mit dem Untergrund, mit in den Untergrund eingelegten Trägern oder mit einem in den Untergrund eingelegten Rahmen verbunden sein, so dass eine entsprechend den geforderten Genauigkeiten Fundamentierung erzielt werden kann.

Die zu schleifende Walze ist bevorzugt auf mit dem Untergrund verbundenen Lagerböcken anordnenbar.

Zur Entkoppelung der Lagerböcke und/oder den Führungsschienen kann zwischen dem Untergrund und den Lagerböcken und/oder zwischen dem Untergrund und den Führungsschienen eine passive Isolation gegen Schwingungsanregung in Form einer Dämpfungsschicht und/oder Dämpfungselementen in Form von Federelementen vorgesehen sein. Dies ist eine einfache Maßnahme gegen Schwingungsanregungen.

Besonders bevorzugt können die Lagerböcke und/oder die Führungsschienen auch Vorrichtungen zur aktiven Entkoppelung vom Untergrund in Form von Steuer- und regelbaren Aktoren aufweisen. Dies ist eine zwar aufwendige, jedoch sehr zuverlässige Form der Dämpfung. Auch Mischformen aus aktiver und passiver Dämpfung sind möglich.

Um die Bearbeitung sowohl großer als auch kleiner Walzendurchmesser zu ermöglichen und die Position des Werkzeugs zur Oberflächenbearbeitung relativ zur Walzenachse korrekt einstellen zu können, ist es von Vorteil, wenn die Lagerstellen der Walze in den Lagerböcken sowohl horizontal als auch vertikal verstellbar sind.

Vorteilhafterweise können die mobilen Komponenten der Schleifvorrichtung einen auf den Führungsschienen beweglich geführten Längsschlitten umfassen, der entlang einer Erstreckungshchtung der Walzenachse der zu bearbeitenden Walze verfahrbar oder verschieblich angeordnet ist.

Bevorzugt kann der Längsschlitten Lager aufweisen, welche mit den Führungsschienen zusammenwirken. Bevorzugte Lagerformen sind dabei Gleit- oder Wälzlager. Eine besonders bevorzugte Ausführung sieht dabei die Ausbildung einer Fest-Los-Lagerung mit Rollenumlaufschuhen vor, welche ein hohes Maß an Genauigkeit und guter Führung bei wenig Anfälligkeit für Versätze quer zur Bewegungsrichtung aufweisen.

Auf dem Längsschlitten ist vorzugsweise ein Querschlitten verfahrbar oder verschieblich angeordnet, wobei eine Bewegungsrichtung des Querschlittens im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Längsschlittens orientiert ist. Dadurch sind die gewünschten Freiheitsgrade in der Bewegung relativ zur Walze direkt und in einfacher Weise ansteuerbar.

Um spezielle Bombierungen oder andere Oberflächenstrukturen in die Walzenfläche einbringen zu können, ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Querschlitten gegenüber dem Längsschlitten horizontal und/oder vertikal schwenkbar ist.

Auch zwischen dem Längsschlitten und dem Querschlitten kann ein Schienen-Lager- System ausgebildet sein, welches insbesondere mit Umgriff von Lagern um Führungsschienen ausgebildet sein kann, da hierdurch auch eine Sicherung gegen abhebende Kräfte während der Bearbeitung möglich ist.

Der Querschlitten kann auf dem Längsschlitten fixiert oder abnehmbar angeordnet sein. Eine fixierte Anordnung erleichtert den Montageaufwand, da der Querschlitten nicht extra montiert werden muss, andererseits trägt ein abnehmbarer Querschlitten zur Kompaktheit der Vorrichtung bei.

Vorteilhafterweise kann an dem Querschlitten ein Werkzeug, insbesondere eine Schleifscheibe, ein Bandschleifer, eine Rilliervorrichtung, eine Superfinishingvorrichtung oder eine Honvorrichtung anordnenbar sein, was ein breites Anwendungsspektrum für die Schleifvorrichtung sicherstellt.

Besonders bevorzugt erfolgt der Betrieb der Werkzeuge geometriegesteuert, da hierdurch eine höhere Genauigkeit erreichbar ist. Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist die Schleifvorrichtung Messeinrichtungen auf, durch welche eine Position der Schleifvorrichtung relativ zu der zu bearbeitenden Walze bestimmbar ist.

Vorzugsweise können die Messeinrichtungen zumindest zwei Erfassungsvorrichtungen für ein Referenzobjekt aufweisen, welche in Form von Scannern, insbesondere von Laserscannern, ausgebildet sein können. Scanner dieser Art erlauben eine einfach, aber sehr zuverlässige Erfassung der Position von Objekten.

Besonders bevorzugt kann das Referenzobjekt in Form eines gespannten Drahtes ausgebildet sein, welcher Draht im Wesentlichen parallel zu der Walzenachse der zu bearbeitenden Walze angeordnet ist und zu der Walzenachse in einer festgelegten, unveränderlichen geometrischen Beziehung steht. Diese Referenzierung erlaubt eine genaue Lokalisierung der räumlichen Position der wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung zueinander, so dass eventuelle Ungenauigkeiten in der mechanischen Fundamentierung ausgleichbar sind.

Bevorzugt ist der Draht so angeordnet ist, dass er durch die Scanner erfassbar ist, was durch eine entsprechende Geometrie der Scanner ermöglicht wird.

Die Scanner können dabei jeweils paarweise sowohl an dem Längsschlitten als auch an dem Querschlitten angeordnet sein. Die Auswahl kann dabei jeweils nach Gesichtspunkten wie dem Schutz der Scanner während des Transports, einfache Zugänglichkeit für das Bedienpersonal etc. erfolgen.

Weiterhin können die Messeinrichtungen vorteilhafterweise zumindest einen Neigungssensor aufweisen, welcher an dem Querschlitten angeordnet ist und durch welchen eine Neigung des Querschlittens relativ zum Untergrund erfassbar ist.

Ebenso ist von Vorteil, wenn die Messeinrichtungen zumindest einen Messtaster aufweisen, welcher an dem Querschlitten angeordnet ist und durch welchen eine Abtastung der zu bearbeitenden Walzenoberfläche und/oder eine Entfernungsmessung der Schleifvorrichtung von der Walzenachse möglich ist. Der Messtaster kann als induktiver Messtaster oder als Lasertaster ausgeführt sein.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante, bei welcher zumindest ein weiterer Messtaster vorgesehen ist, welcher in Bezug auf die Walzenachse gegenüber dem ersten Messtaster an einer Rückseite der Walze angeordnet ist, durch welchen weiteren Messtaster Rundlauffehler an den Auflagestellen der Walze erfassbar sind.

Bevorzugt können die Messwerte der Scanner, des Neigungssensors, des zumindest einen Messtasters der Messeinrichtungen zur Steuerung und Regelung der Position des Werkzeuges (17) mittels Stellvorrichtungen (21 , 25, 26) zugeführt werden, Die Stellvorrichtungen können dabei beispielsweise in Form von Piezo-Aktoren ausgeführt sein.

Vorteilhafterweise kann das Werkzeug durch zumindest eine Stellvorrichtung in Bezug auf die Walzenachse in mehreren Ebenen schwenkbar sein.

Zudem kann das Werkzeug durch zumindest eine Stellvorrichtung in Richtung auf die Walzenachse verstellbar sein. Auf diese Weise kann jede beliebige Position angefahren und eine beliebige voreinstellbare Oberflächenform wie beispielsweise besondere Bombierungen angefertigt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine stark vereinfachte Prinzipskizze der erfindungsgemäß ausgestalteten Schleifvorrichtung in einer Aufsicht von oben, Fig. 2A-B stark schematisierte Darstellungen zweier möglicher Maßnahmen zur Schwingungsentkoppelung der erfindungsgemäß ausgebildeten Schleifvorrichtung,

Fig. 3 eine schematisiert seitliche Ansicht der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung mit zwei Walzen- bzw. Werkzeugdurchmessern,

Fig. 4A-C stark schematisierte seitliche Darstellungen dreier möglicher Fundamentierungen für eine erfindungsgemäße Schleifvorrichtung,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für einer Lagerung der erfindungsgemäß ausgebildeten Schleifvorrichtung,

Fig. 6 zwei stark schematisierte perspektivische Darstellungen des Längs- und des Querschlittens der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung,

Fig. 7A-B eine seitliche Darstellung und eine Aufsicht auf ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Schleifvorrichtung, und

Fig. 8A-B eine seitliche Darstellung und eine Aufsicht auf ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Schleifvorrichtung.

In Fig. 1 ist eine stark schematisierte Prinzipskizze in einer Aufsicht von oben auf eine Schleifvorrichtung 1 gemäß der Erfindung dargestellt.

Die Schleifvorrichtung 1 ist dabei in ihren wesentlichen Komponenten mobil ausgeführt und kann innerhalb kurzer Zeit auf- und abgebaut sowie mit geringem Aufwand transportiert werden und ist damit insbesondere zur Verwendung in Papierfabriken geeignet, welche über Papiermaschinen mit so langen und schweren Walzen verfügen, dass deren Transport in ein Service Center zum Schleifen nicht wirtschaftlich oder/oder aufgrund von gesetzlichen Vorgaben nicht möglich ist. Diese Walzen 2 können mittels der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung 1 vor Ort an einem dafür geeigneten Platz wie beispielsweise einer Halle bearbeitet werden. Nach dem Schleifvorgang kann die Schleifvorrichtung 1 abgebaut und zu einer anderen Papierfabrik transportiert werden, so dass die teure und aufwendige Aufstellung einer fixen Schleifvorrichtung entfallen kann. Lediglich eine Fundamentierung muss in der jeweiligen Papierfabrik verbleiben, um beim nächsten Schleifzyklus das erneute Aufsetzen der Schleifvorrichtung 1 zu ermöglichen.

Die zu schleifende Walze 2 wird am gewählten Platz auf Lagerböcken 3 mit geeigneten Fundamenten (in Fig. 1 nicht sichtbar) aufgebaut. Die mobile Schleifvorrichtung 1 , welche gleichermaßen zum Schleifen und Vermessen der zu bearbeitenden Walzenoberfläche geeignet ist, wird auf Führungsschienen 5 aufgesetzt und auf diesen entlang der Walze 2 axial bewegt, während die weiter unten näher beschriebenen messtechnischen Einrichtungen ein ansonsten erforderliches oben bereits erwähntes Schleifbett ersetzen.

Um bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung 1 die notwendige Steifigkeit beim Schleifprozess erreichen zu können und um störende Umwelteinflüsse in Form von Schwingungsanregung kompensieren zu können, ist somit eine möglichst starre Verbindung zwischen den Lagerböcken 3 der Walze 2 und den Führungsschienen 5 für die Schleifvorrichtung 1 notwendig. Weiterhin muss trotz des Weglassens eines herkömmlichen Schleifbettes eine grundlegende geometrische Beziehung zwischen der Schleifvorrichtung 1 und der Walze 2 geschaffen und aufrechterhalten werden.

Zur Schwingungsdämpfung sind verschiedene Konzepte möglich, so kann beispielsweise eine passive Isolierung eingesetzt werden, welche stark schematisiert in Fig. 2A dargestellt ist, indem ein möglichst starrer Rahmen 4 in den Untergrund 6 eingelegt wird, der die Lagerböcke 3 für die Walze 2 und die Führungsschienen 5 für die Schleifvorrichtung 1 trägt und zusätzlich durch eine Dämpfungsschicht 7 gegen den Untergrund isoliert ist. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, aktiv kompensierende Aufstellelemente 8 einzusetzen. Auch hier ist ein Rahmen 4 vorgesehen, welcher jedoch starr mit dem Untergrund 6 verbunden ist, um eine höhere Grundsteifigkeit zu erzielen. Zur Kompensation von Weganregungen aus dem Untergrund 6 weist die Schleifvorrichtung 1 dann eigene aktive Kompensationselemente 8 oder Aktoren auf, wie aus Fig. 2B ersichtlich.

Die Lagerböcke 3 der Walze 2 müssen eine als Referenz nutzbare Position der Walzenachse in vertikaler und horizontaler Richtung garantieren. Je nach Größe der zu bearbeitenden Walze 2 bzw. bei schwankenden Abmessungen derselben sind die Lagerböcke 3 vorteilhafterweise in zumindest einer Richtung verstellbar. Eine Anpassung der Position der Lagerböcke 3 kann über eine Verschiebbarkeit der Lagerböcke 3 relativ zueinander in axialer Richtung und/oder relativ zum Untergrund 6 für Walzen 2 unterschiedlicher Länge erfolgen, wobei ein zu den Führungsschienen 5 der Schleifvorrichtung 1 paralleles Schienensystem (in den Figuren nicht näher dargestellt) Verwendung finden kann. Weiterhin muss eine kontinuierlich verstellbare Lagerstelle 9 der Walze 2 im Lagerbock 3 für unterschiedliche Walzendurchmesser vorhanden sein, oder es müssen zumindest zwei diskrete Lagerstellen 9a, 9b für zwei Gruppen von Walzendurchmessern vorhanden sein. Die Walzenachse ist in beiden Fällen in horizontaler Richtung parallel zum Untergrund 6 verschieblich, wie in Fig. 3 schematisch in einer seitlichen Ansicht dargestellt. Eine Ausführungsform mit zwei diskreten Lagerstellen 9a, 9b ist eine einfachere Lösung, während eine stufenlose Verstellung der Lagerstelle 9 vielfältigere Einsatzbereiche eröffnet.

Weiters ist sicherzustellen, dass sich die Achsen der Walze 2 und eines die Walzenoberfläche bearbeitenden Werkzeugs 17 auf gleicher Höhe befinden. Dies kann sowohl durch eine Verstellmöglichkeit der Werkzeughöhe als auch durch eine Verstellmöglichkeit der Lagerstellen 9a, 9b der Walze 2 in den Lagerböcken 3 in vertikaler Richtung ermöglicht werden. Die Anordnung eines in den Figuren nicht weiter dargestellten Walzenantriebes und dessen konstruktive Integration kann in bekannter Weise wie bei herkömmlichen Schleifmaschinen erfolgen. Bedingt dadurch, dass die Führungsschienen 5 ein hohes Maß an Genauigkeit bei der Verlegung fordern, um die für den Schleifprozess benötigte Genauigkeit in der Bearbeitung der Walzenoberfläche zu gewährleisten, ist es empfehlenswert, die Führungsschienen 5 dauerhaft auf dem Untergrund 6 zu befestigen. Für die Verbindung zwischen Führungsschienen 5 und Untergrund 6 sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, wie in den Fig. 4A bis 4C jeweils in seitlichen, stark schematisierten Ansichten dargestellt.

Grundsätzlich möglich ist eine direkte Verschraubung der Führungsschienen 5 auf dem Untergrund 6, wie in Fig. 4A schematisch dargestellt. Diese Variante weist den geringsten Aufwand zur Vorbereitung des Maschinenstandortes auf, hat aber durch die geringe zu erreichende Genauigkeit in der Ausrichtung der Führungsschienen 5 nicht die gewünschte Genauigkeit bei der Bearbeitung zur Folge. Eine weitere Ausführungsvariante kann das Aufschrauben der Führungsschienen 5 auf jeweils einen Träger 10, der in den Untergrund 6 eingelassen ist, vorsehen. Diese Ausführungsform ist aus Fig. 4B ersichtlich. Der Träger 10 kann dabei so bearbeitet sein, dass die Anschlusskonstruktion für eine Führungsschiene 5 den Anforderungen genügt. Allerdings wäre auch hier die Lage der Führungsschienen 5 zueinander nicht ausreichend genau definiert. Als Konsequenz daraus und aus den oben beschriebenen allgemeinen Betrachtungen zum Untergrund 6 kann die in Fig. 4C dargestellte dritte und bevorzugte Ausführungsform abgeleitet werden. Die Träger 10 sind dabei durch den weiter oben bereits erwähnten Rahmen 4 miteinander verbunden, wodurch die geometrische Lage der Führungsschienen 5 zueinander festgelegt ist.

Der in den Untergrund 6 eingelassene Rahmen 4 dient somit für die Führungsschienen 5 als eine Art einfaches Maschinenbett, er definiert die geometrische Lage der Führungsschienen 5 und kann entsprechend seiner Auslegung auch zur Erhöhung der Steifigkeit dienen.

Mit den Führungsschienen 5 kommunizierende Lager 11 an einem weiter unten näher beschriebenen Längsschlitten 15 der Schleifvorrichtung 1 dienen als Schnittstelle zwischen den mobilen und den stationären Komponenten der Schleifvorrichtung 1. Mögliche Ausführungsvarianten für die Lager 11 sind sowohl Gleitführungen als auch Wälzführungen, wobei letztere sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht die bevorzugte Ausführungsform darstellen, da sie sich durch eine hohe Steifigkeit und Genauigkeit sowie einen geringen Betriebsaufwand auszeichnen.

Für die Führungsschienen 5 können ebenfalls zwei unterschiedliche Ausführungsformen in Betracht gezogen werden. Einerseits kann unter Verwendung von Rollenumlaufschuhen 12 ein offenes Führungssystem, auch bekannt als Fest- Los-Lagerung, konzipiert werden, wie in Fig. 5 in einer schematischen seitlichen Ansicht dargestellt. Hierbei wirkt eine der Führungsschienen 5 mit einem Festlager 12a, die andere mit einem Loslager 12b zusammen. Die mit dem Festlager 12a zusammenwirkende Führungsschiene 5a weist dabei einen trapezförmigen, sich in Richtung auf die Schleifvorrichtung 1 verjüngenden Querschnitt auf, an dessen Seitenflächen 13 zwei Lagerrollen 12a angreifen, während das Loslager 12b auf der zweiten Führungsschiene 5b lediglich aufliegt.

Der Vorteil eines derartigen offenen Führungssystems ist die Möglichkeit, die mobile Schleifvorrichtung 1 in einfacher Weise ohne Montageaufwand auf die Führungsschienen 5 aufsetzen zu können. Weiterhin ist die Empfindlichkeit gegenüber geometrischen Fehlern quer zur Bewegungsrichtung durch die Loslagerseite gering. Die dargestellte offene Führung ist auch in Hinblick auf die nicht oder nur in geringfügigem Ausmaß auftretenden abhebenden Kräfte denkbar, ein Umgriff ist nicht zwingend notwendig.

Andererseits ist jedoch auch die Verwendung von zu einem geschlossenen System mit Umgriff führenden Lagern 11 denkbar und möglich. Dadurch ist auch eine Abstützung gegen stärkere abhebende Kräfte möglich. Hinsichtlich der Eignung als Schnittstelle zwischen stationären und mobilen Komponenten der Schleifvorrichtung 1 weist diese Ausführungsform allerdings den Nachteil auf, dass die geschlossenen Lager 11 nicht abgehoben werden können. Sie könnten beispielsweise montiert an eine Grundplatte permanent auf den Führungsschienen 5 aufgesetzt bleiben. Hierzu müssen Lager 11 und Grundplatte an jedem Einsatzort separat vorhanden sein. Dies ist zumindest ein Kostenfaktor, jedoch bestehen zudem durch die Überbestimmtheit des Systems hohe Anforderungen an die Parallelität der Führungsschienen 5, was erhöhte Anforderungen an die Rahmenstruktur 4 zur Folge hat.

Das Fehlen eines klassischen Maschinenbettes zur Aufnahme aller Komponenten der Schleifvorrichtung 1 hat zwangsläufig auch eine geringere geometrische Genauigkeit der Führungsschienen 5 zur Folge. Dies lässt sich durch die Verwendung eines entsprechenden direkten Messverfahrens kompensieren. Neben den sich direkt abbildenden Fehlern in horizontaler Richtung führen auch Abweichungen der vertikalen Position zwischen der zu bearbeitenden Walze 2 und einem Werkzeug 17 zu Differenzen in der Eingriffstiefe und damit zu Bearbeitungsfehlern. In Abhängigkeit von der Fundamentierung der Schleifvorrichtung 1 und somit der erreichbaren geometrischen Genauigkeit der Führungsschienen 5 ergeben sich Relativbewegung zwischen Werkzeug 17 und Walze 2 in horizontaler Richtung. Auch vertikale Fehler müssen kompensiert werden, sobald sie einen relevanten Einfluss auf die Arbeitsgenauigkeit erreichen. Die Empfindlichkeit gegenüber Fehlern in vertikaler Richtung nimmt mit kleiner werdendem Achsabstand zwischen Walze 2 und Werkzeug 17 zu.

Als Referenz für die Vermessung der Walze 2 vor der Bearbeitung dient ein geeignetes stationäres Referenzobjekt 14, dessen Position relativ zu einem durch die Walzenachse definierten globalen Koordinatensystem K bekannt und unveränderlich ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Referenzobjekt 14 in Form eines gespannten Drahtes 14 ausgebildet, es sind jedoch auch andere Referenzobjekte 14 wie beispielsweise eine Messschiene in definierter Position möglich. Die Position des Drahtes 14 wird durch eine Kalibrierung mit Hilfe zumindest geeigneter Messeinrichtungen ermittelt, wie weiter unten näher erläutert.

Der Draht 14 dient als Referenz für die Walzenachse. Folglich muss seine Position in Bezug auf die Walze 2 bzw. die Walzenachse unveränderlich sein. Der Draht 14 wird im Ausführungsbeispiel auf beiden Seiten durch vertikal und/oder radial verstellbare Rollen gehalten, auf einer Seite starr befestigt und auf der anderen durch ein Gewicht bekannter Masse gespannt. Diese Anordnung ist im Prinzip bekannt und wird bei dem weiter oben beschriebenen Schleifverfahren gemäß dem Stand der Technik verwendet. Die Halterungen des Drahtes 14 müssen fest mit den Lagerböcken 3 der Walze 2 bzw. mit dem Fundament 4 verbunden sein. Es ist jedoch auch denkbar, die Halterungen den mobilen Komponenten der Schleifvorrichtung 1 zuzuordnen.

Der bereits weiter oben erwähnte Längsschlitten 15 der Schleifvorrichtung 1 ist Träger der weiter unten beschriebenen Messeinrichtungen 16 und der Werkzeuge 17. Sowohl die Messeinrichtungen 16 als auch die Werkzeuge 17 sind dabei bevorzugt auf einem Querschlitten 18 angeordnet, welcher seinerseits auf dem Längsschlitten 15 angeordnet ist. Wie aus Fig. 6 stark schematisiert in zwei perspektivischen Ansichten ersichtlich, ist als Koppelstelle zwischen dem Längsschlitten 15 und dem Querschlitten 18 ebenfalls ein Schienen-Lager-System 19 vorgesehen. Der Längsschlitten 15 bewegt sich entlang einer Erstreckungshchtung der Walzenachse, also längs zur Walze 2, während der Querschlitten 18 in radialer Richtung auf die Walze 2 zustellbar ist. Die Bewegungsrichtung des Längsschlittens 15 ist somit im Wesentlichen rechtwinkelig zu derjenigen des Querschlittens 18 orientiert.

Um spezielle Bombierungen oder Oberflächenformen bei der Walzenbearbeitung herstellen zu können, ist der Querschlitten 18 zudem auch verschwenkbar gegenüber dem Längsschlitten 15 gelagert. Auch eine verschwenkbare Lagerung des Werkzeugs 17 gegenüber dem Querschlitten 18 ist zur Erreichung dieses Ziels möglich. Dem Verschwenken sind schleiftechnische Grenzen gesetzt, damit beispielsweise nicht die Schleifscheibe mit der Kante an der Walze 2 angreift, somit ist ein Verschwenkbereich von ca. ± 10° ausreichend.

Für den Querschlitten 18 ist eine Führung von Vorteil, welche einen Umgriff von

Lagern um Führungsschienen erlaubt (in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt), da der Querschlitten 18 wegen seines vergleichsweise geringeren Gewichtes gegen abhebende Kräfte zu schützen ist. Der Querschlitten 18 kann dabei permanent auf dem Längsschlitten 15 aufgesetzt oder zum Transport abnehmbar sein.

In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Werkzeug 17 beispielhaft eine Schleifscheibe dargestellt. Hierbei können die derzeit verwendeten

Schleifmittel wie beispielsweise Schleifsteine von 300 - 900 mm Durchmesser in

Verwendung kommen. Diese haben den Vorzug bekannter ausreichender technologischer Eigenschaften. Die große Spannweite der Durchmesser erfordert jedoch einen großen Verstellbereich des Querschlittens 18. Weiterhin sind keramisch gebundene Scheiben (CBN oder Diamant) verwendbar. Diese haben nur geringe

Verschleißbereiche (5 mm), somit wäre für den Vorschub ein deutlich geringerer

Bereich ausreichend.

Außerdem kann - im Ausführungsbeispiel nicht näher dargestellt - der Querschlitten 18 auch zur Aufnahme von Vorrichtungen zum Superfinish oder Honen vorbereitet sein. Ein Antrieb für das jeweilige Werkzeug 17 kann auf dem Längsschlitten 15, dem Querschlitten 18 oder auch extern angebracht sein.

Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere zur Erhöhung der Stabilität und zur Verringerung der Anregbarkeit für Schwingungen, muss der Längsschlitten 15 möglichst massereich ausgeführt sein. Dies kann beispielsweise durch Mineralguss in freien Volumina, Füllung mit Sand oder Wasser, Einlegen von Beschwerungsplatten o.a. erfolgen.

In den Fig. 7A bis 7B und 8A bis 8B sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schleifvorrichtung 1 stark schematisiert jeweils in einer seitlichen Ansicht und in einer Aufsicht dargestellt. Hierbei ist insbesondere zu bemerken, dass die äußere Form und die geschlossene Kastenausbildung nicht auf die dargestellten, im wesentlichen eine quaderartige Grundform aufweisenden Ausführungsbeispiele begrenzt ist, dies ist lediglich eine Vereinfachung, die eine übersichtliche Darstellung der erfindungswesentlichen Merkmale erlaubt. Es können andere Formen, welche z.B. durch abgerundete Kanten die Betriebssicherheit für das Bedienpersonal erhöhen, wie auch andere Konstruktionen wie beispielsweise Gitterstrukturen gewählt werden, wenn dadurch beispielsweise die Handhabung, die Anordnung der an dem Längsschlitten 15 montierten Werkzeuge 17 oder die Einbringung von Beschwerungsplatten vereinfacht wird.

Die beispielhaft dargestellten Schleifvorrichtungen 1 versuchen jedoch, die Größenordnung der jeweiligen Komponenten darzustellen, da beispielsweise die Kollisionsfreiheit des Längsschlittens 15 mit der Walzenoberfläche für alle Werkstückdurchmesser sowie die Kollisionsfreiheit der Werkzeuge 17 mit dem Längsschlitten 15 beachtet werden müssen. Hier können entsprechende Taschen oder Ausnehmungen 20 vorgesehen sein (siehe z.B. Fig. 8A), um dennoch einen kompakten Aufbau zu realisieren und somit eine gute Steifigkeit der Vorrichtung mit einem geeignet positionierten Schwerpunkt zu garantieren.

Der Antrieb der Schleifvorrichtung 1 , welcher in den Figuren zur Wahrung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, kann mit entsprechender Anpassung der Komponenten auf diverse mögliche Antriebskonzepte zurückgreifen. Für den Längsvorschub entlang der zu bearbeitenden Walze 2 ist auf Grund des langen Verfahrweges ein Zahnstange-Ritzel-Antrieb eine vorteilhafte Ausführungsvariante. Aber auch andere Antriebskonzepte wie Kugelgewindetriebe oder lineare Direktantriebe sind möglich. Derartige Antriebe und ihre Anordnung an dem anzutreibenden Gegenstand sind im Prinzip bekannt, so dass auf eine Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann. Zum Antrieb des Querzeugschlittens 18 sind ebenfalls beliebige, im Prinzip bekannte Antriebskonzepte, die die geforderte Genauigkeit und Bewegungsauflösung in der Zustellbewegung erbringen, anwendbar.

Für die Positionierung des Querschlittens 18 sowie für die Nachführung im Betrieb werden geregelte Bewegungsachsen benötigt, die eine axiale Bewegung (z- Vorschub) und eine radiale x-Zustellung einschließlich eines Ausgleichs von Führungsbahnabweichungen sowie für eine zur Kalibrierung erforderliche Bewegungsachse für das Schwenken der Messeinrichtungen 16 realisieren. Der Querschlitten 18 ist, wie beispielsweise in Fig. 7A gut ersichtlich, in Form eines entsprechend steifen Gestells ausgebildet. Der Antrieb des Werkzeugs 17 kann direkt durch eine Motorspindel oder indirekt durch eine Übertragung mittels Riemen realisiert werden. Für die Feinjustage des Werkzeugs 17 können für eine aktive Ausrichtung der Schleifachse zusätzliche Bewegungsachsen beispielsweise in Form von Piezo-Aktoren 21 oder anderen feinmotorischen Achsen vorgesehen sein (siehe unten).

In den Figuren 7A, 7B, 8A und 8B wird folgende Nomenklatur für die Koordinatensysteme K und K' verwendet: im globalen Koordinatensystem K zeigt die z-Richtung entlang der Walzenachse, die x-Richtung fällt mit der radialen

Zustellachse des Werkzeugs 17 zusammen, die y-Richtung gibt die Vertikale an.

Entsprechend sind dieselben Richtungen mit u (entspricht x), v (entspricht y) und w

(entspricht z) im lokalen Koordinatensystem K' bezeichnet. Weiterhin sind die Bezeichnungen xι, yϊ, zι für eine in der Aufsicht linke Erfassungsvorrichtung 22 und x r , y r , z r für eine in der Aufsicht rechte Erfassungsvorrichtung 22 vorhanden.

Die im Ausführungsbeispiel zwei Erfassungsvorrichtungen 22 oder Scanner 22, beispielsweise Laserscanner, erfassen den Referenzdraht 14 und gestatten, in Verbindung mit einem Neigungssensor 23 die Lage und Richtung eines lokalen Koordinatensystems K' auf dem Querschlitten 18 zu bestimmen. Die Scanner 22 können dabei, wie in Fig. 7A dargestellt, auf dem Querschlitten 18 ausgebildet sein, oder, wie aus Fig. 8A ersichtlich, im Längsschlitten 15 angeordnet sein. Die Auswahl kann beliebig beispielsweise nach Kriterien der Bedienbarkeit, der geschützten Anordnung etc. erfolgen.

Für die Oberflächenabtastung der Walze 2 mittels eines Messtasters 24 ist eine Verstellmöglichkeit des Messtasters 24 zur Einhaltung des Messbereiches je nach aktueller Größe des Werkzeugs 17 (im Ausführungsbeispiel der Schleifscheibe) erforderlich. Dies kann in diskreten Schritten realisiert werden, da während des Messvorgangs keine Änderung erforderlich ist. Die räumliche Lage der Messeinrichtungen 16 in Bezug auf das lokale System (K') muss entweder bekannt sein oder sich aus der aktuellen Lage der Bewegungsachsen bestimmen lassen. Eine diesbezügliche Vermessung des Längsschlittens 15 der Schleifvorrichtung 1 ist zwingend erforderlich.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Messeinrichtungen 16 wie beschrieben zwei Scanner 22 und einen Neigungssensor 23, welche auf dem Querschlitten 18 der Schleifvorrichtung 1 angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, die Lage und Orientierung des lokalen Koordinatensystems K' auf dem Längsschlitten 15 zu ermitteln, in welchem die Position der Messeinrichtungen 16 und des Werkzeugs 17 bekannt sind. Aus den festgestellten Abweichungen zwischen den globalen Koordinatensystemen K und dem lokalen Koordinatensystem K' werden beim Bearbeiten der Walze 2 die Sollwerte für die Zustellbewegung angepasst.

Für die Oberflächenabtastung kommen herkömmlich bereits bekannte Messtaster 24 in Frage. Dazu sind induktive Messtaster 24, welche eine hohe Genauigkeit (ca. 0,1 μm) aufweisen und für alle fraglichen Oberflächen geeignet sind, bereits üblicherweise in Verwendung. Ein Nachteil ist ihre begrenzte Dynamik, weshalb unter Umständen die Walzendrehzahl beim Messen begrenzt werden muss. Eine vollständige, lückenlose Vermessung dauert dann entsprechend lange. Alternativ sind Lasermesssysteme anwendbar, die heutzutage auch die Vermessung spiegelnder Oberflächen erlauben. Diese arbeiten berührungslos und erreichen inzwischen ebenfalls Genauigkeiten von ca. 0,2 μm. Mechanische Systeme zum Anfahren des Messtasters 24 können hierbei entfallen, weil der Messtaster 24 beim Schleifen nicht zurückgefahren werden muss, anders als ein induktiver Messtaster 24.

Der Messwert des Systems mit den Ergebnissen der Referenzierung und die fixen bekannten Positionen der Messeinrichtungen 16 liefern einen Messpunkt auf der Walzenoberfläche, ausgedrückt in einem Radius zur Walzenachse. Bei rotierender Walze 2 können entweder bei kontinuierlicher axialer Bewegung des Längsschlittens 15 entlang der Walze 2 längs einer Schraubenlinie Messpunkte gesetzt werden oder bei schrittweiser Bewegung mehrfache Umdrehungen zur Messpunktgewinnung verwendet werden. Ein permanent verfügbares Signal zur aktuellen Winkelstellung der Walze 2 wird vorausgesetzt. Nach vollständiger Vermessung der Walzenoberfläche werden die Ergebnisse zu einer 3D-topografischen Oberflächenbeschreibung zusammengefasst.

Eine zusätzliche Aufgabenstellung bei der Bearbeitung von Walzen 2 besteht in der Erkennung von Rundlauffehlern im Bereich des Zapfens, auf dem die Walze 2 gelagert ist. Wenn schleifscheibenseitig alle Rundlauffehler beseitigt sind, können theoretisch auf der Rückseite noch Schwankungen auftreten, die durch die Auflagestellen der Walze 2 in den Zapfen verursacht sind. Für derartige Untersuchungen kann ein weiteres Messsystem (auf der Walzenrückseite installierbar) oder das direkte Vermessen des Zapfens vorgesehen werden (in den Figuren nicht weiter dargestellt).

Bei dem für die erfindungsgemäße Schleifvorrichtung 1 präferierten geometrisch geführten Schleifverfahren erfolgt im Unterschied zum weiter oben beschriebenen kraftgesteuerten Schleifverfahren gemäß dem Stand der Technik die Zustellung auf der Basis der Referenzierung. Dazu wird zu Beginn eines Schleifschrittes die Walze 2 angefunkt. Der so definierte Stützwert bestimmt das Schleifprofil.

Nach Erreichen der gewünschten Kontur (Rundlauf/Profil/Bombierung) durch die Schleifbearbeitung können weitere Bearbeitungsschritte wie Polieren erfolgen. Hier wird generell kraftgesteuert gearbeitet. Dies gilt speziell für Zusatzkomponenten wie Superfinish-Vorrichtungen. Die bekannten dynamischen Antriebe sind dafür prinzipiell geeignet.

Die geforderte hohe Genauigkeit setzt voraus, dass die geometrischen Verhältnisse auf dem Längsschlitten 15 exakt bekannt sind. Das gilt speziell für die Lage der Nullpunkte der Messeinrichtungen 16 und die Ausrichtung der Schleifachse im lokalen Koordinatensystem K'. Die Bestimmung dieser Werte kann vorab erfolgen, jedoch ist die genaue Ermittlung der Lage des Referenzdrahtes 14, wozu eine externe Bestimmung des Walzendurchmessers an zwei festzulegenden axialen Positionen erforderlich ist, in jedem Fall vor jedem neuen Schleifvorgang erforderlich. Das gilt auch für den Fall, dass die Drahtbefestigungen eigentlich nicht verändert wurden, da beispielsweise beim Einlegen der Walze 2 in die Lagerböcke 3 Veränderungen an der Geometrie erfolgen können, welche sich anschließend auf die Schleifgenauigkeit auswirken können.

Betrachtet man insbesondere die Fig. 7A und 8A, sind die diversen Verstellmöglichkeiten der einzelnen Komponenten erkennbar. Mit s ist der Verfahrweg einer Stellvorrichtung 25 bezeichnet, welche gestützt auf die durch den Neigungssensor 23 ermittelten Werte die Neigung des Querschlittens 18 regeln kann. Dies ist wünschenswert, da die Lage der Achsen von Walze 2 und Werkzeug 17 vorzugsweise auf gleicher Höhe liegen.

Die radiale Zustellbewegung in x-Richtung für das Werkzeug 17, welche durch den Messtaster 24 geregelt ist, erfolgt durch eine weitere Stellvorrichtung 26 (siehe Fig. 7B und 8B). Hierzu erfolgt ein steter Abgleich der Messwerte r w und U d (Entfernung des Messtasters 24 von der Walzenoberfläche) im Vergleich zu s w (Walzenradius) Eine Anstellung des Werkzeugs 17 ist durch die Piezo-Aktoren 21 möglich, so dass spezielle Profile und Bombierungen erzeugt werden können.

Der gesamte Ablauf wird programmgesteuert geführt, überwacht und ausgewertet. Die Regelung der Antriebe, die Auswertung der verschiedenen Sensoren und Sicherheitsvorkehrungen können durch eine im Prinzip bekannte konventionelle NC- Steuerung oder eine Motion-Steuerung übernommen werden.

In Bezug auf die erzielenden Genauigkeiten, welche bei herkömmlichen stationären Schleifvorrichtungen ausschließlich durch die geometrische Genauigkeit des Schleifbettes bestimmt sind, ist zu erwarten, dass durch die messtechnische Unterstützung mittels Referenzierung und Abtastung eine ebenso hohe Genauigkeit in der Bearbeitung der Walzen 2 erzielbar ist, obwohl die Fundamentierung leicht und einfach herstellbar ist.