Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Geradheitsabweichungen und/oder Verformungen bei einem Drehrohrofen, dessen Drehrohr in axialer Richtung voneinander beabstandete Laufringe aufweist, die jeweils auf Laufrollen abgestützt sind. Drehrohröfen sind Öfen für kontinuierliche Prozesse in der Verfahrenstechnik und werden zum Beispiel als Klinkeröfen in Zementherstellungsanlagen eingesetzt. Das Drehrohr eines solchen Ofens ist in Längsrichtung leicht geneigt, um mit dem Umlauf des Ofenrohres einen axialen Transport des Materials im Inneren des Ofens herbeizuführen, und zwar von der Einlaufseite zur Auslaufseite . In der Zementindustrie verwendete Drehrohröfen haben typischerweise Längen von 75 bis 80 m, erreichen jedoch manchmal bis zu 150 m, und haben Durchmesser von bis zu 6,5 m. Das Drehrohr des Drehrohrofens weist in axialer Richtung vonei- nander beabstandete Laufringe auf, die mit dem Drehrohr über Befestigungssysteme verbunden sind, welche thermische Ausdehnungen des Drehrohrs im Betrieb zulassen. Die Laufringe sind auf Laufrollen abgestützt, die jeweils um eine in axialer Richtung der Drehrohrachse verlaufende Achse drehbar gelagert sind. Jedem Laufring sind in der Regel zwei Laufrollen zugeordnet, deren Drehachsen parallel zueinander verlaufen und die in Abstand zueinander angeordnet sind. Durch die Einstellung des Abstands zwischen den beiden jeweils einen Laufring abstützenden Laufrollen kann die Abstützhöhe und die seitliche Position eingestellt werden, wobei darauf abgezielt wird, die Abstützhöhe und die seitliche Position bei allen Laufringen so einzustellen, dass die Drehrohrachse, d.h. die Verbindung der Mittelpunkte der durch alle Laufringe aufgespannten Kreisflächen, über die gesamte Länge des Drehrohrofens gerade verläuft.

C0NFIRMATI0N C0PY Geradheitsabweichungen der Drehrohrofenachse, die zum Beispiel auf Grund von Installationstoleranzen, Abnützung von Laufringen, Laufrollen und Laufrollen-Lager während des Betriebes des Ofens hervorgerufen werden können, führen zu einer dynamischen Biegebelastung des Drehrohrmantels und dadurch zu Rissgefahr und erhöhtem Verschleiß.

Abweichungen der Parallelität der Laufrollendrehachsen mit der Drehrohrofenachse führen einerseits zu einer deutlichen Erhöhung der Reibung zwischen Laufring und Laufrollen und andererseits zu einem ungleichmäßigen Kontakt zwischen dem Laufring und den Laufrollen. Beides erhöht den Verschleiß und verringert die Standzeit, d.h. diejenige Zeit, in welcher der Drehrohrofen ohne Unterbrechung arbeiten kann, bis die nächste Wartung durchgeführt werden muss.

Die Standzeit eines Drehrohrofens wird weiters entscheidend von Verformungen des Drehrohrmantels beeinflusst. Solche Verformun- gen, die insbesondere auf Grund von hohen Temperaturen entstehen können, haben nichts mit den oben beschriebenen Geradheitsabweichungen der Drehrohrachse zu tun, sondern betreffen insbesondere lokale Abweichungen von der Geradheit des Mantels bzw. der Mantelerzeugenden und die Rundheit des Mantelquerschnitts. Die Verformungen des Drehrohrmantels haben negative Auswirkungen auf die Feuerfestverkleidung im Inneren des Drehrohres.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen Geradheitsabweichungen und/oder Verformungen bei einem Drehrohrofen mit großer Genauigkeit er- fasst werden können, damit etwaige Abweichungen bzw. Verformungen frühzeitig erkannt und behoben werden können, um die Standzeit eines Drehrohrofens zu verlängern. Die Erfassung der Geradheitsabweichungen bzw. der Verformungen soll möglichst ohne Unterbrechung des laufenden Betriebes des Drehrohrofens möglich sein. Weiters sollen Eingriffe in die bestehende Konstruktion des jeweiligen Drehrohrofens vermieden werden. Schließlich soll eine einfache Messung an bestehenden Öfen möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Erfassen von Geradheitsabweichungen und/oder Verformungen bei einem Drehrohrofen, insbesondere einem Klinker- oder Kalkofen einer Zementherstellungsanlage oder ähnlichem, vorgesehen, das sich dadurch auszeichnet, dass die äußere Mantelfläche des Drehrohres, die Laufringe, die Laufrollen und/oder die Wellen der Laufrollen mit Hilfe wenigstens einer Abtastvorrichtung berührungslos abgetastet werden, sodass bezüglich der abgetasteten Objekte dreidimensionale Positions- daten erhalten werden, und dass die dreidimensionalen Positionsdaten hinsichtlich des Auftretens einer Abweichung der Drehrohrofenachse von einer Geraden, einer Abweichung des Drehrohrs von einer zylindrischen Form und/oder einer Abweichung der Laufrollendrehachsen von einer Parallelen mit der Drehrohrofen- achse ausgewertet werden. Dadurch, dass die Objekte berührungslos abgetastet werden, muss lediglich dafür Sorge getragen werden, dass die wenigstens eine Abtastvorrichtung neben dem Drehrohrofen aufgestellt werden kann, konstruktive Veränderungen des Ofens selbst sind jedoch nicht erforderlich. Optisch arbei- tende Abtastvorrichtungen weisen eine hohe Genauigkeit auf, sodass auch relativ geringe Abweichungen bzw. Verformungen erfasst werden können. Beispielsweise ist es bei bestimmten Drehrohröfen günstig, wenn Abweichungen und Verformungen im Bereich von wenigen Millimetern erfasst werden können. Optisch arbei- tende Abtastvorrichtungen haben in der Regel einen bestimmten Erfassungswinkel, sodass mit einer einzigen Abtastvorrichtung mehrere der oben genannten Objekte gleichzeitig erfasst werden können. Dadurch, dass das erfindungsgemäße Verfahren auf der Erfassung und Verarbeitung dreidimensionaler Positionsdaten beruht, kann mit erprobten softwaretechnischen Mitteln eine Auswertung vorgenommen werden, wobei insbesondere die Verarbeitung der Posi- tionsdaten zu einem dreidimensionalen Modell der abgetasteten Objekte in einfacher Weise möglich ist. Die wenigstens eine Abtastvorrichtung kann hierbei so arbeiten, dass sie eine Vielzahl von Punkten auf der Oberfläche des abzutastenden Objekts nach einem vorgegebenen Muster oder Raster abtastet, sodass zu jedem Punkt dreidimensionale Positionsdaten gewonnen werden. Aufgrund der Zuordnung der dreidimensionalen Positionsdaten zu dem entsprechend Punkt innerhalb des vorgegebenen Musters bzw. Rasters kann das dreidimensionale Modell in einfacher Weise erstellt und ggf. auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt wer- den.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass aufgrund der berührungslosen Arbeitsweise das Abtasten bevorzugt auch während des Betriebes des Drehrohrofens erfolgen kann.

Da Drehrohröfen sehr lang sein können, ist es in der Regel nicht möglich, die gesamte Ofenlänge mit einer Abtastvorrichtung zu erfassen. Eine bevorzugte Verfahrensweise sieht daher vor, dass mit der wenigstens einen Abtastvorrichtung ein axialer Teilbereich des Drehrohrofens abgetastet wird, dass Abtastungen in einer Mehrzahl von entlang der Ofenlänge verteilten axialen Teilbereichen vorgenommen werden, bei denen jeweils mindestens ein Referenzpunkt oder Referenzobjekt miterfasst wird, und dass die dreidimensionalen Positionsdaten auf den jeweiligen Referenzpunkt bzw. das Referenzobjekt bezogen werden, um relative Positionsdaten zu erhalten, und die relativen Positionsdaten mehrerer axialer Teilbereiche zusammengeführt und gemeinsam ausgewertet werden. Der Referenzpunkt kann bei- spielsweise ein eigens für diesen Zweck angebrachtes ortsfestes Objekt sein. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, auf eigene Referenzpunkte zu verzichten und als Referenzobjekt nur die Geometrie der Laufringe für das Zusammenfügen der verschiedenen Abtastungen zu verwenden. Die entlang der Ofenlänge verteilten Abtastungen können hierbei mit einer einzigen Abtastvorrichtung vorgenommen werden, die nach jedem Abtastvorgang entlang der Ofenlänge verschoben werden muss, um am neuen Aufstellungsort jeweils einen neuen Abtastvorgang zu starten. Es ist aber auch möglich, mehrere Abtastvorrichtungen zu verwenden, die entlang der Ofenlänge verteilt angeordnet sind. Der Erfassungsbereich der einzelnen Abtastungen kann sich bevorzugt überlappen, wobei im Überlappungsbereich bevorzugt jeweils mindestens ein, besser mehrere der genannten Referenzpunkte bzw. -Objekte angeordnet sind, damit benachbarte Abtastungen auf den gleichen ortsfesten Punkt bezogen und in der Folge gemeinsam ausgewertet werden können.

Bevorzugt wird der Drehrohrofen von beiden Seiten abgetastet, d.h. die wenigstens eine Abtastvorrichtung wird an beiden Seiten der durch die Drehachse verlaufenden, vertikalen Längsmittelebene des Drehrohrs positioniert. Dadurch können beide der jeweils einem Laufring zugeordneten Laufrollen abgetastet werden.

Geradheitsabweichungen der Drehrohrofenachse werden bevorzugt so erfasst, dass beim Abtasten der Laufringe Umfangspunkte der Laufringe repräsentierende dreidimensionale Positionsdaten erhalten werden, dass an die Umfangspunkte eines jeden Laufrings rechnerisch ein Kreis angepasst wird, der Mittelpunkt jedes Kreises ermittelt wird, die Ofenachse rechnerisch als Verbindung der Mittelpunkte erhalten wird, die Ofenachse mit einer Geraden verglichen und allfällige Abweichungen ausgegeben werden. Verformungen des Drehrohrofenmantels werden bevorzugt so er- fasst, dass beim Abtasten der Mantelfläche des Drehrohres Mantelpunkte repräsentierende dreidimensionale Positionsdaten er- halten werden, die mit Drehwinkeldaten verknüpft werden, die den momentanen Drehwinkel des Drehrohres zum Zeitpunkt der Abtastung des jeweiligen Mantelpunktes repräsentieren. Dadurch kann der Mantel während des laufenden Betriebs, d.h. während der Rotation des Drehrohrs, abgetastet werden. Mit Vorteil wird hierbei so vorgegangen, dass aus den die Mantelpunkte repräsentierenden dreidimensionalen Positionsdaten und den jeweils zugeordneten Drehwinkeldaten ein dreidimensionales Modell des Drehrohrs erstellt wird. Das dreidimensionale Modell kann danach bevorzugt mit einem zylindrischen Vergleichsmodell vergli- chen werden, wobei lokale Abweichungen des dreidimensionalen Modells vom Vergleichsmodell angezeigt werden. Abweichungen können sich hierbei in verschiedener Hinsicht ergeben. Bevorzugt werden lokale Abweichungen des Querschnitts des Drehrohrs von einem kreisförmigen Querschnitt und Abweichungen des Ver- laufs der Achse des Drehrohrs von einem geraden Verlauf gesondert voneinander angezeigt.

Parallelitätsabweichungen der Laufrollen werden bevorzugt so erfasst, dass das Abtasten der Laufrollen das Abtasten von an den beiden Enden der Laufrollendrehachsen angeordneten Referenzobjekten, insbesondere Referenzkugeln, umfasst. Mit Vorteil wird dabei so vorgegangen, dass die Rotationsachse der Laufrollen rechnerisch als Verbindung der Referenzobjekte erhalten wird und dass die Parallelität der Rotationsachse mit der Ofen- achse ermittelt und Abweichungen von der Parallelität angezeigt werden .

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Abtasten mittels 3D-Laserscanning besonders bevorzugt. Laserscanning bezeichnet das zeilen- oder rasterartige Überstreichen von Oberflächen oder Körpern mit einem Laserstrahl. Beim 3D- Laserscanning wird die Oberflächengeometrie des abgetasteten Objekts mittels Pulslaufzeit, Phasendifferenz im Vergleich zu einer Referenz oder durch Triangulation von Laserstrahlen digital erfasst. Dabei entsteht eine diskrete Menge von dreidimensionalen Abtastpunkten, die als Punktwolke bezeichnet wird. Die Koordinaten der gemessenen Punkte werden aus den Winkeln und der Entfernung in Bezug zum Ursprung (Gerätestandort) ermit- telt. Anhand der Punktwolke können entweder Einzelmaße wie z.B. Längen und Winkel bestimmt werden oder es wird aus ihr eine geschlossene Oberfläche aus Dreiecken konstruiert (Vermaschung oder Meshing) und z.B. in der 3D-Computergrafik zur Visualisierung verwendet.

Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch wenigstens eine berührungslos arbeitende Abtastvorrichtung, die angeordnet ist, um die äußere Mantelfläche des Drehrohres, die Laufringe, die Laufrollen und/oder die Wellen der Laufrollen berührungslos abzutasten, sodass bezüglich der abgetasteten Objekte dreidimensionale Positionsdaten erhalten werden, wobei die dreidimensionalen Positionsdaten einer Recheneinheit zugeführt sind, die eine Auswerteschaltung aufweist, um die dreidimensionalen Positionsdaten hinsichtlich des Auftretens einer Abweichung der Drehrohrofenachse von einer Geraden, einer Abweichung des Drehrohrs von einer zylindrischen Form und/oder einer Abweichung der Laufrollendrehachsen von einer Parallelen mit der Drehroh- rofenachse auszuwerten.

Bevorzugt ist die Abtastvorrichtung als 3D-Laserscanner ausgebildet. Der Erfassungsbereich der wenigstens einen Abtastvorrichtung entspricht bevorzugt einem axialer Teilbereich des Drehrohrofens, wobei eine oder eine Mehrzahl von Abtastvorrichtungen entlang der Ofenlänge verteilt angeordnet ist, im Erfassungsbe- reich jeder Abtastvorrichtung bevorzugt wenigstens ein ortsfester Referenzpunkt oder wenigstens ein Referenzobjekt angeordnet sind, und die Recheneinheit ausgebildet ist, um die dreidimensionalen Positionsdaten auf den jeweiligen Referenzpunkt zu beziehen, um relative Positionsdaten zu erhalten, und die rela- tiven Positionsdaten mehrerer axialer Teilbereiche zusammenzuführen und gemeinsam auszuwerten.

Bevorzugt ist an jeder Seite des Drehrohrofens wenigstens eine Abtastvorrichtung angeordnet.

Bevorzugt sind die Abtastvorrichtungen auf die Laufringe gerichtet, sodass Umfangspunkte der Laufringe repräsentierende dreidimensionale Positionsdaten erhalten werden, wobei die Positionsdaten der Recheneinheit zugeführt sind und die Rechen- einheit Verarbeitungsmittel aufweist, um an die Umfangspunkte eines jeden Laufrings rechnerisch einen Kreis anzupassen, den Mittelpunkt jedes Kreises zu ermitteln, die Ofenachse rechnerisch als Verbindung der Mittelpunkte zu erhalten und die Ofenachse mit einer Geraden zu vergleichen, und wobei Ausgabemittel vorgesehen sind, die mit der Recheneinheit zur Ausgabe von allfällige Abweichungen der Ofenachse von der Geraden zusammenwirken.

Bevorzugt ist die wenigstens eine Abtastvorrichtung auf die Mantelfläche des Drehrohres gerichtet, sodass Mantelpunkte repräsentierende dreidimensionale Positionsdaten erhalten werden, wobei wenigstens ein Drehwinkelsensor zur Erfassung von den momentanen Drehwinkel des Drehrohrs repräsentierenden Drehwinkeldaten oder ein Impulssensor zur Ermittlung der Rotation des Drehrohrs vorgesehen ist und die Positionsdaten und die Drehwinkeldaten der Recheneinheit zugeführt sind, wobei die Positionsdaten mit denjenigen Drehwinkeldaten verknüpft sind, die den momentanen Drehwinkel des Drehrohres zum Zeitpunkt der Abtas- tung des jeweiligen Mantelpunktes repräsentieren.

Bevorzugt sind Verarbeitungsmittel der Recheneinheit ausgebildet, um aus den die Mantelpunkte repräsentierenden dreidimensionalen Positionsdaten und den jeweils zugeordneten Drehwinkel- daten ein dreidimensionales Modell des Drehrohrs zu erstellen.

Bevorzugt sind die Verarbeitungsmittel ausgebildet, um das dreidimensionale Modell mit einem zylindrischen Vergleichsmodell zu vergleichen, wobei Ausgabemittel vorgesehen sind, die mit den Verarbeitungsmittel zu Ausgabe von lokalen Abweichungen des dreidimensionalen Modells vom Vergleichsmodell zusammenwirken.

Bevorzugt ist die wenigstens eine Abtastvorrichtung auf an den beiden Enden der Laufrollenwelle angeordnete Referenzobjekte, insbesondere Referenzkugeln, gerichtet.

Bevorzugt sind Verarbeitungsmittel der Recheneinheit ausgebildet, um die Rotationsachse der Laufrollen rechnerisch als Ver- bindung der Referenzobjekte zu erhalten und die Parallelität der Rotationsachse mit der Ofenachse zu ermitteln, wobei Ausgabemittel vorgesehen sind, die mit der Recheneinheit zur Ausgabe von Abweichungen von der Parallelität zusammenwirken. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l eine perspektivische Ansicht eines Drehrohrofens von der Seite und Fig. 2 eine Detailansicht der Festlegung der Laufringe am Drehrohrmantel. In Fig.l ist ein axialer Teilbereich eines Drehrohrofens 1 dargestellt, wobei der Drehrohrofen 1 auf drei ortsfesten Rollenböcken 2 abgestützt ist. Der Drehrohrofen 1 weist ein um die Achse 3 drehbar gelagertes Drehrohr 4 auf, dessen Mantel mit 5 bezeichnet ist. Am Mantel 5 des Drehrohrs 4 sind beim dargestellten Beispiel drei voneinander beabstandete Laufringe 6 über ein in Fig.2 näher dargestelltes Befestigungssystem befestigt. Der Antrieb des Drehrohrs 4 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Der Antrieb erfolgt in der Regel über einen mit dem Mantel 5 des Drehrohrs 4 drehfest verbundenen Zahnkranz. Ein Antrieb für einen derartigen Zahnkranz ist bspw. der WO 2010 /067183 AI zu entnehmen. Jeder Laufring 6 ist auf zwei zugeordneten Laufrollen 7 abgestützt, wobei die Laufrollen 7 jeweils um eine zur Drehrohrachse 3 parallel angeordnete Drehachse 8 drehbar gelagert sind.

Die Drehachse 3 des Drehrohrs 4 ist als diejenige Achse defi- niert, die sich aus der Verbindung der gedachten Mittelpunkte der einzelnen Laufringe 6 ergibt. Im Idealfall sollten die Mittelpunkte 9 der Laufringe 6 auf einer Geraden liegen. In der Praxis ergeben sich jedoch Abweichungen dahingehend, dass, wie in Fig.l dargestellt, der Mittelpunkt des mittleren Laufrings zu tief liegt, sodass die Verbindung der Mittelpunkte des linken und des mittleren Laufrings 6 zur Verbindung der Mittelpunkte des mittleren und des rechten Laufrings 6 einen stumpfen Winkel einschließen. In der Praxis werden maximale Abweichungen in Höhenrichtung und/oder in seitlicher Richtung von 3 bis 10 mm vom Idealzustand toleriert. Darüber hinausgehende Abweichungen würden zu einem deutlichen Anstieg der dynamischen Biegebelastung des Drehrohrs 4 und damit verbunden zu einer Erhöhung des Verschleißes führen. In Fig.l ist weiters ersichtlich, dass der mit 10 angedeutete axiale Bereich des Drehrohrmantels 5 Verformungen dergestalt aufweist, dass der Mantelquerschnitt von einer kreisrunden Form abweicht. In dem mit 11 schematisch angedeuteten axialen Be- reich des Drehrohrofens weist das Drehrohr 4 ausgehend von der idealen Kreiszylinderform eine Verformung dahingehend auf, dass die Erzeugungen des Zylinders nicht mehr gerade,' sondern gebogen verlaufen. Um die verschiedenen Geradheitsabweichungen und Verformungen beim Drehrohrofen mit hoher Genauigkeit erfassen zu können, ist erfindungsgemäß ein 3D-Laserscanner 12 seitlich neben dem Drehrohrofen aufgestellt, dessen Erfassungsbereich mit 13 bezeichnet ist. Der Laserscanner 12 tastet innerhalb des Erfassungsbe- reichs 13 die Oberfläche des Drehrohrs 4 des Laufrings 6 sowie der Laufrollen 7 ab. Aufgrund der Abtastung wird innerhalb des Erfassungsbereichs 13 eine Vielzahl von dreidimensionalen Positionsdaten erhalten, die einer Recheneinrichtung 14 zugeführt werden. In der Recheneinheit 14 werden die dreidimensionalen Positionsdaten ausgewertet, wobei das Ergebnis der Auswertung auf einer schematisch dargestellten Ausgabeeinrichtung 15, wie bspw. einem Bildschirm dargestellt werden. Innerhalb des Erfassungsbereichs 13 ist ein ortsfestes, am Auflagebock 2 befestigtes Referenzobjekt 16 angeordnet, das bei der Ermittlung der Positionsdaten als Bezugspunkt herangezogen wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Erfassungsbereich 13 des Laserscanners 12 lediglich über einen axialen Teilbereich des Drehrohrofens 1 und es müssen daher nacheinander mehrere Messungen mit entsprechend in axialer Richtung verschobenem Laserscanner 12 vorgenommen werden, wobei sich die jeweiligen Erfassungsbereiche 13 bevorzugt überlappen. Alternativ wird eine entsprechende Mehrzahl von Laserscannern 12 eingesetzt und das Abtasten des Drehrohrofens 1 erfolgt dementsprechend mit der Mehrzahl von Laserscannern 12 gleichzeitig. Die Laserscan- ner 12 können entweder lediglich an einer Seite des Drehrohrofens angeordnet werden oder an beiden Seiten um eine genauere Auswertung zu ermöglichen. Um die Messungen durch mehrere Laserscanner 12 bzw. mehrere nacheinander an axial zueinander versetzten Bereichen einer gemeinsamen Auswertung zuzuführen, ist in jedem der bevorzugt einander überlappenden Erfassungsbereiche 13 ein Referenzobjekt 16 angeordnet.

Abgesehen von den Bezugsobjekten 16 erfordert das Abtasten der Oberfläche des Drehrohrs 14 sowie der Laufringe 6 keine weiteren Ein- oder Umbauten am Drehrohrofen 1. Für die Erfassung von Abweichungen der Rotationsachse 8 der Laufrollen 7 bei einem zur Drehrohrachse 3 parallelen Verlauf ist es jedoch vorteilhaft, wenn an den Enden der Laufrollenwelle 17 jeweils ein vom La'serscanner 12 erfassbares Referenzobjekt 18 angeordnet ist. Der Verlauf der Rotationsachse 8 der Laufrollen 7 wird hierbei in der Recheneinheit 14 durch die Verbindung der bei den beiden Referenzobjekten 18 ermittelten Positionsdaten ermittelt. Fig.2 zeigt tangential am Mantel 5 des Drehrohrs 4 abgestützte Platten 19, welche den Drehrohrofen 1 mit dem Laufring 6 verbinden. Durch die federnde Wirkung der Platten 19 kann eine thermische Ausdehnung des Drehrohrs 4 in einfacher Weise ausgeglichen werden.