DE69912162T2

DE69912162T2 - Schleifmaschine

Info

Publication number: DE69912162T2
Application number: DE69912162T
Authority: DE
Inventors: Sjaak Melkert
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: MELKERT, SJAAK, DE
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 1999-12-31
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2020-01-01
Also published as: JP2003522033A; CA2395949A1; US6802759B1; ATE251967T1; CA2395949C; BR9917565A; JP4832693B2; DE69912162D1; EP1251995A1; WO2001049451A1; EP1251995B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifmaschine zum Schleifen einer Außenfläche einer Walze, beispielsweise einer Papiermaschinenwalze – insbesondere eines Papiertaschentuchzylinders oder Glättzylinders –, die eine Schleifeinrichtung umfasst, die in einer zur Walze im Wesentlichen parallelen Richtung sowie zur Walze hin und von dieser weg verschiebbar ist (siehe zum Beispiel WO-A-97 31755).
Zylinder mit einer glatten Oberfläche müssen von Zeit zu Zeit nachgeschliffen werden. Bisher wurden, insbesondere für Yankee- oder Glättzylinder, Walzenschleifmaschinen oder so genannte Profilschleifmaschinen benutzt. Solche Profil- oder Tangentialschleifmaschinen erzeugen während des Traversierens am umlaufenden Zylinder eine glatte Kontur. Profilschleifmaschinen dieser Art weisen jedoch ein Gewicht von über 4 Tonnen auf, was Transport- und Platzprobleme verursacht. Profil- oder Tangentialschleifen – ein bisher zur Beseitigung kleinerer Oberflächenschäden (Rauheiten) verwendetes Verfahren – ist sehr viel komplizierter als Polierschleifen und erfordert umfangreiche Wiedereinbauarbeiten. Bei den bisher zur Nacharbeitung von Yankee- oder Glättzylindern verwendeten Profil- oder Tangentialschleifmaschinen müssen große Schleifmaschinen vom Typ einer Werkbank aufgestellt werden, was folgende Nachteile mit sich bringt:

– Schwierigkeiten beim Transport aufgrund ihrer Schwere und Sperrigkeit
– Lange Transportwege, da Verfrachtung per Schiff
– Zeitaufwendige Installation und Vorbereitung der Ausrüstung unter dem Zylinder
– Aus- und Wiedereinbau größerer Maschinenbauteile, da die Schleifmaschine Platz braucht.

Beim Einsatz von Polierschleifmaschinen, wie sie bisher nur zum Polieren verwendet wurden, könnten Transport kosten sowie Zeit für Installations- und Demontagearbeiten verkürzt werden. Solche Polierschleifmaschinen sind klein und haben ein Gewicht von ca. 0,5 t. Polierschleifmaschinen sind normalerweise Riemen- oder Bandschleifmaschinen, wie sie beispielsweise in der WO 9803304 und der WO 9302835 offenbart wurden. Maschinen dieser Art sind zwar stark genug, werden jedoch normalerweise nicht zum Ändern der Zylinderkontur, sondern lediglich zum Beseitigen von Kratzern, Markierungen und dergleichen verwendet. Bandschleifmaschinen werden auf den Abstreichklingenhalter des Zylinders montiert und können ohne großen Aufwand auf das Traversieren am Zylinder eingerichtet werden.
Polierschleifmaschinen beeinflussen weder die Kontur noch den Rundlauf des Zylinders und werden daher pneumatisch mit konstantem Druck gegen den Zylinder gedrückt. Das Regeln des Drucks ist jedoch nur möglich, wenn ein Bezugsmittel bereitgestellt wird. Im Gegensatz zu Profilschleifmaschinen, bei denen dieses Bezugsmittel durch das Großmaschinenbett oder eine physikalische Bezugsebene an der Schleifmaschine gegeben ist, weisen Polierschleifmaschinen kein solches Bezugsmittel auf. Insbesondere kann die Abstreichklinge nicht als ein derartiges Bezugsmittel verwendet werden, wenn z. B. die Kontur oder der Rundlauf des Zylinder wiederherzustellen ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schleifmaschine der vorgenannten Art bereitzustellen, deren grundlegende Konstruktion einer Schleifmaschine entspricht, wie sie z. B. in der oben genannten WO 9803304 und WO 9302835 offenbart wurde, die aber auch zum Profilschleifen verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Vorgesehen ist ein der Schleifeinrichtung zugeordnetes und mit dieser verschiebbares Mess-System, welches zur Bestimmung der Position der verschiebbaren Schleifeinrichtung relativ zur Walze und relativ zu mindestens einer Bezugslinie dient, die 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. Das von der Schleifeinrichtung durchgeführte Schleifen wird auf der Basis der von dem Mess-System erhaltenen Messwerte geregelt.
Mit der vorgesehenen virtuellen Bezugslinie ist eine entsprechende Regelung der Anpress- oder Berührungsdruckkraft der Polier- oder Profilschleifmaschine möglich. Selbst wenn die Schleifmaschine zum Profilschleifen verwendet wird, kann aufgrund der vorgesehenen virtuellen Bezugslinie die grundlegende Konstruktion im Prinzip die Gleiche wie bei einer normalen Polierschleifmaschine, z. B. einer Polierschleifmaschine sein, wie sie in der WO 9803304 und WO 9302385 offenbart wurde, welche Publikationen zur Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen wurden.
Das Mess-System ist vorzugsweise ein Laser-Mess-System.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Bezugslinie in Form eines parallel zur Walzenachse gespannten Drahtes vorgesehen.
In der Praxis wird die Schleifeinrichtung vorzugsweise derart geregelt, dass nur Erhebungen entfernt werden.
Wenn mindestens zwei parallele Bezugslinien vorgesehen werden, kann das Mess-System zusätzlich auf die Bestimmung der Neigung der Schleifeinrichtung in einer zu den Bezugslinien vorzugsweise lotrechten Ebene und/oder auf die Bestimmung des Stellungswinkels der Walze eingerichtet werden.
Das Mess-System kann Dreieckspfadmessmittel, z. B. zur Durchführung von Triangulierungsmessungen, enthalten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform dient das Mess-System zur Bestimmung der Außenflächenkontur der Walze.
Im Prinzip kann die Schleifmaschine derart geregelt werden, dass Mess- und Schleifzyklen gleichzeitig oder abwechselnd ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die Schleifmaschine jedoch derart geregelt, dass Mess- und Schleifzyklen abwechselnd ausgeführt werden.
Die Schleifeinrichtung ist vorzugsweise eine Bandschleifeinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Schleifmaschine aufgrund ihrer Regelung zum Profilschleifen verwendet werden.
Vorzugsweise wird die Schleifeinrichtung auf einen der Walze zugeordneten Abstreichklingenhalter oder eine die Abstreichklinge vorübergehend ersetzende Schiene montiert und kann entlang der Abstreichklinge bzw. der Schiene verschoben werden.
Im Folgenden werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ausführlicher unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen beschrieben, in denen
1 ein Messprinzip veranschaulicht, das für das Mess-System einer Schleifmaschine eingesetzt werden kann,
2 eine schematische Seitensicht einer Schleifmaschine mit einer Bandschleifeinrichtung zeigt, die auf einen der Walze zugeordneten Abstreichklingenhalter montiert und an der Klinge entlang verschiebbar ist,
3 eine mögliche Mess-Spur zeigt, die aus einem Messzyklus erhalten wird,
4 die Messergebnisse zeigt, die aufgrund von Messungen nach 3 erhalten wurden, und
5 die Oberflächentopographie veranschaulicht, die mit Hilfe von Interpolation sichtbar gemacht wurde.
Gemäß 1 und 2 ist eine Schleifmaschine 10 zum Schleifen einer Außenfläche 12 einer Walze 14, wie zum Beispiel einer Papiermaschinenwalze, insbesondere eines Yankee- oder Glättzylinders, vorgesehen.
Die Schleifmaschine 10 enthält eine Schleifeinrichtung 16, die in einer zur Walze 14 im Wesentlichen parallelen Richtung verschiebbar und in einer zur Walzenachse lotrechten Richtung zur Walze 14 hin und von dieser weg verschiebbar ist.
Ein einer Schleifeinrichtung 16 zugeordnetes und mit dieser verschiebbares Mess-System 18 ist vorgesehen, um die Position der verschiebbaren Schleifeinrichtung 16 relativ zur Walze 14 und relativ zu mindestens einer Bezugslinie 20, 22 zu bestimmen, die außerhalb der Walze 14 vorgesehen ist und parallel zur Achse der Walze 14 verstellt wird. Die relative Position wird in einer zu mindestens einer Bezugslinie 20, 22 lotrechten Ebene bestimmt. Das von der Schleifeinrichtung 16 durchgeführte Schleifen wird auf der Basis der vom Mess-System 18 erhaltenen Messwerte geregelt.
Das Mess-System 18 ist auf die Schleifeinrichtung 16 montiert.
Das Mess-System 18 ist vorzugsweise ein Laser-Mess-System.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Bezugslinie 20, 22 in Form eines parallel zur Achse der Walze 14 gespannten Drahtes vorgesehen.
Die Schleifeinrichtung 16 wird vorzugsweise so geregelt, dass nur Erhebungen entfernt werden.
Wenn wie im vorliegenden Fall mindestens zwei parallele Bezugslinien 20, 22 verwendet werden, kann das Mess-System 18 zusätzlich auf die Bestimmung der Neigung der Schleifeinrichtung 16 in einer Ebene, die vorzugsweise lotrecht zu den Bezugslinien 20, 22 verläuft, und/oder auf die Bestimmung des Stellungswinkels der Walze 14 eingerichtet werden.
Das Mess-System 18 enthält vorzugsweise Dreieckspfadmessmittel. Die Messmittel werden vorzugsweise zur Bestimmung der Außenflächenkontur der Walze 14 eingesetzt. Im Prinzip kann die Schleifmaschine 10 so geregelt werden, dass die Mess- und Schleifzyklen gleichzeitig oder abwechselnd ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die Schleifmaschine jedoch so geregelt, dass die Mess- und Schleifzyklen abwechselnd ausgeführt werden.
Im vorliegenden Fall ist die Schleifeinrichtung wie aus 2 ersichtlich eine Bandschleifeinrichtung.
Die Schleifeinrichtung 16 kann auf einen vorzugsweise gekrümmten oder gebogenen Abstreichklingenhalter 24 und/oder auf den zugeordneten Abstreicherbalken 24' montiert werden. Die Schleifeinrichtung 16 kann aber auch auf eine die Abstreichklinge 14 vorübergehend ersetzende Schiene montiert werden. Die montierte Schleifeinrichtung 16 lässt sich an der Abstreichklinge 24 bzw. an der Schiene entlang verschieben.
Somit kann für die Schleifmaschine im Prinzip eine ähnliche Konstruktion wie für eine gewöhnliche Polierschleifmaschine, wie sie in der WO 9803304 und der WO 9302835 offenbart wurde, verwendet werden. Mit dem vorgesehenen virtuellen Bezugsmittel kann die Schleifmaschine jedoch auch zum Profil- oder Tangentialschleifen eingesetzt werden. Dabei wird die Schleifeinrichtung 16 vorzugsweise derart geregelt, dass nur Erhebungen beseitigt werden.
In 1 sind x₁, y₁ und x₂, y₂ die Koordinaten der beiden relativ zum Mess-System 18 verstellten Drähte 20, 22, und x₃ ist die Entfernung zwischen dem Mess-System 18 und der Außenfläche 12 der Walze 14, die einen Radius r aufweist. In 2 sind die vom Mess-System 18 erzeugten jeweiligen Laserstrahlen mit „26" gekennzeichnet. Die Walze 14 kann beispielsweise ein Yankee-Zylinder sein. Der Radius r selbst kann mit folgender Funktion bestimmt werden: r = f(x1,2,3, y1,2, C)wobei „C" kalibrierte Parameter (Drahtposition usw.) sind. Wie bereits erwähnt, kann das Mess-System 18 Dreieckspfadmessmittel enthalten. Vorzugsweise wird ein 2D-Scanner gerät) vorgesehen.
Demzufolge kann eine konventionelle Polierschleifmaschine mit der notwendigen Hardware und Software versehen werden, um sie auch zum Profil- und Tangentialschleifen einsetzen zu können.
Die Information, um wie viel die Walzenoberflächen-Topographie vom gemessenen Sollwert des Kopfkreises abweicht, kann so verarbeitet werden, dass diese Abweichung durch eine entsprechende Regelung der Kraft und/oder des Drucks, der von den Schleifspindelstöcken der Schleifeinrichtung 16 aufgebracht wird, eliminiert wird.
Die funktionale Struktur des Gesamtsystems kann dem folgenden Beispiel entsprechen:
Mess-System

– Topographiemess- und Positioniersysteme
– Kalibrierung der benötigten Mess-Standards
– Genauigkeitsanalyse

Regelsystem

– Berechnung der Bearbeitungszugabe
– Synchronisation der kinematischen Folgen
– Exakte Regelung in Querrichtung
– Regelung der Schleifkraft beider Schleifspindelstöcke gemäß der Vorgabe
– Berücksichtigung von Sonderzuständen
– Bestimmung der Abriebeigenschaften (Schleifkurve) im Versuch

Modifikation des Vorsatzes

– Hilfsantriebsachsen zur Regelung der Schleifkraft
– Synchronisationsvorsatz

Das Mess-System kann auf die Aufzeichnung des Kopfkreises oder der Kopfkreistopographie der Walze (des Yankee-Zylinders) eingerichtet werden und besteht beispielsweise aus folgenden Komponenten:

1. Mess-System zur Bestimmung des Stellungswinkels der Walze,
2. Mess-System zur Ermittlung der Position in Querrichtung (cd)
3. Verstellung mindestens eines Spanndrahtes
4. Messgerät zur Bestimmung des radialen Abstands zwischen mindestens einem Spanndraht und der Kopfkreisoberfläche,
5. Steuerprozessor (PC) zur Berechnung der Kopfkreistopographie.

Anhand der Komponenten 1 und 2 können die aktuellen lokalen Koordinaten des Kopfkreises der Walze während der Rotation der Walze ermittelt werden, wobei gleichzeitig die Messausrüstung in Querrichtung (cd) bewegt wird. Um den Stellungswinkel zu bestimmen, kann am Umfang der Walze ein inkrementales (selbstklebendes) Messband mit Bezugsmarke vorgesehen werden. Man kann aber auch einen Reibrad-Pfadsensor und eine Bezugsmarke an der Walze vorsehen. Die Position in Querrichtung (cd) kann mit einem geeigneten Kontrollpfadsensor (absolute Messung) gemessen werden.
Die aktuellen lokalen Koordinaten werden zur Erzeugung eines Messrasters für die Topographie sowie zur Ermittlung der Schleifposition (Schmirgelposition) benötigt.
Mit der Installation der einen oder mehrere Drähte umfassenden, abstandsgleich zur Walzenachse gespannten Spanndrähte wird ein Bezugsmittel für die Walzenachse geschaffen, die selbst zur Durchführung von Messungen nicht zugänglich ist. Die Verstellung des/der Spanndrähte ist die Messbasis zur Ermittlung positionsbezogener Differenzen in den Kopfkreisradien der Walze. Der Einsatz eines derartigen virtuellen Bezugsmittels berücksichtigt die Tatsache, dass die mechanische Führung der Abstandsmesseinheiten wegen der benötigten Genauigkeit nicht als nützliche Basis verwendet werden kann.
Die aktuellen Positionen der Abstandsmesseinheit innerhalb der Schnittebene der Walze können mit Hilfe des/der Spanndrähte bestimmt werden, die aus einem oder mehreren axial gespannten Drähten bestehen.
Deshalb müssen zwei orthogonale Positionen sowie auch der Stellungswinkel des Messgerätes zur Normalen im Messpunkt am Kopfkreis ermittelt werden.
Der Stellungswinkel kann mittels eines elektronischen Neigungsmessers bestimmt werden. Er kann aber auch mittels zweier Bezugslinien, beispielsweise zweier parallel gespannter Drähte, bestimmt werden.
Die Abstandsmesseinheit kann bestehen aus:

– Einem Laser-Scan-System zur Bestimmung des Ortes und der Neigung des Mess-Systems in der Querschnittsebene der Walze (wenn nur ein Spanndraht benutzt wird, kann ein Neigungsmesser zum Messen der Neigung benutzt werden),
– einem Laser-Dreieckspfadmessinstrument zur Bestimmung des Abstands zur Walzenoberfläche, und
– einer Plattform zur stationären Befestigung der oben genannten Komponenten.

Die Abstandsmesseinheit wird in Querrichtung (cd) nicht für sich allein geführt. Sie muss auf die Schmirgeleinheit montiert werden, die mechanisch zuverlässig mit einem Vorschubantrieb ausgerüstet ist.
In einem Steuerprozessor (PC) werden die aktuellen Differenzen in den Kopfkreisradien der Walze anhand der aktuellen Messwerte und der bekannten Drahtaufhängungs- und Verstellgeometrieparameter berechnet und in Verbindung mit den lokalen Koordinaten gespeichert. Hierzu sind die Drahtaufhängungs- und Installationsgeometrieparameter offline in den PC einzugeben. Wenn Walzengeschwindigkeit, Vorschubrate und CPU-Zeit koordiniert werden, kann die Topographie des Kopfkreises der Walze in einem vordefinierten Raster auf einer Helix aufgezeichnet werden, die sich über den ganzen Kopfkreis der Walze erstreckt.
An den in Frage kommenden Yankee-Gerüsten gibt es keine Abstreichmesser, die genau abstandsgleich mit Bezug auf die Yankee-Zylinder-Achsen verstellt werden, um als Messbasen zur Bestimmung des Kopfkreisprofils verwendet werden zu können. Somit besteht das wirkliche Problem beim Messen der Topographie (des Profils) des Kopfkreises darin, eine hinreichend genaue Messbasis zu realisieren.
Aufgrund der Gegebenheiten an den Yankee-Gerüsten wird als Messbasis vorzugsweise mindestens eine Bezugslinie, vorzugsweise mindestens ein Spanndraht vorgesehen, obwohl im Prinzip auch ein Laserstrahl verwendet werden könnte. Einer der Vorteile bei Einsatz mindestens eines Spanndrahtes besteht darin, dass er mit Bezug auf die Walzenachse (des Yankee-Zylinders) verstellt und an der Basis und dem Ende des Kopfkreises befestigt werden kann, während ein Laserstrahl nur an einem Ende des Kopfkreises der Walze verstellt und fixiert werden kann.
Um die Topographie des gesamten Yankee-Zylinders mit Hilfe der Abstandsmesseinheit, d. h. des Mess-Systems, zu messen, muss die Topographie am Schmirgelvorsatz in Querrichtung (cd) um einen genau definierten Pfadwert traversierbar sein. Folglich ist keine besondere NC-Achse notwendig. Außerdem kann sie auch z. B. manuell, von Stop zu Stop, traversiert werden.
Um das Mess-System in Betrieb zu nehmen, könnten folgende Schritte vorgesehen werden:

1. Montieren des Schleifvorsatzes am Abstreifer zusammen mit der Abstandsmesseinheit,
2. Befestigen von Haltern und Spannfuttern zum Verstellen des/der Spanndrähte,
3. Berechnen der mittleren Kopfkreisradien des Yankee-Zylinders aus den Umfangsmessungen,
4. Spannen und Einstellen des/der Drähte,
5. Einstellen der Laser-Triangulierungsmessmittel oder Instrumente in radialer Richtung.

Am Anfang können zum Beispiel folgende Messhilfen benutzt werden:

– ein Nonius-Stahlbandmaß zum Messen des Walzendurchmessers,
– ein Nivelliergerät zur waagerechten Einstellung des/der Spanndrähte.

Der lokale Radius des Yankee-Zylinders kann nicht direkt gemessen werden. Gemessen werden kann nur der radiale Abstand zu einer geraden Bezugslinie (Spanndraht/-drähte), die abstandsgleich zur Achse des Yankee-Zylinders verläuft.
Bei Verwendung der Spanndraht-Messtechnik kann mit einem Messmikroskop eine Abbildung des der Drähte (Silhouette mit Konturlinien) erstellt und hinterher ausgewertet werden.
Bei Verwendung von automatisierter Silhouettenmessung kann beispielsweise eine Abbildungslinse mit telezentrischem Strahlenpfad benutzt werden. Der/die Spanndrähte im telezentrierenden Bereich der Linsen können mit Hilfe einer Lichtquelle belichtet werden, und die Silhouette kann auf einer Diodenlinie abgebildet werden. Anschließend können der Drahtdurchmesser, die Schwerpunktlage des Drahtes und der Ort des Drahtes im Objektfeld ausgewertet werden.
Bei Verwendung des Abtastverfahrens kann ein paralleler Laserstrahl mit kleinem Strahlquerschnitt in üblicher Weise über das zu messende Objekt bewegt werden. Ein Laserstrahl kann über rotierende Spiegelflächen abgelenkt werden, die sich im Brennpunkt von Linsen oder konkaven Spiegeln befinden. Von dort wird der Strahl während der Rotation des Spiegels über ein Abtastfeld parallel verschoben und kann auf der Gegenseite von einem Empfänger empfangen werden.
Der Ort des/der Drähte im Objektfeld ist notwendig für den gewünschten Anwendungsfall. Für diese Anwendung können auch mehrere Geräten (Aufhängungskontrolle, Definition der Position) verwendet werden. Das Abtastverfahren bietet infolge vieler Messungen und Mittelwertberechnungen höhere Genauigkeit und weniger Messunsicherheit.
Aus Gründen der Genauigkeit und auch technischer Mutmaßungen sollte vorzugsweise dieses Abtastverfahren zur Aufzeichnung der Drahtposition verwendet werden.
Für das Abtasten der Yankee-Zylinderoberfläche stehen viele Instrumente oder Geräte zur Abstandsmessung zur Verfügung, wie zum Beispiel inkrementale Abstandssensoren (Bewegungsaufnehmer), Induktionssonden, Wirbelstromsensoren und optische Sensoren.
Hinsichtlich berührungsloser Verfahren bieten insbesondere die auf optischen Grundsätzen basierenden Triangulierungssensoren eine geeignete Lösung. Ein Triangulierungssensor lässt sich folgendermaßen beschreiben: Ein Lichtstrahl (vorzugsweise ein Laserstrahl) fällt in einem bestimmten Einfallswinkel auf den Kopfkreis des Yankee-Zylinders. Der Leuchtpunkt wird an verschiedenen Positionen, je nach dem entsprechenden Abstand des Sensors, in einem Empfänger abgebildet. Diese Positionsverschiebung wird von analogen Fotoempfängern (Sensoren, die positionsempfindlich reagieren) oder digitalen Sensoren (Fotodiodenlinien (CCD)) empfangen.
Der/die Spanndrähte müssen abstandsgleich zur Achse des Yankee-Zylinders verstellt werden. Folglich sind die radialen Abstände am Anfang des Drahtes und am Drahtende mit Bezug auf die Yankee-Zylinderachse einzustellen, und beide Drahtenden müssen beispielsweise waagerecht ausgerichtet werden.
Der radiale Abstand zwischen dem/den Spanndrähten und der Achse des Yankee-Zylinders wird mit Hilfe von zwei messbaren radialen Abständen zur Kopfkreisoberfläche, die sich nahe der Vorderseite und der Rückfront des Yankee-Zylinders befinden, eingestellt. Deshalb muss der Durchmesser des Yankee-Zylinders an diesen beiden Einstellpunkten bekannt sein. Für die Messung des mittleren Durchmessers des Yankee-Zylinders an beiden Einstellpunkten kann ein Nonius-Stahlbandmaß verwendet werden, um den Umfang des Yankee-Zylinders zu bestimmen. Der mittlere Yankee-Zylinderradius wird aus dem gemessenen Umfang errechnet. Aufgrund dieses Wertes kann man die radialen Abstände zum Kopfkreis des Yankee-Zylinders an den Einstellpunkten, die verstellt werden müssen, definieren.
Alle Berechnungen können auf nacheinander ausgeführten Messzyklen basieren. Die Messwerte (cd, Winkel, md) werden auf eine vordefinierte Bahn (Helix) eingetragen, wobei definierte Winkelabstände beibehalten werden. Die Ergebnisse eines beispielhaften Messzyklus sind in 3 (Mess-Spur) und 4 (Messergebnis) in vereinfachter Weise veranschaulicht.
Die Oberfläche kann mit Hilfe von Interpolation veranschaulicht werden (vergl. 5).
Das Schleifen mittels der Polierschleifeinrichtung wird wie folgt durchgeführt: Während des Schleifens wird eine Materialhöhe, die von der Schleifkraft der Schleifkurve abgeleitet werden kann, gleichmäßig über die ganze Breite des Schmirgelbandes (Schleifbandes) entfernt.
Dabei wird die Schleifkraft dadurch bestimmt, dass man soviel Material wie möglich, aber ohne die untere Toleranz zu erreichen, entfernt.
Die Optimierung des Schleifzyklus basiert auf den Schleifbahnen, die genau eingehalten werden müssen, da die spezifisch zu realisierenden Schleifkräfte im Voraus zu berechnen sind.
Die Optimierung kann separat für jeden Stellungswinkel des Zylinders (im gleichen Raster wie für den Messzyklus benutzt) durchgeführt werden. Von der konkreten Form der Schleifbahn kann man nun ableiten, zu welchem Zeitpunkt jeder der beiden Schleifköpfe an den während der Messung benutzten Punkten ansetzt (im Folgenden als Prüfpunkte bezeichnet). Da jede Position der Oberfläche wiederholt geschliffen wird, wirkt die Aufbringung einer Schleifkraft auf mehrere Prüfpunkte.
Um die Wanddicke des Yankee-Zylinders so wenig wie möglich zu reduzieren, ist sicherzustellen, dass kein Prüfpunkt um mehr als den Nennwert geschliffen wird.
Da zur Erzielung genauer Messwerte vor dem ersten Messzyklus ein normaler Polierschleifvorgang durchgeführt werden sollte, kann man davon ausgehen, dass nur sehr kleine Gradienten in Querrichtung erscheinen. Folglich kann das nach der Optimierung verbliebene obere Abmaß akzeptiert werden.
Das Abmaß kann separat für alle (entsprechend diskret definierten) Stellungswinkel des Yankee-Zylinders berechnet werden. Die Lösung des Optimierungsproblems (für jeden Winkel) verlangt, dass Berechnungen entsprechend wiederholt werden.
Die benötigten Berechnungs- und Speicherkapazitäten können von einem Steuerprozessor (PC) bereitgestellt werden.
Die Messwerte sowie die Schleifkraft müssen exakt den cd- und Winkelwerten zugeordnet werden. Im Allgemeinen, insbesondere im Falle notwendiger Unterbrechungen und anschließender direkter Fortsetzung, ist sicherzustellen, dass der Bezug mit dem Mess-System für cd und Winkel stimmt.
Die benötigten Verlängerungen einer konventionellen Polierschleifmaschine beinhalten die Installation des Mess-Systems, der Regelantriebsachsen und eines Steuerprozessors (PC), um die Mess- und Schleifzyklen zu berechnen und zu koordinieren.
Mess-Systeme für Komponenten, die in das Schleifsystem integriert werden sollen, müssen zusätzlich installiert werden. Bei Einsatz von handelsüblichen Komponenten muss die reibungslose Zusammenwirkung mit dem Steuerprozessor (PC) sichergestellt werden. Das Mess-System wird vorzugsweise auf die benutzte Polierschleifmaschine montiert, damit es in Maschinenrichtung (md) zusammen mit dieser Schleifmaschine bewegt wird.
Regelantriebsachsen werden in Querrichtung und in Maschinenrichtung bereitgestellt.
Mit Bezug auf die Querrichtung ist die Polierschleifmaschine in Querrichtung (CD) mit einem Antrieb ausgerüstet, der um einen Controller zu verlängern ist. Der Controller gewährleistet, dass die notwendigen Mess- oder Schleifbahnen eingehalten werden.
Mit Bezug auf die Maschinenrichtung müssen die betreffenden Zeitsignale berechnet werden, damit ein hinreichender Schleifdruck auf den Schleifspindelstock ausgeübt wird. Auch in diesem Fall könnte ein (hydraulischer) Regelantrieb verwendet werden. Das für den Controller notwendige Mess-Signal könnte als Prüfwert (Spur) an den Steuerprozessor zurückgeführt werden.

Liste der Bezugszeichen

10: Schleifmaschine
12: Außenfläche
14: Walze
16: Schleifeinrichtung
18: Mess-System
20: Bezugslinie (Spanndraht)
22: Bezugslinie (Spanndraht)
24: Abstreichklinge
24': Abstreicherbalken

Claims

Schleifmaschine (10) zum Schleifen einer Außenfläche (12) einer Walze (14), beispielsweise einer Papiermaschinenwalze – insbesondere eines Papiertaschentuchzylinders oder Glättzylinders –, die eine Schleifeinrichtung (16) umfasst, die in einer zur Walze (14) im Wesentlichen parallelen Richtung sowie zur Walze (14) hin und von dieser weg verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Schleifeinrichtung (16) zugeordnetes und mit dieser verschiebbares Mess-System (18) zur Bestimmung der Position der verschiebbaren Schleifeinrichtung (16) relativ zur Walze (14) und relativ zu mindestens einer Bezugslinie (20, 22) vorgesehen ist, die außerhalb der Walze (14) vorgesehen ist und parallel zur Achse der Walze (14) verstellt wird, wobei die relative Position in einer zur Bezugslinie (20, 22) vorzugsweise lotrechten Ebene bestimmt wird, und dass das von der Schleifeinrichtung (16) durchgeführte Schleifen, d. h. die Anpresskraft oder der Berührungsdruck auf der Basis der von dem Mess-System (18) erhaltenen Messwerte geregelt wird.
Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mess-System (18) auf die Schleifeinrichtung (16) montiert ist.
Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mess-System (18) ein Laser-Mess-System ist.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bezugslinie (20, 22) in Form eines parallel zur Achse der Walze (14) gespannten Drahtes vorgesehen ist.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifeinrichtung (16) derart geregelt wird, dass nur Erhebungen entfernt werden.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei parallele Bezugslinien vorgesehen sind, und dass das Mess-System (18) zusätzlich auf die Bestimmung der Neigung der Schleifeinrichtung (16) in einer Ebene, die vorzugsweise lotrecht zu den Bezugslinien (20, 22) verläuft, und/oder auf die Bestimmung des Stellungswinkels der Walze (14) eingerichtet ist.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mess-System (18) Dreieckspfad-Messmittel umfasst.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mess-System zur Bestimmung der Außenflächenkontur der Walze vorgesehen ist.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart geregelt wird, dass Mess- und Schleifzyklen abwechselnd ausgeführt werden.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifeinrichtung (16) eine Bandschleifeinrichtung ist.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Regelung das Profilschleifen ermöglicht.
Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifeinrichtung (16) auf einen der Walze zugeordneten Abstreichklingenhalter oder eine die Abstreichklinge vorübergehende ersetzende Schiene montiert und an der Abstreichklinge bzw. an der Schiene entlang verschiebbar ist.