Vielständerwalzwerke erfordern eine kritische Ausrichtung der Reduzierwalzen und der Führungseinrichtungen, die das Arbeitsprodukt den Reduzierwalzen zuführen. Wenn bei einem Walzverfahren Ausrichtungsfehler zwischen den Führungsrollen und den Reduzierwalzen auftreten, ist das Ergebnis oft ein beschädigtes oder nicht maßhaltiges Produkt, das eventuell nicht absetzbar ist. Daher ist es unerlässlich, dass die Führungseinrichtung während eines Reduzierverfahrens genau auf die Reduzierwalzen ausgerichtet ist. Aufgrund der Anordnung der Hauptreduzierwalzen und des geringen Helligkeitsniveaus an dieser Stelle kann die Einstellung der Führungsrollen auf ihre korrekte Stellung einen Walzwerk-Techniker vor eine Herausforderung stellen.

Walzwerke sind üblicherweise ein Umfeld, das den meisten Ausrichtungsgeräten schadet. Gewöhnlich muss die Ausrichtung der Führungen und Reduzierwalzen so schnell wie möglich und unter Bedingungen, die nicht gerade ideal sind, durchgeführt werden. Das Walzwerk wird gewöhnlich bei einer erhöhten Temperatur betrieben, wobei auf die Oberflächen der Führungsrollen und der Reduzierwalzen reichlich Kühlwasser aufgebracht wird.

In den meisten Fällen ist der „Hals" der Führung von Zusatzgerät verdunkelt und das Helligkeitsniveau am Führungshals und am Hauptwalzenspalt lässt viel zu wünschen übrig.

Daher ist zu sehen, dass das Einstellverfahren, selbst wenn man die Ausrichtung der Führung und ihrer Rollen auf die richtige Stellung zur Materialzuführung an die Reduzierwalzen des Walzwerks einstellen könnte, den Walzwerk-Techniker vor eine nahezu unmögliche Aufgabe stellt, weil die kritischen Zonen des Walzwerks, d.h. der Hauptwalzenspalt und der Führungshals, dem menschlichen Auge fast nicht zugänglich sind.

Das deutsche Patent DE 2304143 offenbart eine optische Messeinheit zur Verwendung bei der Messung der Einstellung von Kalibrierwalzen eines Walzwerks. Die Messeinheit empfängt einen Lichtstrahl von einer auf der anderen Seite der Walzen angeordneten Lichtquelle durch einen Zwischenraum zwischen den Walzen und führt das Licht über einen gekrümmten optischen Pfad an eine Mattglasanzeige, die an einer zur Betrachtung geeigneten Stelle angeordnet ist. Ein manuell bewegbarer Linealmechanismus und die Skala auf dem Mattglas ermöglichen die Messung des Abstands der Walzen auf dem Bild auf der Anzeige, und der bewegbare Linealmechanismus ist in Bezug auf das zu messende Bild drehbar, um Messungen in verschiedenen Richtungen zu ermöglichen, ohne das Bild von seiner zur Betrachtung geeigneten Position zu entfernen.

US 3640109 offenbart die Verwendung eines optischen Geräts zur Einstellung der Führungsrollen eines Walzgerüsts in einem Drahtwalzwerk. Das optische Gerät und ein Halter für die Führungsrollen sind in einer Haltevorrichtung für den Halter austauschbar. Die Haltevorrichtung und die Rollen werden in Position eingestellt, während sich das optische Gerät in der Haltevorrichtung befindet, dann wird das optische Gerät durch den Halter ersetzt. Die Position der Führungsrollen im Halter ist unter Verwendung desselben oder eines anderen optischen Geräts voreingestellt.

In dieser Erfindung wird eine schnurlose digitale Videokamera verwendet, die auf einem speziellen Unterteil montiert ist, das so geformt ist, dass es auf dieselbe Weise und am selben Platz am Walzwerkbett montiert werden kann, wie die Führungsanordnung, die gewöhnlich am Walzwerk montiert ist. Die Kamera selbst ist völlig in sich abgeschlossen und verfügt über ihre eigene Energieversorgung. Die Brennweite kann über eine in der Kamera montierte Gleitvorrichtung eingestellt werden, die von außerhalb der Kamera betätigt wird. Die Beleuchtung der kritischen Bereiche des Walzwerks wird durch mehrere Infrarotlichtquellen ermöglicht, die von der Batterie der Kamera versorgt werden und auf dem Kameragehäuse montiert sind. Dadurch wird eine Infrarotbeleuchtung bereitgestellt, um die vom Video-Ausgabegerät (Monitor) erstellten Bilder zu verbessern, denen es sonst aufgrund des geringen Helligkeitsniveaus an Deutlichkeit mangeln könnte.

Der Monitor bietet dem Benutzer eine Videoanzeige des von der Kamera aufgenommenen Bilds sowie eine vorprogrammierte Anzeige eines zuvor gewählten und in den Schaltungen gespeicherten Bilds im Monitor. Der Monitor ist mit Schaltungen und Software ausgestattet, so dass das vorprogrammierte Bild über das von der Kamera empfangene Bild eingeblendet werden kann, so dass die beiden auf dem Monitor angezeigten Bilder miteinander verglichen werden können.

Wenn die Kamera ordnungsgemäß so eingestellt ist, dass der Spalt zwischen einem Walzenpaar zu sehen ist, kann im Monitor ein Bild der Ist-Konfiguration der Walzen und ihres zugehörigen Spalts erzeugt werden. Jede Fehljustierung der Walzen zueinander wird sofort deutlich und der Walzspalt kann auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden, indem das im Monitor erzeugte Bild betrachtet wird. Wenn die Walzen auf Abnutzung geprüft werden sollen, kann das Ist-Bild des Walzenprofils sofort mit einem eingeblendeten vorprogrammierten Bild verglichen werden, das über das Ist-Walzenbild gelegt wird, um zu bestimmen, ob das Walzenprofil zufriedenstellend ist oder nicht, und wenn es dies nicht ist, die Walzen gegen einen neuen Walzensatz auszutauschen.

Um mit dem Ausrichtungsverfahren zu beginnen, muss die Ausrichtung der Videokamera dieser Erfindung überprüft werden, um sich zu überzeugen, dass sie in einem geeigneten Zustand für die Ausrichtung der Führungsanordnung und der Walzen des Walzwerks ist. Um die Ausrichtung der Kamera zu überprüfen, wird die Kamera auf ein spezielles Unterteil-Bauglied montiert, das seinerseits auf dem Bett eines Prüfgestells montiert ist.

Das Prüfgestell ist so gefertigt, dass es eine exakte Kopie des Betts einer Stahlwalzwerk-Baugruppe ist, an der letztendlich eine Führung auf einer Grundplatte montiert werden soll, um das Arbeitsprodukt in die Reduzierwalzen des Walzwerks zu führen.

Die Kamera wird auf dem speziellen Unterteil-Bauglied des Prüfgestells montiert und ein „Testziel" (dessen Position an einer vorbestimmten axialen Position auf dem Prüfgestell bekannt ist) wird am Bett des Prüfgestells montiert, um die Ausrichtung der Kamera zu überprüfen. Die Ausrichtung der Kamera wird mit Hilfe des Bilds des „Testziels" überprüft, das im Videomonitor erzeugt wird. Der Monitor kann mit einer Anzeige in Form eines Fadenkreuzes vorprogrammiert sein, um eine rasche Bestimmung der Ausrichtung der Kamera zu ermöglichen. Wenn das „Testziel" auf dem Monitor richtig abgebildet wird, ist die Kamera richtig ausgerichtet und das Ziel kann vom Prüfgestell entfernt werden und die Kamera kann dann verwendet werden, um eine Führungsanordnung auszurichten, die nun auf ihrem speziellen Montageunterteil auf dem Prüfgestell montiert wird. (Wenn die Kamera und das „Testziel" nicht ordnungsgemäß ausgerichtet sind, wird angenommen, dass die Kamera ihre Ausrichtung verloren hat und zu einem Labor geschickt werden muss, um entsprechend ausgerichtet zu werden.)

Wenn festgestellt wurde, dass die Kamera richtig auf das „Testbett" ausgerichtet ist, wird nun die Führungsanordnung, die im Stahlwalzwerk verwendet werden soll, an einer zweiten Station auf das Prüfgestell montiert. Die Kamera (jetzt wie vorgeschrieben auf das Prüfgestellbett ausgerichtet) wird jetzt auf die Rollen der Führungsanordnung fokussiert. Das Spaltprofil wird deutlich auf dem Monitor angezeigt und der Spalt kann mit Hilfe des vom Monitor erstellten Videobilds berichtigt und genau eingestellt werden. Wenn der Bediener mit der Einstellung der Führungsanordnung zufrieden ist, werden die Kamera und die Führungsanordnung vom Prüfgestell entfernt.

Die Kamera wird nun auf einen Schlitten des Walzwerkbetts montiert, auf dem die Führungsanordnung letztendlich montiert werden soll. Die Kamera wird auf den Spalt zwischen den Hauptreduzierwalzen gerichtet und fokussiert. Der Spalt an den Hauptwalzen kann vergrößert werden und das vorprogrammierte Bild des Walzenprofils kann über das Bild der von der Kamera aufgenommenen Walzen eingeblendet werden, damit der Walzwerkbediener die Abnutzung der Walzen beurteilend vergleichen kann. Das Bild auf dem Monitor wird gute Anhaltspunkte für die Einstellung der Hauptwalzen geben, oder Anhaltspunkte dafür, ob eine weitere Einstellung der Hauptwalzen erforderlich ist. Eventuell ist die Achse der Hauptwalzen nicht koplanar und es muss eine Einstellung der Hauptwalzen vorgenommen werden. Das vom Monitor erstellte Bild ist zweckmäßig für die Walzeneinstellung.

Zugleich kann der Monitor zeigen, dass die Achse der Kamera, obwohl die Achse und das Walzenprofil der Hauptwalzen zufriedenstellend sind, nicht auf die Achse der Hauptreduzierwalzen (d.h. die Walzwerkachse) ausgerichtet scheint. Ist dies der Fall, weiß der Bediener sofort, dass der Schlitten, auf dem die Kamera montiert ist, eingestellt werden muss. Dieser Schlitten ist mit einer Seitenverstellung ausgestattet, damit die Kamera seitlich verschoben (Gierachse) werden kann, bis sie perfekt auf die Achse des Walzwerks ausgerichtet ist.

Wenn die Kameraachse und die Walzwerkachse, wie auf dem Monitor zu sehen ist, übereinstimmen, kann die Kamera vom Schlitten entfernt werden und die zuvor ausgerichtete Führungsanordnung wird anstelle der Kamera auf dem Schlitten montiert. Aufgrund der vorherigen Kalibrierung der Führung auf dem „Prüfgestell", wird die Führung nun perfekt auf die Walzwerkachse ausgerichtet sein.

1 ist eine Draufsicht auf die Prüfgestell-Baugruppe dieser Erfindung.

2 ist ein Aufriss der Prüfgestell-Baugruppe aus 1.

3 ist eine perspektivische Ansicht der Prüfgestell-Baugruppe aus den 1 und 2.

4 ist eine perspektivische Ansicht eines Anzeigegeräts.

5 ist eine perspektivische Ansicht von Kamera 16.

6 ist eine perspektivische Explosionszeichnung von Kamera 16.

7 ist eine Seitenschnittansicht von Kamera 16.

8 ist eine schematische Darstellung von Kamera 16.

9 ist eine Explosionszeichnung des Monitors aus 4.

Der auf einem Prüfgestell montierte Apparat 10 dieser Erfindung ist in den 1 bis 3 abgebildet. Das Prüfgestellbett 12 ist eine Nachbildung eines Abschnitts eines Vielständer-Stahlreduzierwalzwerks. Das Bett 12 ist mit einer Standard-T-Nut 14 zur Befestigung verschiedener, im Folgenden beschriebener Bauteile am Bett 12 ausgestattet.

An einem Ende des Prüfgestells 10 ist auf dem Lagerbock 20 eine Kamera 16 montiert. Kamera 16 ist in einem robusten Gehäuse 18 eingebaut, um die etwas zerbrechlichen Bauteile zu schützen, die in Kamera 16 eingebaut sind. Der Lagerbock 20 hat eine Klemmschraube 22, um die Kamera 16 auf dem Lagerbock 20 des Prüfgestells 10 unbeweglich zu befestigen. Kamera 16 ist auch mit einer Fokussierungseinstellung ausgestattet, die über den Knopf 24 erfolgt.

Eine vorläufige Überprüfung der Kamera 16 auf dem Lagerbock 20 wird durch die Montage eines vorläufigen „Testziels" (nicht dargestellt) ermöglicht, das auf dem Bett 12 montiert ist. Das Testziel ist mit einem vorbestimmten Testmuster ausgestattet, das auf die Achse des Prüfgestells zentriert ist. Die Kamera 16 ist auf das Testmuster des Ziels fokussiert, um ein Bild auf dem Videomonitor (dargestellt als 50 in 4) zu erzeugen. Wenn der Monitor das Testmuster richtig wiedergegeben auf dem Monitor 50 anzeigt, gilt die Kalibrierung der Videokamera 16 auf dem Lagerbock 20 als innerhalb der Toleranz und nun kann die Videoprüfung der Führungsanordnung unternommen werden.

Das vorläufige „Testziel" wird vom Bett 12 entfernt und die Kamera 16 ist jetzt auf den Rollenspalt in der auf dem anderen Lagerbock 40 montierten Führungsanordnung 30 fokussiert. Der Spalt zwischen den Rollen 32 der Führungsanordnung 30 kann nun zweckmäßig auf Monitor 50 angezeigt werden. Der Rollenspalt der Führungsanordnung 30 kann mit Hilfe der Einstellschraube 34 genau eingestellt werden, und aufgrund der auf Monitor 50 erfolgten Vergrößerung ist die Einstellung rasch und genau. Die mit den Rollen 32, der Spalteinstellschraube 34, der Trichtereingangsführung 36 und Kühlmittelrohren und Düsen 38 dargestellte Führungsanordnung 30 ist auf dem Lagerbock 40 auf dem Bett 12 des Prüfgestells 10 montiert. Die Führungsanordnung 30 wird von Klemmexzenter 42 fest an ihrem Platz gehalten.

Ein Monitor 50 steht zur Verfügung, um das von Kamera 16 erzeugte Bild anzuzeigen. Kamera 16 und Monitor 50 sind beides in sich abgeschlossene angetriebene drahtlose Geräte, die Hochfrequenz-Datenübertragung einsetzen.

Kamera 16 kann mit Infrarot-Beleuchtungseinrichtungen 28 ausgestattet sein, die die Kameralinse umgeben, um die Qualität des auf Monitor 50 angezeigten Bilds bei einem geringen Helligkeitsgrad zu verbessern.

Der Apparat funktioniert folgendermaßen: Nach dem Einstellen der Rollen 32 der Führungsanordnung 30 auf die gewünschte Stellung, während die Führungsanordnung auf dem Lagerbock 40 montiert war, wird diese nun vom Lagerbock 40 entfernt und Kamera 16 wird ebenfalls von Lagerbock 20 entfernt und zu dem Walzwerk gebracht, an dem die Führungsanordnung 30 letztendlich installiert werden soll.

Kamera 16 wird jetzt an dem Schlitten, auf dem die Führungsanordnung letztendlich montiert werden soll, im Walzwerk installiert. Gewöhnlich wird man feststellen, dass der Schlitten, auf dem die Kamera 16 montiert ist, bezüglich der „Gierachse" eingestellt werden muss. (Man denke daran, dass die physischen Merkmale des Walzwerks am Prüfgestellbett 12 sorgfältig kopiert wurden, so dass die Kamera 16 und Führungsanordnung 30 schnell und leicht im Walzwerk installiert werden können, im Wissen, dass beide Gegenstände zuvor richtig ausgerichtet wurden.) Wenn der Kameraapparat 16 installiert und sicher an dem am Walzwerkbett angebrachten Schlitten befestigt ist, wird die Kamera 16 aktiviert, um ein Videobild des Spalts zwischen den Reduzierwalzen des Walzwerks auf Monitor 50 zu erzeugen. Kamera 16 muss eventuell erneut fokussiert werden, um den Walzspalt scharf zu bezeichnen. Der Spalt kann mit Hilfe der Einrichtungen 28 an Kamera 16 mit Infrarot-Beleuchtung versehen werden. Zu diesem Zeitpunkt kann das auf dem Videomonitor 50 angezeigte Spaltbild mit dem Bild der Walzen und des Walzspalts verglichen werden, die zuvor in der Einblend-Schaltungsanordnung des Monitors gespeichert wurden. Das Spaltbild kann zeigen, dass die Ebenen der Walzen nicht übereinstimmen; der Spalt zwischen den Walzen kann zu groß oder zu klein sein oder es kann festgestellt werden, dass die Kamera selbst eventuell nicht richtig auf der Walzachse positioniert ist, oder dass das Oberflächenprofil der Walzen sich so weit verschlechtert hat, dass eine Walzenerneuerung erforderlich ist. Zu diesem Zeitpunkt können Einstellungen vorgenommen werden, um die Position der Walzen zu ändern, um Spaltausrichtungsfehler zu korrigieren, und/oder am Schlitten, auf dem die Kamera montiert ist, um eine seitliche Positionierung der Kamera 16 auf der Walzwerkachse zu ermöglichen, bis die richtige Ausrichtung der Kamera auf der Walzwerkachse erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Position des Schlittens verriegelt.

Die Kamera 16 kann jetzt vom verriegelten Schlitten des Walzwerkbetts entfernt und die Führungsanordnung 30 kann jetzt am Walzwerk-Schlitten, wo zuvor die Kamera 16 montiert war, installiert werden. Aufgrund der vorherigen Kalibrierung der Kamera 16 und Führungsanordnung 30 auf dem Prüfgestell wird nun festzustellen sein, dass die Führungsanordnung 30 perfekt auf die Walzwerkachse ausgerichtet ist und der Spalt zwischen den Führungsrollen 32 wird derjenige sein, der zuvor am Prüfgestell 10 eingestellt wurde.

Die Merkmale der für das Gerät benutzten Kamera 16 sind am besten in den 5, 6, 7 und 8 bezeichnet. Kamera 16 hat ein Gehäuse 18, in dem das CCD-Gerät 62 eingebaut ist. Das CCD-Gerät befindet sich in einer Einfassung 64, die von einem Halteblock 66 an ihrem Platz gehalten wird und im Verhältnis zur Linsenbaugruppe 80 seitlich bewegbar ist. Das CCD-Gerät 62 bewegt sich mit der Einfassung 64 und dem Block 66, wenn der Betätigungsknopf 24 gedreht wird, der an Schaft 70 montiert ist. Schaft 70 ist in den Lagern 74 in Kamera 16 montiert. Das vom Knopf 24 entfernt gelegene Ende 75 von Schaft 70 ist mit einem Gewinde versehen, um mit Block 76 in Eingriff zu sein, der sich innerhalb der Kamera vor und zurück bewegt, wenn Schaft 70 gedreht wird. Ein Passstift 77 ist an Block 76 befestigt, um Block 66 zusammen mit Block 76 auf dem unbewegten Untereil 78 vor und zurück zu bewegen. Durch die Bewegung von Block 66 wird auch die Einfassung 64 mitbewegt, die wiederum das CCD-Gerät 62 im Hinblick auf die Linse 66 vor und zurück bewegt. Die Einfassung 64 verfügt über die Möglichkeit, das darin befindliche CCD-Gerät einstellbar zu montieren (8 Stellschrauben).

Die Kamera ist mit einem Batterieblock 80, einer elektronischen Leiterplatte mit zugehörigen Bauteilen 82, einem Sender 84 und einer Antenne 86 ausgestattet. Ein Ein-Aus-Schalter 88 ist vorhanden, um die Kamera 16 zu aktivieren. Der Haken 90 ermöglicht eine sichere Montage der Kamera am Prüfgestell 12 oder einer anderen Plattform, wie zum Beispiel dem Führungsschlitten in einem Stahlwalzwerk.

Die Kamera 16 und der Monitor dieser Erfindung müssen robust sein und sich selbst mit Energie versorgen können, um an entfernt gelegenen Orten, an denen Energiequellen vielleicht schwer zu finden sind, betrieben werden zu können. Beide Geräte können über drahtlose elektronische Übertragung miteinander kommunizieren oder, falls dies gewünscht ist, kann ein Kabel Kamera und Monitor miteinander verbinden.

Es ist unerlässlich, dass Kamera 16 an zwei Positionen mit 180 Grad Unterschied, d.h. in die entgegengesetzte Richtung zeigend, am Bett oder Prüfgestell montiert werden kann, um die richtige Ausrichtung der Reduzierwalzen und der Führungsrollen zu ermöglichen.

Die Beleuchtung der kritischen Walzwerkteile mit Infrarot ist unschätzbar; mit der Vergrößerung kann das Bild auf Monitor 50 um ein Vielfaches vergrößert werden und mit der zusätzlichen Beleuchtung durch die Infrarotquelle kann die Einstellung der Rollen und Walzen extrem genau sein.

Der Monitor 50 ist in 9 als Explosionszeichnung dargestellt, um einige der kritischen, für einen erfolgreichen Betrieb erforderlichen Bauteile zu veranschaulichen.

Monitor 50 ist mit einem Gehäuse 90 abgebildet, in dem die Schaltungen montiert sind. Zu diesen Schaltungen gehört eine Empfängerplatte 92, abgebildet mit dort angebrachter Antenne 94, und eine Video-Einblend-Platte 96 zur Erstellung eines vorprogrammierten Einblendbilds, ein Batterieblock 98 und eine Verdrahtungsplatte 100.

Das Kamerabild wird in der Empfängerplatte 92 aufgenommen und reproduziert und auf einem Videowiedergabegerät (in 9 nicht abgebildet) angezeigt.

Es ist zu sehen, dass diese Erfindung es ermöglicht, dass die Videokamera und der Führungsapparat vor ihrer Installation am Stahlwalzwerk selbst ausgerichtet und eingestellt werden. Allein durch dieses Merkmal wird wertvolle Walzwerkbetriebszeit gespart. Die Ausrichtung und Profilprüfung der Hauptwalzen des Stahlwalzwerks ist ein zusätzlicher Vorteil, der durch die vom Monitor bereitgestellte Vergrößerung ermöglicht wird. Der sofortige Vergleich des Walzenprofils mit einem zuvor programmierten Profil des gewünschten Walzenprofils ist von unschätzbarem Wert bei der Feststellung, ob die Walzen erneuert werden müssen.