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PATENTANSPRÜCHE
1. Walzspalt-Messeinrichtung mit Eichvorrichtung zur betriebsmässigen absoluten Nulleichung, mit einem ersten, zur Lagerung an der Oberwalze und einem zweiten, zur La - gerung an der Unterwalze eines Walzenpaares bestimmten
Messgeräteteil, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Mess geräteteil (7) eine gegenüber dem im anderen Messgeräteteil (6) eingebauten Wegaufnehmer (8, 9) verstellbare Eichspin del (14, 15) enthält und dass im genannten anderen Messge räteteil (6) nebst dem Wegaufnehmer ein in Richtung des
Messweges verstellbarer Anschlag (12) eingebaut ist, welcher zwecks Nulleichnung in eine feste Endlage als Auflage für die Eichspindel (14, 15) ausfahrbar und zwecks nachfolgen der Freigabe der Eichspindel in der Gegenrichtung einfahr bar ist.
2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Eichspindel mittels eines elektromotori schen Antriebs (19) über Gewindespindel (18) und Mutter (17) verstellbar ist.
3. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Eichspindel in einer Buchse (16) reib schlüssig geführt und mittels Linearantrieb,z. B. einem pneu matischen oder hydraulischen Stellzylinder, verstellbar ist.
4. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die ausgefahrene, feste Endlage des verstellba ren Anschlags (12) durch eine mit dem betreffenden Messge räteteil (6) fest verbundene Nase (13) bestimmt ist.
5. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der verstellbare Anschlag (12) mittels Elektro motor (10) und Spindel (11) verstellbar ist.
6. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der verstellbare Anschlag (12) mittels Linear antrieb, z. B. einem Elektromagneten oder einem pneumati schen oder hydraulischen Stellzylinder verstellbar ist.
Werden Walzswerke in 2-, 4- oder Mehrwalzenbauweise mit einer an den Arbeitswalzenzapfen angebrachten, den
Walzenachsabstand direkt messenden Einrichtung ausge stattet, so ist deren absolute Eichung von zumeist grosser
Bedeutung.
Während es indes verhältnismässig einfach ist, die der
Walzen öffnung proportionale relative Banddickenschwan kung - die Walzendurchbtegung und -abplattung einmal vernachlässigt - auf ca. + 1 bis + 3 llm zu begrenzen, be darf es weit grösserer Mühe, eine äquivalente Toleranz für die absolute Genauigkeit der Nennbanddicke einzuhalten.
Das wird verständlich, wenn man bedenkt, dass die an den Walzenzapfen geführten Messeinrichtungen durch die
Gerüstbauweise und konstruktiv bedingte Lagefehler u. dgl.
beeinflusst werden. Um jenen zumeist komplexen Störein flüssen zu begegnen, wird deshalb vielfach ein am Bandaus lauf angebrachter, als Kalibrator benutzter Banddickenmes ser verwendet.
Mit Hilfe eines solchen Gerätes lässt sich die Längsge nauigkeit des Bandes bequem kontrollieren und ggf. auf den gewünschten, mittleren Absolutwert durch eine Sollwertkor rektur leicht nachführen. Andererseits leuchtet ein, dass, wollte man das Band auch quer zur Laufrichtung in gleicher
Weise kalibrieren, zwei solche Messgeräte je Auslaufseite zu installieren wären. Abgesehen von Einbauproblemen und
Kosten, ist ein solcher Aufwand jedoch dann zumeist nicht erforderlich, wenn im Kaltwalzbetrieb oder bei geringer
Bandgeschwindigkeit gewalzt wird. In jenen Fällen steht nämlich der Bedienungsmannschaft meistens genügend Zeit zur Verfügung, um das Band - durch die Beobachtung von Bandlauf bzw. Randwelligkeit - mit Hilfe einer Walzenschräglagen-Sollwertverstellung geradlinig aus dem Walzspalt herauszuführen.
Das Problem einer genauen absoluten Walzspaltmessung auf den beiden Gerüstseiten bzw. jenes einer exakten Eichung der beidseitigen Walzspalt-Messeinrichtungen stellt sich allerdings dann, wenn für eine Korrektur der Walzenschräglage keine Zeit bzw. Bandlänge zur Verfügung steht.
Als Beispiel einer solchen Walzanlage sei eine mehrgerüstige Warmbreitbandstrasse mit Bandgeschwindigkeiten im Bereich bis 20 m/s angeführt; die im übrigen lediglich hinter dem letzten Gerüst mittig die Längsgenauigkeit der Banddicke mit Hilfe eines Messgerätes erfasst.
Um sog. Hochgeher des Bandes beim Einfädeln in den Walzspalt infolge Anstossens an eine Seitenführung des Gerüstes zu verhindern, ist es bei solchen Anlagen erwünscht, die Walzspalte bzw. Walzenachsabstände auf beiden Seiten des Gerüstes mit einer absoluten Genauigkeit im Bereich bis etwa 10 llm zu messen und vor-einzustellen.
Für die vorerwähnte sowie ähnliche Walzenanlagen stellt sich folglich die Aufgabe einer sehr genauen, absoluten Eichung der Walzspalt-Aufnehmer, die zudem der grösstenteils unzugänglichen Bauart und rauhen Betriebsweise jener Schwermaschinen Rechnung zu tragen hat.
Eine für die selbsttätige Nullung eines berührungslosen Walzspaltaufnehmers bekannte Lösung (CH-PS 532 773) bedient sich z.B. einer besonderen, im Reibschluss verschiebbaren Aufnehmerhälfte, die sich im Kaltwalzbetrieb gut bewährt hat. Demjeweiligen Walzenabschliff Rechnung tragend, also dem effektiven Walzendurchmesser angepasst, stellen sich bei jener Einrichtung die Luftspalte der zweiteiligen Aufnehmer bei Walzenschluss ebenfalls auf Null ein, nachdem sich die bewegliche, zunächst vorgestellte Aufnehmerhälfte (Sonde) zurückgedrückt hat.
Wie die Erfahrung mit solchen bekannten Mess- und Eichanordnungen indes gezeigt hat, ist es freilich infolge gerüstseitiger Mängel im allgemeinen nicht möglich, den bei Walzenschluss fixierten Null-Referenzwert des Walzspaltaufnehmers nach Beendigung der Eichroutine, beim Offnen des Walzspaltes exakt beizubehalten. Aufgrund ungleicher Walzeneinbaugewichte auf Antriebs- und Bedienungsseite des Gerüstes einerseits sowie ungenauer oder gar ungleicher Walzenbalancierkräfte andererseits, tritt nämlich beim Auffahren der Oberwalze normalerweise ein undefiniertes keilförmiges Öffnen des Walzspaltes auf. so dass der zum anderen nacheilende (durch Reibschluss fixierte) Aufnehmer überdrückt und demzufolge aus der vorher eingenommenen Null-Referenzlage wieder verschoben wird.
Die vorliegende Erfindung verfolgt deshalb den Zweck, an einer Walzspalt-Messeinrichtung einen der Eichgenauigkeit abträglichen Einfluss der Maschine auf den Aufnehmer, z.B. ein ungenaues Ausbalancieren und Öffnen der Walzen nach der Nulleichung, unwirksam zu machen.
Eine solche erfindungsgemässe Messeinrichtung mit Eichvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der eine Messgeräteteil eine gegenüber dem im anderen Messgeräteteil eingebauten Wegaufnehmer verstellbare Eichspindel enthält und dass im genannten anderen Messgeräteteil nebst dem Wegaufnehmer ein in Richtung des Messweges verstellbarer Anschlag eingebaut ist, welcher zwecks Nulleichung in eine feste Endlage als Auflage für die Eichspindel ausfahrbar und zwecks nachfolgender Freigabe der Eichspindel in der Gegenrichtung einfahrbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Prinzip einer Walzenachsabstandsmessung, (einer sogenannten Walzspaltmessung) und
Fig. 2 ein einzelnes, zweiteiliges Wegmessgerät, bestehend aus Eich- und Messkartusche.
Wie aus der Darstellung Fig. 1 ersichtlich ist, dienen zwei an beiden Ballenenden eines schematisch angedeuteten Walzenpaares 5, 5' gelagerte Messringpaare 1, 2 auf der Antriebsseite und 3, 4 auf der Bedienungsseite des Gerüstes als Träger von je zwei zweiteiligen Wegmessgeräten, davon ein Paar als Messkartusche 6 und Eichkartusche 7 gekennzeichnet. Dank einer spielfreien Lagerung der Messringe an den Walzenzapfen ist der Abstand der beiden Kartuschen 6 und 7 voneinander dem Walzspalt an den beiden Ballenenden exakt proportional und - bei Vernachlässigung der lastabhängigen Walzendurchbiegung und -abplattung - der Dikke des gewalzten Bandes.
In Fig. 2 ist eines der vier Messgeräte, die Messkartusche 6 und die mit ihr korrespondierende Eichkartusche 7, schematisch im Schnitt dargestellt, und zwar mit einer Eichspindelposition, wie sie im Augenblick der Nullung des Messgerätes bei Walzenschluss eingenommen wird. Wie erkennbar ist, wird für einen Betriebsfall, z.B. mit Hilfe eines elektrischen Stellmotors 10 und Spindel 11, ein axial beweglich geführter Anschlag 12 gegen eine Nase 13 der Messkartusche gefahren und gehalten.
Ausser diesen, der exakten Eichung des Gerätes dienenden Teilen, enthält die Messkartusche zudem den für die (spätere) Walzspaltmessung benötigten Wegaufnehmer 8, 9, beispielsweise einen Differentialtrans formeator. Es ist klar, dass der Wegaufnehmer selbst auf den Eichvorgang keinen Einfluss ausübt und dass, anstatt eines induktiven Differentialtransformators, in ähnlicher Anordnung auch ein berührungslos wirkendes Gerät verwendet werden kann.
Wie aus Fig. 2 ferner hervorgeht, ist die mit der Messkartusche 6 korrespondierende Eichkartusche 7 ebenfalls mit einem Stelltrieb, z.B. mit einem Elektromotor 19 ausgestattet, dessen Gewindespindel 18 eine Eichspindel 14, 15 mittels deren Mutter 17 in einer Gleitbüchse 16 (sowie mit Hilfe einer nicht dargestellten Drehsicherung) axial führt.
Sowohl die Eichspindel wie auch der verstellbare Anschlag 12 könnten auch mittels eines Linearantriebes verstellt werden, beispielsweise mit einem pneumatischen oder hydraulischen Stellzylinder oder auch mit einem Elektromagneten.
Die Eichung des Walzspaltmessgerätes sei anhand von Fig. 2 erklärt. Nachdem, vor dem Aufsetzen der Messringe auf die Walzen, die Eichspindel 15 nebst Anschlag 14 vollständig mittels Stelltrieb 19 in den Kartuschenkörper 7 zurückgefahren worden war, wird das Walzwerk in Betrieb genommen und die Walzenanstellung in solcher Weise betätigt, dass der Walzspalt zu Null wird (Walzenschluss). Wie schon erwähnt, ist vorgängig ferner dafür zu sorgen, dass der verschiebbare Messkartuschenanschlag 12 herausgefahren wird, bis er fest an der Nase 13 anliegt.
Die Nullung des Walzspalt-Wegaufnehmers bei Walzenschluss wird danach in der Weise vorgenommen. dass die Eichspingel 14, 15 motorisch aus der Kartusche 7 gegen den Messtaster 9 gerichtet soweit herausgestellt wird, bis sie. im Formschluss der Anschläge 12 und 14. zwangsläufig zum Stillstand kommt und - beispielsweise in Abhängigkeit von einer Motorstromüberwachung - elektrisch abgeschaltet und mechanisch fixiert wird. Der in dieser Anschlagsstellung eingenommene Hub (-Endwert) des Messtasters 9 bzw. die dabei generierte Aufnehmer-Messspannung. entspricht exakt dem Walzspalt Null, wodurch folglich alle variablen geometrischen Walzeneinbau-Parameter (wie Walzendurchmesser usw.) für die Dauer der Walzenreise oder Eichperiode eingeeicht sind.
Während indes das Schliessen des Walzspaltes wegen der zurückgezogenen, mithin wirkungslosen Eichspindel 14, 15 für den nachfolgenden Eichvorgang ohne Bedeutung war, bereitet das Auffahren der Oberwalze bzw. das planparallele Öffnen des Walzspaltes nach der oben beschriebenen Nulleichung aus den nachstehenden Gründen in der Regel Schwierigkeiten.
Infolge von Lose in den (Ölflut-) Walzenlagern sowie zufolge unterschiedlicher Einbaugewichte, u. a. durch das zusätzliche Eigengewicht der Walzenantriebsspindel auf der A Seite des Gerüstes, ist ein Verkanten der ausbalancierten Walzen beim Auffahren im allgemeinen kaum zu vermeiden.
Es ist verständlich, dass, besonders bei Breitbandstrassen, das A-seitige Walzenende auch dann noch auf der Ballenkante aufliegt, wenn der Walzspalt auf der B-Seite schon ge öffnet ist. Der auf der A-Seite, jenseits des äussersten Auflagerpunktes am Ballenende montierte A-Kartuschenaufnehmer 6 wird demzufolge, in umgekehrter Richtung, unter die Null-Referenzlage geführt, d. h. überdrückt .
Ohne schützende Massnahmen würde demnach die skizzierte Einrichtung mit blockierter Eichspindel beim Öffnen des Walzspaltes infolge von Spindelbruch oder -deformation unbrauchbar. Aber auch dann, wenn etwa statt einer starren Eichspindel-Einheit 15, 17, 18 eine im Reibschluss gehaltene Verwendung fände, würde zwar ein Bruch des Gerätes, nicht aber ein dem Überdrückungsweg entsprechender Eichfeh ler verhindert werden können.
Eine solche fehlerhafte Funktionsweise der Messanlage wird nun bei der vorliegenden Eichvorrichtung dank dem in der Messkartusche 6 eingebauten, um einen Weg a zurückziehbaren Anschlag 12 verhindert. Sobald nach dem Walzenschluss die Eichspindel 15 zugestellt und, im Formschluss des Kopfes 14 mit dem an der Nase 13 anliegenden Anschlag 12, stillgesetzt und fixiert ist, wird der Stelltrieb 10.
11 betätigt, der daraufhin den Anschlag 12 in Gegenrichtung zurückführt und den Formschluss der Teile dadurch aufhebt. Mithin wird die Anschlagstellung des Spindelkopfes 14 freigegeben und - selbst bei vorübergehend starker, schwankender Verkantung der Walzen beim Ausbalancieren - die Nullpunkt-Fixierung des Wegaufnehmers nicht beeinträchtigt.
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PATENT CLAIMS
1. Roll gap measuring device with calibration device for operational absolute zero, with a first one intended for storage on the top roller and a second one for storage on the bottom roller of a pair of rollers
Measuring device part, characterized in that the one measuring device part (7) contains a calibration spindle (14, 15) which is adjustable relative to the displacement transducer (8, 9) installed in the other measuring device part (6), and in the other measuring device part (6) mentioned in addition to that Transducer one towards the
Measuring path adjustable stop (12) is installed, which can be extended to zero in a fixed end position as a support for the calibration spindle (14, 15) and retractable in order to follow the release of the calibration spindle in the opposite direction.
2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the calibration spindle is adjustable by means of an electric motor's drive (19) via threaded spindle (18) and nut (17).
3. Measuring device according to claim 1, characterized in that the calibration spindle in a bushing (16) frictionally guided and by means of a linear drive, for. B. a pneumatic or hydraulic actuating cylinder is adjustable.
4. Measuring device according to claim 1, characterized in that the extended, fixed end position of the adjustable stop (12) is determined by a part (6) of the device (6) firmly connected to the nose (13).
5. Measuring device according to claim 1, characterized in that the adjustable stop (12) by means of an electric motor (10) and spindle (11) is adjustable.
6. Measuring device according to claim 1, characterized in that the adjustable stop (12) by means of linear drive, for. B. an electromagnet or a pneumatic or hydraulic actuating cylinder is adjustable.
Are rolling mills in 2-, 4- or multi-roll design with one attached to the work roll neck, the
If the roll center distance is equipped with a directly measuring device, its absolute calibration is usually larger
Importance.
While it is relatively simple, the
To limit the roll opening proportional relative strip thickness fluctuation - neglecting the roll deflection and flattening - to approx. + 1 to + 3 llm, much greater effort is required to maintain an equivalent tolerance for the absolute accuracy of the nominal strip thickness.
This is understandable when you consider that the measuring devices guided on the roll neck by the
Scaffolding and design-related position errors u. the like
to be influenced. In order to counter these mostly complex interferences, a strip thickness meter attached to the strip outlet and used as a calibrator is often used.
With the help of such a device, the longitudinal accuracy of the belt can be conveniently checked and, if necessary, easily adjusted to the desired mean absolute value by means of a setpoint correction. On the other hand, it makes sense that if you wanted the tape in the same direction across the running direction
Calibrate in a way that two such measuring devices would have to be installed on each outlet side. Apart from installation problems and
Costs, however, such an effort is usually not necessary if the cold rolling operation or less
Belt speed is rolled. In those cases, the operating team usually has enough time to feed the strip straight out of the roll gap by observing the strip run or edge ripple with the aid of a roll incline setpoint adjustment.
The problem of an exact absolute roll gap measurement on the two sides of the stand or that of an exact calibration of the roll gap measuring devices on both sides arises, however, when there is no time or strip length available to correct the roll inclination.
An example of such a rolling mill is a multi-stand hot strip mill with strip speeds in the range up to 20 m / s; which, moreover, only measures the longitudinal accuracy of the strip thickness in the center behind the last stand using a measuring device.
In order to prevent so-called upward movement of the strip when threading into the roll gap as a result of bumping against a side guide of the stand, it is desirable in such systems to measure the roll gap or roll center distances on both sides of the stand with an absolute accuracy in the range up to about 10 llm and pre-set.
For the aforementioned and similar roller systems, the task of a very precise, absolute calibration of the roll gap transducers arises, which also has to take into account the largely inaccessible design and rough operation of those heavy machinery.
A solution known for the automatic zeroing of a contactless roll gap sensor (CH-PS 532 773) makes use of e.g. a special, frictionally displaceable transducer half that has proven itself well in cold rolling operations. Taking into account the respective roll grinding, i.e. adjusted to the effective roll diameter, the air gaps of the two-part transducers also set to zero at the end of the roll after the movable, initially presented transducer half (probe) has pressed back.
However, as experience with such known measuring and calibration arrangements has shown, it is generally not possible due to defects on the stand side to exactly maintain the zero reference value of the roll gap sensor fixed at the end of the roll after the calibration routine has ended, when the roll gap is opened. Because of the uneven roll installation weights on the drive and operating side of the stand on the one hand and inaccurate or even uneven roll balancing forces on the other hand, an undefined wedge-shaped opening of the roll gap usually occurs when the top roll is opened. so that the sensor lagging (fixed by frictional engagement) is overpressed and consequently displaced from the previously assumed zero reference position.
The present invention therefore pursues the purpose, on a roll gap measuring device, of an influence of the machine on the sensor, e.g. an inaccurate balancing and opening of the rollers after the zero equation, ineffective.
Such a measuring device according to the invention with a calibration device is characterized in that the one measuring device part contains a calibration spindle that is adjustable relative to the displacement sensor installed in the other measuring device part, and that in addition to the displacement sensor, a stop that is adjustable in the direction of the measuring path is installed in the other measuring device part, which stop for the purpose of zeroing in a fixed End position can be extended as a support for the calibration spindle and retracted in the opposite direction for the subsequent release of the calibration spindle.
The invention is explained below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing. It shows
Fig. 1 shows the principle of a roll center distance measurement (a so-called roll gap measurement) and
Fig. 2 is a single, two-part displacement measuring device, consisting of calibration and measuring cartridge.
As can be seen from the illustration in FIG. 1, two pairs of measuring rings 1, 2 mounted on both end of a bale of a schematically indicated roller pair 5, 5 'serve on the drive side and 3, 4 on the operating side of the stand as carriers of two two-part displacement measuring devices, one of them Pair identified as measuring cartridge 6 and calibration cartridge 7. Thanks to the play-free mounting of the measuring rings on the roll neck, the distance between the two cartridges 6 and 7 is exactly proportional to the roll gap at the two bale ends and - if the load-dependent roll deflection and flattening is neglected - the thickness of the rolled strip.
In Fig. 2 one of the four measuring devices, the measuring cartridge 6 and the corresponding corresponding calibration cartridge 7, is shown schematically in section, with a calibration spindle position as it is assumed at the moment the measuring device is zeroed when the roller closes. As can be seen, for an operating case, e.g. with the help of an electric servomotor 10 and spindle 11, an axially movable stop 12 against a nose 13 of the measuring cartridge is moved and held.
In addition to these parts, which are used for the exact calibration of the device, the measuring cartridge also contains the displacement sensor 8, 9 required for the (subsequent) roll gap measurement, for example a differential transformer. It is clear that the displacement sensor itself has no influence on the calibration process and that, instead of an inductive differential transformer, a non-contact device can be used in a similar arrangement.
As further shown in Fig. 2, the calibration cartridge 7 corresponding to the measuring cartridge 6 is also provided with an actuator, e.g. equipped with an electric motor 19, the threaded spindle 18 axially guides a calibration spindle 14, 15 by means of its nut 17 in a sliding bush 16 (and with the aid of a rotation lock, not shown).
Both the calibration spindle and the adjustable stop 12 could also be adjusted by means of a linear drive, for example with a pneumatic or hydraulic actuating cylinder or with an electromagnet.
The calibration of the roll gap measuring device is explained with reference to FIG. 2. After, before placing the measuring rings on the rollers, the calibration spindle 15 and stop 14 had been completely moved back into the cartridge body 7 by means of an actuating drive 19, the rolling mill is put into operation and the roller adjustment is operated in such a way that the roller gap becomes zero ( Roller closure). As already mentioned, it must also be ensured beforehand that the displaceable measuring cartridge stop 12 is moved out until it rests firmly on the nose 13.
The roll gap displacement sensor is then zeroed when the roll closes. that the calibration spindles 14, 15 are motorized out of the cartridge 7 against the probe 9 until it is exposed. in the positive engagement of the stops 12 and 14, it comes to a standstill and - for example depending on a motor current monitoring - is electrically switched off and mechanically fixed. The stroke (final value) of the probe 9 assumed in this stop position or the sensor measuring voltage generated in the process. corresponds exactly to the roll gap zero, which means that all variable geometric roll installation parameters (such as roll diameter etc.) are calibrated for the duration of the roll trip or calibration period.
While the closing of the roll gap was irrelevant for the subsequent calibration process because of the withdrawn, ineffective calibration spindle 14, 15, the opening of the top roll or the plane-parallel opening of the roll gap after the above-described zeroing usually causes difficulties for the following reasons.
As a result of lots in the (oil flood) roller bearings and due to different installation weights, u. a. Due to the additional weight of the roller drive spindle on the A side of the stand, tilting of the balanced rollers when opening is generally unavoidable.
It is understandable that, especially with broadband lines, the A-side roller end still rests on the bale edge when the roller gap on the B-side is already open. The A-cartridge receiver 6 mounted on the A-side, beyond the outermost support point at the end of the bale, is consequently guided in the opposite direction below the zero reference position, i. H. depressed.
Without protective measures, the sketched device with blocked calibration spindle would therefore become unusable when the roll gap is opened as a result of spindle breakage or deformation. But even if, for example, instead of a rigid calibration spindle unit 15, 17, 18 were to be used in frictional engagement, a breakage of the device, but not a calibration error corresponding to the overpressure path, could be prevented.
Such an incorrect functioning of the measuring system is now prevented in the present calibration device thanks to the stop 12 built into the measuring cartridge 6 and retractable by a distance a. As soon as the calibration spindle 15 is delivered after the roller has closed and, in the form-fit of the head 14 with the stop 12 resting on the nose 13, is stopped and fixed, the actuator 10
11 actuated, which then returns the stop 12 in the opposite direction and thereby eliminates the positive locking of the parts. Thus, the stop position of the spindle head 14 is released and - even with temporarily strong, fluctuating tilting of the rollers when balancing - the zero point fixation of the displacement sensor is not impaired.