CN1038519A - 用于检测由带状材料施加在轧辊上的力的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于检测由带状材料施加于其上的力的轧辊，且带状材料沿其长度方向移动并与轧辊的圆周表面相吻接，轧辊包含有具有配置于其上的弹性材料体的辊轴。弹性材料是某种具有可随所承受的压缩力以某种可预测方式变化的电阻抗的材料。

Description

本发明涉及一种用于检测由带状材料施加于其上的力或力的分布的轧辊，带状材料沿其长度方向移动并与轧辊的圆周表面相吻接。

带状材料可以是纸、塑料或金属材料，而轧辊可用来检测带状材料的宽度、形状、或是力的分布以及带材在轧辊上的位置。

众所周知，带状材料的形状可以用检测处于绷张状态的沿其长度方向移动的带材在其整个宽度上的绷张状态的变化来测定。为此，可以配置一种“形状检测器型”轧辊，其纵轴垂直于带材的移动方向，而且当处于绷张状态的带材沿其长度方向移动时，该轧辊圆周表面部分与带材的表面相吻接。由于与移动着的带材的吻接而使轧辊转动而且配置在沿轧辊长度方向上各位置的检测器检测带材在其相应位置处施加给轧辊的力。这些力表现了在其相应位置处带材的整个宽度上的绷张状态。

根据对横贯带材宽度的绷张状态变化的分析，便可以检测出潜在或称残余应力，由此可以得到带状材料的形状。

EP-A-0241280推荐了一种包含有若干个周向环的形状检测器型轧辊，各周向环并排地环绕着可转动的辊轴，但用弹性材料将其分离开，从而使得环可以有相对于辊轴的向内或向外的位移。而且还设有用于检测各周向环相对于辊轴位移的装置。

本发明提供了一种用于检测由带状材料施加于其上的力或力的分布的轧辊，带状材料沿其长度方向移动并与轧辊的圆周表面相吻接，该轧辊包括有一个细长的辊轴和设置在辊轴上且位于辊轴和圆环状圆周表面之间的弹性材料体，其特征在于该弹性材料是压力敏感材料并且具有可随所承受的压缩力以某种可预测的方式变化的电阻抗。

在使用中，轧辊以其纵轴与带状材料移动方向成直角的方向配置。驱动轧辊使之与带状材料表面相吻接，以便使带状材料沿轧辊的圆周周边部分通过。因此，通过检测弹性材料体的阻抗，便可以检测出由带状材料施加给轧辊的力。

根据对施加于带材整个宽度上的力变化的分析，亦可以检测出带材中的潜在应力，从而获知带材的形状。

一个用，比如说，聚氨酯或金属材料制作的套型件，或是用聚氨酯和金属材料制作的复合套型件，可以用来适配于弹性材料体的圆周表面，以保护它免受连续依靠在其上的带状材料的作用。

在本发明的另一种变型结构中，弹性材料体为一系列沿辊轴周向配置的分立的部分，在弹性材料体每一部分的周向表面亦设有套型件。

弹性材料可以是某种压阻性弹性材料（PRE）或压电塑性材料（PEP）。它们形成为按照配方制造的聚合物系统的组成部分，聚合物系统的电阻抗或电压在承受使其变形的载荷时将发生变化。PRE（以及PEP）的阻抗变化依赖于许多因素，包括施加于其上的压力，以及可预计会影响其阻抗变化的种种其它因素。

这类材料的一个供应商是苏格兰邓费里斯地区的The    Gates    Rubber    Company    Limited。

这类材料也可以采用出售商标为Force    Sensing    Resistor的聚合物薄膜元件和英格兰伯克希尔纽伯里地区的Servo    Data    Components    Limited的产品。

为了能更容易地理解本发明，现在仅以举例说明的方式结合附图对本发明进行进一步描述。

图1、3、5、7、9示出了本发明的几种具体实施例中的部分轧辊的侧视图;

图2、4、6、8、10分别是沿图1、3、5、7、9中的Ⅹ-Ⅹ剖视图;

参见图1至图4，一刚性的金属辊轴1安装在轴承（未示出）上，后者使辊轴可以绕其纵轴1′转动。在辊轴的与其纵轴平行的周边处，有若干个由可弹性变形的压力敏感材料3制成的窄条，这些窄条并排地设置在辊轴的周边上，而且这种材料是一种其电阻抗将随所承受的压缩力以可预计的方式变化的材料。环绕着窄条3的是由可变形材料，比如说聚氨酯材料制作的套型件2，后者具有圆环状的外侧周边表面5。套型件为若干个分立的部分，具每一个均沿辊轴的周向配置。

在使用中，沿其长度方向移动的带状材料将与周向表面5部分相吻接，从而使得轧辊绕其纵轴1′转动。带材施加力至沿轧辊长度方向配置的各套型件2，施加的力中含有压缩套型件2的分量，并且施加压力至压力敏感材料3。压力敏感材料的阻抗变化反映了施加于周向表面5的压缩力。由材料3形成的窄条配置有电极（未示出），后者将具有可变化阻抗的窄条与，比如说，某一与电源并联的固定电阻器串联连接。可变电阻器和固定电阻器形成一组分压器，并由此可获得反映材料阻抗变化的输出。

图3和图4所示的配置方式特别适用于其带状材料往往会损害柔性材料2的场合，当然，它还配置有由某种坚硬材料，比如说聚氨酯材料或金属材料，或者由聚氨酯和金属形成的复合材料，制作的保护套4，以保护材料2免受损坏。因此，与带状材料相吻接的轧辊的周边表面是由保护材料4形成的外侧表面。

在图5和图6所示的配置方式中，压力敏感材料3形成为围绕辊轴1的周向伸延的分立的轮箍，由具有弹性的材料，比如说聚氨酯材料制作的套型件2复盖着轮箍，且配置有外侧保护套4。这一保护套的配置与否由与轧辊相吻接的材料而定，如果该带状材料并不会导致弹性材料2的损坏，亦可以省去保护套。

图7、图8以及图9、图10所示的实施例特别适用于带状材料为金属，比如说钢材的场合。

在图7和图8中，其阻抗随施加于其上的压缩力变化而变化的材料3形成为围绕辊轴连续地周向延伸的条带，每一条带均配有由聚氨酯材料制作的、环绕着条带的分立的套型件2。

在图9和图10所示的配置方式中，材料3形成为在辊轴表面上的沿辊轴的长度方向伸延的窄条，且有由，比如说，聚氨酯材料制作的套型件环绕着窄条。

在这两个实施例中，在材料2的外侧表面5和穿过轧辊的带状材料之间配置有分立的滚柱式滚珠轴承7。辊轴1、压力敏感材料3、弹性材料2以及各滚柱或滚珠轴承的内侧环均不转动。但它们将缓慢地振动以克服材料3的蠕变效应。带材的移动使滚柱或滚珠轴承的外侧环转动。由于带材的绷张而向下施加的载荷将通过轴承传递，并对材料3施加压力。如前所述，可测定该压力敏感材料3的电阻变化。

在使用中，带材沿其长度方向的移动使轴承的外侧环相对于其纵轴转动，且带材向各外侧环施加力。所施加的力中含有一种使环产生相对于辊轴向下位移的分量，从而使外侧环的轴线不再与辊轴的轴线相重合。施加于外侧环的力是度量与外侧环相吻接的带材部分的绷张状态的量。因此，用检测材料3在受压缩时电阻率变化的方法检测出的环的位移量，就反映了带材整个宽度上的绷张状态的量。

在本发明已描述的某些实施例中，轧辊已经被用作为形状检测器型轧辊，这类轧辊可以检测出沿其长度方向移动的带材，通常是金属带材的形状。但在某些应用中，并非必须要检测其带材的形状，更为重要的是要检测由带状材料施加于轧辊上的全部载荷或载荷的分布。或称为沿轧辊长度方向上的载荷分布。这类轧辊可以用于直接测量力或力的分布的压延过程。在需要精确地了解穿过轧辊的带材的宽度时，检测由压力敏感材料3形成的条、带给出的信号，便可以测知带状材料与轧辊外侧周边相吻接的边缘位置，从而检测出带材的宽度。

在本发明的各种实施方案中，压力敏感材料3可以呈上述的种种形状，并可以由指定的厂家购得。配置的电极（未示出）可使压力敏感材料位于用于检测随施加于该材料之上的压力变化而变化的阻抗的电路之中。

一个或每一个压力敏感材料体3亦可以在辊轴表面上绕成螺旋形。

一个或多个压力敏感材料体可以沿辊轴的纵向配置，亦可以沿辊轴的周向配置。这些弹性材料体均可给出施加于轧辊上的力的作用位置的指示。

Claims (10)

1、一种用于检测由带状材料施加于其上的力的轧辊，且带状材料沿其长度方向移动并与轧辊的圆周表面相吻接，所述的轧辊包括有一个细长的辊轴和设置在辊轴上且位于辊轴和和圆环状圆周表面之间的弹性材料体，其特征在于该弹性材料体是压力敏感材料并且具有可随所承受的压缩力以某种可预测方式变化的电阻抗。

2、如权利要求1所述的轧辊，其特征在于在弹性材料体的周向表面适配有一个保护套。

3、如权利要求1所述的轧辊，其特征在于弹性材料体形成为沿辊轴周向配置的若干个分离的部分。

4、如权利要求3所述的轧辊，其特征在于在弹性材料体每一部分的周向表面均适配有保护套。

5、如权利要求2、3或4所述的轧辊，其特征在于保护套的材料是聚氨酯材料、金属材料，或者由聚氨酯和金属形成的复合材料。

6、如权利要求1所述的轧辊，其特征在于弹性材料体形成为沿辊轴长度方向伸延的若干个部分。

7、如权利要求6所述的轧辊，其特征在于在辊轴上配置有一辅助的压力敏感弹性材料体，所述的辅助弹性体具有可随所承受的压缩力以某种可预测的方式变化的电阻抗，所述的辅助弹性体形成为沿辊轴周向配置的若干个分立的部分。

8、如权利要求1所述的轧辊，其特征在于弹性材料体包括一个或多个螺旋状绕在辊轴上的部分。

9、如以上任一个权利要求所述的轧辊，其特征在于辊轴可以绕其纵向长度方向转动。

10、如权利要求3所述的轧辊，其特征在于在弹性体的每个部分上配置有具有内侧环和外侧环的滚珠或滚柱轴承，且当外侧环相对于内侧环转动时轴承的内侧环和轧辊并不转动。

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