DE102014012426A1 - measuring roller - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Messrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen beim Behandeln von bandförmigem Gut, insbesondere von Metallband, mit einem Rollenkörper und einem den Rollenkörper zumindest teilweise umgebenden Mantelrohr und in Ausnehmungen angeordneten Sensoren, wobei sich die Ausnehmungen in Axialrichtung der Messrolle in den Rollenkörper und/oder in das Mantelrohr hinein erstrecken, wobei die Ausnehmungen in Axialrichtung an beiden Enden – durch einen Steg des Rollenkörpers und/oder einen Steg des Mantelrohrs und/oder – durch einen die Stirnseite der Messrolle bildenden Deckel, der auch einen an dieser Stirnseite vorgesehenen Zapfen der Messrolle aufweist, begrenzt wird.The invention relates to a measuring roller for detecting deviations in planarity when treating strip-shaped material, in particular metal strip, with a roller body and the roller body at least partially surrounding the casing tube and arranged in recesses sensors, wherein the recesses in the axial direction of the measuring roller in the roller body and / or extend into the casing tube, wherein the recesses in the axial direction at both ends - by a web of the roller body and / or a web of the casing tube and / or - by a front side of the measuring roller forming lid, which also provided on this end pin of the measuring roller is limited.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Messrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen beim Behandeln von bandförmigem Gut.The invention relates to a measuring roller for determining flatness deviations in the treatment of strip-shaped material.
Messrollen werden beim Kalt- und Warmwalzen von Metallband eingesetzt und sind beispielsweise aus der
Für das herkömmliche Messen der Planheit beim Walzen von Bändern werden im wesentlichen Verfahren eingesetzt, bei denen das Band mit einem gewissen Umschlingungswinkel über eine mit Sensoren bestückte Messrolle geführt wird.For the conventional measurement of the flatness in the rolling of belts, methods are essentially used in which the belt is guided with a certain wrap angle over a measuring roller equipped with sensors.
Auf diese Weise kommt es bei der in der
Die Anordnung der Sensoren (Kraftmessgeber) mit Abstand von der sie umgebenden Wandung und das Verschließen des Ringspalts mit Hilfe eines O-Rings oder eines hinreichend elastischen Kunststoffs (
Aus
Aus
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Messrolle der eingangs genannten Art mit einer hohen Lebensdauer bereitzustellen, die zudem präzise Messergebnisse liefert.The invention is based on the problem to provide a measuring roller of the type mentioned with a long service life, which also provides accurate measurement results.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände des Ansprüche 1 und 2 gelöst.This object is solved by the subject matter of
Die Erfindung geht gemäß einem ersten Aspekt von dem Grundgedanken aus, die Ausnehmungen für die Aufnahme der Sensoren nur mit einer beschränkten Ausdehnung in Axialrichtung des Rollenkörpers auszuführen. Dazu wird die Ausnehmung in Axialrichtung an beiden Enden
- – durch einen Steg des Rollenkörpers und/oder einen Steg des Mantelrohrs und/oder
- – durch einen die Stirnseite der Messrolle bildenden Deckel, der auch einen an dieser Stirnseite vorgesehenen Zapfen der Messrolle umfasst,
- - By a web of the roller body and / or a web of the jacket tube and / or
- By a cover which forms the end face of the measuring roller and which also comprises a journal of the measuring roller provided on this end face,
Zwar ist es aus
Dieser Vorteil kann auch durch den zweiten Aspekt der Erfindung realisiert werden, gemäß dem die Messrolle einen als Vollrolle ausgeführten Rollenkörper (also einen Rollenkörper, der nicht zumindest teilweise von einem Mantelrohr umgeben ist) aufweist, in dem Ausnehmungen ausgeführt sind, in denen Sensoren angeordnet sind, wobei die Messrolle einen die Stirnseite der Messrolle bildenden, mit der Vollrolle verbundenen Deckel aufweist, der auch einen an dieser Stirnseite vorgesehenen Zapfen der Messrolle umfasst. Bei dieser Ausführungsform werden die über den Zapfen eingebrachten Stützkräfte über die Verbindung zwischen dem Deckel und der Vollrolle in die Vollrolle eingebracht.This advantage can also be realized by the second aspect of the invention, according to which the measuring roller has a roller body (thus a roller body which is not at least partially surrounded by a tubular casing) in the form of recesses in which sensors are arranged , Wherein the measuring roller has a front side of the measuring roller forming, connected to the full roll lid, which also includes a provided on this end pin of the measuring roller. In this embodiment, the support forces introduced via the pin are introduced via the connection between the cover and the full roll in the full roll.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wandstärke des Stegs des Rollenkörpers, bzw. des Stegs des Mantelrohrs in Axialrichtung mindestens 5 mm, insbesondere bevorzugt mehr als 10 mm und ganz besonders bevorzugt mehr als 15 mm. Je größer die Wandstärke in Axialrichtung gewählt wird, desto größer ist der Bereich der Stirnseite der Messrolle, der nicht durch eine Ausnehmung geschwächt wird.In a preferred embodiment, the wall thickness of the web of the roller body, or the web of the casing tube in the axial direction at least 5 mm, more preferably more than 10 mm and most preferably more than 15 mm. The larger the wall thickness is selected in the axial direction, the larger the area of the end face of the measuring roller, which is not weakened by a recess.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wandstärke des die Stirnseite der Messrolle bildenden Deckels in dem Bereich, der nicht den Zapfen aufweist, in Axialrichtung mindestens 5 mm, insbesondere bevorzugt mehr als 10 mm und ganz besonders bevorzugt mehr als 15 mm. Je größer die Wandstärke in Axialrichtung gewählt wird, desto größer ist der Bereich der Stirnseite der Messrolle, der nicht durch eine Ausnehmung geschwächt wird.In a preferred embodiment, the wall thickness of the lid forming the end face of the measuring roller in the region which does not have the pin, in the axial direction at least 5 mm, more preferably more than 10 mm and most preferably more than 15 mm. The larger the wall thickness is selected in the axial direction, the larger the area of the end face of the measuring roller, which is not weakened by a recess.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Deckel mittels Verbindungselementen, insbesondere bevorzugt mittels Schrauben mit dem Rollenkörper verbunden.In a preferred embodiment, the cover is connected by means of connecting elements, in particular preferably by means of screws with the roller body.
Bei den Ausnehmungen kann es sich um Bohrungen oder auch um beispielsweise durch Fräsen oder Senkerodieren hergestellte Kanäle, beispielsweise mit quadratischem Querschnitt handeln. Der Begriff Bohrungen schließt daher im folgenden alle in Frage kommenden Querschnitte und Ausnehmungen ein, unabhängig davon, durch welches konkrete Verfahren sie erzeugt wurden. Als Bohrungen gelten somit auch (im Querschnitt, beispielsweise in radialer Richtung, einseitig offene) Kanäle und Nute (die erst durch ein weiteres Bauteil geschlossen werden) sowie beispielsweise durch tatsächliches Bohren hergestellte ”Bohrungen” mit geschlossenen Querschnitt.The recesses may be bores or else channels produced, for example, by milling or sinking EDM, for example with a square cross section. The term bores therefore includes below all eligible cross sections and recesses, regardless of which concrete method they were generated. As bores are therefore also (in cross section, for example, in the radial direction, unilaterally open) channels and grooves (which are closed only by another component) and, for example, produced by actual drilling "holes" with a closed cross-section.
Die Ausnehmung (oder wie sie im Nachfolgenden bezeichnet wird: Die Bohrung) kann beispielsweise durch Fräsen an der Umfangsoberfläche des Rollenkörpers hergestellt werden. So kann beispielsweise ein Kanal in die Außenumfangsfläche des Rollenkörpers eingefräst werden, der dann durch das über den Rollenkörper gezogene Mantelrohr an seiner zunächst in Radialrichtung offenen Seite zur Bildung einer im Querschnitt vollständig geschlossenen Ausnehmung verschlossen wird. Ebenso kann die Bohrung durch Ausbildung eines Kanals in die Innenoberfläche des Mantelrohrs erzeugt werden. Wenn das Mantelrohr auf den Rollenkörper aufgebracht wird, wird auch dieser Kanal in Radialrichtung verschlossen. Ebenso kann die Bohrung durch Einbringen von Kanälen in die Außenoberfläche des Rollenkörpers und in die Innenoberfläche des Mantelrohrs erzeugt werden, wobei insbesondere bevorzugt das Mantelrohr dann derart auf den Rollenkörper aufgebracht wird, dass die jeweiligen Kanäle zusammen eine Bohrung bilden, die Bohrung sich also in ihrem unteren Teil in dem Rollenkörper und in ihrem oberen Teil in dem Mantelrohr erstreckt.The recess (or as will be referred to hereafter: the hole) may be made, for example, by milling on the peripheral surface of the reel body. Thus, for example, a channel can be milled into the outer peripheral surface of the roller body, which is then closed by the drawn over the roller body casing tube at its first radially open side to form a completely closed cross-section recess. Likewise, the bore can be created by forming a channel in the inner surface of the jacket tube. When the jacket tube is applied to the reel body, this channel is also closed in the radial direction. Likewise, the bore can be produced by introducing channels into the outer surface of the roller body and into the inner surface of the jacket tube, wherein particularly preferably the jacket tube is then applied to the roller body such that the respective channels together form a bore, the bore thus in their lower part in the roller body and in its upper part in the casing pipe extends.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Sensoren in der Bohrung verkeilt. Dadurch können sie in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer vordefinierten Vorspannung belastet werden. Sie werden durch das Verkeilen also nicht nur in ihrer Position innerhalb der Bohrung fixiert, sondern können zudem mit Vorspannkräften belastet werden. Das Belasten mit Vorspannkräften ist bevorzugt, da sich beim Einsatz der Messrolle im normalen Betrieb die Einbaubedingungen für den Sensor unter den verschiedenen Betriebsbedingungen, wie z. B. durch Temperaturänderung, ändern können. So kann z. B. durch den Temperatureinfluss eine unterschiedliche räumliche Ausdehnung des Mantelrohrs und des Rollenkörpers erfolgen, was zu einer Veränderung der Einbausituation, insbesondere der Kraftkoppelung, des Sensors führen kann. Deshalb ist es bevorzugt, dass die Sensoren beim Einbau in die Bohrungen mit einer Vorspannkraft beaufschlagt werden, die so hoch ist, dass im Betriebseinsatz unter allen Betriebseinflüssen die Kraftverbindung zwischen Sensor und Bohrungswandung erhalten bleibt, damit eine hysteresefreie und lineare Messung gewährleistet ist.In a preferred embodiment, the sensors are keyed in the bore. As a result, they can be loaded in a particularly preferred embodiment with a predefined bias voltage. As a result of the wedging, they are not only fixed in their position within the bore, but can also be loaded with preloading forces. The loading with biasing forces is preferred because when using the measuring roller in normal operation, the installation conditions for the sensor under the various operating conditions, such. B. by changing temperature, can change. So z. B. by the influence of temperature, a different spatial extent of the jacket tube and the roller body, which can lead to a change in the installation situation, in particular the power coupling of the sensor. Therefore, it is preferred that the sensors are loaded during installation in the bores with a biasing force which is so high that in operation under all operating conditions, the power connection between the sensor and bore wall is maintained, so that a hysteresis-free and linear measurement is ensured.
Die Messrolle weist einen Rollenkörper auf, der den Grundkörper der Messrolle bildet. Ferner ist in einer ersten Ausführungsform der Erfindung ein Mantelrohr vorgesehen, das den Rollenkörper zumindest teilweise umgibt. Besonders bevorzugt ist das Mantelrohr derart ausgeführt, dass es den Rollenkörper vollständig umgibt, also die Umfangsoberfläche des Rollenkörpers und insbesondere bevorzugt auch einen stirnseitig vorgesehenen Deckel vollständig bedeckt. Es sind aber auch Bauformen möglich, bei denen der Rollenkörper in Bezug auf seine längsaxiale Erstreckung nur teilweise von dem Mantelrohr umgriffen wird, also mehr oder je nach Anwendung deutlich mehr über das Mantelrohr hinaus ragt. Es ist auch denkbar, dass bei Ausführungsformen, die einen stirnseitig angeordneten Deckel aufweisen, der Deckel über das Mantelrohr hinausragt. The measuring roller has a roller body, which forms the main body of the measuring roller. Furthermore, in a first embodiment of the invention, a jacket tube is provided, which surrounds the roller body at least partially. Particularly preferably, the jacket tube is designed such that it completely surrounds the roller body, that is, completely covers the circumferential surface of the roller body and particularly preferably also a cover provided on the front side. However, it is also possible designs in which the roller body is only partially encompassed by the casing tube in relation to its longitudinal axial extent, that is, more or more depending on the application protrudes significantly beyond the casing tube. It is also conceivable that in embodiments which have a cover arranged on the front side, the cover projects beyond the jacket tube.
Die Ausnehmungen (Bohrungen) sind insbesondere bevorzugt achsparallel ausgeführt. Zwar ist es auch denkbar, dass die Ausnehmungen in einer Umfangsebene in einem Winkel zur Rollenachse verlaufen. Achsparallel verlaufende Ausnehmungen lassen sich jedoch leichter herstellen. Die Ausnehmungen haben insbesondere bevorzugt eine größere Erstreckung in Axialrichtung, als die Sensoren. Insbesondere bevorzugt haben die Ausnehmungen eine Erstreckung in Axialrichtung, die mindestens dem 1,1-fachen, insbesondere bevorzugt mindestens dem 1,2-fachen und besonders bevorzugt mindestens dem 1,5-fachen der Erstreckung des Sensors in dieser Richtung entspricht.The recesses (bores) are particularly preferably designed paraxial. Although it is also conceivable that the recesses extend in a circumferential plane at an angle to the roller axis. However, axially parallel recesses can be produced more easily. The recesses in particular preferably have a greater extent in the axial direction than the sensors. Particularly preferably, the recesses have an extent in the axial direction, which corresponds to at least 1.1 times, more preferably at least 1.2 times and particularly preferably at least 1.5 times the extent of the sensor in this direction.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Sensoren in einer Ausnehmung angeordnet.In a preferred embodiment, a plurality of sensors are arranged in a recess.
Die Sensoren sollten in den Bohrungen fixiert, nämlich verkeilt, und bevorzugt auch durch die Verkeilung verspannt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verkeilung derart ausgeführt, dass eine Vorspannung auf den Sensor ausgeübt wird. Diese Vorspannung ist insbesondere bevorzugt so gewählt, dass im Betriebseinsatz unter allen Betriebseinflüssen die Kraftverbindung zwischen Sensor und Bohrungswandung erhalten bleibt, damit eine hysteresefreie und lineare Messung gewährleistet ist.The sensors should be fixed in the holes, namely wedged, and preferably also be braced by the wedging. In a preferred embodiment, the wedging is performed such that a bias is applied to the sensor. This bias is particularly preferably chosen so that the power connection between the sensor and bore wall is maintained during operation under all operating conditions, so that a hysteresis-free and linear measurement is ensured.
Treten beim Verspannen unterschiedliche Vorspannungen auf, lassen sich diese ohne weiteres messtechnisch kompensieren. Andererseits lässt sich die Vorspannung jedoch auch bewusst dosieren, um Fertigungstoleranzen sowohl der Sensoren als auch der Bohrungen auszugleichen. Dabei können Sensoren mit planparallelen Flächen zwischen keilförmigen Haltestücken, beispielsweise Spannkeilen angeordnet sein, die solange gegeneinander bewegt werden, bis der Sensor unverrückbar zwischen den Haltestücken eingeklemmt ist.If different preloads occur during clamping, they can easily be compensated by measurement. On the other hand, the bias can also be deliberately metered to compensate for manufacturing tolerances of both the sensors and the holes. In this case, sensors can be arranged with plane-parallel surfaces between wedge-shaped holding pieces, for example clamping wedges, which are moved against each other until the sensor is immovably clamped between the holding pieces.
Eines der beiden Haltestücke ist normalerweise dort, wo der Sensor platziert werden soll, ortsfest in der Bohrung angeordnet, während das andere Haltestück zum Fixieren des Sensors in der Bohrung verschoben wird. Dies kann mit Hilfe einer Spannschraube geschehen, die sich am Rollenkorpus abstützt und über eine Distanzhülse auf das bewegliche Haltestück wirkt.One of the two holding pieces is normally located in the hole where the sensor is to be placed, while the other holding piece is displaced to fix the sensor in the hole. This can be done with the help of a clamping screw, which is supported on the roller body and acts via a spacer sleeve on the movable holding piece.
Besonders günstig ist die Anordnung mehrerer Sensoren in radial beweglichen Schiebestücken, die mit Hilfe einer Keilleiste in der Bohrung fixiert werden. Die Schiebestücke können in einer Distanzleiste angeordnet sein und mit Hilfe keilförmiger Haltenasen einer Spannleiste radial nach außen gedrückt und so in den Bohrungen verspannt werden.Particularly favorable is the arrangement of a plurality of sensors in radially movable sliding pieces, which are fixed by means of a wedge strip in the bore. The sliding pieces can be arranged in a spacer strip and pressed by means of wedge-shaped retaining lugs a clamping bar radially outward and clamped in the holes.
Um die zu den Sensoren führenden Leitungen sicher unterzubringen, können die Bohrungen mit parallel verlaufenden Leitungskanälen verbunden sein. Alternativ können die Bohrungen jedoch auch über einen Querkanal mit einer zentrischen Kabelbohrung in der Rolle verbunden sein. Der Querkanal kann im Korpus der Rolle verlaufen oder als offener Kanal an der Stirnfläche der Rolle und dann mit einem Deckel verschlossen sein.To safely accommodate the leads leading to the sensors, the bores may be connected to parallel ducts. Alternatively, however, the holes can also be connected via a transverse channel with a central cable bore in the role. The transverse channel can run in the body of the roll or be closed as an open channel on the end face of the roll and then with a lid.
Um die Haltestücke für die Sensoren oder die Leisten in den Bohrungen zu führen, können sie mit einer Längsrippe versehen sein, die in eine komplementäre Führungsnut im Korpus der Rolle eingreift.In order to guide the holding pieces for the sensors or the strips in the holes, they can be provided with a longitudinal rib which engages in a complementary guide groove in the body of the roller.
Wenn das Mantelrohr eine Wandstärke von beispielsweise 1 bis 30 mm, vorzugsweise 5 bis 10 mm aufweist, die achsparallelen Bohrungen also mit geringem Abstand unterhalb der Rollenoberfläche angeordnet sind, dann ergibt sich über den eingespannten Sensoren ein dünner Biegebalken, der sich je geringer seine Dicke ist um so günstiger auf das Messergebnis auswirkt, weil er praktisch keine oder allenfalls äußert geringe Querkräfte aufnimmt.If the jacket tube has a wall thickness of, for example, 1 to 30 mm, preferably 5 to 10 mm, the axially parallel bores are therefore arranged at a small distance below the roller surface, then results over the clamped sensors, a thin bending beam, which is the smaller its thickness the more favorable effect on the measurement result, because it absorbs virtually no or at most extremely low lateral forces.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche des Mantelrohrs eine Beschichtung mit verschleißfesten metallischen oder nichtmetallischen bzw. keramischen Werkstoffen, beispielsweise mit Wolfram, Molybdän und Tantal sowie deren Legierungen oder mit Karbiden, Nitriden, Boriden, Siliziden und Oxiden auf. Des Weiteren lässt sich die Mantelfläche oder auch die Beschichtung mit einer Textur versehen, um die Oberfläche des über die Rolle geführten bahnförmigen Materials zu strukturieren.In a preferred embodiment, the surface of the jacket tube has a coating with wear-resistant metallic or non-metallic or ceramic materials, for example with tungsten, molybdenum and tantalum and their alloys or with carbides, nitrides, borides, silicides and oxides. Furthermore, the outer surface or the coating can be provided with a texture in order to structure the surface of the web-like material guided over the roll.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, den Drucksensor zwischen zwei Paaren von Innen- und Außenkeilelementen zu halten. Dadurch wird es zum einen möglich, den Sensor in Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft auszurichten. Ferner ist es durch diese Anordnung möglich, die Halterung bezüglich einer durch die Einbauposition des Drucksensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft angeordneten Ebene geometrisch symmetrisch auszubilden, möglicherweise sogar achssymmetrisch. Es wurde erkannt, dass bei der aus dem Stand der Technik bekannten Einbauvariante des Drucksensors beim Verspannen des Sensors ein Kippen der Einbauelemente auftritt, was zu einer Verringerung der Gesamtsteifigkeit der Einbauten führt. Das Kippen erfolgt um eine zur Längsachse der Axialbohrung und zur Radialrichtung senkrechten Achse. Verursacht wird dieses Kippen vermutlich durch die beim Verspannen auftretenden Reibkräfte, die jedoch aufgrund der asymmetrischen Konstruktion der hauptsächlich eingesetzten zweiten Einbauvariante nicht ausgeglichen sind und somit ein Kippmoment hervorrufen. Ebenfalls wird vermutet, dass die Vorspannungsverluste ihre Ursache in dem Kippen und Schrägstellen der Einbauelemente beim Vorspannen haben. Die durch die Biegewechselbelastung der Messrolle bedingten elastischen Verformungen und Mikrobewegungen verringern zudem die durch die Schrägstellung der Einbauten hervorgerufene Lastasymmetrie und verursachen dadurch den Vorspannverlust.The invention is based on the idea of holding the pressure sensor between two pairs of inner and outer wedge elements. This makes it possible, on the one hand, to align the sensor in the effective direction of the pressure force to be measured. Furthermore, it is possible by this arrangement, the holder with respect to a through the Installation position of the pressure sensor extending, arranged perpendicular to the effective direction of the pressure force to be measured arranged plane geometrically symmetrical form, possibly even axially symmetric. It has been recognized that tilting of the mounting elements occurs in the installation variant of the pressure sensor known from the prior art during clamping of the sensor, which leads to a reduction in the overall rigidity of the internals. The tilting takes place about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the axial bore and the radial direction. This tilting is probably caused by the frictional forces occurring during bracing, which, however, are not balanced due to the asymmetric construction of the mainly used second installation variant and thus cause a tilting moment. It is also believed that the preload losses are due to tilting and skewing of the mounting elements during preloading. The elastic deformations and micro-movements caused by the alternating bending stress of the measuring roller also reduce the load asymmetry caused by the inclination of the internals and thereby cause the preload loss.
Die Vorzüge der Erfindung werden bereits durch eine Halterung für einen Drucksensor, der eine von oben auf ihn wirkende Druckkraft messen kann, erzielt, der folgende Bauelemente aufweist:
- – ein erstes oberhalb der für den Drucksensor vorgesehenen Einbauposition angeordnetes Innenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Drucksensors weisenden Innenfläche und einer im Winkel zur Innenfläche stehenden, der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche, und
- – ein erstes Außenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Drucksensors weisenden Innenfläche, mit der das Außenkeilelement auf der Außenfläche des ersten Innenkeilelements aufliegt, sowie mit einer der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche, und
- – ein zweites unterhalb der für den Drucksensor vorgesehenen Einbauposition angeordnetes Innenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Drucksensors weisenden Innenfläche und einer im Winkel zur Innenfläche stehenden, der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche und
- – ein zweites Außenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Drucksensors weisenden Innenfläche, mit der das Außenkeilelement auf der Außenfläche des zweiten Innenkeilelements aufliegt, sowie mit einer der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche.
- A first inner wedge element arranged above the installation position provided for the pressure sensor with an inner surface facing the installation position of the pressure sensor and an outer surface opposite the inner surface at an angle to the inner surface, and
- A first outer wedge element with an inner surface facing the installation position of the pressure sensor, with which the outer wedge element rests on the outer surface of the first inner wedge element, and with an outer surface opposite the inner surface, and
- A second inner wedge element arranged below the installation position provided for the pressure sensor with an inner surface facing the installation position of the pressure sensor and an outer surface lying opposite the inner surface at an angle to the inner surface and
- A second outer wedge element with an inner surface facing the installation position of the pressure sensor, with which the outer wedge element rests on the outer surface of the second inner wedge element, and with an outer surface opposite the inner surface.
Auf diese Weise wird die für das Vorspannen der Halterung und des Drucksensors in einer Ausnehmung durch eine translatorische Bewegung notwendige Keilanordnung in das Innere der Halterung verlegt. Die Halterung kann bezüglich ihrer Außenflächen an die Formgebung der Ausnehmung, in die die Halterung und der Drucksensor zu verspannen sind, angepasst werden und erlaubt gleichzeitig, die unmittelbar bzw. mittelbar die Einbauausrichtung des Drucksensors beeinflussenden Innenflächen auf die gewünschte Ausrichtung anzupassen, beispielsweise diese Innenflächen senkrecht zu der Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft anzuordnen. Außerdem hat es sich gezeigt, dass bei der erfindungsgemäßen Halterung die Oberflächengüte der Ausnehmung (beispielsweise der Axialbohrung), in die die Halterung eingesetzt wird, geringer sein kann, ohne dass ein Kippen auftritt. Dadurch entfallen aufwendige Verfahren zum Erzeugen einer guten Oberflächengüte, wie beispielsweise das Hohnen oder Rollieren.In this way, the necessary for biasing the holder and the pressure sensor in a recess by a translational movement wedge assembly is moved into the interior of the holder. With regard to its outer surfaces, the holder can be adapted to the shape of the recess into which the holder and the pressure sensor are to be clamped, and at the same time allows the inner surfaces directly or indirectly influencing the installation orientation of the pressure sensor to be adapted to the desired orientation, for example these inner surfaces are vertical to arrange the direction of action of the pressure force to be measured. In addition, it has been found that in the holder according to the invention, the surface quality of the recess (for example, the axial bore), in which the holder is used, may be lower without tipping occurs. This eliminates complex procedures for producing a good surface quality, such as hoisting or rolling.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halterung bezüglich einer durch die Einbauposition des Drucksensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft angeordneten Ebene geometrisch symmetrisch ausgebildet. Bereits die Abstimmung der Geometrie der oberhalb des Drucksensors und unterhalb des Drucksensors angeordneten Bauelemente reduziert die beim Vorspannen auftretenden Kippmomente und kann sie sogar vollständig vermeiden.In a preferred embodiment, the holder is formed with respect to a plane passing through the installation position of the pressure sensor, arranged perpendicular to the direction of action of the pressure force to be measured plane geometrically symmetrical. Even the coordination of the geometry of the above the pressure sensor and arranged below the pressure sensor components reduces the tilting moments occurring during toughening and can even completely avoid them.
Alternativ oder ergänzend kann die Halterung bezüglich einer durch die Einbauposition des Drucksensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft angeordneten Ebene bezüglich der für die die Halterung bildenden Bauelemente verwendeten Materialien und/oder bezüglich der Oberflächenbeschaffenheiten dieser Bauelemente symmetrisch ausgebildet sein. Kippmomente können nicht nur durch geometrische Unterschiede der oberhalb und unterhalb des Drucksensors vorgesehenen Bauelemente erzeugt werden, sondern auch dadurch, dass aufgrund unterschiedlicher Materialwahl oder unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheiten unterschiedliche Reibkräfte zwischen gegeneinander bewegten Oberflächen oberhalb und unterhalb des Drucksensors entstehen. Dies kann durch die symmetrische Ausbildung der betreffenden Materialen bzw. Oberflächenbeschaffenheiten verhindert werden.Alternatively or additionally, the holder may be formed symmetrically with respect to a plane passing through the installation position of the pressure sensor, arranged perpendicular to the direction of action of the pressure force to be measured with respect to the materials used for the components forming the holder and / or with respect to the surface textures of these components. Tipping moments can be generated not only by geometrical differences of the above and below the pressure sensor components provided, but also in that due to different choice of material or different surface conditions different frictional forces between mutually moving surfaces above and below the pressure sensor arise. This can be prevented by the symmetrical design of the relevant materials or surface textures.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Verbindung vorgesehen, die das erste Innenkeilelement und das zweite Innenkeilelement zur Vermeidung einer relativen Verschiebung in eine Richtung, die nicht die Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft ist, verbindet. Die zu vermeidenden Kippmomente können auch dadurch entstehen, dass sich vergleichbare Bauelemente oberhalb des Drucksensors und unterhalb des Drucksensors nicht synchron zueinander bewegen. Dies kann vermieden werden, wenn die betreffenden Bauelemente miteinander verbunden werden. Vorzugsweise ist diese Verbindung jedoch derart ausgebildet, dass sie eine Verschiebung der beiden verbundenen Bauelemente in Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft erlaubt. Bei Halterungen für Drucksensoren, die eine von oben auf sie wirkende Druckkraft messen sollen, wird durch konstruktive Maßnahmen vorzugsweise versucht, den Kraftnebenschluss möglichst gering zu halten, also den Teil der zu messenden Druckkraft, der durch die Halterung an dem Drucksensor vorbeigeleitet wird, klein zu halten. Dies erfolgt, indem die Bauelemente in Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft relativ zueinander federnd ausgebildet sind und die Federsteifigkeit der durch die Verbindung entstandenen Kraftbrücke möglichst gering ist.In a preferred embodiment, a connection is provided which connects the first inner wedge element and the second inner wedge element to prevent relative displacement in a direction which is not the effective direction of the compressive force to be measured. The tilting moments to be avoided can also arise because comparable components above the pressure sensor and below the pressure sensor do not move synchronously with one another. This can be avoided if the components in question are connected to each other. Preferably, however, this compound is designed such that it has a Displacement of the two connected components allowed in the effective direction of the pressure force to be measured. In brackets for pressure sensors, which are to measure a force acting on top of it, is preferably by constructive measures to keep the force shunt as low as possible, so the part of the measured force to be measured, which is passed by the holder on the pressure sensor, small too hold. This is done by the components are designed to be resilient relative to each other in the effective direction of the pressure force to be measured and the spring stiffness of the force bridge resulting from the connection is minimized.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbindung vorgesehen, die das erste Außenkeilelement und das zweite Außenkeilelement zur Vermeidung einer relativen Verschiebung in eine Richtung, die nicht die Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft ist, verbindet. Dadurch werden die gleichen Vorteile wie bei der Verbindung der Innenkeilelemente erzielt.In a further embodiment of the invention, a connection is provided which connects the first outer wedge element and the second outer wedge element for avoiding relative displacement in a direction which is not the effective direction of the compressive force to be measured. As a result, the same advantages as in the connection of the inner wedge elements are achieved.
Auch wenn die Außenfläche des ersten Innenkeilelements und/oder die Außenfläche des zweiten Innenkeilelements nach Art eines Flachkeils plan ausgebildet sein kann, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform die Außenfläche des ersten Innenkeilelements und/oder die Außenfläche des zweiten Innenkeilelements als Teilfläche eines Kegels ausgebildet, dessen Längsachse durch die Einbauposition des Drucksensors verläuft. Für die beim Vorspannen erzeugten Kippmomente ist es von Bedeutung, mit welcher Präzision die Geometrien der einander zugewandten Flächen einzelner, relativ zueinander bewegter Flächen hergestellt werden können. Es hat sich gezeigt, dass die Herstellung von Kegelteilflächen, beispielsweise durch drehende, spanabhebende Bearbeitung eines Halbzeugs präziser hergestellt werden kann, als die plane Fläche eines Flachkeils. Durch diese spezielle Ausgestaltung der Außenflächen wird deshalb eine weitere Verminderung der auftretenden Kippmomente erreicht.Even if the outer surface of the first inner wedge element and / or the outer surface of the second inner wedge element can be flat in the manner of a flat wedge, in a preferred embodiment the outer surface of the first inner wedge element and / or the outer surface of the second inner wedge element is formed as a partial surface of a cone whose longitudinal axis passes through the mounting position of the pressure sensor. For the tilting moments generated during preloading, it is important with which precision the geometries of the mutually facing surfaces of individual, relatively moving surfaces can be produced. It has been found that the production of tapered surfaces, for example, by rotating, machining a semi-finished can be made more accurate than the flat surface of a flat wedge. Due to this special design of the outer surfaces therefore a further reduction of the occurring tilting moments is achieved.
Aus dem gleichen Grund wird die Innenfläche des ersten Außenkeilelements und/oder die Innenfläche des zweiten Außenkeilelements vorzugsweise als Teilfläche der Begrenzung einer kegelförmigen Ausnehmung ausgebildet, deren Längsachse durch die Einbauposition des Drucksensors verläuft.For the same reason, the inner surface of the first outer wedge member and / or the inner surface of the second outer wedge member is preferably formed as a partial surface of the boundary of a conical recess whose longitudinal axis extends through the mounting position of the pressure sensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Innenkeilelement und das zweite Innenkeilelement Teilelemente einer einstückig hergestellten Innenhülse. Dies bietet sowohl hinsichtlich der Fertigung der Bauteile der Halterung als auch hinsichtlich der Handhabung der Halterung beim Einbau des Drucksensors Vorteile.In a preferred embodiment, the first inner wedge element and the second inner wedge element are sub-elements of an integrally produced inner sleeve. This offers advantages both with regard to the manufacture of the components of the holder and with regard to the handling of the holder when installing the pressure sensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Innenhülse zwischen dem ersten Innenkeilelement und dem zweiten Innenkeilelement einen Längsschlitz auf, der zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft im Wesentlichen senkrecht verläuft. Hierdurch wird die Federsteifigkeit der Innenhülse reduziert, so dass der Kraftnebenschluss gering bleibt. Ferner kann die Innenhülse mit einer geringen Wandstärke ausgebildet sein. Als geringe Wandstärke wird bei einem üblichen Innendurchmesser von z. B. 20 mm bis 50 mm eine Wandstärke von z. B. 0,3 mm bis 5 mm verstanden. Die gewählte Wandstärke der Hülsen kann auch in Abhängigkeit der Hülsenlänge, den Verschiebeweg und der Steigung gewählt werden. Sie kann an der dünnsten Stelle auch 1/10 mm betragen. Insbesondere kann der Längsschlitz derart ausgebildet sein, dass er nahezu die gesamte Längserstreckung der Innenhülse aufweist und nur an einem oder beiden Enden als Verbindung zwischen dem ersten Innenkeilelement und dem zweiten Innenkeilelement ein schmaler Steg verbleibt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Innenhülse zwei Längsschlitze auf. Vorzugsweise ist der bzw. sind die Längsschlitze in einer durch die Einbauposition des Drucksensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft angeordneten Ebene vorgesehen.In a preferred embodiment, the inner sleeve between the first inner wedge member and the second inner wedge member has a longitudinal slot which is substantially perpendicular to the effective direction of the pressure force to be measured. As a result, the spring stiffness of the inner sleeve is reduced, so that the force shunt remains low. Furthermore, the inner sleeve may be formed with a small wall thickness. As a small wall thickness is at a conventional inner diameter of z. B. 20 mm to 50 mm a wall thickness of z. B. 0.3 mm to 5 mm understood. The selected wall thickness of the sleeves can also be selected depending on the sleeve length, the displacement and the slope. It can also be 1/10 mm at the thinnest point. In particular, the longitudinal slot may be formed such that it has almost the entire longitudinal extent of the inner sleeve and remains only at one or both ends as a connection between the first inner wedge member and the second inner wedge member a narrow web. In a preferred embodiment, the inner sleeve has two longitudinal slots. Preferably, the or the longitudinal slots are provided in a plane extending through the installation position of the pressure sensor, arranged perpendicular to the direction of action of the pressure force to be measured.
Wie auch bei den Innenkeilelementen können in einer bevorzugten Ausführungsform alternativ oder ergänzend das ersten Außenkeilelement und das zweite Außenkeilelement Teilelemente bzw. Teilstücke einer einstückig hergestellten Außenhülse sein. Diese Außenhülse kann in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls mindestens einen Längsschlitz zwischen dem ersten Außenkeilelement und dem zweiten Außenkeilelement aufweisen, der zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft im Wesentlichen senkrecht verläuft.As in the case of the inner wedge elements, in a preferred embodiment, alternatively or additionally, the first outer wedge element and the second outer wedge element can be partial elements or partial pieces of an outer sleeve produced in one piece. In a preferred embodiment, this outer sleeve can also have at least one longitudinal slot between the first outer wedge element and the second outer wedge element, which runs essentially perpendicular to the effective direction of the pressure force to be measured.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Innenfläche des ersten Innenkeilelements und/oder die Innenfläche des zweiten Innenkeilelements plan ausgebildet und in einer zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft senkrechten Ebene angeordnet. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt es, den an seiner Oberseite und Unterseite meist plan ausgebildeten Drucksensor unmittelbar an die Innenflächen anliegend, zwischen die Innenkeilelemente einzuschieben.In a preferred embodiment, the inner surface of the first inner wedge element and / or the inner surface of the second inner wedge element is planar and arranged in a plane perpendicular to the effective direction of the pressure force to be measured. Such a configuration makes it possible to fit the pressure sensor, which is usually planar on its upper side and underside, directly against the inner surfaces, between the inner wedge elements.
Alternativ kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwischen dem ersten Innenkeilelement und der Einbauposition des Drucksensors ein erstes Zwischenstück mit einer Kalotte und/oder zwischen dem zweiten Innenkeilelement und der Einbauposition des Drucksensors ein zweites Zwischenstück mit einer Kalotte vorgesehen sein, wobei die Kalotte die der einen Innenfläche eines Innenkeilelements zugewandte Fläche bildet und die zugehörige Innenfläche des Innenkeilelements korrespondierend ausgebildet ist. Die Kalotte weist dabei vorzugsweise die geometrische Form einer Teilfläche eines zylindrischen Körpers auf.Alternatively, in a further embodiment of the invention between the first inner wedge member and the installation position of the pressure sensor, a first intermediate piece with a dome and / or between the second inner wedge member and the installation position of the pressure sensor, a second intermediate piece may be provided with a dome, wherein the dome of the one Inner surface of an inner wedge element facing surface forms and the associated inner surface of the inner wedge member is formed correspondingly. The dome preferably has the geometric shape of a partial surface of a cylindrical body.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Außenfläche des ersten und/oder des zweiten Außenkeilelements eine Teilfläche eines zylindrischen Körpers. Diese Ausgestaltung empfiehlt sich besonders in Anwendungsgebieten, bei denen der Drucksensor mittels der Halterung in einer Bohrung, beispielsweise der Axialbohrung einer Messrolle zu halten ist.In a preferred embodiment of the invention, the outer surface of the first and / or the second outer wedge member is a partial surface of a cylindrical body. This embodiment is particularly recommended in application areas in which the pressure sensor is to be held by means of the holder in a bore, for example, the axial bore of a measuring roller.
Die Halterung kann Zentrierstifte aufweisen, die in Zentrierbohrungen in Bauelementen eingreifen. Mittels dieser Zentrierstifte können einzelne, lose Bauelemente, wie beispielsweise der Drucksensor, im Verhältnis zu anderen Bauelementen, wie beispielsweise den Innenkeilelemente bzw. der Innenhülse, gut und genau positioniert werden.The holder may have centering pins which engage in centering holes in components. By means of these centering individual, loose components, such as the pressure sensor, in relation to other components, such as the inner wedge elements and the inner sleeve, are well and accurately positioned.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Halterung ein in das erste und zweite Außenkeilelement eingebrachte Innengewinde auf, dessen Längsachse durch die Einbauposition des Drucksensors verläuft und eine in das Innengewinde eingeschraubte Druckschraube, die in Kontakt mit dem ersten Innenkeilelement und dem zweiten Innenkeilelement kommen kann und sie relativ zu dem ersten und dem zweiten Außenkeilelement verschieben kann. Durch diese Druckschraube kann ein einfaches Vorspannen der Halterung erzeugt werden. Durch die winklige Ausgestaltung der jeweiligen Außenflächen im Verhältnis zu den jeweiligen Innenflächen der miteinander kooperierenden Innenkeil- und Außenkeilelementen erzeugt eine Verschiebung der Keilelemente relativ zueinander eine Verlagerung des Außenkeilelements fort von der Einbauposition des Drucksensors. Auf diese Weise kann die Halterung in einer Ausnehmung verspannt werden.In a preferred embodiment, the holder has an internal thread introduced into the first and second outer wedge elements, the longitudinal axis of which runs through the installation position of the pressure sensor and a pressure screw screwed into the inner thread, which can come into contact with the first inner wedge element and the second inner wedge element and relatively to the first and second outer wedge members. By this pressure screw, a simple biasing of the holder can be generated. Due to the angled configuration of the respective outer surfaces relative to the respective inner surfaces of the cooperating inner wedge and outer wedge elements, displacement of the wedge elements relative to one another produces displacement of the outer wedge member away from the mounting position of the pressure sensor. In this way, the holder can be clamped in a recess.
Alternativ kann die Halterung ein in das erste und das zweite Innenkeilelement eingebrachtes Innengewinde aufweisen, dessen Längsachse durch die Einbauposition des Drucksensors verläuft und eine Zugschraube, die in das Innengewinde eingeschraubt ist und mit ihrem Schraubenkopf in Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Außenkeilelement kommen kann und sie relativ zu dem ersten und dem zweiten Innenkeilelement verschieben kann.Alternatively, the holder may have an inner thread introduced into the first and the second inner wedge element, the longitudinal axis of which runs through the installation position of the pressure sensor and a lag screw which is screwed into the inner thread and can come into contact with the first and the second outer wedge element with its screw head and they can move relative to the first and the second inner wedge element.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mehr als eine Art von Sensor in der Messrolle zur Messung unterschiedlicher mechanischer Kräfte vorgesehen. Dadurch kann der Einfluss der Temperatur erfasst werden, wobei die Erfinder erkannt haben, dass der Einfluss der Temperatur durch eine Messung einer in der Messrolle vorliegenden mechanischen Kraft erkannt und dann entsprechend korrigiert werden kann. Es wird demnach neben der sonst üblichen Messung einer mechanischen Kraft eine zweite mechanische Kraft gemessen, die Rückschlüsse auf den Einfluss eines Temperatureintrags bedingt durch die Verwendung der Messrolle im Warmband ermöglicht. Die erfindungsgemäß ausgestaltete Messrolle ermöglicht eine Separierung des durch den thermischen Eintrag in den Rollenkörper erzeugten Kraftanteils vom Summensignal des Kraftmessgebers.In a preferred embodiment, more than one type of sensor is provided in the measuring roller for measuring different mechanical forces. Thereby, the influence of the temperature can be detected, wherein the inventors have recognized that the influence of the temperature can be detected by a measurement of a present in the measuring roller mechanical force and then corrected accordingly. Accordingly, in addition to the usual measurement of a mechanical force, a second mechanical force is measured which makes it possible to draw conclusions about the influence of a temperature entry caused by the use of the measuring roller in the hot strip. The inventively designed measuring roller allows separation of the force generated by the thermal input into the reel body portion of the sum signal of the force transducer.
Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff „Art von Sensor ein Sensor bzw. Messgeber erfasst, der die Messung einer physikalischen Größe, insbesondere einer Kraft, aufgrund der Ausnutzung einer physikalischen Gesetzmäßigkeit bzw. eines physikalischen Prinzips in einer bestimmten Weise ermöglicht.According to the invention, the term "type of sensor detects a sensor or measuring transmitter which enables the measurement of a physical quantity, in particular of a force, due to the utilization of a physical law or of a physical principle in a specific manner.
Erfindungsgemäß umfasst der Begriff „unterschiedliche mechanische Kräfte” mechanisch Kräfte, die sich insbesondere in ihrer Wirkrichtung unterscheiden. Beispielsweise kann es sich bei den unterschiedlichen mechanischen Kräften um die auf die Messrolle in einem Abschnitt bzw. (Mess-)Bereich wirkende Radialkraft und eine der Radialkraft entgegenwirkende Kraft in demselben Abschnitt, deren Ursache ein thermischer Eintrag in die Messrolle sein kann, handeln.According to the invention, the term "different mechanical forces" comprises mechanical forces which differ, in particular, in their effective direction. For example, the different mechanical forces can be the radial force acting on the measuring roller in a section or (measuring) region and a force counteracting the radial force in the same section, the cause of which may be a thermal entry into the measuring roller.
Vorzugsweise können die Sensoren über die Länge der Messrolle verteilt angeordnet sein, um in einzelnen Abschnitte bzw. Bereich die Kraft zu bestimmen und eine mögliche Verteilung der auf die Messrolle wirkenden Kraft zu ermitteln.Preferably, the sensors can be arranged distributed over the length of the measuring roller in order to determine the force in individual sections or area and to determine a possible distribution of the force acting on the measuring roller.
Die Erfinder haben gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, es als besonders sinnvoll erkannt, wenn eine Art der Sensoren ein Sensor zum Messen der Radialkraft ist, und eine Art der Sensoren ein Sensor zum Messen der Vorspannkraft des Sensors zum Messen der Radialkraft ist. Versucht haben gezeigt, dass eine Temperaturveränderung an der Rollenoberfläche derart zu einer elastischen Deformation der Messrolle führt, dass die unter Vorspannkraft eingebauten üblicherweise vorgesehenen Sensoren zum Messen der Radialkraft ihre Vorspannkraft und damit auch ihre Linearität verändern. Durch die sich von der ersten Art unterscheidende Art der Sensoren zum Messen der Vorspannkraft, die auf die Sensoren zum Messen der Radialkraft ausgeübt wird, ist es möglich, den Einfluss der thermischen Verformung des Rollenkörpers zu messen, und den durch die thermische Verformung erzeugten Anteil des Messsignals des Sensors zum Messen der Radialkraft von der eigentlichen durch das bandförmige Gut verursachten Radialkraft zu separieren.The inventors have found, according to a preferred embodiment, to be particularly useful when one type of sensors is a sensor for measuring the radial force, and one type of sensors is a sensor for measuring the biasing force of the sensor for measuring the radial force. Tried to have shown that a temperature change on the roller surface leads to such an elastic deformation of the measuring roller that the built under bias force usually provided sensors for measuring the radial force change their biasing force and thus their linearity. By the kind of the sensors for measuring the biasing force which differs from the first kind, which is applied to the sensors for measuring the radial force, it is possible to measure the influence of the thermal deformation of the roller body, and the proportion of the generated by the thermal deformation To separate the measuring signal of the sensor for measuring the radial force of the actual caused by the band-shaped Good radial force.
Die Erfinder haben ferner als erste erkannt, dass mit Sensoren einer weiteren Art, die eine mechanische Kraft messen, es möglich ist, dass neben der thermischen Verformung der Messrolle, die das Messergebnis der Sensoren einer ersten Art beeinflusst, eine Relativtemperaturverteilung über die Bandbreite ermittelbar ist, wenn mehrere Sensoren in Längsrichtung der Messrolle angeordnet sind. Beispielsweise kann für den thermischen Eintrag in Höhe von 1°C ein Wert x in N gemessen werden, über den die Temperaturverteilung durch das in Beziehung setzen mit der gemessenen mechanischen Kraft bestimmbar ist.The inventors have further recognized first that with sensors of another type which measure a mechanical force, it is possible that in addition to the thermal deformation of the measuring roller, the the measurement result of the sensors of a first type influenced, a relative temperature distribution over the bandwidth can be determined when a plurality of sensors are arranged in the longitudinal direction of the measuring roller. For example, for the thermal input of 1 ° C., a value x can be measured in N, via which the temperature distribution can be determined by the relationship with the measured mechanical force.
Bevorzugt werden die durch das unter Längszug stehende bandförmige Gut eingeleiteten Kräfte dynamisch durch eine Art von Sensor gemessen und die durch die Verformung der Messrolle in Folge eines thermischen Eintrags auftretenden Kräfte statisch durch eine andere Art von Sensor gemessen. Hierdurch können die jeweils aktuell gemessenen Kräfte aufeinander bezogen werden und die von den Sensoren einer Art gemessenen Radialkräfte um den thermischen Eintrag bzw. die thermische Verformung korrigiert werden.Preferably, the forces introduced by the strip-like material under longitudinal tension are dynamically measured by one type of sensor and the forces occurring due to the deformation of the measuring roll as a consequence of a thermal entry are measured statically by another type of sensor. As a result, the respectively currently measured forces can be related to one another and the radial forces measured by the sensors of one type can be corrected by the thermal input or the thermal deformation.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen als Bohrungen ausgestaltet, deren Längsrichtung einen Winkel kleiner als 20° mit der Längsachse der Messrolle einschließt. Insbesondere können die Ausnehmungen als achsparallele Bohrungen ausgestaltet sein, die von Stirnseite zu Stirnseite verlaufen, oder als Sackbohrungen ausgebildet sind. Dadurch können die Sensoren dann von der Stirnseite her in den Bohrungen mit unterschiedlicher Tiefe platziert werden, sodass einzelne Sensoren in nebeneinander liegenden Bohrungen gestaffelt auf einer sich über die gesamte Rollenbreite erstreckenden Schraubenlinie angeordnet sein können. Es lassen sich jedoch auch mehrere Sensoren in einer Bohrung mit Abstand voneinander anordnen.In a preferred embodiment, the recesses are designed as bores whose longitudinal direction encloses an angle of less than 20 ° with the longitudinal axis of the measuring roller. In particular, the recesses may be configured as axially parallel bores extending from end face to end face, or are formed as blind holes. As a result, the sensors can then be placed from the front side in the holes with different depths, so that individual sensors can be staggered in adjacently located holes on a helix extending over the entire width of the roll. However, it is also possible to arrange a plurality of sensors in a bore at a distance from each other.
Insbesondere eine Art von Sensor kann in den Bohrungen fixiert bzw. verspannt sein, beispielsweise verkeilt. Diese Vorspannungen sind gewollt und lassen sich ohne weiteres messtechnisch kompensieren. Die Vorspannung kann mit einem vorgegebenen Wert eingestellt werden. Beispielsweise können Sensoren mit planparallelen Flächen zwischen keilförmigen Haltestücken, beispielsweise Spannkeilen angeordnet sein, die solange gegeneinander bewegt werden, bis der Sensor unverrückbar zwischen den Haltestücken eingeklemmt ist. Bevorzugt kann ein Sensor der anderen Art, gemeinsam in einem Gehäuse mit der ersten Art von Sensor in den Bohrungen fixiert bzw. verspannt sein. Die andere Art von Sensor kann beispielsweise auch in einer an einer der Haltestücke ausgebildeten Ausnehmung oder an einem der Haltestücke befestigt sein, mit denen die eine Art von Sensor in der Bohrung verspannt wird.In particular, one type of sensor can be fixed or clamped in the bores, for example wedged. These biases are intentional and can be easily compensated metrologically. The bias voltage can be set with a predetermined value. For example, sensors can be arranged with plane-parallel surfaces between wedge-shaped holding pieces, for example clamping wedges, which are moved against each other until the sensor is immovably clamped between the holding pieces. Preferably, a sensor of the other type can be fixed or clamped together in a housing with the first type of sensor in the bores. The other type of sensor may for example also be fastened in a recess formed on one of the holding pieces or on one of the holding pieces with which the one type of sensor is braced in the bore.
Eines der beiden Haltestücke kann dort, wo der Sensor platziert werden soll, ortsfest in der Bohrung angeordnet sein, während das andere Haltestück zum Fixieren des Sensors in der Bohrung verschoben wird. Dies kann z. B. mit Hilfe einer Spannschraube geschehen, die sich am Messrollenkorpus abstützt und über eine Distanzhülse auf das bewegliche Haltestück wirkt.One of the two holding pieces can, where the sensor is to be placed, be arranged stationarily in the bore, while the other holding piece is displaced for fixing the sensor in the bore. This can be z. B. done with the aid of a clamping screw, which is supported on the measuring roll body and acts via a spacer sleeve on the movable holding piece.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Sensoren unterschiedlicher Art benachbart zueinander angeordnet sind, um den direkten Einfluss durch den thermischen Eintrag „vor Ort” zu messen und den Einfluss bei dem Signal des anderen Sensors als Korrektur anzuwenden.It is particularly preferred that the sensors of different types are arranged adjacent to each other in order to measure the direct influence by the thermal entry "on site" and to apply the influence on the signal of the other sensor as a correction.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Sensor einer Art mit einem Sensor einer weiteren Art in bzw. an einem Gehäuse bzw. einer Halterung angeordnet, welches die Handhabung bei der Herstellung vereinfacht. Das Gehäuse kann in einer Ausnehmung der Messrolle angeordnet werden. Beispielsweise kann der Sensor einer Art in dem Gehäuse schon vorgespannt werden, wobei der Sensor der weiteren Art an dem Sensor der ersten Art angeordnet ist und die Vorspannkraft messen kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Sensor der ersten Art in dem Gehäuse und/oder mit dem Gehäuse vorgespannt wird, wobei der Sensor der weiteren Art die Vorspannung an dem Gehäuse, und damit den thermischen Eintrag, ermittelt. Bei der Anordnung der beiden Arten von Sensoren in bzw. an einem Gehäuse wird auch sichergestellt, dass die beiden Arten von Sensoren zueinander benachbart angeordnet sind, um den Einfluss den die eine Art von Sensor ermittelt für die andere Art von Sensor exakt zu berücksichtigen.In a preferred embodiment, a sensor of one type is arranged with a sensor of a further type in or on a housing or a holder, which simplifies handling during manufacture. The housing can be arranged in a recess of the measuring roller. For example, the sensor of one type can already be biased in the housing, wherein the sensor of the further type is arranged on the sensor of the first type and can measure the biasing force. It can be provided that the sensor of the first type is biased in the housing and / or with the housing, wherein the sensor of the further type determines the bias voltage to the housing, and thus the thermal input. The arrangement of the two types of sensors in or on a housing also ensures that the two types of sensors are arranged adjacent to one another in order to precisely take into account the influence that one type of sensor determines for the other type of sensor.
Von dem Begriff „Gehäuse” werden erfindungsgemäß auch Halterungen erfasst, die keine geschlossene Bauform eines üblichen Gehäuses aufweisen. Ein erfindungsgemäßes Gehäuse kann insbesondere wie in der
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor der anderen Art derart angeordnet, dass er im Kraftfluss der auf den Sensor der ersten Art wirkenden Kraft liegt. Die Anordnung sollte im Kraftfluss der einen Art von Sensor liegen.In a preferred embodiment, the sensor of the other type is arranged such that it lies in the force flow of the force acting on the sensor of the first type. The arrangement should be in the power flow of a type of sensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Art der Sensoren als Quarz-Sensor ausgestaltet, wobei unter Quarz-Sensor ein piezo-elektrisches Element zu verstehen ist, an dessen Kristalloberfläche die zu messende Kraft Ladungen erzeugt, die als Messgröße dienen. Derartige Sensoren besitzen eine hohe Anspruchsempfindlichkeit, eine hohe Eigenfrequenz und Stabilität bei geringen Abmessungen und ermöglichen es, Anfangslasten ohne Beeinträchtigung des Messergebnisses zu kompensieren.In a preferred embodiment, one type of sensor is designed as a quartz sensor, wherein a quartz sensor is understood to be a piezoelectric element on the crystal surface of which the force to be measured generates charges which serve as a measured variable. Such sensors have a high sensitivity, a high natural frequency and stability with small dimensions and make it possible to compensate for initial loads without affecting the measurement result.
Vorzugsweise ist ein Sensor einer (weiteren) Art als Dehnungsmessstreifen ausgestaltet, der beispielsweise die Vorspannkraft eines Quarz-Sensors messen kann, die sich bei der Verformung der Messrolle in Folge eines thermischen Eintrags in die Messrolle verändern kann.Preferably, a sensor of a (further) type is designed as a strain gauge, which can measure, for example, the biasing force of a quartz sensor, which can change during the deformation of the measuring roller as a result of a thermal entry into the measuring roller.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawing. In the drawing show:
Die erfindungsgemäße Messrolle
Die Ausführungsform gemäß
Die in den
Bei der in
Die Bohrungen können, wie in den
Die Bohrungen
Bei der in
Die Sensoren
In
Ferner weist die Halterung
Eine Druckschraube
Wie der
Die
Die in der
In den
Das in
In
Bei den Sensoren
Die Ausnehmungen
Ferner weist das Gehäuse
Eine Druckschraube
Der Sensor
Die in Paaren nahe beabstandet zueinander angeordneten Sensoren
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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