DE102017130769A1

DE102017130769A1 - Messrolle

Info

Publication number: DE102017130769A1
Application number: DE102017130769.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: DE102017130769B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messrolle mit mehreren Axialbohrungen zur Aufnahme von Sensoren zum Messen vom auf die Messrolle wirkenden Radialkräften, die unter anderem der Feststellung von Planheitsabweichungen von bandförmigem Gut dienen.Um eine Messrolle zu schaffen, deren Sensoren mit relativ geringer Schiebekraft innerhalb jeder Axialbohrung vorspannbar sind, die eine genaue Einstellung der Vorspannkraft an den unterschiedlichen Sensorpositionen ermöglicht und konstruktionsbedingte Messfehler vermeidet, wird eine Messrolle mit einer Sensorleiste vorgeschlagen an deren Oberseite die Sensoren fixiert sind und die Radialkrafteinleitung von dem Rollenkörper in jeden Sensor ausschließlich über eine an jedem Sensor befestigte Druckkappe erfolgt. Die Vorspannkraft auf die Sensoren wird mit Hilfe mehrerer separater Keilpaare erzeugt, die jeweils einem Spann- und einem Gegenkeil aufweisen. Jeder Gegenkeil liegt an der Unterseite der Sensorleiste lediglich an und stützt sich an einem benachbarten Gegenkeil oder einem Widerlager in der Axialbohrung ab. Die Spannkeile werden einzeln nacheinander in axialer Richtung in der Ausnehmung verschoben, um die Sensorleiste mit den Sensoren in der Ausnehmung zu verspannen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messrolle mit einem Rollenkörper zum Messen von auf die Messrolle wirkenden Radialkräften.
Derartige Messrollen dienen unter anderem der Feststellung von Planheitsabweichungen beim Behandeln von bandförmigem Gut, insbesondere von Metallbändern.
Aus der EP 1 469 955 B1 ist eine Vollrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen beim Behandeln von bandförmigem Gut bekannt, bei der mehrere Sensoren in achsparallelen Bohrungen des Rollenkörpers verkeilt sind. In einer Ausführungsform der Messrolle sind die Sensoren in radial beweglichen Schiebestücken einer Distanzleiste angeordnet. Mittels dieser Distanzleiste werden die Schiebestücke und damit die Sensoren in jeder Bohrung der Messrolle positioniert. Die Verkeilung der Sensoren in der Axialbohrung erfolgt mittels einer achsparallel in jeder Bohrung verschiebbaren Keilleiste zum radialen Verspannen der Schiebestücke. Während die Distanzleiste in der Bohrung ortsfest angeordnet ist, dient die Keilleiste dazu, mit ihren Keilflächen im Zusammenwirken mit komplementären Schrägflächen die Schiebestücke radial nach außen zu bewegen und auf diese Weise die Schiebestücke mit den darin unverrückbar angeordneten Sensoren und deren Deckel radial zu verspannen.
Da mit der Keilleiste alle Sensoren in den Schiebestücken gleichzeitig radial vorgespannt werden, addieren sich beim Vorspannen die Schiebekräfte. Am Ende der Keilleiste ist daher eine Gesamtschiebekraft aufzubringen, die der Summe der Einzelschiebekräfte an den Schiebstücken der Distanzleiste entspricht. Die Einzelschiebekraft an jedem Schiebestück beläuft sich auf etwa 5 - 10 kN. Abhängig von der Gesamtzahl der in der Distanzhülse angeordneten Sensoren kann sich daher die Gesamtschiebekraft auf 100 - 200kN aufsummieren. Eine derart hohe Schiebekraft lässt sich in der Praxis jedoch vielfach nicht erzeugen und/oder nicht auf die Keilleiste übertragen.
Beim Vorspannen mit der durchgehenden Keilleiste ergeben sich aufgrund von Fertigungstoleranzen der Schiebestücke, deren Führungen in der Distanzleiste sowie der Keil- und Schrägflächen an den unterschiedlichen Sensorpositionen unterschiedliche Vorspannkräfte. Über die durchgehende Keilleiste kann daher nur eine mittlere Vorspannkraft an den unterschiedlichen Sensorpositionen eingestellt werden. Um die Schwankungen der Vorspannkraft an den unterschiedlichen Sensorpositionen gering zu halten, muss eine hohe Fertigungsgenauigkeit der vorgenannten Bestandteile der Messrolle gewährleistet werden.
Beim Vorspannen der Sensoren mittels der radial in der Distanzleiste beweglichen Schiebestücke treten hohe Reibkräfte auf, die Kippmomente an den Schiebestücken verursachen und damit zu deren Verkanten führen können. Daraus folgend ergeben sich unsymmetrische Flächenpressungen an den Kontaktflächen und ein Verklemmen der Schiebestücke in den Führungen der Distanzleiste. Die unsymmetrischen Flächenpressungen sowie das Verklemmen der Schiebestücke haben nicht lineare Sensorkennlinien mit Hysterese und damit Messfehler zur Folge.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Messrolle zu schaffen, deren Sensoren mit geringerer Schiebekraft innerhalb der Ausnehmung vorspannbar sind, die eine genaue Einstellung der Vorspannkraft an den unterschiedlichen Sensorpositionen ermöglicht und konstruktionsbedingte Messfehler vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch eine Messrolle mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Die Reduzierung der Schiebekraft zum Vorspannen der Sensoren sowie die genaue Einstellung der Vorspannkraft an unterschiedlichen Sensorpositionen wird dadurch erreicht, dass die erfindungsgemäße Messrolle mehrere als separate Bauteile ausgeführte Keilpaare mit jeweils einem Spann- und einem Gegenkeil aufweist, wobei jeder Gegenkeil eines Keilpaares an der Unterseite der Sensorleiste anliegt und der Spannkeil in axialer Richtung entlang der Innenwand der zylindrischen, vorzugsweise kreiszylindrischen Ausnehmung verschieblich ist, um die Sensorleiste mit den Sensoren in der Ausnehmung zu verspannen. Die Gegenkeile stützen sich in axialer Richtung an dem jeweils benachbarten Gegenkeil oder der Anschlagfläche des Widerlagers ab, sind jedoch nicht mit der Sensorleiste verbunden, sondern liegen lediglich an deren Unterseite an.
Nach dem Einbringen der sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Ausnehmung erstreckenden Sensorleiste in die Ausnehmung erfolgt die Vorspannung der Sensoren mithilfe der separaten Keilpaare. Zunächst wird der erste Gegenkeil an der Unterseite der Sensorleiste in die Ausnehmung eingeführt, der sich an der Anschlagfläche des ortsfest angeordneten Widerlagers abstützt. Mit dem im Anschluss an den Gegenkeil eingeführten Spannkeil wird eine erste Vorspannkraft durch Verschieben des Spannkeils gegenüber dem feststehenden und axial an der Anschlagfläche des Widerlagers abgestützten Gegenkeil erzeugt. Nach dem Verspannen des ersten Keilpaares wird jeweils der nächste Gegenkeil und der nächste Spannkeil eingeführt und das Keilpaar verspannt. Das Aneinanderreihen der Keilpaare und das individuelle Eintreiben der einzelnen Spannkeile erlaubt es, die Höhe der eingeleiteten Vorspannkräfte an unterschiedlichen Positionen der Sensorleiste genau zu bestimmen bei gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Schiebekräften. Schwankungen der Vorspannkraft an unterschiedlichen Positionen in axialer Richtung der Sensorleiste können durch gezielte Kontrolle der Schiebekraft beim Einschieben der einzelnen Spannkeile kontrolliert werden.
Die mechanische Entkopplung der an der Sensorleiste lediglich anliegenden Gegenkeile trägt dazu bei, dass die beim Verschieben der Spannkeile entstehenden Reibkräfte zwar auf die Gegenkeile, nicht jedoch auf die Sensorleiste und die Sensoren übertragen werden. Hierdurch werden Kippmomente beim Vorspannen sowie eine aus einer Schiefstellung resultierende ungleichmäßige Druckverteilung zwischen Druckfläche und Innenwand der Ausnehmung vermieden. Außerdem trägt die Befestigung der Sensoren, d.h. deren ortsfeste Fixierung an der Oberseite der Sensorleiste und an der Anlagefläche eines der Druckstücke dazu bei, konstruktionsbedingte Messfehler durch Kippmomente an den Sensoren zu vermeiden.
Die Fixierung macht es darüber hinaus möglich, die Druckstücke derart zu konturieren, dass die Druckverteilung zwischen Druckfläche und Innenwand der Ausnehmung möglichst gleichmäßig ist und hierdurch Druckspitzen vermieden werden, die bei Vorspannkraftänderungen, beispielsweise durch Temperaturschwankungen der Messrolle, zu großen Messfehlern führen.
Jeder Keil eines der separaten Keilpaare weist eine in Richtung der Keilspitze zusammenlaufende Seiten- und Keilfläche sowie eine der Keilspitze gegenüberliegende Rückseite auf, wobei die Seitenfläche des Gegenkeils an der Unterseite der Sensorleiste anliegt, die Keilflächen des Gegenkeils und Spannkeils eines Keilpaares aneinander anliegen und die Seitenfläche des Spannkeils bündig an der Innenwand der Ausnehmung anliegt.
Die Keilflächen des Gegenkeils und Spannkeils eines Keilpaares sind als ebene Flächen ausgebildet. Die an der Innenwand der kreiszylindrischen Ausnehmung anliegende Seitenfläche des Spannkeils ist gekrümmt, wobei der Krümmungsradius der Seitenfläche in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der kreiszylindrischen Ausnehmung kleiner oder gleich dem Radius der Ausnehmung ist.
Um die Keilpaare in der Ausnehmung, insbesondere unterhalb der einzelnen Sensoren genau positionieren zu können, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zwischen benachbarten Gegenkeilen oder dem Gegenkeil und der Anschlagfläche des Widerlagers jeweils ein Zwischenstück angeordnet. Insbesondere bei gleichmäßigem Abstand zwischen den Sensoren in axialer Richtung der Sensorleiste kann jedes Zwischenstück konstruktiv vorteilhaft einstückig mit dem Gegenkeil an dessen Rückseite ausgebildet sein. Das Zwischenstück kann beispielsweise als rechteckige Profilleiste ausgeführt sein.
Insbesondere bei unterschiedlichen Abständen zwischen den Sensoren ist jedes Zwischenstück vorzugsweise als separates Bauteil mit zwei in axialer Richtung gegenüberliegenden Enden ausgebildet, wobei ein Ende jedes Zwischenstücks an der Rückseite eines Gegenkeils und das andere Ende des Zwischenstücks an der Keilspitze des benachbarten Gegenkeils oder im Falle des ersten Gegenkeils in der Ausnehmung an der Anschlagfläche des Widerlagers anliegt. Ein weiterer Vorteil der als separate Bauteile ausgeführten Zwischenstücke besteht darin, dass diese einfach zu fertigen sind.
Vorzugsweise werden die Zwischenstücke so dimensioniert, dass gegenüber jedem Sensor ein Keilpaar an der Unterseite der Sensorleiste angeordnet ist. Mit dieser Anordnung werden eine hohe radiale Steifigkeit und die bestmögliche Messempfindlichkeit erzielt.
Um Schwankungen der Messempfindlichkeit der einzelnen Sensoren durch eine sich ändernde Vorspannkraft, beispielsweise in Folge von Temperaturschwankungen der Messrolle, so gering wie möglich zu halten, wird die Druckfläche zwischen dem Druckstück und der Innenwand der Ausnehmung möglichst klein gehalten. Erfindungsgemäß ist daher die Druckfläche des Druckstücks kleiner als die Grundfläche an dem Sensor. Vorzugsweise ist die Druckfläche mindestens um den Faktor 3 kleiner als die Grundfläche.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Druckstücks mit kleiner Druckfläche ergibt sich, wenn das Druckstück eine kreisförmige Grundfläche und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt mit einer sphärischen Deckfläche aufweist, wobei die Druckfläche zumindest einen Teil der Deckfläche und die Anlagefläche einen Teil der Grundfläche bildet. Die sphärische Deckfläche weist lediglich eine geringe Ausdehnung in Längsrichtung der Ausnehmung auf. Dies hat den Vorteil, dass von den Sensoren vorwiegend die oberhalb der Sensoren auf den Rollenmantel wirkenden Radialkräfte und nur in geringem Maße Kraftanteile benachbarter Radialkräfte erfasst werden. Ein Verschleifen der Sensor-Messwerte gegenüber der tatsächlichen Radialkraft-Verteilung in Achsrichtung der Messrolle wird weitgehend vermieden. Weitgehend vermieden werden damit auch Messfehler im Bereich großer Radialkraft-Gradienten, insbesondere im Bereich der Bandkanten des auf der Messrolle aufliegenden Bandes.
Die Sensoren sind als Kraftsensoren mit Piezo- oder DMS-Messtechniken ausgebildet. Vorzugsweise sind die Sensoren ringförmig und an die kreisförmige Grundfläche des Druckstücks angepasst. Selbstverständlich können auch anders geformte Kraftsensoren mit in der Form entsprechend angepassten Druckstücken zum Einsatz kommen.
Um jeden Sensor an der Oberseite der Sensorleiste und an der Anlagefläche eines der Druckstücke zu befestigen, wird dieser vorzugsweise durch eine Klemmung zwischen dem Druckstück und der Sensorleiste fixiert. Insbesondere in Verbindung mit einem kreisringförmigen Sensor wird die für die Klemmung erforderliche Klemmkraft vorzugsweise mittels einer Spannschraube zwischen der Sensorleiste und dem Druckstück aufgebaut. Die Spannschraube erstreckt sich durch den ringförmigen Sensor in ein Innengewinde des Druckstücks.
Auf der Oberseite der Sensorleiste sind in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung Kabelführungen angeordnet, eingerichtet um die Signalkabel von dem Anschluss an jedem Sensor in Richtung des linken oder rechten seitlichen Randes auf der Oberseite der Sensorleiste und entlang des seitlichen Randes zu der stirnseitigen Eintrittsöffnung der Ausnehmung zu führen.
Um die Kabel wirksam vor mechanischer Beschädigung zu schützen sind diese zumindest entlang der seitlichen Ränder in einem Kabelkanal geführt. Der Kabelkanal kann beispielsweise durch ein auf die Kabelführung aufgesetztes, im Bereich der seitlichen Ränder abgekantetes Kabelschutzblech gebildet werden. In dem die Kabel der Sensoren teilweise entlang des linken seitlichen Randes und teilweise entlang des rechten seitlichen Randes geführt werden, wird eine zu große Anzahl von Signal-Kabeln in den Kabelkanälen vermieden. Die Kabel benachbarter Sensoren können beispielsweise abwechselnd entlang des linken bzw. rechten Randes geführt werden.
Sollte konstruktionsbedingt die Fertigung einer sich über die gesamte Länge der Ausnehmung erstreckenden Sensorleiste nicht möglich oder erwünscht sein, kann diese aus mehreren Leistenteilen zusammengesetzt werden. Die Verbindung zwischen den mehreren Leistenteilen kann beispielsweise über massive, blockartige Kabelführungselemente hergestellt werden, die die Stoßstelle zwischen aneinander grenzenden Leistenteilen überbrücken und mit den Leistenteilen auf beiden Seiten der Stoßstelle verschraubt sind.
Im Interesse symmetrischer Messsignale sind vorzugsweise sämtliche baugleichen Sensoren entlang einer Längsmittellinie auf der Oberseite der Sensorleiste befestigt. Sofern die Ausrichtung sämtlicher Messachsen übereinstimmt, werden symmetrische Messsignale erzeugt. Durch eine übereinstimmende radiale Ausrichtung sämtlicher Sensorachsen wird zudem die größtmögliche Messempfindlichkeit erzielt.
Die Biegesteifigkeit der Sensorleiste kann durch das Einbringen von Querschlitzen gezielt verändert und eingestellt werden.
Das Vorspannen der nacheinander in die Ausnehmung unterhalb der Sensorleiste eingebrachten Keilpaare erfolgt dadurch, dass an jedem Spannkeil ein Spannschuh zur Anlage bringbar ist, der mit einer Stange verbunden ist, die sich in axialer Richtung bis zu der stirnseitigen Eintrittsöffnung der Ausnehmung erstreckt und an der Eintrittsöffnung mit einer an der Messrolle befestigten Spannlasche verbunden ist, die zur Einleitung einer Druckkraft in die Stange eingerichtet ist. Durch Einleiten der Druckkräfte wird der Spannkeil in axialer Richtung entlang der Innenwand der Ausnehmung verschoben und erzeugt die radiale Vorspannkraft. Zum Einbringen des nächsten Keilpaares wird die Druckstange mit dem Spannschuh entfernt, das nächste Keilpaar eingebracht und anschließend mithilfe der Spannlasche die erforderliche Vorspannkraft aufgebaut.
Für das Entspannen der Sensoren und die Demontage der Spannkeile ist jeder Spannkeil lösbar mit einer Stange verbunden, die sich von einer stirnseitigen Eintrittsöffnung der Ausnehmung in axialer Richtung bis zu dem in der Ausnehmung jeweils vorne liegenden Spannkeil erstreckt. Zur lösbaren Verbindung weist der Spannkeil beispielsweise ein Innengewinde zur Aufnahme eines Außengewindes der Stange auf. Die Stange ist an der Eintrittsöffnung mit einer sich an der Messrolle abstützenden Spannlasche verbunden, die zur Einleitung einer Zugkraft in die Stange eingerichtet ist.
Nach dem Entfernen eines Spannkeils kann der zugehörige Gegenkeil und gegebenenfalls das Distanzstück mit einem hakenförmigen Werkzeug entfernt werden. Dazu weist der Gegenkeil und/oder das Zwischenstück eine von der Unterseite zugängliche Öffnung auf, die zur Aufnahme des Zughakens eingerichtet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1a einen teilweisen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Messrolle,
1b einen teilweisen Längsschnitt durch die Messrolle nach 1a,
1c eine Aufsicht auf eine Sensorleiste der Messrolle nach 1a, 1b,
1d einen teilweisen Längsschnitt durch die Messrolle nach 1a, jedoch im Bereich eines stirnseitig angeordneten Widerlagers,
2 einen teilweisen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Messrolle,
3a eine Teilansicht auf die Stirnseite einer Messrolle mit einer Spannlasche beim Vorspannen eines Keilpaares sowie einen Teilschnitt in Aufsicht,
3b eine Teilansicht auf die Stirnseite einer Messrolle mit einer Spannlasche beim Entspannen eines Keilpaares und einen Teilschnitt in Aufsicht und
4 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseite einer Messrolle.

Wie aus 4 erkennbar, verfügt die erfindungsgemäße Messrolle (1) dicht unter ihrer Mantelfläche (1.1) über vier kreisförmig angeordnete, zur Rotationsachse der Messrolle (1) parallele Ausnehmungen (1.2), die axial über eine in 3a, 3b erkennbare Eintrittsöffnung (1.3) zugänglich sind. Die Ausnehmungen (1.2) sind kreiszylindrisch und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als achsparallele Bohrungen ausgeführt, die von einer Stirnseite (1.4) zur gegenüberliegenden Stirnseite (1.5) der Messrolle verlaufen (vgl. 1d in Verbindung mit 3a, 3b).
Die achsparallelen Bohrungen können sämtlich eine übereinstimmende, jedoch auch eine unterschiedliche Länge aufweisen. Des Weiteren können einzelne oder mehrere der achsparallelen Bohrungen die Messrolle in Längsrichtung nicht vollständig durchdringen, d.h. als Sacklöcher ausgeführt sein. In diesem Fall bildet der Grund des Sackloches zugleich ein Widerlager mit einer Anschlagfläche für die in die Ausnehmung einzubringende(n) Sensorleiste und Keilpaare.
In jeder Ausnehmung (1.2) der Messrolle (1) ist eine an die Kontur der kreiszylindrischen Ausnehmung (1.2) angepasste Sensorleiste (2) angeordnet. Die Sensorleiste (2) verfügt über eine ebene Oberseite (2.1) und eine planparallel dazu angeordnete ebene Unterseite (2.2) und erstreckt sich von der Eintrittsöffnung (1.3) bis zu einem am Ende der Sensorleiste (2) ortsfest angeordneten Widerlager (3) (vgl. 1d). Das Widerlager (3) wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Endscheibe (3.1), einem Füllstück (3.2) und einem die durchgehende Ausnehmung (1.2) verschließenden Deckel (3.3) gebildet. Die Oberfläche der Endscheibe (3.1) bildet eine Anschlagfläche (3.4) des Widerlagers (3). Die achsparallelen Bohrungen sind in dem Ausführungsbeispiel einzeln mit jeweils einen Deckel (3.3) verschlossen. Alternativ können sämtliche Bohrungen mit einem gemeinsamen stirnseitigen Deckel verschlossen werden.
Die Endscheibe (3.1) ist an der Stirnseite der Sensorleiste (2) angeschraubt. Die Endscheibe (3.1) ist wiederrum mit dem den Zwischenraum zur Stirnseite (1.5) der Messrolle (1) überbrückenden Füllstück (3.2) verschraubt, das sich an dem stirnseitig angeordneten Deckel (3.3) abstützt.
Auf der Oberseite (2.1) der Sensorleiste sind mehrere, beispielsweise acht ringförmige Sensoren (5) fixiert (vgl. 4). Jeder Sensor (5) ist außerdem an einer Anlagefläche (6.1) eines Druckstücks (6) fixiert. Das Druckstück (6) verfügt ferner über eine Druckfläche (6.2), die an der Innenwand (1.6) der Ausnehmung (1.2) anliegt. Das Druckstück (6) weist an seiner Unterseite eine gestufte kreisförmige Grundfläche auf, wobei die Anlagefläche (6.1) den äußeren Teil der Grundfläche bildet. Ferner verfügt das Druckstück (6) über einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (6.3) mit einer sphärischen Deckfläche (6.4), in der die Druckfläche (6.2) des Druckstücks (6) liegt.
Die ringförmigen Sensoren (5) sind mittels einer Klemmung an der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) und an der ringförmigen Anlagefläche (6.1) des Druckstücks (6) fixiert, indem eine Spannschraube (7) zwischen der Sensorleiste (2) und dem Druckstück (6) die für die Klemmung erforderliche Klemmkraft aufbaut. Die Spannschraube (7) erstreckt sich durch den ringförmigen Sensor (5) und ist in ein Innengewinde in dem Druckstück (6) eingeschraubt. Die Befestigung kann selbstverständlich auch stoffschlüssig, beispielsweise durch Verkleben des Sensors mit der Sensorleiste und dem Druckstück erfolgen.
Wie insbesondere aus 1c erkennbar, sind auf der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) Kabelführungen (8) angeordnet, die die Signalkabel (5.1) von einem Anschluss (5.2) des Sensors (5) in Richtung des linken seitlichen Randes (2.3) oder des rechten seitlichen Randes (2.4) auf der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) und entlang der seitlichen Ränder (2.3, 2.4) zu der stirnseitigen Eintrittsöffnung (1.3) der Ausnehmung (1.2) führen. Die Kabelführung (8) umfasst zwischen den Sensoren (5) auf der Oberseite (2.1) angeordnete und mit der Sensorleiste (2) verschraubte blockförmige Führungselemente (8.1) sowie auf den Führungselementen (8.1) teilweise aufliegende Kabelschutzbleche (8.2), die in Richtung der linken und seitlichen Ränder (2.3, 2.4) der Sensorleiste (2) abgekantet sind, um einen Kabelkanal zur Führung der Signalkabel (5.1) entlang der seitlichen Ränder (2.3, 2.4) zu bilden. Des Weiteren ist aus der Aufsicht in 1c erkennbar, dass die Führungselemente (8.1) im Bereich der unter einem spitzen Winkel zu den seitlichen Rändern (2.3, 2.4) austretenden Anschlüsse (5.2) entsprechend konturiert sind, um die Kabel (5.1) in Richtung eines der beiden Kabelkanäle zu führen. Die Stärke der Sensorleiste (2) kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung an den seitlichen Rändern (2.3, 2.4) reduziert sein. Hieraus ergibt sich ein größerer Querschnitt des Kabelkanals.
Unterhalb der Sensorleiste (2) befinden sich mehrere, als separate Bauteile ausgeführte Keilpaare (9) mit jeweils einem Spannkeil (9.1) und einem Gegenkeil (9.2). Die ebene Seitenfläche (9.5) des Gegenkeils (9.2) liegt an der Unterseite (2.2) der Sensorleiste (2) an. Die Keilflächen (9.3) des Gegenkeils und die Keilfläche (9.4) des Spannkeils (9.1) liegen bündig aneinander an. Durch Verschieben eines der Spannkeile (9.1) in axialer Richtung entlang der Innenwand (1.6) der Ausnehmung (1.2) in Richtung des Widerlagers (3), wird eine auf die Sensoren (5) wirkende Vorspannkraft in radialer Richtung erzeugt. Die Seitenfläche (9.9) jedes Spannkeils (9.1) ist gekrümmt und an den kreisförmigen Querschnitt der Ausnehmung (1.2) angepasst, wie dies insbesondere aus der 1a erkennbar ist.
In dem Ausführungsbeispiel nach 1 schließt sich einstückig an die der Keilspitze (9.6) gegenüberliegende Rückseite (9.7) jedes Gegenkeils (9.2) ein Zwischenstück (9.8) an, das benachbarte Gegenkeile (9.2) beziehungsweise den zuerst in die Ausnehmung (1.2) eingebrachten Gegenkeil (9.2) auf Abstand zu dem Widerlager (3) hält.
2 zeigt eine alternative Ausführung, bei der die Zwischenstücke (9.8) als separate Bauteile mit zwei in axialer Richtung gegenüberliegenden Enden ausgebildet sind, wobei ein Ende jedes Zwischenstücks (9.8) an der Rückseite (9.7) eines Gegenkeils (9.2) und das andere Ende des Zwischenstücks (9.8) an der Keilspitze (9.6) des benachbarten Gegenkeils (9.2) oder an der Anschlagfläche (3.4) des Widerlagers (3) anliegt.
Die Sensoren (5) werden in die Ausnehmungen (1.2) der Messrolle (1) wie folgt eingebracht:
Zunächst werden die Sensoren (5) an der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) und den Druckstücken (6) mittels der Spannschrauben (7) befestigt. Außerdem werden die Sensoren (5) außerhalb der Messrolle (1) verkabelt. Hierdurch wird eine hohe Sicherheit bei der Montage und Verkabelung erreicht. Die Befestigung der Sensoren an den Druckstücken (6) und der Sensorleiste (2) verhindert ein Verkanten der Sensoren (5) beim Einbringen der Vorspannkraft, wodurch eine hohe Messgenauigkeit bei Änderung der Vorspannkraft erreicht wird. Des Weiteren handelt es sich bei den Bauteilen der Sensorleiste (2) um einfache Bauteile mit geringen Herstell- und Montagekosten.
Die vormontierte Sensorleiste (2) wird in die Ausnehmung (1.2) eingebracht. Anschließend wird zunächst der erste Gegenkeil (9.2) in die Ausnehmung (1.2) eingeführt, an dessen Rückseite (9.7) das Zwischenstück (9.8) angeformt ist. Das Zwischenstück (9.8) stützt sich auf der Anschlagfläche (3.4) der Endscheibe (3.1) ab (vgl. 1d). Mit dem anschließend eingebrachten Spannkeil (9.1) wird der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel oberhalb des Keilpaares (9) liegende Sensor (5) durch Verschieben des Spannkeils (9.1) mit einer definierten Schiebekraft vorgespannt. Der Gegenkeil (9.2) ist dabei ortsfest und in axialer Richtung über das Zwischenstück (9.8) an der Anschlagfläche (3.4) abgestützt.
Das Einbringen der Schiebekraft erfolgt, wie in 3a dargestellt, mithilfe eines Spannschuhs (10.5), der an der Rückseite des Spannkeils (9.1) zur Anlage bringbar ist. Der Spannschuh (10.5) ist über eine Stange (10.1) mit einer Spannlasche (10.2) verbunden, die zur Einleitung einer Schiebekraft (Druckkraft) in die Stange (10.1) mit der Stirnseite (1.4) der Messrolle (1) verbunden ist. Die Verbindung erfolgt über Gewindebolzen (10.3), die die Spannlasche (10.2) durchsetzen. Mittels einer auf den Gewindebolzen (10.3) aufgeschraubten Spannmutter (10.4) kann der Abstand der Spannlasche (10.2) zur Stirnseite (1.4) der Messrolle (1) reduziert und damit die Schiebekraft auf die Stange aufgebaut und die Vorspannkraft mittels des Keilpaares (9) unterhalb jedes Sensors (5) einzeln aufgebaut werden.

Die Demontage der Sensorleiste (2) erfolgt, wie in 3b dargestellt, indes lediglich mit der Spannlasche (10.2) und der Stange (10.1), die endseitig ein Gewinde aufweist, welches in ein Innengewinde des Spannkeils (9.1) an dessen Rückseite einschraubbar ist. Die Spannmutter (10.4) befindet sich bei der Demontage zwischen der Stirnseite (1.4) der Messrolle (1) und der Spannlasche (10.2), sodass durch Verdrehen der Spannmutter (10.4) eine Zugkraft über die Stange (10.1) auf den Spannkeil (9.1) ausgeübt wird.

Nr.	Bezeichnung	Nr.	Bezeichnung
1.	Messrolle	8.1	Führungselemente
1.1.	Mantelfläche	8.2	Kabelschutzblech
1.2	Ausnehmungen	9.	Keilpaare
1.3	Eintrittsöffnungen	9.1	Spannkeil
1.4	Stirnseite	9.2	Gegenkeil
1.5	Stirnseite	9.3	Keilfläche Gegenkeil
1.6	Innenwand	9.4	Keilfläche Spannkeil
2.	Sensorleiste	9.5	Seitenfläche Gegenkeil
2.1	Oberseite	9.6	Keilspitze
2.2	Unterseite	9.7	Rückseite
2.3	Linker seitlicher Rand	9.8	Zwischenstück
2.4	Rechter seitlicher Rand	9.9	Seitenfläche Spannkeil
3.	Widerlager	10.1	Stange
3.1	Endscheibe	10.2	Spannlasche
3.2	Füllstück	10.3	Gewindebolzen
3.3	Deckel	10.4	Spannmutter
3.4	Anschlagfläche	10.5	Spannschuh
4.	Axiale Richtung
5.	Sensoren
5.1	Kabel
5.2	Anschluss
6.	Druckstück
6.1	Anlagefläche
6.2	Druckfläche
6.3	Kegelstumpfförmiger Abschnitt
6.4	Deckfläche
7 .	Spannschraube
8.	Kabelführung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1469955 B1 [0003]

Claims

Messrolle (1) mit einem Rollenkörper zum Messen von auf die Messrolle (1) wirkenden Radialkräften umfassend - mindestens eine sich in dem Rollenkörper in axialer Richtung der Messrolle erstreckende zylindrische Ausnehmung (1.2) mit einer die Ausnehmung in Umfangsrichtung begrenzenden Innenwand (1.6), - eine in jeder Ausnehmung (1.2) angeordnete Sensorleiste (2) mit einer Ober - und einer Unterseite (2.1, 2.2), - ein an einem Ende der Sensorleiste (2) ortsfest angeordnetes Widerlager (3) mit einer Anschlagfläche (3.4), - mehrere Druckstücke (6) mit einer Druckfläche (6.2) und einer Anlagefläche (6.1), wobei ausschließlich die Druckfläche (6.2) an der Innenwand (1.6) der Ausnehmung (1.2) anliegt, - mehrere Sensoren (5), die jeweils an der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) und an der Anlagefläche (6.1) eines der Druckstücke (6) befestigt sind, - mehrere separate Keilpaare (9) mit jeweils einem Spann- und einem Gegenkeil (9.1, 9.2), wobei jeder Gegenkeil (9.2) eines Keilpaares (9) an der Unterseite (2.2) der Sensorleiste (2) anliegt und der Spannkeil (9.1) in axialer Richtung (4) entlang der Innenwand (1.6) der Ausnehmung (1.2) verschieblich ist, um die Sensorleiste (2) mit den Sensoren (5) in der Ausnehmung (1.2) zu verspannen, wobei sich jeder Gegenkeil (9.2) in axialer Richtung (4) an dem jeweils benachbarten Gegenkeil (9.2) oder der Anschlagfläche (3.4) des Widerlagers (3) abstützt.
Messrolle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - jeder Keil (9.1, 9.2) eines der Keilpaare (9) eine in Richtung der Keilspitze (9.6) zusammenlaufende Seiten- und Keilfläche (9.3, 9.4, 9.5, 9.9) sowie eine der Keilspitze (9.6) gegenüberliegende Rückseite (9.7) aufweist, - die Seitenfläche (9.5) des Gegenkeils (9.2) an der Unterseite (2.2) der Sensorleiste (2) anliegt, - die Keilflächen (9.3, 9.4) des Gegenkeils (9.2) und des Spannkeils (9.1) eines Keilpaares (9) aneinander anliegen und - die Seitenfläche (9.9) des Spannkeils (9.1) an der Innenwand (1.6) der Ausnehmung (1.2) anliegt.
Messrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Gegenkeilen (9.2) oder dem Gegenkeil (9.2) und der Anschlagfläche (3.4) des Widerlagers (3) jeweils ein Zwischenstück (9.8) angeordnet ist.
Messrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zwischenstück (9.8) einstückig mit dem Gegenkeil (9.2) an dessen Rückseite (9.7) ausgebildet ist.
Messrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zwischenstück (9.8) als separates Bauteil mit zwei in axialer Richtung gegenüberliegenden Enden ausgebildet ist, wobei ein Ende jedes Zwischenstücks (9.8) an der Rückseite (9.7) eines Gegenkeils (9.2) und das andere Ende des Zwischenstücks (9.8) an der Keilspitze (9.6) des benachbarten Gegenkeils (9.8) oder an der Anschlagfläche (3.4) des Widerlagers (3) anliegt.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) eine kreisförmige Grundfläche und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (6.3) mit einer sphärischen Deckfläche (6.4) aufweist, wobei die Druckfläche (6.2) zumindest einen Teil der Deckfläche (6.4) und die Anlagefläche (6.1) zumindest einen Teil der Grundfläche bildet.
Messrolle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (6.2) kleiner als die Grundfläche (6.1) des Druckstücks (6)ist.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) als Kraftsensoren ausgebildet sind.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) kreisringförmig sind.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor (5) an der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) und an der Anlagefläche (6.1) eines der Druckstücke (6) mittels einer Klemmung des Sensors (5) zwischen dem Druckstück (6) und der Sensorleiste (2) befestigt ist.
Messrolle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Spannschraube (7) zwischen der Sensorleiste (2) und dem Druckstück (6) die für die Klemmung erforderliche Klemmkraft aufbaut.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 11,dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) Kabelführungen (8) angeordnet sind, eingerichtet um Kabel (5.1) von einem Anschluss (5.2) an jedem Sensor (5) in Richtung des linken oder rechten seitlichen Randes (2.3, 2.4) auf der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) und entlang des seitlichen Randes (2.3, 2.4) zu einer stirnseitigen Eintrittsöffnung (1.3) der Ausnehmung (1.2) zu führen.
Messrolle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabel (5.1) zumindest entlang des seitlichen Randes (2.3, 2.4) in einem Kanal geführt sind.
Messrolle nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser jedes Sensors (5) kleiner oder gleich der Breite der Sensorleiste (2) abzüglich der Breite des linken und rechten seitlichen Randes (2.3. 2.4) ist und die Stärke der Sensorleiste im Bereich der seitlichen Ränder (2.3, 2.4) derart reduziert ist, dass die seitlichen Ränder in Bezug zu der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) tiefer liegen.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) entlang einer Längsmittellinie auf der Oberseite (2.1) der Sensorleiste (2) befestigt sind.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spannkeil (9.1) lösbar mit einer Stange (10.1) verbindbar ist, die sich von einer stirnseitigen Eintrittsöffnung (1.3) der Ausnehmung (1.2) in axialer Richtung bis zu dem in der Ausnehmung (1.2) jeweils vorne liegenden Spannkeil (9.1) erstreckt und an der Eintrittsöffnung (1.3) mit einer sich an der Messrolle (1) abstützenden Spannlasche (10.2) verbindbar ist, die zur Einleitung einer Zugkraft in die Stange (10.1) eingerichtet ist.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Spannkeil (9.1) ein Spannschuh (10.5) zur Anlage bringbar ist, der mit einer Stange (10.1) verbunden ist, die sich in axialer Richtung (4) bis zu einer stirnseitigen Eintrittsöffnung (1.3) der Ausnehmung (1.2) erstreckt und an der Eintrittsöffnung mit einer an der Messrolle (1) befestigbaren Spannlasche (10.2) verbindbar ist, die zur Einleitung einer Druckkraft in die Stange (10.1) eingerichtet ist.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gegenkeil (9.2) und/oder jedes Zwischenstück (9.8) eine von der Unterseite zugängliche Öffnung aufweist, die zur Aufnahme eines Zughakens eingerichtet ist.
Messrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 18,dadurch gekennzeichnet, dass jede Ausnehmung kreiszylindrisch ist.