DE29721085U1

DE29721085U1 - Umlenkmeßrolle

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Publication number: DE29721085U1
Application number: DE29721085U
Authority: DE
Original assignee: BETR FORSCH INST ANGEW FORSCH
Current assignee: BETR FORSCH INST ANGEW FORSCH
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2007-11-29

Description

.-ing. R.König · Dipl.-ing. K.Berjsfen;

Wilhelm-Tell-Str. 1 A 4O219 Düsseldorf Tel. D211-S3O2SO Patentanwälte

27. Nov. 1997
42 394 K

Betriebsforschungsinstitut VDEh-Institut für

angewandte Forschung GmbH, Sohnstraße 65

4023 7 Düsseldorf

"UmIenkmeßrol1e"

Die Erfindung betrifft eine Umlenkmeßrolle zum Messen der Spannungsverteilung von biegsamen, in ihrer Längsrichtung bewegten Bändern.

Zum Messen der Spannungsverteilung wird der Gegenstand der Messung, beispielsweise ein Stahlband beim Kaltwalzen, über eine Umlenkrolle geführt. Die Messung erfolgt durch in der Rolle befindliche Kraftmeßgeber, mit denen das umlaufende Band abgetastet wird.

Das Band übt eine Kraft auf die Rolle aus, wodurch diese einer Biegebelastung ausgesetzt ist. Die Rolle wird durch die Biegekraft elastisch deformiert. Der Rollenquerschnitt wird dadurch in eine elliptische Form gezwungen, deren längere Achse parallel zum Bandverlauf liegt. Diese Verformung der Rolle kann dem Meßgeber ein durch das Band

bewirktes Signal vortäuschen, wenn sich die Verformung auf den Meßgeber oder dessen Abdeckung überträgt und so eine Kraft ausübt, die der Meßgeber nicht von der vom Band ausgeübten Kraft unterscheiden kann. Das führt zu Verfälschungen der Meßergebnisse.

Dieses Problem löst die deutsche Offenlegungsschrift 42 3 6 657 durch eine Umlenkmeßrolle, bei der Abdeckungen in zylindrischen Ausnehmungen befindlicher Kraftmeßgeber unmittelbar an der Oberfläche des zu prüfenden Bandes anliegen und sich zwischen der Innenwandung der Ausnehmung und der Abdeckung ein umlaufender Spalt befindet. Der Spalt verhindert, daß in der Meßrolle wirksame Kräfte und Momente über die Abdeckung auf den Meßgeber wirken. Die Abdeckung ist dabei zentriert, und der umlaufende Spalt reicht bis zum Grund der Ausnehmung.

Das Einstellen dieses Spaltes ist zeitaufwendig und kompliziert; es läßt sich häufig nur schwer realisieren und führt zu einer Erhöhung der Betriebs- bzw. Installationskosten der Umlenkmeßrolle.

Um den zeitaufwendigen und zum Teil auch ungenauen Einbau der Meßgeber und auch deren Abdeckungen zu vereinfachen, darüber hinaus aber auch das Eindringen von Schmutz, insbesondere Metallabrieb, in die Ausnehmungen zu verhindern, schlägt die deutsche Offenlegungsschrift 196

16 980 vor, die Umfangsfläche des Meßgebers oder einer Meßgeberabdeckung mit einer Kunststoffschicht zu versehen, die den Spalt zur Wandung der Ausnehmung hin verschließt. Der Füllwerkstoff hat dabei einen geringeren Elastizitätsmodul als Stahl, um den Kraftnebenschluß zum Rollenkörper gering zu halten.

Diese Lösung liefert gute Ergebnisse in Verbindung mit einer Meßgeberabdeckung, die mit Hilfe eines Spannbolzens in der Ausnehmung der Umlenkmeßrolle befestigt ist. Für den Einbau der Abdeckung wird die Ausnehmung der Umlenkmeßrolle erwärmt und die Abdeckung mit der Kunststoff beschichtung unterkühlt, so daß sich die Abdeckung problemlos in die Ausnehmung einsetzen läßt. Nach dem Einsetzen der Abdeckung wird diese mit Hilfe des Spannbolzens in der Ausnehmung fixiert. Der Meßgeber umgibt den Spannbolzen dabei ringförmig, während die Kunststoffschicht den Ringspalt der Abdeckung ausfüllt.

Bei einer anderen, bekannten Art der Meßgeberabdeckung bzw. der Befestigung der Abdeckung in der Ausnehmung der Umlenkmeßrolle besitzt die obige Lösung einer kunststoffbeschichteten Abdeckung jedoch erhebliche Nachteile. Bei dieser Art der Meßgeberabdeckung wird zunächst ein Vorspannkörper in die Ausnehmung der Umlenkmeßrolle eingeschraubt und der Kraftmeßgeber in den Vorspannkörper eingelegt. Die Abdeckung wird in diesem Fall jedoch nicht

in die Ausnehmung eingeschoben und durch einen Spannbolzen fixiert, sondern als solche in den Vorspannkörper und die Ausnehmung in der Umlenkmeßrolle eingedreht .

Bei dieser Art der Fixierung ist die Verwendung der oben beschriebenen kunststoffbeschichteten Abdeckung ausgeschlossen, da die scharfkantige Wandung der Ausnehmung in der Umlenkmeßrolle die Beschichtung beschädigen würde.

Es ist bekannt, dieses Problem durch Verwendung eines Formteils aus Kunststoff zu lösen. Das Formteil muß jedoch herstellungsbedingt und um in die Ausnehmung einsetzbar zu sein eine Wandstärke von mindestens ca. 0,5 mm besitzen. Mit Hilfe des Kunststoffformteils lassen sich die Vorteile des schnellen und genauen Einbaus der oben beschriebenen Beschichtungslösung auch bei Schraubabdeckungen erreichen. Der durch das Formteil mit Kunststoff ausgefüllte Spalt zwischen Ausnehmung der Umlenkmeßrolle und Meßgeberabdeckung ist dann ähnlich der Lösung der deutschen Offenlegungsschrift 196 16 98 0 zunächst gegen das Eindringen von Schmutz und insbesondere Metallabrieb geschützt.

Beim Betrieb einer Umlenkmeßrolle mit derartigen Abdekkungen besteht jedoch das Problem, daß die ca. 0,5 mm dicke Kunststoffschicht innerhalb kürzerer Zeit durch die

Kraftwirkung des über die Umlenkmeßrolle bewegten Bandes plastisch verformt und ausgearbeitet wird, so daß zwischen Meßgeberabdeckung und Umlenkmeßrolle wiederum der nachteilige Luftspalt entsteht, der Metallabrieb oder Schmiermittelreste aufnimmt.

Der in dem entstandenen Spalt abgelagerte Metallabrieb stellt bei dem beschriebenen System eine erhebliche Gefahr für die Bandoberfläche dar und läßt dieses nach kurzer Zeit selbst hinter einer Lösung mit reinem Luftspalt, d.h. ohne Kunststoffschicht zurückstehen. Die in den Vertiefungen festsitzenden Ablagerungen können sich beim Bandumlauf wieder lösen, am Band festsetzen und unter Zug zwischen den Bandwindungen beim Aufhaspeln eingewickelt werden, was zur Beschädigung der Bandoberfläche führt.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Umlenkmeßrolle zu schaffen, die den Einsatz eines kunststoffgefüllten Ringspalts insbesondere mit Meßgeberabdeckungen erlaubt, die durch Eigendrehung in die Ausnehmungen der Umlenkmeßrolle eingesetzt werden.

Der Lösung des Problems liegt der Gedanke zugrunde, die Vorteile einer Umlenkmeßrolle mit Eindrehabdeckung und einer Umlenkmeßrolle mit kunsstoffbeschichteter Einschubabdeckung dadurch in einer Umlenkmeßrolle zu verei-

nigen, daß die Eindrehabdeckung über einen Einschubring mit Kunststoffbeschichtung in die Ausnehmung der Meßrolle eingesetzt wird.

Das Problem wird gelöst durch eine Umlenkmeßrolle gemäß Anspruch 1, bei der zunächst ein Einschubring mit Kunststof fbeschichtung in die Ausnehmung der Umlenkmeßrolle eingesetzt und die eigentliche Meßgeberabdeckung dann in den Einschubring eingedreht wird. Die Kunststoffbeschichtung ist dabei keiner Drehbewegung ausgesetzt. Die Abdeckung kann wie bei bekannten Meßrollen in einem Vorspannkörper fixiert werden.

Die erfindungsgemäße Meßgeberabdeckung ist vorzugsweise konusförmig ausgebildet. Dabei besitzt der Einschubring einen Innenkonus und die Abdeckung einen Außenkonus.

Die Verwendung konusförmiger Elemente erlaubt einen Aus gleich von Fertigungstoleranzen bzw. einen Einsatz von Abdeckungen und Einschubringen mit geringen Fertigungstoleranzen. Abweichungen vom Sollmaß werden somit über die Einschraubtiefe der Abdeckung in den Einschubring ausgeglichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Meßrolle mit in Ausnehmungen eingesetzten Meßgebern und deren Abdeckungen,

Fig. 2 eine Detaillansicht der Meßgeberabdeckung der Figur 1;

Fig. 3 eine Detaillansicht des erfindungsgemäßen Einschubrings;

Fig. 4: eine erfindungsgemäße Meßgeberabdeckung in der Ausnehmung einer Umlenkmeßrolle.

Die Umlenkmeßrolle 1 besitzt eine Vielzahl von Ausnehmungen 2. In die Ausnehmungen 2 sind Piezomeßgeber mit Abdeckungen 4 in Vorspannkörpern 5 eingesetzt.

Jede Abdeckung 4 besitzt einen Außenkonus und steht über einen kunststoffbeschichteten Einschubring 6 mit der Wandung der Ausnehmung 2 der Umlenkmeßrolle 1 in Kontakt. Der Einschubring 6 besitzt einen Innenkonus und einen geringeren Außendurchmesser als die Ausnehmung 2. Der resultierende Ringspalt ist mit einer Kunststoffschicht 7 ausgefüllt.

Für den Einbau des Kraftmeßgebers 3 wird zunächst der Vorspannkörper 5 in die Ausnehmung 2 der Umlenkmeßrolle 1 eingeschraubt. Die Ausnehmung 2 besitzt dafür eine zentrale Bohrung 8 mit Innengewinde.

Dann wird der Kraftmeßgeber 3 in den Vorspannkörper 5 eingelegt und der kunstoffbeschichtete Einschubring 6 in die Ausnehmung 2 eingesetzt. Über die Abdeckung 4, die ein Außengewinde 9 besitzt und in ein korrespondierendes Innengewinde 10 und 11 des Vorspannkörpers 5 und des Einschubrings 6 eingeschraubt wird, wird der Kraftmeßgeber 3 und der Einschubring 6 in der Ausnehmung fixiert.

Der Einschubring 6 wird, um Beschädigung der Kunststoffbeschichtung 7 zu vermeiden, beim Eindrehen der Abdeckung 4 gegen Verdrehen gesichert.

Durch den Außenkonus der Abdeckung 4, der mit dem Innenkonus des Einschubrings 6 korrespondiert, lassen sich Fertigungstoleranzen der Durchmesser der Ausnehmung 2, des Einschubrings 6, der Beschichtung 7 oder der Abdeckung 4 durch Verschieben des Einschubrings 6 ausgleichen. Zum Verschieben des Einschubrings 6 wird die Abdeckung 4 gegen Verdrehen gesichert.

Alternativ kann die Kunststoffschicht zwischen Einschubring 6 und Abdeckung 4 angeordnet sein. Für den Ein-

bau wird dann zunächst die Abdeckung 4 in den Einschubring 6 eingesetzt, der ein Außengewinde aufweist und in die Ausnehmung 2 eingedreht wird.

Mit der Erfindung steht somit eine Meiägeberabdeckung mit einem Ringspalt geringen Durchmessers, der mit Kunstoff ausgefüllt ist und einen sicheren Betrieb einer Umlenkmeßrolle erlaubt, zur Verfügung.

Claims

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Schutzansprüche:

1. Umlenkmeßrolle (1) zum Messen der Spannungsverteilung von biegsamen in ihrer Längsrichtung bewegten Bändern mit

einem Meßgeber in einer Ausnehmung (2) der Umlenkmeßrolle (1) ,
einer Meßgeberabdeckung (4) und

- einem die Meßgeberabdeckung umgebenden Einschubring (6) mit einer Kunststoffschicht (7).

2. Umlenkmeßrolle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Einschubring (6) mit Innenkonus und eine Meßgeberabdeckung (4) mit Außenkonus .

3. Umlenkmeßrolle nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Piezomeßgeber.

4. Umlenkmeßrolle nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Vorspannkörper (5) zur Aufnahme des Meßgebers und der Meßgeberabdeckung.

5. Umlenkmeßrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (7) des Einschubrings (6) einen geringeren Elastizitätsmodul besitzt als die Umlenkmeßrolle (1).

- 11 -

&bgr;. Umlenkmeßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kunststoffschicht (7) in situ 0,01 bis 0,08 mm beträgt.

7. Umlenkmeßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spalt zwischen dem Einschubring (6) und der Wandung der Ausnehmung (2) befindet.

8. Umlenkmeßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kunststoffschicht (7) zwischen der Abdeckung (4) und dem Einschubring (6) befindet.

9. Umlenkmeßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagungsfläche der Meßrolle {1) eine einheitliche Reliefausbildung aufweist.