DE4135614A1

DE4135614A1 - Vorrichtung zur messung der spannungsverteilung ueber die breite von biegsamen baendern, insbesondere von stahlbaendern beim kaltwalzen

Info

Publication number: DE4135614A1
Application number: DE19914135614
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl.-Ing. 4010 Hilden De Muecke; Eberhard Dr.-Ing. 4030 Ratingen De Neuschuetz; Helmut 4044 Kaarst De Thies
Original assignee: Betriebsforschungsinstitut Vdeh - Institut fur Angewandte Forschung 4000 Duesseldorf De GmbH
Current assignee: Betriebsforschungsinstitut Vdeh - Institut fur Angewandte Forschung 4000 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JP3106375B2; DE4135614C2; JPH06109566A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

Eine derartige Vorrichtung ist nach der DE-PS 26 30 410 bekannt. Danach werden Kraftmeßgeber mit parallel schaltbaren Ausgangssigna len, insbesondere Piezoquarz-Geber, achsial hintereinander sowie peripher versetzt bei von Ringen gebildeten Abschnitten einer Um lenkmeßrolle verwendet, um die Kraftverteilung meßtechnisch verfol gen zu können. Die aus Ringen bestehenden Abschnitte sind dabei mittels Schraubbolzen relativ zueinander gegen Verdrehung gesichert und verspannt. Letztere bilden somit den belastbaren Querschnitt der Umlenkmeßrolle aus, der zum Beispiel auf Biegen anspricht. Im Interesse eines günstigen Biegemomentels liegt es, die Verspannung bzw. die Schraubbolzen möglichst weit von der Achse der umlaufenden Umlenkmeßrolle entfernt vorzusehen. Andererseits müssen die Kraft meßgeber in der äußersten Zone der Umlenkmeßrolle liegen, um mög lichst wenig gestörte Meßsignale zu erzeugen. Indes sind elastische Deformationen unvermeidlich, welche in der peripheren Zone auf die Kraftmeßgeber einwirken können.

Um diese Einflüsse gering zu halten, ohne eine aufwendige Fehler korrektur-Maßnahme treffen zu müssen, sieht die DE-PS 29 44 723 vor, die Rolle aus einzelnen Ringen derart auszuführen, daß die Be reiche, welche die Messung übernehmen, konstruktiv getrennt von denjenigen, die die Abstützung übernehmen, ausgeführt werden. Dabei sind die äußersten Ringzonen, welche die Kraftmeßgeber tragen, mit achsialen Abständen voneinander angeordnet, so daß keine achsialen Kräfte übertragbar sind. Diese Anordnung hat sich bewährt, jedoch ist sie mit einer erheblichen Durchmesservergrößerung der Umlenk meßrolle verbunden, was deren Ausführung und Montage erschwert und darüberhinaus die Schwierigkeit, enge Toleranzen auch bei größeren Abmessungen aufrechtzuerhalten, die betrieblichen Ergebnisse nicht unbeeinträchtigt läßt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Umlenk meßrolle dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie mit geringerem Durchmesser ausgeführt werden kann, eine größere Belastbarkeit bezüglich Biegekräften aufnimmt und dabei zu weitergehend störungs freien Meßsignalen führt.

Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch die in den Patent ansprüchen gemachten Vorschläge.

Demnach besteht ein erster Vorteil darin, daß durch den weitgehend massiven Querschnitt der Umlenkmeßrolle eine erheblich größere Be lastungsfläche geschaffen wird, die beispielsweise Biegekräften entgegenwirkt. Der einzig größere Querschnitt, der benötigt wird, ist der zentrale Leitungskanal, in den sämtliche, von den Kraftmeß gebern herrührenden Anschlüsse einmünden. Infolge der zentralen Po sition wirkt sich dies auf das Biegemoment nicht besonders nachtei lig aus. Demgegenüber verbleiben die Randzonen in weitgehend unbe einflußtem Querschnitt. Sie bilden eine günstige Grundlage für die Einarbeitung von Aufstandsflächen, für die in radialer Richtung der Kraftschluß gegeben ist, so daß die Belastungen in dieser genannten Richtung beim Messen auf die Kraftmeßgeber einwirken. Hierfür ist maßgeblich, daß einerseits die achsialen Einwirkungsbereiche durch die Einarbeitung von Trennfugen ausgeschaltet werden, und daß an dererseits der Stoffschluß der Aufstandsflächen mit dem übrigen vollen Querschnitt erhalten bleibt.

Um die Einwirkung von störenden Einflüssen auf die Kraftmeßgeber weiterhin gering zu halten, führen die Signalleitungen über Bohrun gen mit achsialem Abstand von den Aufstandsflächen etwa tangential einmündend in den zentralen Leitungskanal. Diese Lage für die Sig nalleitung gestattet auch leichte Zugänglichkeit bei der Montage der Kraftmeßgeber auf ihren Aufstandsflächen.

Zur Außenseite hin werden die Kraftmeßgeber mit sie beaufschlagen den Brücken versehen, die zu den beiden achsialen Seiten der Kraft meßgeber auf den Aufstandsflächen der Aufnahmekammern befestigt sind. Diese Brücken haben die Außenkontur der Umlenkmeßrolle, womit sie sich in den Abrollvorgang der Umlenkung des Bandes störungsfrei einfügen und dabei gleichwohl empfindlich auf Belastungen reagie ren. Man kann derartige Brücken nach einem weiteren Merkmal der Er findung zur Einstellung der Vorspannung für die Kraftmeßgeber aus führen. Die Spannung, mit welcher sie auf den Kraftmeßgeber einwir ken, kann durch die Brückenbefestigung mit Keilbolzen bzw. -stifte, besonders feinfühlig jedoch durch Schraubbolzen eingestellt werden, deren Gewinde in Schraubgänge, welche vom Boden der Auffangkammer aus geschnitten sind, eingreifen.

Als zweckmäßig hat sich erwiesen, die neue Umlenkmeßrolle in be triebsfertigem Zustand mit einem Kunststoffmantel zu umhüllen. Grundsätzlich eignet sich ein Kunststoffmantel, wie er in der DE-PS 29 24 314 zur Ummantelung einer Meßrolle, die aus Ringen besteht, vorgeschlagen ist.

Die vorgeschlagene Aufnahmekammer erlaubt unterschiedliche Ausbil dungen. Sie kann einerseits aus einem vertieften Einschnitt be stehen, so daß sich für die schmalen Rechteckseiten des Einschnit tes eine Rundung ergibt. Andererseits läßt sich gleichfalls ein durchgehender, sekantenartiger Schnitt in der Mantelfläche der Um lenkmeßrolle ausführen, in welchem Falle die Aufnahmekammer etwas länger wird und einen rechteckigen Querschnitt annimmt. Für diesen Fall ist es angebracht, den ersten Abschnitt mittels eines Brücken keils an die Peripherie der Umlenkmeßrolle anzupassen. In beiden Fällen bleiben die Trennfugen verwirklicht, wobei zusätzlich noch zwischen den äußeren Kanten und der angrenzenden, in den Mantel der Rolle eingearbeiteten Kammerwand ein Spalt frei bleibt.

Wahlweise läßt in einen sich unterhalb der Aufstandsfläche befindli chen Montagekanal ein Montagestift einführen, der oberhalb des Kraftmeßgebers in die Brücke eingreift, und der im Montagekanal mit tels eines Keilstiftes verspannbar ist. In diesem Falle reicht ein Keilstift aus, um den Kraftmeßgeber und seine Brücke zu fi xieren. Andererseits läßt sich auch eine einfachere Art der Ver wendung wählen, wenn zu beiden Seiten der Aufstandsfläche die Brückenbefestigung mittels Keilbolzen vorgenommen wird.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeich nungen Bezug genommen, die verschiedene Ausführungen schematisch veranschaulichen. Darin zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau der neuen Umlenkmeßrolle in seitlicher, teilweise geschnittener Ansicht,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend dem Schnitt A-B der Fig. 1,

Fig. 3 zwei verschiedene Ausführungsformen der Aufnahme kammern in Querschnittsdarstellungen sowie in Drauf sicht,

Fig. 4 eine weitere Abwandlung der Aufnahmekammer in Drauf sicht sowie in seitlicher Ansicht und

Fig. 5 eine weitere Abwandlung der Ausführungsform der Aufnahmekammer in seitlicher Ansicht sowie in Drauf sicht.

Fig. 1 zeigt die Ausführung der Form A und der Form B. Man er kennt, daß die Aufnahmekammern 1 eine größere Längserstreckung besitzen als die Aufnahmekammern 2, was darauf zurückzuführen ist, daß im Falle der Form A, wie Fig. 2 zeigt, ein Einschnitt vorgenommen wurde, wohingegen die Ausführungsform B als gerader Sekantenschnitt ausgeführt ist. Die Aufnahmekammern 1 und 2 entsprechen den Formen B und A. Neben den Aufstandsflächen 4 und 5 erkennt man die Trennfuge 3.

Die Umlenkmeßrolle 10 besitzt einen weitgehend erhaltenen Quer schnitt 11, in dessen Achse 12 der zentrale Leitungskanal 13 verläuft. Die Bohrung 14 dient der Ableitung von Meßwerten aus Aufnahmekammer in den zentralen Leitungskanal. Im oberen Teil von Fig. 2 ist ein Kraftmeßgeber 16 eingesetzt, der mit der Brücke 6 nach außen abgedeckt ist. Die Brücke ist mit beidseitig der Aufstandsfläche vorgesehenen Schraubbolzen 18 im Querschnitt der Umlenkrolle 10 fixiert. Die Spannung der Schrauben gestattet die Einstellung der Vorspannung für den Kraftmeßgeber 16.

Fig. 3 zeigt nochmals in vergrößerter Wiedergabe die beiden Ausführungsformen A und B, und zwar sowohl im Schnitt als auch in Draufsicht.

Die Trennfuge 3 erstreckt sich in radialer Richtung, so daß in axialer Richtung keine Spannungen übertragbar sind.

Die Brücke 6 ist, wie auch die Brücke 8, derart bemessen, daß in Umfangsrichtung an den Randkanten ein Spalt verbleibt, so daß in Umfangsrichtung gleichfalls Kräfte nicht übertragbar sind.

Für die Ausführungsform B ist neben einer Brücke 8 und deren freiem Spalt ein formausfüllender Zwickel 17 eingefügt, um einen stoßfreien Lauf der Umlenkrolle 10 sicherzustellen.

Die Abwandlung der Aufnahmekammer gemäß der Form C wird in Fig. 4, gleichfalls im Querschnitt sowie in Draufsicht, wiedergegeben. Hierbei finden zur Fixierung der Brücke 6 Keilstifte 9 Verwendung, die zu beiden Seiten des Kraftmeßgebers 16 verlaufen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5, Form D, ist unterhalb der Aufstandsfläche ein Montagekanal vorgesehen, in dem ein dem Kraftmeßgeber 16 durchsetzender Stift angeordnet ist, der in die Brücke 8 eingreift. Mittels des Keilstiftes 15 läßt sich der vorerwähnte Stift belasten, so daß mittels eines einzigen Vorganges die Brücke 8 fixiert und der Kraftmeßgeber vorgespannt wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Spannungsverteilung über die Brei te von biegsamen, sich in ihrer Längsrichtung bewegenden Bän dern, insbesondere von Stahlbändern beim Kaltwalzen, beste hend aus einer mit dem unter Spannung umgelenkten Band um laufenden Umlenkmeßrolle mit achsial hintereinander liegen den sowie peripher gegeneinander versetzt angeordneten Auf nahmekammern für Kraftmeßgeber, auf welche die Spannung der Bänder einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufnahmekammern (1, 2) in der Randzone der Rolle (10) vorgesehen sind, die mit Ausnahme von Lei tungs- und Montagekanälen einen vollen Querschnitt aufweist,
wobei für die Kraftmeßgeber (16) in radialer Rich tung kraftschlüssig auf Aufstandsflächen (4, 5) vor gesehen sind,
zu deren beiden achsialen Seiten Trennfugen (3) der art eingearbeitet sind, daß neben ihnen der Stoff schluß mit dem Rollenquerschnitt (11) erhalten ge blieben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rollenachse (12) ein an den Kraftmeßgebern (16) gemeinsamer zentraler Leitungskanal (13) verläuft.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen der Kraftmeßgeber (16) über Bohrungen (14) in den zentralen Leitungskanal führen, die mit axialem Abstand neben den Kraftmeßgebern (16) bestehen, und die etwa tangential in den zentralen Leitungskanal (13) münden.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßgeber (16) mittels Brücken (6) von der Außenkontur der Umlenkmeßrolle (10) beaufschlagt sind, die beidseitig der Kraftmeßgeber (16) auf den Aufstands flächen (4, 5) der Aufnahmekammern befestigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Brücken (6) zugleich die Vorspannung der Kraftmeßgeber (16) einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (8) in der Aufnahmekammer durch Keilbol zen (9) fixiert ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle im betriebsfertigen Zustand mittels eines Kunststoffmantels axial unverschieblich umhüllt ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (8) mittels Schraubolzen (18) in der Auf nahmekammer fixiert ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (8) mit dem Kraftmeßgeber (16) mechanisch verbunden ist, so daß der Kraftmeßgeber (16) und die Brücke (8) an hand eines gemeinschaftlichen Keilstiftes (15) unterhalb der Aufstandsfläche des Kraftmeßgebers (16) in ihrer Aufnahmekammer befestigt sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammer durch einen gegenüber der Mantel fläche der Umlenkmeßrolle vertieften, sekantenartigen Einschnitt ausgebildet ist (Form A).

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammer in Form eines durchgehend, sekan tenartigen Schnittes in der Mantelfläche der Umlenkmeß rolle (10) ausgeführt ist (Form B).

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb der Aufstandsfläche ein Montagekanal für einen Montagestift befindet, der oberhalb des Kraft meßgebers in die Brücke (8) eingreift und mittels eines Keilstiftes zu verspannen ist (Form D).

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Brücke zu beiden Seiten der Aufstandsfläche mit Keilbolzen in der Umlenkmeßrolle befestigt ist. (Form C)