JP2005505763A - 帯板の引張により応力を加えられた金属帯板における応力分布検出装置 - Google Patents

Abstract

本発明は帯板の引張により応力を加えられた金属帯板における応力分布検出装置に関する。応力分布検出装置が：測定用ローラ（Ａ，Ｂ）と；該測定用ローラ（Ａ，Ｂ）の測定用ローラボデー（１）に形成された少なくとも一つの座（２）と； 該座（２）に着座している測定用センサ（６）と；該座（２）に取りつけられている力伝達要素（５）であって、該力伝達要素（５）は、該測定用センサ（６）に作用している負荷用肩（５ｂ）を有していて、該負荷用肩（５ｂ）の断面積は該座（２）の断面積より小さい、力伝達要素（５）と；該座（２）の開口部に着座しているカバー（７）であって、該カバーの外向きの表面が、該測定用ローラ（Ａ，Ｂ）の該測定用ローラボデー（１）の円周表面とほぼ同一高さに配列されていて、該カバーは、圧入接続により該力伝達要素と接続されている。本発明における装置は、金属帯板に発生している応力を確実にかつ悪影響のリスクが最小で、検出可能にしている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯板の引張により応力を加えられた金属帯板における応力分布検出装置に関する。そのような装置は、例えば冷却圧延時に帯板に生ずる応力を測定するために使用され、かつ帯板に作用している引張力の分布を制御する装置のための制御信号導出するために使用されている。
【背景技術】
【０００２】
応力分布の測定を可能にするために、金属帯板は測定用センサ周囲にガイドされる。続いて測定が、帯板を検査するローラに取りつけられた力測定用センサにより行なわれる。測定用ローラに作用する帯板の曲げ力は測定用ローラに曲げ応力をもたらし、測定用ローラの断面の変形が生じる。
【０００３】
そのような応力分布検出に伴なう基本的な問題は、センサの損傷のリスクと、測定用センサの汚染が生じることである。従って過去において、測定用センサを、一方で最高の測定精度が達成され、他方で測定結果に悪影響をおよぼす、測定用センサの破損あるいはどのような汚染もが防止されるような環境から遮断する試みが行なわれてきた。
【０００４】
この種の試みは、特許文献１において公知である。この測定用ローラにおいて、測定用センサは測定用ローラに形成された座に挿入されている。この測定用センサを保護するために、測定用ローラは収縮取りつけされた。鋼製ジャケットによりおおわれている。
【０００５】
同様に特許文献２において、薄い金属製チューブにより形成されたジャケットにより囲まれた測定用ローラボデーが提案されている。この場合、運転時に作用する力を伝達するために使用される力伝達要素は、円筒状座に着座していて、その座の径より小さい径であって、そのセンサが力を受け取っていて、前記センサは座のベースに設置されている。力伝達要素と座の内壁との間の継ぎ目はシール用コンパウンドにより閉止されていて、従って力伝達要素の遊びなしに座に保持されている。
ジャケットにより囲まれた測定用ローラの利点は、ジャケット材料の性質が圧延されるシートメタルに最適なものにすることができることである。従ってシートメタル表面の損傷は、最大限回避することができる。同時に、ジャケットが測定装置を汚染から防止している。しかしながら実際的には、もしジャケットが厚い壁面であるなら、測定結果の著しい誤解がもたらされる。従って、２mmの厚さのジャケットの場合、測定結果の著しい誤りをもたらす力の大きな変換が発生する。
【０００６】
【特許文献１】
独国特許出願公開第２６３０４１０号明細書
【特許文献２】
独国特許出願公開第１９８３８４５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した従来技術を出発点として、本発明の目的は、金属帯板に発生した応力を確実に検出することができ、かつ悪影響のリスクを最小限にする装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、帯板の引張により応力を加えられた金属帯板における応力分布検出装置において達成されていて、応力分布検出装置が：測定用ローラと；該測定用ローラの測定用ローラボデーに形成された少なくとも一つの座と；該座に着座している測定用センサと；該座に取りつけられている力伝達要素であって、該力伝達要素は、該測定用センサに作用している負荷用肩を有していて、該負荷用肩の断面積は該座の断面積より小さい、力伝達要素と；該座の開口部に着座しているカバーであって、該カバーの外向きの表面が、該測定用ローラの該測定用ローラボデーの円周表面とほぼ同一高さに配列されていて、該カバーは、圧入接続により該力伝達要素と接続されている、カバーとを具備している。
【０００９】
本発明における装置において、力伝達要素は遊びを伴なって座に着座するような直径となっている。測定用センサへ負荷をかけることは力伝達要素の負荷用肩を介して行なわれている。運転中に測定用ローラにより受け取られた力は、力伝達要素に支持されたカバーにより力伝達要素に導入されていて、そのカバーは、せまい幅の継ぎ手を用いて離間しているか、好ましくは継手なしで座の開口部をシールしている。カバー及び力伝達要素は、この場合圧力ばめで相互接続されている。同時に力伝達要素は、測定用ローラと適切に接続されている。このようにして、カバーに作用する力は、測定用センサへ正確にかつ外部の影響によるいずれの誤りもなく伝達され、かつその力は前記センサから真の荷重の正しいイメージとして測定装置及び制御装置へ供給されることが保証されている。
【００１０】
前述した従来技術におけるとの同じく、本発明による装置において、測定用ローラにおける測定用ローラボデーが、好ましくは帯板の節約に関して最適化されたプラスチックからなるジャケットにより囲まれていて、そのジャケットは、測定用ローラの座に着座している測定用センサを外部の影響から保護している。本発明による実施態様における力伝達要素及び圧力ばめにより行なわれたカバーとの接続は、従来技術においていずれの誤りのある測定結果のリスクなしに、ジャケットを備えた測定用ローラを使用することを可能にしている。
【００１１】
カバー自身は、同様に座の開口部に圧入されていて、ジャケットの存在に関係なく、座の永久的なシールが、測定用ローラの円周面とカバーとの間に実質的な継手がなしに、保証されていてもよい。このようにして、一方で測定結果を誤解させる細粒がカバー区域に侵入することは防止されている。他方で、圧入は、処理された帯板表面が、測定用ローラの円周面における汚染粒子の堆積により損傷されないことを保証している。
【００１２】
カバーは、カバーを座に焼ばめすることにより従来の方法で座に圧入されてもよい。座へのカバーの機械的圧入を容易にするために、代りに傾斜ウェッジ等のような整形要素が備えられてもよい。運転をしていない状態にもかかわらず、カバーに作用する圧力は、測定用センサが圧縮応力を受ける所定の力を発生する。従って、組立準備段階におけるセンサの真の負荷状態を明確に予想するために、カバーをはめ込む際に発生する力を測定用センサにより測定することは有利なことである。
もしカバーを座の開口部に継ぎ手なしに着座させることができるなら、ジャケットの下に侵入していたオイル等が座の中に侵入することを防止するために、現存する継ぎ目は適切なシーリングコンパウンドによりシールされねばならない。
【００１３】
本発明による測定用ローラを使用する場合の、本発明における特に利点のある実施態様は、力伝達要素におけるサポート区画により、それぞれ支持されているカバーにあって、そのサポート区画の断面積は、負荷用肩の区域における力伝達要素の断面積より小さくなっていて、その負荷用肩を介して測定用センサへの荷重がかけられるようになっている。
カバーと力伝達要素との間にそのようなサポート用肩を組立てる場合、カバーに作用する力は、力伝達要素に集中的に導入され、力伝達要素から測定用センサへ伝達される。このことが以下のことを可能にしていて、測定用センサと、力伝達要素の形状と、カバーの形状とがお互いに合っていて、連続的で最適な正しい測定結果を得られるようになっている。
【００１４】
本発明における他の実施態様において、測定用センサはリング形状に形成されている。そのようなリング形状の測定用センサを用いて、測定用センサの運転時に発生する荷重を特に確実に測定することができる。
【００１５】
測定用ローラと固定的に接続された端部の一方を有するシャフトを、力伝達要素が有している場合に、このことが応用される。測定用ローラ周囲にガイドされた帯板における応力に対応する測定用ローラの荷重は、正しく測定することができる。
【００１６】
負荷用肩は、好ましくはシャフト区画を囲むカラーとして形成されていて、測定用センサ及び力伝達要素がお互いに同軸に配列されていて、さらに負荷用肩は測定用ローラの外面に対面していない下面で測定用センサに作用するようになっている。この実施態様すなわち測定用センサと力伝達要素との配列を用いることにより以下のことが保証されていて、測定用ローラの運転中に発生される荷重は、各成分におけるその作用方向と分布とが測定用センサにより正しく検出されるようになっている。
【００１７】
一般に、測定信号の検出の問題のないことのために、カバーと力伝達要素と測定用センサとから構成された測定装置に圧縮応力をかけることが必要である。測定用センサに圧縮応力をかける力は、力伝達要素が座の中に挿入される深さにより正確に設定することができる。
【００１８】
本発明における、発生した力を伝達するために使用する、カバーと力伝達要素とから形成されたアセンブリの複数部品構造体は、以下の利点を有していて、カバーと力伝達要素とを製作するために異なる材料を使用することができる。従って、カバーは耐摩耗性材料で作ることができ、一方力伝達要素における測定用ローラとの接続用シャフトは、測定用ローラの運転中に発生する荷重を非常によく吸収することが可能な強い材料で作ることができる。
【００１９】
本発明による実施態様における検出装置の利点は、初期運転において、シャフトを、組み立てるか又は接続することができる負荷用肩に対して、測定用ローラの座において圧縮応力を作用し調節することができる。続いてカバーが負荷用肩に圧入され、これが行なわれる限り、前記カバーは同時に座の開口部に圧入される。このようにして、負荷用肩の位置は、最良の測定結果をもたらすべく何の妨げも受けずにカバーにより、正確に整列することができる。
【００２０】
検査される帯板の応力分布を反映している測定用ローラの力を問題なく検出することは、カバー及び／又は力伝達要素が整形要素（shaping element）を有することによりさらに促進されていて、その整形要素は力伝達要素におけるカバーに作用する力の直接的な導入をもたらしている。これらの整形要素は、力伝達要素及び／又はカバーの意図的な弱い部分をもたらし、かつ力の伝達の対応する好適な変形の方向を特定している、例えばノッチ凹部、溝等として形成されている。
【００２１】
本発明の装置におけるジャケットによる変形の特殊な形態のために、カバーにより受け取られた力を集中的に測定用センサに導入することが有利でない場合において、前述のサポート区画分配されるべきであって、カバーと力伝達要素との間における圧入接続は、カバーが近傍の力伝達要素の上面に平らに支持されるように形成されるべきである。
【００２２】
さらなる本発明の利点のある実施態様が、従属請求項に示されていて、例示の実施態様を示す図面を参照して以下に詳述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図示した測定用ローラＡ〜Ｄは通常冷間圧延機に使用されている。冷間圧延機において処理された鋼帯（図示されていない）は、測定用ローラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの円周面をおおってガイドされている。
【００２４】
測定用ローラＡ〜Ｄの、鋼で作られた測定用ローラボデー１それぞれは、盲穴形状に形成された少なくとも一つの円形断面の座２を有していて、座のベース３には穴４があって、その穴４は、底に隣接した雌ねじを備えており、かつ座２の長手軸Ｌと同軸に整列している。
【００２５】
端部の一方に形成されたねじ区画を備えたシャフト５ａが穴４にねじ込まれている。座２の開口部と関連する端部の他方において、シャフト５ａは、シャフト５ａを囲んでいるカラーとして形成されている負荷用肩５ｂを支えている。この場合負荷用肩５ｂの直径Ｄ_bは座２の内径Ｄ_iより小さい。
【００２６】
シャフト５ａとシャフト５ａにより担持された負荷用肩５ｂとが、力伝達要素５を接合的に形成していて、リング形状に形成されかつ長手軸Ｌと同軸に配列された測定センサ６には、力伝達要素５を介して荷重がかかる。この目的のために、測定用センサ６は負荷用肩５ｂと座２のベース３との間で引張されていて、負荷用肩５ｂが、座２の開口部と対面していない下面で測定用センサ６に作用している。
【００２７】
くぼみ５ｄが力伝達要素５の上面に形成されている。カバー７の下面に形成されかつカバーから突出している肩７ａは、くぼみ５ｄの中へ圧入されている。この方法で、カバー７は力伝達要素５と固定的に接続されている。
【００２８】
カバー７は、円形状に形成されかつ長手軸Ｌと同軸に整列している。カバーの直径は、座２の開口部をほぼ完全にふさぐように寸法化されている。
【００２９】
カバー７の外表面７ａのプロフィールは、それぞれの測定用ローラボデー１の円周面のプロフィールと合っていて、従ってカバー７は座２の中へ同一高さにさし込まれるようになっている。カバー７を円周面１のプロフィールと合わせることは、カバー７の製作時にすでに適切な形削りで準備され、カバー７が組立られた後に機械加工処理により仕上げられてもよい。測定用ローラＡ，Ｂ（図１及び２）の場合、肩７ａの長さは、くぼみ５ｄの深さより大きい。このようにして、肩７ａは、直径Ｄ_sが負荷用肩５ｂの直径Ｄ_bより小さい支持用肩を形成する。従って肩７ａは、７ａは、負荷用肩５ｂより小さな断面積となっている。このようにして、カバー７により受け取られた力は、力伝達要素５へ集中荷重的に伝達され、そこから測定センサ６へ伝達される。
【００３０】
支持用肩があることの結果としてジャケット９及びカバー７の相互作用のために、カバー７の端部領域において、測定結果を誤解させる著しい変形のあることが判明したなら、このことは、力伝達要素５の上面における広い領域をおおってカバー７を支持することにより対応することができる。このことを可能するために、測定用ローラＣ，Ｄの場合、カバー７の肩７ａの長さはくぼみ５ｄの深さより短くなっていて、従ってカバー７が、その平らな下面を力伝達要素５の上面に載置するようになっている。
【００３１】
図１における例示の実施態様において、カバー７が座２の開口部の中へ圧入されている。この方法で、座２は、測定用ローラＡの周囲に対して、どのような継ぎ手もなしに密閉されている。圧入力（pressing-in force）は、一方で、カバー７の永久的締まりばめを保証し、他方で、座２の中へのどのような汚染の侵入をも確実に防止するように選択されている。
【００３２】
図２及び３に例示の実施態様において、カバー７は座２の開口部に遊びをもって着座している。座２の開口部における内縁と、カバー７の外縁との間にある継ぎ目は、シーリングコンパウンド８により閉止されている。
【００３３】
図４に示す測定用ローラＤの測定用ローラボデー１が、合成材料で作られたジャケット９により囲まれていて、その合成材料は、測定用ローラＡ，Ｂの測定用ローラボデー１の製作に使用された鋼よりも柔軟である。この場合、ジャケットの厚さは、実際的な研摩寸法（grinding dimension）への要求（研摩寸法≧２〜３mm）が確実に満足されるように寸法化されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、第一測定用ローラの概略断面図である。
【図２】図２は、第二測定用ローラの概略断面図である。
【図３】図３は、第三測定用ローラの概略断面図である。
【図４】図４は、第四測定用ローラの概略断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ，Ｂ…測定用ローラ
Ｌ…座２の長手軸
Ｄ_b…負荷用肩５ｂの直径
Ｄ_i…座２の内径
Ｄ_s…肩７ａの直径
１…測定用ボデー
２…座
３…座２のベース
４…穴
５…力伝達要素
５ａ…シャフト
５ｂ…負荷用肩
５ｄ…くぼみ
６…測定センサ
７…カバー
７ａ…カバー７の（支持用）肩
８…シールコンパウンド
９…ジャケット

Claims (17)

1. 帯板の引張により応力を加えられた金属帯板における応力分布検出装置において、応力分布検出装置が：
   測定用ローラ（Ａ，Ｂ）と；
   該測定用ローラ（Ａ，Ｂ）の測定用ローラボデー（１）に形成された少なくとも一つの座（２）と；
   該座（２）に着座している測定用センサ（６）と；
   該座（２）に取りつけられている力伝達要素（５）であって、該力伝達要素（５）は、該測定用センサ（６）に作用している負荷用肩（５ｂ）を有していて、該負荷用肩（５ｂ）の断面積は該座（２）の断面積より小さい、力伝達要素（５）と；
   該座（２）の開口部に着座しているカバー（７）であって、該カバーの外向きの表面が、該測定用ローラ（Ａ，Ｂ）の該測定用ローラボデー（１）の円周表面とほぼ同一高さに配列されていて、該カバーは、圧入接続により該力伝達要素と接続されている、カバー（７）と；
   を具備する応力分布検出装置。
2. 該測定用ローラボデーが、該カバー（７）を完全におおっているジャケット（９）により囲まれていることを特徴とする、請求項１に記載の応力分布検出装置。
3. 該カバー（７）は該座（２）の開口部に密閉的に着座していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の応力分布検出装置。
4. 該力伝達要素（５）が、該計測用ローラ（Ａ，Ｂ）の外面に関連する該力伝達要素の面にくぼみ（５ｄ）を有していて；該力伝達要素（５）と関連するカバー（７）の表面に形成された肩（７ａ）が、該くぼみ（５ｄ）の中に圧入されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
5. 該カバー（７）は、該座（２）の該開口部の中へ圧入され、かつ該開口部を完全にシールしていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
6. 該カバー（７）の縁と、該座（２）の該開口部との間にある継ぎ目がシーリングコンパウンド（８）によりシールされていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
7. 該カバー（７）が、該力伝達要素（５）の該カバーに近接した表面に支持されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
8. 該カバー（７）と該力伝達要素（５）との間に、該力伝達装置（５）の該負荷用肩（５ｂ）より小さな断面積を有する支持用肩が形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
9. 該力伝達要素（５）が、該測定用ローラ（Ａ，Ｂ）と固定的に接続する端部の一方を有していて、端部の他方に該負荷用肩（５ｂ）を有していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
10. 該測定用センサ（６）がリング形状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
11. 該力伝達要素（５）は、端部の一方が該測定用ローラ（Ａ）と固定的に接続されたシャフト区画（５ａ）を有していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
12. 該負荷用肩（５ｂ）が、該シャフト区画（５ａ）を囲んでいるカラーとして形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の応力分布検出装置。
13. 該測定用センサ（６）及び該力伝達要素（５）が、同軸に配列されていて、さらに該負荷用肩（５ｂ）は、該測定用ローラ（Ａ，Ｂ）の外面に対面していない下面で該測定用センサ（６）に作用していることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
14. 該力伝達要素（５）と該測定用ローラ（Ａ，Ｂ）との間の固定された継手がねじ継手により形成されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
15. 該力伝達要素（５）が、、少なくとも一つの区画（５ｂ）を有していて、該少なくとも一つの区画は、自身に隣接した該力伝達要素（５）の区画（５ａ）と異なる材料からなることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
16. 該カバー（７）は、該力伝達要素（５）の該シャフトが作られている材料の性質とは異なる性質の材料からなることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。
17. 該座（２）が円形断面を有していることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の応力分布検出装置。