JP6341671B2 - 帯材状の物品の平たん度偏差を検出する測定ローラ及び帯材状の物品の平たん度偏差を検出する方法 - Google Patents

Description

本発明は、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する測定ローラ及び方法に関する。

下記特許文献１において、帯材状の物品を処理する際に平たん度偏差を検出する測定ローラが公知である。この公知の測定ローラは、締付けボルトにより合体されて保持される複数のリングからなる中空ローラとして形成されている。帯材状の物品を処理する際に平たん度偏差を検出する測定ローラの別の構造形態は、下記特許文献２において公知である。下記特許文献３においては、帯材状の物品を処理する際に平たん度偏差を検出する測定ローラを中実ローラとして形成し、センサを軸方向から接近可能な切欠き内に配置することが公知である。測定ローラ内にセンサを組み付ける別の可能性は、下記特許文献４及び下記特許文献５において公知である。下記特許文献６においては、センサを測定ローラの切欠き内に保持可能な、圧力センサのためのホルダが公知である。

従来技術において公知の測定ローラは、その実際の使用において、既に、帯材状の物品の平たん度偏差に関して良好な測定結果を提供する。従来技術において公知の測定ローラは、特に金属帯材を処理する際に平たん度偏差を検出するときに用いられるものとして知られている。金属帯材は、連れ回る測定ローラを介して案内され、その結果、測定ローラの外表面（周表面）に巻き掛かる。金属帯材は、測定ローラに巻き掛かることによって、半径方向力を測定ローラの外表面に加える。測定ローラに設けられたセンサによって、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた測定信号が発生される。測定ローラの異なるセクタ（Ｓｅｋｔｏｒ：周方向の扇形領域）内に複数のこの種のセンサを設けることによって、金属帯材が測定ローラの外表面の異なる箇所で異なる力を加えているか否かを求めることが可能である。異なる測定信号が生じれば、そのことだけで、既に、平たん度偏差が存在することの指標となる。さらに、測定信号の差を分析すると、平たん度偏差が如何ほどであるか、そして帯材のどの箇所に平たん度偏差が存在しているかについての情報を入手することができる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９４４７２３号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３６６５７号明細書 ドイツ連邦共和国特許第１０２０７５０１号明細書 ドイツ連邦共和国特許第１９６１６９８０号明細書 ドイツ連邦共和国特許第１９８３８４５７号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６００３７９２号明細書

上述の点を背景として、本発明の根底にある課題は、平たん度偏差をより高精度にかつ／又はより簡単に測定可能な、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する測定ローラ及び方法を提案することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する測定ローラであって、長手方向軸線と、測定ローラ内に設けられた切欠き内に配置され、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた測定信号を発生可能である少なくとも１つのセンサと、を備える、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する測定ローラでは、長手方向軸線から半径方向で第１の間隔を置いて配置されている第１の温度センサと、長手方向軸線から半径方向で、前記第１の間隔とは異なる第２の間隔を置いて配置されている第２の温度センサと、を備えるようにした。

好ましい態様は、従属請求項に係る発明である。

好ましい態様において、本発明に係る測定ローラは、略円柱状の一体的な基体を備え、基体内に切欠きが設けられている。

好ましい態様において、第１及び／又は第２の温度センサは、抵抗式温度計（ＰＴ１００センサ）又は熱電対である。

好ましい態様において、第１の温度センサ及び第２の温度センサは、略同一平面内に配置されており、平面に対して長手方向軸線は法線を形成している。

好ましい態様において、第１の温度センサ及び第２の温度センサは、長手方向軸線から測定ローラの半径方向を向いた略１本の線上に配置されている。

好ましい態様において、本発明に係る測定ローラは、センサを有する切欠き又は別の切欠き内に配置された組付け体を有し、組付け体は、一体的に形成されており、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサは組付け体に、組付け体の表面区分の表面温度を測定できるように配置されているか、又は組付け体は、複数の部分から形成されており、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサは組付け体の１つの部分に、この部分の表面区分の表面温度を測定できるようにか、又は組付け体の一部であり、これにより組付け体の内部に配置されているように配置されている。

好ましい態様において、第１及び／又は第２の温度センサは、切欠き内に配置されており、かつ切欠きを画成する表面区分の温度を測定できるように配置されている。

さらに上記課題を解決するために、本発明に係る、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する方法であって、上述の測定ローラを用い、測定ローラは、少なくとも、第１の切欠き内に配置された第１のセンサと、第２の切欠き内に配置された第２のセンサとを有し、第１の切欠き及び第２の切欠きは、測定ローラの周方向でそれぞれ異なる箇所に配置されており、第１のセンサは、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた第１の測定信号を発生可能であり、第２のセンサは、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた第２の測定信号を発生可能であり、帯材状の物品を測定ローラの外周面を介して案内して、測定ローラの表面の少なくとも一部に接触させ、第１の温度センサによって発生された第１の温度信号と、第２の温度センサによって発生された第２の温度信号とから、差信号を発生させ、第１のセンサによって発生された第１の測定信号と、差信号とから、評価ユニット内において、修正された第１の測定信号を発生させるようにした。

本発明は、この種の測定ローラに設けられている、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた測定信号を発生可能な少なくとも１つのセンサの他に、測定ローラの長手方向軸線から半径方向で第１の間隔を置いて配置されている第１の温度センサと、長手方向軸線から半径方向で、第１の間隔とは異なる第２の間隔を置いて配置されている第２の温度センサとを使用するという基本思想から出発している。このように付加的に第１及び第２の温度センサを長手方向軸線に対してそれぞれ異なる半径方向の間隔を置いて配置したことで、第１の温度センサが配置されている場所と、第２の温度センサが配置されている場所との間で、温度変化を求めることが可能となる。実験から、測定ローラの外表面に加えられる力が、この力に応じた測定信号を発生させるセンサによって記録され得るように、測定ローラを通して伝えられる力の伝わり方は、温度の状況に関連性を示す場合があることが判っている。第１の温度センサの場所で測定された温度あるいは第２の温度センサの場所で測定された温度及び／又はこれらの両温度の差は、加えられる力に応じてセンサによって発生される測定信号を修正するために使用可能であり、例えは、測定信号のある高さが第１の温度条件では、ある特定の第１の高さを有する力が測定ローラの外表面に加えられたことを意味する一方で、測定信号の同じ高さが別の温度条件では、別の高さを有する力が測定ローラの外周面に加えられたことを意味する場合があるときに、修正するために使用可能である。同様に、本発明のように第１の温度センサ及び第２の温度センサを配置したことは、好ましい態様において予圧下で切欠き内に組み付けられているセンサの予圧の変化を推定する可能性を提供する。実験から、第１の温度センサの場所で測定された温度と、第２の温度センサの場所で測定された温度との差から、予圧下で組み付けられているセンサの予圧の変化を推定することが可能であることが判っている。

本発明に係る測定ローラは、例えば、上記特許文献１において公知であるように、締付けボルトによって合体されて保持される複数のリングからなる中空ローラであってもよい。好ましい態様においては、測定ローラは、いわゆる中実ローラとして形成されている。中実ローラとは、略一体的な基体を有する測定ローラと解される。基体は、一般に、測定ローラを支承するジャーナルを端部に有する円柱状の中央部分からなる。測定ローラを形成するために、この基体には、大抵の場合、僅かな構成部品のみ、例えば測定ローラの外表面に加えられる力に応じた測定信号を発生可能な少なくとも１つのセンサ（このセンサあるいはこの種のセンサのために必要な配線を含む）が追加されるにすぎない。さらに、中実ローラとして形成されるこの種の測定ローラは、表面コーティングを有していてもよい。センサを切欠き内に固定するために働く別の小部品も追加される。しかし、この種の中実ローラは、中実の一体的な基体を特徴としている。

好ましい態様において、測定ローラは実質的に鋼からなる。

この材料が、測定ローラの外表面に加えられる力を、力に応じた測定信号を発生させるセンサに伝えるために、特に良好に適していることが、判っている。さらに、この種の材料から製造された測定ローラは、特に、本発明の好ましい使用分野の１つにおいても使用可能であり、すなわち、好ましい使用分野において測定の時点で、支配している室温より高い温度、特に好ましくは５０℃より高い温度、殊に好ましくは３００℃より高い温度を有する温かい又は熱い金属帯材の処理時においても使用可能である。

力に応じた測定信号を発生させる少なくとも１つのセンサが配置されている切欠きは、好ましい態様において、例えば上記特許文献４又は上記特許文献５において公知であるように、外表面から半径方向で測定ローラ内に設けられた切欠きであってもよい。しかし、別の好ましい態様においては、加えられる力に応じた測定信号を発生させるセンサが配置されている切欠きは、上記特許文献３において公知であるように、軸方向で形成されている。

好ましい態様において、センサは、予圧下で切欠き内に組み付けられており、例えば、複数の部分からなる、切欠き内に配置される組付け体（Ｅｉｎｂａｕ）の一部として組み付けられている。予圧下での組付けの可能性は、上記特許文献３の図６，７及び別の態様としての図９，１０及び１１から公知であり、本発明においても、切欠き内へのセンサの組付けのために使用可能である。

本発明の利点は、既に、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた測定信号を発生可能な唯一のセンサ又は少数のセンサしか有していない測定ローラであっても達成可能である。好ましい態様においては、このようなセンサがより多数、測定ローラの周方向で異なる箇所に配置されている。周方向で配置されるセンサの数は、帯材状の物品が測定ローラの外表面に接触させられ、帯材方向での帯材状の物品の運動が測定ローラの回転に伴われるときに、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する分解能を向上させる。測定ローラの周方向で少数のセンサしか使用されない場合は、検査したい帯材状の物品の表面の、特に強い平たん度偏差を有する部分が、ちょうど、測定ローラの、まさにセンサが設けられていないセクタ内で、測定ローラの表面と接触してしまう可能性がある。

測定ローラ内でのセンサの可能な配置は、上記特許文献３の図５に示されている。そこに示された切欠き内に、例えば図９に示されているように、複数のセンサを設けることも可能である。測定ローラの周方向でのセンサの数によって、帯材状の物品の帯材方向の分解能が向上するのと同様に、測定ローラの軸方向でのセンサの数によって、帯材状の物品の帯材幅方向（つまり、帯材状の物品の帯材方向に対して垂直であって、帯材状の物品の厚さ方向でない方向）での測定結果の分解能は向上する。

好ましい態様において、設けられた温度センサのうちの１つ、複数又はすべての温度センサは、測定ローラの外表面（周面）の温度を測定できるようにか、又は例えば一体的な基体の円柱状の部分の端面の温度を測定できるように配置されていてもよい。好ましい態様において、１つ、複数又はすべての温度センサは、測定ローラ内に配置されている。特に好ましい態様において、測定ローラ内に配置されている温度センサは、切欠き内に配置されている。特に好ましい態様において、温度センサは、切欠きを画成する表面区分の表面温度を測定できるように、切欠き内に取り付けられている。これに対して択一的に、温度センサは、この切欠き内に存在する流体（大抵の場合、空気）の温度を測定できるように配置されていてもよい。これに対して択一的に、温度センサは、別の任意の切欠き内に存在する流体（大抵の場合、空気）の温度を測定できるように配置されていてもよい。

好ましい態様において、温度センサは、温度センサによって測定したい温度を接触によって測定する。温度センサとして、例えば抵抗式温度計（ＰＴ１００センサ）又は熱電対が使用可能である。しかし、温度センサが例えば光学式に、例えば赤外線式の測定によってか、又は例えばレーザビームを照射し、測定したい表面によって反射されたレーザビームから温度を求めることによって測定することも可能である。

好ましい態様において、第１の温度センサと第２の温度センサとは、測定ローラの同じ切欠き内に配置されている。特に好ましくは、第１の温度センサと第２の温度センサとは、加えられる力に応じた測定信号を発生させるセンサも存在する同じ切欠き内に配置されている。好ましい態様、特に、やはり切欠き内に設けられたセンサを有する態様において、第１の温度センサは、切欠きの、半径方向外側に配置されていて内方を向いた境界面の温度を測定するように配置されていてもよく、第２の温度センサは、切欠きの境界の、半径方向内側に配置されていて外方を向いた表面の温度を測定する。

好ましい態様において、第１の温度センサ及び第２の温度センサは、略同一平面内に配置されており、この平面に対して長手方向軸線は法線を形成している。加えられる力に応じてセンサによって発生される測定信号を改善するために、特に、測定ローラの内部温度の、半径方向で存在する変化が重要な場合があることが判っている。それゆえ、好ましい態様において、第１の温度センサ及び第２の温度センサを一平面内に配置し、この平面に対して長手方向軸線が法線であるようにすることは、考慮に値する。このような配置では、温度センサは、主に半径方向の温度変化を測定する。その際、特に好ましくは、第１の温度センサ及び第２の温度センサは、それらが長手方向軸線から測定ローラの半径方向を向いた略１本の線上に配置されているように配置されている。特に本発明の好ましい使用分野の１つ、すなわち、高温の金属帯材を処理する際に平たん度偏差を検出する際には、特に測定ローラが測定装置の保護のために冷却される場合、測定ローラの、帯材と接触しているセクタにおいて、特に高い温度が支配的である一方、測定ローラの他のセクタにおいては、明らかに低い温度が支配的であることが予想され得る。特にこのような使用事例において、第１の温度センサと第２の温度センサとを実質的に、長手方向軸線から測定ローラの半径方向を向いた１本の線上に配置することから、利点が生じる。これにより、第１の温度センサと第２の温度センサとが、実質的に測定ローラの同じセクタ内に配置されており、これにより測定ローラ内部の温度プロフィールをまさにこのセクタ内で測定可能であることが保証される。

第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサは、力に応じた測定信号を発生させるセンサのためのホルダの一部として設けられてもよい。例えば、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサは、上から入力する圧力を測定可能な圧力センサのためのホルダ内に組み付けられてもよい。圧力センサのための組付け位置の上側に配置された第１の内くさび要素であって、圧力センサの組付け位置に面した内面と、この内面に対して角度をなして傾いた、内面とは反対側に位置する外面とを有する第１の内くさび要素と、第１の外くさび要素であって、この第１の外くさび要素が第１の内くさび要素の外面に当接することになる、圧力センサの組付け位置に面した内面と、この内面とは反対側に位置する外面とを有する第１の外くさび要素と、圧力センサのための組付け位置の下側に配置された第２の内くさび要素であって、圧力センサの組付け位置に面した内面と、この内面に対して角度をなして傾いた、内面とは反対側に位置する外面とを有する第２の内くさび要素と、第２の外くさび要素であって、この第２の外くさび要素が第２の内くさび要素の外面に当接することになる、圧力センサの組付け位置に面した内面と、この内面とは反対側に位置する外面とを有する第２の外くさび要素とが設けられている。

第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサがこのようなホルダの一部として設けられる構造形態の好ましい態様において、温度センサは、第１の内くさび要素、第１の外くさび要素、第２の内くさび要素又は第２の外くさび要素に設けられ、特に対応配置されているくさび要素の表面の表面温度を測定するように配置されていてもよい。

好ましい態様において、温度素子は外くさび要素に、ホルダが組み付けられていて外くさび要素が押し当てられる切欠きを画成する壁の表面の温度を測定するように配置されていてもよい。

特に好ましい態様において、第１の温度センサは、第１の外くさび要素に対応配置され、第２の温度センサは、第２の外くさび要素に対応配置されている。特に好ましくは、第１の温度センサは、ホルダが組み付けられていて外くさび要素が押し当てられる切欠きを画成する壁の、上側に配置された表面の温度を測定し、第２の温度センサは、ホルダが組み付けられていて外くさび要素が押し当てられる切欠きを画成する壁の、下側に配置された表面の温度を測定する。

好ましい態様において、ホルダは、圧力センサの組付け位置を通って延びていて、測定したい圧力の作用方向に対して垂直に配置された一平面に関して幾何学的に対称的に形成されている。既に圧力センサの上側及び圧力センサの下側に配置された構成要素の幾何学形状の調整は、予圧を加えたときに発生する傾倒モーメント（Ｋｉｐｐｍｏｍｅｎｔ）を低減し、それどころか完全に防止することができる。

択一的又は補足的に、ホルダは、圧力センサの組付け位置を通って延びていて、測定したい圧力の作用方向に対して垂直に配置された一平面に関して、ホルダを形成する構成要素のために使用される材料に関して、かつ／又はこれらの構成要素の表面性状に関して対称的に形成されていてもよい。傾倒モーメントは、圧力センサの上側及び下側に設けられた構成要素の幾何学的な相違によって発生するだけでなく、それぞれ異なる材料選択又はそれぞれ異なる表面性状に基づいて、圧力センサの上側及び下側で、互いに運動する表面間にそれぞれ異なる摩擦力が生じることによっても発生する場合がある。このことは、該当する材料あるいは表面性状を対称的に形成することによって回避可能である。

好ましい態様において、第１の内くさび要素と第２の内くさび要素とを、測定したい圧力の作用方向でない方向での相対移動を回避するために結合する結合部が設けられている。回避すべき傾倒モーメントは、圧力センサの上側及び圧力センサの下側で、対比可能な構成要素が、互いに同期的に運動しないことによっても発生する場合がある。このことは、該当する構成要素が互いに結合されると回避可能である。しかし、好ましくは、この結合部は、結合した両構成要素の、測定したい圧力の作用方向での移動を許容するように形成されている。上方から入力する圧力を測定すべき圧力センサのためのホルダの場合、構造的な手段によって、好ましくは、力の分流（Ｋｒａｆｔｎｅｂｅｎｓｃｈｌｕｓｓ）を可及的僅かに保つこと、つまり、測定したい圧力の、ホルダを通して圧力センサを通り過ぎてしまう部分を小さく保つことが試みられる。このことは、構成要素が、測定したい圧力の作用方向で互いに相対的に弾性的に形成されており、結合部により生じた力の架橋部のばね剛性が、可及的低いことによって達成される。

本発明の別の態様において、第１の外くさび要素と第２の外くさび要素とを、測定したい圧力の作用方向でない方向での相対移動を回避するために結合する結合部が設けられている。これにより、内くさび要素の結合部と同じ利点が達成される。

第１の内くさび要素の外面及び／又は第２の内くさび要素の外面は、平型くさび（Ｆｌａｃｈｋｅｉｌ）の形態で平面状に形成されていてもよいが、好ましい態様においては、第１の内くさび要素の外面及び／又は第２の内くさび要素の外面は、円錐形の部分面として、円錐形の長手方向軸線が圧力センサの組付け位置を通って延びるように形成されている。予圧を加えたときに形成される傾倒モーメントにとって、どの程度の精度で、互いに相対運動する個々の面の、互いに向かい合った面の幾何学形状が製造され得るかが重要である。円錐形の部分面の、例えば半製品の切削加工（旋削）による製作が、平型くさびの平面よりも高精度に製作可能であることが判っている。それゆえ、これらの外面の特別な構成によって、発生する傾倒モーメントのさらなる減少が達成される。

同じ理由から、第１の外くさび要素の内面及び／又は第２の外くさび要素の内面は、好ましくは円錐形の切欠きの境界の部分面として、円錐形の長手方向軸線が圧力センサの組付け位置を通って延びるように形成される。

好ましい態様において、第１の内くさび要素と第２の内くさび要素とは、一体的に製造される内スリーブの部分要素である。このことは、ホルダの構成部品の製造に関しても、圧力センサの組付け時のホルダの取扱いに関しても利点を提供する。

好ましい態様において、内スリーブは、第１の内くさび要素と第２の内くさび要素との間に長手方向スリットを有している。長手方向スリットは、測定したい圧力の作用方向に対して略垂直に延びている。これにより、内スリーブのばね剛性は、低減される。その結果、力の分流は、僅かに保たれる。さらに内スリーブは、僅かな壁厚さで形成されていてもよい。僅かな壁厚さとは、内径が例えば２０ｍｍ〜５０ｍｍの一般的なものである場合、例えば０．３ｍｍ〜５ｍｍの壁厚さと解される。スリーブの選択された壁厚さは、スリーブの長さ、移動距離及び勾配に基づいて選択されてもよい。壁厚さは、最も薄い箇所で１／１０ｍｍであってもよい。特に長手方向スリットは、内スリーブの長手方向延在長さ全体と略同じ長さを有しており、一方又は両方の端部にのみ、第１の内くさび要素と第２の内くさび要素との間の結合部として、細いウェブが残されているように形成されていてもよい。好ましい態様において、内スリーブは２つの長手方向スリットを有している。好ましくは、単数又は複数の長手方向スリットは、圧力センサの組付け位置を通って延びていて、測定したい圧力の作用方向に対して垂直に配置されている一平面内に設けられている。

内くさび要素と同様に、好ましい態様において、択一的又は補足的に、第１の外くさび要素及び第２の外くさび要素は、一体的に製造された外スリーブの部分要素あるいは部分部材であってもよい。この外スリーブは、好ましい態様において、やはり少なくとも１つの長手方向スリットを第１の外くさび要素と第２の外くさび要素との間に有していてもよい。長手方向スリットは、測定したい圧力の作用方向に対して略垂直に延びている。

好ましい態様において、第１の内くさび要素の内面及び／又は第２の内くさび要素の内面は、平面状に形成されており、測定したい圧力の作用方向に対して垂直な一平面内に配置されている。この種の構成は、その上面及び下面において大抵の場合平面状に形成されている圧力センサを直接内面に当接させるように、内くさび要素間に挿入することを可能にする。

択一的には、本発明の別の態様において、第１の内くさび要素と圧力センサの組付け位置との間に、円蓋部（Ｋａｌｏｔｔｅ）を有する第１の中間部材が、かつ／又は第２の内くさび要素と圧力センサの組付け位置との間に、円蓋部を有する第２の中間部材が、設けられていてもよい。内くさび要素の内面に向かい合った面を形成する円蓋部と、内くさび要素の当該内面とは、対応するように形成されている。その際、円蓋部は、好ましくは円柱体の部分面の幾何学形状を有している。

本発明の好ましい態様において、第１及び／又は第２の外くさび要素の外面は、円柱体の部分面である。この構成は、特に、圧力センサをホルダによって測定ローラの孔、例えば軸方向孔内に保持すべき使用分野において推奨される。

ホルダは、構成要素に設けられたセンタリング孔に係合するセンタリングピンを有していてもよい。このセンタリングピンによって、個々の別体の構成要素、例えば圧力センサは、他の構成要素、例えば内くさび要素あるいは内スリーブに対して良好にかつ正確に位置決め可能である。

好ましい態様において、ホルダは、第１及び第２の外くさび要素内に設けられた雌ねじ山を有している。雌ねじ山の長手方向軸線は、圧力センサの組付け位置と、雌ねじ山に螺入されている押しねじ（Ｄｒｕｃｋｓｃｈｒａｕｂｅ）とを通るように延びている。押しねじは、第１の内くさび要素及び第２の内くさび要素と接触可能であり、両内くさび要素を第１及び第２の外くさび要素に対して相対的に移動させることが可能である。この押しねじによって、ホルダに簡単に予圧を加えることが可能である。互いに対応する内くさび要素及び外くさび要素を、それぞれの外面がそれぞれの内面に対して角度をなして傾くように形成したことによって、くさび要素相互の相対移動は、外くさび要素を圧力センサの組付け位置からさらに前進せしめる。こうして、ホルダを切欠き内に締め付けることが可能である。

択一的には、ホルダは、第１及び第２の内くさび要素内に設けられた雌ねじ山を有していてもよい。雌ねじ山の長手方向軸線は、圧力センサの組付け位置と、雌ねじ山に螺入されている引きねじ（Ｚｕｇｓｃｈｒａｕｂｅ）とを通るように延びている。引きねじは、ねじ頭でもって第１及び第２の外くさび要素と接触可能であり、両外くさび要素を第１及び第２の内くさび要素に対して相対的に移動させることが可能である。

好ましい態様において、センサを有する切欠き又は別の切欠き内に配置された組付け体を有し、組付け体は、一体的に形成されており、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサは組付け体に、組付け体の表面区分の表面温度を測定できるように配置されているか、又は組付け体は、例えば上述のホルダのように、複数の部分から形成されており、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサは組付け体の１つの部分に、この部分の表面区分の表面温度を測定できるようにか、又は組付け体の一部であり、これにより組付け体の内部に配置されているように配置されている。

本発明に係る、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する方法は、本発明に係る測定ローラを用いて実施され、測定ローラは、少なくとも、第１の切欠き内に配置された第１のセンサと、第２の切欠き内に配置された第２のセンサとを有し、第１の切欠き及び第２の切欠きは、測定ローラの周方向でそれぞれ異なる箇所に配置されており、第１のセンサは、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた第１の測定信号を発生可能であり、第２のセンサは、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた第２の測定信号を発生可能であり、帯材状の物品を測定ローラの外周面を介して案内して、測定ローラの表面の少なくとも一部に接触させる。本発明に係る方法では、第１の温度センサによって発生された第１の温度信号と、第２の温度センサによって発生された第２の温度信号とから、差信号を発生させ、第１のセンサによって発生された第１の測定信号と、差信号とから、評価ユニット内において、修正された第１の測定信号を発生させる。

特に、実験から、当初均一に温度調整された測定ローラが、測定ローラに作用する温熱源及び／又は冷熱源に基づいて、測定ローラの内部に温度プロフィールを有していると、測定ローラの外表面に加えられる力に応じた測定信号を発生可能な、好ましい態様においては予圧下で切欠き内に配置されているセンサが、センサの予圧の変化を検出できることが判っている。このような温度プロフィールは、例えば、高温の金属帯材が測定ローラに、測定ローラの上側の表面領域で接触し、かつ測定ローラが下方から周囲空気又はそれどころか冷却水により冷却される際に、発生可能である。単位時間毎に、測定ローラの、高温の金属帯材の近傍に存在する部分は、仮に測定ローラの回転運動に基づいて、後の時点では冷却部の近傍に存在し、冷却されても、測定ローラの、冷却部の近傍に存在する部分よりは高温である。単位時間毎の温度プロフィールの存在も、測定ローラの回転運動と、あるときは高温の帯材の近傍への、またあるときは冷却部の近傍への、測定ローラの個々の区分の交互の配置とに起因する、測定ローラのそれぞれの部分の温度の規則的な変化も、加えられる力に応じてセンサによって発生される測定信号の質に対して影響を有し得る。実験は、特に、ローラジャケットの昇温と、センサ予圧の減少との間に、略線形の関係があることを示している。

好ましい態様において、本発明に係る測定ローラあるいは本発明に係る方法は、金属帯材の平たん度偏差を検出するために使用される。特に好ましくは、本発明に係る測定ローラあるいは本発明に係る方法は、表面温度の測定の時点で、支配的な室温より高い温度、特に好ましくは５０℃より高い温度、殊に好ましくは３００℃より高い温度を有する金属帯材の平たん度偏差を検出するために使用される。

図２に示した線Ｂ−Ｂに沿った断面を側方から見た、一部を切り取って示した測定ローラ内に組み付けられた状態にある圧力センサを有するホルダの断面図である。 図１に示した線Ａ−Ａに沿った図１の要素の断面図である。 図２に示した線Ｃ−Ｃに沿った図１及び図２の要素の断面図である。 ホルダの択一的な構造形態を、図２と対比可能な形で示した図である。 ホルダの別の構造形態を、図１と対比可能な形で示した図である。 図５に示した線Ａ−Ａに沿った図５の要素の断面図である。 図６に示した線Ｃ−Ｃに沿った図５及び図６の要素の断面図である。 ホルダの別の構造形態を、図１及び図５と対比可能な形で示した図である。 測定ローラ内の別の構造形態を一部断面して側方から見た図である。 図９に示した構造形態の可能な解決手段の詳細図である。

図１は、圧力センサ２のためのホルダ１を示している。ホルダ１は、圧力センサ２を、一部を切り取って示した測定ローラ４の軸方向孔３内に保持している。ホルダ１は、内スリーブ５を有している。内スリーブ５は、圧力センサ２のための組付け位置の上側に配置された第１の内くさび要素６を有している。第１の内くさび要素６は、圧力センサ２の組付け位置に面した内面７と、この内面７に対して角度をなして傾いた、内面７とは反対側に位置する外面８とを有している。さらに内スリーブ５は、圧力センサ２のための組付け位置の下側に配置された第２の内くさび要素９を有している。第２の内くさび要素９は、圧力センサ２の組付け位置に面した内面１０と、この内面１０に対して角度をなして傾いた、内面１０とは反対側に位置する外面１１とを有している。

さらにホルダ１は、外スリーブ１２を有している。外スリーブ１２は、第１の外くさび要素１３を有している。第１の外くさび要素１３は、圧力センサ２の組付け位置に面した内面１４と、この内面１４に対して角度をなして傾いた、内面１４とは反対側に位置する外面１５とを有している。さらに外スリーブ１２は、第２の外くさび要素１６を有している。第２の外くさび要素１６は、圧力センサ２の組付け位置に面した内面１７を有しており、内面１７でもって第２の内くさび要素９の外面１１に当接している。さらに第２の外くさび要素１６は、内面１７とは反対側に位置する外面１８を有している。

雄ねじ山を有する押しねじ１９は、外スリーブ内に設けられた雌ねじ山２０に螺入されている。押しねじ１９の螺入深さは、外スリーブ１２に対する内スリーブ５の相対位置、ひいては軸方向孔３内でのホルダ１の予圧の度合を決定する。

図２に看取可能であるように、内スリーブ５及び外スリーブ１２は、スリット２１あるいは２２を有している。これらの長手方向スリット２１，２２は、内スリーブ５あるいは外スリーブ１２のばね剛性を減じ、力の分流を僅かに保つことに寄与する。それゆえ、矢印Ｄの作用方向で働く、検出したい圧力は、良好に圧力センサ２に導入される。外スリーブ１２及び内スリーブ５は、第１の加工工程で切削加工（旋削）により製造可能である。これにより、特に外スリーブ１２の内面１４，１７及び内スリーブ５の外面８，１１の形状は、特に狭い公差で高精度に製造可能であり、これにより、外スリーブ１２に対する内スリーブ５の、傾倒モーメントフリーの相対運動を可能にする。内スリーブ５の側方の壁厚さを減じるために、後続の加工工程で、内スリーブ５の、図２で見て側方に配置された領域の幅をさらに狭めてもよい。これにより、図２で見て側方の空間２３，２４が、内スリーブ５と外スリーブ１２との間に生じる。空間２３，２４は、圧力センサ２への力の導入を促進し、力の分流をさらに減じる。

図３は、圧力センサ２の平面図である。図３には、圧力センサ２に通じるケーブルアッセンブリが良好に看取可能である。第１のケーブル２５は、図示の圧力センサ２に通じており、別のケーブル２６は、同じ軸方向孔３内に配置されている別の図示しない圧力センサに通じている。

図１乃至図３は、第１の外くさび要素１３に組み付けられている第１の温度センサ４０と、第２の外くさび要素１６に組み付けられている第２の温度センサ４１とを示している。両温度センサ４０，４１は、切欠きを画成する表面区分の表面温度を上下において測定できるように取り付けられている。

ホルダの図４に示した別の実施の形態は、基本的には、図１乃至図３に示したホルダ１と同じ構造を有している。同じ構成要素には、１００を加えた符号を付した。しかし、本第２の実施の形態の内スリーブ１０５には、複数の切欠き１２６が設けられている。これらの切欠き１２６は、内スリーブ１０５の側方の壁厚さをさらに減じ、これにより、さらに小さなばね剛性、ひいてはさらに僅かな力の分流に至る。図４に示した実施の形態でも、第１の温度センサ１４０及び第２の温度センサ１４１が設けられている。

図５乃至図７は、本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態は、図１乃至図３に示した実施の形態とは、内スリーブ２０５と圧力センサ２０２との間に、円蓋部を有する中間部材２２７，２２８が設けられている点で相違する。その他の点では、図示の構成要素は、図１乃至図３に示した要素に相当し、２００を加えた符号を付した。図５乃至図７に示した実施の形態でも、第１の温度センサ２４０及び第２の温度センサ２４１が設けられている。

図８は、図１に示したホルダ１と対比可能なホルダ３０１を示している。ホルダ３０１は、図１に示したホルダ１とは、内面３０８，３１１及びこれらの内面３０８，３１１に対応する外面３１４，３１７の向きが変更されているとともに、内スリーブ３０５の雌ねじ山３３０に螺入されている引きねじ３２９が設けられている点で相違する。雌ねじ山３３０内への引きねじ３２９の螺入深さは、外スリーブ３１２に対する内スリーブ３０５の相対位置、ひいては測定ローラ３０４の軸方向孔３０３内でのホルダ３０１の予圧を決定する。同じ構成要素には、３００を加えた符号を付した。図８に示した実施の形態でも、第１の温度センサ３４０及び第２の温度センサ３４１が設けられている。

図９に示した実施の形態では、測定ローラ４０１がジャーナル４０２を有している。測定ローラ４０１は、ローラ本体に収縮ばめされた金属ジャケット４４４と、金属ジャケット４４４のすぐ下に配置された複数の軸線平行の孔４０３とを有している。軸線平行の孔４０３からは、測定ローラ４０１の端面の近傍において、横方向通路４０４が分岐しており、中央のケーブル通路４０５に連通している。これらの孔は、１つのカバー４０６によってか、又はそれぞれ個別に複数のカバーによって閉鎖されており、センサ４０７を包含している。センサ４０７からは、それぞれ１つのケーブル４０８が、孔４０３、横方向通路４０４及び中央のケーブル通路４０５を通して外部に導出されている。くさび４１４は、センサ４０７に予圧を加えている。図９に示した実施の形態は、測定ローラ４０１の端面上に長手方向軸線に対して第１の半径方向の間隔Ｒ１を置いて第１の温度センサ４４０を配置し、第１の半径方向の間隔Ｒ１とは異なる第２の間隔Ｒ２を置いて第２の温度センサ４４１を配置する可能性を示している。

図１０に示すように、孔４０３は、長手方向溝４２１に接続されていてもよい。長手方向溝４２１内には、別体の締付けくさび４１４の下部が案内され、締付けくさび４１４の斜面は、ハウジング４２３の斜面と協働する。長手方向溝４２１内で案内された締付けくさび４１４を用いてハウジング４２３を半径方向で締め付けると、ハウジング４２３が孔４０３内で位置ずれしないこと、つまり傾かないことが保証される。図示の測定ローラ４０１の場合、センサ４０７は、４つの部分からなるハウジング４２３内に配置されている。ハウジング４２３は、対向して位置する平行な締付け面４２４，４２５と２つの端面プレート４２６，４２７とを有している。図１０に示した第１の温度センサ４４２は、固有の切欠き内に配置されており、第２の温度センサ４４３は、孔４０３内に配置されている。

１ ホルダ、 ２ 圧力センサ、 ３ 軸方向孔、 ４ 測定ローラ、 ５ 内スリーブ、 ６ 第１の内くさび要素、 ７ 内面、 ８ 外面、 ９ 第２の内くさび要素、 １０ 内面、 １１ 外面、 １２ 外スリーブ、 １３ 第１の外くさび要素、 １４ 内面、 １５ 外面、 １６ 第２の外くさび要素、 １７ 内面、 １８ 外面、 １９ 押しねじ、 ２０ 雌ねじ山、 ２１ スリット、 ２２ スリット、 ２３ 空間、 ２４ 空間、 ２５ 第１のケーブル、 ２６ 別のケーブル、 ４０ 第１の温度センサ、 ４１ 第２の温度センサ、 １０５ 内スリーブ、 １２６ 切欠き、 １４０ 第１の温度センサ、 １４１ 第２の温度センサ、 ２０２ 圧力センサ、 ２０５ 内スリーブ、 ２２７ 中間部材、 ２２８ 中間部材、 ２４０ 第１の温度センサ、 ２４１ 第２の温度センサ、 ３０１ ホルダ、 ３０３ 軸方向孔、 ３０４ 測定ローラ、 ３０５ 内スリーブ、 ３０８ 内面、 ３１１ 内面、 ３１２ 外スリーブ、 ３１４ 外面、 ３１７ 外面、 ３２９ 引きねじ、 ３３０ 雌ねじ山、 ３４０ 第１の温度センサ、 ３４１ 第２の温度センサ、 ４０１ 測定ローラ、 ４０２ ジャーナル、 ４０３ 孔、 ４０４ 横方向通路、 ４０５ 中央のケーブル通路、 ４０６ カバー、 ４０７ センサ、 ４０８ ケーブル、 ４１４ くさび、 ４２１ 長手方向溝、 ４１４ 締付けくさび、 ４２３ ハウジング、 ４２４ 締付け面、 ４２５ 締付け面、 ４２６ 端面プレート、 ４２７ 端面プレート、 ４４０ 第１の温度センサ、 ４４１ 第２の温度センサ、 ４４２ 第１の温度センサ、 ４４３ 第２の温度センサ、 ４４４ 金属ジャケット、 Ｄ 矢印（作用方向）、 Ｒ１ 第１の半径方向の間隔、 Ｒ２ 第２の間隔

Claims (8)

1. 帯材状の物品の平たん度偏差を検出する測定ローラであって、
   長手方向軸線と、
   前記測定ローラ内に設けられた切欠き内に配置され、前記測定ローラの外表面に加えられる力に応じた測定信号を発生可能である少なくとも１つのセンサと、
   を備える、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する測定ローラにおいて、
   前記長手方向軸線から半径方向で第１の間隔を置いて配置されている第１の温度センサと、
   前記長手方向軸線から半径方向で、前記第１の間隔とは異なる第２の間隔を置いて配置されている第２の温度センサと、
   を備えることを特徴とする、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する測定ローラ。
2. 略円柱状の一体的な基体を備え、該基体内に前記切欠きが設けられている、請求項１記載の測定ローラ。
3. 前記第１及び／又は第２の温度センサは、抵抗式温度計（ＰＴ１００センサ）又は熱電対である、請求項１又は２記載の測定ローラ。
4. 前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、略同一平面内に配置されており、該平面に対して前記長手方向軸線は法線を形成している、請求項１から３までのいずれか１項記載の測定ローラ。
5. 前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、前記長手方向軸線から前記測定ローラの半径方向を向いた略１本の線上に配置されている、請求項４記載の測定ローラ。
6. 前記センサを有する切欠き又は別の切欠き内に配置された組付け体を有し、
   該組付け体は、一体的に形成されており、前記第１の温度センサ及び／又は前記第２の温度センサは前記組付け体に、該組付け体の表面区分の表面温度を測定できるように配置されているか、又は
   該組付け体は、複数の部分から形成されており、前記第１の温度センサ及び／又は前記第２の温度センサは前記組付け体の１つの部分に、該部分の表面区分の表面温度を測定できるようにか、又は前記組付け体の一部であり、これにより該組付け体の内部に配置されているように配置されている、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の測定ローラ。
7. 前記第１及び／又は第２の温度センサは、切欠き内に配置されており、かつ該切欠きを画成する表面区分の温度を測定できるように配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の測定ローラ。
8. 帯材状の物品の平たん度偏差を検出する方法であって、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の測定ローラを用い、該測定ローラは、少なくとも、第１の切欠き内に配置された第１のセンサと、第２の切欠き内に配置された第２のセンサとを有し、前記第１の切欠き及び前記第２の切欠きは、前記測定ローラの周方向でそれぞれ異なる箇所に配置されており、前記第１のセンサは、前記測定ローラの外表面に加えられる力に応じた第１の測定信号を発生可能であり、前記第２のセンサは、前記測定ローラの外表面に加えられる力に応じた第２の測定信号を発生可能であり、
   前記帯材状の物品を前記測定ローラの外周面を介して案内して、前記測定ローラの表面の少なくとも一部に接触させ、第１の温度センサによって発生された第１の温度信号と、第２の温度センサによって発生された第２の温度信号とから、差信号を発生させ、前記第１のセンサによって発生された第１の測定信号と、前記差信号とから、評価ユニット内において、修正された第１の測定信号を発生させることを特徴とする、帯材状の物品の平たん度偏差を検出する方法。

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