DE4135614C2 - Vorrichtung zur Messung der Spannungsverteilung über die Breite von biegsamen Bändern, insbesondere von Stahlbändern beim Kaltwalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß der im Patentanspruch 1 beschriebenen Art.

Eine derartige Vorrichtung ist nach der DE 26 30 410 C2 bekannt. Danach werden Kraftmeßgeber mit parallel schaltbaren Ausgangssignalen, insbesondere Pie­ zoquarz-Geber, axial hintereinander sowie peripher versetzt bei von Ringen gebil­ deten Abschnitten einer Umlenkmeßrolle verwendet, um die Kraftverteilung meß­ technisch verfolgen zu können. Die aus Ringen bestehenden Abschnitte sind da­ bei 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 Biege­ momentes liegt es, die Verspannung bzw. die Schraubbolzen möglichst weit von der Achse der umlaufenden Umlenkmeßrolle entfernt vorzusehen. Andererseits müssen die Kraftmeßgeber in der äußersten Zone der Umlenkmeßrolle liegen, um möglichst wenig gestörte Meßsignale zu erzeugen. Indes sind elastische De­ formationen unvermeidlich, welche in der peripheren Zone auf die Kraftmeßgeber einwirken können.

Um diese Einflüsse gering zu halten, ohne eine aufwendige Fehlerkorrektur-Maß­ nahme treffen zu müssen, sieht die DE 29 44 723 C2 vor, die Rolle aus einzelnen Ringen derart auszuführen, daß die Bereiche, welche die Messung übernehmen, konstruktiv getrennt von denjenigen, die die Abstützung übernehmen, ausgeführt werden. Dabei sind die äußersten Ringzonen, welche die Kraftmeßgeber tragen, mit axialen Abständen voneinander angeordnet, so daß keine axialen Kräfte übertragbar sind. Diese Anordnung hat sich bewährt, jedoch ist sie mit einer er­ heblichen Durchmesservergrößerung der Umlenkmeßrolle verbunden, was deren Ausführung und Montage erschwert und darüber hinaus die Schwierigkeit, enge Toleranzen auch bei größeren Abmessungen aufrechtzuerhalten, die betrieblichen Ergebnisse nicht unbeeinträchtigt läßt.

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

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

Demnach besteht ein erster Vorteil darin, daß durch den weitgehend massiven Querschnitt der Umlenkmeßrolle eine erheblich größere Belastungsfläche ge­ schaffen wird, die beispielsweise Biegekräften entgegenwirkt. Der einzig größere Querschnitt, der benötigt wird, ist der zentrale Leitungskanal, in den sämtliche, von den Kraftmeßgebern herrührenden Anschlüsse einmünden. Infolge der zen­ tralen Position wirkt sich dies auf das Biegemoment nicht besonders nachteilig aus. Demgegenüber verbleiben die Randzonen in weitgehend unbeeinflußtem Querschnitt. Sie bilden eine günstige Grundlage für die Einarbeitung von Auf­ standsflächen, 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 axialen Einwirkungsbereiche durch die Einarbeitung von Trennfugen ausgeschaltet werden, und daß anderer­ seits der Stoffschluß der Aufstandsflächen mit dem übrigen vollen Querschnitt erhalten bleibt.

Um die Einwirkung von störenden Einflüssen auf die Kraftmeßgeber weiterhin ge­ ring zu halten, führen die Signalleitungen über Bohrungen mit axialem Abstand von den Aufstandsflächen etwa tangential einmündend in den zentralen Leitungs­ kanal. Diese Lage für die Signalleitung gestattet auch, leichte Zugänglichkeit bei der Montage der Kraftmeßgeber auf ihren Aufstandsflächen.

Zur Außenseite hin werden die Kraftmeßgeber mit sie beaufschlagenden Brücken versehen, die zu den beiden axialen Seiten der Kraftmeßgeber auf den Auf­ standsflächen der Aufnahmekammern befestigt sind. Diese Brücken haben die Außenkontur der Umlenkmeßrolle, womit sie sich in den Abrollvorgang der Um­ lenkung des Bandes störungsfrei einfügen und dabei gleichwohl empfindlich auf Belastungen reagieren. Man kann derartige Brücken nach einem weiteren Merk­ mal der Erfindung zur Einstellung der Vorspannung für die Kraftmeßgeber ausfüh­ ren. Die Spannung, mit welcher sie auf den Kraftmeßgeber einwirken, kann durch die Brückenbefestigung mit Keilbolzen bzw. -stifte, besonders feinfühlig jedoch durch Schraubbolzen eingestellt werden, deren Gewinde in Schraubgänge, wel­ che vom Boden der Auffangkammer aus geschnitten sind, eingreifen.

Als zweckmäßig hat sich erwiesen, die neue Umlenkmeßrolle in betriebsfertigem Zustand mit einem Kunststoffmantel zu umhüllen. Grundsätzlich eignet sich ein Kunststoffmantel, wie er in der DE 29 24 315 A1 zur Ummantelung einer Meßrolle, die aus Ringen besteht, vorgeschlagen ist.

Die vorgeschlagene Aufnahmekammer erlaubt unterschiedliche Ausbildungen. Sie kann einerseits aus einem vertieften Einschnitt bestehen, so daß sich für die schmalen Rechteckseiten des Einschnittes eine Rundung ergibt. Andererseits läßt sich gleichfalls ein durchgehender, sekantenartiger Schnitt in der Mantelfläche der Umlenkmeßrolle ausführen, in welchem Falle die Aufnahmekammer etwas länger wird und einen rechteckigen Querschnitt annimmt. Für diesen Fall ist es ange­ bracht, den ersten Abschnitt mittels eines Brückenkeils an die Peripherie der Um­ lenkmeßrolle 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 befindlichen Montage­ kanal ein Montagestift einführen, der oberhalb des Kraftmeßgebers in die Brücke eingreift, und der im Montagekanal mittels eines Keilstiftes verspannbar ist. In die­ sem Falle reicht ein Keilstift aus, um den Kraftmeßgeber und seine Brücke zu fi­ xieren. Andererseits läßt sich auch eine einfachere Art der Verwendung wählen, wenn zu beiden Seiten der Aufstandsfläche die Brückenbefestigung mittels Keil­ bolzen vorgenommen wird.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnungen 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 Aufnahmekammern in Querschnittsdarstellungen sowie in Draufsicht,

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

Fig. 5 eine weitere Abwandlung der Ausführungsform der Aufnahmekammern in seitlicher Ansicht sowie in Draufsicht.

Fig. 1 zeigt die Ausführung der Form A und der Form B. Man erkennt, daß die Aufnahmekammern 1 eine größere Längserstreckung besitzen als die Aufnahme­ kammern 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 entspre­ chen den Formen B und A. Neben den Aufstandsflächen 4 und 5 erkennt man die Trennfuge 3.

Die Umlenkmeßrolle 10 besitzt einen weitgehend erhaltenen Querschnitt 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 6 ist mit beidseitig der Aufstandsfläche vorgesehenen Schraubbolzen 18 im Querschnitt der Umlenkmeßrolle 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 Umfangsrich­ tung 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 Umlenkmeß­ rolle 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 Kraft­ meßgebers 16 verlaufen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5, Form D, ist unterhalb der Aufstandsflä­ che ein Montagekanal vorgesehen, in dem ein den Kraftmeßgeber 16 durchset­ zender 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 (13)

1. Vorrichtung zur Messung der Spannungsverteilung über die Breite von bieg­ samen, sich in ihrer Längsrichtung bewegenden Bändern, insbesondere von Stahlbändern beim Kaltwalzen, bestehend aus einer mit dem unter Span­ nung umgelenkten Band umlaufenden Umlenkmeßrolle mit axial hintereinan­ der liegenden 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 Umlenkmeßrolle (10) vorgesehen sind, die mit Ausnahme von Leitungs- und Montagekanälen einen vollen Querschnitt aufweist, daß die Kraftmeßgeber (16) in radialer Richtung kraftschlüssig mit Aufstandsflächen (4, 5) verbunden sind, daß zu beiden axialen Seiten der Aufstandsflächen (4, 5) Trennfugen (3) derart eingearbeitet sind, daß neben ihnen der Stoffschluß mit dem Rollenquerschnitt (11) erhalten geblieben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse (12) der Umlenkmeßrolle (10) ein mit den Kraftmessgebern (16) verbundener 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 (13) führen, die mit axialem Abstand neben den Kraftmeßge­ bern (16) bestehen, und die annähernd tangential in den zentralen Leitungs­ kanal (13) münden.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßgeber (16) mittels Brücken (6) von der Außenkontur der Um­ lenkmeßrolle (10) beaufschlagt sind, die beidseitig der Kraftmeßgeber (16) auf den Aufstandsflächen (4, 5) der Aufnahmekammern (1, 2) 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 Brücken (8) in den Aufnahmekammern (1, 2) durch Keilbolzen (9) fixiert sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkmeßrolle (10) im betriebsfertigen Zustand mittels eines Kunst­ stoffmantels axial unverschieblich umhüllt ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (6) mittels Schraubbolzen (18) in der jeweiligen Aufnahmekam­ mer (1, 2) fixiert sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (8) mit den Kraftmeßgebern (16) mechanisch verbunden sind, so daß der jeweilige Kraftmeßgeber (16) und die jeweilige Brücke (8) mit ei­ nem gemeinschaftlichen Keilstift (15) unterhalb der Aufstandsfläche (4, 5) des jeweiligen Kraftmeßgebers (16) in ihrer Aufnahmekammer (1, 2) befe­ stigt sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammer (1, 2) durch einen gegenüber der Mantelfläche der Umlenkmeßrolle (10) vertieften, sekantenartigen Einschnitt ausgebildet ist, so daß sich für die schmale Rechteckseite des Einschnittes eine Rundung ergibt.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammer (1, 2) in Form eines durchgehend, sekantenartigen Schnittes in der Mantelfläche der Umlenkmeßrolle (10) ausgeführt ist, so daß sie einen rechteckigen Querschnitt annimmt.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb der jeweiligen Aufstandsfläche (4, 5) ein Montagekanal für Montagestifte befindet, die oberhalb der Kraftmeßgeber (16) in die Brücken (8) eingreifen und mittels eines Keilstiftes (15) zu verspannen sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Brücken (6) zu beiden Seiten der entsprechenden Aufstands­ flächen (4, 5) mit Keilstiften (9) in der Umlenkmeßrolle (10) befestigt sind.