DE29824236U1 - Measuring roller for determining flatness deviations - Google Patents

Description

■ J ♦■ J ♦

KÖNIG ■ PALGEN ■ SCHUMACHER.·* h^LÜrtNi !***:*♦ ·· \ KING ■ PALGEN ■ SCHUMACHER.·* h^LÜrtNi !***:*♦ ·· \

DÜSSELDORF · ESSENDÜSSELDORF · FOOD

PATENTANWÄLTEPATENT ATTORNEYS

19. Mai 2000
43 651 K19 May 2000
43 651 K

B F I VDEh-lnstitut für angewandte Forschung GmbH
Sohnstraße 65,40237 DüsseldorfBFI VDEh Institute for Applied Research GmbH
Sohnstraße 65,40237 Düsseldorf

"Meßrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen"" Measuring roller for determining flatness deviations "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen beim Walzen, insbesondere Warmwalzen von Metallband.The invention relates to a measuring roller for determining flatness deviations during rolling, in particular hot rolling of metal strip.

Für das herkömmliche Messen der Planheit von Warmband werden im wesentlichen Verfahren eingesetzt, welche die Faserlängen des Bandes aus dem lokalen Abstand der Bandoberfläche zu einem festen Bezugsniveau (z.B. der Höhe des Bandes über dem Rollgang) mit laseroptischen Sensoren auf der Grundlage einer Triangulation bestimmen.For conventional measurement of the flatness of hot strip, methods are mainly used which determine the fiber lengths of the strip from the local distance of the strip surface to a fixed reference level (e.g. the height of the strip above the roller table) using laser-optical sensors based on triangulation.

Die Anwendung dieser Verfahren ist nur während der Zeit möglich, während derer der Bandanfang zugfrei den Auslaufrollgang der Walzstraße bis zum Haspel durchläuft. Für diesen Zeitraum können sich die Längsunterschiede der Bandfasern in vertikaler Richtung als Vorwölbungen ausbilden und gemessen werden, um mit Hilfe der Meßwerte die Stellglieder der Walzgerüste zur Beeinflussung der Bandplanheit zu betätigen. Nachdem der Haspelzug wirksam ist, wird dabei von der automatischen Profilregelung beispielsweise die Arbeitswalzenbiegung in Abhängigkeit von der gemessenen Walzkraft mit dem Ziel verändert, die am Bandanfang erzielte Planheit über die gesamte Bandlänge zu erhalten.These methods can only be used during the time when the beginning of the strip is running through the run-out roller table of the rolling mill to the coiler without tension. During this time, the longitudinal differences in the strip fibers in the vertical direction can form as bulges and can be measured in order to use the measured values to operate the actuators of the rolling stands to influence the flatness of the strip. Once the coiler tension is effective, the automatic profile control changes the bending of the work roll, for example, depending on the measured rolling force with the aim of maintaining the flatness achieved at the beginning of the strip over the entire length of the strip.

Mit der Entwicklung neuer Gießtechnologien wie des endabmessungsnahen Gießens, beispielsweise der CSP-Technologie und neuer Anlagenkonzepte, ist es möglich, eine Bandendicke deutlich unter 2 mm zu erreichen. Für dieseWith the development of new casting technologies such as near-net-shape casting, for example CSP technology and new plant concepts, it is possible to achieve a strip thickness of well under 2 mm. For this

Lohengrinstnaße 1 1 · 4O549 Düsseldorf ■ Tel. O21 1-3O2Ü2OO · Fax O21 1-3O2O2O1Lohengrinstnaße 1 1 · 4O549 Düsseldorf ■ Tel. O21 1-3O2Ü2OO · Fax O21 1-3O2O2O1

-2--2-

Bandendicke ist die obenbeschriebene Planheitsregelung aufgrund von Planheitsabweichungen nur am Bandanfang nicht mehr ausreichend. Es ist eine Planheitsmessung über die gesamte Bandlänge, also unter Zugspannung erforderlich. Dies ist durch Messen der Spannungsverteilung über die Bandbreite möglich.The flatness control described above is no longer sufficient due to flatness deviations only at the beginning of the strip. A flatness measurement is required over the entire length of the strip, i.e. under tensile stress. This is possible by measuring the stress distribution across the strip width.

Dazu wird das Band, beispielsweise Stahlband, mit einem gewissen Umschlingungswinkel über eine Meßrolle geführt. Auf diese Weise kommt es bei einer in der deutschen Offenlegungsschrift 42 36 657 beschriebenen Meßrolle zu einer Berührung zwischen Kraftmeßgebern oder deren Abdeckungen, die in zur Rollenoberfläche offenen Ausnehmungen der Meßrolle angeordnet sind, und dem Band. Zwischen den am Boden ihrer Ausnehmung aufgespannten Kraftmeßgebern und der sie umgebenden Ausnehmungswandung befindet sich ein zylindrischer Spalt. Dieser Spalt kann mit einem O-Ring oder mit einer Kunststoffschicht verschlossen sein, um das Eindringen von Schmutz, beispielsweise Bandabrieb zu verhindern.To do this, the strip, for example a steel strip, is guided over a measuring roller at a certain wrap angle. In this way, in a measuring roller as described in German patent application 42 36 657, contact occurs between force sensors or their covers, which are arranged in recesses in the measuring roller that are open to the roller surface, and the strip. There is a cylindrical gap between the force sensors clamped to the bottom of their recess and the recess wall surrounding them. This gap can be sealed with an O-ring or with a plastic layer to prevent dirt, such as belt abrasion, from entering.

Die Anordnung der Kraftmeßgeber mit Abstand von der sie umgebenden Wandung und das Verschließen des Ringspalts mit Hilfe eines O-Rings oder eines hinreichend elastischen Kunststoffs verhindert, daß sich während des Walzens im Korpus der Rolle wirksame Kräfte störend auf die Kraftmeßgeber auswirken. Derartige Störkräfte sind die Folge des auf die Meßrolle wirkenden Bandzugs und einer damit verbundenen Durchbiegung der Rolle. Deren Querschnitt nimmt dabei die Form einer Ellipse an, deren längere Achse parallel zum Band verläuft. Die Rollendurchbiegung täuscht dem Kraftmeßgeber eine Unebenheit des Bandes vor, wenn sie durch Kraftnebenschluß auf den Meßgeber übertragen wird.The arrangement of the force sensors at a distance from the surrounding wall and the closing of the annular gap with the help of an O-ring or a sufficiently elastic plastic prevents forces acting in the body of the roll from having a disruptive effect on the force sensors. Such disruptive forces are the result of the strip tension acting on the measuring roll and the associated deflection of the roll. The cross-section of the roll takes on the shape of an ellipse, the longer axis of which runs parallel to the strip. The deflection of the roll makes the force sensor think that the strip is uneven if it is transmitted to the sensor by force shunt.

Aus der französischen Patentschrift 0 028 191 ist auch bereits eine Meßrolle mit einem die Rollenoberfläche überdeckenden Mantel bekannt. Bei dieser Meßrolle sind jedoch die Meßgeber mit ihrem Korpus formschlüssig in Rollenbohrungen angeordnet bzw. eingespannt, so daß sich aus einer RollendurchbiegungA measuring roller with a casing covering the roller surface is already known from the French patent specification 0 028 191. In this measuring roller, however, the measuring sensors are arranged or clamped with their bodies in a form-fitting manner in roller bores, so that a deflection of the roller

resultierende Störkräfte ungehindert auf die Meßgeber auswirken können und das Meßergebnis verfälschen. Um diese Störkräfte auszuschalten, schlägt die europäische Patentschrift 0 273 807 vor, die von den Störkräften ausgehende Meßwertverfälschung ohne Änderung der Rollenbeschaffenheit durch eine Kompensationsschaltung auszugleichen.The resulting interference forces can act unhindered on the sensors and distort the measurement result. In order to eliminate these interference forces, European patent specification 0 273 807 proposes compensating for the measurement value distortion caused by the interference forces without changing the roller properties by means of a compensation circuit.

Die bekannten Meßrollen weisen - unabhängig von der Art und der Anordnung der Meßgeber in den Rollenbohrungen - den Nachteil auf, daß sie wegen der Temperaturempfindlichkeit der Meßgeber, insbesondere Kraftmeßgeber ein Warmwalzen und wegen der glatten Oberfläche der Meßrolle eine Oberflächenbeeinflussung des Bandes nicht erlauben oder zu einer Beschädigung beim Walzen strukturierter Bandoberflächen führen. Dies gilt auch für ummantelte Rollen; denn der Rollenmantel bietet keinen hinreichenden Schutz der Kraftmeßgeber vor der im Band gespeicherten Wärme bei warmgewalztem oder infolge einer Kaltverformung erwärmten Band. Außerdem ist die Mantelaußenfläche glatt und daher ohne Einfluß auf die Beschaffenheit der Bandoberfläche. Des weiteren unterliegen die Rollen infolge der nicht zu vermeidenden Reibung zwischen dem Band und der Rollenoberfläche einem erheblichen Verschleiß.The known measuring rollers - regardless of the type and arrangement of the measuring sensors in the roller bores - have the disadvantage that they do not allow hot rolling due to the temperature sensitivity of the measuring sensors, in particular the force sensors, and that the smooth surface of the measuring roller does not influence the surface of the strip or can lead to damage when rolling structured strip surfaces. This also applies to coated rollers; the roller jacket does not offer sufficient protection for the force sensors from the heat stored in the strip when the strip is hot-rolled or heated as a result of cold forming. In addition, the outer surface of the jacket is smooth and therefore has no influence on the quality of the strip surface. Furthermore, the rollers are subject to considerable wear due to the unavoidable friction between the strip and the roller surface.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Planheitsmeßrolle zu schaffen, die eine erhöhte Lebensdauer besitzt und/oder ein Warmwalzen und gegebenenfalls auch eine Beeinflussung der Oberfläche des Bandes erlaubt.The invention is based on the problem of creating a flatness measuring roller which has an increased service life and/or allows hot rolling and, if necessary, also influencing the surface of the strip.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die in den Rollenausnehmungen mit Abstand zur Wandung der Ausnehmung angeordneten Meßgeber von einer Ummantelung, beispielsweise einem Rollenmantel vorzugsweise mit einer Dicke von 3 bis 5 mm mit hoher Vergütbarkeit und/oder höherer Verschleißfestigkeit und/oder Anlaßbeständigkeit und/oder niedriger Wärmeleitfähigkeit und/oder strukturierter Oberfläche überdeckt sind.The solution to this problem consists in that the measuring sensors arranged in the roller recesses at a distance from the wall of the recess are covered by a casing, for example a roller shell preferably with a thickness of 3 to 5 mm with high hardenability and/or higher wear resistance and/or tempering resistance and/or low thermal conductivity and/or structured surface.

Der Rollenmantel verhindert nicht nur das Eindringen von Schmutz in die die Kraftmeßgeber umgebenden Ringspalte, sondern besitzt darüber hinaus nochThe roller casing not only prevents dirt from entering the ring gaps surrounding the force sensors, but also has

zumindest eine weitere Funktion. So kann die Ummantelung - einzeln oder nebeneinander - aus verschleißfähigen Metallen wie Molybdän, Wolfram und Tantal, aus Karbiden wie Tantal-, Titan- und Wolframkarbid, Nitriden wie Hafnium-, Titan- und Zirkoniumnitriden, Boriden wie Tantal-, Titan- und Zirkoniumborid, Suiziden wie Tantal- oder Molybdänsilizid, aber auch aus Oxiden wie AI₂O₃, Cr₂O₃, HfO₂, TiO₂ und ZrO₂ bestehen. Diese verschleißfesten Werkstoffe lassen sich einzeln und teilweise auch nebeneinander, ebenso wie andere Werkstoffe, durch thermisches Spritzen auf ein die Rolle umgebendes dünnwandiges Mantelrohr aus Stahl als Träger für den verschleißfesten Werkstoff aufbringen.at least one additional function. The casing can consist - individually or side by side - of wear-resistant metals such as molybdenum, tungsten and tantalum, of carbides such as tantalum, titanium and tungsten carbide, nitrides such as hafnium, titanium and zirconium nitrides, borides such as tantalum, titanium and zirconium boride, suicides such as tantalum or molybdenum silicide, but also of oxides such as Al ₂ O ₃ , Cr ₂ O ₃ , HfO ₂ , TiO ₂ and ZrO ₂ . These wear-resistant materials can be applied individually and sometimes side by side, just like other materials, by thermal spraying onto a thin-walled steel casing tube surrounding the roller as a carrier for the wear-resistant material.

Ummantelungen mit hoher Härte zumindest im Bereich ihrer Oberfläche besitzen den besonderen Vorteil, daß sich der beim Walzen entstehende Abrieb oder auch Walzzunder beim Warmwalzen nicht auf der normalerweise verhältnismäßig weichen Oberfläche des Korpus der Meßrolle festsetzen und die Bandoberfläche beschädigen kann. Diese Gefahr einer Oberflächenbeschädigung des Bandes durch Stahlpartikel ist beim Trockendressieren von Stahlband besonders groß.Coatings with a high degree of hardness, at least in the area of their surface, have the particular advantage that the abrasion or mill scale that occurs during hot rolling cannot settle on the normally relatively soft surface of the measuring roller body and damage the strip surface. This risk of surface damage to the strip by steel particles is particularly high when dry-rolling steel strip.

Soll die Meßrolle beim Warmwalzen eingesetzt werden, dann sollte die Ummantelung zumindestens im Bereich ihrer Oberfläche eine möglichst hohe Anlaßbeständigkeit und/oder eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Hierfür eignen sich beispielsweise keramische Werkstoffe. Diese können sich auf einem den Korpus der Meßrolle einhüllenden Trägerrohr befinden.If the measuring roller is to be used in hot rolling, the casing should have the highest possible tempering resistance and/or the lowest possible thermal conductivity, at least in the area of its surface. Ceramic materials, for example, are suitable for this. These can be located on a support tube that envelops the body of the measuring roller.

Eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit läßt sich aber auch durch ein galvanisches Beschichten eines den Korpus der Meßrolle umgebenden Mantelrohrs mit einem Werkstoff höherer Verschleißfestigkeit, beispielsweise mit einer Hartchromschicht erreichen.However, wear resistance can also be improved by galvanically coating a casing tube surrounding the body of the measuring roller with a material with higher wear resistance, for example with a hard chrome layer.

Unabhängig von dem jeweiligen Werkstoff der Ummantelung bzw. des Mantelrohrs kann deren Oberfläche auch eine bestimmte OberflächentopographieRegardless of the material of the casing or jacket pipe, its surface can also have a certain surface topography

-5--5-

besitzen, die eine komplementäre Topographie auf der der Meßrolle gegenüberliegenden Bandoberfläche erzeugt oder erhält.which creates or maintains a complementary topography on the belt surface opposite the measuring roller.

Eine solche Topographie der Rolle läßt sich auf sehr unterschiedliche Weise erzeugen. Hierfür eignen sich beispielsweise das SBT- (Shot Blast Texturing- bzw. Schleuderradverfahren), das EDT- (Electrical Discharge Texturing- bzw. Funkenerrosionsverfahren), das Lasertex- bzw. Laserstrahl-Verfahren und das EBT-Verfahren (Electron Beam Texturing- bzw. Elektronenstrahl-Verfahren). Diese Verfahren sind beispielsweise in "Stahl und Eisen" 1990, Heft 3, Seiten 55 bis 60, "La Revue de Metallurgie-CIT 1997, Seiten 827 bis 836 und "Stahl", März 1992, Seiten 68 bis 74 beschrieben.Such a topography of the roll can be created in very different ways. Examples of suitable methods are the SBT (shot blast texturing or spin wheel process), the EDT (electrical discharge texturing or spark erosion process), the Lasertex or laser beam process and the EBT (electron beam texturing or electron beam process). These processes are described, for example, in "Stahl und Eisen" 1990, issue 3, pages 55 to 60, "La Revue de Metallurgie-CIT 1997, pages 827 to 836 and "Stahl", March 1992, pages 68 to 74.

Eine derartige Topographie kaltgewalzten Bandes wirkt sich günstig auf das Tiefziehverhalten, das Haften einer Lackierung und die Klebeeignung beim Herstellen von Klebeverbindungen aus. Solche Topographien werden im allgemeinen mit Hilfe der Arbeitswalzen auf das Band gebracht und unterliegen der Gefahr einer Beeinträchtigung, wenn das Band im Anschluß an das letzte Walzgerüst über eine glatte Meßrolle oder auch eine nicht ummantelte Meßrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen läuft.Such a topography of cold-rolled strip has a positive effect on the deep-drawing behavior, the adhesion of a coating and the adhesive suitability when producing adhesive bonds. Such topographies are generally applied to the strip using the work rolls and are subject to the risk of impairment if the strip runs over a smooth measuring roll or an uncoated measuring roll to determine flatness deviations after the last rolling stand.

Die Ummantelung kann aus einem die Meßrolle insgesamt umhüllenden Rohr oder auch aus mehreren nebeneinander angeordneten Rohrabschnitten bestehen. Das Rohr oder auch die Rohrabschnitte können aufgeschrumpft oder mechanisch mit dem Korpus der Meßrolle verbunden sein; sie können aus einem Werkstoff mit den gewünschten Eigenschaften bestehen oder mit einem solchen Werkstoff beschichtet sein.The casing can consist of a tube that completely encloses the measuring roller or of several tube sections arranged next to one another. The tube or the tube sections can be shrunk on or mechanically connected to the body of the measuring roller; they can consist of a material with the desired properties or be coated with such a material.

In jedem Falle sollte die Ummantelung einschließlich eines etwaigen Trägerrohrs eine geringe Wanddicke besitzen, um einen etwaigen Kraftnebenschluß zwischen dem Korpus der Meßrolle und den Meßgebern auf dem Wege über die Ummantelung zu vermeiden, zumindest aber sehr gering zu halten. Mit zunehmender Wanddicke und geringer werdender Spaltbreite vergrößern sich nämlichIn any case, the casing, including any support tube, should have a small wall thickness in order to avoid any possible force shunt between the body of the measuring roller and the sensors on the way across the casing, or at least to keep it very low. With increasing wall thickness and decreasing gap width,

-6--6-

- bei konstanter Radialkraft des Bandes - die im Wege eines Kraftnebenschlusses in den Meßgeber eingeleiteten Störkräfte. Je geringer daher die Dicke der Ummantelung und je breiter der die Meßgeber umgebende Spalt ist, desto geringer ist der Einfluß von Störkräften und desto größer ist auch die Durchbiegung der Ummantelung im Bereich der Ausnehmungen mit den Meßgebern. Die Spaltbreite sollte daher mindestens 0,5 mm betragen. Ein solch breiter Spalt führt nicht, wie bei nach außen offenen Ausnehmungen, zu einer Beschädigung der Walzgutoberfläche, weil der Spalt ja von der Ummantelung überdeckt ist, d.h. die Meßrolle eine geschlossene Oberfläche besitzt.- with a constant radial force of the strip - the disruptive forces introduced into the measuring sensor by means of a force shunt. Therefore, the smaller the thickness of the casing and the wider the gap surrounding the measuring sensors, the smaller the influence of disruptive forces and the greater the deflection of the casing in the area of the recesses with the measuring sensors. The gap width should therefore be at least 0.5 mm. Such a wide gap does not lead to damage to the surface of the rolled material, as is the case with recesses that are open to the outside, because the gap is covered by the casing, i.e. the measuring roller has a closed surface.

Bei einer sehr dünnen Ummantelung von beispielsweise 1 mm eignet sich die erfindungsgemäße Meßrolle daher auch für eine Verwendung von Wegmeßgebern, sofern diese wie die Kraftmeßgeber mit der Bohrungswandung nicht bzw. nicht in unmittelbarer Berührung stehen.With a very thin sheath of, for example, 1 mm, the measuring roller according to the invention is therefore also suitable for use with displacement sensors, provided that, like the force sensors, they are not in direct contact with the bore wall or are not in direct contact.

Besteht die Ummantelung aus mehreren Rohrabschnitten mit oder ohne Beschichtung, dann wirkt sich auch das günstig auf eine Minimierung der auf die Meßgeber einwirkenden Störkräfte (Kraftnebenschluß) aus, weil eine aus mehreren Rohrabschnitten bestehende Umhüllung ein im vorliegenden Zusammenhang günstigeres Biegeverhalten als die Rolle als solche zeigt; ihre Durchbiegung ist nicht so stark wie die der Rolle.If the sheathing consists of several pipe sections with or without a coating, this also has a positive effect on minimizing the disruptive forces acting on the sensors (force shunt), because a sheathing consisting of several pipe sections shows a more favorable bending behavior in the present context than the roll as such; its deflection is not as strong as that of the roll.

Zwischen dem Meßgeber oder einer nicht unbedingt erforderlichen Meßgeberabdeckung und der den Meßgeber umgebenden Wandung der Ausnehmung kann sich ein O-Ring oder eine Kunststoffschicht befinden, um den Einbau des Meßgebers und dessen Zentrierung in der Ausnehmung zu erleichtern. Der Kunststoff sollte einen deutlich geringeren Elastizitätsmodul besitzen als der Rollenwerkstoff, so daß er ein sicheres Zentrieren ermöglicht, ohne Kräfte von der Rolle auf die Abdeckung zu übertragen.An O-ring or a plastic layer can be placed between the sensor or a sensor cover (which is not absolutely necessary) and the wall of the recess surrounding the sensor to facilitate installation of the sensor and its centering in the recess. The plastic should have a significantly lower modulus of elasticity than the roller material so that it enables reliable centering without transferring forces from the roller to the cover.

Die Kunststoffschicht kann eine Dicke besitzen, die zunächst größer ist als die Differenz zwischen dem Durchmesser des Meßgebers bzw. einer Meßgeberab-The plastic layer can have a thickness that is initially greater than the difference between the diameter of the sensor or a sensor distance

-7--7-

deckung und dem Durchmesser der Ausnehmung, d.h. größer als die Breite des Spalts zwischen Meßgeber bzw. Abdeckung und Wandung der Ausnehmung. Demgemäß besitzt der ummantelte Meßgeber bzw. die ummantelte Meßgeberabdeckung gegenüber der Ausnehmung bei Raumtemperatur ein Übermaß.cover and the diameter of the recess, i.e. larger than the width of the gap between the sensor or cover and the wall of the recess. Accordingly, the encased sensor or the encased sensor cover has an oversize compared to the recess at room temperature.

Zum Einsetzen eines Meßgebers, beispielsweise mit einer beschichteten Meßgeberabdeckung größeren Durchmessers als der Meßgeber in die Ausnehmung der Umlenkmeßrolle kann die Abdeckung unterkühlt und der Rollenkörper erwärmt werden. Dadurch verkleinert sich der Umfang der Abdeckung mit ihrer Beschichtung, während sich der Durchmesser der Ausnehmung infolge Wärmedehnung vergrößert. Unter diesen Umständen läßt sich die Abdeckung problemlos in die Ausnehmung einsetzen. Beim Angleichen beider Körper an die Raumtemperatur wird die Abdeckung selbsttätig zentriert.To insert a sensor, for example with a coated sensor cover with a larger diameter than the sensor, into the recess of the deflection measuring roller, the cover can be cooled and the roller body heated. This reduces the circumference of the cover with its coating, while the diameter of the recess increases due to thermal expansion. Under these circumstances, the cover can be inserted into the recess without any problem. When both bodies are adjusted to room temperature, the cover is automatically centered.

Die Zwangsposition, die eine etwaige Meßgeberabdeckung und der Meßgeber bei der erfindungsgemäßen Meßrolle einnehmen, ist selbst bei dauerhaftem Einsatz positionsstabil. Die von einer Rollenverformung ausgehenden Störkräfte und -momente werden von der Kunststoffschicht und/oder der Ummantelung aufgenommen und nicht in die Abdeckung bzw. den Meßgeber eingeleitet.The forced position that any sensor cover and the sensor assume in the measuring roller according to the invention is stable even during long-term use. The disruptive forces and moments resulting from roller deformation are absorbed by the plastic layer and/or the casing and are not introduced into the cover or the sensor.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ummantelung liegt in der Abdichtung des Spaltes zwischen Meßgeberabdeckung bzw. Meßgeber und Ausnehmung. Der Spalt braucht daher nicht oder nicht bis zur Rollenoberfläche verschlossen zu sein. Feinpartikularer Metallabrieb, der beim Walzen von Stahlband ein besonderes Problem für die zuverlässige Funktion der Meßrolle darstellt, kann nicht mehr in den Spalt eindringen und die Funktion des Meßgebers behindern.One advantage of the casing according to the invention is that it seals the gap between the sensor cover or sensor and the recess. The gap therefore does not need to be closed or not closed up to the surface of the roller. Fine particulate metal abrasion, which is a particular problem for the reliable function of the measuring roller when rolling steel strip, can no longer penetrate into the gap and impair the function of the sensor.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. In the drawing:

-8--8th-

Fjg. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Meßrolle mit in Ausnehmungen angeordneten Kraftmeßgebern und deren Abdeckungen nach der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 1 is an axial longitudinal section through a measuring roller with force sensors arranged in recesses and their covers along the line II in Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Meßrolle nach der Linie H-Il in Fig. 1; Fig. 2 is a cross-section through the measuring roller along the line H-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch eine Meßrolle mit in Ausnehmungen befindlichen Wegmeßgebern im belasteten Zustand. Fig. 3 shows an axial longitudinal section through a measuring roller with position sensors located in recesses in the loaded state.

Die Meßrolle 1 besitzt eine Vielzahl von über die Rollenbreite verteilten Ausnehmungen 2, in die Kraft- bzw. Piezomeßgeber 3 in Gestalt von Quarz-Unterlegscheiben zum Messen dynamischer und quasistatischer Kräfte mit zylindrischen Abdeckungen 4 eingesetzt sind. Die Meßgeber 3 erstrecken sich zwischen dem Boden 9 der Ausnehmung 2 und der Abdeckung 4. Die Abdeckung 4 besitzt eine Einsenkung 5, in der sich der Kopf 6 einer Spannschraube 7 befindet, die in eine Gewindebohrung 8 der Meßrolle 1 eingreift. Mit Hilfe der Spannschraube 7 ist die Abdeckung 4 mit dem Kraftmeßgeber 3 gegen den Boden 9 der Ausnehmung 2 verspannt. Die Abdeckungen 4 liegen an einem Rollenmantel 10 an, der die zylindrische Oberfläche der Rolle 1 vollständig umhüllt.The measuring roller 1 has a large number of recesses 2 distributed over the width of the roller, into which force or piezo sensors 3 in the form of quartz washers for measuring dynamic and quasi-static forces with cylindrical covers 4 are inserted. The sensors 3 extend between the bottom 9 of the recess 2 and the cover 4. The cover 4 has a depression 5 in which the head 6 of a clamping screw 7 is located, which engages in a threaded hole 8 of the measuring roller 1. With the help of the clamping screw 7, the cover 4 with the force sensor 3 is clamped against the bottom 9 of the recess 2. The covers 4 lie against a roller casing 10, which completely envelops the cylindrical surface of the roller 1.

Wenn der Mantel 10 einen ausreichenden Wärmeschutz bietet, können die Abdeckungen 4 eine geringe Dicke besitzen oder auch ganz entfallen.If the jacket 10 offers sufficient thermal protection, the covers 4 can have a small thickness or can be omitted entirely.

In der Meßrolle 1 befinden sich nicht dargestellte radiale Bohrungen, die die Meßleitungen der Meßgeber 3 aufnehmen. Die Bohrungen führen zu einer zentralen Bohrung 11 in der Rollenachse, durch die die Meßleitungen aus der Umlenkmeßrolle herausgeführt werden (nicht dargestellt).In the measuring roller 1 there are radial holes (not shown) which accommodate the measuring lines of the measuring sensors 3. The holes lead to a central hole 11 in the roller axis through which the measuring lines are led out of the deflection measuring roller (not shown).

Zwischen den Abdeckungen 4 und den Meßgebern 3 einerseits sowie der Wandung der Ausnehmungen 2 andererseits befindet sich jeweils ein umlaufender Spalt 12, der von einer Kunststoffschicht 13 überbrückt ist, oder in dem sich eine O-Ring-Dichtung befinden kann.Between the covers 4 and the sensors 3 on the one hand and the wall of the recesses 2 on the other hand there is a circumferential gap 12 which is bridged by a plastic layer 13 or in which an O-ring seal can be located.

9-9-

Im Betrieb wirkt die Radialkraft des umlaufenden Bandes über den Mantel 10 direkt auf die Meßgeberabdeckung 4, die ihrerseits den Meßgeber 3 beaufschlagt und dabei ein Meßsignal erzeugt, indem sie ihn gegen den Boden 9 der Ausnehmung 2 drückt. Die verformungsbedingten Störkräfte und -momente der Rolle 1 werden in Anbetracht der geringen Dicke des Mantels 10 nicht auf die Abdeckung 4 und damit auf den Meßgeber 3 übertragen, sondern führen allenfalls zu einer Durchbiegung des Mantels über den Ausnehmungen 2 (vgl. Fig. 3), die ein Wegmeßgeber aufzunehmen vermag, während es bei formstabilen Kraftmeßgebern nicht zu einer lokalen Durchbiegung der Ummantelung kommt.During operation, the radial force of the rotating belt acts via the casing 10 directly on the sensor cover 4, which in turn acts on the sensor 3 and generates a measurement signal by pressing it against the bottom 9 of the recess 2. The deformation-related disturbing forces and moments of the roller 1 are not transferred to the cover 4 and thus to the sensor 3 due to the small thickness of the casing 10, but at most lead to a deflection of the casing above the recesses 2 (see Fig. 3), which a position sensor can absorb, whereas with dimensionally stable force sensors there is no local deflection of the casing.

Eine Verfälschung der Meßergebnisse tritt bei der erfindungsgemäßen Meßrolle nicht ein, während gleichzeitig die Möglichkeit besteht, mit Hilfe einer strukturierten Oberfläche des Mantels die ihm zugekehrte Oberfläche des Bandes zu beeinflussen oder unbeeinflußt zu lassen, wenn die Bandoberfläche bereits mit Hilfe der Arbeitswalzen strukturiert ist.The measuring roller according to the invention does not distort the measurement results, while at the same time it is possible to use a structured surface of the shell to influence the surface of the strip facing it or to leave it uninfluenced if the strip surface is already structured by means of the work rolls.

Claims (12)

1. Meßrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen beim Walzen von Metallband mit - in Ausnehmungen (2) angeordneten Meßgebern (3), - einem umlaufenden Spalt (12) zwischen den Meßgebern und der Wandung der Ausnehmungen und - einer Ummantelung (10) mit hoher Vergütbarkeit, Verschleißbeständigkeit, Anlaßbeständigkeit, niedriger Wärmeleitfähigkeit und strukturierter Oberfläche einzeln oder nebeneinander. 1. Measuring roller for determining flatness deviations when rolling metal strip with - sensors ( 3 ) arranged in recesses ( 2 ), - a circumferential gap ( 12 ) between the sensors and the wall of the recesses and - a coating ( 10 ) with high hardenability, wear resistance, tempering resistance, low thermal conductivity and structured surface, individually or next to each other. 2. Meßrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Ummantelung etwa 2 bis 5 mm beträgt. 2. Measuring roller according to claim 1, characterized in that the thickness of the casing is approximately 2 to 5 mm. 3. Meßrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ummantelung auf einem Trägerrohr befindet. 3. Measuring roller according to claim 1 or 2, characterized in that the casing is located on a support tube. 4. Meßrolle nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf das Trägerrohr thermisch aufgespritzte Ummantelung (10). 4. Measuring roller according to claim 3, characterized by a sheath ( 10 ) thermally sprayed onto the carrier tube. 5. Meßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine keramische Ummantelung (10). 5. Measuring roller according to one of claims 1 to 4, characterized by a ceramic casing ( 10 ). 6. Meßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (12) mindestens 0,5 mm breit ist. 6. Measuring roller according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gap ( 12 ) is at least 0.5 mm wide. 7. Meßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeber (3) von einer Kunststoffschicht (13) umgeben ist. 7. Measuring roller according to one of claims 1 to 6, characterized in that the measuring sensor ( 3 ) is surrounded by a plastic layer ( 13 ). 8. Meßrolle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (13) einen wesentlich geringeren Elastizitätsmodul besitzt als der Meßrollenwerkstoff. 8. Measuring roller according to claim 7, characterized in that the plastic layer ( 13 ) has a substantially lower modulus of elasticity than the measuring roller material. 9. Meßrolle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kunststoffschicht (13) in situ 0,01 bis 2 mm beträgt. 9. Measuring roller according to claim 7 or 8, characterized in that the thickness of the plastic layer ( 13 ) in situ is 0.01 to 2 mm. 10. Meßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Spalt (12) zwischen einer Meßgeberabdeckung (4) und der Wandung der Ausnehmung (2) befindet. 10. Measuring roller according to one of claims 1 to 9, characterized in that a gap ( 12 ) is located between a sensor cover ( 4 ) and the wall of the recess ( 2 ). 11. Meßrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (2) einen kreisförmigen Querschnitt besitzen. 11. Measuring roller according to one of claims 1 to 10, characterized in that the recesses ( 2 ) have a circular cross-section. 12. Meßrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (10) aus mehreren rohrförmigen Abschnitten besteht. 12. Measuring roller according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the casing ( 10 ) consists of several tubular sections.