EP3790675B1

EP3790675B1 - Measuring roller for determining a property of a strip-like product guided over the measuring roller

Info

Publication number: EP3790675B1
Application number: EP19816688.6A
Authority: EP
Inventors: Gert Mücke; Julian KREMEYER; Thorsten Voss
Original assignee: BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Current assignee: BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-10-06
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: CN113382809A; WO2020120329A1; EP3790675A1; CN113382809B; JP2022510993A; DE102018009611A1; EP3936249A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Messrolle zum Feststellen einer Eigenschaft eines über die Messrolle geführten bandförmigen Guts, insbesondere von Metallband. Eine gattungsgemässe Messrolle ist z.B. aus der US 5 285 684 A bekannt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Feststellen einer Eigenschaft eines über die Messrolle geführten bandförmigen Guts, insbesondere von Metallband. Ebenso betrifft die Erfindung eine Verwendung einer solchen Messrolle.The invention relates to a measuring roller for determining a property of a strip-shaped material guided over the measuring roller, in particular a metal strip. A generic measuring roller is, for example, from U.S. 5,285,684 A known. The invention also relates to a method for determining a property of a strip-shaped product, in particular a metal strip, which is guided over the measuring roller. The invention also relates to the use of such a measuring roller.

Messrollen werden beim Kalt- und Warmwalzen von Metallband eingesetzt und sind beispielsweise aus der DE 42 36 657 A1 bekannt.Measuring rollers are used for cold and hot rolling of metal strip and are, for example, from the DE 42 36 657 A1 known.

Für das herkömmliche Messen der Planheit beim Walzen von Bändern werden im Wesentlichen Verfahren eingesetzt, bei denen das Band mit einem gewissen Umschlingungswinkel über eine mit Kraftsensoren bestückte Messrolle geführt wird. Auf diese Weise kommt es bei der in der DE 42 36 657 A1 beschriebenen Messrolle zu einer Berührung zwischen Kraftmessgebern oder deren Abdeckungen, die in zur Messrollenoberfläche offenen radialen Ausnehmungen der Messrolle angeordnet sind, und dem Band. Zwischen den am Boden ihrer Ausnehmung aufgespannten Kraftsensoren und der sie umgebenden Ausnehmungswandung befindet sich ein zylindrischer Spalt. Dieser Spalt kann mit einem O-Ring schulterdichtend oder mit einer Kunststoffschicht frontdichtend verschlossen sein, um das Eindringen von Schmutz, beispielsweise Bandabrieb und Schmiermittel in die Ringspalte zwischen Kraftsensor und Messrollenkorpus zu verhindern. Auch ist es möglich, wie in der DE 42 36 657 A1 in der Fig. 1c dargestellt ist, den Messgeber in eine Ausnehmung der Vollrolle zu platzieren, die dann mit einer angearbeiteten Membran abgedeckt wird.For the conventional measurement of flatness when rolling strips, methods are essentially used in which the strip is guided with a certain wrap angle over a measuring roller equipped with force sensors. This is how it happens in the DE 42 36 657 A1 described measuring roller to a contact between force transducers or their covers, which are arranged in the measuring roller surface open radial recesses of the measuring roller, and the tape. There is a cylindrical gap between the force sensors clamped at the bottom of their recess and the recess wall surrounding them. This gap can be closed with an O-ring to seal the shoulder or with a plastic layer to seal the front in order to prevent the penetration of dirt, for example belt abrasion and lubricant, into the annular gap between the force sensor and the measuring roller body. It is also possible, as in the DE 42 36 657 A1 in the Figure 1c is shown to place the encoder in a recess of the full roll, which is then covered with an attached membrane.

Die Anordnung der Kraftsensoren mit Abstand von der sie umgebenden Wandung und das Verschließen des Ringspalts mit Hilfe eines O-Rings oder eines hinreichend elastischen Kunststoffs ( DE 196 16 980 A1 ) verhindert, dass sich während des Walzens im Korpus der Messrolle wirksame Querkräfte störend auf die Kraftsensoren bzw. das Messergebnis auswirken. Derartige Störkräfte sind die Folge des auf die Messrolle wirkenden Bandzugs und einer damit verbundenen Durchbiegung der Messrolle. Deren Querschnitt nimmt dabei die Form einer Ellipse an, deren längere Achse parallel zum Band verläuft. Die Messrollendurchbiegung täuscht dem Kraftsensor eine Unebenheit des Bandes vor, wenn sie durch Kraftnebenschluss auf den Messgeber übertragen wird. Ein solcher Kraftnebenschluss lässt sich bei der Verwendung einer Dichtung im Ringspalt nicht ganz vermeiden, da die Dichtkräfte zwangsläufig auf den Kraftsensor wirken.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 ( DE 196 16 980 A1 ) prevents effective transverse forces in the body of the measuring roller from interfering with the force sensors or the measurement result. Such disruptive forces are the result of the belt tension acting on the measuring roller and the associated deflection of the measuring roller. Their cross-section takes on the shape of an ellipse, the longer axis of which runs parallel to the strip. The deflection of the measuring roller simulates an unevenness of the belt to the force sensor if it is transmitted to the measuring sensor by shunted force. Such a force shunt cannot be completely avoided when using a seal in the annular gap, since the sealing forces inevitably act on the force sensor.

Aus DE 102 07 501 C1 ist eine Vollrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen beim Behandeln von bandförmigem Gut, insbesondere von Metallband, mit in Ausnehmungen angeordneten Kraftsensoren bekannt, bei der die Kraftsensoren axial zugänglich sind. Das Einbringen der axial verlaufenden Ausnehmungen wird häufig mit Tieflochbohrwerkzeugen durchgeführt. Bei Messrollen mit Ballenbreiten > 1000 mm müssen sehr lange Bohrwerkzeuge verwendet werden, da für das stirnseitige Bohren der Ausnehmung das Bohrwerkzeug erst über die zum Teil sehr langen Zapfen gefahren werden muss. Ein Verlaufen des Bohrkanals ist häufig die Ursache.the end DE 102 07 501 C1 a solid roller for determining deviations in flatness when handling strip-shaped material, in particular metal strip, with force sensors arranged in recesses is known, in which the force sensors are axially accessible. The axially extending recesses are often made with deep-hole drilling tools. In the case of measuring rollers with a barrel width> 1000 mm, very long drilling tools must be used, as the drilling tool first has to be moved over the sometimes very long pins for the frontal drilling of the recess. Often the cause is the drilled channel running out of line.

Aus DE 20 2007 001 066 U1 ist eine Messrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen beim Behandeln von bandförmigem Gut, insbesondere von Metallband, mit einem Messrollenkörper und einem den Messrollenkörper zumindest teilweise umgebenden Mantelrohr und in Ausnehmungen angeordneten Kraftsensoren bekannt, wobei sich die Ausnehmungen von einer Stirnseite der Messrolle in den Messrollenkörper und/oder in das Mantelrohr hinein erstreckt. Die Ausnehmung kann stirnseitig mit einem Deckel verschlossen werden. Die jeweils stirnseitig vorgesehenen Zapfen dieser Messrolle sind an dem Messrollenkörper ausgeformt. Nachteilig an dieser Messrolle ist die Schwächung des Messrollenkörpers, bzw. des Mantelrohrs durch die eingebrachten Ausnehmungen. Bei breiten Messrollen ist auch wie beim Tieflochbohren hierbei das Überfahren des Lagerzapfens von großem Nachteil. Ein weiteres Problem ist das Verschließen der bis zur Stirnseite eingearbeiteten Kanäle/Nuten, da diese nicht wie bei der DE 102 07 501 C1 mit Bohrwerkzeuge (runde Kanäle), sondern mit Fräswerkzeuge (eckige Kanäle) hergestellt werden.the end DE 20 2007 001 066 U1 a measuring roller for determining flatness deviations when handling strip-shaped material, in particular metal strip, with a measuring roller body and a casing tube at least partially surrounding the measuring roller body and force sensors arranged in recesses is known, the recesses from one end face of the measuring roller in the measuring roller body and / or extends into the jacket tube. The recess can be closed at the front with a cover. The journals of this measuring roller provided at the end face are formed on the measuring roller body. The disadvantage of this measuring roller is the weakening of the measuring roller body or the jacket tube due to the recesses made. With wide measuring rollers, as with deep hole drilling, driving over the bearing journal is a major disadvantage. Another problem is the closing of the channels / grooves incorporated up to the front side, since these are not like with the DE 102 07 501 C1 with drilling tools (round channels), but with milling tools (angular channels).

Die Messrollen des Standes der Technik ermitteln die Planheit des Bandes anhand von über den Umfang der Messrolle verteilten Einzelsensoren. Dabei werden die Messergebnisse der Einzelsensoren zur Ermittlung der Planheit bei der Auswertung häufig in Bezug zueinander gesetzt. Bei den Messrollen des Standes der Technik treten immer dann Messfehler auf, wenn das Metallband schwingt. Das ist beispielsweise der Fall, wenn die Messrolle in der Nähe eines Haspels angeordnet ist. Die Schwingung führt dazu, dass der Betrag der auf den einzelnen Kraftsensor wirkenden Kraft nicht mehr allein vom Bandzug und der Planheit des Bandes abhängt, sondern durch die Schwingung verstärkt oder gemindert wird. Dies führt gerade bei Auswertemethoden, die die Messergebnisse von über den Umfang verteilten Einzelsensoren ins Verhältnis zueinander setzen, zu Messfehlern.The measuring rollers of the prior art determine the flatness of the strip on the basis of individual sensors distributed over the circumference of the measuring roller. The measurement results of the individual sensors are often set in relation to one another in order to determine the flatness during the evaluation. With the measuring rollers of the prior art, measuring errors always occur when the metal strip vibrates. This is the case, for example, when the measuring roller is arranged in the vicinity of a reel. The oscillation means that the amount of force acting on the individual force sensor no longer depends solely on the strip tension and the flatness of the strip, but is increased or decreased by the oscillation. This leads to measurement errors, especially with evaluation methods that relate the measurement results from individual sensors distributed over the circumference.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Aussagekraft der mit derartigen Messrollen durchgeführten Untersuchungen der Eigenschaften des über die Messrolle geführten bandförmigen Guts zu erhöhen.The invention is based on the problem of increasing the informative value of the investigations carried out with such measuring rollers on the properties of the strip-shaped material guided over the measuring roller.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 8 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.This object is achieved by the subjects of claims 1, 8 and 9. Advantageous embodiments are explained in more detail in the subclaims and the following description.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, mehrere Kraftsensoren in einer Ausnehmung des Messrollenkörpers anzuordnen. DE 102 07 501 C1 lehrt in Spalte 3, Zeilen 1 und 2, mehrere Kraftsensoren in einer Ausnehmung mit Abstand voneinander anzuordnen. Die US 2013/0298625 A1 zeigt in ihrer Fig. 2 ebenfalls mehrere, beanstandet voneinander angeordnete Kraftsensoren. Die DE 10 2014 012 426 A1 lehrt in [0021], mehrere Kraftsensoren in einer Ausnehmung anzuordnen und konkretisiert diese Lehre in ihrer Fig. 2 dadurch, dass mehrere Kraftsensoren beabstandet voneinander in der Ausnehmung angeordnet sind. Dem Stand der Technik ist die allgemeine Lehre zu entnehmen, bei mehreren in einer Ausnehmung angeordneten Kraftsensoren diese deutlich beabstandet voneinander anzuordnen. Dem mag das Bestreben zugrundeliegen, die vorhandenen (wenigen) Kraftsensoren in der jeweiligen Ausnehmung möglichst breit zu verteilen, um die Messung über die durch die Länge der Ausnehmung vorgegebene mögliche Breite des Messfelds möglichst breit aufzustellen. Ferner mag dieser weit beabstandeten Anordnung der Kraftsensoren innerhalb der Ausnehmung der Gedanke zugrundeliegen, Fehlmessungen zu vermeiden. Bei der Messung einer radial auf den Messrollenkörper einer Messrolle wirkenden Kraft mittels eines Kraftsensors, der beabstandet von der Umfangsfläche des Messrollenkörpers in einer Ausnehmung des Messrollenkörpers angeordnet ist, besteht das Problem, dass die radial wirkende Kraft durch das Material des Messrollenkörpers, durch das sie hindurchdringen muss, um die Sensorfläche des Kraftsensors zu erreichen, gestreut wird. Dieses Phänomen wird als Spannungskegel oder "Rötscherkegel" bezeichnet. Dieser Effekt führt dazu, dass eine deutlich beabstandete Anordnung der Kraftsensoren voneinander innerhalb einer Ausnehmung bevorzugt wird. So kann vermieden werden, dass zwei benachbart zueinander angeordnete Kraftsensoren im Zuge der Planheitsmessung Messsignale liefern, die von einer einzigen an einem einzigen Punkt der Umfangsfläche des Messrollenkörpers einwirkenden Radialkraft verursacht werden und für einige Auswertemethoden des Standes der Technik eigentlich nur von dem einen der beiden Sensoren gemessen werden sollten. Die Erfindung ermöglicht es, möglichst viele Kraftsensoren in einer Reihe anzuordnen.It is known from the prior art to arrange several force sensors in a recess of the measuring roller body. DE 102 07 501 C1 teaches in column 3, lines 1 and 2, to arrange several force sensors in a recess at a distance from one another. the US 2013/0298625 A1 shows in her Fig. 2 also several force sensors spaced apart from one another. the DE 10 2014 012 426 A1 teaches in [0021] to arrange several force sensors in a recess and specifies this teaching in their Fig. 2 in that several force sensors are arranged in the recess at a distance from one another. The general teaching can be taken from the state of the art, in the case of several force sensors arranged in a recess, to arrange these at a considerable distance from one another. This may be based on the endeavor to distribute the existing (few) force sensors as broadly as possible in the respective recess in order to set up the measurement as broadly as possible over the possible width of the measurement field predetermined by the length of the recess. Furthermore, this widely spaced arrangement of the force sensors within the recess may be based on the idea of avoiding incorrect measurements. When measuring a force acting radially on the measuring roller body of a measuring roller by means of a force sensor which is arranged at a distance from the circumferential surface of the measuring roller body in a recess of the measuring roller body, there is the problem that the radially acting force is caused by the material of the measuring roller body through which they penetrate must be scattered in order to reach the sensor surface of the force sensor. This phenomenon is known as the tension cone or "Rötscher cone". This effect means that a clearly spaced arrangement of the force sensors from one another within a recess is preferred. It can thus be avoided that two force sensors arranged adjacent to one another deliver measurement signals in the course of the flatness measurement which are caused by a single radial force acting at a single point on the circumferential surface of the measuring roller body and for some evaluation methods of the prior art, only one of the two sensors should actually be measured. The invention makes it possible to arrange as many force sensors as possible in a row.

Damit kann die Zahl der Messstellen auf dem Umfang der Messrolle reduziert werden. Es ist sogar in einer bevorzugten Ausführungsform denkbar, alle Kraftsensoren, die zur Bestimmung der Eigenschaft, beispielsweise der Planheit notwendig sind, in einer einzigen axial verlaufenden Ausnehmung oder in einer einzigen Reihe von radial verlaufenden, nebeneinander angeordneten Bohrungen anzuordnen. Durch diese konzentrierte Anordnung der Einzelsensoren auf einer Linie wird der Einfluss von Schwingungen auf das Messergebnis reduziert. Alle derart angeordneten Sensoren sehen das bandförmige Gut im gleichen Schwingungszustand, so dass Relativaussagen präziser getroffen werden können. Dadurch wird die Aussagekraft der mit derartigen Messrollen durchgeführten Untersuchungen der Eigenschaften des über die Messrolle geführten bandförmigen Guts erhöht. Für die Messung der Planheit kann die erfindungsgemäße Anordnung der Kraftsensoren auch den Vorteil einer höheren Auflösung und genaueren Abbildung der tatsächlichen Planheit bieten.This allows the number of measuring points to be reduced on the circumference of the measuring roller. It is even conceivable in a preferred embodiment to arrange all force sensors that are necessary to determine the property, for example the flatness, in a single axially extending recess or in a single row of radially extending bores arranged next to one another. This concentrated arrangement of the individual sensors on a line reduces the influence of vibrations on the measurement result. All sensors arranged in this way see the strip-shaped material in the same state of oscillation, so that relative statements can be made more precisely. This increases the informative value of the investigations carried out with such measuring rollers on the properties of the strip-shaped material guided over the measuring roller. For measuring the flatness, the arrangement of the force sensors according to the invention can also offer the advantage of a higher resolution and more precise mapping of the actual flatness.

Die erfindungsgemäße Messrolle weist einen Messrollenkörper auf. Erfindungsgemäss weist der Messrollenkörper eine geschlossene Umfangsfläche auf. Erfindungsgemäss ist der Messrollenkörper eine Vollrolle, die sich entlang einer Längsachse erstreckt. Unter einer Vollrolle wird ein Messrollenkörper verstanden, der einstückig ist und dessen Form entweder mit einem Urformverfahren, beispielsweise Gießen, hergestellt wurde und/oder dessen geometrische Form durch Trennverfahren, insbesondere durch Zerspanen, insbesondere durch Drehen, Bohren, Fräsen oder Schleifen aus einem einstückigen Halbzeug hergestellt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind bei einem solchen als Vollrolle ausgebildeten Messrollenkörper auch die jeweils stirnseitig der Messrolle angeordneten Messrollenzapfen zur drehbaren Lagerung der Messrolle, beispielsweise in Kugellagern, Teil des einstückigen Körpers. Es sind jedoch auch Bauformen, wie sie beispielsweise Fig. 2 der DE 20 2014 006 820 U1 dargestellt werden, denkbar, bei denen der Hauptteil des Messrollenkörpers als zylinderförmige Vollrolle ausgeführt wird, die stirnseits angeordnete Deckel aufweist, an denen die Messrollenzapfen ausgeführt sind. Ferner kann der erfindungsgemäße Messrollenkörper beispielsweise wie der in Fig. 3 der DE 20 2014 006 820 U1 ausgeführte Messrollenkörper ausgebildet sein, bei dem der Messrollenkörper mit angeformten Zapfen ausgebildet ist und über den Messrollenkörper ein Mantelrohr aufgeschoben wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle jedoch kein Mantelrohr auf, sondern ist als Vollrolle ausgeführt.The measuring roller according to the invention has a measuring roller body. According to the invention, the measuring roller body has a closed circumferential surface. According to the invention, the measuring roller body is a full roller that extends along a Extends longitudinal axis. A full roll is understood to mean a measuring roll body which is in one piece and whose shape was produced either with a primary molding process, for example casting, and / or its geometric shape by separating processes, in particular by machining, in particular by turning, drilling, milling or grinding from a one-piece semi-finished product will be produced. In a preferred embodiment, in such a measuring roller body designed as a full roller, the measuring roller journals for rotatable mounting of the measuring roller, for example in ball bearings, are also part of the one-piece body. However, there are also designs, such as those for example Fig. 2 the DE 20 2014 006 820 U1 are shown, conceivable, in which the main part of the measuring roller body is designed as a cylindrical solid roller, which has frontally arranged covers on which the measuring roller journals are carried out. Furthermore, the measuring roller body according to the invention can, for example, like that in Fig. 3 the DE 20 2014 006 820 U1 executed measuring roller body be formed, in which the measuring roller body is formed with molded pins and a jacket tube is pushed over the measuring roller body. In a particularly preferred embodiment, however, the measuring roller does not have a jacket tube, but is designed as a full roller.

Der Messrollenkörper der erfindungsgemäßen Messrolle weist eine geschlossene Umfangsfläche auf. Dies wird dadurch erreicht, dass der Messrollenkörper als Vollrolle ausgebildet wird und alle in dem Messrollenkörper vorgesehenen Ausnehmungen derart ausgebildet sind, dass keine Ausnehmung von der Ausnehmung zur Umfangsfläche führt. Bei einer solchen Ausführungsform werden die Ausnehmungen insbesondere bevorzugt axial geführt und weisen eine Öffnung an einer Stirnseite des Messrollenkörpers auf oder es werden Querkanäle innerhalb des Messrollenkörpers vorgesehen, die von der Ausnehmung aus radial weiter in das Innere des Messrollenkörpers führen, beispielsweise zu einem Sammelkanal in der Mitte des Messrollenkörpers. Eine geschlossene Umfangsfläche des Messrollenkörpers lässt sich ferner dadurch erzielen, dass bei Ausführungsformen, bei denen die jeweilige Ausnehmung eine in Richtung auf die Umfangsfläche führende Ausnehmung aufweist, diese durch ein Verschlusselement verschlossen werden. Ein derartiges Verschlusselement kann ein einen Grundkörper des Messrollenkörpers gesamthaft umgebendes Mantelrohr sein, wie beispielsweise in den Fig. 3 und 4 der DE 10 2014 012 426 A1 gezeigt. Das Verschlusselement kann jedoch auch nach Art der in DE 197 47 655 A1 gezeigten Abdeckung ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle jedoch kein Mantelrohr auf, sondern ist als Vollrolle ausgeführt, entweder als solche, bei der keine Ausnehmung von der Ausnehmung zur Umfangsfläche führt, oder als solche, bei der die jeweilige Ausnehmung eine in Richtung auf die Umfangsfläche führende Ausnehmung ist, die aber durch ein Verschlusselement, wie beispielsweise eine Abdeckung, verschlossen wird. Zudem sind Beschichtungen, beispielsweise der Umfangsfläche einer Vollrolle oder der Umfangsfläche eines Mantelrohr denkbar, beispielsweise zur Reduktion der Reibung oder zum Schutz des über die Messrolle zu führenden bandförmigten Guts.The measuring roller body of the measuring roller according to the invention has a closed circumferential surface. This is achieved in that the measuring roller body is designed as a solid roller and all recesses provided in the measuring roller body are designed in such a way that no recess leads from the recess to the circumferential surface. In such an embodiment, the recesses are particularly preferably guided axially and have an opening on one end face of the measuring roller body or transverse channels are provided within the measuring roller body, which lead from the recess radially further into the interior of the measuring roller body, for example to a collecting channel in the Middle of the measuring roller body. A closed circumferential surface of the measuring roller body can also be achieved in that in embodiments in which the respective recess has a recess leading in the direction of the circumferential surface, these are closed by a closure element. Such a closure element can be a casing tube that completely surrounds a base body of the measuring roller body, for example in FIG Fig. 3 and 4th the DE 10 2014 012 426 A1 shown. However, the closure element can also be of the type in DE 197 47 655 A1 be formed cover shown. In a preferred embodiment, however, the measuring roller does not have a jacket tube, but is designed as a full roller, either as one in which no recess leads from the recess to the circumferential surface, or as one in which the respective recess has an in Direction of the circumferential surface leading recess, but which is closed by a closure element, such as a cover. In addition, coatings, for example the circumferential surface of a solid roll or the circumferential surface of a casing tube, are conceivable, for example to reduce friction or to protect the strip-shaped material to be guided over the measuring roll.

In dem Messrollenkörper der erfindungsgemäßen Messrolle ist mindestens eine Ausnehmung vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass die Vorzüge der Erfindung bereits mit einer einzigen Ausnehmung im Messrollenkörper erreicht werden können. So ist es bei der Planheitsmessung denkbar, eine Information über die Planheit des über die Messrolle geführten bandförmigen Guts einmal pro Umdrehung der Messrolle bereitzustellen.At least one recess is provided in the measuring roller body of the measuring roller according to the invention. It has been shown that the advantages of the invention can be achieved with a single recess in the measuring roller body. For example, when measuring the flatness, it is conceivable to provide information about the flatness of the strip-shaped material guided over the measuring roller once per revolution of the measuring roller.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Messrollenkörper mehrere Ausnehmungen auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen im gleichen radialen Abstand zur Längsachse des Messrollenkörpers ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Ausnehmungen in Umfangsrichtung äquidistant zueinander verteilt angeordnet. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen eine erste Gruppe von Ausnehmungen vorgesehen ist, die insbesondere bevorzugt im gleichen radialen Abstand zur Längsachse und in Umfangsrichtung äquidistant verteilt angeordnet sind, und bei dem zusätzlich zu dieser ersten Gruppe von Ausnehmungen zumindest eine weitere Ausnehmung vorgesehen ist, die entweder bezüglich ihres radialen Abstands zur Längsachse anders ausgeführt ist, als die Ausnehmungen der ersten Gruppe und/oder nicht den gleichen Abstand in Umfangsrichtung zu den übrigen Ausnehmungen aufweist, wie die übrigen Ausnehmung zueinander aufweisen. So ist es beispielsweise denkbar, eine Messrolle hinsichtlich der Planheitsmessung so auszuführen, wie eine Messrolle des Standes der Technik, beispielsweise wie die aus DE 102 07 501 bekannte Vollrolle oder die aus DE 10 2014 012 426 A1 bekannten Messrollen, um dann aber für die erfindungsgemäße Ausstattung diese Messrollen des Standes der Technik mit einer weiteren, außerhalb des Rasters ausgeführten Ausnehmung zu versehen, mit der beispielsweise eine andere Messung durchgeführt wird. Vorzugsweise sind die in diesem Absatz genannten Ausnehmungen solche, die in Axialrichtung des Messrollenkörpers verlaufen. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei der die Messrolle eine einzige Ausnehmung aufweist und alle Kraftsensoren der Messrolle in einer einzigen Ausnehmung, beispielsweise in einer einzigen axial verlaufenden Ausnehmung angeordnet sind.In a preferred embodiment, the measuring roller body has several recesses. In a preferred embodiment, the recesses are designed at the same radial distance from the longitudinal axis of the measuring roller body. In a preferred embodiment, all of the recesses are arranged so as to be equidistant from one another in the circumferential direction. However, embodiments are also conceivable in which a first group of recesses is provided, which are particularly preferably arranged at the same radial distance from the longitudinal axis and equidistantly distributed in the circumferential direction, and in which at least one further recess is provided in addition to this first group of recesses which is either designed differently in terms of its radial distance from the longitudinal axis than the recesses of the first group and / or does not have the same distance in the circumferential direction from the other recesses as the other recesses have to one another. For example, it is conceivable to design a measuring roller with regard to the flatness measurement in the same way as a measuring roller from the prior art, for example like the one from FIG DE 102 07 501 well-known full role or from DE 10 2014 012 426 A1 known measuring rollers, but then for the equipment according to the invention to provide these prior art measuring rollers with a further recess made outside the grid, with which, for example, another measurement is carried out. The recesses mentioned in this paragraph are preferably those which run in the axial direction of the measuring roller body. Embodiments are also conceivable in which the measuring roller has a single recess and all force sensors of the measuring roller are arranged in a single recess, for example in a single axially extending recess.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Messrollenkörper eine geschlossene Umfangsfläche auf und wird stirnseitig jeweils durch eine Stirnseite abgeschlossen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stirnseiten im Winkel von 90° zur Umfangsfläche angeordnet.In a preferred embodiment, the measuring roller body has a closed circumferential surface and is closed off at the end by an end face. In a preferred embodiment, the end faces are arranged at an angle of 90 ° to the circumferential surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle Lagerzapfen auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lagerzapfen bei Ausführungsformen der Messrolle mit Stirnseiten die Lagerzapfen an den Stirnseiten ausgebildet.In a preferred embodiment, the measuring roller has bearing journals. In a preferred embodiment, in embodiments of the measuring roller with end faces, the bearing journals are formed on the end faces.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Messrollenkörper zylinderförmig ausgeführt.In a preferred embodiment, the measuring roller body is designed to be cylindrical.

Die erfindungsgemäße Messrolle ist in einer ersten Variante der Erfindung mit mindestens einer Ausnehmung in dem Messrollenkörper ausgeführt, die beabstandet zu der Umfangsfläche angeordnet ist, wobei die Ausnehmung sich nicht zur Umfangsfläche hin öffnet, bzw. keine von der Ausnehmung fortführende weitere Ausnehmung, beispielsweise keine Bohrung zur Umfangsfläche führt. In einer zweiten Variante der Erfindung führt die Ausnehmung von der Umfangsfläche in das Innere des Messrollenkörpers, ist aber durch ein Verschlusselement verschlossen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind bei den Ausführungsformen, in denen die Messrolle mit mehreren Ausnehmungen in dem Messrollenkörper ausgeführt ist, die beabstandet zu den Umfangsflächen angeordnet sind, entweder alle Ausnehmungen derart ausgeführt, dass keine Ausnehmung, bspw. keine Bohrung von der Ausnehmung zur Umfangsfläche führt (und auch nicht die Ausnehmung selbst in die Umfangsfläche mündet), oder es sind einige Ausnehmungen derart ausgeführt, dass keine Ausnehmung von der jeweiligen Ausnehmung zur Umfangsfläche führt, während bei anderen Ausnehmungen eine in Richtung auf die Umfangsfläche führende Ausnehmung vorgesehen ist, die aber durch ein Verschlusselement verschlossen ist. Das Verschlusselement ist - wie vorstehend ausgeführt - eine Abdeckung oder beispielsweise ein Mantelrohr.The measuring roller according to the invention is designed in a first variant of the invention with at least one recess in the measuring roller body, which is arranged at a distance from the circumferential surface, the recess not opening towards the circumferential surface, or no further recess continuing from the recess, for example no bore leads to the peripheral surface. In a second variant of the invention, the recess leads from the circumferential surface into the interior of the measuring roller body, but is closed by a closure element. In a preferred embodiment, in the embodiments in which the measuring roller is designed with several recesses in the measuring roller body, which are spaced apart from the circumferential surfaces, either all recesses are designed such that no recess, for example no bore, leads from the recess to the circumferential surface (and the recess itself does not open into the circumferential surface), or some recesses are designed in such a way that no recess leads from the respective recess to the circumferential surface, while with other recesses a recess leading in the direction of the circumferential surface is provided, but which through a closure element is closed. As stated above, the closure element is a cover or, for example, a jacket tube.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich eine Ausnehmung des Messrollenkörpers in eine Richtung parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers. Sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mehrere Ausnehmungen in dem Messrollenkörper vorgesehen, so ist es bevorzugt, dass alle Ausnehmungen des Messrollenkörpers sich jeweils in eine Richtung parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform mündet die jeweilige Ausnehmung zumindest an einem ihrer Enden, vorzugweise an beiden ihrer Enden an einer Stirnfläche des Messrollenkörpers. Eine an einer Stirnseite eines Messrollenkörpers endende Ausnehmung kann durch eine Endkappe verschlossen sein, wobei diese Endkappe nur diese Ausnehmung verschließt. Ebenso sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Stirnseite des Messrollenkörpers durch einen Deckel gesamthaft verschlossen wird, wie beispielsweise in Fig. 1 und 2, bzw. Fig. 4 der DE 10 2014 012 426 A1 gezeigt.In a preferred embodiment, a recess in the measuring roller body extends in a direction parallel to the longitudinal axis of the measuring roller body. If, according to a preferred embodiment, several recesses are provided in the measuring roller body, it is preferred that all the recesses of the measuring roller body each extend in a direction parallel to the longitudinal axis of the measuring roller body. In a preferred embodiment, the respective recess opens at least at one of its ends, preferably at both of its ends on an end face of the measuring roller body. A recess ending at one end face of a measuring roller body can be closed by an end cap, this end cap only closing this recess. Embodiments are also conceivable in which the end face of the measuring roller body is completely closed by a cover, as for example in FIG Fig. 1 and 2 , respectively. Fig. 4 the DE 10 2014 012 426 A1 shown.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausnehmung langgestreckt ausgeführt, wobei unter "langgestreckt" verstanden wird, dass die Ausnehmung in eine erste Richtung (in die Längsrichtung der Ausnehmung) größer ist als in irgendeine senkrecht zu dieser Richtung stehenden Richtung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erstreckung der langgestreckten Ausnehmung in Längsrichtung um das Zweifache oder insbesondere bevorzugt um mehr als das Zweifache größer als in irgendeine senkrecht zu dieser Richtung stehende Richtung. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Längsrichtung der Ausnehmung mit der Längsrichtung des Messrollenkörpers einen Winkel ein, der kleiner ist als 75°, insbesondere bevorzugt <45°, insbesondere bevorzugt <30°, insbesondere bevorzugt <10°, insbesondere bevorzugt <5° ist. In einer bevorzugten Ausführungsform steht die Längsrichtung der Ausnehmung nicht senkrecht zur Längsachse des Messrollenkörpers. Sollten sich - was in einer Ausführungsform denkbar wäre - die Längsachse der Ausnehmung und die Längsachse des Messrollenkörpers nicht schneiden, so gilt die vorstehend genannte Auslegungsregel für die Projektion der Längsachse der Ausnehmung auf die Ebene, die die Längsachse des Messrollenkörpers enthält. Bei diesen Ausführungsformen ist demnach die Projektion der Längsachse der Ausnehmung auf eine Ebene, die die Längsachse des Messrollenkörpers enthält, derart ausgeführt, dass die Projektion der die Längsrichtung der Ausnehmung mit der Längsrichtung des Messrollenkörpers einen Winkel einschließt, der kleiner ist als 75°, insbesondere bevorzugt <45°, insbesondere bevorzugt <30°, insbesondere bevorzugt <10°, insbesondere bevorzugt <5° ist. In den bevorzugten Ausführungsformen, in denen sich die Ausnehmung parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers erstreckt, schneidet die Längsachse der Ausnehmung offensichtlich die Längsachse des Messrollenkörpers nicht, ebenso wenig wie eine Projektion der Längsachse auf eine Ebene, die die Längsachse des Messrollenkörpers enthält, die Längsachse des Messrollenkörpers nicht schneidet. In DE 20 2007 001 066 U1 wird beispielsweise eine Messrolle mit langgestreckt ausgeführten Ausnehmungen gezeigt.In a preferred embodiment, the recess is designed to be elongated, "elongated" being understood to mean that the recess is larger in a first direction (in the longitudinal direction of the recess) than in any direction perpendicular to this direction. In a preferred embodiment, the extent of the elongated recess in the longitudinal direction is twice, or particularly preferably more than twice, greater than in any direction perpendicular to this direction. In a preferred embodiment, the longitudinal direction of the recess with the longitudinal direction of the measuring roller body forms an angle that is smaller than 75 °, particularly preferably <45 °, particularly preferably <30 °, particularly preferably <10 °, particularly preferably <5 °. In a preferred embodiment, the longitudinal direction of the recess is not perpendicular to the longitudinal axis of the measuring roller body. If - which would be conceivable in one embodiment - the longitudinal axis of the recess and the longitudinal axis of the measuring roller body do not intersect, the above-mentioned interpretation rule applies to the projection of the longitudinal axis of the recess onto the plane containing the longitudinal axis of the measuring roller body. In these embodiments, the projection of the longitudinal axis of the recess onto a plane containing the longitudinal axis of the measuring roller body is carried out in such a way that the projection of the longitudinal direction of the recess with the longitudinal direction of the measuring roller body encloses an angle that is smaller than 75 °, in particular is preferably <45 °, particularly preferably <30 °, particularly preferably <10 °, particularly preferably <5 °. In the preferred embodiments, in which the recess extends parallel to the longitudinal axis of the measuring roller body, the longitudinal axis of the recess obviously does not intersect the longitudinal axis of the measuring roller body, nor does a projection of the longitudinal axis onto a plane containing the longitudinal axis of the measuring roller body, the longitudinal axis of the Measuring roller body does not cut. In DE 20 2007 001 066 U1 For example, a measuring roller with elongated recesses is shown.

In anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die Ausnehmungen nicht langgestreckt sondern als radial verlaufende Taschen ausgeführt, wie sie beispielsweise in DE 198 38 457 A1 dargestellt sind. Bei diesen Ausführungsformen können die radial verlaufenden Ausnehmungen in ihrem Querschnitt entweder so groß ausgeführt sein, dass sie zwei Kraftsensoren aufnehmen können, beispielsweise wenn der Querschnitt die Form der Zahl 8 hat. Alternativ kann bei diesen Ausführungsformen jeweils ein Kraftsensor pro Ausnehmung vorgesehen sein, wobei aber die Ausnehmungen derart nah bei einander angeordnet sind, dass der Winkel zwischen einer in Radialrichtung der Messrolle verlaufenden Endbegrenzungslinie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensor am nächsten ist, und einer Linie, die

in der Ebene verläuft, die die Endbegrenzungslinie und die Linie enthält, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, und
die Endbegrenzungslinie im Schnittpunkt der Endbegrenzungslinie mit der Umfangsfläche schneidet, und
den Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt,

kleiner als 65° ist.In other preferred embodiments, the recesses are not elongated, but rather are designed as radially extending pockets, as shown, for example, in FIG DE 198 38 457 A1 are shown. In these embodiments, the cross-section of the radially extending recesses can either be made so large that they can accommodate two force sensors, for example if the cross-section has the shape of the number 8. Alternatively, one force sensor per recess can be provided in these embodiments, but the recesses are arranged so close to one another that the angle between an end boundary line running in the radial direction of the measuring roller, which intersects the point of the sensor surface of the first force sensor, which is the sensor surface of the second force sensor is closest, and a line that

runs in the plane which contains the end delimitation line and the line which the point of the sensor surface of the first force sensor which is closest to the sensor surface of the second force sensor with the point of the sensor surface of the second force sensor which is closest to the sensor surface of the first force sensor , connects, and
the end limit line intersects at the intersection of the end limit line with the circumferential surface, and
intersects the point of the sensor surface of the second force sensor that is closest to the sensor surface of the first force sensor,

is less than 65 °.

In bevorzugten Ausführungsform sind in einer Ausnehmung (wenn die Messrolle nur eine Ausnehmung aufweist: in der Ausnehmung) der Messrolle ein erster Kraftsensor und ein zweiter Kraftsensor angeordnet. Der erste Kraftsensor weist eine Sensorfläche auf, wobei der Kraftsensor bei einer Änderung der Lage der Sensorfläche des ersten Kraftsensors ein Sensorsignal erzeugen kann. Ferner weist der zweite Kraftsensor eine Sensorfläche auf, wobei der zweite Kraftsensor bei einer Änderung der Lage der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors ein Sensorsignal erzeugen kann. Kraftsensoren werden als Kraftsensor bezeichnet, weil sie dazu eingesetzt werden, Kräfte, insbesondere bevorzugt Druckkräfte zu messen. Um die auf sie wirkende Kraft zu messen, sind die Kraftsensoren derart ausgeführt, dass sie eine Sensorfläche aufweisen und bei einer Änderung der Lage der Sensorfläche ein Sensorsignal erzeugen können. Die Kraftsensor weisen meist ein ihnen zugehöriges Bezugsystem auf und reagieren auf Änderungen der Lage der Sensorfläche in diesem Bezugsystem. Häufig weisen Kraftsensorem ein Gehäuse auf. Das Bezugsystem ist dann häufig das Gehäuse. Der Kraftsensor kann bei einer solchen Ausführungsform beispielsweise feststellen, ob sich die Lage der Sensorfläche relativ zu dem Gehäuse geändert hat. Ist der Kraftsensor beispielsweise als piezoelektrischer Kraftsensor ausgeführt, so weist er einen Piezo-Quarz auf, der ein elektrisches Signal erzeugen kann, wenn die Lage einer seiner Oberflächen relativ zu einer Bezugsfläche, beispielsweise einer gegenüberliegenden Oberfläche des Piezo-Quarz geändert wird, der Piezo-Quarz beispielsweise zusammengedrückt wird. Bei einem als Dehnungsmessstreifen ausgeführten Kraftsensor wird durch eine Lageänderung der Oberfläche des Kraftsensors die Länge des Messdrahts, bzw. des aus Messdrähten gebildeten Messgitters geändert, meist gestreckt, teilweise aber auch gestaucht. Bei einem als optischen Kraftsensor ausgestalteten Kraftsensor werden die optischen Eigenschaften des Kraftsensors, beispielsweise der Brechungsindex oder Reflektionseigenschaften durch die Lageränderung der Oberfläche geändert.In a preferred embodiment, a first force sensor and a second force sensor are arranged in a recess (if the measuring roller has only one recess: in the recess) of the measuring roller. The first force sensor has a sensor surface, the force sensor being able to generate a sensor signal when the position of the sensor surface of the first force sensor changes. Furthermore, the second force sensor has a sensor surface, wherein the second force sensor can generate a sensor signal when the position of the sensor surface of the second force sensor changes. Force sensors are referred to as force sensors because they are used to measure forces, particularly preferably pressure forces. In order to measure the force acting on them, the force sensors are designed in such a way that they have a sensor surface and can generate a sensor signal when the position of the sensor surface changes. The force sensors usually have an associated reference system and react to changes in the position of the sensor surface in this reference system. Force sensors often have a housing. The reference system is then often the housing. In such an embodiment, the force sensor can, for example, determine whether the position of the sensor surface has changed relative to the housing. If the force sensor is designed, for example, as a piezoelectric force sensor, it has a piezo-quartz that can generate an electrical signal when the position of one of its surfaces is changed relative to a reference surface, for example an opposite surface of the piezo-quartz, the piezo-quartz Quartz, for example, is compressed. In a force sensor designed as a strain gauge, changing the position of the surface of the force sensor changes the length of the measuring wire or of the measuring grid formed from measuring wires, mostly stretched, but sometimes also compressed. In the case of a force sensor designed as an optical force sensor, the optical properties of the force sensor, for example the refractive index or reflection properties, are changed by the change in the position of the surface.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Kraftsensoren weisen eine Sensorfläche auf, deren Lageänderung der Kraftsensor zur Bestimmung einer auf ihn wirkenden Kraft beobachtet. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Sensorfläche eine Oberfläche des Elements ist, dessen Eigenschaften zur Erzeugung des Sensorsignals geändert werden, beispielsweise eine Oberfläche des Piezo-Quarzes selbst. Häufig sind bei derartigen Kraftsensoren jedoch Zwischenstücke vorgesehen, an denen die Sensorfläche ausgebildet ist. Häufig sind derartige Zwischenstücke starre Blöcke, bei denen eine Veränderung der Lage der einen Oberfläche des starren Blocks aufgrund der Starrheit des Blocks unmittelbar zu einer Veränderung der Lage der gegenüberliegenden Fläche führt. Derartige Zwischenstücke können dazu eingesetzt werden, die Sensorfläche von übrigen Teilen des Kraftsensors, insbesondere von einem Gehäuse überstehend auszubilden. Durch eine gegenüber anderen Teilen des Kraftsensors überstehende Sensorfläche wird die Messgenauigkeit erhöht, weil eine klar definierte Fläche geschaffen wird, auf die die Umgebung einwirken kann. Durch überstehende Sensorflächen können beispielsweise Messfehler durch Kraftnebenschluss verhindert werden. Der erfindungsgemäße Kraftsensor kann beispielsweise wie der in DE 1 773 551 A1 gezeigte Kraftsensor ausgeführt sein und ein in einem Gehäuse angeordnetes, aus einer mehrschichtigen Kristallanordnung bestehendes Piezoelement aufweisen, das zwischen zwei Kraftübertragungsscheiben angeordnet ist. Bei einer solchen Ausführungsform wäre die Sensorfläche die Außenoberfläche der in Fig. 1 der DE 1 773 551 A1 oberen Kraftübertragungsscheibe oder die Außenoberfläche der in Fig. 1 der DE 1 773 551 A1 unteren Kraftübertragungsscheibe.The force sensors to be used according to the invention have a sensor surface whose position change is used by the force sensor to determine a force acting on it observed. Embodiments are conceivable in which the sensor surface is a surface of the element whose properties are changed to generate the sensor signal, for example a surface of the piezo-quartz itself. Often, however, intermediate pieces are provided in force sensors of this type, on which the sensor surface is formed. Such intermediate pieces are often rigid blocks in which a change in the position of one surface of the rigid block due to the rigidity of the block leads directly to a change in the position of the opposite surface. Such intermediate pieces can be used to form the sensor surface protruding from other parts of the force sensor, in particular from a housing. A sensor surface protruding from other parts of the force sensor increases the measurement accuracy because a clearly defined surface is created on which the environment can act. By protruding sensor surfaces, for example, measurement errors due to force shunt can be prevented. The force sensor according to the invention can, for example, like that in DE 1 773 551 A1 The force sensor shown may be designed and have a piezoelectric element which is arranged in a housing and consists of a multilayer crystal arrangement and which is arranged between two force transmission disks. In such an embodiment, the sensor surface would be the outer surface of the in Fig. 1 the DE 1 773 551 A1 upper power transmission pulley or the outer surface of the in Fig. 1 the DE 1 773 551 A1 lower power transmission pulley.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche eben ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Flächennormale der ebenen Sensorfläche des ersten Kraftsensors in Richtung auf die Umfangsfläche. Die Flächennormale der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors ist in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls eben ausgeführt und weist in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls in Richtung auf die Umfangsfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flächennormale der Sensorfläche des ersten Kraftsensors parallel zur Flächennormale der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Radialrichtung des Messrollenkörpers eine Flächennormale der Sensorfläche des ersten und/oder des zweiten Kraftsensors.In a preferred embodiment, the sensor surface is designed to be flat. In a preferred embodiment, the surface normal of the flat sensor surface of the first force sensor points in the direction of the circumferential surface. In a preferred embodiment, the surface normal of the sensor surface of the second force sensor is also designed to be flat and, in a preferred embodiment, also points in the direction of the circumferential surface. In a preferred embodiment, the surface normal of the sensor surface of the first force sensor is parallel to the surface normal of the sensor surface of the second force sensor. In a preferred embodiment, a radial direction of the measuring roller body is a surface normal of the sensor surface of the first and / or the second force sensor.

In einer bevorzugten Ausführungsform steht die Flächennormale einer eben ausgeführten Sensorfläche an dem Punkt der Sensorfläche, an dem die Sensorfläche von einer Radialen des Messrollenkörpers geschnitten wird, in einem Winkel zu dieser Radialen des Messrollenkörpers, der kleiner ist als 45°, insbesondere bevorzugt kleiner als 20°, insbesondere bevorzugt kleiner als 10°, insbesondere bevorzugt kleiner als 5° ist.In a preferred embodiment, the surface normal of a flat sensor surface at the point on the sensor surface at which the sensor surface is intersected by a radial line of the measuring roller body is at an angle to this radial line of the measuring roller body that is smaller than 45 °, particularly preferably smaller than 20 °, particularly preferably smaller than 10 °, particularly preferably smaller than 5 °.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche eines in der erfindungsgemäßen Messrolle eingesetzten Kraftsensors, insbesondere des ersten Kraftsensors und/oder des zweiten Kraftsensors eine ebene Fläche.In a preferred embodiment, the sensor surface of a force sensor used in the measuring roller according to the invention, in particular of the first force sensor and / or the second force sensor, is a flat surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche des ersten Kraftsensors symmetrisch bezüglich der Ebene ausgeführt, die die Längsachse des Messrollenkörpers enthält und die die Sensorfläche des Kraftsensors schneidet und in der auch eine Flächennormale der Sensorfläche liegt.In a preferred embodiment, the sensor surface of the first force sensor is designed symmetrically with respect to the plane which contains the longitudinal axis of the measuring roller body and which intersects the sensor surface of the force sensor and in which a surface normal of the sensor surface also lies.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche ringförmig, insbesondere kreisringförmig ausgeführt. Ebenso bevorzugt werden Ausführungsformen, bei denen die Sensorfläche kreisförmig oder elliptisch ausgeführt ist. Auch sind rechteckige, quadratische oder polygone Sensorflächen denkbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche eben ausgeführt.In a preferred embodiment, the sensor surface is designed to be ring-shaped, in particular circular-ring-shaped. Embodiments in which the sensor surface is circular or elliptical are also preferred. Rectangular, square or polygonal sensor areas are also conceivable. In a preferred embodiment, the sensor surface is designed to be flat.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche eine von übrigen Elementen des Kraftsensors hervorgehobene Fläche, die im Kontakt mit einer Begrenzungsfläche der Ausnehmung steht, bzw. die im Kontakt mit einem die Ausnehmung zur Umfangsfläche hin verschließenden Verschlusselement steht.In a preferred embodiment, the sensor surface is a surface which is emphasized from the other elements of the force sensor and which is in contact with a boundary surface of the recess or which is in contact with a closure element which closes the recess towards the circumferential surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei in der erfindungsgemäßen Messrolle eingesetzten Kraftsensoren, insbesondere bevorzugt die Mehrzahl der in der erfindungsgemäßen Messrolle eingesetzten Kraftsensoren, insbesondere bevorzugt alle in der erfindungsgemäßen Messrolle eingesetzten Kraftsensoren gleichartig ausgeführt, mithin vom gleichen Typ und insbesondere von der gleichen Baureihe, insbesondere bevorzugt identisch aufgebaut.In a preferred embodiment, at least two force sensors used in the measuring roller according to the invention, particularly preferably the majority of the force sensors used in the measuring roller according to the invention, particularly preferably all force sensors used in the measuring roller according to the invention, are designed in the same way, therefore of the same type and in particular of the same series, in particular preferably constructed identically.

Gemäß einer ersten Alternativen der erfindungsgemäßen Messrolle ist der erste Kraftsensor in der Ausnehmung neben dem zweiten Kraftsensor angeordnet. Das bedeutet, dass die Sensorfläche des ersten Kraftsensors näher zu einer Stirnseite des Messrollenkörpers angeordnet ist, als die Sensorfläche des zweiten Kraftsensors. Es ist denkbar, dass der erste Kraftsensor in der Ausnehmung in Umfangsrichtung versetzt zu dem zweiten Kraftsensor angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Kraftsensor und der zweite Kraftsensor in Umfangsrichtung jedoch nicht versetzt zueinander angeordnet.According to a first alternative of the measuring roller according to the invention, the first force sensor is arranged in the recess next to the second force sensor. This means that the sensor surface of the first force sensor is arranged closer to an end face of the measuring roller body than the sensor surface of the second force sensor. It is conceivable that the first force sensor is arranged in the recess offset in the circumferential direction with respect to the second force sensor. In a preferred embodiment, however, the first force sensor and the second force sensor are not arranged offset to one another in the circumferential direction.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Kraftsensor und der zweite Kraftsensor im gleichen radialen Abstand zur Längsachse des Messrollenkörpers angeordnet.In a preferred embodiment, the first force sensor and the second force sensor are arranged at the same radial distance from the longitudinal axis of the measuring roller body.

Bei der erfindungsgemäßen Messrolle ist vorgesehen, dass entweder die Sensorfläche des ersten Kraftsensors an die Sensorfläche des zweiten Kraftsensors unmittelbar angrenzt oder dass der erste Kraftsensor so nah neben dem zweiten Kraftsensor angeordnet ist, dass der Winkel zwischen einer in Radialrichtung der Messrolle verlaufenden Endbegrenzungslinie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten ist, und einer Linie, die

∘ in der Ebene verläuft, die die Endbegrenzungslinie und die Linie enthält, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, und
∘ die Endbegrenzungslinie im Schnittpunkt der Endbegrenzungslinie mit der Umfangsfläche schneidet, und
∘ den Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt,

kleiner als 65° ist.In the measuring roller according to the invention, it is provided that either the sensor surface of the first force sensor directly adjoins the sensor surface of the second force sensor or that the first force sensor is arranged so close to the second force sensor that the angle between an end delimitation line running in the radial direction of the measuring roller which defines the Point of the sensor surface of the first force sensor intersects that is closest to the sensor surface of the second force sensor, and a line that

∘ runs in the plane that contains the end boundary line and the line that is the point of the sensor surface of the first force sensor that is closest to the sensor surface of the second force sensor, with the point of the sensor surface of the second force sensor that is closest to the sensor surface of the first force sensor lies, connects, and
∘ the end gauge intersects at the intersection of the end gauge line with the circumferential surface, and
∘ intersects the point of the sensor surface of the second force sensor that is closest to the sensor surface of the first force sensor,

is less than 65 °.

Von den beiden vorstehend genannten erfindungsgemäßen Alternativen ist insbesondere die bevorzugt, bei der die Sensorfläche des ersten Kraftsensors an die Sensorfläche des zweiten Kraftsensors unmittelbar angrenzt. Beispielsweise würde bei kreisförmigen oder kreisringförmigen Sensorflächen somit ein auf dem Umfang der kreisförmig oder kreisringförmig ausgeführten ersten Sensorfläche liegender Punkt an einem auf dem Umfang der kreisförmig oder kreisringförmig ausgeführten zweiten Sensorfläche liegenden Punkt angrenzen. In einer solchen Ausgestaltung der Erfindung könnten die auf den Umfang der Messrolle wirkenden Radialkräfte lückenlos gemessen werden. Es steht aber zu erwarten, dass eine derartige Anordnung zu einem Kraftnebenschluss führt und Bewegungen der ersten Sensorfläche aufgrund von auf die erste Sensorfläche wirkenden Kräften zu Bewegungen der zweiten Sensorfläche führen, beispielsweise durch Reibung an den Umfangsrändern der Sensorflächen. Ein Kraftnebenschluss könnte nur verhindert werden, wenn die Umfangsflächen der Sensorflächen so glatt ausgeführt sind, dass keine Reibkräfte übertragen werden. Es ist deshalb davon auszugehen, dass die Sensorflächen in der praktisch relevanten Umsetzung hauptsächlich leicht beabstandet zueinander angeordnet werden, um die Messergebnisse der jeweiligen Sensorfläche nicht durch Belastungen einer benachbarten Sensorfläche zu beeinflussen.Of the two above-mentioned alternatives according to the invention, the one in which the sensor surface of the first force sensor directly adjoins the sensor surface of the second force sensor is particularly preferred. For example, in the case of circular or annular sensor surfaces, a point lying on the circumference of the circular or annular first sensor surface would adjoin a point lying on the circumference of the circular or annular second sensor surface. In such an embodiment of the invention, the radial forces acting on the circumference of the measuring roller could be measured without gaps. However, it is to be expected that such an arrangement leads to a force shunt and movements of the first sensor surface due to forces acting on the first sensor surface lead to movements of the second sensor surface, for example due to friction on the peripheral edges of the sensor surfaces. A force shunt could only be prevented if the peripheral surfaces of the sensor surfaces are so smooth that no frictional forces are transmitted. It is therefore to be assumed that the sensor surfaces in the practically relevant implementation are mainly arranged at a slight distance from one another in order not to influence the measurement results of the respective sensor surface by loads on an adjacent sensor surface.

In der anderen erfindungsgemäßen Alternative sind die Sensorflächen zwar beabstandet voneinander angeordnet, aber so nah beieinander, dass der Winkel zwischen einer in Radialrichtung der Messrolle verlaufenden Endbegrenzungslinie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten ist, und einer Linie, die

kleiner als 65° ist.In the other alternative according to the invention, the sensor surfaces are arranged at a distance from one another, but so close to one another that the angle between an end delimitation line running in the radial direction of the measuring roller which defines the point intersects the sensor surface of the first force sensor that is closest to the sensor surface of the second force sensor, and a line that

is less than 65 °.

Die erfindungsgemäß beanspruchte Auslegungsregel geht von einer radial verlaufenden Endbegrenzungslinie aus. Die Messrolle wird im praktischen Einsatz regelmäßig für das Messen von radial wirkenden Kräften eingesetzt werden. Diese Kräfte treten auf, wenn das zu untersuchende bandförmige Gut die Messrolle teilweise umschlingt. Die Endbegrenzungslinie legt durch den Punkt, in dem sie die Umfangsfläche schneidet, den Punkt fest, an dem eine radial wirkende Kraft noch gerade oberhalb der Sensorfläche des einen Kraftsensors liegt; und sei es bei einer kreisförmig oder kreisringförmig ausgeführten Sensorfläche auch nur oberhalb eines an dem Umfang der Sensorfläche liegenden Punkts.The design rule claimed according to the invention is based on a radially extending end boundary line. In practical use, the measuring roller is regularly used for measuring radially acting forces. These forces occur when the strip-shaped material to be examined partially wraps around the measuring roller. The end boundary line defines the point at which it intersects the circumferential surface, at which a radially acting force is still just above the sensor surface of the one force sensor; and be it in the case of a circular or annular sensor surface also only above a point lying on the circumference of the sensor surface.

Ausgehend von dieser Endbegrenzungslinie legt die Erfindung den Abstand zur benachbarten Sensorfläche über die Winkellage einer Linie fest, die

in der Ebene verläuft, die die Endbegrenzungslinie und die Linie enthält, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, und
die Endbegrenzungslinie im Schnittpunkt der Endbegrenzungslinie mit der Umfangsfläche schneidet, und
den Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt.

Starting from this end boundary line, the invention defines the distance to the adjacent sensor surface via the angular position of a line which

runs in the plane which contains the end delimitation line and the line which the point of the sensor surface of the first force sensor which is closest to the sensor surface of the second force sensor with the point of the sensor surface of the second force sensor which is closest to the sensor surface of the first force sensor , connects, and
the end limit line intersects at the intersection of the end limit line with the circumferential surface, and
intersects the point of the sensor surface of the second force sensor which is closest to the sensor surface of the first force sensor.

Erfindungsgemäß ist der Winkel zwischen diesen Linien kleiner als 65°, insbesondere bevorzugt kleiner als 55° und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 45°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 40°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 35°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 30°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 20°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 5°.According to the invention, the angle between these lines is less than 65 °, particularly preferably less than 55 ° and particularly preferably less than or equal to 45 °, particularly preferably less than or equal to 40 °, particularly preferably less than or equal to 35 °, particularly preferably less than or equal to 30 ° , particularly preferably less than or equal to 20 °, particularly preferably less than or equal to 10 °, particularly preferably less than or equal to 5 °.

Erfindungsgemäß sind somit auch Ausführungsformen vorgesehen, bei denen Teile der zweiten Sensorfläche innerhalb des "Rötscherkegel" liegen, der von einer radial wirkenden Kraft ausgeht, die im Schnittpunkt der Endbegrenzungslinie und der Umfangsfläche auf die Umfangsfläche wirkt.According to the invention, embodiments are thus also provided in which parts of the second sensor surface lie within the "Rötscherkegel", which is based on a radially acting force that acts on the peripheral surface at the intersection of the end delimitation line and the peripheral surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Linie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, parallel zur Längsachse der Messrolle. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der erste Kraftsensor und der zweite Kraftsensor in einer langgestreckten Ausnehmung angeordnet sind und die Richtung der Längserstreckung der Ausnehmung parallel zur Längsachse der Messrolle verläuft. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der erste Kraftsensor in einer ersten radialen Ausnehmung, vorzugsweise einer Tasche, angeordnet ist, und der zweite Kraftsensor in einer zweiten radialen Ausnehmung, vorzugsweise einer Tasche angeordnet ist. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Linie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, ebenfalls parallel zur Längsachse der Messrolle verlaufen. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die radiale Ausnehmung des ersten Kraftsensors axial (in Richtung der Längsachse der Messrolle) und in Umfangrichtung der Messrolle versetzt zur radialen Ausnehmung des zweiten Kraftsensors angeordnet ist. In solchen Ausführungsformen würde die Linie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, nicht parallel zur Längsachse der Messrolle verlaufen. Eine solche Ausrichtung der Linie ist auch bei langgestreckten Ausnehmungen gegeben, deren Längserstreckung nicht parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers verläuft, sondern auch eine in Umfangsrichtung weisende Komponente hatIn a preferred embodiment, the line that connects the point on the sensor surface of the first force sensor that is closest to the sensor surface of the second force sensor with the point on the sensor surface of the second force sensor that is closest to the sensor surface of the first force sensor runs parallel to Longitudinal axis of the measuring roller. This is particularly the case when the first force sensor and the second force sensor are arranged in an elongated recess and the direction of the longitudinal extent of the recess runs parallel to the longitudinal axis of the measuring roller. However, embodiments are also conceivable in which the first force sensor is arranged in a first radial recess, preferably a pocket, and the second force sensor is arranged in a second radial recess, preferably a pocket. In such an embodiment, the line connecting the point of the sensor surface of the first force sensor that is closest to the sensor surface of the second force sensor with the point of the sensor surface of the second force sensor that is closest to the sensor surface of the first force sensor can also be parallel run to the longitudinal axis of the measuring roller. However, embodiments are also conceivable in which the radial recess of the first force sensor is arranged axially (in the direction of the longitudinal axis of the measuring roller) and offset in the circumferential direction of the measuring roller to the radial recess of the second force sensor. In such embodiments, the line connecting the point of the sensor surface of the first force sensor that is closest to the sensor surface of the second force sensor with the point of the sensor surface of the second force sensor that is closest to the sensor surface of the first force sensor, would not be parallel to Run the longitudinal axis of the measuring roller. Such an alignment of the line is also given with elongated recesses, the longitudinal extent of which does not run parallel to the longitudinal axis of the measuring roller body, but also has a component pointing in the circumferential direction

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Linie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, in einem Winkel zu einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse der Messrolle steht, vorzugsweise in einem Winkel von >15°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von >20°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von >25°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von >30°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von >45°. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel ≤ 90°. Ist der Winkel gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform 90°, so verläuft die Linie, die die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, parallel zur Längsachse der Messrolle. In einer bevorzugten Ausführungsform liegen der Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, und der Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, nicht in Umfangsrichtung hintereinander.In a preferred embodiment, the line which connects the point on the sensor surface of the first force sensor that is closest to the sensor surface of the second force sensor with the point on the sensor surface of the second force sensor that is closest to the sensor surface of the first force sensor runs in one Angle to a plane which is perpendicular to the longitudinal axis of the measuring roller, preferably at an angle of> 15 °, particularly preferably at an angle of> 20 °, particularly preferably in an angle of> 25 °, particularly preferably at an angle of> 30 °, particularly preferably at an angle of> 45 °. In a preferred embodiment, the angle is 90 °. If, according to a particularly preferred embodiment, the angle is 90 °, then the line running between the point of the sensor surface of the first force sensor, which is closest to the sensor surface of the second force sensor, with the point of the sensor surface of the second force sensor, that of the sensor surface of the first Force sensor is closest, connects, parallel to the longitudinal axis of the measuring roller. In a preferred embodiment, the point on the sensor surface of the first force sensor that is closest to the sensor surface of the second force sensor and the point on the sensor surface of the second force sensor that is closest to the sensor surface of the first force sensor are not one behind the other in the circumferential direction.

Die erfindungsgemäße Erkenntnis lässt sich für Ausführungsformen, bei denen die Sensorfläche an der Ausnehmungsbegrenzungsfläche anliegt, die der Umfangsfläche des Messrollenkörpers am nächsten liegt, auch in Abhängigkeit der Höhe des Stegs ausdrücken, wobei als Steg das Material zwischen der Umfangsfläche des Messrollenkörpers und der Ausnehmungsbegrenzungsfläche, die der Umfangsfläche des Messrollenkörpers am nächsten liegt, verstanden wird. Steghöhen können bei mehr als 2 mm, vorzugsweise bei 5 mm oder mehr liegen und liegen vorzugsweise bei weniger als 20 mm, vorzugsweise bei weniger als 15 mm und insbesondere bevorzugt bei gleich oder weniger als 12 mm. In einer alternativen Ausdrucksweise der erfindungsgemäßen Erkenntnis ist der Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensor am nächsten liegt, um weniger als das 2,2-fache der Steghöhe entfernt von dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, vorzugsweise um weniger als das 2-fache, insbesondere bevorzugt um gleich oder weniger als das 1-fach der Steghöhe.The knowledge according to the invention can also be expressed as a function of the height of the web for embodiments in which the sensor surface rests on the recess delimiting surface that is closest to the circumferential surface of the measuring roller body, the web being the material between the circumferential surface of the measuring roller body and the recess delimiting surface, which is closest to the circumferential surface of the measuring roller body, is understood. Web heights can be more than 2 mm, preferably 5 mm or more and are preferably less than 20 mm, preferably less than 15 mm and particularly preferably equal to or less than 12 mm. In an alternative way of expressing the knowledge according to the invention, the point on the sensor surface of the first force sensor that is closest to the sensor surface of the second force sensor is less than 2.2 times the web height away from the point on the sensor surface of the second force sensor, that of the sensor surface of the first force sensor is closest, preferably less than 2 times, particularly preferably equal to or less than 1 times the web height.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Kraftsensor und der zweite Kraftsensor in einer Ausnehmung angeordnet, die von der einen Stirnseite des Messrollenkörpers zur gegenüberliegenden Stirnseite des Messrollenkörpers führt. In einer alternativen Bauform führt die Ausnehmung, in der sich der erste Kraftsensor und der zweite Kraftsensor befinden, in Richtung parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers und erstreckt sich über mindestens 50%, insbesondere bevorzugt mindestens 60%, insbesondere bevorzugt mindestens 75%, insbesondere bevorzugt mindestens 80%, insbesondere bevorzugt mindestens 90%, insbesondere bevorzugt mindestens 95% der Länge des Messrollenkörpers, wie sie sich ergibt, wenn man sie von Stirnseite zu Stirnseite misst (also ohne Berücksichtigung der Zapfen).In a preferred embodiment, the first force sensor and the second force sensor are arranged in a recess which leads from one end face of the measuring roller body to the opposite end face of the measuring roller body. In an alternative design, the recess in which the first force sensor and the second force sensor are located leads in the direction parallel to the longitudinal axis of the measuring roller body and extends over at least 50%, especially preferably at least 60%, especially preferably at least 75%, especially preferably at least 80%, especially preferably at least 90%, especially preferably at least 95% of the length of the measuring roller body, as it results when it is measured from end face to end face (i.e. without taking the pins into account).

In der Ausführungsform, bei denen die Messrolle mehrere Ausnehmungen aufweist, sind Ausführungsformen denkbar, bei denen alle Ausnehmungen gleichartig ausgeführt sind, also zueinander parallele Längserstreckungen aufweisen und gleiche Längen aufweisen. In einer alternativen Ausführungsform ist es denkbar, eine Messrolle mit mehreren Ausnehmungen derart auszuführen, dass zumindest eine Ausnehmung die vorstehende Auslegungsregel erfüllt, also sich über mindestens 50%, insbesondere bevorzugt mindestens 60%, insbesondere bevorzugt mindestens 75%, insbesondere bevorzugt mindestens 80%, insbesondere bevorzugt mindestens 90%, insbesondere bevorzugt mindestens 95% der Länge des Messrollenkörpers, wie sie sich ergibt, wenn man sie von Stirnseite zu Stirnseite misst (also ohne Berücksichtigung der Zapfen) erstreckt, während es für die anderen Ausnehmungen denkbar ist, dass diese kürzer ausgeführt sind. Fig. 5 der DE 102 07 501 C1 zeigt eine Möglichkeit, die Tiefe der Ausnehmungen helixförmig zu staffeln. Eine solche Ausführungsform könnte hinsichtlich der Wahl der Längen der Ausnehmungen so ergänzt werden, dass eine der dort gezeigten axial verlaufenden Ausnehmungen derart ausgeführt wird, dass sie von einer Stirnseite bis zur gegenüberliegenden Stirnseite der Messrolle verläuft.In the embodiment in which the measuring roller has several recesses, embodiments are conceivable in which all the recesses are designed in the same way, that is to say have longitudinal extensions parallel to one another and have the same lengths. In an alternative embodiment, it is conceivable to design a measuring roller with several recesses in such a way that at least one recess fulfills the above design rule, i.e. extends over at least 50%, particularly preferably at least 60%, particularly preferably at least 75%, particularly preferably at least 80%, particularly preferably at least 90%, particularly preferably at least 95% of the length of the measuring roller body, as it results when it is measured from face to face (i.e. without taking into account the pins), while it is conceivable for the other recesses that these are shorter are executed. Fig. 5 the DE 102 07 501 C1 shows a possibility of staggering the depth of the recesses in a helical manner. Such an embodiment could be supplemented with regard to the choice of the lengths of the recesses so that one of the axially extending recesses shown there is designed in such a way that it runs from one end face to the opposite end face of the measuring roller.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ausnehmung eine Öffnung auf, die an einer Stirnseite des Messrollenkörpers angeordnet ist. Diese Ausnehmung kann offenstehend ausgeführt sein. Es sind jedoch auch Bauformen denkbar, bei denen die Ausnehmung durch einen Deckel verschlossen wird. Bei mehreren Ausnehmungen, die an der Stirnseite münden, hätte in dieser Ausführungsform jede Ausnehmung einen eigenen Deckel. Auch sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messrolle, insbesondere bei solchen Ausführungsformen, bei denen die Messrolle mehrere Ausnehmungen aufweist, denkbar, bei denen der Messrollenkörper einen stirnseitigen Deckel zum gemeinsamen Verschließen der Öffnungen der Ausnehmungen aufweist, beispielsweise einen Deckel, wie er in Fig. 1 oder Fig. 2 der DE 10 2014 012 426 A1 gezeigt wird. Ebenso ist es denkbar, insbesondere für Ausführungsformen, bei denen die Messrolle mehrere Ausnehmungen aufweist, die jeweils Öffnungen aufweisen, die an einer Stirnseite des Messrollenkörpers angeordnet sind, diese Öffnungen mit einem stirnseitigen Deckel zu verschließen, wie er beispielsweise in Fig. 1 der DE 102 07 501 C1 gezeigt wird.In a preferred embodiment, the recess has an opening which is arranged on an end face of the measuring roller body. This recess can be designed to be open. However, designs are also conceivable in which the recess is closed by a cover. In the case of several recesses that open out at the end face, in this embodiment each recess would have its own cover. Embodiments of the measuring roller according to the invention, in particular in those embodiments in which the measuring roller has several recesses, are also conceivable in which the measuring roller body has an end cover for jointly closing the openings of the recesses, for example a cover as shown in Fig. 1 or Fig. 2 the DE 10 2014 012 426 A1 will be shown. It is also conceivable, in particular for embodiments in which the measuring roller has a plurality of recesses, each of which has openings that are arranged on an end face of the measuring roller body, to close these openings with an end cover, as is shown, for example, in Fig. 1 the DE 102 07 501 C1 will be shown.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle eine Vielzahl von Kraftsensoren auf, die alle in einer Ausnehmung angeordnet sind. Insbesondere bevorzugt sind mehr als 5, besonders bevorzugt mehr als 7, besonders bevorzugt mehr als 10, besonders bevorzugt mehr als 15 Kraftsensoren in einer Ausnehmung angeordnet.In a preferred embodiment, the measuring roller has a plurality of force sensors, all of which are arranged in a recess. Particularly preferably more than 5, particularly preferably more than 7, particularly preferably more than 10, particularly preferably more than 15 force sensors are arranged in a recess.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle eine erste Ausnehmung auf, in der eine Vielzahl von Kraftsensoren nebeneinander angeordnet sind, insbesondere bevorzugt sind mehr als 5, besonders bevorzugt mehr als 7, besonders bevorzugt mehr als 10, besonders bevorzugt mehr als 15 Kraftsensoren in der ersten Ausnehmung angeordnet, während die Messrolle diese Ausführungsform weitere Ausnehmungen ausweist, in denen jeweils nur ein einziger Kraftsensor oder weniger als 15, besonders bevorzugt weniger als 10, besonders bevorzugt weniger als 7, besonders bevorzugt weniger als 5 Kraftsensoren angeordnet sind.In a preferred embodiment, the measuring roller has a first recess in which a multiplicity of force sensors are arranged next to one another, particularly preferably more than 5, particularly preferably more than 7, particularly preferred more than 10, particularly preferably more than 15 force sensors arranged in the first recess, while the measuring roller in this embodiment has further recesses in each of which only a single force sensor or less than 15, particularly preferably less than 10, particularly preferably less than 7, especially preferably less than 5 force sensors are arranged.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Messrolle, in der eine Vielzahl von Kraftsensoren in einer Ausnehmung angeordnet sind, sind die Kraftsensoren äquidistant über die Länge der Ausnehmung verteilt, zumindest aber äquidistant zueinander verteilt (für Ausführungsformen, bei denen der Abstand des letzten Kraftsensors zum Ende der Ausnehmung nicht dem Abstand entspricht, den dieser letzte Kraftsensor zu seinem benachbarten (vorletzten) Kraftsensor aufweist). Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen eine erste Gruppe von Kraftsensoren äquidistant zueinander angeordnet ist und eine zweite Gruppe von Kraftsensoren in anderem Abstand zu den Kraftsensoren dieser ersten Gruppe angeordnet sind, wobei die Kraftsensoren der zweiten Gruppe wiederum zueinander äquidistant angeordnet sein können. So lässt sich innerhalb der Ausnehmung eine Zone schaffen, innerhalb der die Kraftsensoren näher zueinander angeordnet sind, während die des Weiteren vorgesehenen Kraftsensoren außerhalb dieser Zone weiter beabstandet voneinander angeordnet sind.In a preferred embodiment of the measuring roller, in which a large number of force sensors are arranged in a recess, the force sensors are distributed equidistantly over the length of the recess, but at least equidistant from one another (for embodiments in which the distance between the last force sensor and the end of the recess does not correspond to the distance that this last force sensor has to its neighboring (penultimate) force sensor). However, embodiments are also conceivable in which a first group of force sensors is arranged equidistant from one another and a second group of force sensors are arranged at a different distance from the force sensors of this first group, wherein the force sensors of the second group can in turn be arranged equidistant from one another. In this way, a zone can be created within the recess, within which the force sensors are arranged closer to one another, while the force sensors also provided outside this zone are arranged further apart from one another.

Ausführungsformen mit einer Vielzahl von Kraftsensoren können auch bei dem erfindungsgemäßen Grundtypus der Messrolle umgesetzt werden, bei dem die Kraftsensoren in Taschen angeordnet sind. Bei einer solchen Ausführungsform wird eine Vielzahl von Taschen nebeneinander angeordnet, insbesondere bevorzugt werden mehr als 5, besonders bevorzugt mehr als 7, besonders bevorzugt mehr als 10, besonders bevorzugt mehr als 15 derart angeordnet, dass der jeweils eine in der jeweiligen Tasche angeordnete Kraftsensor derart nah an einem benachbarten, in einer benachbarten Tasche angeordneten Kraftsensor ist, dass der Winkel zwischen einer in Radialrichtung der Messrolle verlaufenden Endbegrenzungslinie, die den Punkt der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des ihm benachbarten Kraftsensor am nächsten ist, und einer Linie, die

in der Ebene verläuft, die die Endbegrenzungslinie und die Linie enthält, die den Punkt der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors, der der Sensorfläche des benachbarten Kraftsensor am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des benachbarten Kraftsensors, der der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, und
die Endbegrenzungslinie im Schnittpunkt der Endbegrenzungslinie mit der Umfangsfläche schneidet, und
den Punkt der Sensorfläche des ihm benachbarten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors am nächsten liegt, kleiner als 65° ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird diese Auslegungsregel von allen Kraftsensoren dieser Messrolle erfüllt. In einer alternativen Ausführungsform wird diese Auslegungsregel von einigen, vorzugweise der Mehrzahl der Kraftsensoren der Messrolle erfüllt, während weitere Taschen mit darin angeordneten Kraftsensoren vorgesehen sind, die diese Auslegungsregel nicht erfüllen. Für die Taschen, deren Kraftsensoren die Auslegungsregel erfüllen, ist es bevorzugt, wenn diese Taschen in einer Linie angeordnet sind, nämlich die Mittelpunkte der Taschen auf einer Linie angeordnet sind. Diese Linie verläuft vorzugsweise parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers oder helixförmig um die Längsachse des Messrollenkörpers. Für die Taschen, deren Kraftsensoren die Auslegungsregel erfüllen, ist es in einer Alternative bevorzugt, dass die Taschen versetzt zueinander angeordnet sind, so dass die jeweils übernächste Tasche mit der jeweiligen Tasche auf einer Linie liegt, während die nächste Tasche versetzt zur jeweiligen Tasche angeordnet und vorzugsweise auf einer Linie mit der zu ihr übernächsten Tasche angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann die Packung der Taschen erhöht werden.

Embodiments with a large number of force sensors can also be implemented in the basic type of the measuring roller according to the invention, in which the force sensors are arranged in pockets. In such an embodiment, a large number of pockets are arranged next to one another, particularly preferably more than 5, particularly preferably more than 7, particularly preferably more than 10, particularly preferably more than 15, in such a way that the one force sensor arranged in the respective pocket in each case close to an adjacent force sensor arranged in an adjacent pocket is that the angle between an end boundary line running in the radial direction of the measuring roller, which intersects the point of the sensor surface of the respective force sensor that is closest to the sensor surface of the force sensor adjacent to it, and a line, the

runs in the plane containing the end delimitation line and the line between the point of the sensor surface of the respective force sensor that is closest to the sensor surface of the adjacent force sensor and the point of the sensor surface of the adjacent force sensor that is closest to the sensor surface of the respective force sensor , connects, and
the end limit line intersects at the intersection of the end limit line with the circumferential surface, and
intersects the point of the sensor surface of the force sensor adjacent to it that is closest to the sensor surface of the respective force sensor, is less than 65 °. In a preferred embodiment, this design rule is fulfilled by all force sensors of this measuring roller. In an alternative embodiment, this interpretation rule is fulfilled by some, preferably the majority, of the force sensors of the measuring roller, while further pockets with force sensors arranged therein are provided which do not fulfill this interpretation rule. For the pockets whose force sensors meet the design rule, it is preferred if these pockets are arranged in a line, namely the centers of the pockets are arranged in a line. This line preferably runs parallel to the longitudinal axis of the measuring roller body or helically around the longitudinal axis of the measuring roller body. For the pockets whose force sensors meet the design rule, it is preferred in an alternative that the pockets are arranged offset to one another, so that the next but one pocket is in line with the respective pocket, while the next pocket is arranged offset to the respective pocket and is preferably arranged in a line with the pocket next to it. With this arrangement, the packing of the bags can be increased.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Kraftsensoren in der Ausnehmung verkeilt. Dadurch können sie in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer vordefinierten Vorspannung belastet werden. Sie werden durch das Verkeilen also nicht nur in ihrer Position innerhalb der Ausnehmung fixiert, sondern können zudem mit Vorspannkräften belastet werden. Das Belasten mit Vorspannkräften ist bevorzugt, da sich beim Einsatz der Messrolle im normalen Betrieb die Einbaubedingungen für den Kraftsensor unter den verschiedenen Betriebsbedingungen, wie z.B. durch Temperaturänderung, ändern können. Deshalb ist es bevorzugt, dass die Kraftsensoren beim Einbau in die Ausnehmungen mit einer Vorspannkraft beaufschlagt werden, die so hoch ist, dass im Betriebseinsatz unter allen Betriebseinflüssen die Kraftverbindung zwischen Kraftsensor und Ausnehmungswandung erhalten bleibt, damit eine hysteresefreie und lineare Messung gewährleistet ist.In a preferred embodiment, the force sensors are wedged in the recess. As a result, in a particularly preferred embodiment, they can be loaded with a predefined preload. The wedging not only fixes them in their position within the recess, but can also be loaded with pretensioning forces. Loading with pre-tensioning forces is preferred, since when the measuring roller is used in normal operation, the installation conditions for the force sensor can change under different operating conditions, e.g. due to temperature changes. It is therefore preferred that the force sensors, when installed in the recesses, are subjected to a prestressing force that is so high that the force connection between the force sensor and the recess wall is maintained under all operating conditions during operation, so that a hysteresis-free and linear measurement is guaranteed.

Die Kraftsensoren sollten in einer bevorzugten Ausführungsform in den Ausnehmungen fixiert, nämlich verkeilt, und bevorzugt auch durch die Verkeilung verspannt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verkeilung derart ausgeführt, dass eine Vorspannung auf den Kraftsensor ausgeübt wird. Diese Vorspannung ist insbesondere bevorzugt so gewählt, dass im Betriebseinsatz unter allen Betriebseinflüssen die Kraftverbindung zwischen Kraftsensor und Ausnehmungswandung erhalten bleibt, damit eine hysteresefreie und lineare Messung gewährleistet ist.In a preferred embodiment, the force sensors should be fixed in the recesses, namely wedged, and preferably also braced by the wedging. In a preferred embodiment, the wedging is designed in such a way that a preload is exerted on the force sensor. This preload is particularly preferably selected so that the force connection between the force sensor and the recess wall is maintained in operational use under all operational influences, so that a hysteresis-free and linear measurement is ensured.

Treten beim Verspannen unterschiedliche Vorspannungen auf, lassen sich diese ohne weiteres messtechnisch kompensieren. Andererseits lässt sich die Vorspannung jedoch auch bewusst dosieren, um Fertigungstoleranzen sowohl der Kraftsensoren als auch der Ausnehmungen auszugleichen. Dabei können Kraftsensoren mit planparallelen Flächen zwischen keilförmigen Haltestücken, beispielsweise Spannkeilen angeordnet sein, die solange gegeneinander bewegt werden, bis der Kraftsensor unverrückbar zwischen den Haltestücken eingeklemmt ist.If different pre-stresses occur during tensioning, these can easily be compensated for by measurement. On the other hand, however, the preload can also be deliberately dosed in order to reduce manufacturing tolerances of both the force sensors and the also compensate for the recesses. Force sensors with plane-parallel surfaces can be arranged between wedge-shaped holding pieces, for example clamping wedges, which are moved against one another until the force sensor is immovably clamped between the holding pieces.

Eines der beiden Haltestücke ist normalerweise dort, wo der Kraftsensor platziert werden soll, ortsfest in der Ausnehmung angeordnet, während das andere Haltestück zum Fixieren des Kraftsensors in der Ausnehmung verschoben wird. Dies kann mit Hilfe einer Spannschraube geschehen, die sich am Messrollenkorpus abstützt und über eine Distanzhülse auf das bewegliche Haltestück wirkt.One of the two holding pieces is normally arranged in a stationary manner in the recess where the force sensor is to be placed, while the other holding piece is displaced in order to fix the force sensor in the recess. This can be done with the help of a clamping screw, which is supported on the measuring roller body and acts on the movable holding piece via a spacer sleeve.

Besonders günstig ist die Anordnung mehrerer Kraftsensoren in radial beweglichen Schiebestücken, die mit Hilfe einer Keilleiste in der Ausnehmung fixiert werden. Die Schiebestücke können in einer Distanzleiste angeordnet sein und mit Hilfe keilförmiger Haltenasen einer Spannleiste radial nach außen gedrückt und so in den Ausnehmungen verspannt werden.The arrangement of several force sensors in radially movable sliding pieces, which are fixed in the recess with the aid of a wedge bar, is particularly favorable. The sliding pieces can be arranged in a spacer bar and pressed radially outward with the aid of wedge-shaped retaining lugs of a clamping bar and thus clamped in the recesses.

Um die zu den Kraftsensoren führenden Leitungen sicher unterzubringen, können die Ausnehmungen mit parallel verlaufenden Leitungskanälen verbunden sein. Alternativ können die Ausnehmungen jedoch auch über einen Querkanal mit einer zentrischen Kabelausnehmung in der Messrolle verbunden sein. Der Querkanal kann im Korpus der Messrolle verlaufen oder als offener Kanal an der Stirnfläche der Messrolle und dann mit einem Deckel verschlossen sein.In order to safely accommodate the lines leading to the force sensors, the recesses can be connected to line ducts running in parallel. Alternatively, however, the recesses can also be connected to a central cable recess in the measuring roller via a transverse channel. The transverse channel can run in the body of the measuring roller or as an open channel on the end face of the measuring roller and then be closed with a cover.

Um die Haltestücke für die Kraftsensoren oder die Leisten in den Ausnehmungen zu führen, können sie mit einer Längsrippe versehen sein, die in eine komplementäre Führungsnut im Korpus der Messrolle eingreift.In order to guide the holding pieces for the force sensors or the strips in the recesses, they can be provided with a longitudinal rib which engages in a complementary guide groove in the body of the measuring roller.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kraftsensor zwischen zwei Paaren von Innen- und Außenkeilelementen gehalten. Dadurch wird es zum einen möglich, den Kraftsensor in Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft auszurichten. Ferner ist es durch diese Anordnung möglich, die Halterung bezüglich einer durch die Einbauposition des Kraftsensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft angeordneten Ebene geometrisch symmetrisch auszubilden, möglicherweise sogar achssymmetrisch.In a preferred embodiment, the force sensor is held between two pairs of inner and outer wedge elements. This makes it possible, on the one hand, to align the force sensor in the effective direction of the compressive force to be measured. Furthermore, this arrangement makes it possible to design the holder to be geometrically symmetrical, possibly even axially symmetrical, with respect to a plane running through the installation position of the force sensor and perpendicular to the effective direction of the compressive force to be measured.

Die Vorzüge werden bereits durch eine Halterung für einen Kraftsensor, der eine von oben auf ihn wirkende Druckkraft messen kann, erzielt, der folgende Bauelemente aufweist:

ein erstes oberhalb der für den Kraftsensor vorgesehenen Einbauposition angeordnetes Innenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors weisenden Innenfläche und einer im Winkel zur Innenfläche stehenden, der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche, und
ein erstes Außenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors weisenden Innenfläche, mit der das Außenkeilelement auf der Außenfläche des ersten Innenkeilelements aufliegt, sowie mit einer der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche, und
ein zweites unterhalb der für den Kraftsensor vorgesehenen Einbauposition angeordnetes Innenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors weisenden Innenfläche und einer im Winkel zur Innenfläche stehenden, der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche und
ein zweites Außenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors weisenden Innenfläche, mit der das Außenkeilelement auf der Außenfläche des zweiten Innenkeilelements aufliegt, sowie mit einer der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche.

The advantages are already achieved by a holder for a force sensor, which can measure a compressive force acting on it from above, which has the following components:

a first inner wedge element arranged above the installation position provided for the force sensor and having an inner surface pointing towards the installation position of the force sensor and an outer surface at an angle to the inner surface and opposite the inner surface, and
a first outer wedge element with an inner surface facing the installation position of the force sensor, with which the outer wedge element rests on the outer surface of the first inner wedge element, and with an outer surface opposite the inner surface, and
a second inner wedge element which is arranged below the installation position provided for the force sensor and has an inner surface pointing towards the installation position of the force sensor and an outer surface at an angle to the inner surface and opposite the inner surface and
a second outer wedge element with an inner surface facing the installation position of the force sensor, with which the outer wedge element rests on the outer surface of the second inner wedge element, and with an outer surface opposite the inner surface.

Auf diese Weise wird die für das Vorspannen der Halterung und des Kraftsensors in einer Ausnehmung durch eine translatorische Bewegung notwendige Keilanordnung in das Innere der Halterung verlegt. Die Halterung kann bezüglich ihrer Außenflächen an die Formgebung der Ausnehmung, in die die Halterung und der Kraftsensor zu verspannen sind, angepasst werden und erlaubt gleichzeitig, die unmittelbar bzw. mittelbar die Einbauausrichtung des Kraftsensors beeinflussenden Innenflächen auf die gewünschte Ausrichtung anzupassen, beispielsweise diese Innenflächen senkrecht zu der Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft anzuordnen. Außerdem hat es sich gezeigt, dass bei der erfindungsgemäßen Halterung die Oberflächengüte der Ausnehmung (beispielsweise der Axialausnehmung), in die die Halterung eingesetzt wird, geringer sein kann, ohne dass ein Kippen auftritt. Dadurch entfallen aufwendige Verfahren zum Erzeugen einer guten Oberflächengüte, wie beispielsweise das Hohnen oder Rollieren.In this way, the wedge arrangement necessary for pretensioning the holder and the force sensor in a recess is moved into the interior of the holder by means of a translational movement. With regard to its outer surfaces, the holder can be adapted to the shape of the recess into which the holder and the force sensor are to be clamped and at the same time allows the inner surfaces that directly or indirectly affect the installation orientation of the force sensor to be adapted to the desired orientation, for example these inner surfaces perpendicular to be arranged in relation to the effective direction of the compressive force to be measured. In addition, it has been shown that in the case of the holder according to the invention, the surface quality of the recess (for example the axial recess) into which the holder is inserted can be lower without tilting occurring. This eliminates the need for complex processes to produce a good surface quality, such as honing or roller burnishing.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halterung bezüglich einer durch die Einbauposition des Kraftsensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft angeordneten Ebene geometrisch symmetrisch ausgebildet. Bereits die Abstimmung der Geometrie der oberhalb des Kraftsensors und unterhalb des Kraftsensors angeordneten Bauelemente reduziert die beim Vorspannen auftretenden Kippmomente und kann sie sogar vollständig vermeiden.In a preferred embodiment, the holder is designed to be geometrically symmetrical with respect to a plane which runs through the installation position of the force sensor and is arranged perpendicular to the effective direction of the compressive force to be measured. Already coordinating the geometry of the components arranged above the force sensor and below the force sensor reduces the tilting moments that occur during prestressing and can even avoid them completely.

Alternativ oder ergänzend kann die Halterung bezüglich einer durch die Einbauposition des Kraftsensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Drucckraft angeordneten Ebene bezüglich der für die die Halterung bildenden Bauelemente verwendeten Materialien und/oder bezüglich der Oberflächenbeschaffenheiten dieser Bauelemente symmetrisch ausgebildet sein. Kippmomente können nicht nur durch geometrische Unterschiede der oberhalb und unterhalb des Kraftsensors vorgesehenen Bauelemente erzeugt werden, sondern auch dadurch, dass aufgrund unterschiedlicher Materialwahl oder unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheiten unterschiedliche Reibkräfte zwischen gegeneinander bewegten Oberflächen oberhalb und unterhalb des Kraftsensors entstehen. Dies kann durch die symmetrische Ausbildung der betreffenden Materialen bzw. Oberflächenbeschaffenheiten verhindert werden.As an alternative or in addition, the holder can be designed symmetrically with respect to a plane running through the installation position of the force sensor and arranged perpendicular to the effective direction of the pressure force to be measured with respect to the materials used for the components forming the holder and / or with respect to the surface properties of these components. Tilting moments can not only be generated by geometric differences between the components provided above and below the force sensor, but also by the fact that different frictional forces arise between surfaces moving against each other above and below the force sensor due to different choice of materials or different surface properties. This can be prevented by the symmetrical design of the relevant materials or surface properties.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Verbindung vorgesehen, die das erste Innenkeilelement und das zweite Innenkeilelement zur Vermeidung einer relativen Verschiebung in eine Richtung, die nicht die Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft ist, verbindet. Die zu vermeidenden Kippmomente können auch dadurch entstehen, dass sich vergleichbare Bauelemente oberhalb des Kraftsensors und unterhalb des Kraftsensors nicht synchron zueinander bewegen. Dies kann vermieden werden, wenn die betreffenden Bauelemente miteinander verbunden werden. Vorzugsweise ist diese Verbindung jedoch derart ausgebildet, dass sie eine Verschiebung der beiden verbundenen Bauelemente in Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft erlaubt. Bei Halterungen für Kraftsensoren, die eine von oben auf sie wirkende Druckkraft messen sollen, wird durch konstruktive Maßnahmen vorzugsweise versucht, den Kraftnebenschluss möglichst gering zu halten, also den Teil der zu messenden Druckkraft, der durch die Halterung an dem Kraftsensor vorbeigeleitet wird, klein zu halten. Dies erfolgt, indem die Bauelemente in Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft relativ zueinander federnd ausgebildet sind und die Federsteifigkeit der durch die Verbindung entstandenen Kraftbrücke möglichst gering ist.In a preferred embodiment, a connection is provided which connects the first inner wedge element and the second inner wedge element in order to avoid a relative displacement in a direction which is not the effective direction of the compressive force to be measured. The tilting moments to be avoided can also arise because comparable components above the force sensor and below the force sensor do not move synchronously with one another. This can be avoided if the components in question are connected to one another. However, this connection is preferably designed in such a way that it allows the two connected components to be displaced in the effective direction of the compressive force to be measured. In the case of brackets for force sensors that are intended to measure a pressure force acting on them from above, constructive measures are preferably used to keep the force shunt as low as possible, i.e. to keep the part of the pressure force to be measured that is conducted past the force sensor by the bracket keep. This takes place in that the components are designed to be resilient relative to one another in the effective direction of the compressive force to be measured and the spring stiffness of the force bridge created by the connection is as low as possible.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbindung vorgesehen, die das erste Außenkeilelement und das zweite Außenkeilelement zur Vermeidung einer relativen Verschiebung in eine Richtung, die nicht die Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft ist, verbindet. Dadurch werden die gleichen Vorteile wie bei der Verbindung der Innenkeilelemente erzielt.In a further embodiment of the invention, a connection is provided which connects the first outer wedge element and the second outer wedge element to avoid a relative displacement in a direction that is not the effective direction of the compressive force to be measured. This achieves the same advantages as when connecting the inner wedge elements.

Auch wenn die Außenfläche des ersten Innenkeilelements und/oder die Außenfläche des zweiten Innenkeilelements nach Art eines Flachkeils plan ausgebildet sein kann, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform die Außenfläche des ersten Innenkeilelements und/oder die Außenfläche des zweiten Innenkeilelements als Teilfläche eines Kegels ausgebildet, dessen Längsachse durch die Einbauposition des Kraftsensors verläuft. Für die beim Vorspannen erzeugten Kippmomente ist es von Bedeutung, mit welcher Präzision die Geometrien der einander zugewandten Flächen einzelner, relativ zueinander bewegter Flächen hergestellt werden können. Es hat sich gezeigt, dass die Herstellung von Kegelteilflächen, beispielsweise durch drehende, spanabhebende Bearbeitung eines Halbzeugs präziser hergestellt werden kann, als die plane Fläche eines Flachkeils. Durch diese spezielle Ausgestaltung der Außenflächen wird deshalb eine weitere Verminderung der auftretenden Kippmomente erreicht.Even if the outer surface of the first inner wedge element and / or the outer surface of the second inner wedge element can be designed flat in the manner of a flat wedge, in a preferred embodiment the outer surface of the first inner wedge element and / or the outer surface of the second inner wedge element is designed as a partial surface of a cone, the longitudinal axis of which runs through the installation position of the force sensor. For the tilting moments generated during prestressing, it is important to use what precision the geometries of the mutually facing surfaces of individual surfaces that move relative to one another can be produced. It has been shown that the production of partial conical surfaces, for example by turning, machining of a semi-finished product, can be produced more precisely than the flat surface of a flat wedge. This special design of the outer surfaces therefore results in a further reduction in the tilting moments that occur.

Aus dem gleichen Grund wird die Innenfläche des ersten Außenkeilelements und/oder die Innenfläche des zweiten Außenkeilelements vorzugsweise als Teilfläche der Begrenzung einer kegelförmigen Ausnehmung ausgebildet, deren Längsachse durch die Einbauposition des Kraftsensors verläuft.For the same reason, the inner surface of the first outer wedge element and / or the inner surface of the second outer wedge element is preferably formed as a partial surface of the boundary of a conical recess, the longitudinal axis of which runs through the installation position of the force sensor.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Innenkeilelement und das zweite Innenkeilelement Teilelemente einer einstückig hergestellten Innenhülse. Dies bietet sowohl hinsichtlich der Fertigung der Bauteile der Halterung als auch hinsichtlich der Handhabung der Halterung beim Einbau des Kraftsensors Vorteile.In a preferred embodiment, the first inner wedge element and the second inner wedge element are partial elements of an inner sleeve produced in one piece. This offers advantages both in terms of the manufacture of the components of the holder and in terms of handling the holder when installing the force sensor.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Innenhülse zwischen dem ersten Innenkeilelement und dem zweiten Innenkeilelement einen Längsschlitz auf, der zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft im Wesentlichen senkrecht verläuft. Hierdurch wird die Federsteifigkeit der Innenhülse reduziert, so dass der Kraftnebenschluss gering bleibt. Ferner kann die Innenhülse mit einer geringen Wandstärke ausgebildet sein. Als geringe Wandstärke wird bei einem üblichen Innendurchmesser von z.B. 20 mm bis 50 mm eine Wandstärke von z.B. 0,3 mm bis 5 mm verstanden. Die gewählte Wandstärke der Hülsen kann auch in Abhängigkeit der Hülsenlänge, den Verschiebeweg und der Steigung gewählt werden. Sie kann an der dünnsten Stelle auch 1/10 mm betragen. Insbesondere kann der Längsschlitz derart ausgebildet sein, dass er nahezu die gesamte Längserstreckung der Innenhülse aufweist und nur an einem oder beiden Enden als Verbindung zwischen dem ersten Innenkeilelement und dem zweiten Innenkeilelement ein schmaler Steg verbleibt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Innenhülse zwei Längsschlitze auf. Vorzugsweise ist der bzw. sind die Längsschlitze in einer durch die Einbauposition des Kraftsensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft angeordneten Ebene vorgesehen.In a preferred embodiment, the inner sleeve has a longitudinal slot between the first inner wedge element and the second inner wedge element which runs essentially perpendicular to the effective direction of the compressive force to be measured. This reduces the spring stiffness of the inner sleeve, so that the force shunt remains low. Furthermore, the inner sleeve can be designed with a small wall thickness. With a customary inside diameter of e.g. 20 mm to 50 mm, a wall thickness of e.g. 0.3 mm to 5 mm is understood as a small wall thickness. The selected wall thickness of the sleeves can also be selected depending on the sleeve length, the displacement path and the slope. It can also be 1/10 mm at the thinnest point. In particular, the longitudinal slot can be designed in such a way that it has almost the entire longitudinal extent of the inner sleeve and a narrow web remains only at one or both ends as a connection between the first inner wedge element and the second inner wedge element. In a preferred embodiment, the inner sleeve has two longitudinal slots. The longitudinal slot (s) is / are preferably provided in a plane which runs through the installation position of the force sensor and is perpendicular to the effective direction of the compressive force to be measured.

Wie auch bei den Innenkeilelementen können in einer bevorzugten Ausführungsform alternativ oder ergänzend das ersten Außenkeilelement und das zweite Außenkeilelement Teilelemente bzw. Teilstücke einer einstückig hergestellten Außenhülse sein. Diese Außenhülse kann in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls mindestens einen Längsschlitz zwischen dem ersten Außenkeilelement und dem zweiten Außenkeilelement aufweisen, der zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft im Wesentlichen senkrecht verläuft.As with the inner wedge elements, in a preferred embodiment, the first outer wedge element and the second outer wedge element can alternatively or additionally be sub-elements or sub-pieces of an outer sleeve produced in one piece. In a preferred embodiment, this outer sleeve can also have at least one longitudinal slot between the first outer wedge element and the second outer wedge element which runs essentially perpendicular to the direction of action of the compressive force to be measured.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Innenfläche des ersten Innenkeilelements und/oder die Innenfläche des zweiten Innenkeilelements plan ausgebildet und in einer zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft senkrechten Ebene angeordnet. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt es, den an seiner Oberseite und Unterseite meist plan ausgebildeten Kraftsensor unmittelbar an die Innenflächen anliegend, zwischen die Innenkeilelemente einzuschieben.In a preferred embodiment, the inner surface of the first inner wedge element and / or the inner surface of the second inner wedge element is planar and arranged in a plane perpendicular to the effective direction of the compressive force to be measured. Such a configuration allows the force sensor, which is mostly planar on its upper side and lower side, to be pushed directly against the inner surfaces between the inner wedge elements.

Alternativ kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwischen dem ersten Innenkeilelement und der Einbauposition des Kraftsensors ein erstes Zwischenstück mit einer Kalotte und/oder zwischen dem zweiten Innenkeilelement und der Einbauposition des Kraftsensors ein zweites Zwischenstück mit einer Kalotte vorgesehen sein, wobei die Kalotte die der einen Innenfläche eines Innenkeilelements zugewandte Fläche bildet und die zugehörige Innenfläche des Innenkeilelements korrespondierend ausgebildet ist. Die Kalotte weist dabei vorzugsweise die geometrische Form einer Teilfläche eines zylindrischen Körpers auf.Alternatively, in a further embodiment of the invention, a first intermediate piece with a dome can be provided between the first inner wedge element and the installation position of the force sensor and / or a second intermediate piece with a dome between the second inner wedge element and the installation position of the force sensor, the dome being the one of the one Forms inner surface of an inner wedge element facing surface and the associated inner surface of the inner wedge element is formed correspondingly. The dome preferably has the geometric shape of a partial surface of a cylindrical body.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Außenfläche des ersten und/oder des zweiten Außenkeilelements eine Teilfläche eines zylindrischen Körpers. Diese Ausgestaltung empfiehlt sich besonders in Anwendungsgebieten, bei denen der Kraftsensor mittels der Halterung in einer Ausnehmung, beispielsweise der Axialausnehmung einer Messrolle zu halten ist.In a preferred embodiment of the invention, the outer surface of the first and / or the second outer wedge element is a partial surface of a cylindrical body. This refinement is particularly recommended in areas of application in which the force sensor is to be held in a recess, for example the axial recess of a measuring roller, by means of the holder.

Die Halterung kann Zentrierstifte aufweisen, die in Zentrierausnehmungen in Bauelementen eingreifen. Mittels dieser Zentrierstifte können einzelne, lose Bauelemente, wie beispielsweise der Kraftsensor, im Verhältnis zu anderen Bauelementen, wie beispielsweise den Innenkeilelemente bzw. der Innenhülse, gut und genau positioniert werden.The holder can have centering pins which engage in centering recesses in components. By means of these centering pins, individual, loose components, such as the force sensor, for example, can be positioned well and precisely in relation to other components, such as the inner wedge elements or the inner sleeve.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Halterung ein in das erste und zweite Außenkeilelement eingebrachte Innengewinde auf, dessen Längsachse durch die Einbauposition des Kraftsensors verläuft und eine in das Innengewinde eingeschraubte Druckschraube, die in Kontakt mit dem ersten Innenkeilelement und dem zweiten Innenkeilelement kommen kann und sie relativ zu dem ersten und dem zweiten Außenkeilelement verschieben kann. Durch diese Druckschraube kann ein einfaches Vorspannen der Halterung erzeugt werden. Durch die winklige Ausgestaltung der jeweiligen Außenflächen im Verhältnis zu den jeweiligen Innenflächen der miteinander kooperierenden Innenkeil- und Außenkeilelementen erzeugt eine Verschiebung der Keilelemente relativ zueinander eine Verlagerung des Außenkeilelements fort von der Einbauposition des Kraftsensors. Auf diese Weise kann die Halterung in einer Ausnehmung verspannt werden.In a preferred embodiment, the holder has an internal thread introduced into the first and second external wedge element, the longitudinal axis of which runs through the installation position of the force sensor, and a pressure screw screwed into the internal thread, which can come into contact with the first internal wedge element and the second internal wedge element and which they relative can move to the first and second outer wedge members. This pressure screw can be used to produce a simple pretensioning of the holder. Due to the angled design of the respective outer surfaces in relation to the respective inner surfaces of the cooperating inner wedge and outer wedge elements, a displacement of the wedge elements relative to one another causes a displacement of the outer wedge element away from the installation position of the force sensor. In this way, the holder can be clamped in a recess.

Alternativ kann die Halterung ein in das erste und das zweite Innenkeilelement eingebrachtes Innengewinde aufweisen, dessen Längsachse durch die Einbauposition des Kraftsensors verläuft und eine Zugschraube, die in das Innengewinde eingeschraubt ist und mit ihrem Schraubenkopf in Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Außenkeilelement kommen kann und sie relativ zu dem ersten und dem zweiten Innenkeilelement verschieben kann.Alternatively, the holder can have an internal thread introduced into the first and the second internal wedge element, the longitudinal axis of which runs through the installation position of the force sensor, and a tension screw which is screwed into the internal thread and whose screw head can come into contact with the first and the second external wedge element and it can move relative to the first and second inner wedge members.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist mehr als eine Art von Kraftsensor in der Messrolle zur Messung unterschiedlicher mechanischer Kräfte vorgesehen. Dadurch kann der Einfluss der Temperatur erfasst werden, wobei die Erfinder erkannt haben, dass der Einfluss der Temperatur durch eine Messung einer in der Messrolle vorliegenden mechanischen Kraft erkannt und dann entsprechend korrigiert werden kann. Es wird demnach neben der sonst üblichen Messung einer mechanischen Kraft eine zweite mechanische Kraft gemessen, die Rückschlüsse auf den Einfluss eines Temperatureintrags bedingt durch die Verwendung der Messrolle im Warmband ermöglicht. Die erfindungsgemäß ausgestaltete Messrolle ermöglicht eine Separierung des durch den thermischen Eintrag in den Messrollenkörper erzeugten Kraftanteils vom Summensignal des Kraftmessgebers.In a preferred embodiment, more than one type of force sensor is provided in the measuring roller for measuring different mechanical forces. As a result, the influence of the temperature can be recorded, the inventors having recognized that the influence of the temperature can be recognized by measuring a mechanical force present in the measuring roller and can then be corrected accordingly. In addition to the usual measurement of a mechanical force, a second mechanical force is measured, which enables conclusions to be drawn about the influence of a temperature input due to the use of the measuring roller in the hot strip. The measuring roller designed according to the invention enables the force component generated by the thermal input into the measuring roller body to be separated from the sum signal of the force transducer.

Die Erfinder haben es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als besonders sinnvoll erkannt, wenn eine Art der Kraftsensoren ein Kraftsensor zum Messen der Radialkraft ist, und eine Art der Kraftsensoren ein Kraftsensor zum Messen der Vorspannkraft des Kraftsensors zum Messen der Radialkraft ist. Versuche haben gezeigt, dass eine Temperaturveränderung an der Messrollenoberfläche derart zu einer elastischen Deformation der Messrolle führt, dass die unter Vorspannkraft eingebauten üblicherweise vorgesehenen Kraftsensoren zum Messen der Radialkraft ihre Vorspannkraft und damit auch ihre Linearität verändern. Durch die sich von der ersten Art unterscheidende Art der Kraftsensoren zum Messen der Vorspannkraft, die auf die Kraftsensoren zum Messen der Radialkraft ausgeübt wird, ist es möglich, den Einfluss der thermischen Verformung des Messrollenkörpers zu messen, und den durch die thermische Verformung erzeugten Anteil des Messsignals des Kraftsensors zum Messen der Radialkraft von der eigentlichen durch das bandförmige Gut verursachten Radialkraft zu separieren.According to a preferred embodiment, the inventors have recognized it as particularly useful if one type of force sensor is a force sensor for measuring the radial force and one type of force sensor is a force sensor for measuring the pretensioning force of the force sensor for measuring the radial force. Tests have shown that a change in temperature on the surface of the measuring roller leads to elastic deformation of the measuring roller in such a way that the force sensors usually provided for measuring the radial force change their biasing force and thus also their linearity. Due to the type of force sensors for measuring the preload force that is exerted on the force sensors for measuring the radial force, which differs from the first type, it is possible to measure the influence of the thermal deformation of the measuring roller body and the proportion of the To separate the measurement signal of the force sensor for measuring the radial force from the actual radial force caused by the strip-shaped material.

Die Erfinder haben ferner als erste erkannt, dass mit Kraftsensoren einer weiteren Art, die eine mechanische Kraft messen, es möglich ist, dass neben der thermischen Verformung der Messrolle, die das Messergebnis der Kraftsensoren einer ersten Art beeinflusst, eine Relativtemperaturverteilung über die Bandbreite ermittelbar ist, wenn mehrere Kraftsensoren in Längsrichtung der Messrolle angeordnet sind. Beispielsweise kann für den thermischen Eintrag in Höhe von 1°C ein Wert x in N gemessen werden, über den die Temperaturverteilung durch das in Beziehung setzen mit der gemessenen mechanischen Kraft bestimmbar ist.The inventors were also the first to recognize that with force sensors of a further type that measure a mechanical force, it is possible that, in addition to the thermal deformation of the measuring roller, which influences the measurement result of the force sensors of a first type, a relative temperature distribution over the bandwidth can be determined if several force sensors are arranged in the longitudinal direction of the measuring roller. For example, a value x in N can be used for the thermal input of 1 ° C can be measured, via which the temperature distribution can be determined by relating it to the measured mechanical force.

Bevorzugt werden die durch das unter Längszug stehende bandförmige Gut eingeleiteten Kräfte dynamisch durch eine Art von Kraftsensor gemessen und die durch die Verformung der Messrolle in Folge eines thermischen Eintrags auftretenden Kräfte statisch durch eine andere Art von Kraftsensor gemessen. Hierdurch können die jeweils aktuell gemessenen Kräfte aufeinander bezogen werden und die von den Kraftsensoren einer Art gemessenen Radialkräfte um den thermischen Eintrag bzw. die thermische Verformung korrigiert werden.The forces introduced by the strip-shaped material under longitudinal tension are preferably measured dynamically by one type of force sensor and the forces occurring due to the deformation of the measuring roller as a result of thermal input are measured statically by another type of force sensor. In this way, the currently measured forces can be related to one another and the radial forces measured by the force sensors of one type can be corrected for the thermal input or the thermal deformation.

Insbesondere eine Art von Kraftsensor kann in den Ausnehmungen fixiert bzw. verspannt sein, beispielsweise verkeilt. Diese Vorspannungen sind gewollt und lassen sich ohne weiteres messtechnisch kompensieren. Die Vorspannung kann mit einem vorgegebenen Wert eingestellt werden. Beispielsweise können Kraftsensoren mit planparallelen Flächen zwischen keilförmigen Haltestücken, beispielsweise Spannkeilen angeordnet sein, die solange gegeneinander bewegt werden, bis der Kraftsensor unverrückbar zwischen den Haltestücken eingeklemmt ist. Bevorzugt kann ein Kraftsensor der anderen Art, gemeinsam in einem Gehäuse mit der ersten Art von Kraftsensor in den Ausnehmungen fixiert bzw. verspannt sein. Die andere Art von Kraftsensor kann beispielsweise auch in einer an einer der Haltestücke ausgebildeten Ausnehmung oder an einem der Haltestücke befestigt sein, mit denen die eine Art von Kraftsensor in der Ausnehmung verspannt wird.In particular, one type of force sensor can be fixed or braced, for example wedged, in the recesses. These biases are intentional and can easily be compensated for by measurement. The preload can be set with a specified value. For example, force sensors with plane-parallel surfaces can be arranged between wedge-shaped holding pieces, for example clamping wedges, which are moved against one another until the force sensor is immovably clamped between the holding pieces. A force sensor of the other type can preferably be fixed or braced together in a housing with the first type of force sensor in the recesses. The other type of force sensor can, for example, also be fastened in a recess formed on one of the holding pieces or on one of the holding pieces with which one type of force sensor is clamped in the recess.

Eines der beiden Haltestücke kann dort, wo der Kraftsensor platziert werden soll, ortsfest in der Ausnehmung angeordnet sein, während das andere Haltestück zum Fixieren des Kraftsensors in der Ausnehmung verschoben wird. Dies kann z. B. mit Hilfe einer Spannschraube geschehen, die sich am Messrollenkorpus abstützt und über eine Distanzhülse auf das bewegliche Haltestück wirkt.One of the two holding pieces can be arranged in a stationary manner in the recess where the force sensor is to be placed, while the other holding piece is displaced in order to fix the force sensor in the recess. This can e.g. B. done with the help of a clamping screw, which is supported on the measuring roller body and acts on the movable holding piece via a spacer sleeve.

Besonders bevorzugt ist es, dass die Kraftsensoren unterschiedlicher Art benachbart zueinander angeordnet sind, um den direkten Einfluss durch den thermischen Eintrag "vor Ort" zu messen und den Einfluss bei dem Signal des anderen Kraftsensors als Korrektur anzuwenden.It is particularly preferred that the force sensors of different types are arranged adjacent to one another in order to measure the direct influence from the thermal input "on site" and to apply the influence to the signal of the other force sensor as a correction.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Kraftsensor einer Art mit einem Kraftsensor einer weiteren Art in bzw. an einem Gehäuse bzw. einer Halterung angeordnet, welches die Handhabung bei der Herstellung vereinfacht. Das Gehäuse kann in einer Ausnehmung der Messrolle angeordnet werden. Beispielsweise kann der Kraftsensor einer Art in dem Gehäuse schon vorgespannt werden, wobei der Kraftsensor der weiteren Art an dem Kraftsensor der ersten Art angeordnet ist und die Vorspannkraft messen kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Kraftsensor der ersten Art in dem Gehäuse und/oder mit dem Gehäuse vorgespannt wird, wobei der Kraftsensor der weiteren Art die Vorspannung an dem Gehäuse, und damit den thermischen Eintrag, ermittelt. Bei der Anordnung der beiden Arten von Kraftsensoren in bzw. an einem Gehäuse wird auch sichergestellt, dass die beiden Arten von Kraftsensoren zueinander benachbart angeordnet sind, um den Einfluss den die eine Art von Kraftsensor ermittelt für die andere Art von Kraftsensor exakt zu berücksichtigen.In a preferred embodiment, a force sensor of one type with a force sensor of a further type is arranged in or on a housing or a holder, which simplifies handling during manufacture. The housing can be arranged in a recess in the measuring roller. For example, the force sensor of one type can already be pre-tensioned in the housing, the force sensor of the further type being arranged on the force sensor of the first type and measuring the pre-tensioning force can. It can be provided that the force sensor of the first type is preloaded in the housing and / or with the housing, the force sensor of the further type determining the preload on the housing, and thus the thermal input. When the two types of force sensors are arranged in or on a housing, it is also ensured that the two types of force sensors are arranged adjacent to one another in order to precisely take into account the influence that one type of force sensor determines for the other type of force sensor.

Von dem Begriff "Gehäuse" werden erfindungsgemäß auch Halterungen erfasst, die keine geschlossene Bauform eines üblichen Gehäuses aufweisen. Ein erfindungsgemäßes Gehäuse kann insbesondere wie in der DE 10 2006 003 792 A1 , deren Offenbarungsgehalt hier durch Inbezugnahme explizit aufgenommen wird, beschrieben ausgestaltet sein, wobei das Gehäuse bzw. die Halterung eine einen Außenumfangskonus aufweisende Innenhülse, in der ein Kraftsensor zum Messen der Radialkraft (Kraftsensor einer Art) angeordnet ist, und eine mit der Innenhülse in Eingriff bringbare bzw. mit dieser verspannbare einen Innenumfangkonus aufweisende Außenhülse aufweist. Beispielsweise kann ein Kraftsensor zum Messen einer der Radialkraft entgegenwirkenden mechanischen Kraft (Kraftsensor anderer Art) an der Innenhülse oder in einer Ausnehmung derselben angeordnet bzw. befestigt sein. Beispielsweise kann der Kraftsensor verklebt sein. Ein Kraftsensor zum Messen einer der Radialkraft entgegenwirkenden mechanischen Kraft (Kraftsensor anderer Art) kann auch an der Außenhülse bzw. in einer Ausnehmung derselben angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass der Kraftsensor zum einer der Radialkraft entgegenwirkenden mechanischen Kraft (Kraftsensor anderer Art) in einer Ausnehmung der Messrolle im Bereich des für den Einbau des Gehäuses bzw. der Halterung vorgesehenen Ort anordnet ist, ohne selbst mit dem Gehäuse bzw. der Halterung verbunden zu sein.According to the invention, the term “housing” also encompasses mounts that do not have a closed design of a conventional housing. A housing according to the invention can in particular as in the DE 10 2006 003 792 A1 , the disclosure content of which is explicitly included here by reference, be designed as described, the housing or the holder having an inner sleeve having an outer circumferential cone in which a force sensor for measuring the radial force (force sensor of one type) is arranged, and one engages with the inner sleeve has an outer sleeve which can be brought or braced with this and has an inner circumferential cone. For example, a force sensor for measuring a mechanical force counteracting the radial force (force sensor of a different type) can be arranged or fastened on the inner sleeve or in a recess thereof. For example, the force sensor can be glued. A force sensor for measuring a mechanical force counteracting the radial force (force sensor of a different type) can also be arranged on the outer sleeve or in a recess thereof. It is also possible that the force sensor for a mechanical force counteracting the radial force (force sensor of a different type) is arranged in a recess of the measuring roller in the area of the place provided for the installation of the housing or the holder, without itself with the housing or the Bracket to be connected.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor der anderen Art derart angeordnet, dass er im Kraftfluss der auf den Kraftsensor der ersten Art wirkenden Kraft liegt. Die Anordnung sollte im Kraftfluss der einen Art von Kraftsensor liegen.In a preferred embodiment, the force sensor of the other type is arranged in such a way that it lies in the force flow of the force acting on the force sensor of the first type. The arrangement should be in the force flow of one type of force sensor.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Art der Kraftsensoren als Quarz-Kraftsensor ausgestaltet, wobei unter Quarz-Kraftsensor ein piezo-elektrisches Element zu verstehen ist, an dessen Kristalloberfläche die zu messende Kraft Ladungen erzeugt, die als Messgröße dienen. Derartige Kraftsensoren besitzen eine hohe Anspruchsempfindlichkeit, eine hohe Eigenfrequenz und Stabilität bei geringen Abmessungen und ermöglichen es, Anfangslasten ohne Beeinträchtigung des Messergebnisses zu kompensieren.In a preferred embodiment, one type of force sensor is designed as a quartz force sensor, the term quartz force sensor being understood to be a piezoelectric element on the crystal surface of which the force to be measured generates charges that serve as a measured variable. Such force sensors have a high sensitivity, a high natural frequency and stability with small dimensions and make it possible to compensate initial loads without impairing the measurement result.

Vorzugsweise ist ein Kraftsensor einer (weiteren) Art als Dehnungsmessstreifen ausgestaltet, der beispielsweise die Vorspannkraft eines Quarz-Kraftsensors messen kann, die sich bei der Verformung der Messrolle in Folge eines thermischen Eintrags in die Messrolle verändern kann.A force sensor of a (further) type is preferably designed as a strain gauge which, for example, measures the pretensioning force of a quartz force sensor that can change when the measuring roller is deformed as a result of thermal entry into the measuring roller.

Die erfindungsgemäße Messrolle findet insbesondere bevorzugt Einsatz beim Feststellen von Eigenschaften eines Metallbands beim Kalt- oder Warmwalzen des Metallbands, insbesondere zum Feststellen der Planheit des Metallbands. Weitere Einsatzgebiete können Weiterverarbeitungslinien sein, wie z.B. Nachwalzgerüste (Dressiergerüste), Bandglühlinien, Verzinkungslinien, Streck-Biege-Richtanlagen!The measuring roller according to the invention is particularly preferably used when determining properties of a metal strip during cold or hot rolling of the metal strip, in particular for determining the flatness of the metal strip. Further areas of application can be further processing lines, such as re-rolling stands (skin-pass stands), strip annealing lines, galvanizing lines, stretch-bending-straightening systems!

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Messrolle teilweise im Schnitt;
Fig. 2: eine Messrolle mit Kabelkanälen in perspektivischer Darstellung mit abgenommenem Deckel;
Fig. 3: einen Ausschnitt einer Stirnansicht der Messrolle gemäß Fig. 3;
Fig. 4: die perspektivische Ansicht einer Messrolle mit längs einer Schraubenlinie angeordneten gestaffelten Kraftsensoren mit abgenommenem Deckel;
Fig. 5: eine geschnittene Detailansicht der in einer Bohrung angeordneten Kraftsensoren;
Fig. 6: eine Draufsicht auf die Anordnung der Kraftsensoren gemäß Fig. 5;
Fig. 7: die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Messrolle teilweise im Schnitt;
Fig. 8: einen Querschnitt durch eine Halterung mit einem Kraftsensor in der Einbausituation in einer ausschnittweise dargestellten Messrolle in einer geschnittenen Seitenansicht gemäß der Schnittlinie B-B in Fig. 9;
Fig. 9: die Elemente der Fig. 8 in einer Ansicht entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 8;
Fig. 10: die Elemente der Fig. 8 und 9 in einer Ansicht gemäß der Schnittlinie C-C der Fig. 9;
Fig. 11: eine alternative Bauform der Halterung in einer zur Fig. 9 vergleichbaren Darstellung;
Fig. 12: eine weitere Bauform der Halterung in einer zu der Fig. 8 vergleichbaren Darstellung;
Fig. 13: die Elemente der Fig. 12 in einer Ansicht entlang der Schnittlinie A-A der Fig. 12;
Fig. 14: die Elemente der Fig. 12 und 13 in einer Ansicht entlang der Schnittlinie C-C in Fig. 12;
Fig. 15: eine weitere Bauform der Halterung in einer der Fig. 8 und 12 vergleichbaren Ansicht;
Fig. 16: eine Detailansicht von in einer Ausnehmung der Messrolle angeordneten Kraftsensoren;
Fig. 17: eine Detailansicht von in einer Ausnehmung der Messrolle angeordnete Kraftsensoren einer weiteren Ausführungsform; und
Fig. 18: eine schematische Darstellung der auf eine Messrolle wirkenden Kräfte.

The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments shown in the drawing. In the drawing show:

Fig. 1: the side view of a first embodiment of a measuring roller partially in section;
Fig. 2: a measuring roller with cable ducts in a perspective view with the cover removed;
Fig. 3: a detail of an end view of the measuring roller according to Fig. 3 ;
Fig. 4: the perspective view of a measuring roller with staggered force sensors arranged along a helical line with the cover removed;
Fig. 5: a sectional detailed view of the force sensors arranged in a bore;
Fig. 6: a plan view of the arrangement of the force sensors according to FIG Fig. 5 ;
Fig. 7: the side view of a further embodiment of a measuring roller partially in section;
Fig. 8: a cross section through a holder with a force sensor in the installation situation in a measuring roller shown in detail in a sectional side view according to the section line BB in Fig. 9 ;
Fig. 9: the elements of Fig. 8 in a view along the section line AA in Fig. 8 ;
Fig. 10: the elements of Figures 8 and 9 in a view along the section line CC of Fig. 9 ;
Fig. 11: an alternative design of the bracket in a to Fig. 9 comparable representation;
Fig. 12: another design of the bracket in one to the Fig. 8 comparable representation;
Fig. 13: the elements of Fig. 12 in a view along the section line AA of the Fig. 12 ;
Fig. 14: the elements of Figures 12 and 13 in a view along the section line CC in Fig. 12 ;
Fig. 15: another design of the bracket in one of the Fig. 8 and 12th comparable view;
Fig. 16: a detailed view of force sensors arranged in a recess of the measuring roller;
Fig. 17: a detailed view of force sensors of a further embodiment arranged in a recess of the measuring roller; and
Fig. 18: a schematic representation of the forces acting on a measuring roller.

Die erfindungsgemäße Messrolle 1 mit einem Zapfen 2 weist einen als Vollrolle ausgeführten Messrollenkörper 1a auf. In den Messrollenkörper 1a ist eine als zur Längsachse A des Messrollenkörpers 1a achsparallele Bohrung ausgeführte Ausnehmung 3 vorgesehen, von der nahe an ihrer Stirnseite ein Querkanal 4 abgeht und zu einem zentrischen Kabelkanal 5 führt. Die Ausnehmung 3 ist stirnseitig mit mit einem Deckel 6 oder jeweils einzeln mit Deckeln verschlossen und enthält einen ersten Kraftsensor 7a, einen neben dem ersten Kraftsensor 7a angeordneten zweiten Kraftsensor 7b, einen neben dem zweiten Kraftsensor 7b angeordneten dritten Kraftsensor 7c und einen neben dem dritten Kraftsensor 7c angeordneten vierten Kraftsensor 7d, von denen jeweils ein Kabel 8 (zur Vereinfachung nur als ein Kabel dargestellt) durch die Bohrung 3 , den Querkanal 4 und den zentrischen Kanal 5 nach außen geführt sind.The measuring roller 1 according to the invention with a pin 2 has a measuring roller body 1a designed as a solid roller. In the measuring roller body 1 a, a recess 3 designed as a bore parallel to the axis A of the measuring roller body 1 a is provided, from which a transverse channel 4 extends close to its end face and leads to a central cable channel 5. The recess 3 is closed at the end with a cover 6 or individually with covers and contains a first force sensor 7a, a second force sensor 7b arranged next to the first force sensor 7a, a third force sensor 7c arranged next to the second force sensor 7b and one next to the third force sensor 7c arranged fourth force sensor 7d, each of which a cable 8 (for the sake of simplicity only shown as a cable) through the bore 3, the transverse channel 4 and the central channel 5 are led to the outside.

Die in den Fig. 2 und Fig. 3 schematisch-perspektivisch dargestellte Messrolle 1 mit abgenommenem Deckel 6 besitzt parallel zu jeder Bohrung 3 einander gegenüber liegende Kabelkanäle 10, 11 für über den Querkanal 4 und den zentrischen Kanal 5 nach außen geführte Leitungen.The ones in the FIGS. 2 and 3 Measuring roller 1, shown schematically and in perspective, with the cover 6 removed, has cable ducts 10, 11 lying opposite one another parallel to each bore 3 for lines leading outwards via the transverse duct 4 and the central duct 5.

Die Bohrungen können, wie in den Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt, von beiden Stirnseiten der Rolle 1 ausgehen und als Sackbohrungen eine unterschiedliche Tiefe besitzen. Das führt dazu, dass die einzelnen Sensoren längs einer Schraubenlinie 20 , d. h. gestaffelt angeordnet sind und insgesamt die gesamte Breite der Rolle 1 erfassen.The holes can, as in the Fig. 4 and Fig. 5 shown, proceed from both end faces of the roller 1 and have different depths as blind bores. This leads to the individual sensors being arranged along a helical line 20, ie staggered, and covering the entire width of the roller 1 as a whole.

Im Vergleich zur Ausführungsform der Fig. 1 bis 3, sind die Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 so ausgeführt, dass ein als Vollrolle ausgeführter Rollenkörper 1a mit an seinem Außenumfang ausgeführten Nuten, die die Ausnehmungen für die Kraftsensoren 7 bilden, mit einem die Nuten verschließenden Mantelrohr 1b überzogen wurde.Compared to the embodiment of Figs. 1 to 3 , are the embodiments of the Fig. 4 and 5 designed in such a way that a roller body 1a designed as a full roller with grooves running on its outer circumference, which form the recesses for the force sensors 7, was covered with a casing tube 1b closing the grooves.

Wie die Fig. 4 zeigt, können einzelne Ausnehmungen 3 so ausgeführt sein, dass nur ein Kraftsensor 7 in ihnen angeordnet ist. Es ist aber auch in der Ausführungsform der Fig. 4 eine Ausnehmung 3 vorgesehen, die eine Vielzahl von Kraftsensoren 7 aufweist. Diese Ausnehmung 3 ist in der Ausführungsform der Fig. 4 so ausgeführt, dass sie von einer Stirnseite des Messrollkörpers 1a zur gegenüberliegenden Stirnseite des Messrollenkörpers führt.As the Fig. 4 shows, individual recesses 3 can be designed so that only one force sensor 7 is arranged in them. But it is also in the embodiment of Fig. 4 a recess 3 is provided which has a plurality of force sensors 7. This recess 3 is in the embodiment of Fig. 4 designed so that it leads from one end face of the measuring roller body 1a to the opposite end face of the measuring roller body.

Fig. 5 zeigt die Anordnung zweier Kraftsensoren 107a, 107b in einer Bohrung 103 eines Messrollenkörpers 1a einer Messrolle, die nach Art der in Fig. 1 und 2 gezeigten Bauform als Vollrolle mit in die Vollrolle eingebrachte, axiale Bohrung 103 ausgeführt ist. Die in Fig. 5 dargestellten Kraftsensoren 7a, 7b weisen jeweils ein Gehäuse 120 auf. Auf einer Seite des jeweiligen Gehäuses 120 ist eine Steckerbuchse 122 eingebaut. Der jeweilige Kraftsensor 107a, 107b weist jeweils ein Piezoelement 113 auf, das aus einer mehrschichtigen Kristallanordnung besteht. Das jeweilige Piezoelement 113 liegt zwischen zwei Kraftübertragungsscheiben 114, 115. Die Kraftübertragungsscheiben 114, 115 sind mittels elastischer Flansche 116 mit dem Gehäuse 120 verbunden. Die Sensorfläche des Kraftsensors 107a ist die in Kontakt mit der Bohrungswandung der Bohrung 103 stehende äußere Oberfläche der Kraftübertragungsscheibe 114. Die Sensorfläche des Kraftsensors 107b ist die in Kontakt mit der Bohrungswandung der Bohrung 103 stehende äußere Oberfläche der Kraftübertragungsscheibe 114. Fig. 5 shows the arrangement of two force sensors 107a, 107b in a bore 103 of a measuring roller body 1a of a measuring roller, which in the manner of FIG Fig. 1 and 2 The design shown is designed as a full roll with an axial bore 103 made in the full roll. In the Fig. 5 The force sensors 7a, 7b shown each have a housing 120. A socket 122 is installed on one side of the respective housing 120. The respective force sensor 107a, 107b each has a piezo element 113 which consists of a multilayer crystal arrangement. The respective piezo element 113 lies between two power transmission disks 114, 115. The power transmission disks 114, 115 are connected to the housing 120 by means of elastic flanges 116. The sensor surface of the force sensor 107a is the outer surface of the force transmission disk 114 that is in contact with the bore wall of the bore 103. The sensor surface of the force sensor 107b is the outer surface of the force transmission disk 114 that is in contact with the bore wall of the bore 103.

In der Fig. 5 ist für den Kraftsensor 107a die in Radialrichtung der Messrolle verlaufenden Endbegrenzungslinie 117 eingezeichnet, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors 107a schneidet, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensor 107b am nächsten ist. Ferner ist in Fig. 5 die Linie 118 eingezeichnet, die

in der Ebene verläuft, die die Endbegrenzungslinie 117 und die Linie enthält, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, und
die Endbegrenzungslinie 117 im Schnittpunkt 119 der Endbegrenzungslinie 117 mit der Umfangsfläche schneidet, und
den Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors 107b schneidet, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors 107a am nächsten liegt.

In the Fig. 5 For the force sensor 107a, the end boundary line 117 running in the radial direction of the measuring roller is drawn in, which intersects the point on the sensor surface of the first force sensor 107a that is closest to the sensor surface of the second force sensor 107b. Furthermore, in Fig. 5 the line 118 is drawn, the

runs in the plane which contains the end delimitation line 117 and the line which the point of the sensor surface of the first force sensor, which is closest to the sensor surface of the second force sensor, with the point of the sensor surface of the second force sensor, which is closest to the sensor surface of the first force sensor connects, and
the end delimitation line 117 intersects at the point of intersection 119 of the end delimitation line 117 with the circumferential surface, and
intersects the point of the sensor surface of the second force sensor 107b which is closest to the sensor surface of the first force sensor 107a.

Wie die Fig. 5 zeigt, ist der Winkel ALPHA zwischen der Endbegrenzungslinie 117 und der Linie 118 kleiner als 65°, nämlich ungefähr 45°.As the Fig. 5 shows, the angle ALPHA between the end boundary line 117 and the line 118 is less than 65 °, namely approximately 45 °.

Damit die kreisringförmigen, ebenen Sensorflächen der Kraftsensoren 107a und 107b an den Wandungen der Bohrung 103 anliegen können, ist die Bohrung 103 im Querschnitt rechteckig ausgeführt.So that the circular, flat sensor surfaces of the force sensors 107a and 107b can rest against the walls of the bore 103, the bore 103 is rectangular in cross section.

Fig. 6 zeigt eine schematische, auf Höhe der oberen Bohrungswandung geschnittene Draufsicht auf die in der Bohrung 103 angeordneten Kraftsensoren 107a, 107b, wobei in Fig. 6 die Linie 123 eingezeichnet ist, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors 107a, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors 107b am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors 107b, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors 107a am nächsten liegt, verbindet. Die Sensorfläche des Kraftsensors 107a ist die in Kontakt mit der Bohrungswandung der Bohrung 103 stehende äußere Oberfläche der Kraftübertragungsscheibe 114. Die Sensorfläche des Kraftsensors 107b ist die in Kontakt mit der Bohrungswandung der Bohrung 103 stehende äußere Oberfläche der Kraftübertragungsscheibe 114. Fig. 6 shows a schematic plan view, cut at the level of the upper bore wall, of the force sensors 107a, 107b arranged in the bore 103, with FIG Fig. 6 the line 123 is drawn in, which connects the point on the sensor surface of the first force sensor 107a, which is closest to the sensor surface of the second force sensor 107b, with the point on the sensor surface of the second force sensor 107b, which is closest to the sensor surface of the first force sensor 107a. The sensor surface of the force sensor 107a is the outer surface of the force transmission disk 114 that is in contact with the bore wall of the bore 103. The sensor surface of the force sensor 107b is the outer surface of the force transmission disk 114 that is in contact with the bore wall of the bore 103.

Die in Fig. 7 dargestellte Messrolle 201 besitzt einen als Vollrolle ausgebildeten Messrollenkörper 201a, in dessen Umfangsfläche eine Vielzahl von über die Rollenbreite verteilten Ausnehmungen 203, 203a, 203b, in die Messgeber, beispielsweise Weg- oder Kraft-bzw. Piezomessgeber 207 in Gestalt von Quarz-Unterlegscheiben zum Messen dynamischer und quasistatischer Kräfte mit zylindrischen Abdeckungen 234 eingesetzt sind. Die Messgeber 207 erstrecken sich zwischen dem Boden 239 der Ausnehmung 203 und der Abdeckung 234. Die Abdeckung 234 besitzt eine Einsenkung, in der sich der Kopf 236 einer Spannschraube 237 befindet, die in eine Gewindebohrung 238 der Messrolle 201 eingreift. Mit Hilfe der Spannschraube 237 ist die Abdeckung 234 mit dem Messgeber 207 gegen den Boden 239 der Ausnehmung 203 verspannt.In the Fig. 7 The measuring roller 201 shown has a measuring roller body 201a designed as a full roller, in the circumferential surface of which a plurality of recesses 203, 203a, 203b distributed over the width of the roller, into the measuring transducers, for example displacement or force or. Piezo measuring transducers 207 in the form of quartz washers for measuring dynamic and quasi-static forces with cylindrical covers 234 are used. The measuring transducers 207 extend between the bottom 239 of the recess 203 and the cover 234. The cover 234 has a recess in which the head 236 of a clamping screw 237 is located, which engages in a threaded bore 238 of the measuring roller 201. With the aid of the clamping screw 237, the cover 234 with the measuring transducer 207 is clamped against the bottom 239 of the recess 203.

Die Abdeckung 234 ist mit einer Kunststoffschicht 240 versehen. Zwischen dem Messgeber 207 und der Wandung der Ausnehmung 203 der Rolle 201 befindet sich infolge der unterschiedlichen Durchmesser des Messgebers und der Ausnehmung 203 ein Spalt 241, der bei eingesetzter Abdeckung durch die Kunststoffschicht 240 oder auf andere Weise nach außen hin verschlossen ist. Der Spalt kann sich auch zwischen der Messgeberabdeckung und der Wandung der Ausnehmung befinden.The cover 234 is provided with a plastic layer 240. Between the encoder 207 and the wall of the recess 203 of the roller 201 there is a gap 241 due to the different diameters of the encoder and the recess 203, which is closed to the outside by the plastic layer 240 or in some other way when the cover is inserted. The gap can also be located between the encoder cover and the wall of the recess.

Die Fig. 7 zeigt, dass die Bohrungen 203b nahe beieinander und auf einer Linie angeordnet sind, die parallel zur Längsachse A des Messrollenkörpers 203b verläuft. Die Linie, die den Punkt der Sensorfläche eines jeweiligen Kraftsensors 207 in einer Ausnehmung 203b, der der Sensorfläche eines benachbarten Kraftsensors 207 in einer benachbarten Ausnehmung 203b am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des benachbarten Kraftsensor 207 in der benachbarten Ausnehmung 203b, der der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors 207 in der Ausnehmung 203b am nächsten liegt, verbindet, verläuft bei diesen Bohrungen 203b parallel zur Längsachse A des Messrollenkörpers 203b.the Fig. 7 shows that the bores 203b are arranged close to one another and on a line which runs parallel to the longitudinal axis A of the measuring roller body 203b. The line which connects the point of the sensor surface of a respective force sensor 207 in a recess 203b, which is closest to the sensor surface of an adjacent force sensor 207 in an adjacent recess 203b, with the point of the sensor surface of the adjacent force sensor 207 in the adjacent recess 203b, which is the Sensor surface of the respective force sensor 207 in the recess 203b is closest, connects, runs in these bores 203b parallel to the longitudinal axis A of the measuring roller body 203b.

Fig. 7 zeigt in Form der Bohrungen 203a jedoch aus solche, die nahe beieinander, aber nicht auf einer Linie, die parallel zur Längsachse A des Messrollenkörpers 203b verläuft angeordnet sind. Die Parallelprojektion Linie, die den Punkt der Sensorfläche eines jeweiligen Kraftsensors 207 in einer Ausnehmung 203a, der der Sensorfläche eines benachbarten Kraftsensors 207 in einer benachbarten Ausnehmung 203a am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des benachbarten Kraftsensor 207 in der benachbarten Ausnehmung 203a, der der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors 207 in der Ausnehmung 203a am nächsten liegt, verbindet, auf eine Ebene, die die Längsachse A des Messrollenkörpers 203b enthält, verläuft bei diesen Bohrungen 203a in einem Winkel zur Längsachse A des Messrollenkörpers 203b. Fig. 7 shows in the form of the bores 203a, however, those which are arranged close to one another but not on a line which runs parallel to the longitudinal axis A of the measuring roller body 203b. The parallel projection line that connects the point of the sensor surface of a respective force sensor 207 in a recess 203a, which is closest to the sensor surface of an adjacent force sensor 207 in an adjacent recess 203a, with the point of the sensor surface of the adjacent force sensor 207 in the adjacent recess 203a, the is closest to the sensor surface of the respective force sensor 207 in the recess 203a, connects to a plane containing the longitudinal axis A of the measuring roller body 203b, runs in these bores 203a at an angle to the longitudinal axis A of the measuring roller body 203b.

Der Messrollenkörper 201a kann zur Bildung einer geschlossenen Umfangsfläche mit einer hier nicht dargestellten Beschichtung ausgeführt werden.The measuring roller body 201a can be designed with a coating (not shown here) to form a closed circumferential surface.

In der Fig. 7 sind weitere, einzeln ausgeführte Bohrungen 203 vorgesehen. Die Fig. 7 verdeutlicht damit, dass verschiedene Anordnungen von Bohrungen 203, 203a, 203b auf einer Messrolle vereinigt werden können, je nach gewünschter Messaufgabe. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen nur die Bohrungen 203b oder nur die Bohrungen 203a vorhanden sind.In the Fig. 7 further, individually executed bores 203 are provided. the Fig. 7 This makes it clear that different arrangements of bores 203, 203a, 203b can be combined on a measuring roller, depending on the desired measuring task. However, embodiments are also conceivable in which only the bores 203b or only the bores 203a are present.

Fig. 8 zeigt eine Halterung 1101 für einen Kraftsensor 1102. Die Halterung 1101 hält den Kraftsensor 1102 in einer Axialbohrung 1103 der ausschnittweise dargestellten Messrolle 1104. Die Halterung 1101 weist eine Innenhülse 1105 auf, die aus einem ersten oberhalb der für den Kraftsensor 1102 vorgesehenen Einbauposition angeordneten Innenkeilelement 1106 mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors 1102 weisenden Innenfläche 1107 und einer im Winkel zur Innenfläche 1107 stehenden, der Innenfläche 1107 gegenüberliegenden Außenfläche 1108 auf. Ferner weist die Innenhülse 1105 ein zweites unterhalb der für den Kraftsensor 1102 vorgesehenen Einbauposition angeordnetes Innenkeilelement 1109 auf, das eine zu der Einbauposition des Kraftsensors 1102 weisende Innenfläche 1110 und eine im Winkel zur Innenfläche 1110 stehende, der Innenfläche 1110 gegenüberliegende Außenfläche 1111 aufweist. Fig. 8 shows a holder 1101 for a force sensor 1102. The holder 1101 holds the force sensor 1102 in an axial bore 1103 of the measuring roller 1104 shown in detail with an inner surface 1107 pointing towards the installation position of the force sensor 1102 and an outer surface 1108 at an angle to the inner surface 1107 and opposite the inner surface 1107. Furthermore, the inner sleeve 1105 has a second inner wedge element 1109 which is arranged below the installation position provided for the force sensor 1102 and which is one of the installation positions of the The inner surface 1110 facing the force sensor 1102 and an outer surface 1111 which is at an angle to the inner surface 1110 and is opposite the inner surface 1110.

Ferner weist die Halterung 1101 eine Außenhülse 1112 auf. Die Außenhülse 1112 weist ein erstes Außenkeilelement 1113 mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors weisenden Innenfläche 1114 und einer im Winkel zur Innenfläche 1114 stehenden, der Innenfläche 1114 gegenüberliegenden Außenfläche 1115 auf. Ferner weist die Außenhülse 1112 ein zweites Außenkeilelement 1116 mit einer zur Einbauposition des Kraftsensors 1102 weisenden Innenfläche 1117, mit der das Außenkeilelement 1116 auf der Außenfläche des zweiten Innenkeilelements 1109 aufliegt, auf. Ferner weist das Außenkeilelement 1116 eine der Innenfläche 1117 gegenüberliegende Außenfläche 1118 auf.The holder 1101 also has an outer sleeve 1112. The outer sleeve 1112 has a first outer wedge element 1113 with an inner surface 1114 facing the installation position of the force sensor and an outer surface 1115 at an angle to the inner surface 1114 and opposite the inner surface 1114. Furthermore, the outer sleeve 1112 has a second outer wedge element 1116 with an inner surface 1117 facing the installation position of the force sensor 1102, with which the outer wedge element 1116 rests on the outer surface of the second inner wedge element 1109. Furthermore, the outer wedge element 1116 has an outer surface 1118 opposite the inner surface 1117.

Eine Druckschraube 1119 mit einem Außengewinde ist in ein in die Außenhülse eingebrachtes Innengewinde 1120 eingeschraubt. Die Einschraubtiefe der Druckschraube 1119 bestimmt die Relativposition der Innenhülse 1105 im Verhältnis zur Außenhülse 1112 und damit den Grad der Vorspannung der Halterung 1101 in der Axialausnehmung 1103.A pressure screw 1119 with an external thread is screwed into an internal thread 1120 introduced into the outer sleeve. The screw-in depth of the pressure screw 1119 determines the relative position of the inner sleeve 1105 in relation to the outer sleeve 1112 and thus the degree of pretensioning of the holder 1101 in the axial recess 1103.

Wie der Fig. 9 zu entnehmen ist, weisen die Innenhülse 1105 und die Außenhülse 1112, Schlitze 1121 respektive 1122 auf. Diese Längsschlitze 1121, 1122 reduzieren die Federsteifigkeit der Innenhülse 1105 bzw. der Außenhülse 1112 und sorgen dafür, dass der Kraftnebenschluss gering bleibt. Die in die Wirkrichtung des Pfeils D wirkende, zu ermittelnde Druckkraft wird deshalb gut in den Kraftsensor 1102 eingeleitet. Die Außenhülse 1112 und die Innenhülse 1105 können in einem ersten Bearbeitungsschritt durch spanabhebendes Drehen hergestellt werden. Dadurch kann insbesondere die Formtoleranz der Innenflächen 1114, 1117 der Außenhülse 1112 und der Außenflächen 1108, 1111 der Innenhülse besonders präzise hergestellt werden und so ein kippmomentfreies Bewegen der Innenhülse 1105 relativ zur Außenhülse 1112 ermöglicht werden. In nachfolgenden Bearbeitungsschritten können die in der Ansicht der Fig. 9 seitlich angeordneten Bereiche der Innenhülse 1105 weiter verschmälert werden, um die seitliche Wandstärke der Innenhülse 1105 zu reduzieren. Dadurch entstehen in der Ansicht der Fig. 9 seitliche Freiräume 1123, 1124 zwischen der Innenhülse 1105 und der Außenhülse 1112, die die Krafteinleitung in den Kraftsensor 1102 begünstigen und den Kraftnebenschluss weiter verringern.Again Fig. 9 As can be seen, the inner sleeve 1105 and the outer sleeve 1112 have slots 1121 and 1122, respectively. These longitudinal slots 1121, 1122 reduce the spring stiffness of the inner sleeve 1105 or the outer sleeve 1112 and ensure that the force shunt remains low. The compressive force to be determined, which acts in the effective direction of arrow D, is therefore well introduced into force sensor 1102. The outer sleeve 1112 and the inner sleeve 1105 can be produced in a first machining step by cutting turning. As a result, the shape tolerance of the inner surfaces 1114, 1117 of the outer sleeve 1112 and the outer surfaces 1108, 1111 of the inner sleeve can be produced particularly precisely and thus a tilting moment-free movement of the inner sleeve 1105 relative to the outer sleeve 1112 is made possible. In the following processing steps, the in the view of the Fig. 9 Laterally arranged areas of the inner sleeve 1105 are further narrowed in order to reduce the lateral wall thickness of the inner sleeve 1105. This creates in the view of the Fig. 9 Lateral free spaces 1123, 1124 between the inner sleeve 1105 and the outer sleeve 1112, which promote the introduction of force into the force sensor 1102 and further reduce the force shunt.

Die Fig. 10 zeigt die Draufsicht auf den Kraftsensor 1102. In dieser Ansicht ist die zu dem Kraftsensor 1102 führende Kabelanordnung gut zu erkennen. Ein erstes Kabel 1125 führt zu dem dargestellten Kraftsensor 1102, während weitere Kabel 1126 zu weiteren, nicht dargestellten Kraftsensoren führen, die in der gleichen Axialausnehmung 1103 angeordnet sind.the Fig. 10 shows the top view of the force sensor 1102. In this view, the cable arrangement leading to the force sensor 1102 can be clearly seen. A first cable 1125 leads to the force sensor 1102 shown, while further cables 1126 lead to further force sensors, not shown, which are arranged in the same axial recess 1103.

Die in der Fig. 11 dargestellte weitere Ausführungsform der Halterung weist grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Halterung auf. Gleiche Bauelemente weisen um den Wert 100 erhöhte Bezugszeichen auf. Allerdings ist bei der Innenhülse 1205 dieser zweiten Ausführungsform eine Mehrzahl von Ausnehmungen 1226 vorgesehen, die die seitliche Wandstärke der Innenhülse 1205 weiter reduzieren und damit zu einer erneut geringeren Federsteifigkeit und damit einem geringeren Kraftnebenschluss führen.The one in the Fig. 11 The illustrated further embodiment of the holder basically has the same structure as that in FIG Figures 8 to 10 Bracket shown. Identical components have reference numbers increased by 100. However, in the inner sleeve 1205 of this second embodiment, a plurality of recesses 1226 are provided, which further reduce the lateral wall thickness of the inner sleeve 1205 and thus again lead to a lower spring stiffness and thus a lower force shunt.

In den Fig. 12 bis 14 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die sich von der in den Fig. 8 bis 10 Dargestellten dadurch unterscheidet, dass zwischen der Innenhülse 1305 und dem Kraftsensor 1302 Zwischenstücke 1327 und 1328 mit Kalotten vorgesehen sind. Im übrigen entsprechen die dargestellten Bauelemente den Bauelementen der in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Elemente. Sie werden mit einem um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen dargestellt.In the Figures 12-14 there is shown a further embodiment of the invention which differs from that shown in FIGS Figures 8 to 10 The difference shown is that intermediate pieces 1327 and 1328 with domes are provided between the inner sleeve 1305 and the force sensor 1302. Otherwise, the components shown correspond to the components in the Figures 8 to 10 illustrated elements. They are shown with a reference number increased by 200.

Fig. 15 zeigt eine der in Fig. 8 dargestellte vergleichbare Halterung 1401. Sie unterscheidet sich von der in Fig. 8 Dargestellten durch eine andere Orientierung der Innenflächen 1408, 1411 und der dazu korrespondierenden Außenflächen 1414, 1417 sowie durch eine Zugschraube 1429, die in ein Innengewinde 1430 der Innenhülse 1405 eingeschraubt ist. Die Einschraubtiefe der Zugschraube 1429 in das Innengewinde 1430 bestimmt die Position der Innenhülse 1405 relativ zur Außenhülse 1412 und damit die Vorspannung der Halterung 1401 in der Axialbohrung 1403 der Messrolle 1404. Gleiche Bauelemente zu den in Fig. 8 bis 10 dargestellten Elementen werden mit einem um den Wert 300 erhöhtes Bezugszeichen gekennzeichnet. Fig. 15 shows one of the in Fig. 8 Comparable bracket 1401 shown. It differs from that in Fig. 8 Represented by a different orientation of the inner surfaces 1408, 1411 and the corresponding outer surfaces 1414, 1417 as well as by a tension screw 1429 which is screwed into an internal thread 1430 of the inner sleeve 1405. The screw-in depth of the tension screw 1429 into the internal thread 1430 determines the position of the inner sleeve 1405 relative to the outer sleeve 1412 and thus the pretensioning of the holder 1401 in the axial bore 1403 of the measuring roller 1404. The same components as the in Figures 8 to 10 The elements shown are identified by a reference number increased by the value 300.

Fig. 16 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 8 und zeigt eine Detailansicht von in einer Ausnehmung 1103 der Messrolle in einem Paar angeordneten Kraftsensoren 1102a, 1102b. Das Gehäuse 1101 bzw. die Halterung hält den Kraftsensor 1102a einer ersten Art, der zum Messen der Radialkraft ausgestaltet ist in der Ausnehmung 1103 der ausschnittweise dargestellten Messrolle. Das Gehäuse 1101 weist eine Innenhülse 1105 auf, die aus einem ersten oberhalb der für den Kraftsensor 1102a vorgesehenen Einbauposition angeordneten Innenkeilelement 1106 mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors 1102a weisenden Innenfläche 1107 und einer im Winkel zur Innenfläche 1107 stehenden, der Innenfläche 1107 gegenüberliegenden Außenfläche 1108 auf. Ferner weist die Innenhülse 1105 ein zweites unterhalb der für den Kraftsensor 1102a vorgesehenen Einbauposition angeordnetes Innenkeilelement 1127 auf, das eine zu der Einbauposition des Kraftsensors 1102a weisende Innenfläche 1110 und eine im Winkel zur Innenfläche 1110 stehende, der Innenfläche 1110 gegenüberliegende Außenfläche 1111 aufweist. Fig. 16 shows a further development of the embodiment according to Fig. 8 and shows a detailed view of force sensors 1102a, 1102b arranged in a recess 1103 of the measuring roller. The housing 1101 or the holder holds the force sensor 1102a of a first type, which is designed to measure the radial force, in the recess 1103 of the measuring roller shown in detail. The housing 1101 has an inner sleeve 1105, which consists of a first inner wedge element 1106 arranged above the installation position provided for the force sensor 1102a with an inner surface 1107 facing the installation position of the force sensor 1102a and an outer surface 1108 at an angle to the inner surface 1107 and opposite the inner surface 1107 on. Furthermore, the inner sleeve 1105 has a second inner wedge element 1127 arranged below the installation position provided for the force sensor 1102a, which has an inner surface 1110 facing the installation position of the force sensor 1102a and an outer surface 1111 at an angle to the inner surface 1110 and opposite the inner surface 1110.

Ferner weist das Gehäuse 1101 eine Außenhülse 1112 auf, die ein erstes Außenkeilelement 1113 mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors 1102a weisenden Innenfläche 1114 und einer im Winkel zur Innenfläche 1114 stehenden, der Innenfläche 1114 gegenüberliegenden Außenfläche 1115 auf. Ferner weist die Außenhülse 1112 ein zweites Außenkeilelement 1120 mit einer zur Einbauposition des Kraftsensors 1102a weisenden Innenfläche 1117, mit der das Außenkeilelement 1120 auf der Außenfläche des zweiten Innenkeilelements 1127 aufliegt, auf. Ferner weist das Außenkeilelement 1120 eine der Innenfläche 1117 gegenüberliegende Außenfläche 1116 auf.Furthermore, the housing 1101 has an outer sleeve 1112, which has a first outer wedge element 1113 with an inner surface 1114 facing the installation position of the force sensor 1102a and an outer surface 1115 at an angle to the inner surface 1114 and opposite the inner surface 1114. Furthermore, the outer sleeve 1112 has a second outer wedge element 1120 with an inner surface 1117 facing the installation position of the force sensor 1102a, with which the outer wedge element 1120 rests on the outer surface of the second inner wedge element 1127. Furthermore, the outer wedge element 1120 has an outer surface 1116 opposite the inner surface 1117.

Eine Druckschraube 1119 mit einem Außengewinde ist in ein in die Außenhülse 1112 eingebrachtes Innengewinde eingeschraubt. Die Einschraubtiefe der Druckschraube 1119 bestimmt die Relativposition der Innenhülse 1127 im Verhältnis zur Außenhülse 1112 und damit den Grad der Vorspannung des Gehäuses 1101 in der Ausnehmung 1103. Zur Ermittlung der Vorspannung ist der Kraftsensor 1102b in der Innenhülse 1127 in einer Ausnehmung derselben angeordnet. Mit dem Kraftsensor 1102b kann die Vorspannkraft gemessen werden.A pressure screw 1119 with an external thread is screwed into an internal thread introduced into the outer sleeve 1112. The screw-in depth of the pressure screw 1119 determines the relative position of the inner sleeve 1127 in relation to the outer sleeve 1112 and thus the degree of preload of the housing 1101 in the recess 1103. To determine the preload, the force sensor 1102b is arranged in the inner sleeve 1127 in a recess thereof. The preload force can be measured with the force sensor 1102b.

Der Kraftsensor 1102a zum Messen der Radialkraft wird vorgespannt, wobei die Größe der Vorspannung mittels des Kraftsensors 1102b ermittelt werden kann. Bei einem thermischen Eintrag bei der Behandlung beispielsweise von Metallband beim Warmwalzen werden durch die Umlenkung des unter Längszug stehenden Bandes Radialkräfte in die Messrolle eingeleitet, die die äußere Schale der Messrolle elastisch deformieren. Der "membranförmig" ausgebildete Steg oberhalb der Ausnehmung 1103 wird dabei in Radialrichtung verschoben, was durch den Kraftsensor 1102a, der als piezo-elektrischer Kraftsensor ausgestaltet sein kann, ermittelbar ist. Thermische Spannungen, die aufgrund eines Temperaturgradienten entstehen, erzeugen an der dem in Umfangsrichtung nach außen liegenden Steg oberhalb der Ausnehmung 1103 ebenfalls eine Wegänderung in Radialrichtung, die der Radialkraft entgegengesetzt ist. Hierdurch wird das Messergebnis des Kraftsensors 1102a verändert, wobei mit dem Kraftsensor 1102b, der als statisch messender Kraftsensor, insbesondere als Dehnungsmessstreifen, ausgestaltet sein kann, die Wegänderung durch eine Änderung der Vorspannung erfassbar ist. Mit Hilfe der jeweils aktuell gemessenen Vorspannkraft können die Radialkraftwerte der Kraftsensoren 1102a korrigiert werden.The force sensor 1102a for measuring the radial force is preloaded, it being possible to determine the magnitude of the preload by means of the force sensor 1102b. In the case of thermal input during the treatment of metal strip during hot rolling, the deflection of the strip under longitudinal tension introduces radial forces into the measuring roller, which elastically deform the outer shell of the measuring roller. The "membrane-shaped" web above the recess 1103 is displaced in the radial direction, which can be determined by the force sensor 1102a, which can be configured as a piezoelectric force sensor. Thermal stresses that arise due to a temperature gradient also generate a path change in the radial direction on the web lying outward in the circumferential direction above the recess 1103, which is opposite to the radial force. This changes the measurement result of the force sensor 1102a, with the force sensor 1102b, which can be configured as a statically measuring force sensor, in particular as a strain gauge, being able to detect the change in path by changing the preload. The radial force values of the force sensors 1102a can be corrected with the aid of the pretensioning force currently measured.

Die in Paaren nahe beabstandet zueinander angeordneten Kraftsensoren 1102a, 1102b werden in die die Innenhülse 1127 und die Außenhülse 1112 aufweisende Gehäuse 101 eingesetzt und danach in die Ausnehmung 1103 der Messrolle 1 positioniert und an ihrer Position verspannt.The force sensors 1102a, 1102b arranged in pairs closely spaced from one another are inserted into the housing 101 having the inner sleeve 1127 and the outer sleeve 1112 and then positioned in the recess 1103 of the measuring roller 1 and clamped in their position.

Figur 17 zeigt eine Detailansicht von in einer Ausnehmung 1103 der Messrolle 1 angeordneten Kraftsensoren 1102a und 1102b einer zur Figur 16 unterschiedlichen Ausführungsform. Der Aufbau der Ausführungsform, wie er in Figur 17 gezeigt wird, entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der in Figur 16 gezeigten Ausführungsform. Lediglich hinsichtlich der Anordnung und Ausführung der Kraftsensoren 1102a und 1102b unterscheidet sich die Ausführungsform der Figur 17 von den Kraftsensoren 1102a und 1102b der Figur 16. Der Kraftsensor 1107a ist als Piezo-elektrischer Kraftsensor ausgestaltet, wobei er in Radialrichtung etwas kürzer baut als der Kraftsensor 1102a der Fig. 16. Als Kraftsensor der anderen Art ist der Kraftsensor 1107b vorgesehen, der als statisch messender Kraftsensor, insbesondere als Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist. Figure 17 shows a detailed view of force sensors 1102a and 1102b arranged in a recess 1103 of the measuring roller 1 for a Figure 16 different embodiment. The structure of the embodiment as shown in Figure 17 is shown essentially corresponds to the structure of the in Figure 16 embodiment shown. The embodiment of FIG. 10 differs only with regard to the arrangement and design of the force sensors 1102a and 1102b Figure 17 from the force sensors 1102a and 1102b of the Figure 16 . The force sensor 1107a is designed as a piezoelectric force sensor, it being somewhat shorter in the radial direction than the force sensor 1102a of FIG Fig. 16 . The force sensor 1107b, which is designed as a statically measuring force sensor, in particular as a strain gauge, is provided as a force sensor of the other type.

Fig. 18 zeigt die durch ein die Messrolle teilweise umschlingendes, unter Bandzug stehendes Metallband auf die Messrolle aufgebrachten Kräfte. Die an den in Ausnehmungen in der Messrolle angeordneten Quarz-Kraftsensoren erzeugen elektrische Ladung. Diese ist direkt proportional der auf den Quarz aufgebrachten Kraft. Fig. 18 shows the forces applied to the measuring roller by a metal band that is partially wrapped around the measuring roller and is under tension. The quartz force sensors arranged in recesses in the measuring roller generate an electrical charge. This is directly proportional to the force applied to the quartz.

Die üblicherweise in I-Units gemessene Bandlängenabweichung, die üblicherweise als ein Repräsentant für die Planheit des Bandes verwendet wird, lässt sich aufgrund der folgenden Beziehungen berechnen:

Örtliche Radialkraft in N
F_R,i
Örtliche Zugkraft in N $F_{Z,i} = F_{R,i} / (2 \times \sin α / 2)$
α = Bandumlenkwinkel um Messrolle
Örtliche Zugspannung in N/mm2
b_EI = Messzonenbreit
d = Banddicke
Zugspannungsabweichung in N/mm2
Bandlängenabweichung in µm/m
E=E-Modul (E_Stahl =2,06x10⁵ N/mm2)
Bandlängenabweichung in I-Unit
E=E-Modul (E_Stahl =2,06x10⁵ N/mm2)

The strip length deviation, usually measured in I-units, which is usually used as a representative for the flatness of the strip, can be calculated on the basis of the following relationships:

Local radial force in N
F _{R, i}
Local tensile force in N ${F.}_{Z, i} = {F.}_{R., i} / (2 \times \sin α / 2)$
α = belt deflection angle around measuring roller
Local tensile stress in N / mm2
b _EI = measuring zone width
d = strip thickness
Tensile stress deviation in N / mm2
Belt length deviation in µm / m
E = modulus of elasticity (E _steel = 2.06x10 ⁵ N / mm2)
Belt length deviation in I-Unit
E = modulus of elasticity (E _steel = 2.06x10 ⁵ N / mm2)

Beispiel:Example:

Quarz-Kraftsensor: Empfindlichkeit = 4,2 pC/NQuartz force sensor: sensitivity = 4.2 pC / N
Ladung am Sensor: = 210 pCCharge at the sensor: = 210 pC
Kraft auf Sensor: F _R,i = 50 NForce on sensor: F _{R, i} = 50 N
F_Z,i =50/ (2 x 0,342/2) = 146,19 N α = 20° σ _Z,i=146,19/(25x0.5)=11,69N/mm2 b_EI =25mm,d=0.5mm Δσ _Z,i = 20 - 11,69 = 8,3 N/mm2 σ _Z,max = 20 N/mm2F _{Z, i} = 50 / (2 x 0.342 / 2) = 146.19 N α = 20 ° σ _{Z, i} = 146.19 / (25x0.5) = 11.69N / mm2 b _EI = 25mm, d = 0.5mm Δ σ _{Z, i} = 20 - 11.69 = 8.3 N / mm2 σ _{Z, max} = 20 N / mm2
ΔL/L_i = (Δσ _Z,i / E) x 10⁶ =162,34 µm/m E = E-ModulΔ L / L _i = (Δ σ _{Z, i} / E) x 10 ⁶ = 162.34 µm / m E = modulus of elasticity
(E_Stahl = 2,06 x 10⁵ N / mm2)(E _steel = 2.06 x 10 ⁵ N / mm2)
ΔL/L_i = (Δσ _Z,i / E) x 10⁵ = 16,234 I-UnitΔ L / L _i = (Δ σ _{Z, i} / E) x 10 ⁵ = 16.234 I-Unit

Claims

A measuring roller (1, 201) for determining a property of a web material conducted over the measuring roller (1, 201), in particular metal tape, with a measuring roller (1a, 201a) having a peripheral surface, at least one recess (3, 103, 203, 203a, 203b) in the measuring roller (1a, 201a), which is placed at a distance to the peripheral surface or leads from the peripheral surface into the interior of the measuring roller body (1a, 201a) and is equipped with a first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), which is placed in the recess (3, 103, 203, 203a, 203b), and a second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), which is placed in the recess (3, 103, 203, 203a, 203b) or a further recess (3, 103, 203, 203a, 203b) adjacent to the recess (3, 103, 203, 203a, 203b),
wherein the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) contains a sensor surface, and the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) can, if there is a change in the position of the sensor surface of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), generate a sensor signal, and the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) contains a sensor surface, and the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) can, if there is a change in the position of the sensor surface of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), generate a sensor signal, characterized in that,

either the first force sensor is placed in the recess next to the second force sensor, and the sensor surface of the first force sensor directly abuts the sensor surface of the second force sensor

or the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) is placed so close to the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) that the angle (ALPHA) between an end delimitation line (117) running radially to the measuring roller (1, 201), which intersects the point of the sensor surface of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which is nearest to the sensor surface of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) and a line (118), which runs on the plane containing the end delimitation line (117) and the line (123) which connects the point of the sensor surface of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), that lies closest to the sensor surface of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) with the point of the sensor surface of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which lies closest to the sensor surface of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402); and
• intersects the end delimitation line (117) at the point of intersection (119) of the end delimitation line (117) with the peripheral surface; and

• intersects the point of the sensor surface of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which lies closest to the sensor surface of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), is less than 65°, wherein the line (123) which connects the point of the sensor surface of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), which lies closest to the sensor surface of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), with the point of the sensor surface of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which lies closest to the sensor surface of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) runs at an angle of > 10° to a plane which is vertical to the longitudinal axis of the measuring roller (1, 201), and the measuring roller (1, 201) is designed as a full roller and has a closed peripheral surface, wherein

• either all the recesses (3, 103, 203, 203a, 203b) provided for in the measuring roller body are designed in such a way that no recess (3, 103, 203, 203a, 203b) leads from the recess to the peripheral surface

• or, with embodiments in the case of which the respective recess (3, 103, 203, 203a, 203b) contains a recess (3, 103, 203, 203a, 203b) leading in the direction of the peripheral surface, the latter is closed using a closure.
The measuring roller in accordance with Claim 1, characterized in that, the measuring roller body is a full body, which extends along a longitudinal axis, and the recess (3, 103, 203, 203a, 203b) runs parallel to the longitudinal axis.
The measuring roller in accordance with Claim 1 or 2, characterized in that, the recess (3, 103, 203, 203a, 203b) contains an opening, which is placed on a front face of the measuring roller body.
The measuring roller in accordance with one of Claims 1 to 3, characterized in that, a large number of force sensors (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), each having a sensor surface, and which can each generate a sensor signal if there is any change in the position of their respective sensor surface, is placed in the recess (3, 103, 203, 203a, 203b) or recesses (3, 103, 203, 203a, 203b) placed adjacent to one another, and either the sensor surface of a force sensor directly abuts the sensor surface of a force sensor adjacent to it
or the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) is placed so close to the force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) adjacent to it that the angle (ALPHA) between an end delimitation line (117) running radially to the measuring roller (1, 201), which intersects the point of the sensor surface of the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which is closest to the sensor surface of the force sensor adjacent to it, and a line (118) which
• runs on the plane which includes the end delimitation line (117) and the line (123) which connects the point of the sensor surface of the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which lies closest to the sensor surface of the adjacent force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) with the point of the sensor surface of the adjacent force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which lies closest to the sensor surface of the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402); and

• intersects the end delimitation line (117) at the point of intersection (119) of the end delimitation line (117) with the peripheral surface;

• intersects the point of the sensor surface of the force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) adjacent to it, which lies closest to the sensor surface of the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), is less than 65°.
The measuring roller in accordance with Claim 4, characterized in that, either the sensor surface of the force sensor directly abuts the sensor surface of a force sensor adjacent to it in the case of every force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) in the recess (3, 103, 203, 203a, 203b)
or the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) is placed so closed to the force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) adjacent to it that the angle (ALPHA) between an end delimitation line (117) running radially to the measuring roller (1, 201), which intersects the point of the sensor surface of the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which lies closest to the sensor surface of the force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) adjacent to it and a line (118), which
• runs on the plane which includes the end delimitation line (118) and the line (123) which connects the point of the sensor surface of the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which lies closest to the sensor surface of the adjacent force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) with the point of the sensor surface of the adjacent force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) which lies closest to the sensor surface of the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402); and

• intersects the end delimitation line (117) at the point of intersection (119) of the end delimitation line (117) with the peripheral surface; and

• intersects the point of the sensor surface of the force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) adjacent to it, which lies closest to the sensor surface of the respective force sensor (7, 7a, 7b, 107a, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), is less than 65°.
The measuring roller in accordance with one of Claims 1 to 5, characterized in that, the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) and the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) are each a piezoelectric force sensor, a strain gauge or an optical force sensor.
The measuring roller in accordance with one of Claims 1 to 6, characterized in that, the first force sensor is installed in the recess (3, 103, 203, 203a, 203b) under pre-stress.
A method of determining a property of a web material conducted over the measuring roller (1, 201), in particular of metal tape, characterized in that, the web material is guided over a measuring roller (1,201) in accordance with one of Claims 1 to 7 in such a way that it is partially wrapped around the measuring roller (1,201), and that the sensor signal which the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) generates based on the change in position of the sensor surface of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), which arises due to the compressive force coming from the wrapping around, is conducted to an evaluation unit, and the sensor signal which the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) generates based on the change in position of the sensor surface of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402), which arises due to the compressing force coming from the wrapping around, is conducted to an evaluation unit; and
the evaluation unit generates information dependent upon the sensor signal of the first force sensor (7a, 107a, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402) and the sensor signal of the second force sensor (7b, 107b, 207, 1102, 1102a, 1102b, 1302, 1402).
Use of a measuring roller (1, 201) in accordance with one of Claims 1 to 7 to determine a property of a web material conducted over the measuring roller (1, 201), in particular of metal tape, in particular to determine the planarity of the web material.