专利名称：用于确定平直度偏差的实心辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于在处理带状物料时确定平直度偏差的实心辊。
背景技术：
这种实心辊在冷轧和热轧金属带时使用以及由DE 42 36 657 A1是已知的。
为了在轧制带材时按传统测量平直度主要使用一些方法，其中带材以一定的缠绕角通过一个配备有传感器的测量辊导引。
以此方式，在DE 42 36 657 A1中说明的测量辊使测力传感器或其覆盖层与带材接触，测力传感器装在测量辊朝辊表面开口的径向孔内。在压紧在它的孔底部上的传感器与围绕着它们的孔壁之间存在一个圆柱形间隙。此间隙可用0型密封圈台阶密封地或用塑料层前缘密封地封闭，以防脏物，例如带材磨屑和润滑剂侵入传感器和辊体之间的环形间隙内。也可以如在DE 42 36 657 A1的图1C中所表示的那样，将测量传感器定位在实心辊的槽内，然后用一经加工的薄膜覆盖。
传感器(测力传感器)与围绕它们的壁有间距地布置以及环形间隙借助O型密封圈或有足够弹性的塑料(DE 196 16 980 A1)封闭，防止在轧制期间辊体内有效的横向力对测力传感器或测量结果起有害的作用。这种干扰力源自于作用在测量辊上的带材张力和辊与之有关的挠曲。在这种情况下辊的横截面成椭圆形，椭圆的长轴平行于带材延伸。当辊的挠曲通过力的分路传给测量传感器时，辊的这种挠曲导致测力传感器误以为是带的不平度。这样一种力的分路在环形间隙内使用密封装置时不可能完全避免，因为密封力必然作用在传感器上。
由DE 198 38 457 A1还已知一种测量辊，包括一个覆盖辊表面封闭的管状外套。在此测量辊内，传感器同样安装或夹紧在开口的径向孔内。然而困难的是将这种套管安装在配备有测量传感器的辊上。这通常通过热压配合一个事先加热的管子实现。然而这同时带来由于管子的热量损坏传感器(测量传感器)的危险。也就是说，已知的传感器通常借助压电石英工作，要测量的力在它的晶体表面产生电荷，电荷用作测量参数。这种传感器虽然有要求的高灵敏度、高的固有频率和小尺寸时的稳定性，以及可以在不影响测量结果的情况下补偿初始负荷。然而它们不希望温度例如高于200℃，因为在高温下由要测量的力产生感应的电荷，它在温度负荷持续期间保持不变并因而导致错误的测量结果。因此，不采取特殊措施，压电传感器既不适用于套管的热压配合，也不适用于在带材热轧时测量压力分布。
此外，在加热管热压配合时套管需要表面加工。当不是热压配合一个套管，而是在辊体上热压配合多个套环时，存在类似的问题。再加上可能在环的接缝处形成小的环形细沟，它们会导致影响通过测量辊导引的带材的表面质量。
采用套管或套环的另一个缺点在于与辊体相比不同的挠度和热膨胀，它们会导致不希望的内应力和套管或套环松脱。
与传感器的类型和在辊径向孔内的布局无关，已知的测量辊有这样的缺点，即，采用O型密封圈或用弹性塑料封闭宽约0.05mm的环形间隙是昂贵的，而且最终也没有做到完全封闭辊表面。此外，在温度高于约230℃时已经存在破坏O型密封圈或塑料填料以及金属磨屑和/或润滑剂侵入环形间隙内的危险。
此外，在测量辊常用的最终磨削时可能产生高的磨削温度，它们会导致传感器通常设置的覆盖层组织变化。因此磨削温度必须保持得较低。
最后有必要通过表面淬火改善测量辊的耐磨性。因为与淬火相关联的加热和辊表面的最终淬火容易导致应力裂纹，所以辊通常先淬火然后加工用于传感器的孔。这样一来由于必需特殊的钻孔工具，所以造成高的加工成本。
发明内容
因此本发明的目的是，在一种前言所述类型的实心辊中，避免由于存在环形间隙而在辊表面引起的种种问题，与此同时不必使用套管或套环。
此目的通过权利要求1特征部分所述的特征达到。
在此所述的槽可以涉及孔或也可以涉及通过潜孔腐蚀制成具有正方形横截面的通道。因此在下文中术语“孔”包括各种可能选用的横截面及其加工方法。
用于传感器的槽的轴向可进入性例如在一个具有与轴线平行的孔的辊中提供，孔从端侧到端侧延伸或设计为盲孔。传感器于是可从端侧装入具有不同深度的孔内，所以各个传感器在并列的孔内呈阶梯状排列在一条沿整个辊宽延伸的螺旋线上。但也可以将多个传感器彼此隔开距离地装在一个孔内。
传感器应固定或夹紧在孔内，例如通过楔入。在夹紧时产生不同的预紧度可以没有困难地通过测量技术补偿。但另一方面这种预紧度也可以有意识地计量，以补偿传感器和孔的加工误差。传感器可通过平面平行的表面装在楔形固定块例如夹紧楔之间，它们彼此相对运动，直至传感器不能移动地夹紧在固定块之间。
两个固定块之一通常位置固定地装在孔内传感器应定位的地方，而另一个固定块为了固定传感器可在孔内移动。这可以借助夹紧螺钉实现，夹紧螺钉支承在辊体上并通过定距套筒作用在可运动的固定块上。
特别有利的是将多个传感器装在一些可沿径向运动的滑块内，它们借助楔紧条固定在孔内。滑块可装在定距条中，以及借助夹紧条的楔形固定凸块沿径向向外压，由此夹紧在实心辊内。
为了可靠地安装通向传感器的导线，孔可与平行延伸的导线通道连接。但也可以与之不同，孔通过横向通道与辊内的中心电缆孔连通。横向通道可在辊体内延伸，或设计为在辊端面上的开口通道并用一个盖封闭。
为了在孔内导引传感器固定块或条，它们可以制有纵肋，纵肋插入辊体内互补的导槽中。
若与轴线平行的孔相隔例如1至30mm，优选地5至10mm的小距离设在辊表面的下方，则通过夹紧传感器造成一个薄的弯曲梁，它的厚度越小对测量结果越有利，因为它实际上不承受或至多承受极小的横向力。
按本发明的实心辊一个突出的优点在于，辊体只需要两个加工步骤，确切地说，其一是加工纵向孔或通道，其二是将传感器安装到它们的孔内。与轴线平行的孔(槽)可用比较低的加工费在淬火前加工在辊体内。以此方式形成一个有完全封闭的外表面的整体式测量辊，并因而没有会导致测量结果错误或影响带材表面质量的污染。此外，与封闭的表面相关联的一个优点是，这种辊，例如也称为工作辊，可以使用于冷轧或热轧金属带材。
封闭的辊表面允许外表面用耐磨的金属或非金属或陶瓷材料镀层，例如用钨、钼和钽及其合金，或用碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和氧化物。此外，外表面或镀层可以制有网纹，以便使通过辊导引的带状材料的表面具有某种结构。
下面借助附图表示的实施例详细说明本发明。附图中表示图1测量辊局部剖切侧视图；图2有电缆通道的测量辊透视图；图3按图2的测量辊局部端视图；图4有轴向孔和在孔中径向夹紧的传感器的测量辊；图5有沿螺旋线排列成阶梯状的传感器的测量辊透视图；图6有两个互相对置的传感器的测量辊；图7有一个在多部分组成的外壳内的传感器的辊局部；图8按图7的孔俯视图；图9在传感器夹紧前与相关的楔紧条连接的定距条；图10图9的两个条和已夹紧的传感器；图11有两个处于按图10的状态下的条的测量辊；以及图12按图11的辊端侧局部俯视图，包括一个横截面矩形的槽。
具体实施例方式
按图1有轴颈2的测量辊1有一些紧挨着其表面下方平行于轴线布置的圆形孔3，横向通道4在其端侧附近从孔3出发通往中心电缆通道5。这些孔用一个盖6或每一个孔用一个盖封闭以及孔内含有传感器7，从传感器分别有一电缆8通过孔3、横向通道4和中心通道5向外导引。
在图2和3中用透视图示意表示的测量辊9有平行于每个孔3彼此对置的电缆通道10、11，用于经由横向通道4和中心通道5向外导引的导线。
图4所示的测量辊1中，传感器7在一个有端板12的孔3内装在一个设计为位置固定的夹紧楔13的固定块与一个可沿轴向移动的设计为活楔14的固定块之间。定距套筒15贴靠在活楔14上。夹紧螺钉16制有外螺纹，它旋入钻成台阶状的孔3的内螺纹17内。定距套筒和夹紧螺钉都有用于穿过电缆的通道18。借助一个作用在夹紧螺钉16的头19上的扳手，可使定距套筒15和活楔14更深地运动到孔3内，并由此将传感器7沿径向夹紧在两个楔13、14之间。
如图5和6所示，孔可以从辊1的两个端侧出发以及设计为有不同深度的盲孔。这使得各传感器沿一条螺旋线20，亦即阶梯状地排列，以及在总体上涵盖辊1的整个宽度。
如图7、8所示，孔3还可以与一个纵槽21连接，可活动的夹紧楔14的下部22在此纵槽内导引，以及其斜面与外壳23的斜面配合作用。在通过在纵槽21内移动夹紧楔14沿径向夹紧外壳23的情况下，保证外壳23不能在孔3内转动。
在图示的测量辊1中，传感器7装在一个四部分组成的外壳23内，它包括互相对置的平行夹紧面24、25和两块端板26、27。
传感器7也可以装在定距条29中可沿径向运动的滑块28内，定距条与一个可平行于轴线移动的夹紧条配合作用，后者设计为用于沿径向夹紧滑块28的楔紧条30，如图9至11中所示。定距条29位置固定地装在其孔3内，而楔紧条则用于通过其楔形表面31与互补的斜面32配合作用使滑块28沿径向向外运动，并以此方式将滑块28和不能移动地装在滑块内的传感器7及其盖33沿径向夹紧。盖33在滑块28的孔34内不与壁接触地导引以及在其下侧有一个没有表示的槽，槽内容纳传感器的电缆接头。
图12中表示具有横截面为矩形的纵槽35的测量辊1，纵槽35设有侧槽36。此侧槽用于加宽在用于传感器的纵向槽35上方造成的弯曲梁，以改善弯曲梁的弹性特性。侧槽还可以作为导引装置用于在传感器上、固定块上或在定距条或夹紧条上的纵肋，和/或，它们也可以用作电缆通道。
权利要求
1.一种实心辊，用于在处理带状物料尤其金属带时确定平直度偏差，该实心辊包括一些安装在槽内的传感器，其特征为传感器(7)可沿轴向置入。
2.按照权利要求1所述的实心辊，其特征为传感器(7)安装在与轴线平行的孔(3)内。
3.按照权利要求2所述的实心辊，其特征为与轴线平行的孔(3)从端侧到端侧连续延伸。
4.按照权利要求3所述的实心辊，其特征为与轴线平行的孔(3)具有不同的长度。
5.按照权利要求1至4之一所述的实心辊，其特征为多个传感器(7)楔入孔(3)内。
6.按照权利要求2至5之一所述的实心辊，其特征为所述传感器(7)楔入孔(3)内。
7.按照权利要求6所述的实心辊，其特征为传感器(7)通过平面平行的表面安装在两个固定块(13、14)之间。
8.按照权利要求7所述的实心辊，其特征为传感器(7)的平面平行的表面平行于辊轴线延伸。
9.按照权利要求5或6所述的测量辊，其特征为传感器(7)安装在一个定距条(29)中的可沿径向运动的滑块(28)内并且借助一个夹紧条(30)固定在孔(3)内。
10.按照权利要求9所述的测量辊，其特征为定距条(29)和/或夹紧条(30)设有一个插入到互补的导槽(36)内的纵肋(37)。
11.按照权利要求1至10之一所述的测量辊，其特征为孔(3)与一个平行延伸的通道(10、11)连通。
12.按照权利要求1至11之一所述的测量辊，其特征为孔(3)通过一个横向通道(4)与一个中心电缆孔(5)连通。
13.按照权利要求1至12之一所述的实心辊，其特征为孔(3)端侧用一个盖(6)封闭。
14.按照权利要求1至13之一所述的实心辊，其特征为传感器(7)安装在一个多部分组成的外壳(23)内。
全文摘要
本发明涉及一种测量辊，用于在处理带状物料例如轧制金属带材时确定平直度偏差，其中，借助压电式传感器对在带宽上的应力分布进行测量，传感器以与外表面有间距的方式安装在一个实心辊的纵向槽内并在那里楔紧。
文档编号B21C51/00GK1620344SQ03802555
公开日2005年5月25日 申请日期2003年1月17日 优先权日2002年1月22日
发明者格尔德·米克, 埃伯哈德·诺伊许茨 申请人:Bfi Vdeh-应用研究院有限公司