专利名称：装有具备可贴合导电板的传感器的工业辊的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及工业辊，并且更具体涉及用于造纸的辊。
背景技术：
在通常的造纸工艺中，纤维素纤维的水浆或悬浮液(通称为造纸“原料”)被供给到在两个或多个辊之间行进的钢丝网和/或合成材料环形带的上行侧(upper run)顶面上。通常称作“成形织物”的带在其上行侧的上表面上提供了造纸表面，所述上行侧的上表面用作过滤器以将造纸原料中的纤维素纤维与水介质分离，从而形成湿纸幅。通过重力或者位于织物的上行侧(也就是“机器侧”)的下表面上的真空，将水介质通过成形织物中通称为排水孔的网眼排出。在离开成形段之后，纸幅被传递到造纸机的压榨段，纸幅在此穿过覆盖有通常称为“压毡”的另一种织物的一台或多台压榨机(常常是辊榨机)的压区。来自压榨机的压力将多余的湿气从纸幅中去除；去除湿气常常通过存在有压毡的“棉毛”层而得以增强。然后纸被传递至干燥段以进一步去除湿气。在干燥之后，纸就准备用于进行二次处理和包装。圆柱形辊通常用在造纸机的不同段例如压榨段中。这种辊要在苛刻的环境中驻留和操作，其中它们可能会暴露于高动态负荷和高温以及侵蚀性或腐蚀性化学试剂。作为示例，在典型的造纸厂中，辊不仅用于在处理站之间传输纤维质基料片，而且在压榨段和砑光辊的情况下用于将基料片本身加工成纸张。通常构造用于造纸的辊要牢记在造纸机内的位置，这是由于驻留在造纸机内不同位置的辊需要执行不同的功能。因为造纸辊可能具有很多不同的性能要求，并且因为更换整个金属辊可能会相当昂贵，所以很多造纸辊都包括聚合物覆层，其围绕通常为金属的芯部的圆周表面。通过改变覆层中所采用的材料，覆层设计者就能够根据造纸应用的需求来给辊提供不同的性能特点。而且，与更换整个金属辊相比，修理、重新研磨或更换金属辊上的覆层能够便宜得多。用于覆层的示范性聚合物材料包括天然橡胶、合成橡胶例如氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯(SBR)、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯(“CSPE”-也以来自DuPont的商标名 HYPAL0N 所公知)、EDPM(赋予由乙烯-丙烯二烯单体所形成的乙烯-丙烯三元共聚物的名称)、聚氨酯、热固合成物以及热塑合成物。在很多情况下，辊覆层可以包括至少两个单独的层基层，其覆盖芯部并提供与芯部的粘合；以及顶层，其覆盖并粘合至基层并且用作辊的外表面(某些辊还可以包括夹在基层和顶层之间的中间“结合”层)。这些材料的层通常选择为给覆层提供用于操作的预定物理性质组合。这些组合可以包括必需的强度、弹性模量，以及对温度升高、水和苛刻化学条件的抵抗力以承受造纸环境。另外，覆层通常被设计为具有适于其所要执行工序的预定表面硬度，并且它们通常要求纸张从覆层“释放”而不会对纸张造成损伤。而且，为了经济， 覆层应当耐刮和耐磨。在纸幅被传送通过造纸机时，了解纸幅所承受的压力分布可能是非常重要的。压力变化会影响从纸幅排出的水量，这会影响最终纸张的湿气含量、厚度和其它性质。因此，用辊施加的压力大小可能会影响造纸机所生产的纸的质量。已知在工业辊的覆层中包括有压力和/或温度传感器。例如，授予Moschel等的美国专利5699729中描述了一种具有螺旋形布置的导线的辊，其包括嵌入辊的聚合物覆层内的多个压力传感器。传感器螺旋形布线的目的是为了沿辊的长度在不同的轴向位置处提供压力读数。通常传感器都被连接至两根导线，这两根导线将传感器信号传送至处理器，处理器处理上述信号并提供压力和位置信息。传感器通常都包括基片(例如压电材料)，将电极连接至其顶面和底面。导电材料板被连接至电极并沿相反方向远离基片延伸。导电材料的延伸部分(有时被称为“翅片”) 用作导线的连接点。两个翅片基本上位于同一平面内以使传感器能够平放。一个翅片是通过将连接至底部电极的板直接远离基片延伸而成形。但是，为了形成另一个翅片，连接至顶部电极的板是从电极的顶面悬臂式伸出并且被“向下”弯曲到底部翅片的高度。因此，该板跨越了一段无支撑的距离并且很容易在这一无支撑段或附近遭遇突发故障。在辊暴露于高动态负荷和高温以及侵蚀性或腐蚀性化学试剂时的工作期间更是如此。
发明内容
本发明能够解决现有工业辊中出现的一些问题。作为第一方面，本发明的实施例涉及一种工业辊，包括具有外表面和内腔的基本为圆柱形的芯部；圆周地覆盖芯部外表面的聚合物覆层；以及检测系统。检测系统包括至少部分地嵌入覆层内的多个传感器，传感器被设置用于检测辊的工作参数并提供与工作参数相关的信号；以及与传感器有效连接的处理器，处理器处理由传感器提供的信号。多个传感器中的每一个传感器都包括覆盖基片顶面的第一电极以及位于基片的底面下面的第二电极，其中，第一电极覆盖基片的顶面， 而第二电极仅位于基片的一部分底面的下面，由此构成靠近基片底面和侧面的间隙；连接至第一电极和基片侧面并沿第一方向远离基片底面延伸的第一导电材料板；以及连接至第二电极并沿第二方向远离基片底面延伸的第二导电材料板，第二表面与第一方向相反。作为第二方面，本发明的实施例涉及一种工业辊，包括具有外表面和内腔的基本为圆柱形的芯部；圆周地覆盖芯部外表面的聚合物覆层；以及检测系统。检测系统包括至少部分地嵌入覆层内的多个传感器，传感器被设置用于检测辊的工作参数并提供与工作参数相关的信号；以及与传感器有效连接的处理器，处理器处理由传感器提供的信号。多个传感器中的每一个都包括覆盖基片顶面的第一电极以及位于基片底面的下面的第二电极， 其中第一电极覆盖基片的顶面，而第二电极仅位于基片底面的一部分的下面，由此构成靠近基片底面和侧面的间隙，并且其中基片的顶面和侧面构成钝角；连接至第一电极和基片侧面并沿第一方向远离基片底面延伸的第一导电材料板；以及连接至第二电极并沿第二方向远离基片底面延伸的第二导电材料板，第二表面与第一方向相反。作为第三方面，本发明的实施例涉及一种工业辊，包括具有外表面和内腔的基本为圆柱形的芯部；圆周地覆盖芯部外表面的聚合物覆层；以及检测系统。检测系统包括至少部分地嵌入覆层内的多个压电传感器，传感器被设置用于检测辊所承受的压力并提供与该压力相关的信号；以及与传感器有效连接的处理器，处理器处理由传感器提供的信号。多个压电传感器中的每一个都包括覆盖基片顶面的第一电极以及位于基片底面的下面的第二电极，其中第一电极覆盖基片的顶面，而第二电极仅位于基片底面的一部分的下面，由此构成靠近基片底面和侧面的间隙；连接至第一电极和基片侧面并沿第一方向远离基片底面延伸的第一导电材料板；以及连接至第二电极并沿第二方向远离基片底面延伸的第二导电材料板，第二表面与第一方向相反。
图1是本发明中的辊和检测系统的示意图。图2是图1辊中被加在内基层上的外基层、电缆和传感器的示意性透视图。图3是被加在图2中外基层上的顶层的示意性透视图。图4A是根据本发明某些实施例的传感器的侧视图。图4B是图4A中传感器的顶部透视图。图5A是根据本发明另外一些实施例的传感器的侧视图。图5B是图5A中传感器的顶部透视图。图6是根据本发明某些实施例用于图1中辊的传感器和连接的导线的大幅度放大的示意图。
具体实施例方式以下将参照附图更具体地描述本发明。本发明并不意图受限于所示的实施例，相反，这些实施例是用来向本领域技术人员完整和彻底地公开本发明。在附图中，同样的附图标记始终表示同样的元件。为清楚起见，某些部件的厚度和尺寸可能有所放大。为了简洁和/或清楚起见，公知的功能或结构可能未予详细介绍。除非另有限定，本文中使用的所有技术和科学术语具有本发明所属技术领域中的普通技术人员所通常理解的相同含义。本发明在本文描述中使用的术语仅是为了描述具体实施例而并不是要限制本发明。如本发明说明书和所附权利要求中所用的那样，除非文中另有清楚的指示，否则单数形式“一”、“一个”和“这个”应被理解为也包括复数格式。如本文中所用，词语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任意和全部组合。在使用时，除非另有说明，否则词语“附接”、“连接”、“互连”、“接触”、“耦合”、“安装”、“覆盖”等可以意味着元件之间直接或间接的附接或接触。现在参照附图，图1中示出了宽泛地标识为20的辊。辊20包括圆柱形芯部22 (参见图2)和围绕芯部22的覆层24(通常由一种或多种聚合物材料构成)。用于检测工作参数例如压力或温度的检测系统26包括一对电导线观 28b以及多个传感器30，每个传感器都至少部分地被嵌入覆层M内。如本文中所用，传感器被“嵌入”覆层内指的是传感器被完全包含在覆层内，而传感器被“嵌入”覆层中的特定层或层组内指的是传感器完全包含在该层或层组内。检测系统沈还包括处理由传感器30产生的信号的处理器32。芯部22通常由金属材料例如不锈钢或铸铁构成。芯部22可以是实心的或中空的， 并且如果是中空的，那么就可以包括能够改变压力或辊轮廓的装置。覆层M可以采取任何形式并且可以由本领域技术人员所认知的适用于辊的任何聚合物和/或弹性材料构成。示范性的材料包括天然橡胶、合成橡胶例如氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯(SBR)、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯(“CSPE”-也公知为商标名HYPALON)、EDPM(赋予由乙烯-丙烯二烯单体所形成的乙烯-丙烯三元共聚物的名称)、环氧树脂以及聚氨酯。覆层M还可以包括增强和填充材料、添加剂等。示范性的添加材料在授予Mephens的美国专利63观681、授予Jones的美国专利6375602以及授予Gustafson的美国专利6981935 中进行了讨论，通过引用其全文将上述每一篇专利文献公开的内容并入本文。在很多情况下，覆层M可以包括多层。图2和3示出了内基层42a、外基层42b和顶层70的添加；也可以包括附加层，例如介于外基层42b和顶层70之间的“结合”层以及介于芯部22和内基层4 之间的粘合剂层。再次参照图1并参照图4A-4B，检测系统沈的传感器30适合用于检测辊20的工作参数例如压力。正如以下更加详细介绍的那样，传感器30通常包括基片80、连接至基片顶面和底面的电极82，84以及连接至每一电极的导电材料板88，90。导电材料板88，90沿相反的方向远离基片延伸。基片80可以由压电材料构成并且传感器通常可以称为压电传感器。示范性的压电传感器在Moore的公开号为2005/(^61115的待决美国专利申请中进行了讨论，由此将其公开的内容以其全文并入本文。压电传感器可以包括在经受压力、温度或其它物理参数变化时表现出压电效应的任何装置。“压电效应”定义为介质晶体在经受机械应力或其他应力时产生电或电极性，这种电或电极性的大小足以将其与电噪声区分开。 示范性的压电传感器包括由压电陶瓷例如PZT型铅-锆酸盐-钛酸盐、石英、合成石英、电气石、正磷酸镓、CGG(Ca3Ga2Ge4O14)、铌酸锂、钽酸锂、罗谢尔盐以及硫酸锂-水合物构成的压电传感器。具体地，传感器材料可以具有高于350°F的居里温度，并且在一些情况下可以是 600° F，这使得能够在造纸环境中辊经常经历的温度下准确地进行检测。还是参照图1，检测系统沈中的导线28b可以是本领域技术人员所认知的适合用于传输辊内电信号的任何信号承载元件。如上所述，导电材料板88，90沿相反方向远离基片延伸。导线观 28b接触有时被称为“翅片”的延伸部分。检测系统沈包括多路转换器31或安装至辊20末端的其他数据收集设备。多路转换器31接收和收集来自传感器30的信号并将其传送至处理器32。处理器32通常是个人计算机或类似的数据交换设备例如造纸厂的分布式控制系统，其与传感器30有效连接并且能将来自传感器30的信号处理为有用的、易于理解的信息。在某些实施例中使用无线通信模式例如RF信号将从传感器30收集的信号由多路转换器31发送至处理器32。其它可选的配置包括使信号能够从传感器30发送到处理器32的滑环连接器。合适的示范性处理单元在授权给Moore的美国专利5562027和7392715以及授权给Gustafson等人的美国专利675^08中进行了讨论，由此将上述每一篇专利文献公开的内容以其全文并入本文。辊20能够以例如在公开号为2005/(^61115的待决美国专利申请中介绍的方式加工而成，将其公开的内容以其全文并入本文。在这种方法中，最初芯部22被覆层M的一部分(例如内基层42a)覆盖。内基层4 可以用挤压式喷嘴(未示出)添加，不过内基层 4 也可以通过本领域技术人员所知的其它技术添加。通常，内基层4 由橡胶或环氧树脂基复合材料构成，并且其厚度在约0. 030英寸至0. 350英寸之间。在内基层4 成形后，安装检测系统沈中的导线观 28b和传感器30 (图2)。一旦传感器30处于所需位置，即可将其粘附就位。这可以通过本领域技术人员所知的任何技术实现，一种示范性技术是胶粘。再次参照图2，一旦传感器30和导线^iiJSb已被定位并固定至内基层42a，即可添加基层42的其余部分(也就是外基层42b)。图2示出了通过挤压式喷嘴52添加外基层42b，不过本领域技术人员也可以想到能够通过被认为是适合于这种添加的任何技术来完成外基层42b的添加。在一种典型的辊中，外基层42b由橡胶或环氧树脂基的复合材料构成并且厚度在约0. 030英寸至0. 350英寸之间，以使得传感器30被嵌入基层42内。而且，通常外基层42b是由与内基层4 相同的材料构成。如上所述，本发明旨在包括具有的覆层仅包含基层和顶层的辊以及具有的覆层带有另外中间层的辊。任何中间层均可在添加顶层70之前被添加到外基层42b上。现在转向图3，顶层70被加到外基层42b上。顶层70通常由橡胶或聚氨酯构成， 并且可以通过本领域技术人员已知的适合用于添加聚合物层的任何技术来添加，不过在图 3中示出的是通过挤压式喷嘴72添加。顶层70通常是硬度低于基层42的硬度的聚合物材料。顶层70—般地厚度处于约0.200英寸至4. 00英寸之间。添加顶层70之后就是固化， 固化技术是本领域技术人员所公知的并且无需在此详细描述。加工完成的辊20和覆层M随后即可使用在例如造纸机中。在某些实施例中，辊 20是挤压机的一部分，其中另一辊或压榨装置与辊20相邻定位以形成压区，成形的纸幅可穿过该压区。在这样的环境下，监测覆层M尤其是在压区区域内所经受的压力可能就很重要。检测系统沈能够为沿着覆层M的不同轴向位置提供压力信息，其中每一个传感器30 都提供关于辊20上不同轴向位置的压力信息。在操作中，辊20和覆层M以非常高的速度绕辊20的轴线旋转。每一次当其中一个传感器30经过由辊20和配合辊或压榨机形成的压区时，传感器30就传送由配合辊施加到覆层M位于传感器30上方的区域上的压力产生的脉冲。当压区中不存在传感器30时， 不会产生超过普通噪声水平的明显脉冲。因此，随着辊20的旋转，每一个传感器30都行进通过压区并提供代表在世界范围内其对应位置处压力的脉冲。所以，就通过传感器30产生脉冲形式的数据，这些数据沿导线28b传递并被接收在多路转换器31内。在典型的数据检索阶段，每一个传感器30都会接收12到20个脉冲；这些独立脉冲可以被存储并处理为每个传感器30的代表性压力信号。一旦收集到原始传感器数据后，就将其从多路转换器 31发送至处理器32以处理成易于理解的形式，例如辊20沿其长度的压力分布图。图4A-4B根据本发明的某些实施例详细示出了传感器30。传感器30包括基片80。 基片80可以是压电材料。基片80通常具有约2mm到约20mm之间的宽度W1、约2mm到约 20mm之间的深度Dl以及约0. 5mm到约5mm之间的厚度tl。第一电极82覆盖基片80的顶面并且第二电极84位于基片80的底面的下面。电极82，84通常具有小于约0. 05mm(0. 002英寸)的厚度。第一电极82覆盖基片80的整个宽度Wl。第二电极84仅位于基片80宽度Wl的一部分的下面，由此构成靠近基片80的底面和侧面87的间隙86。间隙86通常具有约0. 5mm到约5mm之间的宽度并且跨越基片80 的整个深度D1。在图示的实施例中，基片80的底面和侧面87成直角。第一导电材料板88的顶部88a被连接至第一电极82。第一导电材料板88被弯曲并连接至基片80的侧面87，由此形成第一导电材料板88的侧部88b。第一导电材料板88 被再次弯曲以沿第一方向远离基片80底部延伸，由此形成第一导电材料板88的延伸部分 88c。侧部88b可以通过本领域技术人员已知的任何技术被连接至基片80的侧面87 ；—种示范性技术是通过使用由3M 生产的粘性双面胶带进行胶粘。因为第一导电材料板88被连接至基片80的侧面87，所以第一板88不会像其远离基片80延伸那样跨越一段无支撑的距离。因为第一导电材料板88沿其长度完全受到支撑，所以它突发故障的可能性就被大大降低。 第二导电材料板90的底部90a被连接至第二电极84。第二导电材料板90沿第二方向远离基片80底部延伸，由此形成第二导电材料板90的延伸部分90c。与第二导电材料板90相关联的第二方向和与第一导电材料板88相关联的第一方向是相反的。在此，延伸部分88c，90c用作可以接触导线28b的“翅片”，正如以下更加详细介绍的那样。第二导电材料板90的底部90a被连接至第二电极84以保持间隙86。间隙86用于电极82，84以及导电材料板88，90的电绝缘。导电材料板88，90通常具有约0.001英寸到约0. 1英寸的厚度。延伸部分88c，90c 远离基片80底部延伸的距离通常在约2mm到约20mm之间。导电材料板88，90可以由铜或者任意其他的导电材料构成。在某些实施例中，传感器30包括可以用作导线28b连接点的导线安装位置 92a, 92b。第一导线安装位置9 位于第一导电材料板88的延伸部分88c上，而第二导线安装位置92b位于第二导电材料板90的延伸部分90c上。如图4B中所示，导线安装位置 92a, 92b可以被偏置以使第一导线安装位置92a与第二导线安装位置9 成对角地相对定位。在某些实施例中，导线安装位置92 92b是焊点。如图4B中所示，传感器30可以包括指示标记94以清楚地指示电极82，84和导电材料板88，90的极性。指示标记94可以被固定或者压印在第一导电材料板88的顶部 88a (也就是传感器30的顶部)上。在某些实施例中，指示标记94是一个箭头。图5A-5B根据本发明的某些实施例示出了传感器130。传感器130包括基片180。 基片180可以是压电材料。基片180通常在其顶面具有约2mm到约20mm之间的宽度W2、在其底面具有约3mm到约21mm之间的宽度W3、约2mm到约20mm之间的深度D2以及约0. 5mm 到约5mm之间的厚度t2。第一电极182覆盖基片180的顶面并且第二电极184位于基片180的底面下面。 电极182，184通常具有小于约0. 05mm(0. 002英寸)的厚度。第一电极182覆盖基片180 的整个宽度W2。第二电极184仅位于基片180宽度W3的一部分的下面，由此构成靠近基片 180的底面和侧面187的间隙186。间隙186通常具有约0. 5mm到约5mm之间的宽度并且跨越基片180的整个深度D2。如图5A-5B中所示，基片180的侧面187是倾斜的。因此，基片180的顶面和侧面 187就形成了钝角Al。钝角Al通常在约120度到约150度之间。在某些实施例中，钝角Al 是约135度。第一导电材料板188的顶部188a被连接至第一电极182。第一导电材料板188被弯曲并连接至基片180的侧面187，由此形成第一导电材料板188的侧部188b。第一导电材料板188被再次弯曲以沿第一方向远离基片180的底部延伸，由此形成第一导电材料板 188的延伸部分188c。侧部188b可以通过本领域技术人员已知的任何技术被连接至基片 180的侧面187 ；—种示范性技术是通过使用由3M 生产的粘性双面胶带进行胶粘。因为第一导电材料板188被连接至基片180的侧面187，所以第一板188不会像其远离基片180延伸那样跨越一段无支撑的距离。因为第一导电材料板188沿其长度完全受到支撑，所以它突发故障的可能性就被大大降低。基片180的倾斜侧面187可以提供额外的优点。第一导电材料板188可以用更加温和的方式被弯曲(也就是不必在两个位置被弯曲成直角)。而且，第一导电材料板188也更加不可能会从基片180的倾斜侧面187脱离。第二导电材料板190的底部190a被连接至第二电极184。第二导电材料板190沿第二方向远离基片180底部延伸，由此形成第二导电材料板190的延伸部分190c。与第二导电材料板190相关联的第二方向和与第一导电材料板188相关联的第一方向是相反的。 在此，延伸部分188c，190c用作可以接触导线28b的“翅片”，正如以下更加详细介绍的那样。第二导电材料板190的底部190a被连接至第二电极184以保持间隙186。间隙 186用于电极182，184以及导电材料板188，190的电绝缘。导电材料板188，190通常具有约0.001英寸到约0.1英寸的厚度。延伸部分 188c, 190c远离基片180底面延伸的距离通常在约2mm到约20mm之间。导电材料板188，190 可以由铜或者任意其他的导电材料构成。在某些实施例中，传感器130包括可以用作导线28b连接点的导线安装位置 192a, 192b。第一导线安装位置19 位于第一导电材料板188的延伸部分188c上，而第二导线安装位置192b位于第二导电材料板190的延伸部分190c上。如图5B中所示，导线安装位置192 192b可以被偏置以使第一导线安装位置19 与第二导线安装位置192b成对角地相对定位。在某些实施例中，导线安装位置192 192b是焊点。如图5B中所示，传感器130可以包括指示标记194以清楚地指示电极182，184和导电材料板188，190的极性。指示标记194可以被固定或者压印在第一导电材料板188的顶部188a(也就是传感器130的顶部)上。在某些实施例中，指示标记194是一个箭头。现在转至图6并且如上所述，导线28b可以在导电材料板88，90的延伸部分 88c, 90c处接触传感器30。如图6中示意的那样，导线^a，2 可以和与延伸部分88c，90c 相关联的第一和第二方向dl，d2形成斜角A2。在其他实施例中，导线28b可以和与延伸部分88c，90c相关联的第一和第二方向dl，d2形成直角。如图6中所示，在导线28b和与导电材料板88，90的延伸部分88c，90c相关联的第一和第二方向dl，d2形成斜角A2的位置，导线观 2汕可以只接触延伸部分88c，90c 中对角相对的角部。因此，角度A2可以被选择为使导线28b和导电材料板88，90之间的接触最小化。斜角A2通常在约1度到约80度之间。在某些实施例中，斜角A2在约20 度到约60度之间。在某些实施例中，并且如图6中进一步所示，传感器30可以在导电材料板88，90 的延伸部分88c，90c上包括导线安装位置92 92b。导线安装位置92 92b可以被偏置以使它们被定位成彼此成对角地相对。在这种结构中，导线安装位置92 92b被设置用于接纳导线28b,导线^a，28b和与延伸部分88c，90c相关联的第一和第二方向dl，d2形成斜角A2。在某些实施例中，导线安装位置192 192b是焊点。如图6中所示，导线观 28b可以覆盖导电材料板88，90的延伸部分88c，90c。在某些其他的实施例中，导线观 28b可以位于延伸部分88c，90c的下面。在另一些其他的实施例中，导线观￡1，28b之一可以覆盖延伸部分88c，90c之一，而导线观 28b中的另外一个可以位于延伸部分88c，90c的另一个的下面。尽管图6中示出的是传感器30，但是可以用传感器130(具有对应的导电材料板188，190的延伸部分188c，190c并且可能还具有导线安装位置192 192b)代替传感器30。
上述内容是本发明的说明而不应被理解为对其的限制。尽管已经介绍了本发明的示范性实施例，但是本领域技术人员应该容易理解示范性实施例中的很多变形都可行而且并不背离本发明的新颖教导和优点。因此，所有这些变型都应被理解为包含在本发明如权利要求所限定的保护范围之内。本发明由所附权利要求以及其中所包括的权利要求的等价内容所限定。
权利要求
1.一种工业辊，包括具有外表面和内腔的基本为圆柱形的芯部； 圆周地覆盖芯部外表面的聚合物覆层；以及检测系统，所述检测系统包括至少部分地嵌入覆层内的多个传感器，传感器被设置用于检测辊的工作参数并提供与工作参数相关的信号，其中多个传感器中的每一个都包括覆盖基片顶面的第一电极以及位于基片底面下面的第二电极，其中第一电极覆盖基片的顶面，而第二电极仅位于基片底面的一部分的下面，由此构成靠近基片底面和侧面的间隙；连接至第一电极和基片侧面并沿第一方向远离基片底面延伸的第一导电材料板；以及连接至第二电极并沿第二方向远离基片底面延伸的第二导电材料板，第二方向与第一方向相反；以及与传感器有效连接、处理由传感器提供的信号的处理器。
2.如权利要求1所述的工业辊，其中所述检测系统进一步包括互连所述多个传感器中每一个传感器的电导线。
3.如权利要求1所述的工业辊，其中所述多个传感器中的每一个传感器都进一步包括第一导电材料板的延伸部分上的第一导线安装位置和第二导电材料板的延伸部分上的第二导线安装位置。
4.如权利要求3所述的工业辊，其中所述检测系统进一步包括在导线安装位置处互连所述多个传感器中每一个传感器的电导线。
5.如权利要求3所述的工业辊，其中所述导线安装位置为焊点。
6.如权利要求3所述的工业辊，其中所述第一导线安装位置与所述第二导线安装位置成对角地相对定位。
7.如权利要求2所述的工业辊，其中所述电导线与所述第一和第二方向形成在大约1 度到大约80度之间的斜角。
8.如权利要求1所述的工业辊，其中所述传感器被设置用于检测压力。
9.如权利要求1所述的工业辊，其中所述传感器包括指示标记以指示电极和导电材料板的极性。
10.如权利要求1所述的工业辊，其中所述覆层包括圆周地覆盖芯部的基层以及圆周地覆盖基层的顶层，并且其中所述传感器被嵌入在基层内。
11.如权利要求10所述的工业辊，其中所述顶层由从包括橡胶和聚氨酯的组中选出的材料构成。
12.如权利要求1所述的工业辊，其中所述基片中的顶面和侧面成直角。
13.一种工业辊，包括具有外表面和内腔的基本为圆柱形的芯部； 圆周地覆盖芯部外表面的聚合物覆层；以及检测系统，所述检测系统包括至少部分地嵌入覆层内的多个传感器，传感器被设置用于检测辊的工作参数并提供与工作参数相关的信号，其中多个传感器中的每一个传感器都包括覆盖基片顶面的第一电极以及位于基片底面下面的第二电极，其中第一电极覆盖基片的顶面，而第二电极仅位于基片底面的一部分的下面，由此构成靠近基片底面和侧面的间隙，并且其中基片的顶面和侧面构成钝角；连接至第一电极和基片侧面并沿第一方向远离基片底面延伸的第一导电材料板；以及连接至第二电极并沿第二方向远离基片底面延伸的第二导电材料板，第二方向与第一方向相反；以及与传感器有效连接、处理由传感器提供的信号的处理器。
14.如权利要求13所述的工业辊，其中所述检测系统进一步包括互连所述多个传感器中每一个传感器的电导线。
15.如权利要求13所述的工业辊，其中所述多个传感器中的每一个传感器都进一步包括第一导电材料板的延伸部分上的第一导线安装位置和第二导电材料板的延伸部分上的第二导线安装位置。
16.如权利要求15所述的工业辊，其中所述检测系统进一步包括在导线安装位置处互连所述多个传感器中每一个传感器的电导线。
17.如权利要求15所述的工业辊，其中导线安装位置为焊点。
18.如权利要求15所述的工业辊，其中所述第一导线安装位置与所述第二导线安装位置成对角地相对定位。
19.如权利要求14所述的工业辊，其中所述电导线与所述第一和第二方向形成在大约 1度到大约80度之间的斜角。
20.如权利要求13所述的工业辊，其中所述传感器被设置用于检测压力。
21.如权利要求13所述的工业辊，其中所述传感器包括指示标记以指示电极和导电材料板的极性。
22.如权利要求13所述的工业辊，其中所述覆层包括圆周地覆盖芯部的基层以及圆周地覆盖基层的顶层，并且其中所述传感器被嵌入在基层内。
23.如权利要求22所述的工业辊，其中所述顶层由从包括橡胶和聚氨酯的组中选出的材料构成。
24.如权利要求13所述的工业辊，其中所述钝角在大约120度到大约135度之间。
25.—种工业辊，包括具有外表面和内腔的基本为圆柱形的芯部； 圆周地覆盖芯部外表面的聚合物覆层；以及检测系统，所述检测系统包括至少部分地嵌入覆层内的多个压电传感器，传感器被设置用于检测辊所承受的压力并提供与所述压力相关的信号，其中多个传感器中的每一个传感器都包括覆盖基片顶面的第一电极以及位于基片底面下面的第二电极，其中第一电极覆盖基片的顶面，而第二电极仅位于基片底面的一部分的下面，由此构成靠近基片底面和侧面的间隙；连接至第一电极和基片侧面并沿第一方向远离基片底面延伸的第一导电材料板；以及连接至第二电极并沿第二方向远离基片底面延伸的第二导电材料板，第二方向与第一方向相反；以及与传感器有效连接、处理由传感器提供的信号的处理器。
全文摘要
一种工业辊，包括具有外表面和内腔的基本为圆柱形的芯部；圆周地覆盖芯部外表面的聚合物覆层；以及检测系统。检测系统包括至少部分地嵌入覆层内的多个传感器，传感器被设置用于检测辊的工作参数并提供与工作参数相关的信号；以及与传感器有效连接的处理器，处理器处理由传感器提供的信号。多个传感器中的每一个传感器都包括覆盖基片顶面的第一电极以及位于基片底面下面的第二电极，其中第一电极覆盖基片的顶面，而第二电极仅位于基片底面的一部分的下面，由此构成靠近基片底面和侧面的间隙；连接至第一电极和基片侧面并沿第一方向远离基片底面延伸的第一导电材料板；以及连接至第二电极并沿第二方向远离基片底面延伸的第二导电材料板，第二表面与第一方向相反。
文档编号G01L5/00GK102264981SQ201080003709
公开日2011年11月30日 申请日期2010年6月15日 优先权日2009年6月23日
发明者帕克 K. 申请人:斯托·伍德沃德有限责任公司