[发明专利]在轧制过程中测量金属箔带或钢板带材的力传感器系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种力传感器系统，用于测量金属箔带或板形带材在轧制过程中在轧辊机座中传递到测量辊（Messrolle）上的力，其中，力传感器系统可以在预加应力的情况下设置在测量辊的圆柱形开孔中，该力传感器系统包括力传感器以及用于在力传感器上产生预加应力的预紧装置（Vorspannvorrichtung），从而使力传感器能够确定发生在测量辊上的径向力。此外，本发明还涉及一种借助于这种力传感器系统在金属箔带或板形带材在轧机机座中被碾压时测量其平整度的方法。

背景技术

上述类型的力传感器系统例如可用于在加工过程中在带材生产线或轧机机座中检测带材的平整度。

在不同类型的板形带材和金属箔带的冷轧过程中使用测量辊，其中，带材以一定的包容角被引导通过测量辊，测量辊通过集成在其中的传感器检测带材在整个宽度上的应力分布。这样的测量辊通常具有很多传感器，这些传感器以较高的初始荷载设置在测量辊的朝向测量辊表面开放的径向开孔中，或者在轴向平行的开孔中密封地安置在测量辊的表面下面。

替代地还可以将一加紧套筒在测量辊上夹紧。在专利文献EP0433535中提出了一种预紧元件，其利用可调的楔形件产生所需的预紧力。这种力传感器系统的特点在于，其预紧力几倍于待测量的带材的力。

如果通过热的带材从外部对测量辊加热，由此可能会引起测量辊的轮几何形状变形，这会导致预加应力发生变化。预加应力的这种变化所带来的结果是，使得传感器的测量灵敏度发生变化并导致以前所测得的校准值不再正确。

在专利文献WO2004/065924中描述了一种用于这种力传感器的预紧元件，在专利文献WO03/061856中也描述了这种预紧装置以及安装形式。

在许多应用中，在运行中在测量系统中会产生较大的温度差异，这引起预加载的传感器的初始荷载发生变化。根据用于产生初始荷载的系统的实施方式，变化的初始荷载会引起以前确定的校准值发生或多或少的变化。这些校准值描述了在力分流（Kraftnebenschluss）中所安装的传感器的灵敏度，就如同其例如存在于测量辊中一样。

为了获得较高的测量分辨率，与压电式力传感器相连接的电荷放大器具有较高的放大率。这种利用压电式传感器所进行的力测量的特征在于，尽管具有较高的初始荷载，但是仍然能够实现高分辨率的力测量，其中，在测量开始时在电荷放大器上进行复位。这种复位使得由初始荷载或预紧力所引起的传感器的压电载荷电设置为零，并且相应的关于初始荷载水平的信息也不再存在。类似的效果也会发生在电荷放大器在测量过程中被关闭并再次打开时。

发明内容

本发明的目的在于提出一种上述类型的力传感器系统，其使得即使温度发生较大的变化，仍然始终能够准确地进行力测量。本发明的另一目的在于提供一种实现这种准确的力测量的方法。

本发明的目的通过独立权利要求的特征实现。

本发明的基本思想在于，上述类型的力传感器系统除了已经说明的第一力传感器之外还包括第二力传感器，其同样可以借助于预紧装置在预加应力的情况下安装。根据本发明，第一力传感器具有较高的灵敏度，该灵敏度与所需要的由金属箔带或板形带材施加的按压力的测量灵敏度相当，第二力传感器是静态测量的力传感器。

为此，与预加应力相关的第一力传感器在力分流中的灵敏度的特征曲线是预先已知的。

在根据本发明的方法中，优选这两个力传感器的测量不是同时进行，而是以如下方式依次实现：第一传感器测量实际的待测量的力，而第二传感器直接在该力作用之前或之后测量预加应力。这有助于避免待测量的力在第二传感器上的叠加。替代地也可以将第二传感器的信号校正为第一传感器的力的值。然后借助于已知的特征曲线，根据第二力传感器的预加载信号确定第一力传感器的当前灵敏度。最后根据所确定的当前灵敏度来分析所检测到的力信号。

这种方法的相应的优点是：当预加应力超过或低于所需的阈值时，可以根据本发明的方法加以确定，从而能够不再对该力信号进行有意义的分析。

附图说明

下面参照附图对本发明进行详细说明。

图1是其上带有运行的板形带材或金属箔带的测量辊的透视图；

图2是具有力测量传感器或力测量系统并位于为其设置的开孔中的测量辊的透视图；

图3示出了位于开孔中的根据本发明的力测量系统的纵向截面图；

图4示出了在一种优选的实施方式中根据本发明的力测量系统在开孔中的纵向截面图；

图5是根据本发明的力测量系统在测量辊的开孔中的横向截面图；