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1. WO2020120328 - VERFAHREN ZUM FESTSTELLEN EINER EIGENSCHAFT EINES ÜBER DIE MESSROLLE GEFÜHRTEN BANDFÖRMIGEN GUTS

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]
'Verfahren zum Feststellen einer Eigenschaft eines über die Messrolle geführten bandförmigen Guts"

Die Erfindung betrifft eine Messrolle zum Feststellen einer Eigenschaft eines über die Messrolle geführten bandförmigen Guts, insbesondere von Metallband. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Feststellen einer Eigenschaft eines über die Messrolle geführten bandförmigen Guts, insbesondere von Metallband. Ebenso betrifft die Erfin dung eine Verwendung einer solchen Messrolle. Ebenso betrifft die Erfindung einen Kraftsensor für eine solche Messrolle oder für den Einsatz in einem solchen Verfahren.

Messrollen werden beim Kalt- und Warmwalzen von Metallband eingesetzt und sind beispielsweise aus der DE 42 36 657 A1 bekannt.

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 Mess rollenoberfläche 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 Messrollen korpus 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.

Die Anordnung der Kraftsensoren mit Abstand von der sie umgebenden Wandung und das Verschließen des Ringspalts mit Hilfe eines O-Rings oder eines hinreichend elasti schen 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 wir kenden 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.

Aus DE 102 07 501 C1 ist eine Vollrolle zum Feststellen von Planheitsabweichungen beim Behandeln von bandförmigem Gut, insbesondere von Metallband, mit in Aus nehmungen 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 gefah ren werden muss. Ein Verlaufen des Bohrkanals ist häufig die Ursache.

Aus DE 20 2007 001 066 U1 ist eine Messrolle zum Feststellen von Planheitsabwei chungen beim Behandeln von bandförmigem Gut, insbesondere von Metallband, mit einem Messrollenkörper und einem den Messrollenkörper zumindest teilweise umge benden 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 eingebrach-ten 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 Fräswerk zeuge (eckige Kanäle) hergestellt werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Aussagekraft der mit derartigen Mess rollen durchgeführten Untersuchungen der Eigenschaften des über die Messrolle geführten bandförmigen Guts zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 , 9, 10, 11 , 12, und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der nach folgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, für das Feststellen der Eigenschaft eines über eine Messrolle geführten bandförmigen Guts eine Messrolle zu verwenden, bei der in einer Ausnehmung des Messrollenkörpers der Messrolle ein erster Kraft sensor neben einem zweiten Kraftsensor angeordnet ist und die beiden Kraftsensoren so nahe beieinander angeordnet sind, dass entweder die Sensorfläche des ersten Kraftsensors an die Sensorfläche des zweiten Kraftsensors unmittelbar angrenzt oder der erste Kraftsensor so nah neben dem zweiten Kraftsensor angeordnet ist, dass der Winkel zwischen einer in Radialrichtung der Messrolle verlaufenden Endbegrenzungs linie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors schneidet, der der Sen sorfläche 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 Sen sorfläche 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. Alternativ geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, eine Messrolle zu verwenden, bei der der erste Kraftsensor in einer ersten Ausnehmung des Messrollenkörpers der Messrolle und der zweite Kraftsensor in einer zur ersten Ausnehmung benachbarten zweiten Ausnehmung angeordnet ist und die beiden Kraft sensoren so nahe beieinander 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 Sen sorfläche 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.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, mehrere Kraftsensoren in einer Aus nehmung 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, bean standet 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 von einander in der Ausnehmung angeordnet sind. Dem Stand der Technik ist die allge meine Lehre zu entnehmen, bei mehreren in einer Ausnehmung angeordneten Kraft sensoren diese deutlich beabstandet voneinander anzuordnen. Dem mag das Bestre ben zugrundeliegen, die vorhandenen (wenigen) Kraftsensoren in der jeweiligen Aus nehmung 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 hin durchdringen 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 von einander innerhalb einer Ausnehmung vorgenommen wird. So kann vermieden wer den, dass zwei benachbart zueinander angeordnete Kraftsensoren im Zuge der Plan heitsmessung 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 hat nun erkannt, dass sowohl innerhalb der Planheitsmessung von bandförmigem Gut, insbesondere von Metallband, aber auch bei der Feststellung anderer Eigenschaften eines über die Messrolle geführten bandförmigen Guts Vorteile erzielt werden, wenn ein erster Kraftsensor in der Ausnehmung so neben dem zweiten Kraftsensor angeordnet ist, dass entweder die Sensorfläche des ersten Kraftsensors an die Sensorfläche des zweiten Kraftsensors unmittelbar angrenzt oder 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 Sen sorfläche 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.

Eine festzustellende Eigenschaft des über die Messrolle geführten bandförmigen Guts kann dessen Lage relativ zur Messrolle sein bzw. konkreter: die Lage der Ränder des bandförmigen Guts auf der Messrolle („Bandkantenlage“). Es wurde erkannt, dass bei der nahen Anordnung eines ersten Kraftsensors neben dem zweiten Kraftsensor zumindest für den Abschnitt entlang der Längsachse der Messrolle, in dem sich die beiden Kraftsensoren befinden, eine Überwachung der Bandkantenlage vorgenommen werden kann, beispielsweise, ob sich oberhalb des ersten Kraftsensors noch Band befindet, während oberhalb des zweiten Kraftsensors kein Band mehr die Messrolle umschlingt. Durch die Erfindung wird beispielsweise die Möglichkeit geschaffen, die beiden Kraftsensoren (oder vorzugsweise noch weitere Kraftsensoren) in einem bestimmten Abschnitt des Messrollenkörpers gemeinsam in einer Ausnehmung anzu ordnen, nämlich in dem Abschnitt, in dem man aufgrund des Produktionsprozesses die Lage der Bandkante erwartet. Mittels der beiden Kraftsensoren (oder vorzugsweise mittels mehrerer dort angeordneter Kraftsensoren) lässt sich dann präzise die Lage der Bandkante in diesem Abschnitt bestimmen. Alternativ wird durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen, die beiden Kraftsensoren (oder vorzugsweise noch weitere Kraftsensoren) in einem bestimmten Abschnitt des Messrollenkörpers in nahe bei einander angeordneten Ausnehmungen anzuordnen, nämlich in dem Abschnitt, in dem man aufgrund des Produktionsprozesses die Lage der Bandkante erwartet. Mittels der beiden Kraftsensoren (oder vorzugsweise mittels mehrerer dort angeordneter Kraft sensoren) lässt sich dann präzise die Lage der Bandkante in diesem Abschnitt bestimmen. Ebenso kann die festzustellende Eigenschaft die Bandbreite sein. Ist die Lage der Bandkanten bekannt, so kann daraus auch die Bandbreite ermittelt werden.

Eine festzustellende Eigenschaft des über die Messrolle geführten bandförmigen Guts kann die Planheit des Bandes sein. Mit Hilfe der Einzelmesswerte der Kraftsensoren wird die örtliche Radialkraft gemessen, die durch das über den Rollenkörper bewegte Band erzeugt wird. Aus der Radialkraft wird die Bandzugspannungsverteilung bzw. die Bandplanheit, bzw. ein die Bandplanheit symbolisierender Referenzwert („I-Unit“) berechnet.

Ferner wird für die bevorzugte Ausführungsform, bei der die Ausnehmung sich in Längsrichtung des Messrollenkörpers über den gesamten Bereich des Messrollen körpers, in dem eine Auflage des zu untersuchenden bandförmigen Guts zu erwarten ist, erstreckt und bei der eine derart ausgeführte Ausnehmung vollständig mit Kraft sensoren gefüllt ist, die jeweils eine Sensorfläche aufweisen und die jeweils bei einer Änderung der Lage der Sensorfläche ein Sensorsignal erzeugen können, und die der art angeordnet sind, dass entweder die Sensorfläche eines Kraftsensors an die Sen sorfläche eines ihm benachbarten Kraftsensors unmittelbar angrenzt oder der jeweilige Kraftsensor so nah neben dem ihm benachbarten Kraftsensor angeordnet ist, dass der Winkel zwischen einer in Radialrichtung der Messrolle verlaufenden Endbegrenzungs linie, 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, die Möglichkeit geschaffen, den Bandzug zu ermitteln, mit dem das bandförmige Gut über die Messrolle gezogen wird. Der Bandzug ist proportional zu der Summe der auf nebeneinander angeordneten Umfangsflächenabschnitte des Mess rollenkörpers wirkenden Radialkräfte, die das über die Messrolle geführte bandförmige Gut in die Umfangsfläche einbringt. Schafft man mit der zuvor beschriebenen Aus führungsform eine Möglichkeit, die die Summe dieser Kräfte ermitteln kann, so wird eine Möglichkeit geschaffen, den Bandzug zu ermitteln. Dies bietet den Vorteil, dass innerhalb einer übergeordneten Vorrichtung, in die die erfindungsgemäße Messrolle eingebaut werden kann, weitere Messvorrichtungen zum Bestimmen des Bandzugs entfallen können. Der Bandzug ist bei der Ermittlung der Planheit des Bandes aus den Sensorsignalen der Kraftsensoren eine bei einigen Berechnungsmethoden notwendige Berechnungsgrundlage. Für die reine Messung der Planheit des bandförmigen Guts bietet die Möglichkeit der Bestimmung des Bandzugs somit den Vorteil, dass mit der gleichen Messrolle die Berechnungsgrundlage (der Bandzug) ermittelt werden, die bei der weitergehenden Auswertung der Sensorsignale für das Feststellen der Planheit des bandförmigen Guts nach einigen Berechnungsmethoden benötigt wird.

Ferner wird für die bevorzugte Ausführungsform, bei der jeder Kraftsensor in einer eigenen Ausnehmung angeordnet ist, und die Ausnehmungen mit Kraftsensoren in Längsrichtung des Messrollenkörpers über den gesamten Bereich des Messrollen körpers, in dem eine Auflage des zu untersuchenden bandförmigen Guts zu erwarten ist, verteilt angeordnet sind und bei der die Kraftsensoren, die jeweils eine Sensor fläche aufweisen und die jeweils bei einer Änderung der Lage der Sensorfläche ein Sensorsignal erzeugen können, derart angeordnet sind, dass entweder die Sensor fläche eines Kraftsensors an die Sensorfläche eines ihm benachbarten Kraftsensors unmittelbar angrenzt oder der jeweilige Kraftsensor so nah neben dem ihm benach barten Kraftsensor angeordnet 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 Kraft sensors 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, die Möglichkeit geschaffen, den Bandzug zu ermitteln, mit dem das bandförmige Gut über die Messrolle gezogen wird.

Eine abstandsfreie oder nahezu abstandsfreie Anordnung der Kraftsensoren ermög licht die gleichzeitige Messung der auf die Außenfläche über die Ballenbreite der Mess rolle aufgebrachten Kraft. Aus der Summe der einzelnen Messwerte der Kraftsensoren kann unter Berücksichtigung des Bandumlenkwinkels der Bandzug bestimmt werden, mit dem das Band die Rollenoberfläche beaufschlagt. Beispielsweise ließe sich aus der Summe der einzelnen Messwerte FR i, also aus FR,ges in N


die Gesamtzugkraft Fz,ges in N unter Berücksichtigung des Umschlingungswinkel ALPHA (siehe auf Fig. 18) mit folgender Beziehung berechnen:

F ZT,,ges = F M D,ges f /{2- sin a/2)

Wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Messrolle mit einem Temperatur sensor ausgestattet, so lässt sich mit dieser Ausführungsform der Messrolle sowohl die Planheit, als auch der Bandzug, als auch die Temperatur des bandförmigen Guts ermitteln. Eine solche Messrolle erlaubt es, auf beim Stand der Technik bisher separat angeordnete Messeinrichtung zum Messen des Bandzugs oder zum Messen der Tem peratur zu verzichten und alle 3 Parameter mit einer Messeinrichtung, nämlich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu messen.

Über die Messrollenbreite verhält sich der Temperaturverlauf im Innern der Aus nehmungswand nahezu zeitlich proportional dem Temperaturverlauf, der an der Rol lenoberfläche vorherrscht. Die Rollenoberflächentemperatur wiederum ist nahezu zeit gleich proportional dem Temperaturverlauf im Band. Somit lässt sich über mehrere über die Messrollenbreite verteilten Temperatursensoren in der Messrolle mit der Messrolle der Temperaturverlauf im Band über die Bandbreite ermitteln.

Ferner besteht die Möglichkeit, mit der erfindungsgemäßen Messrolle die Bandge schwindigkeit zu messen. Die Rotationsgeschwindigkeit der Messrolle ist proportional zu der Geschwindigkeit, mit der das die Messrolle teilweise umschlingende Band über die Messrolle geführt wird. Somit lässt sich mit Drehsensoren, die die Rotationsge schwindigkeit der Messrolle messen, die Bandgeschwindigkeit ermitteln. Mit Hilfe eines Inkrementalgebers, der am Rollenkörper befestigt wird, kann die Umfangsgeschwindig keit der Messrolle und daraus die Bandgeschwindigkeit des über den Rollenkörper bewegten Bandes berechnet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Auswerteeinheit eine von dem Sen sorsignal des ersten Kraftsensors und dem Sensorsignal des zweiten Kraftsensors abhängige Information, die dem Bandzug, mit dem das bandförmige Gut über die Messrolle geführt wird, entspricht oder zu dem Bandzug direkt proportional ist. Das Sensorsignal des ersten Kraftsensors und das Sensorsignal des zweiten Kraftsensors sind elektrische Signale, deren Stärke von der Größe des Betrags abhängt, um den die Lage der Sensorfläche bezüglich einer Referenzlage geändert wurde. Die Größe des Betrags, um den die Lage der Sensorfläche bezüglich einer Referenzlage geändert wurde, hängt von der Stärke der Kraft ab, die oberhalb der jeweiligen Sensorfläche radial auf die Umfangsfläche des Messrollenkörpers einwirkt. Beispielsweise mit einem durch Versuche leicht zu ermittelnden Kalibrierfaktor lässt sich in der Auswerteeinheit somit das elektrische Signal des jeweiligen Kraftsensors in eine Größe umrechnen, die der Stärke der Kraft, die oberhalb der jeweiligen Sensorfläche radial auf die Umfangs fläche des Messrollenkörpers einwirkte, beispielsweise gemessen in Newton ent spricht. Die Summe der so ermittelten Einzelkräfte, also die Summe der durch die Auswerteeinheit mit Hilfe des Kalibrierfaktors entsprechend umgerechneten Sensorsig nale der Kraftsensoren, ergibt den Bandzug, bzw. eine zu dem Bandzug direkt propor- tionale Größe. Es ist denkbar, dass die durch Summieren der mit Hilfe des Kalibrier faktors entsprechend umgerechneten Sensorsignale der Kraftsensoren ermittelte Größe mit einem weiteren Kalibrierfaktor, der durch einfache Versuche ermittelt werden kann, in den Bandzug umgerechnet werden muss. Werden in der einen der bevorzugten Ausführungsformen die Kraftsensoren so angeordnet, dass die Sensorfläche des ersten Kraftsensors nicht unmittelbar an die Sensorfläche des zweiten Kraftsensors unmittelbar angrenzt, sondern nur so, 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 Sen sorfläche 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, aber zwischen den Sensorflächen ein Spalt verbleibt, dann ist es denkbar, dass die durch das reine Aufsummieren der durch die Auswerteeinheit mit Hilfe des Kalibrierfaktors entsprechend umgerechneten Sensorsignale der Kraft sensoren ermittelte Größe kleiner ist, als der Bandzug, da der Beitrag der Kräfte fehlt, die oberhalb des zwischen den Sensorflächen verbleibenden Spalts auf die Umfangs fläche des Messrollenkörpers einwirkten. Das Fehlen dieses Beitrags lässt sich jedoch pauschal durch einen Kalibrierfaktor, der durch einfache Versuche ermittelt werden kann, kompensieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform deckt das über die Messrolle geführte band förmige Gut einen Bereich der Umfangsfläche der Messrolle ab, wobei zumindest ein mal pro Umdrehung der Messrolle die Ausnehmung durch diesen Bereich geführt wird, wobei die Ausnehmung sich parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers erstreckt und zumindest über die parallel zur Längsachse weisende Breite des Bereichs mit einer Kette von Kraftsensoren ausgestattet ist, bei der mit Ausnahme des jeweils letzten Kraftsensors am jeweiligen Ende der Kette jeder Kraftsensor derart angeordnet ist, dass die Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors an die Sensorfläche eines ihm in Richtung der Kette benachbarten Kraftsensors unmittelbar angrenzt und an die Sen sorfläche eines ihm entgegengesetzt der Richtung der Kette benachbarten Krafts ensors unmittelbar angrenzt oder der jeweilige Kraftsensor sowohl so nah neben dem ihm in Richtung der Kette benachbarten Kraftsensor angeordnet ist, dass der Winkel zwischen einer in Radialrichtung der Messrolle verlaufenden Endbegrenzungslinie, die den Punkt der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors schneidet, der der Sensor fläche des ihm benachbarten 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 jeweiligen Kraftsensors, der der Sensorfläche des benachbarten Kraftsensor am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des benachbarten Kraftsensors, der der Sensor fläche 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 schnei det, der der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors am nächsten liegt, kleiner als 65° ist

als auch so nah neben dem ihm entgegengesetzt der Richtung der Kette benachbarten Kraftsensor angeordnet 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 Sensor fläche 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 schnei det, der der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors am nächsten liegt, kleiner als 65° ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform deckt das über die Messrolle geführte bandför mige Gut einen Bereich der Umfangsfläche der Messrolle ab, wobei zumindest einmal pro Umdrehung der Messrolle eine Kette von Ausnehmungen durch diesen Bereich geführt wird, wobei die Ausnehmungen parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers angeordnet sind und zumindest über die parallel zur Längsachse weisende Breite des Bereichs Ausnehmungen angeordnet sind und in jeder Ausnehmung der Kette ein Kraftsensor angeordnet ist, wobei mit Ausnahme des jeweils letzten Kraftsensors am jeweiligen Ende der Kette jeder Kraftsensor derart angeordnet ist, dass der jeweilige Kraftsensor sowohl so nah neben dem ihm in Richtung der Kette benachbarten Kraft sensor angeordnet 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 Sensor fläche 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 schnei det, der der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors am nächsten liegt, kleiner als 65° ist

als auch so nah neben dem ihm entgegengesetzt der Richtung der Kette benachbarten Kraftsensor angeordnet 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 Sensor fläche 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 schnei det, der der Sensorfläche des jeweiligen Kraftsensors am nächsten liegt, kleiner als 65° ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform gibt die Information an, welcher Kraftsensor sich in Radialrichtung des Messrollenkörpers gesehen unterhalb eines Bereichs befindet, der von dem über die Messrolle geführten bandförmigen Gut abgedeckt wird. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die einzelnen Kraftsensoren mit Bezugsz eichen, vorzugsweise Nummern versehen werden und die Information durch Wieder gabe der entsprechenden Bezugszeichen beispielsweise angibt, welche Kraftsensoren von dem Band überdeckt werden. Auch ist denkbar, dass die Information durch Wie dergabe der entsprechenden Bezugszeichen beispielsweise angibt, welche Krafts ensoren nicht vom Band überdeckt werden. Denkbar ist auch, dass die Information nur das Bezugszeichen des letzten überdeckten Kraftsensors angibt oder beispielsweise das Bezugszeichen des ersten nicht mehr überdeckten Kraftsensors angibt. Auch sind Ausführungsformen möglich, bei denen die Lage der einzelnen Kraftsensoren relativ zu einem Bezugspunkt der Messrolle, bspw. dem Rand der Messrolle oder aber bspw. der Mitte der Messrolle in der Auswerteeinheit abgelegt ist. Damit erhält die Auswerteein heit die Möglichkeit, die Lage der Bandkante in Bezug zu diesem Bezugspunkt auszu drücken. Liegt der letzte Kraftsensor, der noch durch das Band überdeckt wird, bei spielsweise 250 mm von der Mitte der Messrolle entfernt, so kann die Auswerteeinheit die Information ausgeben, dass die Bandkante 250 mm entfernt von der Mitte der Messrolle liegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle einen Temperatursensor auf, wobei die Auswerteeinheit zusätzlich zu der von der Auswerteeinheit erzeugten Information die von dem Temperatursensor gemessene Temperatur oder eine von der von dem Temperatursensor gemessene Temperatur abhängige Größe ausgibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Auswerteeinheit eine von dem Sen sorsignal des ersten Kraftsensors und dem Sensorsignal des zweiten Kraftsensors abhängige weitere Information, die von der Planheit des über die Messrolle geführten bandförmigen Gutes abhängt.

Die Messrolle weist einen Messrollenkörper auf. Vorzugsweise weist der Messrollen körper eine geschlossene Umfangsfläche auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Messrollenkörper eine Vollrolle, die sich entlang einer Längsachse erstreckt. Unter einer Vollrolle wird ein Messrollenkörper verstanden, der einstückig ist und des sen 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 wer den, denkbar, bei denen der Hauptteil des Messrollenkörpers als zylinderförmige Voll rolle ausgeführt wird, die stirnseits angeordnete Deckel aufweist, an denen die Mess rollenzapfen ausgeführt sind. Ferner kann der erfindungsgemäße Messrollenkörper beispielsweise wie der in Fig. 3 der DE 20 2014 006 820 U1 ausgeführte Messrollen körper ausgebildet sein, bei dem der Messrollenkörper mit angeformten Zapfen ausge bildet 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. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der erfindungsgemäße Messrollenkörper aus einzelnen, nebeneinander angeordneten Scheiben gebildet wird, wie dies beispielsweise in DE 26 30 410 C2 gezeigt wird.

Der Messrollenkörper der erfindungsgemäßen Messrolle weist vorzugsweise eine geschlossene Umfangsfläche auf. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Messrollenkörper als Vollrolle ausgebildet wird und alle in dem Messrollen körper 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 Öff nung an einer Stirnseite des Messrollenkörpers auf oder es werden Querkanäle inner halb 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 Messrollenkör pers 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 Ver schlusselement kann ein einen Grundkörper des Messrollenkörpers gesamthaft umge bendes 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 bandförmigen Guts.

In dem Messrollenkörper der erfindungsgemäßen Messrolle ist mindestens eine Aus nehmung vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass die Vorzüge der Erfindung bereits mit einer einzigen Ausnehmung im Messrollenkörper erreicht werden können. Wird die erfindungsgemäße Messrolle beispielsweise zum Ermitteln des Bandzugs verwendet, so kann es ausreichen, diese Information einmal pro Umdrehung der Messrolle bereit zustellen. Somit kann eine erfindungsgemäße Messrolle mit einer einzigen Ausneh mung bereits sinnvoll eingesetzt werden. Ebenso ist es bei der Planheitsmessung denkbar, eine Information über die Planheit des über die Messrolle geführten bandför migen Guts einmal pro Umdrehung der Messrolle bereitzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Messrollenkörper mehrere Ausneh mungen 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 bevor zugt im gleichen radialen Abstand zur Längsachse und in Umfangsrichtung äquidistant verteilt angeordnet sind, und bei dem zusätzlich zu dieser ersten Gruppe von Ausneh mungen 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 Ausneh mung zu versehen, mit der beispielsweise eine andere Messung bspw. die Messung des Bandzugs 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, bei spielsweise in einer einzigen axial verlaufenden Ausnehmung angeordnet sind.

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 einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle Lagerzapfen auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lagerzapfen bei Ausführungsformen der Mess rolle mit Stirnseiten die Lagerzapfen an den Stirnseiten ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Messrollenkörper zylinderförmig ausge führt.

Die erfindungsgemäße Messrolle ist in einer ersten Variante der Erfindung mit min destens einer Ausnehmung in dem Messrollenkörper ausgeführt, die beabstandet zu der Umfangsfläche angeordnet ist, wobei die Ausnehmung sich nicht zur Umfangs fläche 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 Messrollen körpers, ist aber durch ein Verschlusselement verschlossen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind bei den Ausführungsformen, in denen die Messrolle mit mehre ren 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 Umfangs fläche 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 Ausneh mungen 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.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich eine Ausnehmung des Mess rollenkörpers in eine Richtung parallel zur Längsachse des Messrollenkörpers. Sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mehrere Ausnehmungen in dem Mess rollenkörper vorgesehen, so ist es bevorzugt, dass alle Ausnehmungen des Mess rollenkörpers sich jeweils in eine Richtung parallel zur Längsachse des Messrollen körpers erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform mündet die jeweilige Aus nehmung zumindest an einem ihrer Enden, vorzugweise an beiden ihrer Enden an einer Stirnfläche des Messrollenkörpers. Eine an einer Stirnseite eines Messrollen körpers 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 gesamt haft verschlossen wird, wie beispielsweise in Fig. 1 und 2, bzw. Fig. 4 der DE 10 2014 012 426 A1 gezeigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausnehmung langgestreckt ausgeführt, wobei unter„langgestreckt“ verstanden wird, dass die Ausnehmung in eine erste Rich tung (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 Ausführungs form schließt die Längsrichtung der Ausnehmung mit der Längsrichtung des Messr ollenkörpers 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 Ausneh mung 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 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 Längs achse 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 Ausneh mungen gezeigt.

In anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die Ausnehmungen nicht langge streckt 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 Sen sorfläche 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 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 Sen sorfläche des zweiten Kraftsensors ein Sensorsignal erzeugen kann. Kraftsensoren werden als Kraftsensor bezeichnet, weil sie dazu eingesetzt werden, Kräfte, insbeson- dere 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 Kraftsensoren weisen meist ein ihnen zugehöriges Bezugsystem auf und reagieren auf Änderungen der Lage der Sensorfläche in diesem Bezugsystem. Häufig weisen Kraft sensoren ein Gehäuse auf. Das Bezugsystem ist dann häufig das Gehäuse. Der Kraft sensor kann bei einer solchen Ausführungsform beispielsweise feststellen, ob sich die Lage der Sensorfläche relativ zu dem Gehäuse geändert hat. Ist der Kraftsensor bei spielsweise 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 zusam mengedrückt 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 Brechungs index oder Reflektionseigenschaften durch die Lageränderung der Oberfläche geän dert.

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 gegenüber liegenden 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 Aus führungsform 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.

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 Sen sorfläche 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 Sensorf läche des zweiten Kraftsensors. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Radial richtung des Messrollenkörpers eine Flächennormale der Sensorfläche des ersten und/oder des zweiten Kraftsensors.

In einer bevorzugten Ausführungsform steht die Flächennormale einer eben ausge führten 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 einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche eines in der erfindungsge mäßen Messrolle eingesetzten Kraftsensors, insbesondere des ersten Kraftsensors und/oder des zweiten Kraftsensors eine ebene Fläche.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche des ersten Kraftsensors symmetrisch bezüglich der Ebene ausgeführt, die die Längsachse des Messrollen körpers enthält und die die Sensorfläche des Kraftsensors schneidet und in der auch eine Flächennormale der Sensorfläche liegt.

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 Ausfüh rungsform ist die Sensorfläche eben ausgeführt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche eine von übrigen Ele menten des Kraftsensors hervorgehobene Fläche, die im Kontakt mit einer Begren zungsfläche der Ausnehmung steht, bzw. die im Kontakt mit einem die Ausnehmung zur Umfangsfläche hin verschließenden Verschlusselement steht.

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 aus geführt, mithin vom gleichen Typ und insbesondere von der gleichen Baureihe, insbe sondere bevorzugt identisch aufgebaut.

Gemäß einer ersten Alternativen der erfindungsgemäßen Messrolle ist der erste Kraft sensor in der Ausnehmung neben dem zweiten Kraftsensor angeordnet. Das bedeutet, dass die Sensorfläche des ersten Kraftsensors näher zu einer Stirnseite des Mess rollenkörpers 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 Kraftsensors in Umfangsrichtung jedoch nicht ver setzt zueinander angeordnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Kraftsensor und der zweite Kraft sensor im gleichen radialen Abstand zur Längsachse des Messrollenkörpers ange ordnet.

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 ver laufenden Endbegrenzungslinie, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraft sensors schneidet, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensor am nächsten ist, und einer Linie, die

o in der Ebene verläuft, die die Endbegrenzungslinie und die Linie enthält, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sen sorfläche 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

o die Endbegrenzungslinie im Schnittpunkt der Endbegrenzungslinie mit der Umfangsfläche schneidet, und

o den Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, kleiner als 65° ist.

Von den beiden vorstehend genannten erfindungsgemäßen Alternativen ist insbe sondere die bevorzugt, bei der die Sensorfläche des ersten Kraftsensors an die Sen sorfläche 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 Erfin dung 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.

In der anderen erfindungsgemäßen Alternative sind die Sensorflächen zwar beab standet 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

o in der Ebene verläuft, die die Endbegrenzungslinie und die Linie enthält, die den Punkt der Sensorfläche des ersten Kraftsensors, der der Sen sorfläche 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

o die Endbegrenzungslinie im Schnittpunkt der Endbegrenzungslinie mit der Umfangsfläche schneidet, und

o den Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors schneidet, der der Sensorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, kleiner als 65° ist.

Die erfindungsgemäß beanspruchte Auslegungsregel geht von einer radial verlau fenden Endbegrenzungslinie aus. Die Messrolle wird im praktischen Einsatz regelmä ßig für das Messen von radial wirkenden Kräften eingesetzt werden. Diese Kräfte tre ten auf, wenn das zu untersuchende bandförmige Gut die Messrolle teilweise umschlingt. Die Endbegrenzungslinie legt durch den Punkt, in dem sie die Umfangs fläche schneidet, den Punkt fest, an dem eine radial wirkende Kraft noch gerade ober halb 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.

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.

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°, beson ders bevorzugt kleiner oder gleich 30°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 20°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10°, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 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.

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Linie, die den Punkt der Sensor fläche des ersten Kraftsensors, der der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors am nächsten liegt, mit dem Punkt der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors, der der Sen sorfläche des ersten Kraftsensors am nächsten liegt, verbindet, parallel zur Längs achse 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, vor zugsweise 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 Kompo nente hat.

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 >1 °, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von >5°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von >10°, insbesondere bevorzugt 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.

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 Messrollen körpers und der Ausnehmungsbegrenzungsfläche, die der Umfangsfläche des Mess rollenkörpers 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 erfindungs- gemäßen 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.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Kraftsensor und der zweite Kraft sensor in einer Ausnehmung angeordnet, die von der einen Stirnseite des Messrollen körpers zur gegenüberliegenden Stirnseite des Messrollenkörpers führt. In einer alter nativen Bauform führt die Ausnehmung, in der sich der erste Kraftsensor und der zweite Kraftsensor befinden, in Richtung parallel zur Längsachse des Messrollen körpers 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 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 Aus nehmungen 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 einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ausnehmung eine Öffnung auf, die an einer Stirnseite des Messrollenkörpers angeordnet ist. Diese Ausnehmung kann offen stehend ausgeführt sein. Es sind jedoch auch Bauformen denkbar, bei denen die Aus nehmung durch einen Deckel verschlossen wird. Bei mehreren Ausnehmungen, die an der Stirnseite münden, hätte in dieser Ausführungsform jede Ausnehmung einen eige nen Deckel. Auch sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messrolle, insbe-

sondere bei solchen Ausführungsformen, bei denen die Messrolle mehrere Aus nehmungen 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 einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle eine Vielzahl von Kraft sensoren 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 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 Aus nehmung angeordnet, während die Messrolle diese Ausführungsform weitere Ausneh mungen 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 einer bevorzugten Ausführungsform der Messrolle, in der eine Vielzahl von Kraft sensoren in einer Ausnehmung angeordnet sind, sind die Kraftsensoren äquidistant über die Länge der Ausnehmung verteilt, zumindest aber äquidistant zueinander ver teilt (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 Aus führungsformen 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 Kraft sensoren 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 vorge sehenen Kraftsensoren außerhalb dieser Zone weiter beabstandet voneinander ange ordnet sind. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Bandkantenlage des bandförmigen Guts bestimmt werden soll und bereits bei der Auslegung der Messrolle bekannt ist, in welchem Bereich/in welcher Zone die Band kante des bandförmigen Guts vermutlich zu liegen kommt. Dann ist es möglich, in

dieser Zone die Dichte der vorgesehenen Kraftsensoren zu erhöhen, während in dem außerhalb dieser Zone liegenden Bereich der Ausnehmungen die Kraftsensoren in einer bevorzugten Ausführungsform weiter beabstandet voneinander angeordnet werden können.

Ausführungsformen mit einer Vielzahl von Kraftsensoren können auch bei dem erfin dungsgemäßen Grundtypus der Messrolle umgesetzt werden, bei dem die Kraft sensoren 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 jewei ligen 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 Sensor fläche 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 schnei det, 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 Mess rollenkörpers 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.

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 Einbaubedin gungen für den Kraftsensor unter den verschiedenen Betriebsbedingungen, wie z.B. durch Temperaturänderung, ändern können. Deshalb ist es bevorzugt, dass die Kraft sensoren 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.

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 Ausnehmungs wandung erhalten bleibt, damit eine hysteresefreie und lineare Messung gewährleistet ist.

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 planpa rallelen Flächen zwischen keilförmigen Haltestücken, beispielsweise Spannkeilen angeordnet sein, die solange gegeneinander bewegt werden, bis der Kraftsensor unverrückbar zwischen den Haltestücken eingeklemmt ist.

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.

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 Aus nehmungen verspannt werden.

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.

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 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 Einbau position des Kraftsensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druckkraft angeordneten Ebene geometrisch symmetrisch auszubilden, möglich erweise sogar achssymmetrisch.

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 Kraft sensors weisenden Innenfläche und einer im Winkel zur Innenfläche stehen den, 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 gegen überliegenden Außenfläche, und

ein zweites unterhalb der für den Kraftsensor vorgesehenen Einbauposition angeordnetes Innenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Kraft sensors weisenden Innenfläche und einer im Winkel zur Innenfläche stehen den, der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche und

ein zweites Außenkeilelement mit einer zu der Einbauposition des Kraft sensors weisenden Innenfläche, mit der das Außenkeilelement auf der

Außenfläche des zweiten Innenkeilelements aufliegt, sowie mit einer der Innenfläche gegenüberliegenden Außenfläche.

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 ver spannen sind, angepasst werden und erlaubt gleichzeitig, die unmittelbar bzw. mittel bar 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 Ausneh mung (beispielsweise der Axialausnehmung), in die die Halterung eingesetzt wird, geringer sein kann, ohne dass ein Kippen auftritt. Dadurch entfallen aufwendige Ver fahren zum Erzeugen einer guten Oberflächengüte, wie beispielsweise das Höhnen oder Rollieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halterung bezüglich einer durch die Ein bauposition des Kraftsensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu mes senden Druckkraft angeordneten Ebene geometrisch symmetrisch ausgebildet. Bereits die Abstimmung der Geometrie der oberhalb des Kraftsensors und unterhalb des Kraft sensors angeordneten Bauelemente reduziert die beim Vorspannen auftretenden Kippmomente und kann sie sogar vollständig vermeiden.

Alternativ oder ergänzend kann die Halterung bezüglich einer durch die Einbauposition des Kraftsensors verlaufenden, senkrecht zur Wirkrichtung der zu messenden Druck kraft 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 vorgesehe nen Bauelemente erzeugt werden, sondern auch dadurch, dass aufgrund unterschiedli cher Materialwahl oder unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheiten unterschied liche Reibkräfte zwischen gegeneinander bewegten Oberflächen oberhalb und unter halb des Kraftsensors entstehen. Dies kann durch die symmetrische Ausbildung der betreffenden Materialen bzw. Oberflächenbeschaffenheiten verhindert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Verbindung vorgesehen, die das erste Innenkeilelement und das zweite Innenkeilelement zur Vermeidung einer relativen Ver schiebung 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 Kraft- sensors 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 verbun denen 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 Kraftneben schluss 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 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.

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 Innenkeilele ments 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.

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.

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 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. Hier durch 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 Aus führungsform 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.

Wie auch bei den Innenkeilelementen können in einer bevorzugten Ausführungsform alternativ oder ergänzend das ersten Außenkeilelement und das zweite Außenkeilele ment 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.

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.

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 Einbaupo sition des Kraftsensors ein zweites Zwischenstück mit einer Kalotte vorgesehen sein, wobei die Kalotte die der einen Innenfläche eines Innenkeilelements zugewandte Flä che bildet und die zugehörige Innenfläche des Innenkeilelements korrespondierend ausgebildet ist. Die Kalotte weist dabei vorzugsweise die geometrische Form einer Teilfläche eines zylindrischen Körpers auf.

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 Axialaus nehmung einer Messrolle zu halten ist.

Die Halterung kann Zentrierstifte aufweisen, die in Zentrierausnehmungen in Bauele menten eingreifen. Mittels dieser Zentrierstifte können einzelne, lose Bauelemente, wie beispielsweise der Kraftsensor, im Verhältnis zu anderen Bauelementen, wie beispiels weise den Innenkeilelemente bzw. der Innenhülse, gut und genau positioniert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Halterung ein in das erste und zweite Außenkeilelement eingebrachte Innengewinde auf, dessen Längsachse durch die Ein bauposition 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 Aus nehmung verspannt werden.

Alternativ kann die Halterung ein in das erste und das zweite Innenkeilelement einge-brachtes 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 Außenkeil element kommen kann und sie relativ zu dem ersten und dem zweiten Innenkeilele ment verschieben kann.

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 vorlie genden 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 Tempe ratureintrags 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 Sum mensignal des Kraftmessgebers.

Die Erfinder haben es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als besonders sinn voll erkannt, wenn eine Art der Kraftsensoren ein Kraftsensor zum Messen der Radial kraft 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 üblicher weise vorgesehenen Kraftsensoren zum Messen der Radialkraft ihre Vorspannkraft und damit auch ihre Linearität verändern. Durch die sich von der ersten Art unterschei dende Art der Kraftsensoren zum Messen der Vorspannkraft, die auf die Kraftsensoren zum Messen der Radialkraft ausgeübt wird, ist es möglich, den Einfluss der ther mischen 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.

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.

Bevorzugt werden die durch das unter Längszug stehende bandförmige Gut eingelei teten Kräfte dynamisch durch eine Art von Kraftsensor gemessen und die durch die Verformung der Messrolle in Folge eines thermischen Eintrags auftretenden Kräfte sta tisch durch eine andere Art von Kraftsensor gemessen. Hierdurch können die jeweils aktuell gemessenen Kräfte aufeinander bezogen werden und die von den Kraftsenso ren einer Art gemessenen Radialkräfte um den thermischen Eintrag bzw. die ther mische Verformung korrigiert werden.

Insbesondere eine Art von Kraftsensor kann in den Ausnehmungen fixiert bzw. ver spannt 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 plan parallelen 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 Kraft sensor der anderen Art, gemeinsam in einem Gehäuse mit der ersten Art von Kraft sensor in den Ausnehmungen fixiert bzw. verspannt sein. Die andere Art von Kraft sensor kann beispielsweise auch in einer an einer der Haltestücke ausgebildeten Aus nehmung oder an einem der Haltestücke befestigt sein, mit denen die eine Art von Kraftsensor in der Ausnehmung verspannt wird.

Eines der beiden Haltestücke kann dort, wo der Kraftsensor platziert werden soll, orts fest 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.

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.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Kraftsensor einer Art mit einem Kraft sensor 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 wei teren Art an dem Kraftsensor der ersten Art angeordnet ist und die Vorspannkraft mes sen 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.

Von dem Begriff „Gehäuse“ werden erfindungsgemäß auch Halterungen erfasst, die keine geschlossene Bauform eines üblichen Gehäuses aufweisen. Ein erfindungsge mäßes Gehäuse kann insbesondere wie in der DE 10 2006 003 792 A1 , deren Offen barungsgehalt hier durch Inbezugnahme explizit aufgenommen wird, beschrieben aus gestaltet sein, wobei das Gehäuse bzw. die Halterung eine einen Außenumfangskonus aufweisende Innenhülse, in der ein Kraftsensor zum Messen der Radialkraft (Kraft sensor 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 entgegenwir-

kenden mechanischen Kraft (Kraftsensor anderer Art) an der Innenhülse oder in einer Ausnehmung derselben angeordnet bzw. befestigt sein. Beispielsweise kann der Kraft sensor verklebt sein. Ein Kraftsensor zum Messen einer der Radialkraft entgegenwir kenden 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 (Kraft sensor 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.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor der anderen Art derart ange ordnet, 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 einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Art der Kraftsensoren als Quarz-Krafts ensor 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 Anspruchs empfindlichkeit, eine hohe Eigenfrequenz und Stabilität bei geringen Abmessungen und ermöglichen es, Anfangslasten ohne Beeinträchtigung des Messergebnisses zu kompensieren.

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.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messrolle einen Temperatursensor auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Temperatursensor innerhalb des Messrollenkörpers angeordnet.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messrolle, bei der eine von der Ausnehmung in Richtung auf die Umfangsfläche führende Bohrung durch ein Ver schlusselement verschlossen wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Temperatur sensor in dem Verschlusselement angeordnet wird.

Die Anordnung des Temperatursensors in Messrollenkörper hat den Vorteil, dass die Messwertübertragungseinheit (Drehübertrager) und die Kabelkanäle der Messleitungen der Kraftmessgeber für die Messleitungen und die Speisespannungsversorgung der Temperatursensoren genutzt werden können.

So ist es möglich, eine Kraft- bzw. Spannungsverteilungsmessung des Bandes bezüglich Ort und Zeit mit einer Temperaturmessung zu vereinheitlichen und damit den durch den Temperaturunterschied über die Bandbreite verfälschten Messwert direkt zu korrigieren. Eine Wartung oder Reinigung der Temperatursensoren, wie dies bei optischen Systemen erforderlich ist, entfällt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird somit eine Messrolle möglich, die sowohl die Planheit, als auch den Bandzug als auch die Temperatur des über die Messrolle geführten bandförmigen Guts ermitteln kann.

Der Temperatursensor kann in einem Einbauteil in einer Ausnehmung vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Temperatursensor in einer Halterung, beispielsweise einem Keilelemente angeordnet sein, die zum Befestigen des Kraftsensors in der Aus nehmung verwendet wird. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Temperatursensor in einer eigenen Ausnehmung, bspw. einer eigenen Bohrung angeordnet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Temperatursensor in Radialrichtung gesehen näher zur Umfangsfläche des Messrollenkörpers angeordnet, als die Sensor fläche des Kraftsensors.

Die erfindungsgemäße Messrolle findet insbesondere bevorzugt Einsatz beim Fest stellen von Eigenschaften eines Metallbands beim Kalt- oder Warmwalzen des Metall bands, insbesondere zum Feststellen der Planheit des Metallbands. Weitere Einsatz gebiete sind Weiterverarbeitungslinien wie z.B. Nachwalzgerüste (Dressiergerüste), Bandglühlinien, Verzinkungslinien, Streck-Biege-Richtanlagen!

Die erfindungsgemäße Messrolle wird insbesondere bevorzugt zum Messen des Band zugs verwendet, mit dem das bandförmige Gut über die Messrolle gezogen wird. Ergänzend oder alternativ kann die Messrolle zum Ermitteln der Lage des bandför migen Guts, beispielsweise ausgedrückt durch die Lage der Mittellinie des bandför migen Guts relativ zu einem Referenzpunkt, beispielsweise relativ zur Seitenfläche des Messrollenkörpers oder beispielsweise relativ zur Mitte des Messrollenkörpers und/oder zum Ermitteln der Lage einer Kante des bandförmigen Guts auf der Umfangsfläche der Messrolle beispielsweise ausgedrückt durch die Lage der Kante des bandförmigen Guts relativ zu einem Referenzpunkt, beispielsweise relativ zur Sei tenfläche des Messrollenkörpers oder beispielsweise relativ zur Mitte des Messrollen körpers verwendet werden. Ergänzend oder alternativ kann die Messrolle zur Ermitt lung der Planheit des bandförmigen Guts verwendet werden. Ergänzend oder alternativ kann die Messrolle zum Ermitteln der Bandbreite verwendet werden. Ergänzend oder alternativ kann die Messrolle zum Ermitteln der Bandgeschwindigkeit verwendet

werden. Ergänzend oder alternativ kann die Messrolle zum Ermitteln der Temperatur des bandförmigen Guts verwendet werden. In einer besonders bevorzugen Aus führungsform wird die Messrolle zum Messen des Bandzugs, mit dem das bandförmige Gut über die Messrolle gezogen wird, und zum Ermitteln der Lage des bandförmigen Guts, beispielsweise ausgedrückt durch die Lage der Mittellinie des bandförmigen Guts relativ zu einem Referenzpunkt, beispielsweise relativ zur Seitenfläche des Messrollen körpers oder beispielsweise relativ zur Mitte des Messrollenkörpers und/oder zum Ermitteln der Lage einer Kante des bandförmigen Guts auf der Umfangsfläche der Messrolle beispielsweise ausgedrückt durch die Lage der Kante des bandförmigen Guts relativ zu einem Referenzpunkt, beispielsweise relativ zur Seitenfläche des Mess rollenkörpers oder beispielsweise relativ zur Mitte des Messrollenkörpers, und zum Ermitteln der Planheit des bandförmigen Guts zum Ermitteln der Temperatur des bandförmigen Guts verwendet.

Der erfindungsgemäße Kraftsensor weist ein piezoelektrisches Material und eine poly gonale Sensorfläche auf.

Insbesondere bevorzugt weist der Kraftsensor einen piezoelektrischen Quarz auf. Ins besondere bevorzugt ist der piezoelektrische Quarz eine Scheibe.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat das piezoelektrische Material einen poly-gonen, insbesondere bevorzugt rechteckigen, insbesondere bevorzugt quadratischen Querschnitt.

Insbesondere bevorzugt weist der Kraftsensor eine rechteckige, insbesondere bevor zugt eine quadratische Sensorfläche auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche die Oberfläche eines Blocks, der oberhalb des piezoelektrischen Mate rials angeordnet ist. Insbesondere bevorzugt liegt der Block mit seiner der Sensor fläche gegenüberliegenden Seite auf dem piezoelektrischen Material, insbesondere bevorzugt auf dem piezoelektrischen Quarz, insbesondere bevorzugt auf einer Scheibe aus piezoelektrischem Quarz auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Block einen polygonalen, insbesondere bevorzugt einen rechteckigen, insbesondere bevorzugt einen quadratischen Querschnitt in einer Ebene parallel zur Sensorfläche und/oder in einer Ebene senkrecht zur Sensorfläche auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche die Oberfläche einer Erhe bung, die an einer Seite des Blocks vorgesehen ist, und sich über eine Randfläche, die in einer zu Sensorebene parallelen Ebene liegt und in die gleiche Richtung weisst, wie die Sensorfläche, erhebt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Umriss der Randfläche polygonal, insbesondere bevorzugt rechteckig, insbesondere bevorzugt quadratisch. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Umriss der Randfläche eine Vergrößerung des Umriss der Sensorfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Mittelpunkt des Umriss der Randfläche dem Mittelpunkt des Umriss der Sensorfläche.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kraftsensor ein Gehäuse auf. In einer bevorzugten Ausführungsform umschließt das Gehäuse zusammen mit dem Block, bzw. den Blöcken das piezoelektrische Material.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse eine Seitenfläche, insbe sondere bevorzugt eine umlaufende Seitenfläche und einen im Winkel, vorzugsweise im rechten Winkel zur Seitenfläche verlaufenden, insbesondere bevorzugt umlaufend verlaufenden Rand auf. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Rand des Gehäuses auf der Randfläche des Blocks auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kraftsensor

• einen oberen Block, der mit seiner der Sensorfläche gegenüberliegenden Seite auf einem oberen piezoelektrischen Material, insbesondere bevorzugt auf einem oberen piezoelektrischen Quarz, insbesondere bevorzugt auf einer oberen Scheibe aus piezoelektrischem Quarz aufliegt,

• ein oberes piezoelektrische Material, insbesondere bevorzugt einen oberen piezoelektrischen Quarz, insbesondere bevorzugt eine obere Scheibe aus pie zoelektrischem Quarz,

• ein unteres piezoelektrische Material, insbesondere bevorzugt einen unteren piezoelektrischen Quarz, insbesondere bevorzugt eine untere Scheibe aus pie zoelektrischem Quarz, und

• einen unteren Block mit einer Unterseite auf, der mit seiner der Unterseite gegenüberliegenden Seite an dem unteren piezoelektrischen Material, insbe sondere bevorzugt an dem unteren piezoelektrischen Quarz, insbesondere bevorzugt an der unteren Scheibe aus piezoelektrischem Quarz anliegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse einen oberen, in einem Winkel zur Seitenfläche verlaufenden Rand und einen unteren, in einem Winkel zur Seitenfläche verlaufenden Rand auf. In einer bevorzugten Ausführungsform umklam mert das Gehäuse das Paket aus oberem Block, oberem piezoelektrischen Material, unterem piezoelektrischen Material und unterem Block. In einer bevorzugten Aus führungsform bewirkt die Umklammerung eine Vorspannung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der erfindungsgemäße Kraftsensor dadurch hergestellt, dass ein zweiteiliges Gehäuse eingesetzt wird, wobei das Gehäuse einen oberen Teil mit dem oberen Rand und einen unteren Teil mit dem unteren Rand aufweist. Der obere Teil wird mit dem oberen Rand in Anlage mit dem oberen Block gebracht, das untere Teil wird mit dem unteren Rand in Anlage mit dem unteren Block gebracht. Das Paket aus oberem Block, oberem piezoelektrischen Material, unterem piezoelektrischen Material und unterem Block wird mit einer Kompressionskraft belastet. Der obere Teil und der untere Teil des Gehäuses werden in dieser Lage miteinander verbunden, beispiels weise durch ein Fügeverfahren, beispielsweise durch Kleben oder durch Schweißen, beispielsweise Laserschweißen, oder durch Löten. Da die so miteinander verbundenen Teile des Gehäuses eine Entspannung des Pakets nicht oder nur teilweise zulassen, ergibt sich eine durch die Umklammerung bewirkte Vorspannung.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kraftsensor eine eingebaute Impe danzwandler-Elektronik auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese als FET-Schaltung realisiert und wandelt das hochimpedante Signal des piezoelektrischen Materials in ein Spannungssignal mit einer geringen Impedanz um, beispielsweise von etwa 100 W. In einer bevorzugten Ausführungsform werden der Versorgungsstrom und das Sensorsignal gemeinsam über ein Koaxialkabel übertragen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Sensorelektronik mit einem Konstant strom versorgt, der beispielweise zwischen 2 und 20 mA liegt. Über dem Sensor kann sich bei Speisung mit Konstantstrom eine positive Arbeitspunktspannung bilden, die typischerweise 8 bis 12 V beträgt. Das eigentliche Messsignal des Sensors überlagert sich als Wechselspannung mit dieser Arbeitspunktspannung. Die Vorspannung der Stromquelle liegt beispielsweise zwischen 24 und 30 V, so dass eine symmetrische Aussteuerbarkeit in positive und negative Richtung erreicht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der unter Block ebenfalls eine Sensor fläche auf, insbesondere bevorzugt eine als Oberfläche einer Erhebung über eine umlaufende Randfläche ausgebildete Sensorfläche.

Eine erfindungsgemäße Messrolle zum Feststellen einer Eigenschaft eines über die Messrolle geführten bandförmigen Guts, insbesondere von Metallband, mit

einem Messrollenkörper mit einer Umfangsfläche,

mindestens einer Ausnehmung in dem Messrollenkörper, die beabstandet zu der Umfangsfläche angeordnet ist oder von der Umfangsfläche in das Innere des Messrollenkörpers führt und

mit einem ersten Kraftsensor, der in der Ausnehmung angeordnet ist, und einem zweiten Kraftsensor, der in der Ausnehmung oder einer weiteren, der Ausnehmung benachbarten Ausnehmung angeordnet ist,

wobei der erste Kraftsensor eine Sensorfläche aufweist und der erste Kraftsensor bei einer Änderung der Lage der Sensorfläche des ersten Kraftsensors ein Sen sorsignal erzeugen kann und der zweite Kraftsensor eine Sensorfläche aufweist und der zweite Kraftsensor bei einer Änderung der Lage der Sensorfläche des zweiten Kraftsensors ein Sensorsignal erzeugen kann,

wird dadurch gekennzeichnet, dass

entweder der erste Kraftsensor in der Ausnehmung neben dem zweiten Kraft sensor angeordnet ist und die Sensorfläche des ersten Kraftsensors an die Sen sorfläche des zweiten Kraftsensors unmittelbar angrenzt

oder 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 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 Sensor fläche 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,

und dadurch, dass sie einen erfindungsgemäßen Kraftsensor aufweist.

Diese erfindungsgemäße Messrolle lässt sich ebenfalls nach Art der zuvor beschrieb enen besonderen Ausführungsformen weiterbilden und kann beispielsweise mit einem Temperatursensor ausgestattet sein und beispielsweise eine Vielzahl von erfindungs gemäßen Kraftsensoren aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispielen 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 abge nommenem 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 Kraft sensoren;

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 vergleich baren 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;

Fig. 18 eine schematische Darstellung der auf eine Messrolle wirkenden Kräfte;

Fig. 19 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messrolle mit einem teilbedeckten Kraftsensor;

Fig. 20 eine schematische, geschnitten Seitenansicht und eine Draufsicht auf einen ringförmigen Kraftsensor, wie er in der erfindungsgemäßen Messrolle und in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann;

Fig. 21 den Messsignalverlauf des ringförmig ausgebildeten Sensors gemäß Fig.

20 mit gleicher flächenspezifischer Kraft bei zunehmender Sensorüber- deckung in Axialrichtung;

Fig. 22 eine schematische Darstellung des Empfindlichkeitsfeld und der

Messsignalform in axialer- und radialer Empfindlichkeitsrichtung eines ringförmig ausgebildeten Kraftsensors gemäß Fig. 20;

Fig. 23 eine schematische, geschnitten Seitenansicht und eine Draufsicht auf einen quadratischen Kraftsensor, wie er in der erfindungsgemäßen Messrolle und in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann;

Fig. 24 den Messsignalverlauf des ringförmig ausgebildeten Sensors gemäß Fig.

23 mit gleicher flächenspezifischer Kraft bei zunehmender Sensorüber- deckung in Axialrichtung;

Fig. 25 eine schematische Darstellung des Empfindlichkeitsfeld und der

Messsignalform in axialer- und radialer Empfindlichkeitsrichtung eines quadratisch ausgebildeten Kraftsensors gemäß Fig. 23; und

Fig. 26 eine schematische Darstellung des Empfindlichkeitsfeld und der

Messsignalform in axialer- und radialer Empfindlichkeitsrichtung eines quadratisch ausgebildeten Kraftsensors gemäß Fig. 23, wenn er abstands frei zu einem benachbarten Kraftsensor angeordnet wird.

Die erfindungsgemäße Messrolle 1 mit einem Zapfen 2 weist einen als Vollrolle ausge führten Messrollenkörper 1a auf. In den Messrollenkörper 1a ist eine als zur Längs achse 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.

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 lie gende Kabelkanäle 10, 11 für über den Querkanal 4 und den zentrischen Kanal 5 nach außen geführte Leitungen.

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.

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 Kraft sensoren 7 bilden, mit einem die Nuten verschließenden Mantelrohr 1b überzogen wurde.

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 Mess rollenkörpers führt.

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 einge baut. 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 Kraftübertragungs scheiben 114, 115 sind mittels elastischer Flansche 116 mit dem Gehäuse 120 ver bunden. Die Sensorfläche des Kraftsensors 107a ist die in Kontakt mit der Bohrungs wandung der Bohrung 103 stehende äußere Oberfläche der Kraftübertragungsscheibe 114. Die Sensorfläche des Kraftsensors 107b ist die in Kontakt mit der Bohrungs- wandung der Bohrung 103 stehende äußere Oberfläche der Kraftübertragungsscheibe 114.

In der Fig. 5 ist für den Kraftsensor 107a die in Radialrichtung der Messrolle verlau fenden 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 Endbegrenzungs linie 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.

Wie die Fig. 5 zeigt, ist der Winkel ALPHA zwischen der Endbegrenzungslinie 117 und der Linie 118 kleiner als 65°, nämlich ungefähr 45°.

Damit die kreisringförmigen, ebenen Sensorflächen der Kraftsensoren 107a und 107b an den Wandungen der Bohrung 103 anliegen können, ist die Bohrung 103 im Quer schnitt rechteckig ausgeführt.

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 Sensor fläche 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 ste hende äußere Oberfläche der Kraftübertragungsscheibe 114.

Die in Fig. 7 dargestellte Messrolle 201 besitzt einen als Vollrolle ausgebildeten Mess rollenkörper 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 Mes sen dynamischer und quasistatischer Kräfte mit zylindrischen Abdeckungen 234 einge- setzt sind. Die Messgeber 207 erstrecken sich zwischen dem Boden 239 der Aus nehmung 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.

Die Abdeckung 234 ist mit einer Kunststoffschicht 240 versehen. Zwischen dem Mess geber 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 Kunststoff Schicht 240 oder auf andere Weise nach außen hin verschlossen ist. Der Spalt kann sich auch zwischen der Messgeberabdeckung und der Wandung der Ausnehmung befinden.

Die Fig. 7 zeigt, dass die Bohrungen 203b nahe beieinander und auf einer Linie ange ordnet sind, die parallel zur Längsachse A des Messrollenkörpers 203b verläuft. Die Linie, die den Punkt der Sensorfläche eines jeweiligen Kraftsensors 207 in einer Aus nehmung 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.

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 Kraft sensors 207 in der Ausnehmung 203a am nächsten liegt, verbindet, auf eine Ebene, die die Längsachse A des Messrollenkörpers 203b enthält, verläuft bei diesen Bohrun gen 203a in einem Winkel zur Längsachse A des Messrollenkörpers 203b.

Der Messrollenkörper 201a kann zur Bildung einer geschlossenen Umfangsfläche mit einer hier nicht dargestellten Beschichtung ausgeführt werden.

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.

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 angeord neten 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 Innen hülse 1105 ein zweites unterhalb der für den Kraftsensor 1102 vorgesehenen Einbau position 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.

Ferner weist die Halterung 1101 eine Außenhülse 1112 auf. Die Außenhülse 1112 weist ein erstes Außenkeilelement 1113 mit einer zu der Einbauposition des Kraft sensors weisenden Innenfläche 1114 und einer im Winkel zur Innenfläche 1114 ste henden, der Innenfläche 1114 gegenüberliegenden Außenfläche 1115 auf. Ferner weist die Außenhülse 1112 ein zweites Außenkeilelement 1116 mit einer zur Einbau position des Kraftsensors 1102 weisenden Innenfläche 1117, mit der das Außenkeil element 1116 auf der Außenfläche des zweiten Innenkeilelements 1109 aufliegt, auf. Ferner weist das Außenkeilelement 1116 eine der Innenfläche 1117 gegenüberlie gende Außenfläche 1118 auf.

Eine Druckschraube 1119 mit einem Außengewinde ist in ein in die Außenhülse einge-brachtes 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 Axialaus nehmung 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 wir kende, zu ermittelnde Druckkraft wird deshalb gut in den Kraftsensor 1102 eingeleitet. Die Außenhülse 1112 und die Innenhülse 1105 können in einem ersten Bearbeitungs schritt durch spanabhebendes Drehen hergestellt werden. Dadurch kann insbesondere die Formtoleranz der Innenflächen 1114, 1117 der Außenhülse 1112 und der Außen flächen 1108, 1111 der Innenhülse besonders präzise hergestellt werden und so ein kippmomentfreies Bewegen der Innenhülse 1105 relativ zur Außenhülse 1112 ermög-

licht 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.

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 Axialaus nehmung 1103 angeordnet sind.

Die in der Fig. 11 dargestellte weitere Ausführungsform der Halterung weist grundsätz lich den gleichen Aufbau wie die in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Halterung auf. Glei che Bauelemente weisen um den Wert 100 erhöhte Bezugszeichen auf. Allerdings ist bei der Innenhülse 1205 dieser zweiten Ausführungsform eine Mehrzahl von Ausneh mungen 1226 vorgesehen, die die seitliche Wandstärke der Innenhülse 1205 weiter reduzieren und damit zu einer erneut geringeren Federsteifigkeit und damit einem geringeren Kraftnebenschluss führen.

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 Kalot ten vorgesehen sind. Im Übrigen entsprechen die dargestellten Bauelemente den Bau elementen der in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Elemente. Sie werden mit einem um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen dargestellt. Zudem zeigen Fig. 12 und 13 die Möglichkeit, einen Temperatursensor 1350 in die Außenhülse 1312 einzubringen.

Fig. 15 zeigt eine der in Fig. 8 dargestellte vergleichbare Halterung 1401. Sie unter scheidet sich von der in Fig. 8 Dargestellten durch eine andere Orientierung der Innen flächen 1408, 1411 und der dazu korrespondierenden Außenflächen 1414, 1417 sowie durch eine Zugschraube 1429, die in ein Innengewinde 1430 der Innenhülse 1405 ein geschraubt 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. 16 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 8 und zeigt eine Detailansicht von in einer Ausnehmung 1103 der Messrolle in einem Paar angeord-

neten 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 Kraft sensor 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 gegenüber liegenden Außenfläche 1108 auf. Ferner weist die Innenhülse 1105 ein zweites unter halb der für den Kraftsensor 1102a vorgesehenen Einbauposition angeordnetes Innen keilelement 1127 auf, das eine zu der Einbauposition des Kraftsensors 1102a wei sende Innenfläche 1110 und eine im Winkel zur Innenfläche 1110 stehende, der Innenfläche 1110 gegenüberliegende Außenfläche 1111 aufweist.

Ferner weist das Gehäuse 1101 eine Außenhülse 1112 auf, die ein erstes Außenkeil element 1113 mit einer zu der Einbauposition des Kraftsensors 1102a weisenden Innenfläche 1114 und einer im Winkel zur Innenfläche 1114 stehenden, der Innen fläche 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.

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.

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 Warm walzen werden durch die Umlenkung des unter Längszug stehenden Bandes Radial kräfte in die Messrolle eingeleitet, die die äußere Schale der Messrolle elastisch defor mieren. 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 Span nungen, die aufgrund eines Temperaturgradienten entstehen, erzeugen an der dem in Umfangsrichtung nach außen liegenden Steg oberhalb der Ausnehmung 1103 eben-

falls 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 Deh nungsmessstreifen, 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.

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 positio niert und an ihrer Position verspannt.

Figur 17 zeigt eine Detailansicht von in einer Ausnehmung 1103 der Messrolle 1 ange ordneten Kraftsensoren 1102a und 1102b einer zur Figur 16 unterschiedlichen Aus führungsform. Der Aufbau der Ausführungsform, wie er in Figur 17 gezeigt wird, ent spricht 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 Kraft sensor ausgestaltet, wobei er in Radialrichtung etwas kürzer baut als der Kraftsensor 1102a der Fig. 16. Als Kraftsensor der anderen Art ist der Kraftsensor 1107b vorge sehen, der als statisch messender Kraftsensor, insbesondere als Dehnungsmess streifen ausgebildet ist.

Fig. 18 zeigt die durch ein die Messrolle teilweise umschlingendes, unter Bandzug ste hendes Metallband auf die Messrolle aufgebrachten Kräfte. Die an den in Ausneh mungen in der Messrolle angeordneten Quarz-Kraftsensoren erzeugen elektrische Ladung. Diese ist direkt proportional der auf den Quarz aufgebrachten Kraft.

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

FR,i

Örtliche Zugkraft in N

Fz,i = FRJ / (2 x sin a/2)

a = Bandumlenkwinkel um Messrolle

Örtliche Zugspannung in N/mm2

6z, i = Fz,i / (bE| x d)

bEI = Messzonenbreit

d = Banddicke

Zugspannungsabweichung in N/mm2

Adz,ί = öz,max - 6z,i

6z,max = maximale örtliche Zugspannung

Bandlängenabweichung in pm/m

AL/Lj=(Aöz,i /E)x106

E=E-Modul (Estahl =2,06x105 N/mm2)

Bandlängenabweichung in I-Unit

AL/Lj=(Aöz,i /E)x105

E=E-Modul (Estahl =2,06x105 N/mm2)

Beispiel:

Quarz-Kraftsensor: Empfindlichkeit = 4,2 pC/N

Ladung am Sensor: = 210 pC

Kraft auf Sensor: FRJ = 50 N

Fz,i =50/ (2 x 0,342/2) = 146,19 N a = 20° 6z, i= 146, 19/(25x0.5)=11 ,69N/mm2 bEI =25mm,d=0.5mm Ddz,ί = 20 - 11 ,69 = 8,3 N/mm2 6z,max = 20 N/mm2

AL/Lj = (Ddz,ί / E) x 106 =162,34 pm/m E = E-Modul

(Estahl = 2,06 x 105 N / mm2)

AL/Lj = (Ddz,ί / E) x 105 = 16,234 I-Unit

Fig. 19 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messrolle 1 mit teilbedeckten Kraftsensoren 7b, 7h. Zu erkennen ist die Messrolle 1 mit den Zapfen 2 und dem als Vollrolle ausgestalteten Messrollenkörper 1a und die Kraftsensoren 7a, 7b, 7c,. 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i. Die Sensoren 7c, 7d, 7e, 7f, 7g sind vollständig vom schematisch angedeuteten Band überdeckt. Die Sensoren 7a und 7i nicht. Die Sen soren 7b und 7h sind teilüberdeckt.

Fig. 20 zeigt eine schematische, geschnitten Seitenansicht und eine Draufsicht auf einen ringförmigen Kraftsensor, wie er in der erfindungsgemäßen Messrolle und in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann. Der Sensor weist zwei Blöcke 2001 und 2002 auf. An der jeweils nach außen weisenden Oberfläche des Block 2001 und des Blocks 2002 ist eine freistehende Sensorfläche vorgesehen. Der Block 2001 liegt auf einer oberen Quarzscheibe 2003 auf. Die obere Quarzscheibe ist oberhalb der unteren Quarzscheibe 2004 angeordnet. Der untere Block 2002 liegt an der unteren Quarzscheibe 2004 an. Der Kraftsensor kann eine nicht näher dargestellte, eingebaute Impedanzwandler-Elektronik aufweisen. Der Versorgungsstrom und das Sensorsignal können gemeinsam über ein Koaxialkabel 2005 übertragen werden. Der Kraftsensor weißt die Höhe H und den Durchmesser D auf. Der Kraftsensor weist eine Axial bohrung 2006 auf.

Fig. 21 zeigt den Messsignalverlauf des ringförmig ausgebildeten Sensors gemäß Fig. 20 mit gleicher flächenspezifischer Kraft bei zunehmender Sensorüberdeckung in Axi alrichtung. Zu erkennen ist, dass bei ringförmiger Ausbildung des Sensors sich das Sensorsignal bei gleicher flächenspezifischer Kraft (N/mm2) bei zunehmender Über deckung des Sensors in Axialrichtung nicht proportional verhält. Als zunehmende Überdeckung in Axialrichtung wird verstanden, welchen Anteil das Band überdeckt. Die axiale Überdeckung beim Kraftsensor 7b in Fig. 19 ist beispielsweise deutlich höher als die axiale Überdeckung beim Kraftsensor 7h in Fig. 19. Die axiale Überdeckung des Kraftsensors 7h würde sich im Verhältnis zu der in Fig. 19 dargestellten Bandkanten lage erhöhen, wenn die Bandkante ausgehend von der in Fig. 19 dargestellten Lage weiter nach rechts in der Fig. 19, nämlich entlang der Achse der Messrolle 1 wandern würde und damit den Sensor 7h zunehmend überdecken würde. Bei vollständiger Überdeckung wäre die Sensorüberdeckung in %: 100%.

Fig. 22 zeigt eine schematische Darstellung des Empfindlichkeitsfeld und der Mess signalform in axialer- und radialer Empfindlichkeitsrichtung eines ringförmig ausgebil deten Kraftsensors gemäß Fig. 20. Fig. 22 zeigt das Empfindlichkeitsfeld am Beispiel eines im Abstand von der Umfangsfläche in eine Axialbohrung (vgl. Fig. 1) eingebauten Kraftsensors. Das Empfindlichkeitsfeld gibt die Fläche auf der Umfangsfläche der Messrolle wieder, bei der ein Einwirken einer Kraft noch vom Kraftsensor wahrgenom men würde. Jede Kraft, die irgendwo in dem Empfindlichkeitsfeld auf die Umfangs fläche der Messrolle einwirkt, wird vom Kraftsensor erkannt (führt zu einem Signal des Kraftsensors). Das Messsignalform zeigt, welche Höhe eines Messsignals eine Kraft auslösen würden, wenn sie an der bestimmten Stelle innerhalb des Empfindlichkeits feld auf der Umfangsfläche der Messrolle einwirkt.

Fig. 23 zeigt eine schematische, geschnitten Seitenansicht und eine Draufsicht auf einen quadratischen Kraftsensor, wie er in der erfindungsgemäßen Messrolle und in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann. Der Sensor weist zwei Blöcke 2011 und 2022 auf. An der jeweils nach außen weisenden Oberfläche des Block 2011 und des Blocks 2012 ist eine freistehende Sensorfläche vorgesehen. Der Block 2011 liegt auf einer oberen Quarzscheibe 2013 auf. Die obere Quarzscheibe 2013 ist oberhalb der unteren Quarzscheibe 2014 angeordnet. Der untere Block 2012 liegt an der unteren Quarzscheibe 2014 an. Der Kraftsensor kann eine nicht näher dar gestellte, eingebaute Impedanzwandler-Elektronik aufweisen. Der Versorgungsstrom und das Sensorsignal können gemeinsam über ein Koaxialkabel 2015 übertragen wer den. Der Kraftsensor weißt die Höhe H und eine Breite B und eine Länge L auf. Die Breite B und die Länge L sind gleich.

Fig. 24 zeigt den Messsignalverlauf des ringförmig ausgebildeten Sensors gemäß Fig. 23 mit gleicher flächenspezifischer Kraft bei zunehmender Sensorüberdeckung in Axi alrichtung. Im Vergleich zur Fig. 21 erkennt man den linearen Zusammenhang zwi schen Überdeckung und Messwert.

Fig. 25 zeigt eine schematische Darstellung des Empfindlichkeitsfeld und der Mess-signalform in axialer- und radialer Empfindlichkeitsrichtung eines quadratisch ausgebil deten Kraftsensors gemäß Fig. 23. Im Vergleich zur Fig. 22 erkennt man, dass das Empfindlichkeitsfeld in axialer Richtung schlanker ist.

Fig. 26 zeigt eine schematische Darstellung des Empfindlichkeitsfeld und der Mess-signalform in axialer- und radialer Empfindlichkeitsrichtung eines quadratisch ausge bildeten Kraftsensors gemäß Fig. 23, wenn er abstandsfrei zu einem benachbarten Kraftsensor angeordnet wird. Zur Verdeutlichung sind in Fig. 26 punktiert die benach barten Kraftsensoren mit ihren jeweiligen Empfindlichkeitsfeldern gepunktet einge zeichnet. Zu erkennen ist, dass bei dieser Bauform der Sensoren (rechteckige, insbe-sondere bevorzugte quadratische Sensorfläche) die axiale Lage der einwirkenden Kraft präziser bestimmt werden kann. Die Empfindlichkeitsfelder sind in axialer Richtung sehr viel schlanker.