CS244097B1

CS244097B1 - Ring load cell

Info

Publication number: CS244097B1
Application number: CS852118A
Authority: CS
Inventors: Antonin Fiala; Pavel Macura
Original assignee: Antonin Fiala; Pavel Macura
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS211885A1

Abstract

Snímač, sestávající z měrného členu (2) prstencového tvaru, na jehož vnějším i vnitřním povrchu je vytvořeno nejméně jedno vybrání (J) a (4), vytvářející atřižné plochy (5) a (6), přes které jsou připevněny odporové tenzometry (7) a (8), přičemž v měrném členu (2) je uložen kroužek (9). Siloměrný snímač (1) je příkladně uložen v ložiskových tělesech, umístěných na obou koncích válečku a svým kroužkem (9) je suvně uložen na kluzném ložisku, ve kterém jsou otočně uloženy oba čepy válečku, na který působí měřená síla F.A sensor consisting of a measuring element (2) of annular shape, on the outer and inner surfaces of which at least one recess (J) and (4) is formed, forming friction surfaces (5) and (6), through which resistance strain gauges (7) and (8) are attached, and a ring (9) is mounted in the measuring element (2). The force sensor (1) is, for example, mounted in bearing bodies located at both ends of the roller and is slidably mounted by its ring (9) on a sliding bearing in which both pins of the roller, on which the measured force F acts, are rotatably mounted.

Description

(2) prstencového tvaru, na jehož vnějším i vnitřním povrchu je vytvořeno nejméně jedno vybrání (J) a (4), vytvářející atřižné plochy (5) a (6), přes které jsou připevněny odporové tenzometry (7) a (8), přičemž v měrném členu (2) je uložen kroužek (9). Siloměrný snímač (1) je příkladně uložen v ložiskových tělesech, umístěných na obou koncích válečku a svým kroužkem (9) je suvně uložen na kluzném ložisku, ve kterém jsou otočně uloženy oba čepy válečku, na který působí měřená síla F.(2) of an annular shape, on which both at least one recess (J) and (4) are formed on the outer and inner surfaces, forming and cutting surfaces (5) and (6), over which resistance strain gauges (7) and (8) are attached; wherein a ring (9) is received in the measuring member (2). The load cell (1) is, for example, mounted in bearing housings located at both ends of the roller and its ring (9) is slidably mounted on a sliding bearing in which both pins of the roller are rotatably supported on the measured force F.

244 097 (51) Int. Cl *244 097 Int. Cl *

B 21 B 37/08, B 21 C 51/00B21B 37/08, B21B 51/00

- 4 244 097- 4,244,097

Vynález se týká konstrukčního řešení prstencového siloměmého snímače k měření statických i dynamických sil u podávačích válečků válcovacích stolic a řeší možnost použití jak u stávajících, tak i nově navrhovaných zařízení při současném zvýšení přesnosti a spolehlivosti měření a dále při snížení pořizovacích i vlastních nákladů.The present invention relates to a design of an annular load cell for measuring both static and dynamic forces in the feed rollers of rolling mills and to address the possibility of using both existing and newly designed devices while increasing the accuracy and reliability of measurements and further reducing acquisition and cost.

Dosud jsou známé siloměmé snímače na principu pressduktoru, které jsou uloženy pod ložiskovými tělesy válečku^ umožňují současné měření vertikální a horizontální složky síly, působící na váleček. Nevýhodou těchto snímačů jsou však jejich velké rozměry, se kterými je nutno počítat, vzhledem k jejich umístění, již při konstrukčních návrzích nových zařízení, přičemž u stávajících zařízení(Vzhledem k nedostatku místa,je nelze bud^vvůbec použít_;nebo jejich použití je možné jen při provedení nákladných rekonstrukcí, což značně zvyšuje náklady na rekonstrukce i modernizace. Další nevýhodou je to, že jejich použití není možné pro měření, například velkých rázových sil ve válcovnách za tepla, nebot*konstrukční řešení těchto snímačů umožňuje jen měření poměrně malých sil.[0004] Pressurized load cell transducers are known so far and are located below the roller bearing bodies to allow simultaneous measurement of the vertical and horizontal force components acting on the roller. The disadvantage of these sensors, however, is their large dimensions, which have to be taken into account, due to their location, already in the design of new equipment, and with existing equipment (Due to lack of space, they can not be used ^at all _; Another disadvantage is that their use is not possible for measuring, for example, the high impact forces in hot rolling mills, because the design of these sensors only allows the measurement of relatively small forces.

Dále je známé měření sil působících na válečky,a to pomocí odporových tenzometrů, nej častěji nalepených uprostřed těla válečku, které měří ohybové napětí vyvolané měřenou silou.Furthermore, it is known to measure the forces acting on the rollers by means of resistance strain gauges, most often glued in the middle of the roller body, which measure the bending stress induced by the measured force.

V podélné ose válečku je vytvořen otvor pro napojovací vodiče odporových tenzometrů, přičemž k tomuto měření je bezpodmínečně nutné zařízení pro přenos měřeného signálu z rotujícíIn the longitudinal axis of the roller there is a hole for connecting conductors of resistance strain gauges, for this measurement is absolutely necessary device for transmission of measured signal from rotating

244 097 ho válečku. Nevýhodou tohoto měření sil s použitím odporových tenzometrů je ta skutečnost, že tyto odporové tenzometry jsou umístěny v bezprostřední blízkosti předmětů, vyvolávajících zatížení válečků a musí být proto dokonale chráněny před mechanickým, tepelným a jiným poškozením. Dále je to nutnost používání zařízení pro přenos signálu z rotujících válečků kontaktním anebo bezkontaktním způsobem, zaručující dokonalý přenos eignálu i v agresivním hutním prostředí. Pro vyhodnocení měření je nutno navíc měřit přesné natočení válečku vzhledem k určité základní rovině, protože velikost měřeného ohybového napětí je závislá na natočení válečku a na směru působení měřené síly, vzhledem k této rovině. .244 097 him roller. The disadvantage of this force measurement using resistive strain gauges is that the resistive strain gauges are located in close proximity to the objects causing the load on the rollers and must therefore be perfectly protected from mechanical, thermal and other damage. Furthermore, it is necessary to use a device for transmitting the signal from the rotating rollers in a contact or non-contact manner, ensuring a perfect transmission of the signal even in an aggressive metallurgical environment. In addition, in order to evaluate the measurements, it is necessary to measure the exact rotation of the roller relative to a certain base plane, since the magnitude of the measured bending stress is dependent on the rotation of the roller and the direction of application of the measured force relative to that plane. .

Uvedené nevýhody odstraňuje prstencový siloměrný snímač podle vynálezu, tvořený měrným členem a opatřený odporovými tenzometry, jehož podstata spočívá v tom, že na vnějším i vnitřním povrchu měrného členu prstencového tvaru, je vytvořeno nejméně jedno vybrání, vytvářející střižné plochy, přes které jsou připevněny odporové tenzometry, přičemž v měrném členu je uložen kroužek.The annular load cell of the present invention, consisting of a measuring member and provided with resistance strain gauges, removes the above-mentioned disadvantages, characterized in that at least one recess is formed on the outer and inner surfaces of the measuring member of the annular shape. wherein a ring is received in the metering member.

Výhodou prstencového siloměmého snímače podle vynálezu jsou jeho velmi malé rozměry, umožňující jeho použití u stávajících zařízení s malými konstrukčními úpravami anebo i bez nich záměnou valivých ložisek za snímač s kluzným ložiskem. U nově navrhovaných zařízení lze tento snímač použít i ve spojení s valivým ložiskem s minimálním zvětšením stavebního prostoru, přičemž není nutno provádět patřičné úpravy vlastního válečku pro připevnění odporových tenzometrů na jeho těle a není nutné ani vytvoření otvoru v podélné ose válečku pro napoj ovací kabely. Snímač je uložen stacionárně, čímž odpadá nutnost použití nákladného zařízení pro přenos signálu z rotujících součástí. Při použití tohoto snímače není rovněž nutné provádět měření natočení válečku vůči základní rovině, což se projevuje ve zvýšené přesnosti měření. Další výhodou je jeho umístění v maximální možné vzdálenosti od mnohdy i žhavých předmětů vyvolávajících měřené síly na vá~An advantage of the annular load cell sensor according to the invention is its very small dimensions, allowing its use in existing devices with or without small structural modifications by replacing the roller bearings with a sliding bearing sensor. In the newly designed devices, this sensor can also be used in conjunction with a roller bearing with minimal building space, without the need to make proper adjustments to the roller itself to attach the resistance strain gauges to its body and to create a hole in the longitudinal axis of the roller for connecting cables. The sensor is mounted stationary, eliminating the need for expensive equipment for transmitting signals from rotating parts. Also, when using this sensor, it is not necessary to measure the rotation of the roller relative to the ground plane, which results in increased measurement accuracy. Another advantage is its placement at the maximum possible distance from the often hot objects causing the measured forces on you

244 097 lečcích, což snižuje riziko mechanického i tepelného poškození odporových tenzometrů, připevněných na tělese snímače, čímž se zvyšuje spolehlivost měření.244 097 beams, which reduces the risk of mechanical and thermal damage to the strain gauges mounted on the sensor body, thus increasing the reliability of the measurement.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněno příkladné provedení prstencového siloměmého snímače podle vynálezu, kde obr. 1 je jeho čelní pohled a obr. 2 je pohled na uspořádání dvou těchto snímačů, umístěných na čepech válečku, kreslených v osovém řezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view and FIG. 2 is an axial cross-sectional view of an arrangement of two sensors mounted on the pins of a roller.

Siloměmý snímač 2 k měření statických i dynamických sil podle příkladného provedení sestává z měrného členu 2 prstencového tvaru, na jehož vnějším i vnitřním povrchu jsou vytvořena vybrání χ a 4, vytvářející střižné plochy £ a 6, přes které jsou na obou bočních plochách měrného členu 2 připevněny odporové tenzometry χ a 8, přičemž v měrném členu 2 je uložen silnostěnný kroužek j). Siloměmý snímač χ je uložen v ložiskových tělesech 11. umístěných na obou koncích válečku 10. a svým kroužkem % je suvně uložen na kluzném ložisku 12. ve kterém jsou otočně uloženy čepy 13 válečku 10.The force transducer 2 for measuring both static and dynamic forces according to an exemplary embodiment consists of a measuring member 2 of annular shape, on the outer and inner surfaces of which recesses χ and 4 are formed, forming shear surfaces 6 and 6 through which they are on both sides of the measuring member 2. fixed by resistance strain gauges χ and 8, the thick-walled ring j) being mounted in the measuring member 2. The load cell sensor χ is mounted in bearing housings 11 located at both ends of the roller 10 and is slidably mounted on the sliding bearing 12 with its ring 11 in which the pins 13 of the roller 10 are rotatably mounted.

Při měření, například sil působících na váleček, se prstencové siloměrné*snímače X vloží do ložiskových těles 1J. kde měřená síla P, působící na váleček 10 je přenášena přes jeho čepy XX, kluzné ložiska 12 a silnostěnné kroužky % na měrné členy 2 obou prstencových siloměmých snímačů χ a dále je přenášena přes střižné plochy χ a 6 měrných členů 2 a je zachycena ložiskovými tělesy 11. přičemž deformace těchto střižných ploch jsou při zatížení měřenou sílou P snímány odporovými tenzometry χ a 8 a převedeny na výstupní elektrický signál. Zapojením odporových tenzometrů χ a 8 do Wheatstonova můstku se pak výstupní signál zvýší. Zpracováním samostatně provedených záznamů výstupních signálů ze všech aktivních střižných ploch lze stanovit velikost i směr působící síly.When measuring, for example, the forces acting on the roller, the annular load cells X are inserted into the bearing bodies 11. wherein the measured force P acting on the roller 10 is transmitted through its pins XX, sliding bearings 12 and thick-walled rings% to the measuring members 2 of both annular load cells χ and further transmitted over the shear surfaces χ and 6 measuring members 2 and is captured by the bearing bodies 11. the deformations of these shear surfaces are sensed by resistance strain gauges χ and 8 under load measured by the force P and converted to an output electrical signal. By connecting resistance strain gauges χ and 8 to the Wheatstone bridge, the output signal is then increased. By processing separately executed output signal records from all active shear surfaces, the magnitude and direction of the applied force can be determined.

Prstencového siloměmého snímače podle vynálezu je dále možno použít u válečkových a pásových dopravníků, zvedacích a transportních zařízení a rovněž i u všech dílů s čepovým uložením.The annular load cell encoder according to the invention can furthermore be used for roller and belt conveyors, lifting and transport devices, as well as for all pin bearing parts.

PředmětSubject

Claims

invention

244 097

The annular siloměmý sensor formed by a specific member, and provided with resistance strain gauges, characterized in that the outer and inner surface of the measuring element (2) of annular shape, is provided at least one recess (3 _f 4) forming shear surfaces (5/6) via which are fastened with resistance strain gauges (7 (2) the ring (9) is placed) ·

8), being in the measuring member

1 drawing