Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze geführten Materialbahn

Abstract

 Bei einer Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze (3) geführten Materialbahn (2), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, die ein an die Gegenwalze (3) anpreßbares Schabermesser (6) aufweist, sind über die Messerbreite angeordnete Piezotranslatoren (16) eingesetzt, um den Anpreßdruck in einzelnen Bereichen einzustellen.
Bevorzugt wirken die Piezotranslatoren (16) indirekt auf eine Abstützleiste (7) mit einem Wegübersetzungsverhältnis zwischen 1:1 und 10:1, insbesondere ca. 4:1, ein.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze geführten Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Die bekannten Beschichtungsvorrichtungen weisen ein Auftragwerk (Walzen- oder Düsenauftragwerk) auf, mit dem das Beschichtungs­material, z.B. Streichfarbe, im Überschuß auf die Bahn aufgebracht wird. Ein im Anschluß an das Auftragswerk angeordnetes Dosier­system mit einem Schabermesser als Dosierelement dosiert die Streichfarbe auf das gewünschte Strichgewicht, dessen Einstellung über den Anpreßdruck des Schabermessers an die Gegenwalze erfolgt.

[0003] Beim Streichen von Papier- oder Kartonbahnen treten produktions­bedingte Schwankungen im Querprofil der Bahnen auf, die es erforderlich machen, den Anpreßdruck des Schabermessers über die Arbeitsbreite lokal unterschiedlich einzustellen, um einen gleichmäßigen Strich zu erhalten. Dazu kann in der gattungsgemäßen Vorrichtung nach der DE-PS 28 25 907 eine in Grenzen biegsame, am Schabermesser anliegende Abstützleiste über Zug- und Druckschrau­ben entlang der Unterstützungslinie einjustiert werden, je nachdem, ob das Strichgewicht an den entsprechenden Stellen zu hoch oder zu niedrig ist. Eine automatische Regelung der lokalen Verteilung des Anpreßdrucks des Schabermessers, und damit des Strichgewichts, während des Streichens ist nicht möglich.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, bei der der Anpreßdruck des Schabermessers während des Betriebs lokal unterschiedlich automatisch eingestellt werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Die nach der Erfindung eingesetzten Piezotranslatoren weisen mehrere Vorteile auf:
- Sie sind in der Lage, sehr schnell auf Strichgewichts­änderungen zu reagieren,
- die hohe Auflösung der Stellwege im Nanometer-Bereich ermöglicht eine sehr feinfühlige Beeinflussung des Strichgewichtes
- aufgrund ihrer schlanken Bauweise können auch gegen Verschmutzung eingekapselte Piezotranslatoren für eine Regelung mit hoher Auflösung dicht nebeneinander angeordnet werden,
- eine reproduzierbare Einstellung des Anpreßdrucks nach Produktionsunterbrechungen ist möglich,
- ein Verschleiß der Schabermesserspitze ist während der Produktion kompensierbar.

[0007] Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.

[0008] Während Patentanspruch 2 eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zur Übertragung eines lokal unterschiedlichen Anpreßdrucks an das Schabermesser enthält, wird bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 eine Strichgewichtsregelung im größeren Umfang ermöglicht.

[0009] Bei der bevorzugten Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist die Übersetzung optimal auf die vom Piezotranslator aufbringbaren Kräfte und die Gegenkräfte beim Verbiegen des Schabermessers für einen möglichst großen Verstellweg abgestimmt.

[0010] Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 lassen sich zu geringe Zugkräfte des Piezotranslators durch die Feder auf das erforderliche Maß verstärken. Das Merkmal des Anspruchs 6 ermöglicht eine optimale Einstellung der Gegenkraft der Feder, da diese gleichfalls die Andrückkraft des Piezotranslators verringert.

[0011] Die verschiebbare Lagerung der Piezotranslatoren nach Anspruch 7 ermöglicht eine Grobeinstellung vor Beginn des Beschichtungs­vorgangs, die über den maximalen Verstellweg der Piezotransla­toren hinwegreicht.

[0012] Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspek­tivischer Darstellung quer zur Bahn,

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht und

Fig. 3 eine Draufsicht eines Verstellelementes.

[0013] Die mit einer im Überschuß aufgetragenen Schicht 1 versehene Materialbahn 2, eine Papier- oder Kartonbahn, wird im Bereich des Dosiersystems um eine Gegenwalze 3 geführt. Das Dosiersystem enthält einen Schaberbalken 4, in dem ein in Richtung zur Gegenwalze 3 verschiebbarer Klemmbalken 5 gelagert ist. Im Klemmbalken 5 ist das Dosierelement - ein elastisches Schabermesser 6 - an seinem Fuß eingespannt.

[0014] Unterhalb der an der Gegenwalze 3 anliegenden Schabermesser­spitze greift eine Abstützleiste 7 an dem Schabermesser 6 an, die am Schaberbalken 4 zur Einstellung des Anpreßdruckes in etwa parallel zur Bewegungsrichtung des Klemmbalkens 5 verschiebbar gelagert ist. Die sich über die Arbeitsbreite erstreckende Abstützleiste 7 ist an der der Abstützlinie entgegengesetzten Seite in regelmäßigen Abständen geschlitzt, oder auf sonstige Weise nachgiebig ausgebildet, und daher in Grenzen biegsam, um die Einstellung eines lokal unterschiedlichen Anpreßdrucks über die Breite des Schabermessers 6 zu ermöglichen. Die Lagerung der Abstützleiste 7 am Schaberbalken 4 erfolgt über an der Rückseite in regelmäßigen Abständen - bevorzugt etwa alle 75 mm - befestigte, axial verschiebbare Bolzen 8, an denen jeweils ein Verstellmechanismus angreift, von dem in den Fig. 2 und 3 eine bevorzugte Ausgestaltung näher beschrieben ist:

[0015] Die sich radial von der Gegenwalze 3 erstreckenden Bolzen 8 sind mit Abstand von der Abstützleiste 7 in einer sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Leiste 9 gelagert, wobei auf das überstehende Ende eine von der Gegenwalze 3 wegdrückende Feder 10 aufgezogen ist, deren Federkraft mit einer Schraube 11 einstellbar ist. Zwischen der Leiste 9 und der Abstützleiste 7 ist am Bolzen 8 das Ende eines zur Abstützleiste 7 im wesentlichen parallelen Hebels 12 angelenkt, dessen anderes Ende auf dem Schaberbalken 4 um den Punkt 13 drehbar befestigt ist. Am Hebel 12, im Bereich zwischen Drehpunkt 13 und der Befestigung des Bolzens 8, ist ein zu diesem im wesentlichen paralleler weiterer Bolzen 14 zur Übertragung der Druckkräfte befestigt, der ebenfalls durch die Leiste 9 hindurch verschiebbar angeordnet ist. Die Befestigungspunkte der Bolzen 8 und 14 am Hebel 12 sind so gewählt, daß ein Übersetzungsverhältnis der Bewegung des Bolzens 8 zur Bewegung des Bolzens 14 zwischen 1/1 und 10/1, bevorzugt ca. 4/1, vorliegt. Das aus der Leiste 9 herausragende Ende des Bolzens 14 ist über ein Gelenk 15 mit einem sich von der Gegenwalze 3 weg erstreckenden Piezotranslator 16 koaxial verbunden, der an seinem anderen Ende auf dem Schaberbalken 4 verschiebbar befestigt ist. An diesem Ende ist über ein Gelenk 17 ein Gleitsegment 18 angeschlossen, das auf dem Schaberbalken 4 verschiebbar aufliegt und von einer Stellschraube 19 über ein Differenzgewinde 20 in Richtung zur Gegenwalze 3 und von dieser weg positioniert werden kann.

[0016] Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Hebelmechanismus können auch druckmittelbetriebene Übersetzungselemente eingesetzt werden; insbesondere läßt sich das gewünschte Übersetzungsverhältnis vorteilhaft mit hydraulisch arbeitenden Elementen realisieren.

[0017] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Stellschraube 19 manuell betätigt, ebenso kann ein motorischer Antrieb angeschlossen sein.

[0018] Jeder Piezotranslator 16 ist mit einer weiter nicht dargestellten Spannungsversorgung 16.1 verbunden, deren Ausgänge in Abhängigkeit von dem im zugehörigen Bereich gemessenen Strichgewicht von einer Regeleinrichtung geregelt werden.

[0019] Zu Beginn des Beschichtungsvorgangs erfolgt eine Grundeinstellung des Anpreßdrucks der Abstützleiste 7 an den Stellschrauben 19 für die jeweiligen Bereiche: Ein Drehen an den Stellschrauben 19 bewirkt eine Verschiebung des Gleitsegments 18, des Piezotrans­lators 16 und des Bolzens 18, die über den Hebel 12 und den Bolzen 8 eine vom Übersetzungsverhältnis abhängige Verschiebung der Abstützleiste 7 ergibt. Die Grundeinstellung ist so gewählt, daß die Hälfte der maximalen Spannung an den Piezotranslatoren 16 (im vorliegenden Beispiel: U _max = 800 V) anliegt und die Feder 10 soweit zusammengedrückt ist, daß die Federkraft ausreicht, um die Abstützleiste 7 bei Verminderung der Spannung von der Gegenwalze 3 wegzuziehen. Dies ist erforderlich, da die Piezotranslatoren 16 in der handelsüblichen Bauform mit lediglich geringer Vorspannung nicht in der Lage sind, ausreichende Zugkräfte aufzubringen.

[0020] Die Feineinstellung des Querprofils während der Beschichtung erfolgt über die Piezotranslatoren 16 für den jeweiligen Bereich. Dazu wird die Strichgewichtsverteilung über die Arbeitsbreite ermittelt; bei Abweichungen von einer gleichmäßigen Verteilung wird die am entsprechenden Piezotranslator 16 anliegende Spannung verändert, was eine Ausdehnung oder Kontraktion des Piezotransla­tors 16 in axialer Richtung bewirkt. Die Längenveränderung des Piezotranslators 16 wird von dem Hebel 12 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis vergrößert an den Bolzen 8 übertragen, der die elastische Abstützleiste 7 in dem jeweiligen Bereich zur Gegenwalze 3 hin oder davon weg bewegt. Bei einer Kontraktion der Piezotranslatoren 16 wird die erforderliche Zugkraft an der Abstützleiste 7 von der Feder 10 aufgebracht. Ein Ansteigen bzw. Absinken des Anpreßdrucks des Schabermessers 6 bewirkt die gewünschte Verminderung bzw. Erhöhung des Strichgewichts im jeweiligen Bereich.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze geführten Materialbahn, mit einem an die Gegenwalze anpreßbaren Schabermesser und mit Verstellelementen zur Beeinflussung des Anpreßdrucks, die über die Messerbreite angeordnet auf einzelne Bereiche des Schabermessers einwirken,
dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellelemente Piezotranslatoren (16) eingesetzt sind.

2.Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Piezotranslatoren einzeln ansteuerbar auf eine biegsame Abstützleiste (7) einwirken, die unterhalb der Schabermesserspitze am Schabermesser (6) anliegt.

3.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezotranslatoren (16) indirekt über Übersetzungselemente, insbesondere einem Hebelmechanismus (8, 12 - 14) oder mit einem Druckmittel betriebene Elemente, mit einem Wegübersetzungsverhältnis größer als 1 auf das Schabermesser (6) einwirken.

4.Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Verhältnis der Längenänderung des Piezotranslators (16) zum Verstellweg des Schabermessers (6) an dessen Angriffspunkt weniger als 10 : 1, bevorzugt ca. 4 : 1 beträgt.

5.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­zeichnet durch eine Feder (10), die dem Anpressen des Schabermessers (6) an die Gegenwalze (3) mit dem Piezotranslator (16) entgegenwirkt.

6.Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel (11) zum Einstellen der Gegenkraft der Feder (10).

7.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezotranslatoren (16) zur Einstellung einer Grundposition des Schabermessers (6) in Richtung zur Gegenwalze (3) verschiebbar gelagert sind.

Zeichnung