DE19743279A1 - Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf einen Untergrund - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf einen Untergrund, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag eine Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, ist und bei indirektem Auftrag eine Auftragswalze ist, welche das Auftragsmedium an die Materialbahn abgibt.

Das Ziel derartiger Auftragsvorrichtungen ist es stets, auf den Untergrund eine möglichst gleichmäßige Schicht des flüssigen oder pastösen Mediums aufzubrin­ gen, und zwar einer sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung möglichst gleichmäßigen Schicht. Das Erreichen dieses Ziels wird vor allem in Querrichtung durch schwerkraft- oder thermisch bedingte Verformungen der Funktionseinheit erschwert. In der DE 38 25 415 A1 und in der DE 39 29 458 A1 wurden daher Meßvorrichtungen zum Erfassen der Verformung der länglichen Funktionseinheit vorgeschlagen. Die erfaßten Verformungen konnten dann beispielsweise mittels den aus der DE 38 25 517 A1 oder der DE 92 07 551 U1 bekannten Stellvorrich­ tungen kompensiert werden.

Es hat sich jedoch insbesondere bei modernen Maschinen zur Herstellung von Papier oder Karton mit ihren heutzutage üblichen Arbeitsbreiten von mehr als 8 m als immer schwieriger erwiesen, die gewünschte Gleichmäßigkeit des Strichauf­ trags sicherzustellen. Entsprechend stieg der diesbezüglich betriebene, konstruk­ tive Aufwand.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Auftragsvorrichtung bereitzu­ stellen, welche es auch bei großer Arbeitsbreite erlaubt, einen gleichmäßigen Strichauftrag mit konstruktiv einfachen Mitteln sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Auftra­ gen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf einen Untergrund, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag eine Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag eine Auftragswalze ist, wobei die Auf­ tragsvorrichtung eine längliche Funktionseinheit umfaßt, welche im Zusammen­ wirken mit dem Untergrund die Dicke der auf den Untergrund aufgebrachten Auf­ tragsmediums-Schicht bestimmt, wobei die Funktionseinheit beispielsweise einen Rakelbalken oder ein Düsenauftragswerk umfaßt, wobei die Auftragsvorrichtung ferner wenigstens einen der Funktionseinheit zugeordneten Sensor umfaßt zum Erfassen des Abstands der Funktionseinheit von der Oberfläche des Untergrunds, und wobei die Auftragsvorrichtung wenigstens eine Stellvorrichtung zum Ver­ formen der Funktionseinheit in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis des Abstandssensors umfaßt.

Die Anmelderin hat erkannt, daß es bei großen Arbeitsbreiten von mehr als 8 m zu Verformungen des Untergrunds, d. h. bei indirektem Auftrag zu Verformungen der Auftragswalze bzw. bei direktem Auftrag zu Verformungen einer die Material­ bahn führenden Stützwalze, kommen kann. Derartige Verformungen der Walzen wurden bislang aufgrund deren relativ massiven Aufbaus für vernachlässigbar angesehen. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung ist nun vor allem darin zu sehen, daß sie es ermöglicht, sowohl Verformungen der länglichen Funktionseinheit als auch Verformungen der Auftrags- bzw. Stützwalze mit einer einzigen Sensoranordnung zu erfassen und mit einer einzigen Stellvorrichtung zu kompensieren, nämlich einer die Funktionseinheit verformenden Stellvorrichtung. Die Erfinder sind also nicht den naheliegenden Weg gegangen, zusätzlich zu der bereits bekannten Anordnung zur Erfassung und Kompensation von Verformun­ gen der Funktionseinheit eine von dieser getrennte Anordnung zur Erfassung und Kompensation von Verformungen der Auftrags- bzw. Stützwalze vorzusehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher vergleichsweise kostengünstig in An­ schaffung und Wartung. Zudem kann eine bestehende Auftragsvorrichtung mit einer Anordnung zur Erfassung und Kompensation von Verformungen der Funk­ tionseinheit einfach durch Austauschen der Sensoranordnung problemlos zu einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung nachgerüstet werden.

Vorzugsweise kann der wenigstens eine Abstandssensor von einem Typ sein, der eine berührungslose Erfassung des Abstands zur Oberfläche des Untergrunds ermöglicht. Derartige Sensoren sind im Stand der Technik bekannt, so daß auf ihren Aufbau an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden soll. Beispielsweise können Sensoren verwendet werden, die den Abstand von einer metallischen Oberfläche des Untergrunds aufgrund der Störung eines von ihnen ausgesendeten elektromagnetischen Feldes durch diese metallische Oberfläche ermitteln.

In einer alternativen Weiterbildung des Gegenstands der Erfindung kann ein einziger Abstandssensor vorgesehen sein, der vorzugsweise etwa der Mitte eines Arbeitsbereichs der Funktionseinheit zugeordnet ist. Bei dieser einfachen Ausfüh­ rungsvariante wird davon ausgegangen, daß die Schwerkraft, thermische Effekte und dergleichen zu bezüglich der Mitte des Arbeitsbereichs im wesentlichen sym­ metrischen Verformungen der Funktionseinheit führen, also beispielsweise ein "Durchhängen" der Funktionseinheit nach sich ziehen. Zur Bestimmung eines Referenzwerts für die Ansteuerung der auf die Funktionseinheit einwirkenden Stellvorrichtung kann dabei beispielsweise wie folgt vorgegangen werden. Bei der Vorbereitung der Auftragsvorrichtung auf einen neuen Arbeitszyklus wird bei­ spielsweise anstelle der Rakel ein Lehrenblech am Rakelbalken befestigt, und dieser derart gegen den Untergrund angestellt, daß das Lehrenblech mit über die gesamte Arbeitsbreite gleichmäßigem Druck am Untergrund anliegt. Der von dem Abstandssensor in dieser Stellung erfaßte Abstandswert kann im Speicherbereich einer Steuereinheit als Referenzwert abgelegt werden. Während des Fertigungs­ betriebs steuert die Steuereinheit die Stellvorrichtung zur Verformung der Funktionseinheit, also beispielsweise zur Verformung des Rakelbalkens, derart, daß der vom Abstandssensor erfaßte tatsächliche Abstandswert im Rahmen vor­ bestimmter Toleranzgrenzen gleich dem so bestimmten Referenzwert ist.

In einer weiteren alternativen Ausführungsvariante können wenigstens drei Ab­ standssensoren vorgesehen sein, von denen zwei den Seitenrandbereichen eines Arbeitsbereichs der Funktionseinheit zugeordnet sind und einer etwa der Mitte des Arbeitsbereichs zugeordnet ist. Die Verwendung einer Mehrzahl von über die Arbeitsbreite verteilten Abstandssensoren ermöglicht die präzisere Bestimmung des Verlaufs der Abstandswerte über die Arbeitsbreite und somit eine entspre­ chend präzisere Ansteuerung der Stellvorrichtung. Wiederum können durch Ein­ satz eines Lehrenblechs für die Abstandssensoren jeweilige Abstandsreferenz­ werte in einem Speicher der Steuereinheit abgelegt werden. Diese Referenzwerte können zusätzlich dazu genutzt werden, die Erfassungssignale der Abstandssen­ soren relativ zueinander zu eichen.

In den vorstehend diskutierten alternativen Ausführungsvarianten kann der Ab­ standssensor bzw. können die Abstandssensoren vorzugsweise an der zugeord­ neten Funktionseinheit festgelegt, insbesondere fest angebracht sein.

In einer weiteren alternativen Ausführungsvariante kann jedoch auch vorgesehen sein, daß wenigstens ein Abstandssensor auf einem in Längsrichtung der Funk­ tionseinheit verfahrbaren Schlitten angeordnet ist, wobei dieser Schlitten vor­ zugsweise an der Funktionseinheit selbst verfahrbar angeordnet sein kann. Auf diese Weise kann beispielsweise mittels eines einzigen verfahrbaren Abstands­ sensors ein in Längsrichtung der Funktionseinheit fein aufgelöstes Abstandsprofil ermittelt werden, welches zur Steuerung der Stellvorrichtung herangezogen wer­ den kann. Der Abstandssensor kann hierbei bezüglich der Funktionseinheit mit relativ niedriger Geschwindigkeit verfahren werden, da die zu einer Verformung der Funktionseinheit führenden Effekte, wie Schwerkraft oder Temperatur, eben­ falls nicht zu einer plötzlichen Verformung der Funktionseinheit führen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung an Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Auftrags­ vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung der Auftragsvorrichtung gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 einer alternativen Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung einer Maschine zur Herstellung von Papier oder Karton allgemein mit 10 bezeichnet. Sie dient im vorliegenden Falle zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Me­ diums 14 auf die Oberfläche 16a einer die Walze 12 zumindest auf einem Teil deren Umfangs umschlingenden Materialbahn 16. Die Auftragsvorrichtung 10 umfaßt hierzu ein sich über die Arbeitsbreite A (siehe Fig. 2) erstreckendes Auftragswerk 18, welches in Fig. 1 lediglich grobschematisch angedeutet ist und beispielsweise von einem Freistrahl-Düsenauftragswerk gebildet sein kann, und eine Egalisiereinrichtung 20 zum Egalisieren des aufgetragenen Mediums 14 und erforderlichenfalls zum Abrakeln überschüssigen Auftragsmediums von der Bahnoberfläche 16a.

Die Egalisiereinrichtung 20 umfaßt eine an einem Rakelbalken 22 befestigte Rakelklinge 24, welche über einen in Fig. 1 nicht dargestellten Schwenk- oder/und Linearstell-Mechanismus gegen die Oberfläche 16a der Materialbahn 16 angestellt werden kann. Etwa im Bereich der Mitte der Arbeitsbreite A ist am Rakelbett 26 ein Abstandssensor 28 angebracht, der den Abstand d (siehe Fig. 2) zur Oberfläche 16a der Materialbahn 16 vorzugsweise berührungslos erfaßt und ein entsprechendes Abstandssignal an eine Steuereinheit 30 weiterleitet. Die Steuereinheit 30 vergleicht den erfaßten Abstandswert mit einem im Rahmen einer Eichmessung unter Verwendung eines Lehrenblechs ermittelten Referenz­ wert und entscheidet bei einer vorgegebene Toleranzgrenzen überschreitenden Differenz dieser beiden Werte, daß eine unzulässige Verformung der Egalisier­ einrichtung 20 oder/und der Walze 12 vorliegt. Infolge dieser Entscheidung gibt die Steuereinheit 30 an eine Stellvorrichtung 32 des Tragbalkens 22 ein Steuersignal aus, aufgrund dessen die Stellvorrichtung 32 den Tragbalken 22 derart verformt, daß der Abstand d der Rakelklinge 24 von der Oberfläche 16a der Materialbahn 16 über die gesamte Arbeitsbreite A im wesentlichen den glei­ chen Wert aufweist. Die Stellvorrichtung 32 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Mehrzahl von Druck- oder/und Zugelementen 34 gebildet, wie sie beispielsweise aus der DE 92 07 551 U1 bekannt sind. Die Stell­ vorrichtung 32 kann alternativ jedoch auch so ausgebildet sein, wie dies in der DE 39 25 517 A1 beschrieben ist; sie kann aber auch jede andere geeignete Kon­ struktion aufweisen.

Wie in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist, können im Bereich der Seitenränder des Arbeitsbereichs A weitere Abstandssensoren 128' und 128'' vorgesehen sein, deren Abstands-Erfassungssignale zusammen mit jenen des in der Mitte des Arbeitsbereichs angeordneten Abstandssensors 28 präzisere Aussagen über den Verlauf des Werts des Abstands d längs der Arbeitsbreite A erlauben. Selbstver­ ständlich werden auch die Erfassungssignale der Abstandssensoren 128' und 128'' der Steuereinheit 30 zugeführt.

Noch präzisere Aussagen über den Verlauf des Abstands d in Längsrichtung des Arbeitsbereichs A sind mit einer Sensoranordnung möglich, wie sie in der alter­ nativen Ausführungsform gemäß Fig. 3 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungs­ variante ist der Abstandssensor 228 auf einem Schlitten 240 angeordnet, der längs einer am Rakelbett 226 vorgesehenen Bahn in Längsrichtung des Arbeits­ bereichs A hin und her verfahrbar ist.

Nachzutragen ist noch, daß die Abstandssensoren vorzugsweise nicht nur einen skalaren Abstandswert liefern, sondern vielmehr einen vektoriellen Abstandswert, der auch Auskunft gibt über die Richtung der kürzesten Distanz zum Untergrund.

Hierdurch können nämlich Verformungen, die sich in Tangentialrichtung bezüglich der Walze 12 auswirken, von sich in Radialrichtung auswirkenden Verformungen unterschieden werden. Die gleiche Änderung des Absolutabstands, die durch eine bestimmte Verformung in Tangentialrichtung hervorgerufen wird, kann nämlich auch durch eine erheblich kleinere Verformung in Radialrichtung hervorgerufen werden. Insbesondere in letzterem Fall besteht die Gefahr, daß die erfaßte Verformung erst der Beginn einer noch viel stärkeren Verformung ist, so daß dieser Radialverformung deutlich schneller und konsequenter entgegengewirkt werden muß.

Claims (6)

1. Vorrichtung (10) zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftrags­ mediums (14) auf einen Untergrund (16), wobei der Untergrund bei direk­ tem Auftrag eine Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag eine Auftragswalze ist, die das Auftragsmedium an die Materialbahn abgibt, die Vorrichtung umfassend:

• - eine längliche Funktionseinheit (20), welche im Zusammenwirken mit dem Untergrund (16) die Dicke (d) der auf den Untergrund (16) aufgebrachten Auftragsmediums-Schicht bestimmt, wobei die Funktionseinheit (20) beispielsweise einen Rakelbalken oder ein Düsenauftragswerk umfaßt,
• - wenigstens einen der Funktionseinheit (20) zugeordneten Sensor (28; 128', 128''; 228) zum Erfassen des Abstands (d) der Funk­ tionseinheit (20) von der Oberfläche (16a) des Untergrunds (16), und
• - wenigstens eine Stellvorrichtung (32) zum Verformen der Funktions­ einheit (20) in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis des Abstandssensors (28; 128', 128''; 228).

2. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Abstandssensor (28; 128', 128''; 228) den Abstand (d) zur Oberfläche (16a) des Untergrunds (16) berührungslos erfaßt.

3. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Abstandssensor (28) vorgesehen ist, der vorzugsweise etwa der Mitte eines Arbeitsbereichs (A) der Funk­ tionseinheit (20) zugeordnet ist.

4. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Abstandsensoren (28, 128', 128'') vorgesehen sind, von denen zwei (128', 128'') den Seitenrandberei­ chen eines Arbeitsbereichs (A) der Funktionseinheit (20) zugeordnet sind und einer (28) etwa der Mitte des Arbeitsbereichs (A) zugeordnet ist.

5. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abstandssensor (28, 128', 128'') an der Funktionseinheit (20) festgelegt ist.

6. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abstandssensor (228) auf einem in Längsrichtung der Funktionseinheit (20) verfahrbaren Schlitten (240) angeordnet ist.