CN114051455A - 刮刀设备和用于获知刮刀的接触压力的方法 - Google Patents

Abstract

配属于接触面、尤其是配属于旋转的辊(12)的刮刀设备，刮刀设备包括被提供用于靠放到辊(12)上的、用于借助处于压力下的流体使刮刀(11)接触辊(12)的刮刀(11)和至少一个布置在刮刀(11)上的传感器(13)，在刮刀(11)贴靠在辊(12)上时利用传感器能产生针对刮刀的接触压力的测量值。存在控制单元，控制单元对刮刀能用以靠放到接触面、尤其是辊(12)上的速度进行控制。

Description

刮刀设备和用于获知刮刀的接触压力的方法

技术领域

本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分的配属于接触面、尤其是配属于旋转的辊的刮刀设备，刮刀设备具有被提供用于靠放到辊上的、用于借助处于压力下的流体使刮刀接触辊的刮刀以及至少一个布置在刮刀上的传感器。

背景技术

在制造印刷材料幅材，尤其是纸幅材时在多个位置处使用刮刀。刮刀具有由金属或塑料或纤维复合材料制成的薄的刃，刃与辊接触，以便对辊进行清洁或者确保仍湿润的纸幅材从辊上剥离下来。刃是必须定期更换的消耗性材料。由现有技术已知装配在刮刀保持器中的刃。刮刀保持器持久地存留在机器中。根据现有技术，刮刀保持器与气动设施连接，借助气动设施使保持器或刃本身由于压缩空气的作用靠放到辊上。

由EP 1 259 377 B1已知一种具有至少一个布置在刮刀上的应变条传感器的刮刀设备，利用应变条传感器能在刮刀贴靠在辊上时测量刮刀的接触压力。在刮刀的长度上可以分布有大量的应变条传感器。

在WO 2014/176590 A1中公开了用于测量刮板刀的负载和振动以及用于减少振动的系统和方法。为了测量刮板的振动，在承载刮板的支持元件处安置有动态的压电式应变计。

然而，这种压电式应变计具有如下问题，即，所显示的测量值除了静态分量之外还具有动态分量。静态分量相当于应被确定的刃压力，也就是说刮刀的刃以该刃压力靠放在辊面上。产生动态分量的原因是：在气动设施中的空气压力直至其完全构建起来之前需要一定的时间，或者在辊旋转时由于旋转的部件的振动所导致。在测量刃压力时对这些动态分量并不感兴趣。

在实践中已经表明的是：在每个用于制造印刷材料幅材的设施上并且甚至对于每个单独的刮刀而言，压力关系是不同的。通常，靠放所用的气动系统的空气压力通过打开或关闭相应的阀来调整，或者在中央开关柜上控制空气压力，例如从中央开关柜到刮刀保持器存在有软管连接件。软管连接件可能具有直至100m的长度。这意味着：在刮刀与压力源之间的距离与刮刀的装入定位有关。这导致的是：直到贴靠在刮刀上的完全的接触压力之前所需的时长是不同的。在造纸机上已经观察到直到施加完全的接触压力之前所需的时长在1s至30s之间。

为了从测量值中计算出动态分量，必须针对每个单独的刮刀定位执行自身的校准。在此，校准耗费有可能大于本来的测量耗费。此外，在压力构建非常缓慢并因此刮刀刃靠放非常缓慢的情况中，在压电元件中未构建出电压，这导致了测量系统的失效。

借助压电式测量技术可以测量众多的物理量，例如压力和加速度。针对压力传感器使用了具有已知尺寸和坚实基底的薄的膜片，以便确保压力朝希望的方向加载构件。

在加速度感知器的情况中，让所谓的震动质量，也就是说经受振动的质量与压电式晶体元件连接。当加速度感知器感知到运动时，震动质量根据牛顿第二运动定律F＝m a对构件进行加载。这种测量设计方案的缺点在于，传感器对多于唯一的物理量做出响应，更确切地说对压力和加速度做出响应，其中，传感器对这两个变量未进行区分。

该传感器的工作原理类似于电容器并且只有当发生状态变化时才产生电压。如果例如将压力施予到传感器上，则产生电压。如果所加的压力是恒定的，那么传感器仅在一定时间内输出电压。如果电压已经被放电，那么在压力重新变化的时间点之前就不可能再获知测量变量。在此，压力变化的速度或加速度已经影响了所产生的电压。该情况可以通过校准或在不同空间平面中具有多个元件的传感器设计方案来补偿。

发明内容

本发明的任务是，无论刮刀的装入地点或工厂的状况如何都能够总是以限定的速度来实现刮刀、也就是说刮刀刃靠放到辊的表面上。

根据本发明，如在专利权利要求1中说明的那样来解决该任务。

在此，刮刀设备尤其是包括刮刀以及用于使刮刀靠放的流体的输送线路。

本发明能够实现在不同的刮刀设备上的测量，而为此不必每次都执行自身的校准或者也不需要由多个构件所组成的传感器设计方案。装备有传感器的测量系统仅须进行唯一一次的基本校准。

存在控制单元，控制单元对刮刀能用以靠放到接触面、尤其是辊上的速度进行控制。

对速度的控制(刮刀能以该速度靠放到接触面上)可以尤其是通过如下方式来实现，即，通过以限定的或能限定的且也能复现的方式和方法加载处于压力下的流体来使刮刀靠放。

在现有技术中，在压力源与刮刀之间的软管连接件可能具有直至100m的长度，并且其中，刮刀与压力源之间的距离与刮刀的装入定位有关，这导致的是：直到贴靠在刮刀上的完全的接触压力所需的时长是不同的，这是因为在使用如空气那样的能压缩的流体时，直到在使用能压缩的流体(例如空气)的情况中在软管连接件的端部处构建起完全的压力需要一定时间。在造纸机上已经观察到直到施加完全的接触压力之前所需的时长在1s至30s之间。

在软管连接件中构建压力时，刮刀刃已经运动起来，并且开始了靠放过程，然而这却不是以限定的方式进行的，而是非常依赖于设施的状况，例如软管长度等。

现在，通过设置控制单元来提供限定的条件。现在在测量或靠放过程之前，在控制单元之前的连接件就已经可以以流体填充，从而在靠放开始时在控制单元的输入端就存在限定的压力关系，而这需要多长时间以及压力是以何种动态方式构建起来都并不重要。然后，控制单元可以例如通过打开和关闭阀以及相应的时间预定来控制靠放过程进而控制刮刀的靠放速度。因为在控制单元的输入端处的流体压力是已知的，同样地，控制单元本身的状况(软管长度、阀动态等)也是已知的和固定的，所以无论各刮刀与压力源相距多远，该过程也都是能复现的。

有利的改进方案由从属权利要求中得到。

优选地，刮刀包括用于接触辊的刮刀刃和用于容纳刮刀刃的刮刀保持器。

通过使用处于压力下的流体来改变刮刀相对于辊的定位并由此使刮刀的刮刀刃接触辊。

在此，刮刀刃不必强制性地一体式地制造。有利地也可以规定，刮刀刃由多个能分开运输的部段构成，这些部段在使用之前能够根据造纸机宽度机械地和电气地相互连接起来。

有利地，刮刀与至少一个开关连接，通过开关可以使刮刀靠放到接触面上尤其是辊上或者可以使刮刀离开接触面尤其是辊。

本发明还涉及一种根据权利要求5的前序部分的用于获知刮刀的接触压力的方法。

本发明的另外的任务在于，在置入到接触面上时对刮刀进行一次校准。

根据本发明，该任务如下地解决，即，将能接触接触面的刮刀联接到对处于压力下的流体的流入进行控制的控制单元上，并且在能预定的靠放时间内使流体引导至刮刀，在该靠放时间期间使压力提高至所希望的最大压力。

优选地，选择靠放时间使得该靠放时间与在校准期间所使用的压力上升时间相协调。

同样有利的是，控制单元包括开关器件，尤其是能调整的定时继电器，通过该开关器件来选定所希望的靠放时间。

有利地，附加地规定，在开关与刮刀的接口之间设置有节流件，通过节流件使流体在流入控制单元时的供应压力下降到刮刀的靠放压力。

在此，控制单元可以具有一个或多个接口，通过该一个或多个接口可以为控制单元供应流体。

流体可以是压缩空气。

流体的施加压力(借助该施加压力使刮刀靠放到辊上)可以处在1bar和3bar之间，尤其是处在1.5bar和2bar之间。

在此，流体的供应压力可以处于不同的水平。因此，当流体供应例如经由工厂的压缩空气网络进行时，可以设置有8bar至12bar的供应压力。然而，供应压力也可以更低，例如是4bar至5bar。这也能通过移动的压缩空气源来实现。

在此，通过中间接入节流件可以确保：只要供应压力至少与施加压力相同或比施加压力高，那么施加压力就与供应压力无关地始终处于相同的水平。

在此，施加压力是运行刮刀靠放所用的压力水平，也就是应加载给刮刀保持器的压力，而不是被靠放的刮刀挤压到辊上所用的接触压力。

在此，测量系统在靠放过程期间获知刮刀的接触压力。

优选地，测量系统通过流体在靠放过程中的持续时间和压力的预定来获知刮刀的尤其是作用在辊表面上的接触压力。通过时间预定能够取消个别的校准，这是因为该单元就能够实现，使得用于处理印刷材料的机器尤其是造纸机的每个任意的气动刮刀保持器在限定的时间内在流体(即压缩空气或液压介质)的限定压力下靠放到尤其是辊的接触面上。如在现有技术中出现的那样的传感器加速度的误差源和状态变化的速度可以在使用根据本发明的控制和监控单元的情况下被消除。应理解，利用根据本发明的测量装置，除了检测接触压力之外也可以尤其是结合刮刀所贴靠的接触面来检测刮刀的振动和/或刮刀的温度。

同样地，在测量系统中优选使用至少一个压电传感器或应变条。

附图说明

下面根据附图以实施例详细阐述本发明。其中：

图1示意性示出紧固在刮刀保持器中的刮刀，该刮刀贴靠在辊上；

图2示出用于控制刮刀作用到接触面上的接触压力的控制单元。

具体实施方式

刮刀刃11借助刮刀刃保持件15能靠放在辊12的周侧面上(图1)。借助传感器13来检测软管20是否被加载以及刃11以多大的接触压力向着辊12挤压，传感器例如是压电传感器或应变条，其中，应变条可以同时构造为压电传感器。

刮刀刃11支承在刮刀保持器15中并且借助靠放用软管或气动软管20抵抗例如弹簧14或气动软管的回复力地向着辊12的周侧面挤压或者离开辊的周侧面，其中，软管20设有接口2，经由该接口输送压缩空气。

接口(图2)与气动的控制或监控单元1连接。靠放用软管20经由接口2通过监控单元1与压缩空气供应部连接。随着压力的提升，软管20膨胀并且将刮刀刃11向着辊12的表面的方向挤压。借助传感器13来获知刃11的接触压力。为了确定刃11在辊的宽度上，也就是说在辊的纵向方向上的形廓，通常设置有很多传感器13。压缩空气例如可以通过造纸厂的压缩空气供应部来提供并且具有例如8bar或12bar的压力。

监控单元1包括用于使压缩空气施加到接口2进而刮刀10上的阀或开关8以及用于使刮刀10从辊12上抬起的阀或开关9。上面提到的空气压力贴靠在开关8上。在节流件5处可以手动或自动调整应被加载给刮刀保持器15的压力。该施加压力明显低于压缩空气供应部的压力水平。该施加压力的典型的值处在1bar和3bar之间，尤其处在1.5bar和2bar之间。与此相应地，设置有用于处于工厂系统的压力水平的压力供应部的接口3，即用于直至12bar的压力的接口，和/或用于直至4.5bar压力的接口4。在节流件5后可以有选择地设置有气压计6。

如果打开开关8，则开始刮刀刃11的靠放过程。同样也开始在刮刀刃11上的传感器或唯一传感器13的测量过程。因为监控单元1直接与刮刀10的接口2联接，所以靠放过程随着对开关8的操纵几乎无延迟地开始。

此外，监控单元1包括作为开关的定时继电器7。在该定时继电器上可以调整出明确的靠放时间。为此，时间例如可以处在0.5s和20s之间的范围中，优选处在1s和5s之间的范围中。变化的数量优选被确定到小于10的数量级，这是因为必须事先针对每次变化执行校准，以便校正动态误差。

靠放时间从操纵开关7时开始。在经过预定的时间之后，中断对刮刀10的压力输送。这通过阀9来实现。替选地，也可以关闭阀8。

在阀9上优选设置有排出口，利用该排出口可以使来自刮刀10的靠放用软管20的压缩空气排出。由此可能的是，使刮刀10或刃11又从辊12上抬起并且在该抬起过程中重新执行限定的测量。由传感器13测得的值从接通直至测量时段结束而上升。在关闭阀9(或阀8)时，(在此未示出的)显示单元具有压力峰值，该压力峰值在通常几秒的时间段内又缓慢地下降。由从接通直至达到峰值的曲线走向可以推断出刮刀10在辊12上的实际的靠放力。针对从曲线走向到当前力值的该步骤事先执行校准。因为仅存储了相对少数量的、例如至多十个测量时间段，并且所有其余的调整保持不变，所以这能以很少的耗费来实现。

优选地，在监控系统1的出口2与到靠放用软管20的入口之间维持很小的间距。在每种情况中，在运行期间必须存在如在校准测量期间那样同样的长度。有利的是，长度小于2m，尤其是小于1m。

根据本发明，在使用监控单元1的情况下经由基本校准消除了误差源“传感器加速度”和“状态变化速度”。在测量过程之后，可以通过操纵开关9排出靠放用软管20中的压缩空气。在刮刀10的抬起过程期间可以利用基于压电传感器的系统重新执行测量。如果在使用其他传感器例如应变条的情况下进行测量，那么测量也可以在靠放过程与抬起过程之间执行。在靠放与抬起之间，在刮刀保持器15的软管20中维持有压力。

本发明可以利用压缩空气缓冲器来实现。这尤其适合用于制造或处理印刷材料幅材的设施，在该设施中对独立的压缩空气系统可能无法触及到或很难触及到。此外，靠放与抬起之间的低频次或高频次的交替可以以正弦形式来实现。该实施方案可以利用测量系统处的输出信号而与所使用的传感器无关地实现。对节流件5的调整可以自动地执行。控制或监控单元1也可以与所使用的传感器无关地使用，其中，仅利用压力的可调整性的优点。也可以使用与运动无关且不基于压电原理的测量系统。因此，监控单元1是电动气动的监控单元，其可以充当用于外围设备的电流源，例如针对如灯条或用于测量刮刀10的负载曲线的测量系统那样的外围设备。同样地，也可以执行刮刀10的密封性测量。

附图标记列表

1 气动的监控单元

2 刮刀保持器的靠放用软管的接口

3、4 压缩空气供应部的接口

5 节流件

6 (模拟或数字式的)气压计

7 定时继电器

8、9 开关/阀

10 刮刀

11 刮刀刃

12 辊

13 (压电)传感器

14 复位元件

15 刮刀保持器

20 靠放用软管/气动软管(具有接口2)

Claims (11)

1.配属于接触面、尤其是配属于旋转的辊(12)的刮刀设备，所述刮刀设备包括用于借助处于压力下的流体靠放到所述辊(12)上的刮刀(10)和至少一个布置在所述刮刀(10)上的传感器(13)，在所述刮刀(10)贴靠在所述辊(12)上时利用所述传感器能产生针对所述刮刀的接触压力的测量值，

其特征在于，

存在控制单元(1)，所述控制单元对刮刀刃(11)能用以靠放到所述接触面、尤其是所述辊(12)上的速度进行控制。

2.根据权利要求1所述的刮刀设备，

其特征在于，

所述刮刀(10)包括用于接触所述辊(12)的刮刀刃(11)以及用于容纳所述刮刀刃(11)的刮刀保持器(15)。

3.根据权利要求1或2所述的刮刀设备，

其特征在于，

所述刮刀(10)与至少一个开关(8、9)连接，通过所述至少一个开关能使所述刮刀(10)靠放到所述接触面、尤其是所述辊(12)上，或者能使所述刮刀离开所述接触面、尤其是所述辊(12)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的刮刀设备，

其特征在于，

所述传感器(13)包括压电传感器或应变条或者由压电传感器或应变条构成。

5.用于获知刮刀(10)的接触压力的方法，

其特征在于，

将能接触接触面的刮刀(10)联接到对处于压力下的流体的流入进行控制的控制单元(1)上，并且在能预定的靠放时间内使所述流体引导至所述刮刀(10)，在所述靠放时间期间使压力提高至所希望的最大压力。

6.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

选择所述靠放时间使得所述靠放时间与在校准期间所使用的压力上升时间相协调。

7.根据权利要求5或6所述的方法，

其特征在于，

所述控制单元(1)包括开关器件，尤其是定时继电器(7)，通过所述开关器件来选定所希望的靠放时间。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，

其特征在于，

在开关(8)与所述刮刀(10)的接口(2)之间设置有节流件(5)，通过所述节流件使流体在流入控制单元(1)时的供应压力下降到所述刮刀(10)的靠放压力。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，

其特征在于，

测量系统在靠放过程期间获知所述刮刀(11)的接触压力。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述测量系统通过所述流体在靠放过程中的持续时间和压力的预定来获知所述刮刀(10)的接触压力。

11.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述测量系统使用至少一个压电传感器(4)或应变条。

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