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Gegenstand
dieser Erfindung ist eine zur Bestimmung des Klingenanpressdruckes
dienende Anordnung, die eine Schabvorrichtung mit einer Schaberklinge
zum Reinigen oder Streichen einer Fläche sowie Messmittel,
zu denen ein oder mehrere auf Belastung reagierende Analyseelemente
gehören, umfasst. Gegenstand der Erfindung sind auch eine
Anlage und ein Verfahren zur Bestimmung des Klingenanpressdruckes.
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In
EP 1244850 ist ein so genannter „intelligenter
Schaber" beschrieben, bei dem neben der Klingenabnutzung indirekt
auch der Klingenanpressdruck bestimmt werden kann. Unter Klingenanpressdruck
ist hier die von der Klinge auf die Fläche ausgeübte
Druck- oder Kraftwirkung zu verstehen. Bei der bekannten Technik
handelt es sich namentlich um indirekte Bestimmung, denn das Analyseelement ist
in die Schaberkonstruktion eingebaut. Die Bestimmung des Klingenanpressdruckes
basiert dann hauptsächlich auf Berechnung und ist somit
ungenau. Außerdem ist der intelligente Schaber sowohl in der
Anschaffung wie auch im Betrieb teuer.
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Dieser
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine zur Bestimmung des Klingenanpressdruckes
dienende neuartige Anordnung zu schaffen, mit der der Klingenanpressdruck
unabhängig von der Konstruktion der Schabvorrichtung bestimmt
werden kann. Außerdem soll mit dieser Erfindung eine zur Bestimmung
des Klingenanpressdruckes dienende neuartige Anlage geschaffen werden,
mit der sich die Bestimmung des Anpressdruckes der Klinge schnell und
einfach gestaltet. Weiter soll mit dieser Erfindung ein zur Bestimmung
des Klingenanpressdruckes dienendes neuartiges Verfahren geschaffen
werden, mit dem sich der Klingenanpressdruck in verschiedenartigen
Schabevorrichtungen leicht und einfach bestimmen lässt.
Die kennzeichnenden Merkmale der erfindungsgemäßen
Anordnung bestehen darin, dass bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes
das Analyseelement zwischen der Schaberklinge und der Fläche
angeordnet ist und sich die Fläche nicht bewegt. Entsprechend
bestehen die kennzeichnenden Merkmale der erfindungsgemäßen
Anlage darin, dass das Analyseelement als separate Komponente ausgebildet
ist, die zur Bestimmung des Klingenanpressdruckes zwischen Klinge
und Fläche angeordnet werden kann, wobei sich während
der Bestimmung des Klingenanpressdruckes die Fläche nicht bewegt.
Die kennzeichnenden Merkmale des erfindungsgemäßen
Verfahrens bestehen darin, dass die Fläche in unbewegten
Zustand versetzt wird und das Analyseelement zwischen Klinge und
Fläche angeordnet wird. Mit der erfindungsgemäßen
Anlage kann der Klingenanpressdruck in jeder beliebigen Schabvorrichtung
bestimmt werden. Außerdem entspricht der ermittelte Klingenanpressdruck
exakt der Wirklichkeit, und auch örtliche Schwankungen
im Klingenanpressdruck sind deutlich erkennbar. Die Bestimmung erfordert
nur wenig Zeit, und ein Auseinandernehmen oder Modifizieren der
Schabvorrichtung ist nicht erforderlich. In der Anordnung können
verschiedenartige Analyseelemente, sogar Einweg-Analyseelemente,
eingesetzt werden. Im einfachsten Fall dient das Analyseelement
gleichzeitig als Klingenanpressdruckprofil-Aufzeichnung, so dass sich
separate Ausgabegeräte erübrigen. Anderseits kann
der Klingenanpressdruck auch elektronisch bestimmt werden, wobei
dann die Messergebnisse mühelos gespeichert und übermittelt
werden können. Die Bestimmung des Klingenanpressdruckes
selbst nimmt nur wenige Minuten in Anspruch; Hauptsache die Fläche,
auf die der Schaber wirkt, ist dabei unbewegt. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren erhält man mühelos exakte Informationen über
den Klingenanpressdruck.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die einige Ausführungsformen
der Erfindung zeigenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Es
zeigen:
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1a die
erfindungsgemäße Anordnung von der Seite der Materialbahn-Herstellungsmaschine
aus betrachtet;
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1b–d
eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Analyseelements in drei verschiedenen Beispielfällen;
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2a–c
einen Teil der erfindungsgemäßen Anlage bei verschiedenen
Klingenanpressdrücken;
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2d–f
die Analyseelemente aus 2a–c nach
erfolgter Bestimmung des Klingenanpressdruckes; und
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3 die
erfindungsgemäße Anordnung mit einer anderen Ausführungsform
des Analyseelements.
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1a zeigt
eine an sich gewöhnliche Schabvorrichtung 10 mit
zwei hintereinander angeordneten Schabern 11. Jeder der
beiden Schaber 11 hat eine Schaberklinge 12 zum
Schaben der Fläche 13. In 1a wird
mit den Schaberklingen 12 die Oberfläche 13 der
Walze 14 geschabt um diese sauber zu halten. Alternativ
kann mit einer solchen Schaberklinge die auf der Walzenoberfläche
befindliche Streichmasse beim Streichen einer Materialbahn egalisiert
werden (hier nicht dargestellt). Im Hinblick auf das Arbeiten der
Schabvorrichtung ist es wichtig, den Klingenanpressdruck und bevorzugt
auch die eventuellen Schwankungen des Klingenanpressdruckes auf
den verschiedenen Abschnitten der Klinge zu kennen. Ein zu geringer
Anpressdruck wirkt sich nachteilig auf das Schabergebnis aus. Ein
zu hoher Anpressdruck wiederum kann zur Beschädigung der Fläche
bei gleichzeitig beschleunigter Abnutzung der Schaberklinge führen.
Auch ungleichmäßiger Klingenanpressdruck wirkt
sich negativ auf das Schabergebnis aus und bewirkt außerdem
eine ungleichmäßige Abnutzung der Klinge. Vor
allem beim Streichen ist ein gleichmäßiger Klingenanpressdruck
im Hinblick auf die Qualität des gestrichenen Endprodukts wichtig.
In 1a ist die Drehrichtung der Walze 14 während
der Produktion durch einen Pfeil angegeben. Der Pfeil ist hier allerdings
durch zwei Kreuze abgedeckt, womit zum Ausdruck gebracht werden soll,
dass die Walze während der Bestimmung des Klingenanpressdruckes
stillgesetzt ist und also nicht rotiert. In 1a ist
ein Sonderfall der Schabvorrichtung, ein so genannter Doppelschaber,
gezeigt. Ebenso gut kann die Erfindung in Verbindung mit einem Einklingenschaber
zur Anwendung gebracht werden.
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Zur
Bestimmung des Klingenanpressdruckes hat die Anordnung Messmittel 15,
die ein oder mehrere auf Belas tung reagierende Analyseelemente 16 umfassen.
Gemäß der Erfindung ist bei der Bestimmung des
Klingenanpressdruckes das Analyseelement 16 zwischen der
Schaberklinge 12 und der Fläche 13 angeordnet,
und die Fläche befindet sich in unbewegtem Zustand. So
bleiben die Konstruktion und die Einstellungen der Schabvorrichtung
bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes unverändert,
und der mit der Anordnung bestimmte Klingenanpressdruck entspricht
exakt der Wirklichkeit. Außerdem erfolgt so die Bestimmung
des Klingenanpressdruckes schnell und kann bei Bedarf nach eventuell
vorgenommenen Einstellungen wiederholt werden. Mit dieser neuartigen
Anordnung kann der Klingenanpressdruck unabhängig von der
Konstruktion der Schabvorrichtung bestimmt werden. Dabei kann der
gleiche Analyseelement-Typ in Verbindung mit jeder beliebigen Schabvorrichtung
eingesetzt werden. Das Analyseelement ist getrennt von der Fläche
und der Schaberklinge und wird bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes
zwischen der Fläche und der Schaberklinge angeordnet.
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In 1a haben
die Schaber Klingenhalter 17 mit Belastungs-, d. h. Anpressschläuchen 18.
Am einfachsten wird bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes
gemäß der Erfindung die Walze gestoppt und der
Schaber entlastet, wobei sich der Schaber von der Fläche
abhebt. Sodann wird das erfindungsgemäße Analyseelement
auf der Fläche angeordnet und der Schaber gemäß den
Produktionseinstellungen durch Druckbeaufschlagung der Anpressschläuche
wieder belastet. Nach erfolgter Anpressdruckbestimmung wird die
Schaberklinge erneut von der Fläche abgehoben und das zwischen Schaberklinge
und Fläche befindliche Analyseelement entfernt. Danach
ist die Schabvorrichtung unverzüglich wieder produktionsbereit.
Bei Bedarf wird die Schabvorrichtung auf Grund des ermittelten Klingenanpressdruckes
und seines Profils eingestellt. In 1a befindet
sich das Analyseelement 16 zwischen den Schaberklingen 12 und
der Fläche 13, und die Schaber 11 sind
in belastetem Zustand.
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Vor
allem die zum Schaben benutzte Schaberklinge ist nach erfolgtem
Einsatz scharfgeschliffen. Dabei kann es dann bei der Bestimmung
des Klingenanpressdruckes zur Beschädigung des erfindungsgemäßen
Analyseelements kommen. Gemäß der Erfindung wird
die Schaberklinge 12 bevorzugt mit einem Messteil 19 versehen,
das sich über die gesamte Länge der Schaberklinge 12 erstreckt.
Mit dem einheitlichen, d. h. fortlaufenden Messteil lässt sich
gleichzeitig das Klingenanpressdruck-Profil leicht bestimmen. Das
Messteil 19 besteht aus einem elastischen Körper,
der an der Abschrägung, d. h. der Spitze 20 der
Schaberklinge 12 angeordnet wird. Besondere Befestigungsmittel
sind hierzu nicht erforderlich. Auf diese Weise wird eine Beschädigung
des Analyseelements vermieden. Auch bleibt so eine gute Arbeitssicherheit
gewährleistet, so dass zum Beispiel Schnittwunden beim
Aufbringen des Analyseelements auf die Fläche vermieden
werden. Eine Ausführungsform des Messteils 19 ist
in 2a–c gezeigt. Das Messteil besteht hier
aus elastischem Gummi, der durch die Wirkung der Belastung der Schaberklinge
eine Quetschung/Stauchung erfährt. Dabei verändert
sich die gegenseitige Berührungsfläche des Messteils
und des Analyseelements in Abhängigkeit von der Belastung,
was bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes und seines Profils genutzt
werden kann. Bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes kann auch
eine separate Messklinge benutzt werden, die für die Dauer
der Messung in den Klingenhalter eingesetzt wird. Diese Messklinge
kann auch mit einem fest angeordneten Messteil versehen sein. Mit
einer solchen besonderen Messklinge lässt sich eine Beschädigung
des Analyseelements vermeiden und gleichzeitig die Schabvorrichtung
in einen für die Bestimmung des Klingenanpressdruckes optimalen
Zustand versetzen. Unabhängig von der Ausführungsform
wird auf jeden Fall ein separates Analyseelement eingesetzt, das
auf die Fläche aufgebracht wird.
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In 1b–d
und 2d–f ist eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Analyseelements gezeigt.
Das Analyseelement 16 besteht hier aus selbstdurchschreibendem
Papier (NCR-Papier) 21, das sich über die gesamte
Länge der Schaberklinge 12 erstreckt. Vor allem
bei Benutzung des oben beschriebenen Messteils entsteht auf dem selbstdurchschreibenden
Papier 21 ein deutlich sichtbarer Abdruck 22,
dessen Abmessungen und Formen dem Klingenanpressdruck der Schabvorrichtung
entsprechen. Man kann dann mit einem Blick den Klingenanpressdruck
und sein Profil erfassen. Auch kann die Korrelation zwischen dem
Klingenanpressdruck und dem von ihm bewirken Abdruck experimentell
ermittelt und danach bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes
genutzt werden. Natürlich haben Struktur und Werkstoff
des Messteils Einfluss auf den entstandenen Abdruck. Bei nur schwach
zu belastenden Schabvorrichtungen wird ein weiches Messteil eingesetzt,
damit die Quetschung, d. h. die Deformierung des Messteils kontrolliert
der Belastung entsprechend erfolgt. Mit zunehmender Belastung wird,
um eine zu starke Quetschung zu vermeiden, dann ein immer härteres Messteil
gewählt.
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In 2a ist
die Schaberklinge 12 gering belastet, so dass das Messteil 19 das
Papier 21 nur leicht berührt und auf dem Papier 21 einen
schmalen Abdruck 22 hinterlässt; 2d.
In 2b wurde die Belastung erhöht, und das
Messteil 19 ist nun etwas zusammengequetscht. Der auf dem
Papier 21 entstandene linienförmige Abdruck 22 ist
nun, wie in 2e gezeigt, schon etwas breiter
als im erstgenannten Fall. In 2c ist
die Belastung der Schaberklinge 12 bereits beträchtlich;
das Messteil 19 ist nun deutlich zusammengequetscht, und
auch der Abdruck 22 auf dem Papier 21 ist entsprechend
breit. Mit dem elastischen Messteil erzielt man also eine klare
Indikation der Größe des Klingenanpressdruckes.
Die Korrelation zwischen der Abdruckbreite und dem Klingenanpressdruck
kann experimentell bestimmt werden. Als selbstdurchschreibendes
Papier kann zum Beispiel Kohlepapier verwendet werden. Der Abdruck
kann auch über eine chemische Reaktion erzeugt werden,
deren Intensität von der Belastung abhängig ist.
Solches Papier besteht aus einem Rohpapier, auf das schichtweise
Chemikalien aufgetragen sind.
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In 2d–f
ist in der einzelnen Ausführungsform der Klingenanpressdruck
im dargestellten Bereich im Wesentlichen jeweils gleichmäßig
groß, denn der Abdruck 22 auf dem Papier 21 ist
jeweils von gleich bleibender Breite. In der Praxis kann jedoch
der Klingenanpressdruck von Klingenstelle zu Klingenstelle variieren.
Diese Schwankungen sollen möglichst gering sein, wobei
dann das Klingenanpressdruck-Profil einen gleichmäßigen
Verlauf hat. In 1b–d ist das aus selbstdurchschreibendem
Papier 21 bestehende Analyseelement 16 gezeigt,
das sich über den Bereich beider Schaberklingen erstreckt
(1a). In 1b sind
auf dem Papier 21 zwei fast gleichdicke linienförmige
Abdrücke 22 von gleichmäßiger
Breite zu sehen. Daraus lässt sich schließen,
dass beide Schaberklingen den gleichen Klingenanpressdruck haben
und die Klingenanpressdruck-Profile außerdem einen gleichmäßigen
Verlauf haben. In 1c ist der untere Abdruck 22 von gleichartiger
Form wie in 1b, während der obere Abdruck 22 in der
Mitte sehr hell/blass und schmal ist. Das Klingenanpressdruck-Profil
der in Walzendrehrichtung betrachtet ersten Schaberklinge ist nun ungleichmäßig.
In der Praxis bedeutet das, dass die Schaberklinge aus irgendeinem
Grund ungleichmäßig belastet wird, was zu ungleichmäßiger
Abnutzung der Klinge und führt und sogar Durchlässigkeit, also
Fehlfunktion des Schabers zur Folge haben kann. In 1d ist
der obere Abdruck 22 dick und gleichmäßig,
so dass also die in Walzendrehrichtung betrachtet erste Schaberklinge
gleichmäßig und ausreichend stark belastet ist.
Der untere Abdruck 22 hingegen ist dünn und an
mehreren Stellen ungleichmäßig, das heißt
also, die zweite Schaberklinge ist ungleichmäßig
belastet. In der Praxis könnte eine solche Belastung bei
einem Doppelschaber ausreichen, vorausgesetzt, auch die zweite Schaberklinge ist
gleichmäßig belastet.
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In 3 ist
eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Anordnung gezeigt. Aus Übersichtlichkeitsgründen
ist nun lediglich die Schaberklinge 12 und auch diese nur
gestrichelt dargestellt. Gemäß der Erfindung besteht
das Analyseelement 16 nun aus einem oder mehreren elektronischen Sensoren 23.
Ein solcher Sensor reagiert auf Druck und liefert ein zum Druck
proportionales Spannungs- oder Stromsignal. Der erfindungsgemäße
druckempfindliche Sensor kann aus einem an sich bekannten PVDF-Membransensor
bestehen. Als druckempfindlicher Sensor kann z. B. auch ein nach
dem pie zoelektrischen Prinzip funktionierender EMF-Sensor eingesetzt
werden. Beim EMF-Sensor wird die Veränderung des elektrischen
Widerstands in einer dünnen Metallmembran gemessen. Da
das Verhältnis der Widerstandsänderung zum Druck
bekannt ist, kann der wirkliche Klingenanpressdruck bestimmt werden. Je
nach Konstruktion des Sensors erfolgt die Bestimmung des Klingenanpressdruckes
entweder mit oder ohne Messteil. Auch kann eine separate Messklinge eingesetzt
werden.
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Im
Prinzip kann das elektronische Analyseelement aus einem einzigen
Sensor bestehen. Bevorzugt werden jedoch mehrere Sensoren 23 zu
einem einheitlichen Analyseelement 16, das über
die gesamte Länge der Schaberklinge 12 reicht,
zusammengefügt. Dabei ist dann die Möglichkeit
gegeben, einzelne Sensoren auszuwechseln und die Länge des
Analyseelementes zu verändern. In 3 ist ein Sensor 23 vergrößert
dargestellt. In dem Analyseelement 16 sind die Sensoren 23 außerdem
elektrisch zusammengeschaltet, und das Verbindungskabel 24 kann
zum Beispiel an einen Laptop 25 angeschlossen sein. Unter
Einsatz eines Konzentrators 26 oder eines Routers können
mehrere elektronische Analyseelemente an ein und denselben Rechner 25 angeschlossen
werden. Aus den von den Sensoren gelieferten Spannungssignalen können
dann Größe und Position des Klingenanpressdruckes
ermittelt werden. Auf diese Weise erhält man auch das Klingenanpressdruck-Profil.
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Die
Konstruktion der zur Bestimmung des Klingenanpressdruckes dienenden
erfindungsgemäßen Anlage variiert je nach Ausführungsform.
Auf jeden Fall gehören zu der Anlage Messmittel 15,
die ein oder mehrere auf Belastung reagierende Analyseelemente 16 umfassen.
Das Analyseelement wird in Verbindung mit der zum Schaben oder Streichen der
Fläche 13 bestimmten und mit einer Schaberklinge 12 bestückten
Schabvorrichtung 10 eingesetzt. Gemäß der
Erfindung ist das Analyseelement 16 eine separate Komponente,
die bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes zwischen der Schaberklinge 12 und
der Fläche 13 angeordnet wird, wobei sich die Fläche 13 bei
der Bestimmung des Klingenanpressdruckes in unbewegtem Zustand befindet.
Der Schaber kann dabei seine Produktionseinstellungen behalten,
wodurch die Bestimmung beschleunigt wird. Außerdem befindet
sich das Analyseelement genau an jener Stelle, an der der Klingenanpressdruck
tatsächlich zur Wirkung kommt. So entsprechen also der
mit der Anlage zu bestimmende Klingenanpressdruck und dessen Profil
exakt der tatsächlichen Situation. In der Praxis ist die
Breite des Analyseelements 16 größer
als die Länge der Schaberklinge 12, so dass der
Klingenanpressdruck in einem Zug über die gesamte Länge
der Schaberklinge bestimmt werden kann. Gemäß der
Erfindung besteht das Analyseelement 16 aus selbstdurchschreibendem
Papier oder aber aus einem oder mehreren elektronischen Sensoren 23.
Außerdem ist auch eine Kombination dieser Ausführungsformen
möglich. Zum Beispiel wird dann mit den Sensoren der tatsächliche
Anpressdruck bestimmt, während man mit dem selbstdurchschreibenden
Papier einen visuell wahrnehmbaren Abdruck erhält. Vor
allem das selbstdurchschreibende Papier auf Rolle, von der für
die jeweilige Schabvorrichtung eine passende Länge abgeschnitten
wird, ist auch leicht zu lagern und zu transportieren.
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Die
Messmittel 15 umfassen ein Messteil 19, das in 2a–c
dargestellt ist. Bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes wird
das Messteil an der Schaberklinge 12 im Wesentlichen über
deren gesamte Länge angeordnet. Für die Dauer
der Aufbewahrung kann das elastische Messteil aufgerollt werden,
oder es kann aus mehreren kürzeren Teilen bestehen, die
an der Spitze der Schaberklinge befestigt werden. Zu den Messmitteln
kann auch eine spezielle Messklinge gehören, die zur Bestimmung
des Klingenanpressdruckes gegen die Schaberklinge ausgetauscht wird.
In der Praxis wird bei der Bestimmung des Klingenanpressdruckes
zuerst die Schabvorrichtung entlastet. Sodann wird das Analyseelement
an der Klingenstelle auf die Fläche aufgebracht. Nun wird
die Schabvorrichtung zwecks Bestimmung des Klingenanpressdruckes
erneut belastet. Wie bereits oben erwähnt, kann die Schabvorrichtung
vor ihrer Belastung mit einem Messteil und/oder einer Messklinge
versehen werden. Auf diese Weise kann die Bestimmung des Klingenanpressdruckes
unabhängig von der Konstruktion der Schabvorrichtung und vom
Schaberklingentyp erfolgen.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung und Anlage wie auch
das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich zur
Bestimmung des Klingenanpressdruckes von Schabvorrichtungen verschiedenster
Art. Die Bestimmung erfolgt schnell, und das Ergebnis ist genau.
Durch diese Bestimmung lässt sich auf einfache Weise der
Zustand der Schabvorrichtung wie auch der verschiedenen Komponenten
prüfen. Gleichzeitig wird zum einen eine Beschädigung
der zu behandelnden Fläche, zum anderen aber auch eventuelle
Fehlfunktion, z. B. Durchlässigkeit, vermieden, wenn der
wirkliche Klingenanpressdruck und sein Profil bekannt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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