DE19827234A1 - Auftragsvorrichtung, Verwendung eines Stellglieds in einer Auftragsvorrichtung, Stellantriebsvorrichtung, Positions- oder/und Kraftregelung - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (16) auf eine Materialbahn (14), insbesondere aus Papier oder Karton, umfaßt ein Funktionselement (22) und eine auf das Funktionselement (22) einwirkende Stellvorrichtung (28), welche wenigstens ein elektrochemisches Stellglied (36) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Mate­ rialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend ein Funktions­ element und eine auf das Funktionselement einwirkende Stellvorrichtung.

Derartige Vorrichtungen sind im Stand der Technik allgemein bekannt; lediglich beispielhaft sei auf die EP 0 807 711 A2 verwiesen. Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Auftragsvorrichtung ist das Funktionselement ein Element zum Egalisieren oder/und Dosieren des auf die Materialbahn aufgetragenen bzw. aufzutragenden Auftragsmediums. Es sind jedoch auch andere Arten von Funktionselementen bei gattungsgemäßen Auftragsvor­ richtungen bekannt, beispielsweise eine Austrittsmengenblende am Abgabe­ ende eines Freistrahl-Düsenauftragswerks. Zur Verstellung des jeweiligen Funktionselements werden im Stand der Technik häufig elektromotorische Antriebe, Pneumatikschläuche oder Pneumatikkissen und dergleichen einge­ setzt. Zur Erzielung der gewünschten Stellgenauigkeit ist es beim Einsatz von Elektromotoren erforderlich, diesen ein Untersetzungsgetriebe nach­ zuordnen, was diese Art des Antriebs in Anschaffung und Wartung relativ kostenintensiv macht. Darüber hinaus müssen beim Anfahren des unter­ setzten Elektromotors im Zuge einer Verstellung des Funktionselements Haftreibungswiderstände überwunden werden, was die erzielbare Stell­ genauigkeit nachteilig beeinflußt. Der Einsatz von Pneumatikelementen hat insbesondere bei Verwendung vieler relativ kleiner Pneumatikkissen den Nachteil, daß die zur Erzielung der gewünschten Stellgenauigkeit erfor­ derliche Präzision bei der Dosierung der einem einzelnen Pneumatikelement zuzuführenden Druckluftmenge nur mit relativ hohem Aufwand sicherge­ stellt werden kann.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungs­ gemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, daß die gewünschte Stell­ genauigkeit in einfacher Weise bereitgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stellvorrich­ tung wenigstens ein elektrochemisches Stellglied umfaßt. Ein derartiges Stellglied zwar aus dem Prospekt der Fa. Friwo Silberkraft, Ges. für Batterietechnik mbH "ECA - Elektrochemischer Aktor" an sich bekannt. Es wurde jedoch bislang aus den nachfolgend diskutierten Gründen als für den Einsatz in einer gattungsgemäßen Vorrichtung ungeeignet angesehen:

Zum einen wurde das elektrochemische Stellglied als im Vergleich zu seiner Baugröße zu schwach angesehen, um zum Anstellen beispielsweise einer Rakelklinge gegen die laufende Materialbahn eingesetzt werden zu können. Erfahrungsgemäß benötigt man beim Egalisieren/Dosieren einer direkt auf eine Materialbahn aufgetragenen Schicht mittels einer Rakelklinge an der Klinge einer Anpreßkraft von etwa 1,5 N pro Millimeter in Querrichtung der Materialbahn gemessener Klingenlänge, d. h. etwa 150 N pro Dezimeter Arbeitsbreite. Zwar liegt dieser Wert unter der in dem vorstehend angespro­ chenen Prospekt angegebenen Nennkraft des elektrochemischen Aktors von 300 N. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß das Stellglied bzw. eine Mehrzahl von in Querrichtung der Materialbahn nebeneinander angeordneter Stellglieder nicht unmittelbar an der Rakelklinge angreifen kann. Dies würde nämlich unweigerlich zu einer Verschlechterung des Auftragsergebnisses führen. Vielmehr muß zwischen den Stellgliedern und der Rakelklinge ein über die gesamte Arbeitsbreite der Materialbahn durchgehendes Element zur Vergleichmäßigung der Andrückkraft vorgesehen sein, wobei die zur Verfor­ mung dieses Vergleichmäßigungselements erforderliche Kraft ebenfalls von dem Stellglied bzw. den Stellgliedern aufgebracht werden muß. Die in der Praxis eingesetzten Stellglieder weisen daher bei einer 100 Millimeter- Teilung bzw. einer 75 Millimeter-Teilung eine Nennkraft von 10 kN auf, d. h. eine um einen Faktor von etwa 30 höhere Nennkraft.

Ein weiteres Vorurteil gegenüber dem elektrochemischen Aktor bestand in seiner Temperaturempfindlichkeit. Wie aus dem vorstehend angesprochenen Prospekt hervorgeht, wird das elektrochemische Stellglied mit Gleichstrom betrieben und entspricht in seiner Funktionsweise einem Akkumulator. Der bei der Ladung und Entladung aufgrund einer elektrochemischen Reaktion gebildete bzw. verbrauchte Wasserstoff bewirkt eine Veränderung des Innendrucks, der wie bei einem Pneumatikelement in eine Expansions- bzw. Kontraktionsbewegung des elektrochemischen Stellglieds umgesetzt wird. Die Wirkungsweise des elektrochemischen Stellglieds beruht also auf der Vergrößerung bzw. Verkleinerung eines abgeschlossenen Gasvolumens.

Nun gehorcht aber jedes abgeschlossene Gasvolumen dem Gasgesetz, wonach das Gasvolumen auf eine Temperaturerhöhung mit einem Druck- oder/und Volumen anstieg reagiert, also mit einer Änderung entweder des Stellwegs oder der Stellkraft. Bei herkömmlichen Pneumatikelementen kann auf eine temperaturbedingte Stellkraftänderung relativ schnell reagiert werden, da diese über kein abgeschlossenes Gasvolumen verfügen, sondern das Gasvolumen mittels einer externen Druckluftzufuhr bzw. -abfuhr ver­ ändert werden kann. Im Gegensatz dazu kann das elektrochemische Stell­ glied aufgrund der relativ niedrigen Geschwindigkeit der elektrochemischen Reaktion nur langsam auf Temperaturänderungen reagieren.

Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß das elektrochemische Stellglied sich trotz der vorstehend diskutierten Nachteile entgegen aller Erwartungen für den Einsatz in einer gattungsgemäßen Vorrichtung eignet.

Wie vorstehend bereits erwähnt, kann das Funktionselement ein Element zum Egalisieren oder/und Dosieren einer zur Auftragung auf die Materialbahn bestimmten Schicht oder/und einer auf die Materialbahn aufgetragenen Schicht des Auftragsmediums sein. Es ist jedoch ebenso möglich, die erfindungsgemäße Stellvorrichtung auch bei anderen Funktionselementen zu verwenden, beispielsweise der Austrittsmengenblende am Abgabeende eines Freistrahl-Düsenauftragswerks, . . . und dergleichen.

Ein direkter und somit verlustarmer Kraftfluß kann erzielt werden, wenn das elektrochemische Stellglied einenends an einem Ausgangselement der Stell­ vorrichtung und andernends an einem rahmenfesten Teil der Auftragsvor­ richtung angreift. Dabei kann die Kraft des elektrochemischen Stellglieds dann besonders unmittelbar in das Funktionselement eingeleitet werden, wenn das Ausgangselement der Stellvorrichtung an einer zur Vergleichmäßi­ gung der Andrückkraft gegen das Funktionselement dienenden Anpreßleiste angreift.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein weiteres elektrochemisches Stellglied vorgesehen ist, welches einenends an dem Ausgangselement und andernends an einem rahmenfesten Teil der Auftrags­ vorrichtung angreift, und zwar derart, daß es bei einer Expansion des einen elektrochemischen Stellglieds komprimiert wird. Durch dieses "Gegenein­ anderarbeiten" der beiden elektrochemischen Stellglieder können die Aus­ wirkungen zahlreicher äußerer Einflüsse, beispielsweise der Temperatur, auf die Anpreßkraft, mit der das Ausgangselement der Stellvorrichtung gegen das Funktionselement andrückt, minimiert, wenn nicht gar vollständig ausgeschlossen werden.

Mittels zweier gegeneinander arbeitender elektrochemischer Stellglieder können aber auch Expansions/Kontraktions-Hystereseeffekte verringert bzw. verhindert werden, wenn jedem der Stellglieder ein ohmscher Widerstand zugeordnet ist, über den man das jeweilige Stellglied bei Betätigung des jeweils anderen Stellglieds kurzschließt. Durch dieses Kurzschließen kann das jeweils kurzgeschlossene Stellglied in einen "schwimmenden" Zustand gebracht werden, in welchem es äußeren Kräften frei folgen kann.

Den vorstehend diskutierten Hystereseeffekten kann auch dadurch begegnet werden, daß eine Federeinheit vorgesehen ist, welche einenends an dem Ausgangselement und andernends an einem rahmenfesten Teil der Auftrags­ vorrichtung angreift. Dabei können sowohl Druckfedereinheiten als auch Zugfedereinheiten eingesetzt werden, also Federeinheiten, welche bei einer Expansion des elektrochemischen Stellglieds entweder komprimiert oder gedehnt werden. Im Hinblick auf einen möglichst einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung ist es möglich, daß das Funktions­ element, beispielsweise das Element zum Egalisieren oder/und Dosieren, die Federeinheit bildet.

Um das elektrochemische Stellglied und die weiteren für den Betrieb der Stellvorrichtung erforderlichen Teile vor einer Verschmutzung durch Auftragsmedium-Spritzer oder dergleichen schützen zu können, wird vorgeschlagen, daß das Ausgangselement ein Gehäuse umfaßt, welches das elektrochemische Stellglied, das rahmenfeste Teil und gegebenenfalls die Federeinheit oder/und das weitere elektrochemische Stellglied umschließt, wobei das rahmenfeste Teil eine zugehörige Öffnung des Gehäuses durch­ setzt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß ein rahmenfestes Gehäuse vorgesehen ist, welches das elektrochemische Stellglied, das Ausgangs­ element und gegebenenfalls die Federeinheit oder/und das weitere elektro­ chemische Stellglied umschließt, wobei das Ausgangselement eine zuge­ hörige Öffnung des Gehäuses durchsetzt. Gemäß einer weiteren Alternative, die sich durch einfachen Aufbau auszeichnet, ist vorgesehen, daß das Ausgangselement und das rahmenfeste Teil über längenveränderliche, vorzugsweise dehnbare, Wandungen miteinander verbunden sind, wobei das elektrochemische Stellglied in einer von Ausgangselement, rahmenfestem Teil und diesen Wandungen begrenzten Kammer angeordnet ist.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn das elektrochemische Stellglied als solches gekapselt ausgebildet ist, beispielsweise indem zumindest eine äußere Hülle des elektrochemischen Stellglieds dehnbar ausgebildet ist.

Wenn vorstehend der Begriff dehnbar verwendet wurde, so kann diese Dehnbarkeit zum einen eine Eigenschaft des Wandungs- bzw. Hüllenmate­ rials sein. D.h. es werden Materialien verwendet, die flexibel, elastisch oder dergleichen sind. Zum anderen kann diese Dehnbarkeit aber auch eine Eigenschaft der Ausbildung der Wandung bzw. Hülle sein. Beispielsweise kann die Wandung bzw. Hülle balgenartig ausgebildet sein.

Zur Vergrößerung der Stellkraft oder/und des Stellwegs wird in Weiter­ bildung der Erfindung vorgeschlagen, daß wenigstens ein zusätzliches Stellglied vorgesehen ist, welches parallel oder/und in Serie zu dem einen elektrochemischen Stellglied oder/und dem weiteren elektrochemischen Stellglied angeordnet ist.

Zur Ermöglichung einer präzisen Ansteuerung der Stellvorrichtung wird ferner vorgeschlagen, daß sie einen Stellweg-Sensor oder/und einen Kraft- Sensor umfaßt oder/und daß sie einen Temperatur-Sensor umfaßt. Eine direkte Ermittlung des Zustands des elektrochemischen Stellglieds bzw. der elektrochemischen Stellglieder wird möglich, wenn sie eine Vorrichtung zum Erfassen der in das elektrochemische Stellglied bzw. die elektrochemischen Stellglieder eingespeisten bzw. aus diesem bzw. diesen abgezogenen Ladungsmenge umfaßt.

Ein weitgehend automatischer Betrieb der Stellvorrichtung kann dadurch erhalten werden, daß eine Steuereinheit zur Betätigung des elektrochemi­ schen Stellglieds bzw. der elektrochemischen Stellglieder vorgesehen ist. Dabei kann die Steuereinheit das elektrochemische Stellglied bzw. die elektrochemischen Stellglieder je nach Wunsch stromgeregelt oder span­ nungsgeregelt betätigen. Um eine Querprofilierung der auf die Materialbahn aufgebrachten Schicht von Auftragsmedium ermöglichen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Stellvorrichtung eine Mehrzahl von in Querrichtung der Materialbahn nebeneinander angeordneten Stelleinheiten umfaßt, von denen zumindest einige wenigstens ein elektrochemisches Stellglied aufweisen. Diese Stellvorrichtungen können in einem gemeinsamen Gehäuse bzw. in einer gemeinsamen Kammer angeordnet sein oder auch jeweils für sich in einem gesonderten Gehäuse bzw. einer gesonderten Kammer.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Stellglieds, welches bei einem Bauvolumen von zwischen etwa 10 cm³ und etwa 250 cm³ eine Stellkraft von zwischen etwa 50 N und etwa 1000 N bereitstellt, in einer Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Material­ bahn, insbesondere aus Papier oder Karton.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf eine Stellantriebs­ vorrichtung mit einer Antriebseinheit und einem Ausgangselement, bei welcher die Antriebseinheit und zwei elektrochemische Stellglieder umfaßt, die beide einenends an dem Ausgangselement und anderenends an einem Stützelement angreifen, und zwar derart, daß bei Expansion eines der Stell­ glieder das jeweils andere komprimiert wird. Hinsichtlich der Weiterbildungs­ varianten dieser Stellantriebsvorrichtung sei auf die vorstehende Diskussion der Auftragsvorrichtung verwiesen.

Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Positions- oder/und Kraftregelung unter Verwendung der Erfassungssignale einer Sensorvorrichtung bzw. von Sensorvorrichtungen, wie sie vorstehend angesprochen wurden, und einer Steuereinheit, wie sie ebenfalls vorstehend angesprochen wurde.

Hinsichtlich der mit den vorstehenden Aspekten "Verwendung eines Stell­ glieds", "Stellantriebsvorrichtung" und "Positions- oder/und Kraftregelung" erzielbaren Vorteile sei auf die vorstehende Diskussion der erfindungs­ gemäßen Auftragsvorrichtung verwiesen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung mit einer ein elektro­ chemisches Stellglied umfassenden Stellvorrichtung;

Fig. 2-6 geschnittene Seitenansichten abgewandelter Ausführungs­ formen von Stellvorrichtungen und

Fig. 7 eine schematische Draufsicht einer zur Querprofilierung ausgelegten Stellvorrichtung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie dient zum Beschichten einer um eine Gegenwalze 12 herum­ geführten Materialbahn 14 mit Auftragsmedium 16. Das Auftragsmedium 16 wird mittels eines nicht dargestellten Auftragswerks auf die Materialbahn 14 vordosiert aufgebracht und von dieser in Laufrichtung L zu einer Dosier/Egalisier-Einrichtung 18 transportiert, welche das Auftragsmedium 16 fertigdosiert, d. h. überschüssiges Auftragsmedium 16a abrakelt, und das restliche, auf der Materialbahn 14 verbleibende Auftragsmedium 16 zur Bildung der Auftragsschicht 20 glättet.

Die Dosier/Egalisier-Einrichtung umfaßt eine Rakelklinge 22, welche mittels einer Halterung 24 an einem Trägerbalken 26 befestigt ist. Die Rakelklinge 22 wird mittels einer ebenfalls am Trägerbalken 26 angeordneten Stellvor­ richtung 28 gegen die Materialbahn 14 angestellt.

Die Stellvorrichtung 28 umfaßt in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ form ein im Querschnitt "umgekehrt T"-förmiges rahmenfestes Teil 30, das am Trägerbalken 26 befestigt ist, so wie ein auf dem rahmenfesten Teil 30 in Richtung des Doppelpfeils V verschiebbar geführtes Gehäuse 32. Ein Vertikalschenkel 30a des rahmenfesten Elements 30 durchsetzt eine untere Öffnung 32a des Gehäuses 32. In dem vom Gehäuse 32 umschlossenen Raum 34 ist ein elektrochemisches Stellglied 36 angeordnet, das einenends an einer Seitenwand des Gehäuses 32 und andernends an dem Vertikal­ schenkel 30a des rahmenfesten Elements angreift. Ferner ist in dem Raum 34 eine Schraubendruckfeder 38 angeordnet, welche ebenfalls einenends am Gehäuse 32 und andernends am Vertikalschenkel 30a des rahmenfesten Teils 30 angreift, und zwar derart, daß sie einer vom elektrochemischen Stellglied 36 ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Die Feder 38 stellt somit zum einen den sicheren Eingriff des elektrochemischen Stellglieds mit dem Gehäuse und dem rahmenfesten Teil sicher und ermöglicht es zum anderen, Expansions/Kontraktions-bedingte Hystereseeffekte in der vom elektro­ chemischen Stellglied 36 erzeugten Stellkraft bzw. im Stellweg des elektro­ chemischen Stellglieds 36 auszugleichen.

Die Funktion des an sich bekannten elektrochemischen Stellglieds 36 beruht auf einer Gasentwicklung in seinem abgeschlossenen Innenraum infolge einer elektrochemischen Reaktion, welche durch einen von außen zugeführ­ ten Stromfluß kontrolliert werden kann. Je nach den äußeren Randbedingun­ gen des elektrochemischen Stellglieds 36 kann diese Gasentwicklung zu einer Expansion des Innenvolumens des Stellglieds und somit zu einer Expansion des gesamten Stellglieds führen, oder aber zu einer Erhöhung des Gasdrucks im Innenraum des Stellglieds und somit zu einer Erhöhung der vom Stellglied 36 erzeugten Stellkraft. Durch Umkehr des Stroms kann auch die für die Gasentwicklung verantwortliche elektrochemische Reaktion umgekehrt werden, so daß Gas wieder verbraucht wird, was mit einer entsprechenden Kontraktion des Stellglieds bzw. einer entsprechenden Verringerung der vom Stellglied ausgeübten Stellkraft einhergeht.

Das gasbildende Element muß nicht notwendigerweise im Stellelement selbst vorgesehen sein. Vielmehr kann es mit diesem auch über einen Schlauch, ein Rohr oder dergleichen verbunden sein.

Zur Ansteuerung des elektrochemischen Stellglieds ist in Fig. 1 eine Steuereinheit 40 vorgesehen, welche über Stromzufuhrleitungen 40a und 40b mit dem elektrochemischen Stellglied verbunden ist. In der Strom­ zuführleitung 40a ist ein Strommeßgerät 42 angeordnet. Ferner ist ein Spannungsmeßgerät 44 vorgesehen. Obgleich dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist, liefern die Meßgeräte 42 und 44 Strom- bzw. Spannungs-Meßsignale an die Steuereinheit 40. Darüber hinaus ist der Steuereinheit 40 ein Zeit­ meßgerät 46 zugeordnet, das in Fig. 1 grob schematisch als Uhr dargestellt ist.

Nachzutragen ist noch, daß die infolge eines Stroms gebildete bzw. ver­ brauchte Gasmenge der Ladungsmenge proportional ist, welche durch diesen Strom dem elektrochemischen Stellglied 36 zugeführt bzw. von diesem abgeführt worden ist.

Mit Hilfe der Steuereinheit 40 kann die dem elektrochemischen Stellglied 36 zugeführte bzw. von diesem abgeführte Ladungsmenge entweder strom­ überwacht oder spannungsüberwacht gesteuert werden. Dabei macht man es sich zunutze, daß die Ladungsmenge Q gleich dem Produkt der Stromstärke 1 mit der Zeitdauer t des Stromflusses ist,

Q= I.T

bzw. daß die zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem elektrochemischen Stellglied 36 in Gas umgesetzte Ladungsmenge Q gleich dem Produkt aus der bekannten Kapazität C des Stellglieds 36 mit der an den Anschlüssen des Stellglieds 36 anliegenden Spannung U ist

Q = C.U.

Zur Inbetriebnahme der Stellvorrichtung 28 muß zunächst die Rakelklinge 22 gegen die Materialbahn 14 angestellt werden. Hierzu wird das elektro­ chemische Stellglied 36 so angesteuert, daß es expandiert. Infolge dieser Expansion wird das Gehäuse 32 in Fig. 1 nach links verlagert und drückt über einen Stellansatz 47 und eine Anstellkraft-Vergleichmäßigungsleiste 48 gegen die Rakelklinge 22 an, bis diese gegen die Materialbahn 14 angestellt ist. Bei weiterer Stromzufuhr wird das elektrochemische Stellglied 36 infolge einer Verformung der Rakelklinge 22 zwar noch mit einer geringfügigen Expansion reagieren können. Die hauptsächliche Reaktion wird jedoch in einem Anstieg der auf die Rakelklinge ausgeübten Stellkraft bestehen, so daß die Rakelklinge 22 mit einer gewünschten Anpreßkraft gegen die Mate­ rialbahn 14 angestellt werden kann.

Zur Erfassung des erzielten Stellwegs bzw. der erzielten Stellkraft sind ein Stellweg-Sensor 50 und ein Stellkraft-Sensor 52 vorgesehen. Der Stellweg- Sensor 50 umfaßt im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eine Linealeinheit 50a am Gehäuse 32 und einen Zeiger 50b am rahmenfesten Teil 30. Der Stellkraft-Sensor 52 umfaßt beispielsweise einen Dehnungsmeßstreifen, der einenends am Gehäuse 32 und andernends am rahmenfesten Teil 30 an­ greift. Ferner ist ein Temperatur-Sensor 51 vorgesehen. Die Sensoren 50, 51 und 52 geben ihre Meßsignale über nicht dargestellte Signalleitungen an die Steuereinheit 40 aus, welche diese Meßsignale bei der Ansteuerung des elektrochemischen Stellglieds 36 berücksichtigt.

Um das elektrochemische Stellglied in einen neutralen Zustand überführen zu können, in welchem es auf äußere Kräfte, die beispielsweise von der Feder 38 oder der Rakelklinge 32 auf es ausgeübt werden, frei reagieren kann, ist dem elektrochemischen Stellglied 36 ein ohm'scher Widerstand 54 zugeordnet, über den seine beiden Anschlüsse kurzgeschlossen werden können.

Die Stellvorrichtung 128 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Stellvor­ richtung 28 gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, daß anstelle einer Feder (entsprechend der Feder 38) zusätzlich zu dem elektrochemischen Stellglied 136 ein weiteres elektrochemisches Stellglied 156 vorgesehen ist, welches einenends am Gehäuse 132 und andernends am Vertikalschenkel 130a des rahmenfesten Teils 130 angreift, und zwar derart, daß es dem elektro­ chemischen Stellglied 136 entgegenwirkt. Bei einer Expansion des elektro­ chemischen Stellglieds 136 wird also das weitere elektrochemische Stell­ glied 156 komprimiert, während es bei einer Kontraktion des Stellglieds 136 gedehnt wird. Entsprechendes gilt umgekehrt bei einer Ansteuerung des weiteren elektrochemischen Stellglieds 156 für das Stellglied 136.

Diese "gegenläufige" Anordnung hat den Vorteil, daß Hystereseeffekte in Stellkraft bzw. Stellweg aufgrund eines Übergangs von Expansion zu Kon­ traktion bzw. umgekehrt verringert, wenn nicht gar vollständig ausge­ schlossen, werden können. Hinsichtlich der Ausbildung der gesamten Auf­ tragsvorrichtung und der Details zur Ansteuerung der elektrochemischen Stellglieder 136 und 156 sei auf die vorstehende Beschreibung der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1 verwiesen.

Gemäß Fig. 3 kann in der Stellvorrichtung 228 anstelle der Schrauben­ druckfeder 38 auch eine Schraubenzugfeder 238 in Kombination mit einem elektrochemischen Stellglied 236 eingesetzt werden. Darüber hinaus bildet im Unterschied zu den vorstehend diskutierten Ausführungsformen das rah­ menfeste Teil 230 ein Gehäuse, dessen Öffnung 230b von einem Vertikal­ schenkel 232b des Ausgangselements 232 der Stellvorrichtung 228 durch­ setzt wird. Sowohl das elektrochemische Stellglied 236 als auch die Schraubenzugfeder 238 greifen einenends am rahmenfesten Teil 230 und andernends am Vertikalschenkel 232b des Ausgangselements 232 an. Hinsichtlich weiterer Ausführungsdetails sei auf die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 verwiesen.

Die Stellvorrichtung 328 gemäß Fig. 4 entspricht hinsichtlich der Ausbildung des rahmenfesten Teils 330 und des Ausgangselements 332 der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 3. Ferner sind zusätzlich zu den beiden elektro­ chemischen Stellgliedern 336 und 356, deren Anordnung der Ausführungs­ form gemäß Fig. 2 entspricht, zwei einander entgegenwirkende Federn 338 und 358 vorgesehen, welche sowohl von Zugfedern als auch von Druck­ federn gebildet sein können. Ansonsten sei wiederum auf die Diskussion der vorstehenden Ausführungsformen verwiesen.

Bei der Stellvorrichtung 428 gemäß Fig. 5 sind in dem von dem rahmen­ festen Teil 430 und dem Ausgangselement 432 umschlossenen Raum 434 zwei elektrochemische Stellglieder 436 und 436' zueinander in Reihe angeordnet, d. h. das elektrochemische Stellglied 436 stützt sich einenends am Ausgangselement 432 und andernends am elektrochemischen Stellglied 436' ab, während sich das elektrochemische Stellglied 436' einenends am elektrochemischen Stellglied 436 und andernends am rahmenfesten Teil 430 abstützt. Durch diese Reihenanordnung kann ein besonders großer Stellweg realisiert werden. Beiden Stellgliedern 436 und 436' ist eine Federeinheit 438 parallel geschaltet. Ansonsten sei wiederum auf die vorstehende Diskussion der Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 4 verwiesen.

Gemäß Fig. 6 umfaßt die Stellvorrichtung 528 zwei parallel zueinander an­ geordnete Stellglieder 536 und 536', welche beide einenends am Gehäuse 532 und andernends am rahmenfesten Teil 530 angreifen. Zur Hysterese­ kompensation sind ferner den Stellgliedern 536 und 536' entgegenwirkende Federeinheiten 538 und 538' vorgesehen. Ansonsten sei wiederum auf die vorstehende Diskussion der Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 5 ver­ wiesen.

In der vorstehenden Diskussion wurden verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stellvorrichtungen erläutert, die sich an einer be­ stimmten Stelle der Arbeitsbreite der Materialbahn 14 befanden. Zur Quer­ profilierung der Auftragsschicht 20 ist es jedoch auch möglich, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, daß die Stellvorrichtung in Querrichtung Q der Materialbahn 14 eine Mehrzahl von Stelleinheiten 628, 628', 628'', . . . umfaßt, die unabhängig voneinander von der Steuereinheit 40 angesteuert werden können. Darüber hinaus hat die Stellvorrichtung im Vergleich mit den vorstehend geschilderten Ausführungsformen den Vorteil besonders ein­ fachen Aufbaus. Und zwar stützen sich die elektrochemischen Stellglieder 636, 636', 636'', . . . der Stelleinheiten 628, 628', 628'', . . . einenends am rahmenfesten Teil 630 und andernends mit einer Nase 647 unmittelbar an dem Ausgangselement bzw. der Anstellkraft-Vergleichmäßigungsleiste 648 ab. Das die Stellglieder 636, 636', 636'', . . . vor Verschmutzung schützende Gehäuse wird abschnittsweise vom rahmenfesten Teil 630, abschnittsweise von der Leiste 648 und darüber hinaus von dehnbaren Wandungselementen 660 gebildet, welche aus Gummi, einem gummiartigen Material oder einem anderen dehnbaren Material gefertigt sind, zum einen an der Leiste 648 und zum anderen am rahmenfesten Teil 630 befestigt sind. Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 keine gesonderten Federeinheiten vorgesehen sind, sondern daß die Federfunktion von der Gummielastizität der Wandungen 660 oder/und von der Rakelklinge 22 übernommen wird.

Nachzutragen ist noch, daß auch die elektrochemischen Stellglieder 36 eine äußere Hülle aufweisen kann, die aus einem dehnbaren Material gefertigt ist bzw. dehnbar gestaltet. Beispielsweise kann die äußere Hülle balgenartig gestaltet sein, wobei die Fortpflanzungsrichtung der Balgenfalten sowohl in als auch orthogonal zur Dehnungsrichtung verlaufen kann. Auch die Dehn­ barkeit der Wandungen 660 kann durch einen balgenartigen Aufbau bereit­ gestellt werden.

Claims (23)

1. Vorrichtung (10) zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (16) auf eine Materialbahn (14), insbe­ sondere aus Papier oder Karton, umfassend ein Funktionselement (22) und eine auf das Funktionselement (22) einwirkende Stellvorrichtung (28), dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (28) wenigstens ein elektrochemisches Stellglied (36) umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionselement (22) ein Element zum Egalisieren oder/und Dosieren einer zur Auftragung auf die Material­ bahn bestimmten Schicht oder/und einer auf die Materialbahn (14) auf­ getragenen Schicht (20) des Auftragsmediums (16) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochemische Stellglied (36) einenends an einem Ausgangselement (32) der Stellvorrichtung (28) und andernends an einem rahmenfesten Teil (30a) der Auftragsvorrichtung (28) angreift.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres elektrochemisches Stellglied (156; 356) vorgesehen ist, welches einenends an dem Ausgangs­ element (132; 332) und andernends an einem rahmenfesten Teil (130a; 330a) der Auftragsvorrichtung (128; 328) angreift, und zwar derart, daß es bei einer Expansion des einen elektrochemischen Stellglieds (136; 336) komprimiert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Stellglied (36) ein ohm'scher Widerstand (54) zugeordnet ist, über den man das jeweilige Stellglied bei Betätigung des jeweils anderen Stellglieds kurzschließt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federeinheit (38) vorgesehen ist, welche einenends an dem Ausgangselement (32) und andernends an einem rahmenfesten Teil (30a) der Auftragsvorrichtung (28) angreift, und zwar entweder derart, daß sie bei einer Expansion des elektro­ chemischen Stellglieds (36) komprimiert wird, oder derart, daß sie bei einer Expansion des elektrochemischen Stellglieds (36) gedehnt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionselement (22), beispielsweise das Element zum Egalisieren oder/und Dosieren, die Federeinheit bildet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangselement ein Gehäuse (32) umfaßt, welches das elektrochemische Stellglied (36), das rahmenfeste Teil (30a) und gegebenenfalls die Federeinheit (38) oder/und das weitere elektrochemische Stellglied umschließt, wobei das rahmenfeste Teil (30a) eine zugehörige Öffnung (32a) des Gehäuses (32) durchsetzt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein rahmenfestes Gehäuse (230) vorge­ sehen ist, welches das elektrochemische Stellglied (236), zumindest abschnittsweise das Ausgangselement (232b) und gegebenenfalls die Federeinheit (238) oder/und das weitere elektrochemische Stellglied umschließt, wobei das Ausgangselement (232b) eine zugehörige Öffnung (230b) des Gehäuses (230) durchsetzt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangselement (548) und das rah­ menfeste Teil (630) über längenveränderliche, vorzugsweise dehnbare Wandungen (660) miteinander verbunden sind, wobei das elektrochemi­ sche Stellglied (636) in einer von Ausgangselement (648), rahmen­ festem Teil (630) und diesen Wandungen (660) begrenzten Kammer angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine äußere Hülle des elektro­ chemischen Stellglieds (36) dehnbar ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzliches Stellglied vorgesehen ist, welches parallel (536') oder/und in Serie (436') zudem einen elektrochemischen Stellglied (536; 436) oder/und dem weiteren elektrochemischen Stellglied angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Stellweg-Sensor (50) oder/und einen Kraft-Sensor (52) umfaßt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Temperatur-Sensor (51) umfaßt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung (40) zum Bestimmen der in das elektrochemische Stellglied (36) bzw. die elektrochemischen Stellglieder eingespeisten bzw. aus diesem bzw. diesen abgezogenen Ladungsmenge umfaßt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (40) zur Betätigung des elektrochemischen Stellglieds (36) bzw. der elektrochemischen Stell­ glieder vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (40) das elektro­ chemische Stellglied (36) bzw. die elektrochemischen Stellglieder stromgeregelt betätigt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (40) das elektro­ chemische Stellglied (36) bzw. die elektrochemischen Stellglieder spannungsgeregelt betätigt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung eine Mehrzahl von in Querrichtung (Q) der Materialbahn nebeneinander angeordneten Stell­ einheiten (628, 628', 628'') umfaßt, von denen zumindest einige wenigstens ein elektrochemisches Stellglied (636, 636', 636'') aufweisen.

20. Verwendung eines Stellglieds (36), welches bei einem Bauvolumen von zwischen etwa 10 cm³ und etwa 250 cm³ eine Stellkraft von zwischen etwa 50 N und etwa 1000 N bereitstellt, in einer Vorrichtung (10) zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (6) auf eine Materialbahn (14), insbesondere aus Papier oder Karton.

21. Stellantriebsvorrichtung umfassend eine Antriebseinheit (128) und ein Ausgangselement (132), dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsein­ heit (128) zwei elektrochemische Stellglieder (136, 156) umfaßt, die beide einenends an dem Ausgangselement (132) und andernends an ei­ nem Stützelement (130) angreifen, und zwar derart, daß bei Expansion eines der Stellglieder (136; 156) das jeweils andere (156; 136) kom­ primiert wird.

22. Stellantriebsvorrichtung nach Anspruch 21 mit den Stellantriebs­ merkmalen nach einem der Ansprüche 5 bis 20.

23. Positions- oder/und Kraft-Regelung unter Verwendung der Erfassungs­ signale einer Sensorvorrichtung (40, 50, 51, 52) nach einem der Ansprüche 13 bis 15 und einer Steuereinheit (40) nach einem der Ansprüche 16 bis 18.