DE3907483A1 - Glaett- oder dosiereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Glätt- oder Dosiereinrichtung ent­ sprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Ein­ richtungen sind bekannt z.B. aus US 31 43 438. Dabei wird mit­ tels einer Auftragswalze, die in einem Sumpf aus Streichmasse drehbar watet, diese auf die von einer Gegenwalze geführte Pa­ pierbahn übertragen, wobei die Gegenwalze mit der Auftragswalze einen Übertragungsspalt bildet. Nachfolgend wird die überschüs­ sige Streichmasse von einem Rakelstab abgerakelt und somit die Streichschicht geglättet. In vielen Streicheinrichtungen dieser Art werden Rakelstäbe verwendet, die rotierbar antreibbar sind und an ihrer Oberfläche Umfangsrillen tragen. Insbesondere bei diesen Rakelstäben besteht die Gefahr, daß ein streifiger Strichauftrag durch Luftansammlung in Form von kleinen Bläschen oder auch dadurch entsteht, daß die einzelnen Erhöhungen des Rakelstabes Furchen im Streichauftrag hervorrufen, die durch Verlaufen der Streichmasse nicht eingeebnet werden.

Die Aufgabe ist es, eine derartige Einrichtung so auszubilden, daß die Entstehung von Luftblasen an dem Rollrakelstab verhin­ dert wird bzw. die Furchigkeit oder Streifigkeit der Beschich­ tung behoben wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 bzw. 16 gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung, Fig. 2 die prinzipielle Darstellung einer Streicheinrichtung, Fig. 4 eine elektromagnetisch wirkende und Fig. 5 eine hydraulisch wirkende Erschütterungseinrichtung, Fig. 6 eine weitere erfin­ dungsgemäße Ausführungsform und Fig. 7 einen Ausschnitt eines mit Umfangsrillen versehenen Rollrakelstabes darstellt.

Der Rakelstab 1 sitzt einerseits mit seinem dicken Ende, wo er eine Nut 13 aufweist, in einem Antriebsmotor und andererseits wird er in der Streicheinrichtung in einem sogenannten Rakel­ bett 21 geführt (Fig. 2), das heute vorzugsweise aus einem weichen Kunststoffmaterial besteht. Dabei kann er in seiner Halterung 22 mittels einem pneumatisch betriebenen Druck­ schlauch 25 an die von einer Walze 24 geführte Papierbahn P angepreßt werden. Das Ganze stützt sich an einem Tragbalken 23 ab. Vor der Dosierstelle wird die Streichmasse mittels einer Auftragswalze 26 auf die Papierbahn P aufgetragen, die rotier­ bar an einem in einer Wanne 27 gebildeten Sumpf aus Streichmas­ se watet. Dabei bilden die Walze 24 und die Auftragswalze 26 einen Auftragsspalt. Diese Anordnung entspricht weitgehend der aus der genannten US-Patentschrift, jedoch gibt es auch noch viele Variationen oder Modifikationen solcher Streicheinrich­ tungen mit Dosiervorrichtung.

Gemäß Fig. 7 sind die Rakelstäbe an ihrem dünnen Teil (Ar­ beitsteil), der aber nicht dünner sein muß, mit Umfangsrillen 30 versehen. Dies ermöglicht eine sehr genaue Dosierung.

In Fig. 3 ist ein Rollrakelstab 51 mit einer gewindeähnlich aufgebrachten Drahtumwicklung 53 abschnittsweise sowie die aus den einzelnen Streifen 55 bestehende Auftragsschicht 54 darge­ stellt.

In diesem Fall bildet das dicke Ende mit der Keilnut 13 des Rakelstabes 1 praktisch die Antriebswelle des Rakelstabes, in­ dem sie zentral in den Läufer eines elektrischen Antriebsmotors oder in ein Aufnehmerteil eines zu einem Getriebe gehörenden Zahnrades, das mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, hineinragt, an den ein Gehäuse 4 angeflanscht ist. Somit kann durch den piezo-elektrischen Translator 7 über ein mittels Stiftschraube 16 mit diesem verbundenes Schlagstück 15 eine periodische Schlagwirkung auf den Rakelstab 1 hier über einen mit diesem verbundenen Haltezylinder 2 und Druckflansch 3 ausgeübt werden. Dabei ist noch zur Dämpfung eine Tellerfeder 11 und ein Stoß­ ring 14 vorgesehen.

Die piezo-elektrischen Materialien sind ja bekannt, wie z.B. natürliche Quarzkristalle oder künstliche, polarisierte Blei- Zirkonat-Titanat-Verbindungen. Der piezo-elektrische Effekt beruht darauf, daß bei Anlegung eines elektrischen Feldes pa­ rallel zur Polarisationsrichtung des Kristalls man eine Ausdeh­ nung des Materials in der gleichen Richtung erhält. Dies ist an sich der inverse piezo-elektrische Effekt, da man ursprünglich entdeckt hatte, daß bei Druckausübung in entsprechender Rich­ tung die Spannung zwischen den beiden in Polarisationsrichtung einander gegenüberliegenden Endflächen des Kristalls auftrat. Das Bauteil mit der piezo-elektrischen (inversen) Wirkung wird auch piezo-elektrischer Translator (oder auch Kurz-Piezo-Trans­ lator) bezeichnet. Im Handel erhältliche Translatoren dieser Art halten Kräfte bis etwa 1000 N aus unter Feldstärken von etwa 1500 V/mm. Um größere Längenänderungen des piezo-elektri­ schen Materials (Kristalls) zu erhalten, werden viele solcher Kristallscheiben hintereinander geschaltet, wobei sie im allge­ meinen durch Klebung miteinander verbunden sind. Sie werden dann noch in einem eigenen Gehäuse gefaßt. Ein Hersteller die­ ser Translatoren ist die Fa. PI Physik Instrumente GmbH, Sie­ mensstraße, 7517 Waldbronn, Bundesrepublik Deutschland. Ausfüh­ rungen über die Piezo-Translatoren finden sich in einem Sonder­ druck dieser Firma mit dem Titel "Piezo-Translatoren - vielsei­ tige Mikrostellglieder". Für den erfindungsgemäßen Zweck ist der Piezo-Translator in einer Traghülse 8 mit Schlitz einge­ spannt, die in dem Gehäuse 4 mittels Keil 12 und Keilnut gehal­ ten ist. Das Gehäuse 4 wird durch eine Hülse 6 mit Schraubge­ winde abgeschlossen. Die Festlegung des Translators erfolgt noch mittels Spannzylinder 9, der praktisch als Gegenlager wirkt, und ein Flanschstück 17. Eine Gegenmutter 10 sichert die Einstellung. Das Schlagstück 15 schlägt jeweils auf den Kopf einer Mutter 19, welcher den Haltezylinder 2 und den Druck­ flansch 3 am Ende des Rakelstabes 1 festlegt.

Es ist anzustreben, die Schlagfrequenz im Resonanzbereich des Systems/Rakelstab 1 und Feder 11 zu legen. Es tritt ja eine erhebliche Dämpfung durch die unter Umständen sehr große Länge (bis zu 8, 9 m) des Rakelstabes auf. Hinsichtlich der Frequenz bei der Anregung sind kaum Grenzen gesetzt, da der Piezo-Trans­ lator in weiten Bereichen betriebsfähig ist.

Für den Fall, daß der Rakelstab (1) gewindeartige Umfangsrillen aufweist, muß darauf geachtet werden, daß die durch die bei der Drehung des Rakelstabes hervorgerufenen Reibungskräfte der Ril­ len nicht gegen den Piezo-Translator wirken. Gültigenfalls muß dann der Translator auf der gegenüberliegenden Seite des Rakel­ stabes, wie es in Fig. 1 der Fall ist, angeordnet werden.

In Fig. 4 ist eine Erschütterungseinrichtung auf elektromagne­ tischer Basis dargestellt. Ringförmige Elektromagnete (Magnet­ spulen) 31 sind auf Magnetkernen 33 gleichförmig auf einem Kreis verteilt an der Tragplatte 34 gehalten. Der Haltezylinder 2′ des Rakelstabes 1 trägt eine Platte 32 und ist mittels Bund 36 an einer Tellerfeder 37 abgestützt. Bei einer Erregung der Elektromagneten einer Frequenz zwischen 50 und 100 Hz kann eine axiale Schwingung des Rakelstabes 1 über den Haltezylinder 2′ mit geeigneter Frequenz erreicht werden. Vorzugsweise ist dabei die Magnetanordnung über Isolierscheibe 35 an dem Gehäuse 4′ befestigt. Es kann auch noch auf der anderen Seite des Bundes 36 eine Tellerfeder vorgesehen werden. Werden Rakelstäbe mit gewindeartigen Umfangsrillen verwendet, treten durch die Schrä­ gung der Rillen Axialkräfte aufgrund der Reibung auf, so daß Federn auf einer einzigen Seite des Bundes genügen, die dann jeweils auf der entgegen der Wirkung der Reibungskräfte anzu­ ordnen wäre. Bei relativ langen Rakelstäben können diese Rei­ bungskräfte verhältnismäßig große Werte annehmen.

In Fig. 5 ist eine Erschütterungseinrichtung auf hydraulischer Basis dargestellt. Der mit dem Rakelstab 1 gekoppelte Haltezy­ linder 2′ trägt einen Kolben 41, der in den Druckraum 46 eines Hydraulikzylinders 4′′ in einem durch die Öl-Anschlußbohrung 47 zugeführten hydraulischen oder pneumatischen Druckmedium beauf­ schlagt wird. Er ist im Hydraulikzylinder 4′′ gegen eine Teller­ feder 44 abgestützt. Die Membran 42, die eine Öffnung 45 in dem Hydraulikzylinder verschließt, kann mittels an Nockenwelle 48 gelagerten Nocken 43 eine ausreichende Schwingung der Hydrau­ likflüssigkeit und damit eine entsprechende Bewegung des Rakel­ stabes 1 über Haltezylinder 2′ und Kolben 41 bei einer ganz beliebigen, gewünschten Frequenz erreicht werden. Dies ist auch eine Art berührungslose Schwingungserregung, jedenfalls in be­ zug auf den Rakelstab 1 und dessen Haltezylinder 2′, da auch hiermit harte Schläge wie eine Art Hammer die bei Fig. 1 aus­ führen würde, vermieden werden.

Nimmt man an, daß die Umfangsrillen des Rakelstabes 1 durch eine Drahtumwicklung desselben mit einer Drahtstärke von etwa 0,3 mm, so genügen im allgemeinen Amplituden der Axialbewegung des Rakelstabes 1 von etwa 0,15 bis 0,2 mm. Um diese zu er­ reichen, braucht man noch nicht einmal genau in der Eigenfre­ quenz des Systems arbeiten. Man kann somit mit allen geschil­ derten Einrichtungen die erforderlichen Amplituden erreichen. Die Eigenfrequenz liegt aber wegen der verschiedenen Dämpfungen durch Reibung und Federn etwa bei 250 Hz.

In Fig. 6, die in den wesentlichen Teilen der Fig. 2 ent­ spricht, ist eine Zusatzeinrichtung 52 angedeutet, die eine Führungsfläche aufweist, um die Bahn in einem Bogen zu führen. Die Führungsfläche ist dementsprechend sehr glatt. Diese Füh­ rungsfläche könnte natürlich auch, wie strichpunktiert dort angedeutet ist, eine drehbar angeordnete Umlenkwalze sein. Wie durch den Doppelpfeil angedeutet, könnte auch diese Führungs­ fläche der Umlenkwalze in einer Schwingung entsprechender Fre­ quenz versetzt werden, um damit die einzelnen Streifen des Strichauftrages zum Verfließen und damit zur Vergleichmäßigung zu führen. In dieser Figur sind die gleichen Teile wie in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen, jedoch jeweils mit einem Apostroph versehen, gekennzeichnet.

Claims (16)

1. Glätt- oder Dosiereinrichtung mit einem Rakelstab, ins­ besondere drehbar antreibbaren Rollrakelstab für Streich- und ähnliche Auftragsmaschinen, gekennzeichnet durch eine Schwingungserregungseinrichtung (7, 8, 9, 15; 31, 32; 42 bis 46; 52), um die Warenbahn (P) oder die Auf­ tragsschicht (54) vorzugsweise mit einer größeren Frequenz als 50 Hz in Schwingungen zu versetzen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Schwingungen zwischen 0,05 und 0,6 mm beträgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit den in Umfangsrichtung oder gewindeähnlich ver­ laufenden Umfangsrillen versehenen Rollrakelstäben (51) die Amplitude der Schwingung zwischen dem 0,1- und einfachen der Ganghöhe bzw. Teilung der Umfangsrillen (30) beträgt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Frequenz zwischen 120 und 2000 Hz beträgt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeich­ net durch eine Erschütterungseinrichtung (7, 8, 9, 15) mit periodischer Erregung, die kräftemäßig an den Rakelstab (1) in längsaxialer Richtung desselben gekoppelt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlagstück (15) der Erschütterungseinrichtung vorgese­ hen ist, das mit seiner Schlagfläche an dem einen axialen Ende des Rakelstabes (1) oder eines damit fest und starr verbundenen Haltezylinders (2) desselben anliegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Bestandteil der Erschütterungseinrichtung ein Piezo- Translator (7) ist, der auf Anwendung des inversen piezo­ elektrischen Effekts beruht.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erschütterungseinrichtung vorgesehen ist, die berüh­ rungslos auf den Rakelstab (1) bzw. die mit ihm verbundenen Halterungsbauteile usw. einwirkt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erschütterungseinrichtung aus Elektromagneten (31, 33) besteht, die in längsaxialer Richtung des Rakelstabes (1) durch elektromagnetische Kräfte gleicher Richtung auf die­ sen einwirken.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie um die Längsmittelachse des Rakelstabes (1) angeordnete Ringmagnete (31, 33) sowie eine senkrecht zu dieser Längs­ mittelachse angeordnete Platte (32) aus piezo-magnetischem Material aufweist, die mit Luftspalt gegenüber den Elektro­ magneten (31, 33) angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erschütterungseinrichtung mittels hydraulischer oder pneumatischer Kräfte auf den Rakelstab (1) einwirkend ausgebildet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hydraulikzylinder (4′′) vorgesehen ist, in dessen Druckraum (46) ein Kolben (41) durch eine Schwingungen im Druckraum (46) erregende Membran (42) sich gegen eine Ge­ gendruckfeder (34) abstützt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rakelstab (1) direkt oder über seinen axialen Haltezylinder (2) und sonstige damit verbundene Massen in seiner Axialrichtung kräftemäßig gegen die Ein­ wirkung der Erschütterungseinrichtung oder überhaupt gegen die einwirkenden Axialkräfte abgefedert ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (4) der Erschütterungsein­ richtung an ein Gehäuse eines Drehantriebs des Rakelstabes (1) oder an insbesondere einen Traghebel der Stuhlung der Glätteinrichtung angeflanscht ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Um­ lenkelement (52) der beschichteten Warenbahn auf der unbe­ schichteten Seite derselben zur Übertragung der Schwin­ gungen auf die Warenbahn mit glatter Führungsfläche, die dem Umlenkbogen mindestens entspricht.

16. Verfahren zur Beschichtung von Warenbahnen oder Auftrags­ walzen mit einem Rakelstab, der drehbar antreibbar ist und insbesondere mit in Umfangsrichtung oder gewindeähnlich sich erstreckenden Rillen an seiner Oberfläche versehen ist, gekennzeichnet durch auf die Auftragsschicht einwir­ kende, einen Schwingungsverlauf aufweisende Querkräfte, z.B. durch eine Gas- oder Flüssigkeitsbewegung mit einer Frequenz zwischen 60 und 2000 Hz.