-
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Abstreifklingenträger mit
Durchbiegungsausgleich gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
-
Papier
und ähnliches
bahnartiges Material wird einer Beschichtung unterzogen, bei der
ein Beschichtungsgemisch auf die bewegte Bahn aufgetragen und dann
mit Hilfe einer Abstreifklinge zu einer gleichmäßigen Schicht auf der Bahnoberfläche ausgebreitet
wird. In der Beschichtungsvorrichtung verläuft die zu beschichtende Bahn
durch einen Spalt zwischen der Abstreifklinge und einem entsprechenden
Stützglied,
normalerweise einer sich drehenden Walze. Mit der Klinge wird überschüssiges Beschichtungsmaterial
von der Bahnoberfläche
abgestreift und das Beschichtungsgemisch zu einer gleichmäßigen Schicht
auf der Bahnoberfläche
eingeebnet. Um eine Schicht von größtmöglicher Gleichmäßigkeit
zu erzielen, sollte der zwischen der Bahn und der Klinge gebildete
Spalt in Querrichtung der Bahn über
deren gesamte Breite eine gleichbleibende Abmessung haben. Die zum
Anpressen der Abstreifklinge an die Bahn aufgebrachte lineare Kraft
sollte über
die gesamte Breite der Klinge groß und konstant sein, damit
eine gleichmäßige Verteilung
des Beschichtungsgemisches auf der Bahn auch bei hohen Bahngeschwindigkeiten
erreicht werden kann.
-
Aus
verschiedenen Gründen
kann der Spalt zwischen der Materialbahn und der Abstreifklinge nicht
exakt unverändert
gehalten werden. Bei der Bearbeitung wird die Abstreifklinge mit
ihrem Rahmen am Grundgestell der Bearbeitungseinheit mittels starker
Befestigungselemente in einer die Betriebsstellung simulierenden
Stellung befestigt. Trotz der genauen Anbringung der Befestigungselemente
ergeben sich bei der Herstellung der Abstreifklinge und ihres Rahmens
Mängel,
die zu einer fehlerhaften parallelen Ausrichtung zwi schen der Bahnoberfläche und
dem Rand der Abstreifklinge führen.
Da die Abstreifklinge der Beschichtungsvorrichtung gegen die bewegte
Bahn gepreßt
wird, wirkt eine lineare Kraft als Belastung auf die Klinge. Wegen
der gelenkigen Lagerung des Abstreifklingenrahmens in Lagern, die an
beiden Enden des Rahmens angebracht sind, ist die durch die lineare
Belastungskraft hervorgerufene Durchbiegung in der Mitte der Klinge
größer als
an den abgestützten
Enden, so daß der
Klingenabstand zwischen dem Klingenrand und der Bahn an den Bahnrändern kleiner
ist als in der Mitte. Da die von der Klinge auf die Oberfläche der
Bahn oder auf die Stützwalze
ausgeübte
lineare Kraft in der Mitte kleiner ist als an den abgestützten Enden,
können
möglicherweise
in der Bahn vorhandene Unebenheiten und Schwankungen der Dichte
und Viskosität
des Beschichtungsgemisches ein Abheben des Klingenrandes von der
Bahn zur Folge haben.
-
Zur
Beseitigung der genannten Nachteile sind verschiedene Befestigungsarten
für die
Abstreifklinge vorgeschlagen worden. Bei den bekannten Konstruktionen
ist versucht worden, mittels einer flexiblen Klinge in Kombination
mit einer einstellbaren Klingenhalterungsanordnung eine gleichmäßige Belastung
der Klinge über
die ganze Bahnbreite zu erreichen. Bei diesen Ausführungsbeispielen
ist die Klinge am Klingenhalter so befestigt, daß sie mittels eines federnd
nachgiebigen Elementes gegen die Bahn gepreßt werden kann, beispielsweise
mittels eines pneumatisch oder hydraulisch belasteten Gummischlauchs,
der sich über
die ganze Länge
der Klinge erstreckt. Da in dem Schlauch über seine gesamte Länge der
gleiche Druck vorherrscht, preßt
der Schlauch die Klinge mit konstanter linearer Kraft über die
ganze Bahnbreite gegen die Bahn. Der Klingendruck, der auf die Bahn
wirkt, kann dann durch eine Veränderung
des Drucks im Schlauch verstellt werden. Bei diesen Arten von Ausführungsbeispielen wird
manchmal eine Abstreifklinge benutzt, die über ihre Länge in schmale Abschnitte unterteilt
ist. Der Vorteil dieser Lösung
besteht in einer flexibleren Klinge, die sich besser an die Gestalt
der Bahn und der Stützwalze
anpaßt.
-
Die
vorstehend genannten Lösungen
haben aber mehrere Nachteile. Wegen der begrenzten Verformbarkeit
des federnd nachgiebigen Belastungselementes können bei dieser Konstruktion
starke Schwankungen im Abstand zwischen der Klinge und der Bahn
oder in der Belastung der Klinge nicht ausgeglichen werden. Der
Verstellbereich der Klingenbelastung bleibt eingeschränkt, und
wenn eine höhere
Beschichtungsgeschwindigkeit erwünscht
ist, muß die
Klinge mit einem an der Abstreifklinge befestigten Betätigungselement
gegen die Bahn gepreßt
werden. Eine stärkere
Klingenbelastung hat eine größere Steifheit
des Klingenhalteelements zur Folge und deshalb kann sich die Klinge
nicht mehr der Bahnoberfläche
in der gewünschten
Weise anpassen. Der Rahmen der Abstreifklinge muß außerordentlich steif gestaltet
sein, damit es möglich
wird, die flexible Klinge gegen die Bahn zu komprimieren. Flexible
und einstellbare Halterungskonstruktionen für die Abstreifklinge sind kompliziert;
der Klingenaustausch ist umständlich
und während
des Klingenaustausches kann es zu einer Beschädigung der den Druck ausübenden Bauteile
kommen. Ferner wird die Klingenhalterung groß und schwer.
-
In
Kalandern werden auf Durchbiegungen ausgeglichene Walzen benutzt,
die in der Mitte der Walze eine die Last aufnehmende Basiswalze
enthalten. Zwischen dieser Basiswalze und dem Mantel der Walze sind
Druck ausübende
Elemente angeordnet, so daß durch
eine Änderung
der Gestalt dieser Elemente die Begradigung des Walzenmantels ermöglicht wird.
Ein Abstreifklingenträger
mit Durchbiegungsausgleich von ähnlicher
Konstruktion ist im US-Patent 4 907 528 beschrieben, wo der Abstreifklingenträger vier
Druck ausübende
Elemente in symmetrischer Anordnung um einen runden Rahmenträger und
umschlossen von einem rohrförmigen Mantel
aufweist, der seinerseits am rechteckigen Rahmen der Abstreifklingenan ordnung
abgestützt ist.
Durch Einstellen des Betätigungsdrucks
der den Druck ausübenden
Elemente kann der Rahmen der Abstreifklingenanordnung so verformt
werden, daß Durchbiegungen
oder Ablenkungen des Abstreifklingenträgers der Beschichtungsvorrichtung
kompensiert werden können.
In der britischen Patentschrift
GB
1 202 167 ist ein ähnlicher
Abstreifklingenträger beschrieben,
der von einem viereckigen Beschichtungsvorrichtungsrahmen abgestützt ist,
der ein Innenrohr von viereckigem, kastenartigem Querschnitt enthält. Zwischen
dem Innenrohr und dem Rahmen der Beschichtungsvorrichtung sind Druck
ausübende Elemente
angebracht, die jeweils an zwei entgegengesetzten Seiten des Rahmens
der Beschichtungsvorrichtung befestigt sind. So kann eine Durchbiegung
des Trägers
in Richtung einer Biegeachse dadurch ausgeglichen werden, daß der in
den Druck ausübenden
Elementen vorherrschende Druck geändert wird.
-
Da
der Aufbau des im US-Patent 4 907 528 beschriebenen Trägers kompliziert
ist, hat dieser auch ein ziemlich hohes Gewicht. Das dem Träger innewohnende
Gewicht trägt
aber zu seinem Durchbiegen bei und erfordert deshalb stärkere Mittel
zum Ausgleich. Ferner ist die Gestalt des Trägers für den Konstrukteur nicht frei
wählbar,
weil der Rahmen der Beschichtungsvorrichtung unbedingt von viereckiger Gestalt
sein muß und
die Anzahl der Druck ausübenden
Elemente in jedem Fall auf vier festgelegt ist. Das die Druck ausübenden Elemente
verbindende Rohr steht mit dem Rahmen der Beschichtungsvorrichtung über Gleitschuhe
in Verbindung, und deshalb muß bei
dieser Methode des Abstützens
der Rahmen der Beschichtungsvorrichtung und die Gleitschuhe mit
großer
Genauigkeit bearbeitet sein, um glatte Gleitflächen aufzuweisen. Das macht
die Konstruktion außerordentlich
teuer. Ferner wird die Kompensation durch die die Gleitabstützung beeinträchtigende
Reibung noch komplizierter und der Verschleiß dieses Aufbaus verstärkt.
-
Dagegen
ist die Konstruktion gemäß GB-Patent
1 202 167 verhältnismäßig einfach,
kann aber die Trägerdurchbiegung
nur in Richtung einer Biegeachse kompensieren.
-
In
der
DE 39 25 517 A1 ist
eine Glätteinrichtung
für ein
Auftragwerk aufgezeigt, bei der ein Tragbalken der Glätteinrichtung
vorgesehen ist, derart, dass er in etwa gleichmäßig über den Umfang eines tragenden
Außenrohres
mit diesem dicht und fest verbunden ist, so dass an den Ecken des
im Querschnitt mit mindestens vier Ecken, d.h. polygonal ausgebildeten
Tragbalkens Kühlkanäle entstehen. Dadurch
soll eine Verformung des Tragbalkens durch Temperatureinflüsse vermieden
werden. Die Druckelemente sind im Tragbalken derart angeordnet,
dass die durch die Druckelemente ausgeübte Druckkraft durch eine Stützwand auf
den Tragbalken übertragen wird.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Abstreifklingenträger zu schaffen, der die oben
erwähnten Nachteile
eliminiert und eine vereinfachte Konstruktion aufweist, wodurch
auch sein Gewicht reduziert wird. Der Gegenstand gemäß Anspruch
1 löst
die Aufgabe.
-
Die
Erfindung beruht darauf, ein Abstützrohr innerhalb eines Abstreifklingenträgers anzupassen, welches
sich über
drei Druck ausübende
Elemente an den Innenwänden
des im Querschnitt dreieckig kastenartigen Abstreifklingenträgers abstützt.
-
Im
Einzelnen ist der Abstreifklingenträger mit Durchbiegungsausgleich
gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 näher beschrieben.
-
Mit
der Erfindung werden herausragende Vorteile erzielt.
-
So
bietet die Erfindung eine Abstreifklingenträgerkonstruktion, bei der die
Abstreifklinge selbst bei hoher linearer Belastung der Klinge parallel
zur Bahn und zur Stützwalze
bleibt. Die Geschwindigkeit kann erhöht werden, und trotzdem wird
eine Beschichtung von hoher Qualität mit den verschiedensten Arten
von Beschichtungsgemischen erreicht. Die lineare Belastung der Klinge
ist über
die ganze Länge der
Klinge hinweg konstant gehalten. Wegen dieser gleichbleibenden Belastung
der Klinge ist auch der Verschleiß über die ganze Klingenlänge gleichmäßig, was
zur verlängerten
Lebensdauer der Klinge beiträgt.
Das hier offenbarte Ausgleichssystem verursacht keine untragbare
Gewichtszunahme des Klingenträgers.
Eine Kompensation für
das Durchbiegen eines leichtgewichtigen Ausgleichklingenträgers ist einfacher
als im Fall eines schweren Trägers,
weil der Beitrag des Trägergewichts
zu der Durchbiegung kleiner ist. Außerdem ist es leicht, das Kompensationssystem
zu konstruieren und im Träger
zu verwirklichen, da die Gestalt des Trägers und des rohrförmigen Stützelementes
verhältnismäßig frei
gewählt werden
kann. Während
des Beschichtungsvorganges, dem die Bahn unterworfen ist, wird das
Kompensationssystem dadurch gesteuert, daß die Geradheit des Trägers oder
das Profil der Beschichtungsdicke über die beschichtete Bahn hinweg
gemessen wird. Da die Richtungen von Durchbiegungsänderungen, die
jedes Druck ausübende
Element hervorruft, bekannt sind, können die gemessenen Durchbiegungen
automatisch dadurch ausgeglichen werden, daß das Ausgleichssystem über eine
Rückkopplungsschleife
gesteuert wird. Gemäß einer
Alternative kann aber auch die Bedienungsperson der Beschichtungsvorrichtung
das Ausgleichssystem von Hand steuern. Die Verbindungen zwischen
dem Stützrohr, den
Druck ausübenden
Elementen und dem Rahmen des Abstreifklingenträgers sind reibungslos, so daß die Oberfläche des
Rahmens des Abstreifklingenträgers
nicht unbedingt glatt sein muß.
Der reibungsfreie Betrieb der den Druck ausübenden Elemente kann dadurch
sichergestellt werden, daß sie
während
der Zusammenbau- und Wartungsarbeiten geschmiert werden. Die der
Druckbeaufschlagung dienenden Elemente tragen außerdem zu einer Schwingungsdämpfung des
Abstreifklingenträgers
bei.
-
Im
Folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten
anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigt:
-
1 einen Querschnitt durch
einen Abstreifklingenträger
gemäß der Erfindung
in schematischer, perspektivischer Ansicht;
-
2 einen mehr detaillierten
Querschnitt durch einen Abstreifklingenträger gemäß der Erfindung.
-
Die
Hauptteile des Abstreifklingenträgers
gemäß der Erfindung,
wie er in 1 und 2 dargestellt ist, sind ein
dreieckiger, im Querschnitt kastenartiger Rahmen 3 mit
Stützwänden 6 an
den Ecken des Dreiecks, eine an einer Ecke des dreieckigen Rahmens 3 befestigte
Klingenhalterung 2, ein Stützrohr 4 sowie Kompensier-
oder Ausgleichselemente 5. An der Vorderkante der Klingenhalterung 2 ist
ein Befestigungsteil 7 und ein Stützteil 1 für die Abstreifklinge 8 befestigt.
Die Abstreifklinge 8 selbst ist in 1 nicht dargestellt. Sie ist, wie 2 zeigt, mit ihrer Unterkante am
Befestigungsteil 7 fest angebracht und wird mittels des
Stützteils 1 in
geeignetem Abstand vom Rand der Abstreifklinge 8 gegen
die zu beschichtende Bahn gepreßt.
-
Da
die verschiedensten Arten von Abstreifklingenhalterungen bekannt
sind und der Aufbau der Halterung als solche für die Erfindung unwesentlich ist,
wird die Halterung hier nicht im einzelnen beschrieben. Der Abstreifklingenträger ist
an seiner Stütze
in einem Lager 11 und mittels Anbauteilen 9 und 10 schwenkbar
angebracht. Das Stützrohr 4 ist über mit
Lagern versehene Gelenke an den Enden des Rahmens 3 des
Trägers
angebracht. Auch diese Abstützungen
sind allgemein bekannt und werden deshalb nicht im einzelnen beschrieben.
-
Das
Ausgleichssystem weist das Stützrohr 4 sowie
drei asymmetrisch um dasselbe angeordnete Ausgleichselemente 5 auf.
Die Ausgleichselemente 5 sind um das zylindrische Stützrohr 4 so
angeordnet, daß ihre
gegenseitigen Abstände
längs des
Umfangs des Stützrohres 4 ungleich
sind. Diese Anordnung führt
zu einer unsymmetrischen Abstützung
des Stützrohres 4 an
den Innenwänden
des Rahmens 3 des Abstreifklingenträgers. Eine Seite jedes der
Ausgleichselemente 5 ruht an der Innenwand des Rahmens 3 des
Ausgleichsträgers,
während
die andere Seite jedes Ausgleichselements gegen die konvexe Seite
des Stützrohres 4 komprimiert
ist. Die Ausgleichselemente 5 sind vorzugsweise Hochdruckschläuche, die
mit einer druckbeaufschlagten Flüssigkeit
gefüllt
sind.
-
Der
Ausgleich für
das Durchbiegen der Klinge wird durch eine Änderung des Flüssigkeitsdrucks in
jedem der druckbeaufschlagten Schläuche in einer für die Funktion
jedes Schlauches geeigneten Weise erreicht. Bei einer Erhöhung des
Drucks im Schlauch wird der Durchmesser größer, so daß der Abstand zwischen dem
Rahmen 3 des Abstreifklingenträgers und dem Stützrohr 4 an
der Stelle dieses Schlauches zunimmt. Natürlich muß der Druck in den anderen Ausgleichselementen 5 in
Form der Schläuche
an der entgegengesetzten Seite des Stützrohres erniedrigt werden,
damit der Rahmen 3 des Abstreifklingenträgers sich
an dieser Seite entsprechend näher
an das Stützrohr 4 bewegen
kann. Drei druckbeaufschlagte Schläuche als Ausgleichselemente 5 reichen
aus, um gewünschte
Verlagerungen in drei Richtungen in der Querschnittsebene des Abstreifklingenträgers zu
erzielen. Und die kombinierte Auswirkung dieser Verlagerungen macht
es möglich,
alle Abweichungen in der Querschnittsebene des Trägers auszugleichen.
Das Volumen der einzelnen Ausgleichselemente 5 wird in
diesem Fall dadurch geändert,
daß das
Volumen mit höherem
Druck geändert wird,
beispielsweise in zwei Schläuchen
im Verhältnis
zueinander, während
das Volumen eines der Ausgleichselemente 5 durch Absenken
des Drucks in demselben verringert wird, um auf diese Weise ein gewünschtes
Ausmaß einer
kompensierenden Verlagerung zu erreichen. Das asymmetrische Abstützen macht
es leichter, alle gewünschten
Verlagerungen zu verwirklichen, weil einer Kraft immer zwei Kräfte unterschiedlicher
Wirkungen entgegengesetzt sein müssen.
Im Fall einer symmetrischen Anordnung werden die Größen der
Kräfte
gleich, und wenn eine gerade Anzahl von Ausgleichselementen vorgesehen
ist, üben
entgegengesetzt wirkende Kräftepaare ihre
Wirkung paarweise auf den Rahmen 3 und das Stützrohr 4 des
Trägers
aus.
-
Der
Druck in allen druckbeaufschlagten Schläuchen, die die Ausgleichselemente 5 darstellen,
muß gleichzeitig
gesteuert und geändert
werden, damit nur die erwünschten
Verlagerungen stattfinden, die zum Ausgleich von Trägerdurchbiegungen erforderlich
sind, ohne daß unnötige zusätzliche
Belastungen auf die Bauelemente ausgeübt werden. Diese gleichzeitige
Steuerung macht es möglich,
den Rahmen 3 des Abstreif klingenträgers ohne weiteres auf gewünschte Weise
gegenüber
dem Stützrohr 4 zu
verschieben oder zu verlagern. Der Druck in den Ausgleichselementen 5,
der also die gewünschten Verlagerungen
hervorruft, läßt sich
am besten automatisch über
eine Rückkopplungsschleife
steuern, indem das Durchbiegen des Trägers auf herkömmliche
Weise unmittelbar gemessen oder das Profil des Beschichtungsgewichtes
gemessen wird, wodurch die Geradheit der Abstreifklinge 8 anhand
der Schwankungen im Beschichtungsgewichtsprofil abgeleitet werden
kann. Zur Festlegung des Steueralgorithmus reicht es aus, die Richtungen
der Verlagerungen zu kennen, die von jedem der Ausgleichselemente 5 verursacht
werden, woraufhin eine gewünschte
entgegengesetzte Verlagerung mit Hilfe einer Rückkopplungsschleife unter Verwendung
von Daten aus einer direkten Messung der Trägerdurchbiegung oder, gemäß einer
Alternative, anhand des Beschichtungsdickenprofils durch Ändern des Drucks
in den Ausgleichselementen 5 bewirkt werden kann.
-
Der
Druck in den Ausgleichselementen 5 in Form der druckbeaufschlagten
Schläuche
wird mit Hilfe eines entsprechenden Hydraulikkreises eingestellt.
Der Hydraulikkreis für
jeden druckbeaufschlagten Schlauch kann so gestaltet sein, daß Druckschwankungen
im Hydraulikkreis mit herkömmlichen Methoden
gedämpft
werden. Solche Schwankungen entstehen hauptsächlich aus Vibrationen des
Stützrahmens
und des Abstreifklingenträgers
während des
Betriebs der Beschichtungsvorrichtung, so daß auch zusätzliche Schwingungen an den
Rahmen der Klingenabstützung
und von dort weiter zum Klingenträger übertragen werden, die von Vibrationen
an anderer Stelle im Maschinenraum, insbesondere von der Stützwalze
herrühren.
Die Schwingungsdämpfung
des Hydraulikkreises mit seinen druckbeaufschlagten Schläuchen hat
also die Wirkung einer hydraulischen Isoliereinrichtung, welche
die Schwingungen des Abstreifklingenträgers reduziert.
-
Zusätzlich zu
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen läßt sich
die Erfindung auf andere Weise verwirklichen. So können beispielsweise
die Ausgleichselemente 5 andere Arten von verformbaren
Elementen sein, beispielsweise Hydraulikzylinder. Als Druckmittel
kann eine gewünschte
Art von Gas, Flüssigkeit
oder ein sonstiges Fluid benutzt sein, beispielsweise Luft, Wasser, Öle oder
Fette. Das Druckmittel kann erwärmt
oder gekühlt
werden, um die Ausgleichswirkung durch gewünschte Änderungen der Temperaturdifferenz
des Klingenträgers zu
verstärken.
-
Auch
die Anordnung der Ausgleichselemente 5 kann unterschiedlich
sein. Beispielsweise können
die Ausgleichselemente 5 so ausgelegt sein, daß sie sich über die
ganze Länge
des Trägers
erstrecken oder nur über
ein kurzes Stück
des Trägers.
Ein über die
gesamte Länge
des Trägers
reichendes Ausgleichselement 5 kann aus verschiedenen aufeinanderfolgenden
Abschnitten bestehen.
-
Die
Gestalt des Stützrohres 4 kann
nach Wunsch gewählt
werden. Es ist auch möglich,
die Stützwände 6 und
andere möglicherweise
innerhalb des Rahmens 3 des Trägers angeordnete Bauelemente
im Rahmen der Erfindung anders zu gestalten und zu bemessen. So
können
die Stützwände 6 beispielsweise
zum Stützen
der Ausgleichselemente 5 von den Seiten herangezogen werden.
Der Querschnitt des Stützrohres 4 kann
beispielsweise ebenfalls dreieckig oder auch auf andere Weise asymmetrisch
sein.