DE4203398C2

DE4203398C2 - Verfahren zur Regelung des Querprofils der Streichmenge von Papier oder ähnlichem Bahnmaterial und ein Streichaggregat zur Ausführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4203398C2
Application number: DE4203398A
Authority: DE
Inventors: Markku Ellilae; Eero Suomi; Tapio Maeenpaeae
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2012-02-07
Also published as: FI910616A; SE9200192D0; SE509562C2; SE9200192L; GB9202545D0; GB2252926B; CA2060769A1; GB2252926A; FI91025B; FI910616A0; FI91025C; CA2060769C; DE4203398A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung des Querprofils der Streichmenge von Streichmaterial, das mittels eines Streichaggregates auf eine Bahn aus Papier oder Karton aufgetragen wird.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Streichaggregat zum Auftragen von Streichmaterial auf eine Bahn aus Papier oder Karton.

Zum Stand der Technik hinsichtlich der Erfindung wird u. a. auf die US-Patente 3 079 889, 3 301 214 und 4 396 648 sowie die Veröffentlichungen FI 81281 C und FI 82617 B hingewiesen, die sog. Kurzzeitstreicheinheiten (short-dwell-time-applicators) behandeln.

Die zum Streichen von Papier und Karton eingesetzten Kurzzeitstreicheinheiten bestehen in an sich bekannter Weise aus einer Streichkammer, die von einem Streichmesser, das sich gegen die zu streichende Unterlage, also Papier oder Karton, lehnt, einer Frontdichtung sowie Seitendichtungen begrenzt wird. Das Streichmaterial wird unter Druck in die Streichkammer gebracht, wo das Streichmaterial in direkten Kontakt mit der zu streichenden Unterlage kommt, wobei das Streichmesser das Streichmaterial in einer Schicht gewünschter Dicke über die Oberfläche der zu streichenden Unterlage verteilt und ausgleicht. Es sind im wesentlichen zwei Typen dieser Anlagen bekannt, zum einen der sog. Rakelstrich mit großem Winkel, bei dem das Streichmesser normalerweise einen Winkel in der Größe von mehreren zehn Grad mit der zu streichenden und sich bewegenden Unterlage bildet, und zum anderen der sog. Rakelstrich mit kleinem Winkel, bei dem das Streichmesser einen Winkel von wenigen Graden (normalerweise 0-10°) mit der zu streichenden, sich bewegenden Unterlage bildet.

Ein Vorteil des Rakelstrichs mit kleinem Winkel liegt speziell beim Streichen von Karton in der relativ guten gleichmäßigen Dicke, was für die gleichmäßige Aufnahme der Druckfarbe bedeutend ist. Außerdem können Verunreinigungen des Streichmaterials und/oder des Kartons am Streichmesser vorbeilaufen, ohne an diesem haften zu bleiben, wodurch keine Messerriefen entstehen. Ein Nachteil beim Rakelstrich mit kleinem Winkel ist, dass die Streichmenge schwer zu beherrschen ist, denn z. B. bei geringfügigen Veränderungen des ohnehin schon kleinen Winkels zwischen dem Streichmesser und der sich bewegenden Unterlage zwecks Regelung der Streichmenge, ändert sich die Streichmenge, die auf die sich bewegende Unterlage kommt, sehr stark. Eine der wichtigsten Regelgrößen beim Rakelstrich mit kleinem Winkel ist im allgemeinen die sog. Vorspannung des Streichmessers, womit gemeint ist, dass die Spitze des Streichmessers durch die Regelung des Abstands des gesamten Streichaggregats zu der sich bewegenden Unterlage mechanisch gebogen wird. Zusätzlich werden die Belastung des Spitzenteils des Streichmessers sowie die Regelung des Messerwinkels als Regelgrößen benutzt.

Zum Stand der Technik wird auf die Veröffentlichung DE 34 46 525 A hingewiesen, in der die Streichmengenregelung derart gelöst wurde, dass die Staulatten beweglich ausgeführt sind. Ein Nachteil der Lösung nach dieser Veröffentlichung besteht jedoch u. a. darin, dass die Staulatte sehr steif sein muss, damit die zum Bewegen der Staulatte vorgesehenen Zylinder die Staulatte nicht biegen. Die Regelung der Rücklaufströmung des Streichmaterials erfolgt bei der Lösung nach dieser Veröffentlichung als Regelung der Größe der Durchflussöffnung, wobei der Streichmaterialdruck quer zur Bahn wesentlich variieren kann. Die betreffende Vorrichtung ist deshalb zur Regelung des Streichmengenprofils nicht geeignet.

Als Stand der Technik wird außerdem auf die Veröffentlichung EP 198 622 A1 hingewiesen, in der ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Streichen von Papier beschrieben wird. In der Lösung nach dieser Veröffentlichung wird das Streichmaterial mit einem elastischen Messer vorverteilt und der endgültige Strich wird mit einem Schleifschabermesser ausgeführt. Die Streichvorrichtung ist an der Gegenwalzenseite angebracht und das Streichmaterial liegt auf einer langen Strecke an der Papierbahn an. Bei dieser Lösung ist die Entlüftung des Streichmaterials schwierig und die Integration des Schleifschabermessers in das Streichaggregat erschwert die Wartungsmaßnahmen. Bei der vorgestellten Lösung ist das Streichmaterial in der Applikationszone vor dem Ausgleichsmesser störungsempfindlich, wie z. B. für ungleichmäßige Verteilung der Streichmenge. Eine typische Folge davon ist eine im Strichauftrag der Bahn verbleibende längsgerichtete Streifigkeit.

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 sowie ein Streichaggregat mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 14 sind durch die Veröffentlichung DE 37 29 621 A1 bekannt. In diesem bekannten Fall errechnet die Regelvorrichtung ein Differenzprofil, d. h. die Abweichung bzw. die Differenz zwischen dem gemessenen Querprofil der Streichmenge und einem gewünschten Querprofil der Streichmenge, und steuert die in Querrichtung der Bahn verteilt angeordneten, separaten Stellvorrichtungen in Abhängigkeit vom Differenzprofil so an, dass durch deren Stellbewegungen das gemessene Querprofil korrigiert wird. Dieses bekannte Streichaggregat ermöglicht somit eine automatische Regelung des Querprofils der Streichmenge. Dabei werden alle erforderlichen Stellbewegungen von den in Querrichtung der Bahn verteilt angeordneten separaten Stellvorrichtungen ausgeführt. Dies erfordert vergleichsweise große Stellwege und dementsprechend lange Stellzeiten.

Die Veröffentlichung DE 39 08 386 A1 offenbart ein Streichaggregat mit einer Stellvorrichtung zur. Einstellung der Biegung des Tragbalkens des Streichaggregates und mit einer Stellvorrichtung zur Einstellung der Stellung und der Neigung des Tragbalkens bzgl. der Gegenwalze. Ferner weist dieses bekannte Streichaggregat eine Messvorrichtung zur Messung des Querprofils der Streichmenge sowie eine Regelvorrichtung auf, die ein Differenzprofil zwischen dem gemessenen Querprofil und einem gewünschten Querprofil errechnet. Die beiden genannten Stellvorrichtungen werden von der Regelvorrichtung im Sinne einer Korrektur des gemessenen Querprofils angesteuert. Ferner weist dieses bekannte Streichaggregat mehrere in Querrichtung der Bahn verteilt angeordnete Stellvorrichtungen auf, die auf das Streichmesser wirken. Die letztgenannten Stellvorrichtungen sind jedoch nicht in den Regelvorgang einbezogen, d. h. werden nicht von der Regelvorrichtung angesteuert.

Die Veröffentlichung DE 39 25 517 A1 offenbart einen Tragbalken eines Streichaggregates, der mit axialen Kanälen versehen ist, durch die Kühl- oder Heizmedium zirkulieren kann. Dies dient dem Zweck, Verformungen oder Verwerfungen des Tragbalkens durch Temperatureinflüsse zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren sowie das gattungsgemäße Streichaggregat zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und das Streichaggregat gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Regelung aufgeteilt ist auf eine Vorregelung und eine Feinregelung. Im Zuge der Vorregelung werden der Abstand des Tragbalkens von der Gegenwalze, der Anstellwinkel des Tragbalkens bezüglich der Gegenwalze und das Ausmaß der konvexen oder konkaven Krümmung des Tragbalkens im Sinne einer Verringerung des Differenzprofils geändert. Die Feinregelung erfolgt mittels der in Querrichtung der Bahn verteilt angeordneten Stellvorrichtungen und braucht lediglich die nach der Vorregelung verbliebene restlich Differenz zwischen dem gemessenen Querprofil und dem gewünschten Querprofil auszuregeln. Dies erfordert lediglich vergleichsweise kurze Stellwege der in Querrichtung verteilt angeordneten Stellvorrichtungen und ermöglicht entsprechend kurze Stellzeiten. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße Streichaggregat wird daher eine schnelle und genaue Regelung des Querprofils der Streichmenge ermöglicht.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die in den Abbildungen der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, die verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Streichaggregats zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellen, ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt als schematische Perspektive ausschnittsweise eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streichaggregats, in dem hinter dem Streichmesser eine in Zonen aufgeteilte hohle und druckbelastbare Stützkonstruktion eingebaut ist.

Fig. 2 zeigt in schematischer Seitenansicht eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streichaggregats, in dem hinter dem Streichmesser eine steife Stützleiste eingebaut ist, wobei die Schabungskraft des Streichmessers auf gewünschte Weise durch Biegen geändert werden kann.

Fig. 3 entspricht im wesentlichen Fig. 2 in Drauf sicht.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streichaggregats, bei dem das Profil des Streichmessers induktiv oder magnetisch beeinflusst wird.

Fig. 5 entspricht Fig. 4 in Draufsicht.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streichaggregats, in dem die Streich menge dadurch geregelt wird, dass die Rücklauf- und/oder Zulaufströmungen begrenzt werden und das Profil des Streichmessers mechanisch beeinflusst wird.

Fig. 7 zeigt zweite Stellvorrichtungen zur Einstellung der Krümmung des Tragbalkens des Streichaggregats.

Fig. 8 zeigt das Gesamtschema des Regelungssystems zur Veranschaulichung der verschiedenen Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist die Gegenwalze mit Bezugszeichen 1 und die über die Gegenwalze geführte Bahn, z. B. Papierbahn, mit Bezugszeichen W bezeichnet. Das zum Streichaggregat nach Fig. 1 gehörende Streichmesser 3 ist an einen Messerhalter 7 angebaut, an dem es mit einer Befestigungsleiste 6 befestigt ist. Hinter dem Streichmesser 3 ist nahe der freien Spitze des Streichmessers eine aus elastischem Material hergestellte hohle Stützkonstruktion 4 angebracht, die in Querrichtung des Streichaggregats in Zonen aufgeteilt ist und erste Stellvorrichtungen bildet. An jede Zone der genannten elastischen, hohlen Stützkonstruktion 4 ist ein Druckregelrohr 5 angeschlossen, durch welches in jede Zone ein Druckmedium, wie Gas oder Flüssigkeit, geleitet wird. Der Druck jeder einzelnen Zone kann in gewünschter Weise geändert werden, so dass die Schabungskraft an der Spitze des Streichmessers 3, die auf die Bahn W und das auf deren Oberfläche gebrachte Streichmaterial wirkt, in gewünschter Weise geändert werden kann. Dadurch dass in die einzelnen Zonen der elastischen, hohlen Stützkonstruktion 4 verschieden große Drücke geleitet werden, kann das Profil des Streichmessers 3 beeinflusst werden. In Fig. 1 ist von dem Streichaggregat nur das Streichmesser 3 mit seinen Befestigungsvorrichtungen und mit seinen ersten Stellvorrichtungen zu sehen. Die Konstruktion nach Fig. 1 kann in Verbindung mit Kurzzeitstreichaggregaten nach dem oben beschriebenen Stand der Technik oder in Spritz-Streich- oder ähnlichen Streichvorrichtungen angewendet werden. Das Streichmesser 3 kann auch nur zum Ausgleichen und Profilieren des schon vor dem Streichaggregat nach Fig. 1 über die Oberfläche der Bahn verteilten Streichmaterials verwendet werden. Entsprechende Anwendungen sind auch in Verbindung mit den weiter unten beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung möglich.

Fig. 2 und 3 zeigen eine alternative Ausführungsform für das Streichaggregat nach Fig. 1. Auch in Fig. 2 sind die Gegenwalze mit Bezugszeichen 1 und die Papier- oder Kartonbahn mit Bezugszeichen W bezeichnet. In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist hinter dem Streichmesser 10 eine steife Stützleiste 11 angebracht, die sich in Querrichtung des Streichaggregats über die Breite des Streichmessers 10 erstreckt. Das Streichmesser 10 ist auf entsprechende Weise wie in Fig. 1 in einen Messerhalter 16 eingebaut, an dem es mit einer Befestigungsleiste 15 befestigt ist. In der Ausführungsform nach Fig. 2 sind in das Streichaggregat in Querrichtung zur Maschine mehrere erste Stellvorrichtungen 13 eingebaut, die Spindeln 12 aufweisen, die an der Stützleiste 11 befestigt sind. Die Stützleiste 11 ist damit in Querrichtung des Streichaggregats in Zonen aufgeteilt derart, dass über die Spindeln 12 auf jede Zone eine eigene Stellvorrichtung 13 wirkt. Jede Stellvorrichtung 13 ist so ausgeführt, dass sich die Spindel 12 der Stellvorrichtung vor und zurück bewegen, d. h. ziehen oder schieben, lässt. Damit kann das Streichmesser 10 mit jeder Stellvorrichtung 13 über deren Spindel 12 und die Stützleiste 11 gegen die Bahn W oder von dieser weg belastet werden. Die Stellvorrichtungen 13 sind über eine Stütze 14 an der Tragkonstruktion des Streichaggregats montiert.

Die Stellbewegungen der Stellvorrichtungen 13 können auf mehrere verschiedene alternative Weisen verursacht werden. Eine mögliche Ausführung dazu ist die Stellvorrichtung 13, deren über die Spindel 12 erzeugte Bewegung auf dem Wärmedehnungseffekt beruht. Auf diese Weise kann die Spindel 12 durch Änderung der Temperatur der Stellvorrichtung 13 auf die Bahn W zu oder von ihr weg bewegt werden. Damit kann die an der Spitze des Streichmessers 10 auf die Bahn W und auf das auf der Bahn vorhandene Streichmaterial wirkende Schabungskraft örtlich geändert werden, indem die Temperatur der Stellvorrichtungen 13 geändert wird. Die Stellvorrichtung 13 kann auch mechanisch arbeiten oder auf eine andere geeignete Art und Weise ausgeführt werden.

Die Stellvorrichtungen können auch derart ausgeführt werden, dass deren Stellbewegung auf der Größe eines induktiv erzeugten oder verstärkten Magnetfeldes beruht. Eine solche Ausführung der Erfindung ist in Fig. 4 und 5 gezeigt. In der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Gegenwalze wiederum mit der Bezugsnummer 1 und die Bahn mit Bezugszeichen W bezeichnet. Das Streichmesser 24 ist auf ähnliche Weise wie in den vorstehenden Ausführungsformen in den Messerhalter 26 eingebaut, an dem es mit der Befestigungsleiste 25 befestigt ist. In der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 werden die ersten Stellvorrichtungen 20, von denen in Querrichtung des Streichaggregats mehrere vorhanden sind, aus einer elektromagnetischen Vorrichtung gebildet, in welcher der Kern 19 jedes Magneten der Spindel der Stellvorrichtung nach der Ausführungsform von Fig. 2 und 3 entspricht. Der Kern 19 ist mit einer Spule 22 versehen, die über einen elektromagnetischen Stromkreis an eine Stromquelle 21 angeschlossen ist. Durch Veränderung der Größe und/oder Richtung des elektrischen Stroms im Stromkreis des Magneten kann der Kern 19 auf ähnliche Weise wie die Spindel 12 der Stellvorrichtungen nach Fig. 2 und 3 in Bewegung gebracht werden. Der Kern 19 kann entweder direkt das Streichmesser 24 oder die hinter dem Streichmesser 24 vorhandene Stützleiste 23 in der Weise beeinflussen wie in Fig. 2 und 3. Mit der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 wird somit dieselbe Regelwirkung auf die Streichmenge erzeugt, wie mit der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3.

In Fig. 6 ist schematisch eine weitere Ausführungsform zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. In Fig. 6 sind die Gegenwalze mit Bezugsnummer 1 und die über die Walze laufende Bahn mit Bezugszeichen W bezeichnet. Bei dem Streichaggregat nach Fig. 6 ist das Streichmesser 30 wie üblich in einen Messerhalter eingebaut, der in Fig. 6 inklusive Befestigungselementen mit Bezugszeichen 31 bezeichnet ist. Nach Fig. 6 gehört zum Streichaggregat zusätzlich eine Führungswand 32, die im Streichaggregat zwischen der Zulaufströmung 41 und der Rücklaufströmung eine Lippe bildet. Der Rücklaufkanal 40 wird von der ge nannten Führungswand 32 und der Stützkonstruktion des Streichmessers begrenzt.

Im Streichaggregat nach Fig. 6 kann die Menge des Streichmaterials in Querrichtung des Streichaggregats bzw. der Bahn W derart geändert und geregelt werden, dass das Streichmesser 30 mit Hilfe der am Streichmesser 30 mechanisch angebrachten ersten Stellvorrichtungen 34 bezüglich der Gegenwalze 1 geschoben und gezogen wird. In Querrichtung des Streichaggregats sind mehrere Stellvorrichtungen vorhanden derart, dass die Spindeln 35 der Stellvorrichtungen einer jeweils eigenen Zone in Querrichtung des Streichaggregats entsprechen.

Als zweites kann die Streichmenge in der Ausführungsform nach Fig. 6 quer zum Streichaggregat derart geändert und geregelt werden, dass die Rücklaufströmung des Streichmaterials im Streichaggregat begrenzt oder erleichtert wird, indem die Geometrie des Rücklaufkanals 40 geändert wird. Dies ist in Fig. 6 dadurch veranschaulicht, dass das Streichaggregat mit Rücklaufstellvorrichtungen 36 ausgerüstet ist, von denen in Querrichtung des Streichaggregats mehrere vorhanden sind. Die Spindeln 37 dieser Stellvorrichtungen sind an eine im Rücklaufkanal 40 vorhandene Leiste oder dergleichen angeschlossen, so dass durch Bewegung der Spindeln 37 die genannte Leiste im Rücklaufkanal 40 versetzt werden kann, um die Rücklaufströmung örtlich zu drosseln oder zu erleichtern.

Als drittes kann in der Ausführungsform nach Fig. 6 die Streichmenge quer zum Streichaggregat geändert und geregelt werden derart, dass die Länge einer Spitzenleiste 33 der Lippe zwischen der Zulauf- und Rücklaufströmung geändert wird oder diese Lippe oder die Spitzenleiste näher an die Gegenwalze 1 heran oder von dieser weg gesetzt wird. Dies ist in Fig. 6 dadurch veranschaulicht, dass über die Spindeln 39 in Querrichtung des Streichaggregats mehrere Zulauf-Stellvorrichtungen 38 an die Spitzenleiste 33 angeschlossen sind, mit denen die Spitzenleiste 33 auf vorher beschriebene Weise versetzt werden kann.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Streichmenge des Bahnmaterials außerdem durch Einstellen bzw. Korrigieren der Krümmung des Tragbalkens des Streichaggregats geregelt. Dies wird in Fig. 7 rein schematisch gezeigt. Die Funktion des Streichaggregats wird durch die Krümmung des Tragbalkens infolge Wärmedehnung und mechanischer Spannungszustände gestört. Diese Erscheinung wird als Tragbalkenkrümmung des Streichaggregats bezeichnet. In Fig. 7 sind das Streichmesser mit Bezugszeichen 27 und der Tragbalken schematisch mit 28 bezeichnet. Die Krümmung des Tragbalkens 28 kann z. B. dadurch korrigiert werden, dass im Tragbalken nach Fig. 7 Kanäle für ein Wärmeträgermedium (Flüssigkeit oder Gas) eingerichtet werden. Diese Kanäle werden im Tragbalken 28 derart untergebracht, dass deren Abstand zum Streichmesser 27 unterschiedlich groß ist. Wenn die genannten Kanäle im Tragbalken 28 verschiedene Abstände zum Streichmesser 27 haben, kann der Tragbalken in der gewünschten Richtung gebogen werden, indem in den dichter am Streichmesser liegenden und den weiter weg liegenden Kanal Flüssigkeiten oder Gase verschiedener Temperaturen gespeist werden. In Fig. 7 ist die Temperatur des Mediums des nahe am Streichmesser liegenden Kanals mit Bezugszeichen T₁ und die Temperatur des Mediums im weiter weg liegenden Kanal mit T₂ bezeichnet. Die Temperatur des Tragbalkens selbst ist mit Bezugszeichen T_p bezeichnet. Der Tragbalken 28 kann auch z. B. mit Hilfe von hydraulischem Druck gebogen werden. Als dritte Möglichkeit kann ein in Fig. 7 gezeigtes, an der Konstruktion des Tragbalkens 28 befestigtes Heizelement 29 verwendet werden, mit dem durch Änderung seiner Temperatur der Tragbalken 28 in der gewünschten Weise gebogen werden kann. Die vorstehend beschriebenen Einrichtungen zur Einstellung der Krümmung des Tragbalkens bilden jeweils eine zweite Stellvorrichtung des Streichaggregats.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Hinweis auf Fig. 8 genauer beschrieben, mit der die einzelnen Phasen des Verfahrens verdeutlicht werden sollen. In Fig. 8 sind die Bahn mit Bezugszeichen W, die Gegenwalze mit 1 und die Stellvorrichtungen mit 55 bezeichnet. Jede Stellvorrichtung 55 entspricht einer Regelstelle. Grundvoraussetzung des Verfahrens ist, dass die Form der durch die Bewegung der jeweiligen Stellvorrichtung verursachten Streichmengenänderung in Querrichtung der Bahn an einer Regelstelle bekannt ist. Diese Form der Streichmengenänderung wird als "Profilverlauf" der Stellvorrichtung bezeichnet und sie hängt von der Konstruktion des Streichaggregats für die jeweilige Anwendung des Verfahrens ab. Dieser Profilverlauf ist praktisch unabhängig von der Lage des Streichaggregats und von anderen Bedingungen des Streichprozesses, wie Beschaffenheit des Streichmaterials und Anzahl der auf der Bahn W verbleibenden Streichschichten. Die absolute Größe des Profilverlaufs wird für den jeweiligen Streichprozess extra bestimmt. Als erste Phase des Verfahrens wird ein Verstärkungsfaktor k durch den Vergleich der absoluten Größe des Profilverlaufs mit der erforderlichen Regelgeschwindigkeit der Streichmenge bestimmt. Die Bestimmung des Verstärkungs faktors k kann z. B. in der Weise durchgeführt werden, dass der Maschinenführer den Verstärkungsfaktor festlegt und diesen in eine programmierbare Steuerungseinheit 50 eingibt. Der Verstärkungsfaktor k kann auch in der Weise selbstbestimmend sein, dass die Steuerungseinheit 50 während des Regelverfahrens den Wert des Verstärkungsfaktors ständig nachrechnet und bei Bedarf ändert.

Als zweites wird in dem Verfahren das Querprofil der auf der Bahn W befindlichen Streichmenge gemessen und mit dem gewünschten Querprofil verglichen. Dies wird in Fig. 8 durch die Messvorrichtungen 54 der Streichmenge verdeutlicht, die die Dicke der Streichmenge messen und den Messdaten entsprechende Signale zur Steuerungseinheit 50 senden. Anstelle der stationären Messvorrichtungen 54 nach Fig. 8 können auch quer über die Bahn W laufende oder ein laufender, sog. traversierender Messgeber verwendet werden.

Danach rechnet die Steuerungseinheit 50 die Differenz zwischen dem gemessenen Querprofil und dem gewünschten Querprofil aus und stellt diese als Differenzprofil der Streichmenge dar. Das gewünschte Querprofil ist im Voraus in die Steuerungseinheit 50 einprogrammiert.

Nachdem das Differenzprofil errechnet worden ist, werden durch weitere Rechnungen aus dem Differenzprofil folgende Parameter bestimmt:

1. a Mittelwert der Differenz zwischen gemessenem und gewünschtem Querprofil, d. h. Parameter, der Maß für den Mittelwert des Differenzprofils ist;
2. b Parameter, der Maß für die Neigung des Differenzprofils ist;
3. c Parameter, der Maß für die Konvexität oder Konkavität des Differenzprofils ist.

Zusätzlich wird aus dem Differenzprofil rechnerisch ein sog. Restdifferenzprofil bestimmt, das weiter unten erläutert wird.

Die Parameter a, b, c sowie das Restdifferenzprofil werden durch Approximation einer Parabelgleichung bestimmt, die dem Differenzprofil so gut wie möglich entspricht.

Mit dieser Parabelgleichung kann die Streichmenge als Funktion der Lage in Querrichtung der Bahn beschrieben werden durch

y = d.f(ωt) + (a + bx + cx²),

mit y = Streichmenge
x = Ortskoordinate in Querrichtung der Bahn (Ursprung in Bahnmitte)
a, b, c = oben genannte, zu bestimmende Parameter
t = Zeit
d = Größe des zyklischen Streichmengenfehlers
ω = Zykluszahl des zyklischen Streichmengenfehlers

Die Parameter d und ω werden in den Stellvorrichtungen verwendet, deren Frequenzgang eine Bewegungsgeschwindigkeit von ca. 20 Hz zulässt. Sie werden mit Hilfe der an allen Regelstellen zuzuführenden zyklischen Bewegung zur Korrektur des in Bahnlaufrichtung auftretenden, zyklischen Streichmengenfehlers benutzt. Der genannte zyklische Streichmengenfehler wird unter anderem durch Unebenheiten der Gegenwalze verursacht und die Berücksichtigung der Parameter d und ω trägt zum Eliminieren des betreffenden zyklischen Streichmengenfehlers bei.

Das Restdifferenzprofil wird derart bestimmt, dass von dem errechneten Differenzprofil die oben angeführte Parabelgleichung abgezogen wird.

In der nächsten Phase des Verfahrens wird der Wert des Parameters a von der Steuerungseinheit 50 zu einer ersten Regeleinrichtung 51 übertragen, womit die Streichmenge in Bahnlauf- bzw. Maschinenrichtung geändert werden kann. Die Streichmenge in Maschinenrichtung wird dadurch geändert, dass der Tragbalken des Streichaggregats mittels einer nicht dargestellten dritten Stellvorrichtung im Ganzen bewegt wird, was in Fig. 8 durch die Regelungslinie L verdeutlicht ist. Dementsprechend wird der Wert des bestimmten Parameters b zu einer zweiten Regeleinrichtung 52 übertragen, mit deren Hilfe der Anstellwinkel des Tragbalkens ebenfalls mittels der dritten Stellvorrichtung korrigiert werden kann. Weiterhin wird der Wert des Para meters c zu einer dritten Regeleinrichtung 53 übertragen, mit deren Hilfe die Krümmung des Tragbalkens mittels der zweiten Stellvorrichtung korrigiert werden kann. Die Regeleinrichtungen 51, 52 und 53 bewirken somit eine Vorregelung, und die Feinregelung des Profils erfolgt mit den ersten Stellvorrichtungen 55.

Als nächstes wird die an den Regelstellen erforderliche Stellbewegung der jeweiligen ersten Stellvorrichtung derart bestimmt, dass der bekannte Profilverlauf der Reihe nach mit dem an den jeweiligen Regelstellen herrschenden Restdifferenzprofil verglichen wird, indem der lokale Wert des Restdifferenzprofils mit dem Verstärkungsfaktor k multipliziert wird, das Ergebnis durch den Profilverlauf an der Regelstelle geteilt wird und die Ergebnisse für die einzelnen Regelstellen zusammengerechnet werden.

Danach wird die entsprechende erforderliche Stellbewegung der Stellvorrichtung bestimmt, indem die an jeder Regelstelle errechneten erforderlichen Bewegungen der Stellvorrichtung kombiniert werden. Dabei sind die Steuerungseinheit 50 und die Regeleinrichtungen 51, 52, 53 bestrebt, das Querprofil der Streichmenge derart zu regeln, dass die Werte der Parameter a, b, c in der weiter oben beschriebenen Parabelgleichung sowie das Restdifferenzprofil null werden.

Danach wird in dem Verfahren entweder ein neuer Verstärkungsfaktor k bestimmt oder das Querprofil der Streichmenge wird neu gemessen und mit dem gewünschten Querprofil verglichen. Das Verfahren setzt damit in geschlossener Weise und als kontinuierliche Regelung fort. In dem Verfahren braucht der Wert des Verstärkungsfaktors k nicht in jedem Zyklus bestimmt und korrigiert zu werden, sondern die Steuerungseinheit kann so programmiert sein, dass in dem Verfahren erst nach einer bestimmten Anzahl von Regelperioden ein neuer Wert für den Verstärkungsfaktor k bestimmt wird. Das Verfahren kann auch derart realisiert werden, dass der Wert des Verstärkungsfaktors k einmal zu Anfang des Verfahrens bestimmt wird und für die Ausführungsdauer des Verfahrens beibehalten wird.

Die in dem Verfahren berechneten Stellbewegungen erzeugen einen von der Zeit abhängigen Fehler in der auf die Bahn W kommenden Streichmenge speziell bei Anwendung der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Streichaggregats. Da das erfindungsgemäße Regelungsverfahren aber, wie im vorstehenden beschrieben, das Prinzip eines geschlossenen Regelkreises befolgt, sorgt die geschlossene Regelung jedoch dafür, dass der verursachte Fehler sofort bei der nächsten Regelperiode korrigiert wird. Auf diese Weise wird der Fehler mit einer Verzögerung beseitigt, die von den Geschwindigkeiten der Mess- und Rechenverfahren sowie der Bewegungsgeschwindigkeit der Stellvorrichtungen bestimmt wird.

Über die Streichaggregate ist noch zu sagen, dass z. B. bei Anwendung von Lösungen der Ausführungsformen nach Fig. 2 bis 5, bei denen der durch die ersten Stellvorrichtungen hergestellte Kontaktbereich mit dem Streichmesser 10, 24 sehr nahe an der freien Spitze des Streichmessers liegt, der Vorteil erzielt wird, dass der Winkel zwischen dem Streichmesser 10, 24 und der Bahn W während der Stellbewegungen fast konstant bleibt. Aus diesem Grund verändert sich die Streichmenge nach der Stellbewegung und kommt sie direkt auf ihren richtigen Wert, und das Schleifen des Streichmessers 10, 24 verursacht keine solchen zeitabhängigen Fehler der Streichmenge, wie sie in den meisten Streichprozessen aufgetreten sind. Diese Möglich keit war früher begrenzt durch die Empfindlichkeit gegenüber den zu Streichfehlern führenden Schabungskraftabweichungen, die entweder durch die Anlagenkonstruktion oder durch den Prozess hervorgerufene dynamische Störungen verursacht wurden. In den Ausführungsformen des Streichaggregats nach Fig. 2 bis 5 laufen mit Ausnahme der rein mechanischen Funktion die durch die Bewegung der ersten Stellvorrichtungen erzeugten physikalischen Prozesse sehr schnell ab, weshalb sich diese nach einer durch Messung erfassten Störung schnell regeln lassen. Außerdem können sie mit einer eventuell zyklisch auftretenden dynamischen Störung synchronisiert werden. Auch mit der Lösung nach Fig. 1 lässt sich eine entsprechend schnelle Funktion erzielen, weil die hohle Stützkonstruktion 4 kleine Volumen aufweist.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 ist außerdem auch in der Weise selbstregelnd, dass eine dynamische Störung in den ersten Stellvorrichtungen eine Bewegung verursacht, die eine dieser Bewegung entgegenwirkende Änderung im Stromkreis erzeugt. Das Streichmesser 24 bleibt an der Spitze bezüglich der Bahn W in demselben Winkel, aber die Schabungskraft ändert sich. Damit kann ein durch die Messerwinkeländerung verursachter zeitabhängiger Streichfehler verhindert werden.

Claims

1. Verfahren zur Regelung des Querprofils der Streichmenge von Streichmaterial, das mittels eines Streichaggregates auf eine Bahn (W) aus Papier oder Karton aufgetragen wird,
wobei im Streichaggregat die Bahn über eine Gegenwalze (1) geführt wird und das Streichmaterial mittels eines gegen die Bahn belasteten Streichmessers (3, 10, 24, 27, 30) verteilt wird, das von einem Tragbalken (28) getragen wird,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst,
dass das Querprofil der auf die Bahn kommenden Streichmenge fortlaufend gemessen wird und ein Differenzprofil zwischen dem gemessenen Querprofil und einem gewünschten Querprofil der Streichmenge errechnet wird,
dass die auf die Bahn kommende Streichmenge mittels mehrerer in Querrichtung der Bahn verteilt angeordneter, separater Stellvorrichtungen (4, 13, 20, 34, 55) gesteuert wird, die auf das Streichmesser wirken und dessen Profil bestimmen, und
dass den Stellvorrichtungen jeweils ein aus dem Differenzprofil abgeleiteter Regelimpuls zugeführt wird, um das gemessene Querprofil zu korrigieren,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Zuge einer Vorregelung zur Korrektur des Querprofils der Abstand des Tragbalkens (28) von der Gegenwalze (1), der Anstellwinkel des Tragbalkens (28) bezüglich der Gegenwalze (1) und das Ausmaß der konvexen oder konkaven Krümmung des Tragbalkens (28) in Abhängigkeit vom Differenzprofil eingestellt werden, und
dass mittels der Stellvorrichtungen (4, 13, 20, 34, 55) lediglich die nach der Vorregelung verbleibende restliche Differenz zwischen dem gemessenen Querprofil und dem gewünschten Querprofil ausgeregelt wird (Feinregelung).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzprofil DP errechnet wird, indem die Differenz zwischen dem gemessenen Querprofil und dem gewünschten Querprofil rechnerisch approximiert wird durch die Parabelgleichung
DP = a + bx + cx²
mit
x = Ortskoordinate in Querrichtung der Bahn (Ursprung in Bahnmitte),
a = Parameter, der Maß für den Mittelwert des Differenzprofils ist,
b = Parameter, der Maß für die Neigung des Differenzprofils ist, und
c = Parameter, der Maß für die Konvexität oder Konkavität des Differenzprofils ist,
und dass im Zuge der Vorregelung der Abstand des Tragbalkens (28) von der Gegenwalze (1), der Anstellwinkel des Tragbalkens (28) bezüglich der Gegenwalze (1) und das Ausmaß der konvexen oder konkaven Krümmung des Tragbalkens (28) derart eingestellt werden, dass die Parameter a, b und c nach der Vorregelung null werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der Vorregelung verbleibende restliche Differenz bestimmt wird als Differenz zwischen dem gemessenen Querprofil und der approximierten Parabelgleichung.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche Stellbewegung der jeweiligen Stellvorrichtungen (4, 13, 20, 34, 55) dadurch bestimmt wird, dass ein vorbekannter Profilverlauf der jeweiligen Stellvorrichtungen, d. h. die durch die Bewegung der Stellvorrichtung verursachte Formänderung der Streichmenge, mit der an der jeweiligen Stellvorrichtung herrschenden restlichen Differenz verglichen wird und der Stellvorrichtung ein entsprechender Regelimpuls zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche Stellbewegung der jeweiligen Stellvorrichtungen (4, 13, 20, 34, 55) dadurch bestimmt wird, dass der Wert der restlichen Differenz örtlich mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert und das Ergebnis durch den vorbekannten Profilverlauf der jeweiligen Stellvorrichtung dividiert wird, wobei der Verstärkungsfaktor dadurch bestimmt wird, dass die absolute Größe des Profilverlaufs mit der erforderlichen Regelgeschwindigkeit der Streichmenge verglichen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Zyklus der geschlossenen Regelung oder nach einer bestimmten Zykluszahl ein neuer Wert für den Verstärkungsfaktor der jeweiligen Stellvorrichtungen (4, 13, 20, 34, 55) bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtungen (4, 13, 20, 34, 55) direkt oder über eine Stützleiste (11) auf das Streichmesser (3, 10) wirken.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegung der Stellvorrichtungen (4) durch hydraulischen oder pneumatischen Druck erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegung der Stellvorrichtungen (13) mechanisch erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegung der Stellvorrichtungen (13) durch Wärmedehnungseffekt erzeugt wird, indem die Stellvorrichtungen (13) erwärmt und gekühlt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegung der Stellvorrichtungen (20) induktiv oder elektromagnetisch erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß der konvexen oder konkaven Krümmung des Tragbalkens (28) durch im Tragbalken verursachte Temperaturdifferenzen eingestellt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß der konvexen oder konkaven Krümmung des Tragbalkens (28) durch hydraulische oder mechanische Belastung eingestellt wird.

14. Streichaggregat zum Auftragen von Streichmaterial auf eine Bahn aus Papier oder Karton, mit
einer Gegenwalze (1), über die die Bahn (W) geführt wird,
einem gegen die Bahn belastbaren Streichmesser (3, 10, 24, 27, 30),
einem Messerhalter (7, 16, 26, 31), an dem das Streichmesser befestigt ist,
einem Tragbalken (28), der den Messerhalter trägt,
mehreren in Querrichtung der Bahn verteilt angeordneten, separaten, ersten Stellvorrichtungen (4, 13, 20, 34, 55), die jeweils zonenweise auf das Streichmesser wirken und dadurch die vom Streichmesser auf die Bahn ausgeübte Belastung beeinflussen,
einer Messvorrichtung (54) zur Messung des Querprofils der Streichmenge, und
einer Regelvorrichtung (50 bis 53), die ein Differenzprofil zwischen dem gemessenen Querprofil und einem gewünschten Querprofil errechnet und die ersten Stellvorrichtungen in Abhängigkeit vom Differenzprofil ansteuert, um das gemessene Querprofil zu korrigieren,
gekennzeichnet durch
eine zweite Stellvorrichtung (29) zur Einstellung des Ausmaßes der konvexen oder konkaven Krümmung des Tragbalkens (28) und
eine dritte Stellvorrichtung zur Einstellung des Abstandes des Tragbalkens (28) von der Gegenwalze (1) und des Anstellwinkels des Tragbalkens (28) bezüglich der Gegenwalze (1),
wobei die Regelvorrichtung (50 bis 55) die zweite und die dritte Stellvorrichtung in Abhängigkeit vom Differenzprofil ansteuert, um das gemessene Querprofil zu korrigieren, und
wobei die Regelvorrichtung (50 bis 53) die ersten Stellvorrichtungen (4, 13, 20, 34, 55) in der Weise ansteuert, dass diese lediglich die nach der Einstellung des Ausmaßes der konvexen oder konkaven Krümmung, des Abstandes und des Anstellwinkels des Tragbalkens (28) mittels der zweiten Stellvorrichtung und der dritten Stellvorrichtung verbleibende restliche Differenz zwischen dem gemessenen Querprofil und dem gewünschten Querprofil ausregeln.

15. Streichaggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stellvorrichtungen (4, 13) als hinter dem Streichmesser (3, 10) eingebaute hohle, elastische und in Zonen aufgeteilte Stützkonstruktion ausgebildet sind, die mit hydraulischem oder pneumatischem Druck belastbar sind.

16. Streichaggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stellvorrichtungen (13) über eine hinter dem Streichmesser (10, 30) angeordnete Stützleiste (11) auf das Streichmesser wirken.

17. Streichaggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stellvorrichtungen (13) derart ausgeführt sind, dass sie das Streichmesser (10, 30) aufgrund eines Wärmedehnungseffekts belasten.

18. Streichaggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stellvorrichtungen (20) induktiv oder elektromagnetisch arbeiten.

19. Streichaggregat nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stellvorrichtung (29) Vorrichtungen zur Erzeugung einer Temperaturänderung im Tragbalken (28) aufweist.

20. Streichaggregat nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass am Tragbalken (28) Kanäle für die Zirkulation eines Wärmeträgermediums ausgebildet sind.

21. Streichaggregat nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass an den Tragbalken (28) ein separates Heizelement (29) angeschlossen ist.

22. Streichaggregat nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stellvorrichtung und/oder die dritte Stellvorrichtung als hydraulische Stellvorrichtung bzw. -vorrichtungen ausgebildet ist bzw. sind.