EP0352440B1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Beschichten einer um eine Gegenwalze geführten Materialbahn - Google Patents

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EP0352440B1
EP0352440B1 EP89109895A EP89109895A EP0352440B1 EP 0352440 B1 EP0352440 B1 EP 0352440B1 EP 89109895 A EP89109895 A EP 89109895A EP 89109895 A EP89109895 A EP 89109895A EP 0352440 B1 EP0352440 B1 EP 0352440B1
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clamping
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Herbert Sommer
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Jagenberg AG
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Jagenberg AG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/08—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material
    • D21H25/10—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/04—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface with blades
    • B05C11/041—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface with blades characterised by means for positioning, loading, or deforming the blades
    • B05C11/042—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface with blades characterised by means for positioning, loading, or deforming the blades allowing local positioning, loading or deforming along the blades

Definitions

  • the invention relates to a device for the continuous coating of a web of material guided around a counter roller, in particular a paper or cardboard web, according to the preamble of claim 1.
  • the contact pressure of the scraper knife against the counter roller required to set a desired coating weight is generated by an elastic deformation of the scraper knife between its foot clamped in the scraper knife and its tip, the change in the blade angle due to the deformation being kept as small as possible.
  • a coating device which is very advantageous in this respect is described in DE-C-28 25 907.
  • the deformation is achieved by the in a Clamping bar clamped scraper blade is moved linearly, the scraper knife being supported by a support bar which remains unchanged when the clamping bar is moved.
  • relatively small movements of the clamping bar produce large changes in the contact pressure, so that the influence on the blade angle is so small that practically without exception there are no qualitative disadvantages.
  • the S-shaped deformation of the scraper knife achieves very good transverse stability of the knife blade even with the slightest contact forces, which is of crucial importance for the quality of the line profiles transverse to the running direction of the material web.
  • the invention is therefore based on the object of providing a generic coating device in which the constancy of the blade angle is further improved when the bias voltage changes.
  • the material web 1 to be coated e.g. a paper web, in the direction of the arrow around a counter roller 2.
  • the coating material applied in excess from a coating unit (not shown) to the material web 1 is metered to the desired coat weight by the metering system described in more detail below.
  • the side frame 5, together with the scraper bar 4 can be pivoted away about the axis 7 from the counter roller 2 for cleaning or for changing a scraper knife.
  • a clamping bar 8 is integrated in the scraper bar 4 and can be adjusted in a straight line by means of a screw jack 9 - in the swiveled-in position approximately in the horizontal direction.
  • the scraper knife 3 is clamped with its foot in the clamping bar 8, an angle of 70 ° -80 °, preferably approximately 75 °, being established between the scraper knife 3 and the direction of movement of the clamping bar 8.
  • a support bar 10 is fastened to the scraper bar 4, against which the scraper knife 3 rests and which can be adjusted to a specific transverse profile with adjusting screws 11 arranged at regular intervals over the working width.
  • the pivoting of the scraper bar 4 for setting a specific bar angle is carried out by means of a screw jack 12.
  • the straight adjustment of the clamping bar 8 is directly mechanically coupled to the bar angle setting.
  • a second spindle lifting mechanism 13 is used, which sits above the first lifting mechanism 12 on the rotationally fixed spindle 14.
  • the axial adjustment of the spindle 14 articulated on a lever-like extension 15 is carried out with worm wheels 16 and 17, respectively, the worm wheel 16 of the lower spindle lifting mechanism 12 being connected to a servomotor.
  • the worm wheel 17 of the upper screw jack is coupled with a fixed transmission ratio to the driven worm wheel 18 of the screw jack 9 for the clamping bar adjustment.
  • the coupling is carried out with toothed belt 19, and the use of cardan shafts or a bevel gear is also possible.
  • the direct mechanical coupling of the clamping beam adjustment with the beam angle setting has the effect that when the clamping beam 8 is adjusted with the worm wheel 18, a proportional change in the beam angle with the spindle 14 corresponding to the selected transmission ratio takes place.
  • the bar angle is adjusted by an electric motor as a function of the adjustment of the clamping bar 8.
  • a microprocessor 21 is connected to a pulse counter with which the servomotor 20 of the spindle lifting mechanism 9 is controlled for the clamping beam adjustment, which controls the required correction of the beam angle depending on the clamping beam adjustment via the drive 22 of the spindle lifting mechanism 12.
  • a corresponding correction of the bar angle is assigned to each position of the base point of the scraper knife 3, which compensates for a change in the blade angle due to the base point adjustment.
  • This electronic solution which is more complex than the embodiment according to FIG. 1, has the advantage that time-dependent changes, e.g. the wear of the doctor blade 3, and other parameters that influence the blade angle - e.g. elastic deformation of the roll surface, support length, average beam angle - can be taken into account as parameters in the calculation of the beam angle correction and can be varied if necessary.
  • the doctor bar 4 is pivoted in the direction of the counter roller 2 until the tip of the doctor knife 3 lies against the material web 1.
  • the desired beam angle is then set with the screw jack 12.
  • the clamping bar 8 is now moved in a straight line away from the counter roller 2 with the spindle lifting mechanism 9. Since the support bar 10 remains unchanged during this movement, the scraper knife 3 curves in an S-shape and its tip is pressed against the material web 2. Due to the deformation, a slight change in the blade angle occurs in the area between the support bar 10 and the metering line 6.
  • a deviation of 15 ° compared to a doctor blade 3 clamped perpendicularly against the adjustment direction of the clamping bar 8 has the effect that the change in the blade angle due to the deformation is approximately proportional to the usable clamping bar displacement. It can therefore be compensated for by a proportional change in the beam angle. In the embodiment according to FIG. 1, this is carried out with a simple mechanical coupling.
  • the pulse counter reports a corresponding number of travel pulses to the microprocessor 21, which at the same time controls the drive 22 of the screw jack 12 according to a previously defined correction curve and thus likewise swivels the scraper bar 4 by the required angle correction .

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Beschichten einer um eine Gegenwalze geführten Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei den bekannten Beschichtungsvorrichtungen mit einem Schabermesser als Dosierelement sind die Schabermesser mit ihrem Fuß an einem Schaberbalken befestigt, der schwenkbar ist, um einen bestimmten Winkel zwischen dem mit seiner Spitze an der Materialbahn anliegenden Schabermesser und der Tangente an die Gegenwalze in der Anliegelinie (= Bladewinkel) einstellen zu können. Die zur Einstellung eines gewünschten Strichgewichts erforderliche Anpreßkraft des Schabermessers an die Gegenwalze wird durch eine elastische Verformung des Schabermessers zwischen seinem im Schabermesser eingeklemmten Fuß und seiner Spitze erzeugt, wobei die Änderung des Bladewinkels aufgrund der Verformung möglichst geringgehalten werden soll.
  • Eine in dieser Hinsicht sehr vorteilhafte Streichvorrichtung ist in der DE-C-28 25 907 beschrieben. Bei dieser gattungsgemäßen Vorrichtung wird die Verformung erreicht, indem der in einem Klemmbalken eingespannte Schabermesserfuß linear verschoben wird, wobei das Schabermesser von einer Abstützleiste abgestützt wird, die beim Verschieben des Klemmbalkens unverändert bleibt. Bei dieser Anordnung erzeugen relativ kleine Bewegungen des Klemmbalkens große Änderungen der Anpreßkraft, so daß die Beeinflussung des Bladewinkels so gering ist, daß in der Praxis fast ausnahmslos keine qualitativen Nachteile daraus resultieren. Weiterhin ist vorteilhaft, daß durch die S-förmige Verformung des Schabermessers schon bei geringsten Anpreßkräften eine sehr gute Querstabilität der Messerklinge erreicht wird, was für die Güte der Strichprofile quer zur Laufrichtung der Materialbahn von ausschlaggebender Bedeutung ist.
  • Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE-C-30 17 274 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Klemmbalken zur Einstellung der Vorspannung relativ zur Abstützleiste verschwenkt.
  • Nun kann es unter extremen Bedingungen - z.B. extremer Farbrheologie - und bei extrem hohen Anforderungen an die Strichqualität wünschenswert sein, den an sich geringen Einfluß einer Änderung der Vorspannung auf den Bladewinkel bei einer gattungsgemäßen Streichvorrichtung weiter zu verringern.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Streichvorrichtung bereitzustellen, bei der die Konstanz des Bladewinkels bei einer Vorspannungsänderung weiter verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung anhand zweier vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele.
    • Figur 1
      zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die Schaberbalkenwinkeleinstellung mechanisch mit der Klemmbalkenverstellung gekoppelt ist.
    • Figur 2
      zeigt schematisch eine Vorrichtung mit einer elektronisch gesteuerten Anpassung des Schaberbalkenwinkels.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Streichvorrichtung wird die zu beschichtende Materialbahn 1, z.B. eine Papierbahn, in Richtung des Pfeils um eine Gegenwalze 2 geführt. Das in Überschuß von einem nicht dargestellten Auftragwerk auf die Materialbahn 1 aufgebrachte Beschichtungsmaterial wird von dem im Folgenden näher beschriebenen Dosiersystem auf das gewünschte Strichgewicht dosiert.
  • Das Dosiersystem enthält ein Schabermesser 3, das in einem Schaberbalken 4 befestigt ist, der in einem seitlichen Gestell 5 um die Anliegelinie der Schabermesserspitze an der Gegenwalze 2 (= Dosierlinie 6) zur Einstellung eines bestimmten Balkenwinkels (= Winkel zwischen der Tangente an die Gegenwalze 2 und dem unverformten Schabermesser 3) schwenkbar aufgehängt ist. Das seitliche Gestell 5 ist gemeinsam mit dem Schaberbalken 4 um die Achse 7 von der Gegenwalze 2 zum Reinigen oder zu einem Schabermesserwechsel wegschwenkbar.
  • In den Schaberbalken 4 ist ein Klemmbalken 8 integriert, der mittels eines Spindelhubwerks 9 geradlinig - in angeschwenkter Position ungefähr in waagerechter Richtung - verstellt werden kann. Das Schabermesser 3 ist mit seinem Fuß in dem Klemmbalken 8 eingeklemmt, wobei ein Winkel von 70°-80°, vorzugsweise ca. 75°, zwischen Schabermesser 3 und der Bewegungsrichtung des Klemmbalkens 8 festgelegt ist. Oberhalb der Einklemmung des Schabermessers 3 ist an der der Gegenwalze 2 abgewandten Seite an dem Schaberbalken 4 eine Abstützleiste 10 befestigt, an der das Schabermesser 3 anliegt und die mit über die Arbeitsbreite in regelmäßigen Abständen angeordneten Stellschrauben 11 auf ein bestimmtes Querprofil eingestellt werden kann.
  • Das Verschwenken des Schaberbalkens 4 zur Einstellung eines bestimmten Balkenwinkels erfolgt mittels eines Spindelhubwerks 12.
  • Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist die Geradverstellung des Klemmbalkens 8 mit der Balkenwinkeleinstellung direkt mechanisch gekoppelt. Dazu dient ein zweites Spindelhubwerk 13, das oberhalb des ersten Hubwerks 12 auf der drehfesten Spindel 14 sitzt. Die axiale Verstellung der an einer hebelartigen Verlängerung 15 angelenkten Spindel 14 erfolgt mit Schneckenrädern 16 bzw. 17, wobei das Schneckenrad 16 des unteren Spindelhubwerks 12 an einem Stellmotor angeschlossen ist. Das Schneckenrad 17 des oberen Spindelhubwerks ist mit einer festen Übersetzung an dem angetriebenen Schneckenrad 18 des Spindelhubwerks 9 für die Klemmbalkenverstellung angekoppelt. Im vorliegenden Beispiel wird die Kopplung mit Zahnriemen 19 durchgeführt, ebenso ist der Einsatz von Gelenkwellen oder eines Kegelgetriebes möglich. Die direkte mechanische Kopplung der Klemmbalkenverstellung mit der Balkenwinkeleinstellung bewirkt, daß bei einer Verstellung des Klemmbalkens 8 mit dem Schneckenrad 18 eine dem gewählten Übersetzungsverhältnis entsprechende proportionale Änderung des Balkenwinkels mit der Spindel 14 erfolgt.
  • In der Ausführungsform nach Figur 2 erfolgt die Verstellung des Balkenwinkels in Abhängigkeit von der Verstellung des Klemmbalkens 8 elektromotorisch. Dazu ist an einem Impulszähler, mit dem der Stellmotor 20 des Spindelhubwerks 9 für die Klemmbalkenverstellung gesteuert wird, ein Mikroprozessor 21 angeschlossen, der die erforderliche Korrektur des Balkenwinkels in Abhängigkeit von der Klemmbalkenverstellung über den Antrieb 22 des Spindelhubwerks 12 steuert. Im Mikroprozessor 21 ist jeder Position des Fußpunktes des Schabermessers 3 eine entsprechende Korrektur des Balkenwinkels zugeordnet, die eine Veränderung des Bladewinkels aufgrund der Fußpunktsverstellung kompensiert. Diese gegenüber der Ausführungsform nach Figur 1 aufwendigere elektronische Lösung hat den Vorteil, daß auch zeitabhängige Veränderungen, z.B. der Verschleiß des Schabermessers 3, und andere Parameter, die den Bladewinkel beeinflussen - z.B. elastische Verformung der Walzenoberfläche, Abstützlänge, mittlerer Balkenwinkel -, als Parameter in der Berechnung der Balkenwinkelkorrektur berücksichtigt und bei Bedarf variiert werden können.
    • Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung arbeitet wie folgt:
  • Vor Beginn des Streichens wird der Schaberbalken 4 in Richtung der Gegenwalze 2 geschwenkt, bis die Spitze des Schabermessers 3 an der Materialbahn 1 anliegt. Anschließend wird mit dem Spindelhubwerk 12 der gewünschte Balkenwinkel eingestellt. In Abhängigkeit von der gewünschten Anpreßkraft der Schabermesserspitze wird nun mit dem Spindelhubwerk 9 der Klemmbalken 8 von der Gegenwalze 2 gradlinig wegbewegt. Da die Abstützleiste 10 bei dieser Bewegung unverändert bleibt, krümmt sich das Schabermesser 3 S-förmig, und seine Spitze wird gegen die Materialbahn 2 gepreßt. Aufgrund der Verformung tritt im Bereich zwischen Abstützleiste 10 und Dosierlinie 6 eine geringfügige Änderung des Bladewinkels auf. Diese wird dadurch kompensiert, daß durch die mechanische Kopplung über die Zahnriemen 19 das Spindelhubwerk 13 betätigt wird und dem gewählten Übersetzungsverhältnis entsprechend die Spindel 14 geringfügig nach oben bewegt und so den Schaberbalken 4 mit dem Schabermesser 3 entsprechend verschwenkt, bis der ursprünglich eingestellte Bladewinkel auch tatsächlich wieder vorliegt.
  • Eine Abweichung von 15° gegenüber einem senkrecht gegen die Verstellrichtung des Klemmbalkens 8 eingeklemmten Schabermesser 3 bewirkt, daß die Änderung des Bladewinkels aufgrund der Verformung annähernd proportional zu der nutzbaren Klemmbalkenverschiebung ist. Sie kann daher durch eine proportionale Änderung des Balkenwinkels kompensiert werden. Das wird in der Ausführungsform nach Figur 1 mit einer einfachen mechanischen Kopplung durchgeführt.
  • Bei der Ausführungsform nach Figur 2 wird bei der Verstellung des Klemmbalkens 8 vom Impulszähler eine entsprechende Anzahl von Wegimpulsen dem Microprocessor 21 gemeldet, der entsprechend einer vorher festgelegten Korrekturkurve gleichzeitig den Antrieb 22 des Spindelhubwerks 12 steuert und so ebenfalls den Schaberbalken 4 um die erforderliche Winkelkorrektur schwenkt.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Beschichten einer um eine Gegenwalze (2) geführten Materialbahn (1), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn
    - mit einem elastischen Schabermesser (3), das mit seinem Fuß in einem Klemmbalken (8) befestigt ist, der an einem schwenkbaren Schaberbalken (4) verstellbar gelagert ist,
    - mit einem Element (10) zum Abstützen des Schabermessers (3) oberhalb des Klemmbalkens (8) auf der der Gegenwalze (2) abgewandten Seite,
    - wobei zur Einstellung der Schabermesseranpressung an die Gegenwalze (2) der Klemmbalken (8) relativ zum Schaberbalken (4) unabhängig von dem Abstützelement (10) verstellbar ist,
    gekennzeichnet durch Mittel, die bei einer Verstellung des Klemmbalkens (8) die daraus resultierende Winkeländerung der Schabermesserspitze durch Verschwenken des Schaberbalkens (4) kompensieren.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaberbalken (4) um die Anliegelinie (6) des Schabermessers (3) an der Gegenwalze (2) schwenkbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung des Klemmbalkens (8) mechanisch mit der Einrichtung zum Verschwenken des Schaberbalkens (4) gekoppelt ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine elektronische Kopplung der Einrichtungen zum Verstellen des Klemmbalkens (8) und zum Verschwenken des Schaberbalkens (4).
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schabermesserfußpunkt geradlinig unter einem spitzen Winkel zum Schabermesser (3) verstellbar ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem unverformten Schabermesser (3) und der Bewegungsrichtung des Fußpunktes 70°-80°, vorzugsweise ca. 75°, beträgt und durch Mittel zum proportionalen Verstellen des Schaberbalkenwinkels in Abhängigkeit von der Klemmbalkenverstellung.
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