EP3994308A1 - Schabvorrichtung und verfahren zur ermittlung des anpressdrucks eines schabers - Google Patents

Schabvorrichtung und verfahren zur ermittlung des anpressdrucks eines schabers

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Publication number
EP3994308A1
EP3994308A1 EP20737368.9A EP20737368A EP3994308A1 EP 3994308 A1 EP3994308 A1 EP 3994308A1 EP 20737368 A EP20737368 A EP 20737368A EP 3994308 A1 EP3994308 A1 EP 3994308A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
scraper
pressure
roller
control unit
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20737368.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Bischof
Welf ZIMMERMANN
Thelio CORNU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP3994308A1 publication Critical patent/EP3994308A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F31/00—Inking arrangements or devices
    • B41F31/02—Ducts, containers, supply or metering devices
    • B41F31/04—Ducts, containers, supply or metering devices with duct-blades or like metering devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G3/00—Doctors
    • D21G3/005—Doctor knifes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0009—Central control units

Definitions

  • the invention relates to a scraper device assigned to a contact surface, in particular a rotating roll, with a scraper intended to be placed against the roll for pressing the scraper against the roll by means of a pressurized fluid and with at least one sensor arranged on the scraper according to the generic term of Claim 1.
  • scrapers are used in many places. These have a thin blade made of metal or plastic or a fiber composite material, which is pressed against a roller in order to clean it or to ensure that the still moist paper web separates from the roller.
  • the blade is a consumable item that needs to be replaced regularly.
  • Blades mounted in a doctor holder are known from the prior art.
  • the doctor holder remains permanently in the machine. According to the prior art, the doctor holder is connected to a pneumatic system, by means of which the holder or the blade itself is applied to the roller by the action of the compressed air.
  • a scraping device is known with at least one strain gauge sensor arranged on the scraper, with which the contact pressure of the scraper can be measured when it is in contact with the roller.
  • a plurality of strain gauge sensors can be distributed over the length of the scraper.
  • WO 2014/176590 A1 discloses systems and methods for measuring the load and vibration of doctor blades and for reducing the vibration.
  • a piezoelectric dynamic strain gauge is attached to a support element that supports the doctor blade.
  • the static component corresponds to the blade pressure that is to be determined, ie the pressure with which the blade of the scraper rests on the roller surface.
  • the dynamic component arises from the fact that the air pressure in the pneumatic system requires a certain amount of time to build up completely or, if the roller is rotating, from vibrations of the rotating parts. This dynamic component is of no interest when measuring the blade pressure.
  • the air pressure for the application pneumatics is often set by opening or closing the corresponding valves, or the air pressure is controlled at a central switchgear cabinet, from which there are, for example, hose connections to the scraper holders.
  • the hose connections can have a length of up to 100 m. This means that the distance between the doctor and the pressure source depends on the installation position of the doctor. This means that it takes a different amount of time before the full contact pressure is applied to the scraper. Time spans between 1 s and 30 s were observed on paper machines until the full contact pressure was applied.
  • Piezoelectric measurement technology can be used to measure numerous physical quantities such as pressure and acceleration.
  • pressure sensors a thin membrane of known dimensions and a solid base is used to ensure that the pressure loads the components in a desired direction.
  • acceleration sensors a so-called seismic mass, ie a mass subject to vibrations, is connected to piezoelectric crystal elements.
  • F Newton's second law of motion
  • the disadvantage of this measurement setup is that the sensor responds to more than a single physical quantity, namely pressure and acceleration, the sensor not distinguishing between these two quantities.
  • the sensor acts similar to a capacitor and only generates an electrical voltage when there is a change in state.
  • a voltage is generated. If the applied pressure is constant, the sensor only emits a voltage for a certain time. If the voltage has discharged, no further measurands can be determined until the point in time at which the pressure changes again. The speed or acceleration of the pressure change has an influence on the voltage generated. This fact can be compensated by calibration or a complex sensor design with several elements in different spatial levels.
  • the scraping device comprises in particular a scraper and feed lines for a fluid for applying the scraper.
  • the invention enables measurements to be made on different scraping devices without having to carry out a separate calibration each time or without a sensor design consisting of several components is required. A measuring system equipped with sensors only needs to go through a single basic calibration.
  • control unit that controls the speed at which the scraper can be applied to the contact surface, in particular the roller.
  • the speed at which the scraper can be applied to the contact surface can be controlled in particular by applying the scraper in a definable or defined and also reproducible manner by the application of the pressurized fluid Wise.
  • the doctor blade When the pressure builds up in the hose connection, the doctor blade is already moving and the application process starts, but not in a defined manner, but strongly dependent on the situation on the system such as the hose lengths etc.
  • control unit By providing the control unit, defined conditions are now created.
  • the connections in front of the control unit can now be filled with fluid before the measurement or the application process, so that defined pressure conditions prevail at the start of application at the input of the control unit - how long this takes and with which dynamic the pressure is built up is irrelevant .
  • the control unit can then, for example, control the application process and thus the application speed of the scraper via the opening and closing of valves and the corresponding time specifications. Since the pressure of the fluid at the inlet of the control unit is known, as is the situation in the control unit itself (Hose lengths, valve dynamics, etc.) are known and fixed, this process can also be reproduced, regardless of how far the respective scraper is from the compressed air source. Advantageous developments result from the subclaims.
  • the doctor preferably comprises a doctor blade for pressing against the roller and a doctor holder for receiving the doctor blade.
  • doctor blade does not necessarily have to be manufactured in one piece.
  • the doctor blade consists of several - separately transportable - segments that can be mechanically and electrically connected to one another according to the width of the paper machine before use.
  • the scraper is advantageously connected to at least one switch, by means of which the scraper can be placed against the contact surface or in particular the roller or can be swiveled away from it.
  • the invention also relates to a method for determining the contact pressure of a scraper according to the preamble of patent claim 5.
  • this object is achieved in that a scraper that can be pressed onto a contact surface is connected to a control unit that controls the inflow of a pressurized fluid and that the fluid is connected to the scraper for a predeterminable application time is initiated, during which the pressure is increased up to a desired pressure maximum.
  • the application time is preferably chosen so that it is matched to the pressure rise time used during the calibration.
  • control unit comprises a switching means, in particular an adjustable time switching relay, by means of which the desired application time is selected.
  • a throttle valve is provided between the switch and a connection of the scraper, by means of which the supply pressure of the fluids when flowing into the control unit is reduced to a contact pressure of the scraper.
  • the control unit can have one or more connections through which it can be supplied with fluid.
  • the fluid can be compressed air.
  • Contact pressures of the fluid, with which the doctor is applied to the roller can be between 1 and 3 bar, in particular between 1.5 and 2 bar.
  • Supply pressures of the fluid can be at different levels.
  • supply pressures of 8 bar - 12 bar can be provided if, for example, the fluid is supplied via the factory's compressed air network.
  • the supply pressures can also be lower, e.g. 4 - 5 bar. These can be achieved, among other things, by mobile compressed air sources.
  • the throttle valve By interposing the throttle valve, it can be ensured that the application pressure is always at the same level, regardless of the supply pressure, as long as the supply pressure is at least as high or higher than the application pressure.
  • the application pressure is the pressure level with which the application of the doctor is operated, i.e. the pressure with which the doctor holder is to be applied, and not the contact pressure with which the applied doctor presses on the roller.
  • a measuring system determines the contact pressure of the scraper during the application process.
  • the measuring system preferably determines the contact pressure of the scraper, in particular on the surface of the roller, by specifying the duration and a pressure of the fluid during the application process. Due to the specified time, individual calibration can be dispensed with, since the unit enables any pneumatic doctor holder of a machine for processing a printing material, in particular a paper machine, in a defined time at a defined pressure of the fluid, i.e. That is, to apply compressed air or a hydraulic medium to the contact surface, in particular a roller.
  • the sources of error in the sensor acceleration, as occurs in the prior art, and the speed of the change in state can be eliminated using the control or monitoring unit according to the invention via a basic calibration.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a doctor attached in a doctor holder, which lies against a roller, and
  • FIG. 2 shows a control unit for controlling the contact pressure of the scraper on a contact surface.
  • a doctor blade 11 can be placed against the outer surface of a roller 12 (FIG. 1) by means of a doctor blade holder 15. Whether the hose 20 is acted upon and with which contact pressure the blade 11 presses against the roller 12 is detected by means of a sensor 13, which is for example a piezo sensor or a strain gauge, wherein the strain gauge can also be designed as a piezo sensor.
  • the scraper blade 11 is mounted in a scraper holder 15 and is pressed against the restoring force e.g. of a spring 14 or a pneumatic hose by means of a lay-on or pneumatic hose 20 against the outer surface of the roller 12 or pulled off it, the hose 20 being provided with a connection 2 through which the compressed air is supplied
  • connection 2 (Fig. 2) is connected to a pneumatic control or monitoring unit 1.
  • the connection hose 20 is connected to the compressed air supply via the control unit 1 via connection 2. With increasing pressure, the hose 20 expands and presses the doctor blade 11 in the direction of the surface of the roller 12. The contact pressure of the blade 11 is determined by means of the sensor 13. To determine the profile of the blade 11 across the width of the roller, i.e. H. In their longitudinal direction, many sensors 13 are usually provided.
  • the compressed air is made available, for example, by the compressed air supply of a paper mill and has a pressure of 8 bar or 12 bar, for example.
  • the control unit 1 comprises a valve or a switch 8 for applying the compressed air to the connection 2 and thus to the scraper 10 as well as a valve or a switch 9 for lifting the scraper 10 from the roller 12.
  • the above-mentioned air pressure is on the switch 8 at.
  • the pressure with which the doctor holder 15 is to be acted upon can be set manually or automatically at a throttle 5.
  • This application pressure is well below the pressure level of the compressed air supply. Typical values for this application pressure are between 1 and 3 bar, in particular between 1.5 and 2 bar. Accordingly, a connection 3 is provided for a pressure supply at the pressure level of the factory system, namely for up to 12 bar, and / or a connection 4 for a pressure of up to 4.5 bar.
  • a pressure gauge 6 can optionally be provided. If the switch 8 is opened, the application process of the doctor blade 11 starts. The measuring process of the sensors or the single sensor 13 on the doctor blade 11 also starts. Since the control unit 1 is connected directly to the connection 2 of the scraper 10, the application process starts almost without delay by pressing the switch 8.
  • control unit 1 comprises a time switching relay 7 as a switch.
  • a fixed application time can be set on this. The times for this are, for example, in a range between 0.5 s and 20 s, preferably between 1 s and 5 s.
  • the number of variants is preferably determined to be less than 10, since a calibration is carried out in advance for each variant must to correct the dynamic error.
  • the application time begins with the actuation of the switch 7. After a predetermined time has elapsed, the pressure supply to the scraper 10 is interrupted. This takes place via the valve 9. Alternatively, the valve 8 could also be closed.
  • a drain is preferably provided on the valve 9, with which the compressed air can be drained from the application hose 20 of the scraper 10. This makes it possible to lift the scraper 10 or the blade 11 from the roller 12 again and to carry out a defined measurement again during this lifting process.
  • the value measured by the sensor 13 will increase from the time it is switched on until the end of the measurement period.
  • a display unit (not shown here) has a pressure peak which then slowly falls again, usually over a period of seconds.
  • the actual application force of the scraper 10 on the roller 12 can be deduced from the curve progression from switching on until the peak is reached. For this step from the curve progression to the current force value, calibrations are carried out in advance.
  • a very small distance between the outlet 2 of the control system 1 and the inlet to the attachment hose 20 is preferably maintained. In any case, the same length must be present during operation as during the calibration measurements. A length of less than 2 m, in particular less than 1 m, is advantageous.
  • the sources of error “sensor acceleration” and “speed of the change in state” are eliminated using the control unit 1 via the basic calibration.
  • the compressed air in the attachment hose 20 can be released by actuating the switch 9.
  • a measurement can be carried out again with a system based on piezo sensors. If the measurement is made using other sensors such as B. Strain gauges, the measurement can also be carried out between the application and the lifting process. The pressure in the hose 20 of the doctor holder 15 remains between the application and the lift-off.
  • the invention can be implemented with a compressed air buffer. This applies in particular to a system for producing or processing a printing substrate web in which access to an independent compressed air system is difficult or impossible. Furthermore, a low or high frequency change between putting on and taking off can be implemented in a sinusoidal shape.
  • the execution can be carried out with an output signal on the measuring system independently of the sensors used.
  • the setting of the throttle 5 can be carried out automatically.
  • the control or monitoring unit 1 can also be used independently of the sensors used, in which case only the advantage that the pressure can be set is used. It is also possible to use measuring systems that are motion-independent and not based on the piezo principle.
  • the control unit 1 thus represents an electropneumatic control unit which can serve as a power source for peripheral devices, for example for peripheral devices such as light bars or a measuring system for measuring the load profile of the Scraper 10. It is also possible to measure the tightness of the scraper 10.

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Abstract

Einer Anpressfläche, insbesondere einer rotierenden Walze (12), ist eine Schabvorrichtung mit einem zum Anlegen an die Walze (12) bestimmten Schaber (11) zum Anpressen des Schabers (11) an die Walze (12) mittels eines unter Druck stehenden Fluids und mit mindestens einem auf dem Schaber (11) angeordneten Sensor (13) zugeordnet, mit welchem beim Anliegen des Schabers (11) an der Walze (12) ein Messwert für dessen Anpressdruck erzeugbar ist. Es ist eine Steuereinheit vorhanden, die die Geschwindigkeit steuert, mit der der Schaber an die Anpressfläche, insbesondere die Walze (12), anlegbar ist.

Description

Schabvorrichtung und Verfahren zur Ermittlung des Anpressdrucks eines
Schabers Die Erfindung betrifft eine einer Anpressfläche, insbesondere einer rotierenden Walze, zugeordnete Schabvorrichtung mit einem zum Anlegen an die Walze bestimmten Schaber zum Anpressen des Schabers an die Walze mittels eines unter Druck stehenden Fluids und mit mindestens einem an dem Schaber angeordneten Sensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Herstellung von Bedruckstoffbahnen, insbesondere von Papierbahnen, werden an vielen Stellen Schaber eingesetzt. Diese weisen eine dünne Klinge aus Metall oder Kunststoff oder einem Faserverbundmaterial auf, die an eine Walze angepresst wird, um diese zu reinigen oder, um sicherzustellen, dass sich die noch feuchte Papierbahn von der Walze ablöst. Die Klinge ist ein Verbrauchsmaterial, das regelmäßig ausgewechselt werden muss. Aus dem Stand der Technik sind in einem Schaberhalter montierte Klingen bekannt. Der Schaberhalter verbleibt dauerhaft in der Maschine. Der Schaberhalter steht nach dem Stand der Technik mit einer pneumatischen Anlage in Verbindung, mittels derer der Halter oder die Klinge selber durch die Einwirkung der Druckluft an die Walze angelegt wird.
Aus EP 1 259 377 B1 ist eine Schabvorrichtung mit mindestens einem auf dem Schaber angeordneten Dehnungsmessstreifen-Sensor bekannt, mit welchem beim Anliegen des Schabers an der Walze dessen Anpressdruck messbar ist. Über die Länge des Schabers kann eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen-Sensoren verteilt sein.
In WO 2014/176590 A1 werden Systeme und Verfahren zur Messung der Belastung und Vibration von Rakelmessern sowie zur Reduzierung der Vibration offenbart. Um die Vibration der Rakel zu messen, wird an einem Stützelement, das die Rakel trägt, ein piezoelektrischer dynamischer Dehnungsmesser angebracht. Ein derartiger piezoelektrischer Dehnungsmesser weist jedoch das Problem auf, dass der angezeigte Messwert neben einem statischen Anteil einen dynamischen Anteil aufweist. Der statische Anteil entspricht dem Klingendruck, der bestimmt werden soll, d. h., der Druck, mit dem die Klinge des Schabers auf der Walzenfläche aufliegt. Der dynamische Anteil entsteht dadurch, dass der Luftdruck in der pneumatischen Anlage eine gewisse Zeit benötigt, bis er sich vollkommen aufgebaut hat oder bei rotierender Walze durch Vibrationen der rotierenden Teile. Diese dynamische Komponente interessiert bei der Messung des Klingendrucks nicht. In der Praxis zeigt sich, dass an jeder Anlage zur Herstellung einer Bedruckstoffbahn und sogar für jeden einzelnen Schaber die Druckverhältnisse unterschiedlich sind. Häufig wird der Luftdruck für die Anlegepneumatik durch Öffnen oder Schließen der entsprechenden Ventile eingestellt, oder der Luftdruck wird an einem zentralen Schaltschrank gesteuert, von dem beispielsweise Schlauchverbindungen zu den Schaberhaltern bestehen. Die Schlauchverbindungen können eine Länge von bis zu 100 m aufweisen. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen dem Schaber und der Druckquelle abhängig von der Einbauposition des Schabers ist. Dies führt dazu, dass es unterschiedlich lange dauert, bis an dem Schaber der volle Anpressdruck anliegt. Es wurden an Papiermaschinen Zeitspannen zwischen 1 s und 30 s beobachtet, bis der volle Anpressdruck anlag.
Um den dynamischen Anteil aus dem Messwert herauszurechnen, müsste für jede einzelne Schaberposition eine eigene Kalibrierung durchgeführt werden. Dabei wäre der Kalibrieraufwand größer als der eigentliche Messaufwand. Außerdem kann bei einem sehr langsamen Druckaufbau und damit einem sehr langsamen Anlegen der Schaberklinge keine Spannung in einem Piezoelement aufgebaut werden, was zu einem Versagen des Messsystems führt.
Mittels piezoelektrischer Messtechnik lassen sich zahlreiche physikalische Größen wie Druck und Beschleunigung messen. Für Drucksensoren wird eine dünne Membran mit bekannten Dimensionen und einer massiven Basis verwendet, um sicherzustellen, dass der Druck die Bauteile in einer gewünschten Richtung belastet. Bei Beschleunigungsaufnehmern wird eine sogenannte seismische Masse, d. h., eine Erschütterungen unterworfene Masse, mit piezoelektrischen Kristallelementen verbunden. Wenn der Beschleunigungsaufnehmer eine Bewegung wahrnimmt, belastet die seismische Masse gemäß Newtons zweitem Bewegungsgesetz F = m a die Bauteile. Der Nachteil dieses Messaufbaus besteht darin, dass der Sensor auf mehr als eine einzige physikalische Größe anspricht, und zwar auf Druck und Beschleunigung, wobei der Sensor zwischen diesen beiden Größen nicht unterscheidet. Der Sensor wirkt prinzipiell ähnlich einem Kondensator und erzeugt nur dann eine elektrische Spannung, wenn es zu einer Zustandsänderung kommt. Wird beispielsweise ein Druck auf den Sensor ausgeübt, so wird eine Spannung erzeugt. Ist der angelegte Druck konstant, so gibt der Sensor nur für eine gewisse Zeit eine Spannung ab. Hat sich die Spannung entladen, kann keine Messgröße mehr ermittelt werden bis zu dem Zeitpunkt, an dem sich der Druck erneut ändert. Dabei hat die Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Druckänderung einen Einfluss auf die erzeugte Spannung. Dieser Umstand kann durch Kalibrieren oder ein aufwendiges Sensordesign mit mehreren Elementen in verschiedenen Raumebenen kompensiert werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, das Anlegen der Schabers, d. h. der Schaberklinge, an die Oberfläche der Walze unabhängig vom Einbauort des Schabers oder der Situation der Fabrik immer mit einer definierten Geschwindigkeit erfolgen zu lassen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie in Patentanspruch 1 angegeben.
Die Schabvorrichtung umfasst dabei insbesondere einen Schaber, sowie Zuleitungen für ein Fluid zum Anlegen des Schabers. Die Erfindung ermöglicht Messungen an unterschiedlichen Schabvorrichtungen, ohne hierfür jedesmal eine eigene Kalibrierung durchführen zu müssen oder ohne dass ein aus mehreren Bauteilen bestehendes Sensor-Design benötigt wird. Ein mit Sensoren ausgestattetes Messsystem muss nur eine einzige Basiskalibrierung durchlaufen.
Es ist eine Steuereinheit vorhanden, die die Geschwindigkeit steuert, mit der sich der Schaber an die Anpressfläche, insbesondere die Walze, anlegen lässt.
Ein Steuern der Geschwindigkeit, mit der sich der Schaber an die Anpressfläche anlegen lässt, kann insbesondere dadurch erfolgen, dass das Anlegen des Schabers durch die Beaufschlagung mit dem unter Druck stehenden Fluid in einer definierbaren bzw. definierten und auch reproduzierbaren Art und Weise erfolgt Art und Weise.
Im Stand der Technik, in dem Schlauchverbindungen zwischen Druckquelle und Schaber eine Länge von bis zu 100 m aufweisen können und bei dem der Abstand zwischen dem Schaber und der Druckquelle abhängig von der Einbauposition des Schabers ist führt das dazu, dass es unterschiedlich lange dauert, bis an dem Schaber der volle Anpressdruck anliegt, da es bei der Verwendung von kompressiblen Fluiden wie Luft eine Zeit dauert, bis sich bei der Verwendung von kompressiblen Fluiden wie z.B. Luft der volle Druck am Ende der Schlauchverbindung aufgebaut hat. Es wurden an Papiermaschinen Zeitspannen zwischen 1 s und 30 s beobachtet, bis der volle Anpressdruck anlag.
Beim Druckaufbau in der Schlauchverbindung bewegt sich die Schaberklinge bereits und der Anlegevorgang startet, jedoch nicht in einer definierten Art und Weise, sondern in starker Abhängigkeit von der Situation an der Anlage wie den Schlauchlängen etc..
Durch das vorsehen der Steuereinheit werden nun definierte Bedingungen geschaffen. Die Verbindungen vor der Steuereinheit können nun schon vor der Messung bzw. des Anlegevorgangs mit Fluid befüllt werden, so dass zum Beginn des Anlegens am Eingang der Steuereinheit definierte Druckverhältnisse herrschen - wie lange dies dauert, und mit welcher Dynamic der Druck aufgebaut wird, ist unerheblich. Die Steuereinheit kann dann z.B. über das Öffnen und Schließen von Ventilen sowie die entsprechenden Zeitvorgaben, den Anlegeprozess und damit die Anlegegeschwindigkeit des Schabers steuern. Da der Druck des Fluids am Eingang der Steuereinheit bekannt ist, ebenso wie die Verhältnisse in der Steuereinheit selbst (Schlauchlängen, Ventildynamik etc.) bekannt und fest sind, ist dieser Vorgang auch reproduzierbar, unabhängig davon, wie weit der jeweilige Schaber von der Druckluftquelle entfernt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorzugsweise umfasst der Schaber eine Schaberklinge zum Anpressen an die Walze sowie einen Schaberhalter zur Aufnahme der Schaberklinge.
Durch den Einsatz eines unter Druck stehenden Fluids wird die Position des Schabers gegenüber der Walze verändert und dadurch die Schaberklinge des Schabers an die Walze angepresst.
Die Schaberklinge muss dabei nicht zwangsläufig einstückig gefertigt sein. Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Schaberklinge aus mehreren - getrennt transportierbaren - Segmenten besteht, die vor dem Einsatz entsprechend der Papiermaschinebreite miteinander mechanisch und elektrisch verbunden werden können.
Mit Vorteil steht der Schaber mit wenigstens einem Schalter in Verbindung, durch den sich der Schaber an die Anpressfläche oder insbesondere die Walze anlegen oder von ihr abschwenken lässt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Ermittlung des Anpressdrucks eines Schabers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
Es ist die weitere Aufgabe der Erfindung, einen Schaber für den Einsatz an eine Anpressfläche einmalig zu kalibrieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein an eine Anpressfläche anpressbarer Schaber an eine den Zufluss eines unter Druck stehenden Fluids steuernde Steuereinheit angeschlossen wird und dass das Fluid an den Schaber für eine vorgebbare Anlegezeit herangeleitet wird, während deren der Druck bis zu einem gewünschten Druckmaximum erhöht wird.
Vorzugsweise wird die Anlegezeit so gewählt, dass sie auf die während der Kalibrierung verwendete Druckanstiegszeit abgestimmt ist.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit ein Schaltmittel, insbesondere ein einstellbares Zeitschaltrelais, umfasst, durch das die gewünschte Anlegezeit ausgewählt wird.
Zusätzlich wird vorteilhaft vorgesehen, dass zwischen dem Schalter und einem Anschluss des Schabers ein Drosselventil vorgesehen ist, durch welches der Versorgungsdruck der Fluids beim Zufluss zur Steuereinheit auf einen Anlegedruck des Schabers abgesenkt wird.
Die Steuerungseinheit kann dabei einen oder mehrere Anschlüsse aufweisen, durch welche sie mit Fluid versorgt werden kann.
Bei dem Fluid kann es sich um Druckluft handeln.
Anlegedrücke des Fluids, mit denen der Schaber an die Walze angelegt wird, können zwischen 1 und 3 bar, insbesondere zwischen 1 ,5 und 2 bar liegen.
Versorgungsdrücke des Fluids können dabei auf unterschiedlichen Niveaus vorliegen. So können Versorgungsdrücke von 8bar - 12 bar vorgesehen sein, wenn beispielsweise die Fluidversorgung über das Druckluftnetz der Fabrik erfolgt. Die Versorgungsdrücke können aber auch niedriger, z.B. bei 4 - 5 bar liegen. Diese sind unter anderem durch mobile Druckluftquellen erreichbar.
Durch die Zwischenschaltung des Drosselventils kann dabei sichergestellt werden, dass der Anlegedruck unabhängig von Versorgungsdruck stets auf demselben Niveau liegt, solange der Versorgungsdruck zumindest gleich hoch oder höher ist, als der Anlegedruck.
Der Anlegedruck ist dabei das Druckniveau, mit dem das Anlegen des Schabers betrieben wird, also der Druck, mit dem der Schaberhalter beaufschlagt werden soll, und nicht der Anpressdruck, mit dem der angelegte Schaber auf die Walze drückt. Hierbei ermittelt ein Messsystem während des Anlegevorgangs den Anpressdruck des Schabers.
Vorzugsweise ermittelt das Messsystem durch Vorgabe der Zeitdauer und eines Drucks des Fluids während des Anlegevorgangs den Anpressdruck des Schabers, insbesondere an der Oberfläche der Walze. Durch die Zeitvorgabe kann auf ein individuelles Kalibrieren verzichtet werden, da die Einheit es ermöglicht, jeden beliebigen pneumatischen Schaberhalter einer Maschine zur Bearbeitung eines Bedruckstoffs, insbesondere einer Papiermaschine, in einer definierten Zeit bei einem definierten Druck des Fluids, d. h., von Druckluft oder eines hydraulischen Mediums, an die Anpressfläche, insbesondere einer Walze, anzulegen. Die Fehlerquellen der Sensorbeschleunigung, wie sie beim Stand der Technik auftritt, und die Geschwindigkeit der Zustandsänderung können unter Verwendung der erfindungsgemäßen Steuer- oder Kontrolleinheit über eine Basiskalibrierung eliminiert werden. Es versteht sich, dass neben der Erfassung des Anpressdrucks auch Vibrationen des Schabers und/oder dessen Temperatur, insbesondere in Verbindung mit der Anpressfläche, an der der Schaber anliegt, mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung erfasst werden können. Ebenso wird in dem Messsystem vorzugsweise wenigstens ein Piezosensor oder ein Dehnmessstreifen eingesetzt.
Nachfolgend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematische Darstellung eines in einem Schaberhalter befestigten Schabers, der an einer Walze anliegt, und
Fig. 2 eine Steuereinheit zum Steuern der Anpressdrucks des Schabers an eine Anpressfläche.
An der Mantelfläche einer Walze 12 (Fig. 1 ) ist eine Schaberklinge 11 , mittels einer Schaberklingenhalterung 15, anlegbar. Ob der Schlauch 20 beaufschlagt ist und mit welchem Anpressdruck die Klinge 11 gegen die Walze 12 drückt, wird mittels eines Sensors 13 erfasst, der beispielsweise ein Piezosensor oder ein Dehnmessstreifen ist, wobei der Dehnmessstreifen gleichzeitig als Piezosensor ausgebildet sein kann. Die Schaberklinge 11 ist in einem Schaberhalter 15 gelagert und wird gegen die rücktreibende Kraft z.B. einer Feder 14 oder eines Pneumatikschlauchs mittels eines Anlege- oder Pneumatikschlauchs 20 gegen die Mantelfläche der Walze 12 gedrückt oder von ihr abgezogen, wobei der Schlauch 20 mit einem Anschluss 2 versehen ist, über den die Druckluft zugeführt wird
Der Anschluss 2 (Fig. 2) steht mit einer pneumatischen Steuer- oder Kontrolleinheit 1 in Verbindung. Über den Anschluss 2 wird der Anlegeschlauch 20 über die Kontrolleinheit 1 mit der Druckluftversorgung verbunden. Mit steigendem Druck dehnt sich der Schlauch 20 aus und drückt die Schaberklinge 11 in Richtung zu der Oberfläche der Walze 12. Mittels des Sensors 13 wird der Anpressdruck der Klinge 11 ermittelt. Zur Bestimmung des Profils der Klinge 11 über die Breite der Walze, d. h. in deren Längsrichtung, sind üblicherweise viele Sensoren 13 vorgesehen. Die Druckluft wird beispielsweise durch die Druckluftversorgung einer Papierfabrik zur Verfügung gestellt und hat beispielsweise einen Druck von 8 bar oder auch von 12 bar.
Die Kontrolleinheit 1 umfasst ein Ventil oder einen Schalter 8 zum Anlegen der Druckluft an den Anschluss 2 und damit an den Schaber 10 sowie ein Ventil oder einen Schalter 9 zum Abheben des Schabers 10 von der Walze 12. An dem Schalter 8 liegt der oben bezeichnete Luftdruck an. An einer Drossel 5 kann manuell oder automatisch der Druck eingestellt werden, mit dem der Schaberhalter 15 beaufschlagt werden soll. Dieser Anlegedruck liegt deutlich unter dem Druckniveau der Druckluftversorgung. Typische Werte für diesen Anlegedruck liegen zwischen 1 und 3 bar, insbesondere zwischen 1 ,5 und 2 bar. Dementsprechend ist ein Anschluss 3 für eine Druckversorgung auf dem Druckniveau des Werkssystems vorgesehen, nämlich für bis zu 12 bar, und/oder ein Anschluss 4 für einen Druck von bis zu 4,5 bar. Nach der Drossel 5 kann optional ein Manometer 6 vorgesehen sein. Wird der Schalter 8 geöffnet, startet der Anlegevorgang der Schaberklinge 11. Ebenso startet auch der Messvorgang der Sensoren oder des einzigen Sensors 13 auf der Schaberklinge 11. Da die Kontrolleinheit 1 direkt an dem Anschluss 2 des Schabers 10 angeschlossen ist, startet der Anlegevorgang nahezu verzögerungsfrei mit der Betätigung des Schalters 8.
Zudem umfasst die Kontrolleinheit 1 als Schalter ein Zeitschaltrelais 7. An diesem kann eine festgelegte Anlegezeit eingestellt werden. Die Zeiten hierfür liegen beispielsweise in einem Rahmen zwischen 0,5 s und 20 s, vorzugsweise zwischen 1 s und 5 s. Die Anzahl der Varianten wird vorzugsweise auf eine Größenordnung von weniger als 10 bestimmt, da für jede Variante im Vorfeld eine Kalibrierung durchgeführt werden muss, um den dynamischen Fehler zu korrigieren. Die Anlegezeit beginnt mit dem Betätigen des Schalters 7. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit wird die Druckzufuhr zu dem Schaber 10 unterbrochen. Dies erfolgt über das Ventil 9. Alternativ könnte auch das Ventil 8 geschlossen werden.
An dem Ventil 9 ist vorzugsweise ein Ablass vorgesehen, mit dem die Druckluft aus dem Anlegeschlauch 20 des Schabers 10 abgelassen werden kann. Dadurch ist es möglich, den Schaber 10, bzw. die Klinge 11 von der Walze 12 wieder abzuheben und während dieses Abhebevorgangs erneut eine definierte Messung durchzuführen. Der von dem Sensor 13 gemessene Wert wird vom Einschalten bis zum Ende des Messzeitraums ansteigen. Beim Schließen des Ventils 9 (oder auch des Ventils 8) weist eine (hier nicht dargestellte) Anzeigeeinheit einen Druck-Peak auf, der dann langsam wieder abfällt, in der Regel über einen Zeitraum von Sekunden. Aus dem Kurvenverlauf vom Einschalten bis zum Erreichen des Peaks kann auf die reale Anlegekraft des Schabers 10 auf der Walze 12 geschlossen werden. Für diesen Schritt von dem Kurvenverlauf zu dem aktuellen Kraftwert werden im Vorfeld Kalibrierungen durchgeführt. Da nur eine relativ geringe Anzahl von Messzeiträumen hinterlegt ist, beispielsweise höchstens zehn, und alle übrigen Einstellungen gleich bleiben, ist dies mit wenig Aufwand möglich. Vorzugsweise wird eine sehr geringe Distanz zwischen dem Auslass 2 des Kontrollsystems 1 und dem Einlass zu dem Anlegeschlauch 20 eingehalten. In jedem Fall muss während des Betriebs dieselbe Länge vorhanden sein wie während der Kalibrierungsmessungen. Vorteilhaft ist eine Länge von weniger als 2 m, insbesondere von weniger als 1 m.
Erfindungsgemäß werden die Fehlerquellen „Sensorbeschleunigung“ und „Geschwindigkeit der Zustandsänderung“ unter Verwendung der Kontrolleinheit 1 über die Basiskalibrierung eliminiert. Nach dem Messvorgang kann die Druckluft im Anlegeschlauch 20 durch Betätigen des Schalters 9 abgelassen werden. Während des Abhebevorgangs des Schabers 10 kann erneut eine Messung mit einem auf Piezosensoren basierenden System durchgeführt werden. Erfolgt die Messung unter Verwendung anderer Sensoren wie z. B. Dehnmessstreifen kann die Messung auch zwischen dem Anlege- und dem Abhebevorgang durchgeführt werden. Zwischen dem Anlegen und dem Abheben bleibt der Druck in dem Schlauch 20 des Schaberhalters 15 aufrecht.
Die Erfindung lässt sich mit einem Druckluft-Puffer realisieren. Dies gilt insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Bearbeitung einer Bedruckstoffbahn, in der der Zugang zu einem unabhängigen Druckluftsystem nicht oder nur schwer zugänglich ist. Es lässt sich ferner ein nieder- oder hochfrequenter Wechsel zwischen Anlegen und Abheben in Sinusform realisieren. Die Ausführung kann mit einem Ausgangssignal an dem Messsystem unabhängig von den verwendeten Sensoren vollzogen werden. Die Einstellung der Drossel 5 lässt sich automatisch durchführen. Die Steuer- oder Kontrolleinheit 1 lässt sich auch unabhängig von den verwendeten Sensoren verwenden, wobei dann nur der Vorteil der Einsteilbarkeit des Drucks genutzt wird. Es lassen sich auch Messsysteme einsetzen, die bewegungsunabhängig sind und nicht auf dem Piezo-Prinzip beruhen. Damit stellt die Kontrolleinheit 1 eine elektropneumatische Kontrolleinheit dar, die als Stromquelle für periphere Geräte dienen kann, beispielsweise für periphere Geräte wie beispielsweise Lichtbalken oder ein Messsystem zur Messung des Lastprofils des Schabers 10. Ebenso lassen sich auch Dichtigkeitsmessungen des Schabers 10 durchführen.
Bezugszeichen:
1 Pneumatische Kontrolleinheit
2 Anschluss Schaberhalter Anlegeschlauch
3, 4 Anschluss Druckluftversorgung
5 Drosselventil
6 Manometer (analog oder digital)
7 Zeitschaltrelais
8, 9 SchalterA/entil
10 Schaber
1 1 Schaberklinge
12 Walze
13 (Piezo-)Sensor
14 Rückstellelement
15 Schaberhalter
20 Anlegeschlauch/Pneumatikschlauch (Mit Anschluss 2)

Claims

Patentansprüche
1. Einer Anpressfläche, insbesondere einer rotierenden Walze (12), zugeordnete Schabvorrichtung, umfassend einen Schaber (10) zum Anlegen an die Walze (12) mittels eines unter Druck stehenden Fluids, und mit mindestens einem an dem Schaber (10) angeordneten Sensor (13), mit welchem beim Anliegen des Schabers (10) an der Walze (12) ein Messwert für dessen Anpressdruck erzeugbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuereinheit (1 ) vorhanden ist, die die Geschwindigkeit steuert, mit der die Schaberklinge (11 ) an die Anpressfläche, insbesondere die Walze (12), anlegbar ist.
2. Schabvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaber (10) eine Schaberklinge (11 ) zum Anpressen an die Walze (12) sowie einen Schaberhalter (15) zur Aufnahme der Schaberklinge (11 ) umfasst.
3. Schabvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaber (10) mit wenigstens einem Schalter (8, 9) in Verbindung steht, durch den der Schaber (10) an die Anpressfläche, insbesondere die Walze (12), anlegbar oder von ihr abschwenkbar ist.
4. Schabvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (13) einen Piezosensor oder einen Dehmesstreifen umfasst oder daraus besteht.
5. Verfahren zur Ermittlung des Anpressdrucks eines Schabers (10),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein an eine Anpressfläche anpressbarer Schaber (10) an eine den Zufluss eines unter Druck stehenden Fluids steuernde Steuereinheit (1 ) angeschlossen wird und dass das Fluid an den Schaber (10) für eine vorgebbare Anlegezeit herangeleitet wird, während deren der Druck bis zu einem gewünschten Druckmaximum erhöht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlegezeit so gewählt wird, dass sie auf die während der Kalibrierung verwendete Druckanstiegszeit abgestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (1 ) ein Schaltmittel, insbesondere ein Zeitschaltrelais (7), umfasst, durch das die gewünschte Anlegezeit ausgewählt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Schalter (8) und einem Anschluss (2) des Schabers (10) ein Drosselventil (5) vorgesehen ist, durch welches der Versorgungsdruck der Fluids beim Zufluss zur Steuereinheit (1 ) auf einen Anlegedruck des Schabers (10) abgesenkt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Messsystem während des Anlegevorgangs den Anpressdruck des Schabers (11 ) ermittelt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Messsystem durch Vorgabe der Zeitdauer und eines Drucks des Fluids während des Anlegevorgangs den Anpressdruck des Schabers (10) ermittelt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass das Messsystem wenigstens einen Piezosensor (4) oder einen Dehnmessstreifen verwendet.
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