專利名稱：用于控制涂布頭的方法和裝置、以及涂布頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)涂布頭進(jìn)行的控制，該涂布頭被配置為在用背輥支撐待涂布的纖維幅材時(shí)向該纖維幅材施加壓區(qū)壓力。
背景技術(shù)：
在要對(duì)涂布頭及以其作為一部分構(gòu)成的機(jī)器的操作進(jìn)行優(yōu)化 時(shí)，監(jiān)測并控制涂布刮刀的動(dòng)作及其相對(duì)于待涂布纖維幅材的位置是重要的。類似的問題和目的有時(shí)也出現(xiàn)在棒涂布(rod coating)或薄膜轉(zhuǎn)移涂布時(shí)對(duì)棒負(fù)荷(rod load)的控制中。1993年I月26日公布并授予三菱制紙有限公司(Mitsubishi Paper Mills Ltd.)的日本專利公開JP 5015833(A)(也表示為JP 05-015833A)揭示了一種用于監(jiān)測和調(diào)整涂布分布(coating profile)的裝置。其提出使用一排可控的致動(dòng)器來移動(dòng)向涂布刮刀施加橫向壓力的壓形條(profiler bar)，并為每個(gè)致動(dòng)器集成電子可讀壓力傳感器。根據(jù)上述公開，壓力傳感器的電子收集讀數(shù)可用來表示壓力分布，并且如果致動(dòng)器是機(jī)械操作的，該讀數(shù)甚至可用來對(duì)致動(dòng)器執(zhí)行某種來自壓力傳感器讀數(shù)的自動(dòng)反饋。由2005年8月18日公布并授予三菱制紙有限公司的日本專利公開JP2005-219054已知另一種現(xiàn)有技術(shù)方案。該方案提出用位于涂布頭下游的BM計(jì)(基礎(chǔ)質(zhì)量(Basis Mass);更常見地被稱作基重(Basis Weight)或BW)來監(jiān)測涂布分布,計(jì)算測量的浮動(dòng)平均值并用該值來自動(dòng)調(diào)整移動(dòng)壓形條的致動(dòng)器。還有另一種已知方案是在致動(dòng)器中使用位置傳感器來描述支撐壓形條的每個(gè)致動(dòng)器的物理位置。上述已知技術(shù)包含某些缺陷。在致動(dòng)器中集成的測量裝置(例如在JP 5015833(A)中)給出了主要描述壓形條中應(yīng)力分配的讀數(shù)，從該讀數(shù)無法明確地獲得涂布刮刀的所有期望特性。掃描分布測量(例如在JP 2005-219054中)不能適當(dāng)?shù)乇鎰e出橫向方向現(xiàn)象和機(jī)器方向現(xiàn)象，并且要遭受與涂布頭和測量機(jī)架之間的物理距離還有掃描纖維幅材整個(gè)寬度所花費(fèi)的時(shí)間有關(guān)的固有延遲的影響。位置傳感器僅給出關(guān)于致動(dòng)器位置的信息，而該信息并未考慮到例如刮刀的可能不均勻的磨損或是由背輥的輕微偏心造成的周期性機(jī)器方向干擾。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提出一種用于監(jiān)測和控制涂布頭中壓區(qū)壓力的簡單且穩(wěn)健的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，對(duì)涂布頭中壓區(qū)壓力的控制足夠快速和有效，以使得能夠利用該控制對(duì)纖維幅材加工中的某些干擾和不規(guī)則的原因進(jìn)行補(bǔ)償。通過使用所謂的智能輥來測量涂布頭的壓區(qū)壓力，并通過向用于產(chǎn)生壓區(qū)壓力的致動(dòng)器提供耦合自所測量的壓區(qū)壓力的充分快速和有效的反饋，使本發(fā)明的目的得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一種方法的特征在于涉及方法的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分中所記載的特征。根據(jù)本發(fā)明的一種裝置的特征在于涉及裝置的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分中所記載的特征。根據(jù)本發(fā)明的一種涂布機(jī)的特征在于涉及涂布機(jī)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分中所記載的特征。本發(fā)明的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中得以進(jìn)一步描述。被視為本發(fā)明特性的新穎特征被特別列出在所附的權(quán)利要求書中。然而，本發(fā)明自身，既包括關(guān)于其構(gòu)造也包括關(guān)于其操作方法，還有本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)，將通過下文結(jié)合附圖解讀的具體實(shí)施例的說明得到最佳的理解。該專利申請(qǐng)中介紹的發(fā)明的示例性實(shí)施例不應(yīng)被解釋為對(duì)所附權(quán)利要求書的適用性造成限制。在該專利申請(qǐng)中是以開放式的限制來使用動(dòng)詞“包括”的，該限制并不排除 存在其他未記載的特征。除非另有清楚規(guī)定，否則從屬權(quán)利要求中記載的特征相互之間可
自由組合。


圖I不出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的原理；圖2示出帶有壓形條的涂布刮刀的使用；圖3示出不帶有壓形條的涂布刮刀的使用；圖4示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的方法；圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法；圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法；圖7示出液壓數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的原理；以及圖8示出沿著涂布刮刀的多個(gè)數(shù)字液壓致動(dòng)器的使用。
具體實(shí)施例方式圖I為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的裝置的原理的示意圖。該裝置被設(shè)置為用以控制涂布頭，該涂布頭進(jìn)而被配置為在用背輥支撐待涂布的纖維幅材時(shí)向該纖維幅材施加壓區(qū)壓力。圖I顯示背輥101的一部分。在圖I中，待涂布的纖維幅材102來自左側(cè)，而已涂布的纖維幅材103向右側(cè)離開。假設(shè)在背輥101的右下部分有一層涂布物質(zhì)散布(spread)在纖維幅材上，但出于圖解清晰的原因其并未單獨(dú)示出在圖I中；散布涂布物質(zhì)所采用的確切方法對(duì)于本發(fā)明并不重要。在位置104處存在一壓區(qū)用以控制將要粘附至纖維幅材的涂布物質(zhì)的量。對(duì)于壓區(qū)的實(shí)現(xiàn)存在多種可能途徑并且是已知的。圖2和圖3示意性地示出刮刀涂布的原理，其中壓區(qū)是用橫向跨過纖維幅材延伸的涂布刮刀201來實(shí)現(xiàn)的。致動(dòng)器202被配置為朝向纖維幅材按壓涂布刮刀201。這種方式下在涂布刮刀201與背輥101之間創(chuàng)建出一狹窄縫隙，纖維幅材必須經(jīng)該縫隙通過。該裝置可包括位于致動(dòng)器202與涂布刮刀201之間的壓形條203 (如圖2)，或者在一些情況下致動(dòng)器202可直接按壓涂布刮刀201(如圖3)。在使用壓形條的實(shí)施例中，可以說致動(dòng)器是通過對(duì)壓形條起作用，然后壓形條朝向纖維幅材按壓涂布刮刀，從而間接地按壓涂布刮刀。涂布物質(zhì)是以液體的形式散布在緊接于涂布刮刀之前的纖維幅材上，從而涂布刮刀與背輥之間的縫隙寬度本質(zhì)上決定了允許留在纖維幅材上的涂布物質(zhì)的量。在棒涂布或薄膜轉(zhuǎn)移涂布中，壓區(qū)被創(chuàng)建于背輥與旋轉(zhuǎn)桿之間，該旋轉(zhuǎn)桿在棒涂布中同時(shí)兼顧散布涂布物質(zhì)和調(diào)節(jié)纖維幅材表面上的涂布物質(zhì)的量。在刮刀涂布、棒涂布以及薄膜轉(zhuǎn)移涂布中，在橫向(即，沿刮刀或棒的長度方向)上存在力的分配。利用上述力，刮刀或棒被朝向纖維幅材按壓，這產(chǎn)生了壓區(qū)壓力沿著經(jīng)該壓區(qū)通過的纖維幅材的線性區(qū)域的分配。根據(jù)本發(fā)明的一方案，通過精確找出涂布?jí)簠^(qū)中壓區(qū)壓力的瞬時(shí)量及分配，能夠得到與在就涂布的總量和空間規(guī)則性而言對(duì)于涂布結(jié)果至關(guān)重要的區(qū)域中實(shí)際上發(fā)生了什么有關(guān)的有價(jià)值的信息。然而，正如在現(xiàn)有技術(shù)的說明中所指出的，在向壓形條推動(dòng)涂布刮刀的致動(dòng)器中集成壓力傳感器的先前已知手段無法給出有關(guān)實(shí)際壓區(qū)壓力的精確信息。代替該手段，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，可以通過觀測背輥的適當(dāng)表面區(qū)域上的壓力相關(guān)效 果而得到這一信息。在輥表面上集成測量傳感器已知如下。例如，作為WO 2007/107625公布的國際專利申請(qǐng)揭示了一種通過使用安裝在輥表面之上或之下的薄膜形式的力傳感器(forcesensor )來測量影響造紙機(jī)、紙板機(jī)、整飾機(jī)或印刷機(jī)的輥的力。在上述的專利申請(qǐng)中，力量傳感器(power sensor)實(shí)質(zhì)上沿周向安裝在棍的表面上。作為WO 2006/075056公布的國際專利申請(qǐng)明確提出使用集成于輥中的傳感器測量壓區(qū)壓力。作為WO 2006/075055公布的國際專利申請(qǐng)揭示了使用輥的表面上的螺旋形壓敏傳感器來測量幅材張力分布。作為WO2009/092761公布的國際專利申請(qǐng)?zhí)岢鍪褂猛坎颊?coating station)的支撐棍中的測量傳感器。上述作為 WO 2007/107625、WO 2006/075056、W02006/075055 和 WO 2009/092761公布的四個(gè)國際專利申請(qǐng)通過援引合并于此。根據(jù)圖I所示的原理，傳感器105被集成于背輥101內(nèi)。出于圖解清晰的原因這里將傳感器105清楚示出在背輥的表面之下，但正例如上述三個(gè)國際專利申請(qǐng)所揭示的，其可處于或非?？拷谳伒淖钔獗砻妗DI中還示意性地示出致動(dòng)器106，其在這里表示被配置為用于產(chǎn)生壓區(qū)壓力的多個(gè)致動(dòng)器。這一裝置還包括讀取系統(tǒng)107，其被配置為讀取傳感器105的輸出信號(hào)并使用上述輸出信號(hào)產(chǎn)生壓區(qū)壓力的測量示數(shù)(measured indication)。雖然讀取系統(tǒng)107在這里被示出為似乎是實(shí)現(xiàn)于背輥101內(nèi)，但實(shí)際上該讀取系統(tǒng)也有可能既包括輥中的部分也包括周邊機(jī)器中的部分。例如，如果傳感器105是基于機(jī)電薄膜或壓電條，其瞬時(shí)輸出信號(hào)基本上為模擬電壓信號(hào)。讀取上述電壓信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式將有必要用到可位于輥內(nèi)的前置放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。將數(shù)字化的傳感器輸出電壓進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為壓區(qū)壓力的測量示數(shù)將有必要進(jìn)一步用到關(guān)于例如輥的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)位置的信息，并且該轉(zhuǎn)換可發(fā)生在輥外部的位置，而有關(guān)數(shù)字化的傳感器輸出電壓的信息通過合適的通信手段傳送至該位置。讀取系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)施以及將其功能分配成整個(gè)裝置中的多個(gè)部分，這對(duì)于本發(fā)明都并不重要。該裝置包括控制單元108，其被配置為至少部分地從壓區(qū)壓力的測量示數(shù)獲得多個(gè)致動(dòng)器控制值。另外，控制單元108還被配置為將致動(dòng)器控制值作為指令傳送至多個(gè)致動(dòng)器(其示例例如為致動(dòng)器106)，用以控制涂布頭中纖維幅材上的涂布物質(zhì)的量。可采取很多方法作為用于控制單元108操作的基礎(chǔ)。如果信號(hào)處理和致動(dòng)器操作功能足夠快，并且如果控制單元108中執(zhí)行的控制算法足夠巧妙，該裝置就能夠用來快速、自動(dòng)地補(bǔ)償所檢測到的源于刮刀振動(dòng)、背輥偏心或刮刀支撐梁彈性變形的壓區(qū)壓力中的不規(guī)則。控制單元的簡單操作模型可只針對(duì)保持壓區(qū)壓力恒定，從而在與特定致動(dòng)器的位置對(duì)應(yīng)的位置處所檢測到的壓區(qū)壓力的局部增加通過向該致動(dòng)器傳送使該致動(dòng)器稍微縮回的控制值而得以補(bǔ)償，反之同理。在更復(fù)雜的應(yīng)用中，控制單元可接收與涂布頭中的其他地方或甚至是涂布機(jī)的其它部分中檢測到的和/或所期望的現(xiàn)象相關(guān)的信息，并有意引起壓區(qū)壓力的變化以便主動(dòng)地補(bǔ)償這些現(xiàn)象。作為在處理中從其他處獲取信息的示例，圖I示出測量設(shè)備109，其位于涂布頭的沿纖維幅材運(yùn)動(dòng)方向的下游某處。作為示例，測量設(shè)備109可包括測量機(jī)架以及被配置為橫跨纖維幅材對(duì)干重進(jìn)行掃描測量的干重計(jì)。通過將涂布頭之前和之后的干重測量結(jié)果相減，可推導(dǎo)出涂布頭之后纖維幅材上的總涂布量。如果還在機(jī)器的其它部分使用輥集成式的傳感器，則能夠從例如卷紙機(jī)(reel)中輥表面上的張力測量得出總涂布量的對(duì)應(yīng)示數(shù)。控制單元108被配置為從測量設(shè)備109接收涂布頭沿纖維幅材運(yùn)動(dòng)方向下游的纖維幅材上涂布量的示數(shù)。因?yàn)榇嬖谑褂锰囟ǖ?、最?yōu)的涂布量的目的，所以測量的涂布量可用來檢驗(yàn)當(dāng)前得到的結(jié)果與最優(yōu)量有多接近?？刂茊卧?08知道如何將觀測到的距最優(yōu)值 的偏離納入為所有用于產(chǎn)生壓區(qū)壓力的致動(dòng)器導(dǎo)出控制值的考慮當(dāng)中。換言之，控制單元108被配置為使用表示測量的涂布量的基值(contribution)來導(dǎo)出多個(gè)致動(dòng)器控制值，然后控制單元108將該致動(dòng)器控制值傳送給各個(gè)致動(dòng)器。自然可以想見，例如，如果測量的涂布量低于最優(yōu)值，則控制單元指示所有致動(dòng)器稍微縮回，反之同理。作為控制單元操作的具體示例，圖4示意性示出用于對(duì)壓區(qū)壓力的周期變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?。周期變化的一個(gè)可能原因是背輥的偏心，這可能發(fā)生在整個(gè)背輥上或僅發(fā)生于背輥的一些部分。周期變化的其他可能原因包括但不限于涂布頭結(jié)構(gòu)上的諧振，還有在纖維幅材到達(dá)涂布頭時(shí)就已經(jīng)存在的纖維幅材厚度上的機(jī)器方向振蕩(oscillation)。例如，涂布機(jī)可包括多個(gè)(例如，四個(gè))涂布頭，在這種情況下，前面的涂布頭之一中出現(xiàn)的任何機(jī)器方向的干擾會(huì)在后面的涂布頭中作為在幅材厚度上的機(jī)器方向振蕩而被觀測到。不同的涂布頭的結(jié)構(gòu)可以具有基本類似的特征，這意味著機(jī)器方向的干擾可以在所有的涂布頭中以基本相同的頻率出現(xiàn)，甚至以特別難操控的方式朝向涂布機(jī)末端累積。應(yīng)注意到，在測量機(jī)架處進(jìn)行的幅材厚度的掃描測量具有某一采樣頻率，在最壞的情況下這會(huì)連同機(jī)器方向的快速振蕩交疊產(chǎn)生包絡(luò)線形式的測量結(jié)果，而該測量結(jié)果與幅材的實(shí)際厚度變化或涂布重量變化幾乎沒有相關(guān)性。圖4中的步驟401表示檢測壓區(qū)壓力的周期變化。該步驟要求來自背輥中傳感器的輸出信號(hào)已經(jīng)被重復(fù)讀取并轉(zhuǎn)換成可由信號(hào)處理算法處理(或，作為替代，由濾波器組(filter bank)驅(qū)動(dòng))的形式。用于檢測信號(hào)周期變化的方法和信號(hào)處理裝置就本身而言為公知，并且這種方法和裝置的選擇對(duì)于本發(fā)明并不重要。步驟402表示為將要實(shí)施周期校正(即，與所檢測到的周期變化具有相同頻率和幅度但相位差Pi弧度的所產(chǎn)生的壓區(qū)壓力的周期改變)的致動(dòng)器計(jì)算控制值。在圖4中假設(shè)對(duì)所檢測到的壓區(qū)壓力的周期變化進(jìn)行補(bǔ)償所需的校正并非導(dǎo)出控制值的唯一基值，所以步驟403表示將步驟402得到的控制值與其他基值相加來得到控制值。因而，步驟402和步驟403均屬于導(dǎo)出多個(gè)致動(dòng)器控制值的較寬概念。步驟404表示將計(jì)算的致動(dòng)器控制值作為指令傳送至各個(gè)用于產(chǎn)生壓區(qū)壓力的致動(dòng)器。在這之后重新從步驟401開始執(zhí)行本方法。假設(shè)最初檢測到的壓區(qū)壓力的周期變化的主要原因?yàn)楸齿伒钠?則作為重復(fù)執(zhí)行包括狀況401、402、403和404的循環(huán)的結(jié)果，致動(dòng)器得以與背輥繞其長度方向的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)同相地被周期性地操作。因而背輥相對(duì)于上述旋轉(zhuǎn)軸的偏心得到補(bǔ)償。類似地，如果最初檢測到的壓區(qū)壓力的周期變化的主要原因?yàn)橥坎脊蔚痘蚬蔚吨瘟旱墓舱?，則重復(fù)執(zhí)行根據(jù)圖4的方法將對(duì)這種振動(dòng)加以補(bǔ)償。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員清楚的是，正如與工業(yè)應(yīng)用中許多其他的控制算法一樣，圖4中示意性示出的控制算法事實(shí)上不必按照任何嚴(yán)格的逐步進(jìn)行的方式來執(zhí)行，而是可以例如在基于前面對(duì)周期變化的測量來計(jì)算控制值期間，其后的測量已經(jīng)進(jìn)行。圖5示意性示出對(duì)涂布量在機(jī)器方向的較慢變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?。步驟501表示測量涂布頭在纖維幅材運(yùn)動(dòng)方向下游的纖維幅材上的涂布量。這一測量通常涉及某種程度上的取平均，因?yàn)椋缭趻呙铚y量中橫跨幅材整個(gè)寬度的掃描時(shí)間在寬的機(jī)器上可能是20-30秒。應(yīng)注意到，測量機(jī)架上的傳統(tǒng)掃描測量不能適當(dāng)?shù)貐^(qū)分快速機(jī)器方向上和橫向上的現(xiàn)象。因此，在本發(fā)明中額外使用根據(jù)圖4所示原理的方法來減小快速機(jī)器方向變化的影響是特別有利的，否則這種現(xiàn)象會(huì)與掃描測量中假定的橫向上的現(xiàn)象混淆。圖5中的步驟502表示對(duì)可被稱為控制值的基本水平的計(jì)算。名稱“基本水平” 在這里意味著應(yīng)該建立壓區(qū)壓力的基本分配，其對(duì)應(yīng)于理想的最優(yōu)厚度的均勻涂布并且至多會(huì)緩慢地變化。在理想情況下，步驟502中計(jì)算的控制值的基本水平將保持一致，并且步驟501的測量將始終顯示處于最優(yōu)值的涂布量。正如圖4的方法，假設(shè)朝著最優(yōu)值調(diào)節(jié)所得到的整體涂布厚度所需的校正并非用于導(dǎo)出控制值的唯一基值，所以步驟503表示將步驟502中得到的控制值與其他基值相加以得到控制值。因而，步驟502和503屬于導(dǎo)出多個(gè)致動(dòng)器控制值的較寬概念，其中表示測量的涂布量的基值被用于所述致動(dòng)器控制值的導(dǎo)出中。步驟504表示將計(jì)算的致動(dòng)器控制值作為指令傳送給用于產(chǎn)生壓區(qū)壓力的各個(gè)致動(dòng)器。圖6示意性示出對(duì)其他現(xiàn)象進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，這些現(xiàn)象可能起初與涂布層厚度、涂布重量或涂布頭處的壓區(qū)壓力點(diǎn)根本沒有直接關(guān)聯(lián)。作為示例，可考慮所謂的起楞(barring),其是諸如壓光機(jī)組(calender stack)的自激振動(dòng)和壓光棍的再生磨損等現(xiàn)象的一般定義。由于起楞本性上是振蕩現(xiàn)象，所以可以通過刻意引入正確頻率和相位的振蕩激發(fā)信號(hào)(其抵消引起起楞的原始機(jī)理)來平衡及部分地防止起楞。有鑒于此，步驟601表示獲取指示位于涂布頭的沿纖維幅材運(yùn)動(dòng)方向下游的壓光機(jī)中的起楞振蕩的信息。步驟602表示計(jì)算補(bǔ)償值，該補(bǔ)償值在實(shí)施時(shí)將導(dǎo)致涂布頭處壓區(qū)壓力的刻意變化。緊接著這會(huì)引起涂布層厚度或涂布重量的刻意變化。當(dāng)纖維幅材進(jìn)入壓光機(jī)時(shí)，涂布層厚度或涂布重量的上述變化將使得壓光機(jī)中的壓輥軸承經(jīng)受支撐輥時(shí)所產(chǎn)生的張力上的周期性改變的變化。為了在壓光機(jī)處得到合適的效果，涂布層厚度或涂布重量的刻意引起的變化必須具有與上述起楞振蕩的頻率、涂布頭與上述壓光機(jī)在纖維幅材運(yùn)動(dòng)方向上的距離以及纖維幅材的傳送速率相對(duì)應(yīng)的空間頻率和相位。如果且當(dāng)所有這些現(xiàn)象都被適當(dāng)納入考慮時(shí)，步驟602中所計(jì)算的致動(dòng)器控制值的基值將達(dá)到補(bǔ)償起楞振蕩的效果。如同圖4和圖5的方法，圖6的方法包括求和步驟603以及將導(dǎo)出的致動(dòng)器控制值作為指示傳送給用于產(chǎn)生壓區(qū)壓力的各致動(dòng)器的步驟604。除了自然地假定致動(dòng)器是可得到的并且能夠執(zhí)行所需的任務(wù)之外，以上并未對(duì)用于在涂布頭處產(chǎn)生壓區(qū)壓力的致動(dòng)器做任何特別的假定。然而，用于本發(fā)明目的的致動(dòng)器的選擇并非不重要。傳統(tǒng)上使用的致動(dòng)器包括例如直線螺桿和驅(qū)動(dòng)環(huán)繞該直線螺桿的螺母的電動(dòng)機(jī)。這種致動(dòng)器精確且強(qiáng)有力，但不是特別快，至少在不犧牲之前提到的特性中的一個(gè)或其他特性的條件下并不快。還有液壓致動(dòng)器已經(jīng)得到使用，其中比例閥或伺服閥調(diào)節(jié)去向以及來自工作缸的液壓流體。與直線螺桿的情況類似，也難以將液壓致動(dòng)器構(gòu)造得使其可以同時(shí)達(dá)到精確、有力、以及快速響應(yīng)所有這三個(gè)要求，優(yōu)選地還結(jié)合有合理的價(jià)格以及在苛刻工業(yè)條件下運(yùn)行的穩(wěn)健性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述導(dǎo)出致動(dòng)器控制值的原理與使用數(shù)字液壓致動(dòng)器相配合。數(shù)字液壓致動(dòng)器是這樣的致動(dòng)器，其包括數(shù)個(gè)開/關(guān)型(即數(shù)字操作的)液壓閥，并且其位移和/或輸出力取決于一次打開了多少個(gè)上述的閥。圖7示出所謂的液壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器的原理，其具有四個(gè)開/關(guān)閥701、702、703、和704，它們并聯(lián)耦接在輸入705與輸出706之間。這些閥在打開狀態(tài)下的流量從左至右為Q、2Q、4Q和8Q，其中Q為閥701在打開狀態(tài)下的流量。通過帶有流量以指數(shù)方式增長的η個(gè)組成閥的液壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器的合成流量有2η個(gè)可能的值，并且其可以利用η位長的數(shù)字來控制。
圖8示意性示出一涂布頭，其中多個(gè)致動(dòng)器被配置為朝向背輥802按壓涂布刮刀801。致動(dòng)器803被作為示例顯示。多個(gè)致動(dòng)器沿著涂布刮刀801的長度以一定間隔設(shè)置。在圖8中通過顯示從致動(dòng)器控制器804到每個(gè)致動(dòng)器的四條控制線(猶如每個(gè)致動(dòng)器包括類似于圖7中那樣并聯(lián)的四個(gè)液壓開/關(guān)閥，并且猶如每個(gè)致動(dòng)器都利用從致動(dòng)器控制器沿著并行總線傳送的4-位字加以控制)來示意性地強(qiáng)調(diào)致動(dòng)器為數(shù)字液壓致動(dòng)器的事實(shí)。每個(gè)數(shù)字液壓致動(dòng)器中不同閥的數(shù)目對(duì)于本發(fā)明的目的并不重要，因此該數(shù)目可完全不同于4個(gè)。如同數(shù)字液壓裝置的所有應(yīng)用，閥的數(shù)目是成本與要加以控制的現(xiàn)象中量化步長(quantization step)的期望大小之間的一種折中。利用集成于背輥中的傳感器測量壓區(qū)壓力和使用數(shù)字液壓致動(dòng)器的組合在實(shí)現(xiàn)控制壓區(qū)的所有期望功能方面非常優(yōu)異和完整，其可允許完整地導(dǎo)出致動(dòng)器控制值而無需任何來自LVDT (線性可變差動(dòng)變壓器)傳感器或是其他對(duì)單個(gè)傳感器當(dāng)前位置的檢測的反饋。通過省去在現(xiàn)有技術(shù)的壓區(qū)控制裝置中被認(rèn)為是必要的位置傳感器，可實(shí)現(xiàn)制造成本和實(shí)施復(fù)雜性上的顯著縮減。如果省去位置傳感器，則優(yōu)選以具有足夠高的屈服點(diǎn)(yieldpoint)的材料來制造壓形條，從而使得在致動(dòng)器的正常操作期間不會(huì)達(dá)到該材料的屈服點(diǎn)。例如有一些鈦合金和復(fù)合材料滿足這一高屈服點(diǎn)的要求。如果致動(dòng)器的數(shù)目足夠大并且因此相鄰致動(dòng)器之間沿著涂布刮刀的距離足夠短，則能夠一并省去壓形條并使得致動(dòng)器直接作用于涂布刮刀上。省去壓形條能夠針對(duì)較小的所需最大輸出力來設(shè)計(jì)致動(dòng)器的尺寸。本發(fā)明可應(yīng)用于涂布頭的剛性刮刀模式的驅(qū)動(dòng)和彎曲刮刀模式的驅(qū)動(dòng)。其甚至能夠運(yùn)行在剛性與彎曲刮刀模式驅(qū)動(dòng)之間的所謂灰色地帶，因?yàn)榧词乖跈C(jī)器橫向上不同位置處的響應(yīng)表現(xiàn)不同，也能夠局部地從壓區(qū)壓力的變化推導(dǎo)出響應(yīng)的方向。利用集成于輥中的傳感器，本發(fā)明還可應(yīng)用于控制薄膜轉(zhuǎn)移涂布頭中多個(gè)輥之間的壓區(qū)壓力。如果這種薄膜轉(zhuǎn)移涂布頭的致動(dòng)器(典型地致動(dòng)器氣缸、機(jī)電致動(dòng)器或數(shù)字液壓致動(dòng)器)足夠快，則能夠利用以上解釋的原理來補(bǔ)償這種薄膜轉(zhuǎn)移涂布頭中出現(xiàn)的振動(dòng)。本發(fā)明特別的優(yōu)點(diǎn)在于能夠以從旋轉(zhuǎn)輥測量的壓區(qū)壓力為基礎(chǔ)進(jìn)行涂布頭中壓區(qū)壓力的快速和主動(dòng)控制，這意味著壓區(qū)壓力分布的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間控制是基于力的(與絕大多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)的基于位置的控制不同)。結(jié)合快速數(shù)字液壓致動(dòng)器的使用，以及優(yōu)選地還結(jié)合隨后整個(gè)涂布量的測量來獲取控制值的基本水平，這種基于力的測量對(duì)獲得的涂布平滑性以及整個(gè)涂布過程的動(dòng)態(tài)可 控性起到了優(yōu)越的作用。
權(quán)利要求
1.一種用于控制涂布頭的方法，該涂布頭被配置為在由背輥支撐待涂布的纖維幅材時(shí)向該纖維幅材施加壓區(qū)壓力，其特征在于，該方法包括 -讀取集成于該背輥中的傳感器的輸出信號(hào)，從而生成該壓區(qū)壓力的測量示數(shù)； -至少部分地從該壓區(qū)壓力的所述測量示數(shù)導(dǎo)出多個(gè)致動(dòng)器控制值；以及 -將所述致動(dòng)器控制值作為指令傳送給用于產(chǎn)生該壓區(qū)壓力的多個(gè)對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器，以控制該涂布頭中該纖維幅材上的涂布物質(zhì)的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，該壓區(qū)壓力通過使用所述多個(gè)致動(dòng)器朝向該纖維幅材按壓涂布刮刀來施加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述多個(gè)致動(dòng)器通過作用于壓形條來間接地按壓所述涂布刮刀，該壓形條朝向該纖維幅材按壓所述涂布刮刀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述多個(gè)致動(dòng)器以與該背輥圍繞縱向旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)同相的方式被周期性操作，以便補(bǔ)償該背輥相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸的偏心。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述致動(dòng)器控制值為數(shù)字值，且所述致動(dòng)器為數(shù)字液壓致動(dòng)器。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，該方法包括 -在該涂布頭的沿該纖維幅材的運(yùn)動(dòng)方向的下游，測量該纖維幅材上的涂布量；以及 -在導(dǎo)出所述多個(gè)致動(dòng)器控制值時(shí)使用指示所測量的涂布量的基值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，該纖維幅材上的涂布量通過以下方式之一測量橫跨該纖維幅材的干重的掃描測量、卷紙機(jī)中輥表面上的張力測量。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，該方法包括 -獲取指示位于該涂布頭的沿該纖維幅材的運(yùn)動(dòng)方向的下游的壓光機(jī)中的起楞振蕩的/[目息;以及 -在導(dǎo)出所述多個(gè)致動(dòng)器控制值時(shí)使用所述信息，從而通過在與所述起楞振蕩的頻率、該涂布頭與所述壓光機(jī)在該纖維幅材的運(yùn)動(dòng)方向上的距離以及該纖維幅材的傳送速度相對(duì)應(yīng)的空間頻率和相位下刻意引起涂布層厚度或涂布重量的變化來補(bǔ)償所述起楞振蕩。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，導(dǎo)出所述多個(gè)致動(dòng)器控制值的步驟在無需來自任何檢測的各個(gè)致動(dòng)器的當(dāng)前位置的反饋的情況下執(zhí)行。
10.一種用于控制涂布頭的裝置，該涂布頭被配置為在由背輥支撐待涂布的纖維幅材時(shí)向該纖維幅材施加壓區(qū)壓力，其特征在于，該裝置包括 -傳感器，集成于該背棍中； -多個(gè)致動(dòng)器，被配置為用于產(chǎn)生該壓區(qū)壓力； -讀取系統(tǒng)，被配置為讀取所述傳感器的輸出信號(hào)并生成該壓區(qū)壓力的測量示數(shù)；以及 -控制單元，被配置為至少部分地從該壓區(qū)壓力的所述測量示數(shù)導(dǎo)出多個(gè)致動(dòng)器控制值，并將所述致動(dòng)器控制值作為指令傳送給所述多個(gè)致動(dòng)器，用以控制該涂布頭中該纖維幅材上的涂布物質(zhì)的量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述致動(dòng)器被配置為朝向該纖維幅材按壓涂布刮刀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中該裝置包括位于所述致動(dòng)器與所述涂布刮刀之間的壓形條。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述致動(dòng)器為數(shù)字液壓致動(dòng)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)所述的裝置，其中 -所述控制單元被配置為從一測量設(shè)備接收該涂布頭在該纖維幅材的運(yùn)動(dòng)方向的下游的纖維幅材上的涂布量的示數(shù)；并且 -所述控制單元被配置為在導(dǎo)出所述多個(gè)致動(dòng)器控制值時(shí)使用指示所測量的涂布量的基值。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的裝置，其中 -所述控制單元被配置為獲取表示位于該涂布頭沿該纖維幅材的運(yùn)動(dòng)方向下游的壓光機(jī)中的起楞振蕩的信息；并且 -所述控制單元被配置為在導(dǎo)出所述多個(gè)致動(dòng)器控制值時(shí)使用所述信息，從而通過在與所述起楞振蕩的頻率、該涂布頭與所述壓光機(jī)在該纖維幅材運(yùn)動(dòng)方向上的距離以及該纖維幅材的傳送速度相對(duì)應(yīng)的空間頻率和相位下可以引起涂布層厚度或涂布重量的變化來補(bǔ)償所述起楞振蕩。
16.一種用于涂布纖維幅材的涂布頭，其特征在于，該涂布頭包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于控制涂布頭的方法及裝置，該涂布頭被配置為在由背輥(101)支撐待涂布的纖維幅材(102)時(shí)向該纖維幅材施加壓區(qū)壓力。集成于該背輥(101)中的傳感器(105)的輸出信號(hào)被讀取，從而生成壓區(qū)壓力的測量示數(shù)。至少部分地從所述壓區(qū)壓力的測量示數(shù)導(dǎo)出數(shù)個(gè)致動(dòng)器控制值。所述致動(dòng)器控制器被作為指令傳送給用于產(chǎn)生壓區(qū)壓力的多個(gè)對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器(803)，以控制涂布頭中纖維幅材(103)上的涂布物質(zhì)的量。
文檔編號(hào)B05C11/04GK102905798SQ201080066929
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者奧利·尼米, 塔圖·皮特凱寧 申請(qǐng)人:美卓造紙機(jī)械公司