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Die
Erfindung betrifft einen Rollenwechsler und ein Verfahren zur Verarbeitung
von Materialrollen mit unterschiedlicher Abrollrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 oder 10.
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Aus
dem Stand der Technik sind Rollenwechsler mit zwei Kleberahmen bekannt.
Dabei handelt es sich meistens um Rollenwechsler mit feststehenden
Rollenträgern bei denen die Rollenträger abwechselnd
von beiden Seiten des Rollenwechslers mit neuen Materialrollen bestückt
werden.
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Durch
die
EP 07 12 801 B1 ist
beispielsweise ein solcher Rollenwechsler mit einem Zweirichtungsschwenkrahmen
bekannt. Unter Verwendung des Zweirichtungsschwenkrahmens ist es
möglich eine neue Materialbahn an eine auslaufende Materialbahn
anzukleben, wobei die neue Materialrolle auf der rechten oder auf
der linken Seite des Rollenwechslers angeordnet sein kann.
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Die
DE 42 18 825 C2 und
WO 2005/097644 A1 betreffen
Vorrichtungen zum Verbinden zweier Materialbahnen.
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Die
Verarbeitung von Materialrollen mit unterschiedlicher Ablaufrichtung
kann einerseits für eine unterschiedliche Bedruckung der
Materialbahn in Schön- und Widerdruck von großer
Bedeutung sein, andererseits auch bei Papiersorten mit gleicher Qualität
beider Seiten.
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Der
Begriff "Schön- und Widerdruck" ist historisch gewachsen
und bezieht sich im Wesentlichen auf die unterschiedliche Qualität
der beiden Seiten eines unbedruckten Papierbogens, zum Teil auch
auf die Druckreihenfolge beim Durchlauf in der Maschine. Die qualitativ
hochwertigere Seite des Papiers, die sog. Schöndruckseite
ist für den Bilderdruck und die Siebseite für
Text und Strich gedacht. Bei den heutigen, beidseitig identisch
geformten Papieren ist diese Unterscheidung eigentlich nicht erforderlich und
bezieht sich daher besonders im Rollenoffsetdruck hauptsächlich
auf den Durchlauf in der Druckmaschine.
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Die
unterschiedlichen Papieroberflächen von Vorder- und Rückseite
einer Materialbahn aufgrund unterschiedlicher Ausbildung der Sieb-Partien
in der Papiermaschine sind je nach Papiersorte für den Druckprozess
besser oder schlechter geeignet. Bei den meisten Papiersorten bestehen
jedoch heutzutage keine wesentlichen Qualitätsunterschiede
zwischen den Seiten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollenwechsler und ein
Verfahren mit welchem die Verarbeitung von Materialrollen mit unterschiedlicher
Ablaufrichtung möglich zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 oder 10 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die Produktion in einer Rollenoffsetdruckanlage flexibler gestaltet
werden kann. Schön- und Widerdruck müssen nicht zwingend
durch eine komplizierte Bahnführung im Druckwerk realisiert
werden, sondern können ggf. durch die Wahl der Abrollrichtung
der Materialrolle im Rollenwechsler realisiert werden. Besonders
in kleineren Druckanlagen führt dies zu einer größeren
Flexibilität in der Produktion. In diesem Fall wird für
eine Produktion eine Abrollrichtung im Rollenwechsler festgelegt,
welche während der Produktion gleich bleibt. Die Materialrollen
müssen dann entsprechend der vorgewählten Abrollrichtung
mit dem entsprechenden Wickelsinn an den Rollenwechsler geliefert werden.
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Bei
Papiersorten, bei denen es keine oder kaum Qualitätsunterschiede
auf beiden Seiten gibt, können mit dem Rollenwechsler vorteilhafterweise auch
Materialrollen verarbeitet werden, welche mit „falscher"
Wickelrichtung am Rollenwechsler angeliefert werden, ohne dass diese
Materialrollen vor dem Aufachsen gedreht werden müssen.
In diesem Fall wird die entsprechende Materialrolle in entgegengesetzter
Abrollrichtung beschleunigt und mit dem Rollenwechsler an die ablaufende
Materialbahn angeklebt. Die Abrollrichtung mehrere nacheinander
am Rollenwechsler angelieferter Materialrollen kann sich somit während
der laufenden Produktion ändern.
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Ein
Rollenwechsler umfasst einen schwenkbaren Rollenständer
mit mindestens zwei durch je zwei Rollentragarme mit Spannkonen
gebildete Rollenträger, wobei die Spannkonen je Rollenträger
vorzugsweise jeweils einen Antrieb besitzen, welcher eine zwischen
ihnen eingespannte Materialrolle in zwei Drehrichtungen anzutreiben
vermag.
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Der
Rollenwechsler umfasst weiterhin einen zweiteiligen Schwenkrahmen,
welcher je nach Abrollrichtung der Materialrolle dort an den Umfang
der neuen, anzuklebende Materialrolle angeschwenkt werden kann,
wo in Abhängigkeit von der Abrollrichtung die ablaufende
Materialbahn an der neuen Materialrolle entlang geführt
wird.
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Der
Rollenwechsler umfasst weiterhin Steuerungseinrichtungen zur Steuerung
der Prozesse beim Wechsel der Abrollrichtung. Diese sind für
die Umschaltung der Drehrichtung der Antriebs- und Bremsvorrichtungen,
sowie zur Ansteuerung des jeweils benötigten Kleberahmens
erforderlich.
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Weiterhin
sind Einrichtungen zur Positionierung und Überwachung der
Positionen der Rollentragarme in Verbindung mit der dazu erforderlichen Sensorik
und Auswerteeinrichtungen vorgesehen. Solche Einrichtungen werden
bei Rollenwechslern nach dem Stand der Technik verwendet und sind dem
Fachmann bekannt, so dass hier auf eine detaillierte Beschreibung
dieser Bestandteile verzichtet wird.
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Die
Schwenkvorgänge des Rollenständers unterscheiden
sich in den einzelnen Anwendungsfällen voneinander. Der
Rollenständer ist vorzugsweise in beiden Schwenkrichtungen
um mindestens 180°, vorzugsweise mindestens 280°,
insbesondere 360° schwenkbar, um alle denkbaren Wechselfälle
berücksichtigen zu können. Die Antriebsvorrichtungen
des Schwenkrahmens sind dementsprechend ausgelegt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Rollenwechsler
weiterhin einen drehbaren Transfertisch. Dies ist dann von Vorteil,
wenn alle Materialrollen mit gleichem Wickelsinn vom Lager angeliefert
werden, aber in anderer Abrollrichtung im Rollenwechsler abgespult
werden sollen.
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Ein
solcher drehbarer Transfertisch umfasst einen im Boden vor dem Rollenwechsler
eingelassenen Transportwagen, welcher vorzugsweise auf Schienen
quer zur Längsachse der in dem Rollenwechsler aufzuachsenden
Materialrolle bis zwischen die Tragzapfen des Rollenwechslers verfahrbar
ist. Eine auf dem Transportwagen angeordnete z. B. zweite Schiene
kann ein Rollentransportmittel vorzugsweise einen Rollen aufweisenden
Rollentransportwagen aufnehmen. Dabei liegt die Materialrolle meist
längs auf dem Rollentransportmittel und wird in Längsrichtung
auf die z. B. zweite Schiene aufgefahren. Der Transportwagen des
Transfertisches ist mit einem in der horizontalen Ebene drehbar
bzw. schwenkbar gelagerten Oberteil versehen, wobei das schwenkbare
Oberteil in bekannter Weise mit einer Fahrschiene zur Aufnahme des
Rollentransportmittels versehen ist. Damit ist eine Änderung
der Wickelrichtung einer angelieferten Materialrolle vor dem Aufachsvorgang
noch auf dem Transfertisch möglich, d. h. keine separate
Drehfunktion außerhalb erforderlich.
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Vorzugsweise
wird der Schwenkbereich des Transfertisches derart ausgestaltet,
dass Schwenkbewegungen um jeweils annähernd 180° vorzugsweise
um mindestens 170° in mindestens zwei Schwenkrichtungen
möglich sind. Eine Anpassung der Lage der Materialrolle
an die gewünschte Abrollrichtung ist somit einfach möglich,
dabei ist es egal mit welchem Wickelsinn die Materialrollen zum
Rollenwechsler geliefert werden.
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Für
die Funktion der Änderung der Abrollrichtung ist eine Drehung
der Materialrolle um 180° ausreichend, jedoch können
in weiteren vorteilhaften Ausführungsformen weitere Funktionen
durch den drehbaren Transfertisch ausgeführt werden, wie
beispielsweise die Anbindung einer sternförmigen Anordnung
von Stichsträngen, an denen Tageslager oder Lager eingerichtet
werden können. In einer solchen Ausführungsform
ist das Oberteil des Transfertisches um annähernd 360° vorzugsweise
in Stufen schwenkbar.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann
eine weitere Automatisierung des Rollenwechsels inklusive Drehrichtungsumkehr
erfolgen, wenn weiterhin eine Vorrichtung zur Erkennung der erforderlichen
Abrollrichtung einer Materialrolle vorgesehen ist. Dies könnte
beispielsweise durch Erkennung der Drehrichtung der Tragwalzen und
der Position des Bedieners an einer Auspackstation erfolgen. Eine
weitere Möglichkeit hierfür wäre beispielsweise
eine optische Erkennung einer auf der Rollenverpackung angegebenen
Abrollrichtung oder das Auslesen des EDI-files (Electronic Data
Interchange), sofern dieses eine Angabe über die Abrollrichtung
enthält.
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Die
ermittelte erforderliche Abrollrichtung kann der Rollenidentifikation
hinzugefügt werden. Ein Rollenlogistiksystem kann dann
je nach Vorgabe der Produktion die Materialrolle in der gewünschten
Abrollrichtung zum Rollenwechsler anliefern und dort automatisch
die entsprechende Drehrichtung am Rollentragarm vorwählen.
Ebenso ist eine manuelle Vorgabe der Drehrichtung an einer vorgelagerten Auspackstation
durch den Bediener denkbar.
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Die
Erfindung gewährleistet jedenfalls eine korrekte Verarbeitung
der Materialrollen im Rollenwechsler auch bei unterschiedlichen
erforderlichen Abrollrichtungen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Rollenwechslers mit linkslaufenden Materialrollen;
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2 den
Rollenwechsler gemäß 1 in einer
Position des fliegenden Rollenwechsels bei linkslaufenden Materialrollen;
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3 den
Rollenwechsler gemäß 1 beim Aufachsen
einer neuen Materialrolle;
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4 den
Rollenwechsler gemäß 1 mit rechtslaufenden
Materialrollen;
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5 den
Rollenwechsler gemäß 4 in einer
Position des fliegenden Rollenwechsels bei rechtslaufenden Materialrollen;
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6 den
Rollenwechsler gemäß 4 beim Aufachsen
einer neuen Materialrolle;
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7 eine
schematische Darstellung eines Transfertisches in Seitenansicht
a) und Draufsicht b).
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In 1 ist
ein Rollenwechsler 01 in einer Seitenansicht dargestellt.
Der Rollenwechsler 01 umfasst einen um eine Schwenkachse 02 schwenkbaren
Rollenständer 03 mit zwei durch jeweils zwei in der
Bildebene hintereinander liegende Rollentragarme 04; 06 gebildete
Rollenträger. Die Rollenträger weisen jeweils
einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus auf, der es gestattet,
eine zwischen Spannkonen 07 bzw. 08 aufgeachste
Materialrolle 09; 11 in zwei Drehrichtungen zu
beschleunigen und zu bremsen.
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Weiterhin
umfasst der Rollenwechsler 01 einen zweiteiligen Schwenkrahmen
mit einem linken Kleberahmen 12 und einem rechten Kleberahmen 13,
welche sich in einer oberen Position befinden.
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Die
Materialrolle 09 ist eine ablaufende Materialrolle 09 mit
der Drehrichtung links, wie es durch den Pfeil 14 angedeutet
ist (in der Figur entgegen dem Uhrzeigersinn). Die Materialrolle 11 ist
eine neue Materialrolle 11, welche nach Ablauf der Materialrolle 09 mit
dieser verbunden wird (fliegender Rollenwechsel).
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Über
eine Leitwalze 16 und weitere nicht dargestellte Einrichtungen
wird die von der Materialrolle 09 ablaufende Materialbahn 17 einem
nicht dargestellten Druckwerk zugeführt.
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1 bis 3 zeigen
den bekannten Ablauf eines fliegenden Rollenwechsels bei linkslaufenden
Materialrollen 09; 11.
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In 2 ist
die ablaufende Materialrolle 09, nach unten verschwenkt,
so dass die Materialbahn 17 an der neuen Materialrolle 11 entlang
geführt werden kann. Die Materialrolle 11 wird
auf die benötigte Geschwindigkeit im Linkslauf des Antriebes
des Spannkonus 08 beschleunigt. Anschließend wird
der rechte Kleberahmen 13 in die dargestellte Klebestellung
verschwenkt. Sobald Sensoren (nicht dargestellt) im Kleberahmen 13 die
klebevorbereitete Stelle der neuen Materialrolle 11 detektieren,
erfolgt durch den Kleberahmen 13 eine Annäherung
einer Klebewalze 18 an die neue Materialrolle 11,
die Materialbahn 17 wird mit der Materialbahn der neuen Materialrolle 11 verbunden
und die Restfahne abgeschnitten. Die Restrollenhülse wird
von den Spannkonen 07 abgestriffen und über einen
nicht dargestellten Resthülsenbehälter entsorgt.
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Nach
erfolgtem Rollenwechsel wird der Kleberahmen 13 entsprechend 3 wieder
in seine obere Stellung verschwenkt, der Rollenständer 03 wird
nach rechts verschwenkt, die Materialrolle 11 ist nun die
ablaufende Materialrolle 11. Eine weitere neue Materialrolle 19 wird
zwischen den Spannkonen 07 eingespannt.
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Sofern
eine neue Materialrolle mit der Abrollrichtung rechts an die linkslaufende
Materialrolle 09 angeklebt werden soll, so muss der Rollenständer 03 um
die Schwenkachse 02 nach links verschwenkt werden, bis
die neue Materialrolle in der Klebeposition ist. Der linke Kleberahmen 12 wird
in die Klebestellung abgesenkt. Anschließend wird der Rollenwechsel
vollzogen. Ein solcher Rollenwechsel kann sinnvoll sein, wenn eine
Materialrolle vom Lager mit falschem Wickelsinn zum Rollenwechsler 01 geliefert wurde.
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In
den 4 bis 6 ist der Ablauf eines fliegenden
Rollenwechsels bei rechtslaufenden Materialrollen dargestellt.
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Die
Materialrolle 09 ist in diesem Fall in rechtslaufender
Abrollrichtung in den Spannkonen 07 des Rollenwechsler 01 eingespannt.
Die ablaufende Materialbahn 17 wird wieder über
die Leitwalze 16 und weitere Einrichtungen der nicht dargestellten Druckmaschine
zugeführt. Die Kleberahmen 12; 13 befinden
sich zunächst beide in der oberen Position. Die neue Materialrolle 11 ist
bereits zwischen den Spannkonen 08 aufgeachst. Sobald die
ablaufende Materialrolle 09 einen definierten Restdurchmesser erreicht,
wird sie durch links Verschwenken des Rollenständers 03 um
die Schwenkachse 02 in die in 5 dargestellte
Position verschwenkt, die neue Materialrolle 11 wird mit
den Antrieben den Spannkonen 08 in der Abrollrichtung rechts
beschleunigt und der linke Kleberahmen 12 in die Klebeposition
verschwenkt. Die Verbindung der ablaufenden Materialbahn 17 mit
dem Anfang der neuen Materialrolle 11 erfolgt wie bereits
beschrieben.
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Ein
anschließendes Verschwenken des Rollenständers 03 nach
rechts (6) ermöglicht das Aufachsen
der nun neuen Materialrolle 19.
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Analog
zu obigen Beschreibung ist es natürlich auch möglich,
eine rechtslaufende neue Materialrolle 11 an die linkslaufende
ablaufende Materialrolle 09 anzukleben, sofern dies die
Papierqualität zulässt. In diesem Fall müsste
der Rollenständer 03 nach rechts verschwenkt werden,
bis die neue Materialrolle 11 die Klebeposition erreicht
hat, wobei der rechte Kleberahmen 13 verwendet wird, um
den Rollenwechsel zu vollziehen.
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7 zeigt
einen drehbaren Transfertisch 21, welcher in einer bevorzugten
Ausführungsform des Rollenwechslers 01 Verwendung
findet. Dabei zeigt 7 a) eine Seitenansicht und 7 b)
eine Draufsicht. Der Transfertisch 21 ist im Wesentlichen zweigeteilt
und besteht aus einem Transportwagen 22 und einem Rollentransportmittel 23.
Der Transportwagen 22 ist vorzugsweise mit Laufrollen 24 auf Schienen 26 quer
zur Rollenlängsachse 27 verfahrbar. Zusätzlich
sind am Transportwagen 22 Hydraulikstempel 28 vorgesehen,
mit denen der Transfertisch 21 bei Bedarf zum Einspannen
der Materialrolle einseitig oder beidseitig in der Höhe
verstellt werden kann. Dazu können sich die Hydraulikstempel 28 bevorzugt
an den Schienen 26 abstützen. In einer einfacheren
Ausführungsform kann die Hubvorrichtung mit den Hydraulikstempeln 28 auch
weggelassen werden. Während des Aufachsens der Materialrolle, ist
das Rollentransportmittel 23 vorzugsweise auf den Transporttisch 21,
insbesondere auf dem Transportwagen 22 in Längsrichtung
der Materialrolle gesichert, insbesondere verriegelt.
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Auf
dem Transportwagen 22 ist ein Lagerkranz 29 vorgesehen,
welcher eine Fahrschiene 31 für das Rollentransportmittel 23 mit
dessen Antrieb 32 drehbar gelagert aufnimmt. Die Drehbewegung des
Lagerkranzes 29 erfolgt über einen Drehantrieb 33 (z.
B. mittels eines Zahnrad- oder Zugmittelgetriebes), welcher vorzugsweise
mit einem Planetengetriebe ausgestattet ist und einen Drehimpulsgeber besitzt
(nicht dargestellt). Die Einfassung der Fahrschiene 31 auf
dem Lagerkranz 29 ist an den Übergabestellen und
den einbetonierten Schienen 26 stirnseitig abgerundet,
damit es bei der Drehung nicht zur Kollision mit den Betonkanten
kommt.
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Über
einen Initiator 34 kann der Rollwagen in Längsrichtung
mittig positioniert werden. Der Initiator 34 kann beispielsweise
durch eine Lichtschranke realisiert sein, welche beim Erreichen
der mittigen Position den Antrieb 32 des Rollentransportmittels 23 stoppt.
Auch ein einfacher Anschlag wäre hier denkbar.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Rollenwechslers ist
im Rollenwechsler 01 eine Funktion zum softwaremäßigen
Umschalten der Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche eine Drehrichtungsumkehr
der Materialrolle auf dem Transfertisch 21 beachtet.
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- 01
- Rollenwechsler
- 02
- Schwenkachse
- 03
- Rollenständer
- 04
- Rollentragarm,
erster
- 05
- -
- 06
- Rollentragarm,
zweiter
- 07
- Spannkonus,
erster
- 08
- Spannkonus,
zweiter
- 09
- Materialrolle,
ablaufend
- 10
- -
- 11
- Materialrolle,
neu
- 12
- Kleberahmen,
linker
- 13
- Kleberahmen,
rechter
- 14
- Pfeil
- 15
- -
- 16
- Leitwalze
- 17
- Materialbahn,
ablaufend
- 18
- Klebewalze
- 19
- Materialrolle,
neu
- 20
- -
- 21
- Transfertisch
- 22
- Transportwagen
- 23
- Rollentransportmittel
- 24
- Laufrolle
- 25
- -
- 26
- Schiene
- 27
- Rollenlängsachse
- 28
- Hydraulikstempel
- 29
- Lagerkranz
- 30
- -
- 31
- Fahrschiene
- 32
- Antrieb
- 33
- Drehantrieb
- 34
- Initiator
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0712801
B1 [0003]
- - DE 4218825 C2 [0004]
- - WO 2005/097644 A1 [0004]