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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum gesteuerten Handhaben von Papier-, Halbstoff- und Kartonrollen,
die durch Rollen bewegt werden, wenn sie in Bewegung angestoßen werden,
zwischen Stationen transferiert und an einer oder mehreren Stopp-Positionen
empfangen werden.
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Bei
Papier-, Halbstoff- und Kartonmühlen wird
das Produkt, das während
des größten Teils
des Prozesses in der Form einer Rolle vorliegt, im Allgemeinen durch
Rollen bewegt. Oft findet das Rollen auf einer geneigten Oberfläche unter
Verwendung von Schwerkraft statt. Entlang des Weges kann es eine
Anzahl von Stopp-Positionen
geben, wo Tätigkeiten,
die sich auf Trennung, Sortierung, Speicherung, Qualitätskontrolle,
Zerhacken, Verpacken etc. beziehen, durchgeführt werden.
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Wiederholte
Phasen des Betriebs in Transfer-Systemen, die auch auf Rollen basieren,
sind diejenigen des Anstoßens
der Rolle, um sie in Bewegung zu versetzen, Steuerung der rollenden
Bewegung und sanfter Aufnahme an der Stopp-Position. Für diese
Funktionen sind viel fältige
Lösungen
entwickelt worden, von denen einige in den folgenden Patentschriften
beschrieben sind.
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FI 104 367 B beschreibt
eine Lösung,
die verwendet werden kann sowohl als eine Stoßeinrichtung, als auch als
eine Stopp-Einrichtung. Die elektrische Antriebseinrichtung ist
nicht empfindlich für Temperaturveränderungen
und, wenn sie mit ausreichender Automatisierung versehen ist, erlaubt
sie individuelle Behandlung von Rollen mit unterschiedlichen Gewichten.
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FI 920 517 und
US 5,314,295 offenbaren technisch
ausgefeiltere, pneumatische Rollen-Stopp-Einrichtungen. Mit diesen
Einrichtungen kann ein sanftes Stoppen erzielt werden, aber die Programme
und Steuerungssysteme sind kompliziert. Weitere Lösungen sind
beschrieben in der Patentschrift
FI
91 315 und in der Patentanmeldung
FI 922 795 .
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Eine
umfangreiche Liste von Referenz-Beschreibungen, die sich auf die
Steuerung des Rollens beziehen, ist in der Patentschrift
FI 96 757 angegeben.
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Zwischen-Stopper/Sortier-Stopper
werden oft verwendet in parallelen Anordnungen, die bis zu einige
zehn Stopper aufweisen. Deswegen sind teuere Stopper, wie diese,
die oben beschrieben worden sind, kaum annehmbar. Eine Lösung ist
in Patentschrift
FI 97 126 beschrieben,
in der die Anpassung für
Rollen mit unterschiedlichen Gewichten erzielt wird durch die Einstellung
von pneumatischem Druck. Hydraulische Stopper werden ebenfalls im
Allgemeinen verwendet. US- Gesellschaft
Lamb-Grays Harbor Co. hat einen Stopper entwickelt, der auf einem
hydraulischen Stoß-Absorbierer beruht.
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Die
billigste Zwischenstopperlösung,
d. h. pneumatische Klappen ohne Stoß-Absorption, ist rau und bewirkt
einen Rückstoß der Rollen.
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Bekannte
Zwischen-/Sortier-Stopper weichen typischerweise unter die Roll-Rampe
zurück, wo
es notwendig ist, einen geeigneten Raum für die Stopper und das benötigte Stoß-Absorptions-System vorzusehen,
wo die Stopper auch eingestellt und instand gehalten werden können.
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Die
Rollengewichte variieren von einigen wenigen Hundert Kilogramm zu
einigen Tonnen. Steuerung von Lasten, die innerhalb solcher weiter
Grenzen variieren, durch denselben Stopper ist eine schwierige Aufgabe.
Aus den oben erwähnten
Patentschriften kann man sehen, wie kompliziert die geforderten
Lösungen
sein können.
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Um
die kinetische Energie einer Rolle innerhalb vernünftiger
Grenzen zu halten, wird der Neigungswinkel der Roll-Rampe minimiert.
Dies führt
zu Langsamkeit und Unsicherheit beim Start der Bewegung und die
Rolle kann auch vor der tatsächlichen Stopp-Position
stoppen. In diesem Fall hat der Bediener manuell zu unterstützen, was
teuer und gefährlich
ist.
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Aus
den obigen Kommentaren ist es klar, dass die vielfältigen Operationen
des Anstoßens
der Rollen, um sie in Bewegung zu setzen und insbesondere sie anzuhalten, ein
bedeutender Kostenfaktor ist. Die einfachsten Stopper verursachen
Qualitätsprobleme.
Die technisch ausgefeiltesten Stopper sind teuer und ihre automatischen
Merkmale und/oder Einstellungen sind schwierig zu steuern.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung stellen eine vorteilhafte
Lösung
in Anwendungen zur Verfügung,
worin eine Rolle/ein Rollensatz in Bewegung angestoßen und
gestoppt wird/werden eine Vielzahl von Malen innerhalb einer vernünftigen Entfernung.
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Die
Erfindung wird dadurch charakterisiert, dass eine Rolle/ein Rollensatz
in Bewegung gesetzt und gestoppt werden kann in einer gesteuerten
Weise an mehreren Positionen und zwischen diesen befördert werden
kann. Die Erfindung ist gestützt
auf eine Multi-Funktions-Vorrichtung,
die vorzugsweise versehen ist mit den bestmöglichen Automatisierungsmerkmalen,
d. h. Merkmalen, die die sanfteste Beschleunigung und Abbremsung
erzeugen. Selbst so bleiben die Kosten pro Aktionsposition niedrig.
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Da
die Einheit, die die rollende Bewegung steuert, die Rolle/den Rollensatz
bei einer optimalen Geschwindigkeit zu einem Stopperfeld bringt,
ist es möglich,
Sortier-Stopper mit wirtschaftlichen Preisen zu verwenden, die nicht
mit Stoß-Absorbern
versehen sein müssen.
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Keine
weiteren Stopper, die unter die Roll-Rampe zurückweichen, werden benötigt. Dies ist
von Wichtigkeit insbesondere dann, wenn die Operationen in der Nähe des Fußbodenniveaus durchgeführt werden.
Teure Installationen unterhalb des Fußbodenniveaus können minimiert
werden.
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Die
Roll-Rampe kann mit ausreichender Neigung eingerichtet werden, da
die Rollen gesteuert werden können
durch ein Kontaktelement/Kontaktelemente selbst über den gesamten Roll-Vorgang.
Der Transfer erfolgt sicher, schnell und immer noch in einer sanften
Weise.
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In
Systemen, die bereits in Benutzung sind, ergibt sich oft das Bedürfnis, Änderungen
in ihnen später
durchzuführen.
In dem Fall eines Systems der Erfindung können viele Änderungen leicht implementiert
werden. In vielen Fällen
ist es ausreichend, Sensoren zu bewegen/hinzuzufügen zusammen mit einer Veränderung
in der Software. In Bezug auf Flexibilität kann die Lösung verglichen
werden mit einem Industrieroboter.
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Im
Folgenden wird die Erfindung in Einzelheiten beschrieben unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen.
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1 zeigt
eine teilweise Schnittseitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die
passend gemacht ist in Verbindung mit einem Wickler.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
eines Kontaktelements nach der Erfindung in Seitenansicht.
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3 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines Kontaktelements nach der Erfindung in Seitenansicht.
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4 zeigt
eine dritte Ausführungsform
eines Kontaktelements nach der Erfindung in Seitenansicht.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung in Draufsicht.
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1 zeigt
ein System nach der Erfindung, angewendet in Verbindung mit einer
Rampe, auf deren oberes Ende ein Wickler einen Satz 1 von
Rollen stößt, die
durch ihn längs
geschnitten worden sind. Der Rollensatz 1 rollt entlang
der geneigten Rampenoberfläche 2,
trifft ein Kontaktelement 3, das bereits in Bewegung gesetzt
worden ist in dieselbe Richtung und das Teil der Vorrichtung ist,
die nachfolgend zu beschreiben ist. Für den Zweck der Vereinfachung
wird Bezugszeichen 1 verwendet, um sowohl eine einzelne
Papier-/Halbstoff-/Kartonbahn-Rolle als auch einen Satz von solchen
Rollen zu bezeichnen.
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Das
Kontaktelement 3 ist montiert auf einer Klammer 4,
die verbunden ist mit Laufwagen 5 über Verbindungen 6.
Die Laufwagen 5 bewegen sich auf Lagerrädern 8 entlang Führungsträgern 7.
Die Antriebskraft für
die Laufwagen 5 wird von einer Antriebseinrichtung 9 erhalten,
vorzugsweise einem Getriebemotor, der mit einer Welle 10 in
Eingriff steht.
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Auf
der Welle 10, die mit Lagern an einem Ende der Führungsträger 7 gelagert
ist, sind Übertragungs-Kettenräder 11 montiert.
An den anderen Enden sind Umlenkrollen 13 mit Lagern montiert.
Kraftübertragung
wird vorzugsweise ausgeführt
unter Verwendung von Zahnriemen 12, deren Enden an den Laufwagen 5 befestigt
sind und die um die Übertragungs-Kettenräder 11 und
die Umlenkrollen 13 laufen. Anstelle eines Zahnriemens
ist es natürlich
möglich,
eine Kette zu verwenden, und entsprechend ist es ebenfalls möglich, eine
Zahnstangen-Anordnung zu
verwenden. Für
die Antriebseinrichtung 9 gibt es verschiedene Alternativen
von Hydraulikmotor bis elektrischer Servomotor. In der Praxis ist
ein elektrischer Motor, der mit einem Umrichter versehen ist, die
geeignetste Lösung:
er ist zuverlässig,
mit wirtschaftlichem Preis und erlaubt ausreichend weichen Betrieb.
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Die
Vorrichtung weist zwei Laufwagen 5, zwei Führungsträger 7 und
zwei Riementriebe 11, 12, 13 auf, wobei
jeder von ihnen an einer Seite des Rollbereichs angeordnet ist,
vorzugsweise oberhalb der Rollen 1. Die in Frage stehenden
Strukturen selbst sind bekannt, beispielsweise von Bockkran-Robotern.
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Die
Kombination der Laufwagen 5, der Klammer 4 und
des Kontaktelements 3 bilden eine Einheit, die die rollende
Bewegung steuert und wird abgekürzt
als Steuereinheit 14.
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In
einem Arbeitsschema nach der Erfindung werden die Positionen der
Kontaktelemente 3 an unterschiedlichen Stufen mit P1–P7 bezeichnet.
Der Prozess kann beispielsweise wie folgt sein:
Wenn man einen
Rollensatz 1 an Position P1 empfängt, weicht die Steuereinheit 14 vor
dem Rollensatz 1 zurück mit
einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die des Rollensatzes 1,
der dementsprechend die Steuereinheit 14 trifft. Das Steuersystem
stellt die Geschwindigkeits-/Drehmoment-Werte der Antriebseinrichtung 9 so
ein, dass das Kontaktelement 3 an keiner Stelle eine Kraft
auf den Rollensatz 1 ausübt, die die Oberflächenschichten
beschädigen
würde. Wenn
notwendig, verzögert
die Steuereinheit 14 hinunter zu einem Halt und lässt die
Rollen, die durch Stopper von dem Rollensatz zu trennen sind, z.
B. jede zweite Rolle in einem Sortier-Stopper-Feld S (= P2). Die Steuereinheit 14 stoppt
die anderen Rollen an Position P3 in einer Entfernung von beispielsweise
dem halben Rollendurchmesser von der vorigen Position.
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Nachdem
die Qualitätskontrollaktionen
ausgeführt
worden sind, erlauben die Sortier-Stopperklappen, den Rollen, die
dort verbleiben, zu Position P3 zu rollen. Danach befördert die
Steuereinheit 14 die Rollen zu Position P4, von wo ein
Transporteur C1 die Rollen oder einige von ihnen quer zur Rollrichtung
nimmt, z. B. zu einer Rollenverpackungsstufe.
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In
einer normalen Situation kehrt die Steuereinheit 14 nun
zurück
zu dem Anfang der Rollrampe 2, um einen neuen Rollensatz 1 zu
empfangen. Um diese Operation zu beschleunigen, heben die Antriebsmittel 15,
z. B. pneumatische Zylinder, die Klammer 4 in eine hohe
Position. Somit wird sie keine Rollen treffen, die immer noch auf
dem Förderer
C1 während
der Rückkehrbewegung
verbleiben.
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In
den folgenden Situationen wird die Steuereinheit 14 das
Fördern
der Rollen weiter fortsetzen. Rollen, die durch die Qualitätskontrolle
zurückgewiesen
werden, werden zu Position P5 befördert, von wo sie durch einen
Förderer
C2 zu einem Häcksler
gebracht werden. Wenn die Packstation/-stationen nicht in Betrieb
ist/sind, kann der Förderer
C1 keine Rollen aufnehmen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die
Rollen in einen Zwischenspeicher zu tun, z. B. indem man sie zum
unteren Ende der Rampe fördert,
wo die Antriebsmittel 15 die Klammer 4 anheben
zusammen mit dem Kontaktelement 3 in Position P6. Die Rollen können dann
weiterrollen und sie werden durch herkömmliche Verfahren gespeichert.
Die Steuereinheit 14 kehrt nun zurück zu dem oberen Ende der Rampe zu
Position P7 und die Antriebsmittel 15 senken die Klammer 4 zusammen
mit dem Kontaktelement 3 zu der unteren Position ab, um
den nächsten
Rollensatz 1 zu empfangen.
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Wenn
die Rollen von dem Zwischenspeicher zurückzuführen sind, werden sie in den
Arbeitsbereich der Steuereinheit 14 gerollt, z. B. auf
einen horizontalen Teil L der Rampe. Das Kontaktelement 3, das
an Position P6 wartet, wird abgesenkt und die Steuereinheit 14 drückt die
Rollen auf den Förderer C1.
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In
Abhängigkeit
von der Auslegung kann es möglich
sein, den Förderer
C2 ebenfalls zur Zwischenspeicherung zu verwenden. Wenn die Rollen zurückgebracht
werden, dann drückt
die Steuereinheit 14 die Rollen, die von dem Zwischenspeicher kommen,
vom Förderer
C2 auf den Förderer
C1.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist es auch möglich,
Rollensätze
mit einer geänderten
Reihenfolge der Rollen zu bilden. Um dies zu erreichen, werden Rollen
hinter das Sortier-Stopper-Feld S in einer gewünschten Ordnung zugeführt und
die Steuereinheit 14 bringt sie auf den Förderer C1,
damit sie weiter in Querrichtung gefördert werden. Wenn der Förderer C1
ein einzelner Förderer
mit flacher Oberfläche
ist, gibt es begrenzte Möglichkeiten,
einen dichten Satz von Rollen, die verpackt werden sollen, zu bilden.
In diesem Fall ist es möglich,
den Förderer C2
zu verwenden, um gewünschte
Rollen in der Bewegungsrichtung des Förderers zu gewünschten
Positionen zu fördern,
von wo sie durch die Steuereinheit 14 auf den Förderer C1
gedrückt
werden.
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Die
Erfindung kann mit verschiedenen, unterschiedlichen Ausführungsformen
implementiert werden.
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Das
Kontaktelement 3 kann aus gummi- oder kunststoffbeschichteten
Rollen 17 bestehen, wie sie im Allgemeinen in Rollen-Schiebe-/-Aufnahme-Einrichtungen
verwendet werden, wobei die Rollen eine Reihe mit einer Länge ungefähr gleich
zu der des Rollensatzes 1 bilden.
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In
der in 2 dargestellten Ausführungsform weist das Kontaktelement 3 ein
Band 16 auf, das um Rollen 17 läuft. Alternativ
können
mehrere Bänder 16 Seite
an Seite angeordnet sein. Mit dieser Lösung wird ein sehr sanfter
Kontakt mit der Papierrolle 1 erreicht, was vorteilhaft
ist im Handhaben von besonders empfindlichen Papiersorten.
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Die
Ausführungsformen,
die in 3 und 4 dargestellt sind, sind vorteilhaft
in der Handhabung von besonders schmalen Rollen 1 mit scheibenartiger
Form, die dazu neigen, während
des Rollens zu taumeln.
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Es
ist auch möglich,
die Rollen über
Vorsprünge
unterhalb des Rampenniveaus zu bewegen, beispielsweise Räume 20 für Laufwagenförderer und andere
Störungen.
In diesen Fällen
ist es vorteilhaft, ein Kontaktelement 3 zu haben, das
den Rollensatz 1 von der entgegengesetzten Seite ebenfalls
ergreifen kann, in welchem Fall die Roll-Rampe selbst horizontal
sein kann.
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Insbesondere
die Ausführungsform,
die in 3 dargestellt ist, kann auch als eine unterteilte Struktur
implementiert werden, die mehrere Kontakteinheiten 19 hat,
die Seite an Seite angeordnet sind. Diese sind mit getrennten Antriebsmitteln/Bewegungsmechanismen 21 versehen,
die unter Verwendung von mehreren bekannten Alternativen implementiert
werden können.
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Eine
unterteilte Ausführungsform
ist insbesondere anwendbar in Fällen,
wo es notwendig ist, die Reihenfolge der Rollen relativ zueinander
zu verändern.
Auf diese Weise ist es möglich,
nur die Rollen direkt unterhalb der ausgewählten Kontakteinheit 19 unter
Kontrolle zu bringen.
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In
einer Lösung
(nicht gezeigt) alternativ zu der, die in 3 gezeigt
ist, wird das Band 16 weggelassen. In diesem Fall bilden
die Rollen 17A und 17B das Kontaktelement 3.
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In
der in 4 dargestellten Ausführungsform ist eine Rolle 17B so
angeordnet worden, dass sie relativ zu der anderen Rolle 17A bewegbar
ist. Dies stellt die Möglichkeit
zur Verfügung,
dass, wenn die Rolle 17B den Weg freigibt, die Rolle 17A den Rollensatz 1 empfangen
kann, wobei während
der Förderbewegung
die Rolle 17B gegen den Rollensatz 1 gepresst
wird. Die Ausrüstung 22,
die verwendet wird, um das Kontaktelement 3 anzuheben,
ist von bekannter Konstruktion.
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Die
Steuereinheit 14 kann ebenfalls implementiert werden als
eine einfachere Lösung,
in der die Klammer 4 nicht auf dem Laufwagen 5 verschwenkbar
ist, sondern fest mit ihm verbunden ist (5). Dies
ist möglich
in kleineren Systemen, wo die Rückwärtsbewegung
der Steuereinheit 14 verzögert werden kann, bis die Rollen
wegbewegt worden sind.
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In
einigen Anwendungen, z. B. nach einer langen Rollbewegung, kann
der Rollensatz 1 das Kontaktelement 3 in einer
schrägen
Position treffen. Da die Aufnahme-/Dämpfungswirkung über eine
lange Entfernung auftritt, ist dies im Allgemeinen kein Problem.
Im Fall eines langen Rollensatzes 1 kann es jedoch vorteilhaft
sein in extremen Fällen,
die Ausrichtung des Kontaktelements 3 an die Richtung der äußeren Oberfläche des
Rollensatzes 1 anzupassen, wenn man die Rollen empfängt. Diese
Anpas sung wird dadurch erreicht, dass man jeden Laufwagen 5 mit
einer getrennten Antriebseinrichtung 9 und Leistungsübertragung 11, 12, 13 versieht.
Die gemeinsame lange Welle 10 wird ersetzt durch zwei kurze.
Die Verbindungen 6 sind von sphärischer Struktur. Die Ausrichtung
der Kontaktelemente 3 wird an einem geeigneten Punkt während des
Betriebszyklus eingestellt durch ein bekanntes Verfahren durch Antreiben der
Laufwagen 5 an Kalibrierungssensoren vorbei und indem man
die erforderlichen Korrekturen über das
Steuersystem vornimmt.
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Das
Steuersystem ist vorzugsweise auf der Basis einer programmierbaren
Logik aufgebaut.
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Andere
Ausführungen
der Erfindung sind ebenfalls möglich.
Zusätzlich
zu der Wickler-/Packer-Umgebung kann die Erfindung angewendet werden
in vielen anderen Sektionen in einer Papier- und Kartonfabrik. Zusätzlich kann
die Erfindung auch verwendet werden in der Handhabung von Non-Woven-Stoffrollen
und Äquivalenten.