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Die
Erfindung betrifft die Handhabung von Wickelrollen. Unter einer
Wickelrolle wird im Sinne der Erfindung ein auf einem Kern, insbesondere
einer Hülse,
aufgewickeltes bahnförmiges
Gut verstanden.
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Die
Aufwicklung eines bahnförmigen
Guts zu einer Wickelrolle erleichtert die maschinelle Verarbeitung
des Guts, beispielsweise in einer Kaschiermaschine oder Druckmaschine.
Ein Problem stellt die beschädigungsfreie
Handhabung der Wickelrolle zwischen ihrer Herstellung auf einer
Wickelmaschine bis zum Einsatz in einer Bearbeitungs- oder Verarbeitungsmaschine
dar. Kunststofffolien sind in diesem Punkt besonders kritisch. Um
die Gefahr einer Schädigung
zu minimieren, werden Wickelrollen zu Ihrer Handhabung hängend aufgenommen.
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Bekannte
Vorrichtungen umfassen ein in die Hülse der Wickelrolle einführbares
Eingriffsteil und eine Halteeinrichtung für das Eingriffsteil. Das Eingriffsteil
ist im allgemeinen ein Vielflach mit einem Querschnitt, dessen Hüllkreis
kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse. Die Automatisierung der Handhabung
der Wickelrolle außerhalb
der Wickelmaschine gestaltet sich bei Verwendung der bekannten Vorrichtungen
umständlich.
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In
der
EP 0070950 A1 ist
ein Rollenheber mit einem Innengreifer offenbart, der in eine Wickelhülse eingeführt wird
und mit einem Kranhaken als Halteeinrichtung zusammenwirkt. Beim
Hochheben mittels des Kranhakens wird durch das Eigengewicht der Rolle
ein Spreizkonus in dem Innengreifer aktiviert. Dabei werden Spreizflächen als
Klemmelemente entlang des konischen Verlaufs derart radial nach
außen verschoben,
dass sie an der Innenfläche
der Hülse zu
liegen kommen. Der Spreizkonus wirkt bei diesem Rollenheber als
eine Art Spannelement für
die Klemmelemente, so dass eine Klemmverbindung entsteht und die
Wickelrolle beim Anheben fest gehalten wird. Nach dem Abstellen
der Rolle z. B. auf einer Palette, wird die Klemmverbindung gelöst und der
Rollenheber entfernt.
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Aus
der
EP 0311869 A1 ist
eine Vorrichtung zum Transportieren von Lasten bekannt, die einen Aufnahmedorn
mit Klemmelementen in Form von Spreizarmen besitzt. Zum Transportieren
und Manipulieren der Lasten, z. B. Wickelrollen, dient ein Manipulator,
der durch herkömmliche
Antriebssysteme gesteuert wird, wie sie beispielsweise in der Robotertechnik
eingesetzt werden. Die Klemmelemente werden zur Erzeugung einer
Klemmverbindung mit der Rolle ebenfalls von dem Antriebssystem gegen
die Innenflächen
der Rollen gedrückt.
Am Zielort wird die Klemmverbindung gelöst und der Aufnahmedorn aus der
Rolle entfernt.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung eine automatisierte Handhabung der
Wickelrolle außerhalb
einer die Rolle auf- oder abwickelnden Maschine zu erleichtern.
Insbesondere ist es das Ziel Transport- und Zwischenlagerung zu
vereinfachen, indem Eingriffsteil und Halteeinrichtung bei Transport
und Zwischenlagerung mit der Wickelrolle verbunden bleiben und gemeinsam
ein Haltegestell bilden können.
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Die
Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
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Eine
Vorrichtung zum hängenden
Transport von bahnförmigem
Gut, welches auf eine Hülse
zu einer Wickelrolle gewickelt ist, umfasst ein in die Hülse einführbares
Eingriffsteil und eine Halteeinrichtung für das Eingriffsteil. Die Halteeinrichtung
ist mit dem Eingriffsteil lösbar
oder vorzugsweise unlösbar
fest verbunden. Das bahnförmige
Gut kann beispielsweise Papier oder eine Metallfolie sein. In bevorzugten Ausführungsbeispielen
handelt es sich um Kunststofffolien. Wenn im folgenden von einem
Transport von Wickelrollen die Rede ist, so soll hierunter jede Form
der Handhabung außerhalb
einer Maschine mit einer Rollenaufwicklung oder -abwicklung, insbesondere
auch eine Lagerung von Wickelrollen, verstanden werden.
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Das
Eingriffsteil weist erfindungsgemäß Klemmelemente auf die zur
Herstellung einer Klemmverbindung mittels wenigstens eines Spannelements
gegen eine Innenmantelfläche
der Hülse
gedrückt
und gespannt werden. Es entsteht eine feste Klemmverbindung. Ein
Verdrehen oder Verrutschen der Wickelrolle gegenüber der Vorrichtung ist unter den
im normalen Betrieb auftretenden Kräften nicht mehr möglich. Die
Position der Hülse
ist relativ zur Vorrichtung festgelegt. Die Wickelrolle, insbesondere auch
der Bahnanfang des bahnförmigen
Guts, befindet sich in einer definierten Lage, die in Bezug auf
die Vorrichtung beim Transport nicht geändert wird. Dies ist besonders
vorteilhaft für
einen automatisierten Transport beginnend mit einer Entnahme aus
einer Wickelmaschine bis zur Bestückung einer Maschine für die weitere
Be- oder Verarbeitung unter Einschluss einer gegebenenfalls vorzunehmenden
Zwischenlagerung. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Wickelrolle
insbesondere sehr einfach von einem in die Wickelrollenhülse eingefahrenen
Dorn abgenommen und unmittelbar in eine definierte Lage überführt werden.
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Das
Spannelement erzeugt eine hydraulische/pneumatische, elektrische
und/oder mechanische Spannkraft. Das Spannelement kann beispielsweise
durch einen Spindeltrieb gebildet werden. Vorzugsweise wird ein
elastisches Spannelement verwendet, dessen Spannkraft die Klemmelemente
zur Herstellung der Klemmverbindung radial auseinander bewegt. Bevorzugt
wird eine mechanische Feder eingesetzt, insbesondere eine Stahlfeder.
Es kann beispielsweise auch ein elastisches Kunststoffelement, insbesondere
ein elastischer Gummi, eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
werden die Klemmelemente und das wenigstens eine elastische Spannelement der
Vorrichtung in einer Ausgangsposition vor einer Einführung in
die Wickelrollenhülse
vorgespannt gehalten. Das elastische Spannelement drückt in der Ausgangsposition
die Klemmelemente gegen einen mechanischen Anschlag. Der Anschlag
ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die Klemmelemente in der
Ausgangsposition einen Hüllkreis
einnehmen, der größer ist
als der Innenquerschnitt der Hülse.
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Zum
Spannen des Spannelements wird ein Hebelsystem verwendet. Die Halteeinrichtung
umfasst zwei miteinander verbundene Schenkel, die auseinander gespreizt
werden können
und Hebel des Hebelsystems bilden. Je ein Klemmelement ist mit je
einem der Schenkel fest verbunden oder verbindbar.
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Das
Hebelsystem kann bereits alleine das Spannelement bilden. Die Schenkel
können
je um eine eigene Drehachse drehbar miteinander verbunden sein.
Vorzugsweise sind sie jedoch um eine gemeinsame Drehachse drehbar
gelagert und an der Drehachse miteinander verbunden. In einer besonders
bevorzugten Ausführung
sind die Schenkel nach dem Funktionsprinzip einer Schere miteinander gekoppelt.
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Um
eine Klemmverbindung der Klemmelemente mit der Hülse herzustellen, werden die
Klemmelemente in die Hülse
eingeführt
und die Schenkel an ihrer von den Klemmelementen abgewandten Seite
aufgespreizt. Bei einem Abstellen auf einer Bodenfläche kann
das Eigengewicht der Wickelrolle zum Aufspreizen der Schenkel und
Andrücken
der Klemmelemente gegen die Hülse
genutzt werden. Ein zwischen der Drehachse der Schenkel und den
Klemmelementen gebildeter Klemmhebel wird klein im Vergleich zu
einem freien Hebelarm zwischen einer Drehachse der Schenkel und
einem freien Ende eines der Schenkel gewählt. Das Verhältnis von Klemmhebel
zu freiem Hebelarm ist vorzugsweise kleiner als 1:3.
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Um
eine Klemmverbindung zwischen dem Eingriffsteil und der Hülse auch
ohne eine erzwungene Aufspreizung der Schenkel herzustellen, beispielsweise
bis zum Abstellen auf einer Unterlage, ist bevorzugt ein zusätzliches
Spannelement vorgesehen, das insbesondere von dem beschriebenen
elastischen Spannelement gebildet werden kann.
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Besonders
bevorzugt wird eine Drehachse der Schenkel bei einer Spreizbewegung
zwangsgeführt
verlagert, um ein Aufspreizen der Schenkel an ihrer von den Klemmelementen
abgewandten Seite dann zu ermöglichen,
wenn die Klemmelemente in der Hülse
festgelegt sind oder um zusätzlich
zum Hebelarmverhältnis
eine weitere Untersetzung zu erhalten. Die Länge des Verschiebewegs der
Drehachse bestimmt in diesem Fall allein oder zusammen mit dem Hebelarmverhältnis den
Winkel, um den die Schenkel bei einem gegebenen Innendurchmesser der
Hülse aufgespreizt
werden können.
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Vorzugsweise
sind die Schenkel in einem Kurvengelenk miteinander verbunden. Eine
Kulisse ist an einem der Schenkel ausgebildet und über den Schenkel
an einem Gestell abgestützt.
Der andere der beiden Schenkel ist fest mit einem Eingriffsglied verbunden,
welches in die Kulisse eingreift. Vorteilhafterweise werden die
Schenkel durch das Kurvengelenk aneinander gehalten, um eine einfach
handhabbare Einheit zu erhalten.
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Vorzugsweise
verläuft
die Kulisse mit einer Krümmung
um eine Mittellängsachse
der Hülse.
Befindet sich die Vorrichtung in einer Stellung, in der die Klemmelemente
eine Klemmverbindung mit der Hülse
herstellen, kann das Eingriffsglied auf der gekrümmten Kulisse abgleiten oder
abrollen. Der Spreizwinkel der Schenkel kann somit verändert werden,
während
die Klemmelemente bereits gegen die Innenmantelfläche der
Hülse drücken. Bei
einer Kulisse mit einem bevorzugt konstanten Krümmungsradius wird die Drehachse
der Schenkel entlang der Kulisse auf einer Kreissegmentbahn um die
Mittellängsachse
der Hülse
bewegt.
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Vorzugsweise
ist für
die Schenkel der Halteeinrichtung ein Spreizanschlag vorgesehen,
so dass die Schenkel nur bis zu einem durch den Spreizanschlag vorgegebenen
Winkel aufspreizbar sind. Sind die Schenkel der Vorrichtung über eine
verschiebbare Drehachse miteinander verbunden, kann ein maximaler
Spreizwinkel durch einen Spreizanschlag in der Kulisse begrenzt
werden. Ein solcher Spreizanschlag kann von einem Ende eines die
Kulisse bildenden Langlochs gebildet werden.
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Vorzugsweise
wird der Spreizanschlag jedoch von wenigstens einem Anschlag eines
Gestells für
die Halteeinrichtung gebildet. Das Gestell weist in bevorzugter
Ausführung
zwei von einer Stellfläche aufragende,
beabstandete Anschläge
auf, gegen die die Schenkel bei dem Auseinanderspreizen anstoßen.
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Vorzugsweise
bildet eine Palette das Gestell, auf der die Halteeinrichtung mit
der Wickelrolle abgestellt werden kann. Die Form eines Schenkelendes ist
der Form des Spreizanschlags vorteilhafterweise angepasst. Besonders
bevorzugt werden Schienen als Spreizanschläge verwendet, die von U-förmig ausgebildeten
Enden der Schenkel umgriffen werden. Die Schenkel und der Spreizanschlag
bzw. die mehreren Spreizanschläge
können
derart ausgebildet sein, dass die Schenkel an dem Spreizanschlag bzw.
den mehreren Spreizanschlägen
lösbar
befestigt werden können,
vorzugsweise mittels einer automatisch einrastenden Rastverbindung.
Mittels einer Rastverbindung oder auch nur mittels Hintergriff ist es
ohne weiteres möglich,
die an der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hängende
Wickelrolle an einem Gestell an einer Decke oder einer stehenden
Wand zu befestigen.
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Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung mit
Wickelrolle in einer Seitenansicht,
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2 die
Vorrichtung in einem Längsschnitt,
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3 die
Vorrichtung in einer Ausgangsstellung und
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4 die
Vorrichtung in einer Klemmstellung.
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Die 1 und 2 zeigen
in einer Seitenansicht und einem Längsschnitt eine Wickelrolle 1, die
auf eine Hülse 5 aufgewickelt
und an Transportvorrichtungen hängend
gelagert ist. In die beiden offenen Enden der Hülse 5 greift je eine
Transportvorrichtung mit einem Eingriffsteil ein.
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Das
Eingriffsteil der Transportvorrichtung umfasst zwei Klemmelemente 12 und 13,
deren Außenflächen einer
Innenmantelfläche 5i der
Hülse 5 angepasst
sind. Die Klemmelemente 12 und 13 ragen in die
Hülse 5 und
werden von einer ein elastisches Spannelement 9 bildenden
Druckfeder, die sich an den Klemmelementen 12 und 13 abstützt, voneinander
weg radial gegen die Innenmantelfläche 5i gepresst. Somit
wird eine Klemmverbindung zwischen den Klemmelementen 12, 13 und
der Hülse 5 hergestellt.
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Das
Eingriffsteil ist fest mit einer Halteeinrichtung verbunden. Die
Halteeinrichtung bildet gleichzeitig eine Stützeinrichtung, wenn die Vorrichtung
mit der Wickelrolle 1 auf einem Gestell 4, das
im Ausführungsbeispiel
von einer Palette gebildet wird, zwischengelagert wird. Die Halteeinrichtung
umfasst zwei Schenkel 2 und 3, die über ein
Eingriffsglied 8, das von einem Bolzen gebildet wird, miteinander
verbunden sind und um das Eingriffsglied 8 relativ zueinander
verdreht werden können.
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Die
beiden Schenkel 2 und 3 sind mittels des Eingriffsglieds 8 nach
dem Funktionsprinzip einer Schere um eine von dem Eingriffsglied 8 gebildete Drehachse
drehbar miteinander gekoppelt. Ein Ende des Schenkels 2 ist
mit dem Klemmelement 12 und ein Ende des Schenkels 3 mit
dem Klemmelement 13 fest verbunden. Die Klemmelemente 12 und 13 ragen parallel
zu der Drehachse von den Schenkeln 2 und 3 ab.
Zwischen den Klemmelementen 12 und 13 und dem
Eingriffsglied 8 wird in jedem der Schenkel 2 und 3 ein
Klemmhebel gebildet. An den von den Klemmelementen 12 und 13 abgewandten,
freien Enden der Schenkel 2 und 3 sind an den
Schenkeln 2 und 3 Fußstücke 11 ausgebildet.
Die Fußstücke 11 verbessern
den Stand auf dem Untergrund. Im Ausführungsbeispiel werden U-förmige Fußstücke 11 verwendet,
die der Außenform
von zwei parallel beabstandeten Spreizanschlägen 6, die auf dem
Gestell 4 befestigt sind, angepasst sind und sich zu den
Spreizanschlägen 6 hin öffnen. Die
Spreizanschläge 6 für die Schenkel 2 und 3 werden
von Schienen gebildet.
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Die
Funktionsweise der Transportvorrichtung wird anhand einer Zusammenschau
der 1 bis 4 erläutert.
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3 zeigt
die Transportvorrichtung in einer Ausgangsstellung. Damit der mögliche Aufspreizwinkel
der Schenkel 2 und 3 nicht durch den Innendurchmesser
der Hülse 5 fix
vorgegeben wird, sind die Schenkel 2 und 3 bei
dem Eingriffsglied 8 durch ein Kurvengelenk miteinander
verbunden. Das Kurvengelenk weist eine Kulisse 15 und den
Bolzen als Eingriffsglied 8 auf, der entlang der Kulisse 15 bei
dem Aufspreizen der Schenkel 2 und 3 gleitend
oder auch rollend zwangsgeführt
wird. Die Kulisse 15 wird von einem Langloch gebildet,
d.h. die Kulisse 15 ist die der Hülse 5 zugewandte Berandung
des Langlochs, das in dem Schenkel 3 ausgebildet ist. Das
Eingriffsglied 8 ist fest mit dem anderen Schenkel 2 verbunden.
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In
der Ausgangsstellung liegt das Eingriffsglied 8 an einem
Ende der Kulisse 15 an. In dieser Stellung werden die Schenkel 2 und 3 von
einer Zugfeder 7 gehalten, die unterhalb des Kurvengelenks mit
den Schenkeln 2 und 3 verbunden ist, so dass sie bei
einem Aufspreizen der Schenkel 2 und 3 gespannt
oder im Falle einer Vorspannung stärker gespannt wird. Ein von
der Zugfeder 7 um die Drehachse der Schenkel 2 und 3 ausgeübtes Drehmoment
ist kleiner als dasjenige des Spannelements 9.
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Durch
das Spannelement 9, das zwischen den Klemmelementen 12 und 13 angeordnet
ist, werden die Schenkel 2 und 3 in der Ausgangsstellung gehalten.
In dieser Stellung ist das Spannelement 9 vorgespannt und
drückt
den Klemmhebel des Schenkels 3 auf einen Anschlag 10 zu,
der fest mit dem zwischen dem Klemmelement 13 und der Schenkeldrehachse
gebildeten Schenkel 2 verbunden ist. In dieser Stellung
ist der Hüllkreis
der Klemmelemente 12 und 13 größer als der Innendurchmesser 5i der
Hülse 5. Mit
dem Anschlag 10 wirkt ein durch Kröpfung an dem Schenkel 3 gebildeter
Gegenanschlag zusammen. Im gekröpften
Bereich des Schenkels 3 ist auch das Langloch mit der Kulisse 15 ausgebildet.
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Zum
Einführen
des Eingriffsteils in die Hülse 5 werden
die Schenkel 2 und 3 an ihren freien Enden gegen
die Kraft das Spannelement 9 aufeinander zu bewegt, so
dass sich auch die Klemmelemente 12 und 13 gemäß dem Scherenprinzip
aufeinander zu bewegen. Der Hüllkreis
der Klemmelemente 12 und 13 verringert sich, so
dass die Vorrichtung mit dem Eingriffsteil in die Hülse 5 eingeführt werden
kann.
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4 zeigt
die Vorrichtung mit in die Hülse 5 eingeführtem Eingriffsteil.
In dieser Klemmstellung kann die Wickelrolle 1 beispielsweise
noch von einem Dorn (nicht dargestellt) gehalten werden, der zum
Entnehmen oder Bestücken
aus einer oder in eine Maschine dient. In der Klemmstellung nimmt
der Dorn das Gewicht der Wickelrolle 1 auf. Die Transportvorrichtung
ist aber bereits fest mit der Hülse 5 verbunden,
indem die Klemmelemente 12 und 13 mittels dem
Spannelement 9 gegen die Innenmantelfläche 5i der Hülse 5 gedrückt werden
und dadurch bereits eine definierte Klemmverbindung besteht. Die Zugfeder 7 hält das Eingriffsglied 8 weiterhin
in seiner rechten Anschlagposition im Langloch. Die Wickelrolle 1 ist
durch die Transportvorrichtung fest und in einer in Bezug auf die
Vorrichtung definierten Stellung geklemmt. Sie kann von beispielsweise
einem Dorn abgenommen und an einen anderen Ort, beispielsweise zu
dem Gestell 4, transportiert werden.
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Wird
die Wickelrolle 1 auf dem Gestell 4 abgesetzt,
wirkt das Eigengewicht der Wickelrolle 1 auf die Transportvorrichtung.
Die Schenkel 2 und 3 bewegen sich unter dem Eigengewicht
der Wickelrolle 1 aus der in 4 dargestellten
Position in die in 1 dargestellte Position. Das
Eigengewicht der Wickelrolle 1 drückt die freien Enden der Schenkel 2 und 3 an
der Gestellfläche
entlang auseinander, so dass sich die Schenkel 2 und 3 gegen
die Kraft der Zugfeder 7 aufspreizen. Abgestützt durch
die Klemmelemente 12 und 13 bewegt sich das Eingriffsglied 8 nun
entlang der Kulisse 15 soweit bis die Fußstücke 11 an
den Spreizanschlägen 6 und
diese umgreifend anliegen. In dieser Endstellung stößt das Eingriffsglied 8 vorzugsweise
nicht gegen das linke Ende des Langlochs, d.h. das Langloch besitzt
eine gewisse Überlänge.
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Die
gemeinsame Drehachse der Schenkel 2 und 3 wird
bei dem Aufspreizen unter Beibehaltung ihrer Richtung querverlagert.
Bei der Verlagerung wandert sie entlang der Kulisse 15 auf
einem Kreissegment um die Mittellängsachse der Hülse 5 in Richtung
auf das Klemmelement 13 zu. Es wird eine Konstruktion,
wie sie der Art nach bei Rohrzangen zur Variation der Zangenweite
bekannt ist, zur Aufspreizung und schlussendlich auch zur Arretierung der
Schenkel 2 und 3 an der Palette oder einem Gestell 4 im
allgemeinen eingesetzt.
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In
der in 1 dargestellten Position drückt das Eigengewicht der Wickelrolle 1 die
Fußstücke 11 auf
die Spreizanschläge 6 zu.
Bedingt durch die Formanpassung der Fußstücke 11 und der Spreizanschläge 6 wird
eine formschlüssige
Verbindung zwischen den Schenkeln 2 und 3 und
dem Gestell 4 hergestellt. Zur Ausbildung eines Hintergriffs
der Spreizanschläge 6 würde auch
eine L-förmige
Ausbildung der Fußstücke 11 ausreichen.
Durch die Hebelfunktion der Schenkel 2 und 3 werden
auch die Klemmelemente 12 und 13 noch sicherer
als bereits allein durch das Spannelement 9 voneinander
weg und gegen die Innenmantelfläche 5i der
Hülse 5 gedrückt. Das
Spannelement 9 ist in dieser Stellung nicht unbedingt erforderlich.
Es sorgt jedoch in den Übergangsphasen
vor dem Abstellen für
eine feste und definierte Klemmung. Es kann grundsätzlich auch
in der Lagerstellung der Transportvorrichtung alleine die Klemmung
bewirken.