DE102005026271A1 - Vorrichtung zur Aufnahme und zur axialen Ausrichtung einer Materialrolle in einem Rollenwechsler - Google Patents
Vorrichtung zur Aufnahme und zur axialen Ausrichtung einer Materialrolle in einem Rollenwechsler Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme und zur axialen Ausrichtung einer Materialrolle in einem Rollenwechseler für Rotationsdruckmaschinen. Diese Vorrichtung umfasst mindestens einen ersten und einen zweiten Tragarm, die gemeinsam einen Rollenträger bilden, sowie zwei einander gegenüberliegende Spannkonen, die an den Tragarmen angeordnet sind, um die Materialrolle koaxial einzuspannen, wobei die Drehachse der Materialrolle mit den Achsen der Spannkonen übereinstimmt. Weiterhin sind mindestens zwei parallel zur Drehachse verlaufende Verstellachsen vorgesehen, wobei der erste Tragarm entlang der ersten Verstellachse axial verschiebbar ist und wobei der zweite Tragarm entlang der zweiten Verstellachse axial verschiebbar ist. Zwei unabhängig ansteuerbare Antriebe sind mit je einer der Verstellachsen gekoppelt, um diese zur Verschiebung des jeweils zugeordneten Tragarms anzutreiben. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist außerdem eine schaltbare Kupplung vorhanden, welche die erste und die zweite Verstellachse bei Bedarf miteinander koppelt. Dammit arbeiten beide Verstellachsen im gekoppelten Zustand synchron, so dass bei einer weiteren Verschiebung der Tragarme der Abstand der Spannkonen zueinander konstant bleibt und eine axiale Verschiebung der Materialrolle erfolgt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme und zur axialen Ausrichtung einer Materialrolle in einem Rollenwechsler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- In Rollenwechslern für Rotationsdruckmaschinen werden Materialrollen mit teilweise über 4 m Breite verarbeitet. Diese Rollen werden von Tragarmen mit Spannkonen aufgenommen und müssen im aufgeachsten Zustand sicher und fest eingespannt sein, um auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten den erforderlichen Gleichlauf sicherzustellen. Andernfalls besteht die Gefahr von Vibrationen und Unwuchten, was bis zum Riss der ablaufenden Materialbahn oder sogar zur Zerstörung der Vorrichtung führen kann.
- Rollenwechsler, wie sie häufig in der Druckindustrie eingesetzt werden, sind in der Regel mit zwei oder drei Rollenträgern ausgerüstet, die in einem so genannten Rollenstern um eine Schwenkachse drehbar zusammengefasst sind. Dabei wird ein Rollenträger von zwei Tragarmen gebildet, an deren freien Enden sich Spannkonen befinden, welche in die Hülsen der Materialrollen zum Einspannen eingebracht werden. Oft können solche Spannkonen kraftbetätigt eine Spannkraft an der Wickelhülse einleiten bzw. lösen.
- Um Materialrollen aufzunehmen und leere Hülsen bzw. Restrollen auszuspannen, ist es nötig, die Tragarme eines Rollenwechslers in axialer Richtung zu öffnen. Zwar kann die Freigabe der Hülse auch durch Verschiebung nur eines Spannkonus erfolgen, häufig werden die beiden Tragarme mit den Spannkonen aber gleichzeitig entgegengesetzt zueinander verstellt, um die Materialrolle einzuspannen oder die geleerte Hülse freizugeben. Aus dem Stand der Technik ist es dabei bekannt, je Rollenträger einen Verstellantrieb zu verwenden.
- An Rollenwechslern mir großen Materialbahnbreiten sorgt eine Seitenkantenregelung für die korrekte Ausrichtung der Materialbahn in Laufrichtung. Dazu muss die bereits eingespannte Materialrolle in axialer Richtung verschoben werden. Besonders bei wellenlosen Vorrichtungen kann es hierbei zu Veränderungen im Abstand der Spannkonen kommen. Dies kann unerwünschte Spannungen in der Materialrolle oder eine gelockerte Einspannung verursachen, was dann zu Unwuchten und dadurch gefährlichen Vibrationen oder Bahnrissen führen kann.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Aufnahme und zur axialen Ausrichtung einer Materialrolle in einem Rollenwechsler zu schaffen.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Seitenkantenregelung im Rollenwechsler mit dem ohnehin vorhandenen Antrieb der Tragarmverstellung durchführbar ist, und somit keine separate Vorrichtung hierfür notwendig ist. Es wird sichergestellt, dass bei erforderlicher axialer Verschiebung der Materialrolle der Abstand der Tragarme zueinander konstant bleibt, und dadurch keine unerwünschten Spannungen oder Zugkräfte in der Materialrolle entstehen.
- Eine axiale Verstellung der Rollentragarme erfolgt in einem Rollenwechsler zur Aufnahme bzw. Freigabe einer Materialrolle bevorzugt durch einen eigenen Antrieb je Tragarm. Dabei sind zwei, einen Rollenträger bildende Tragarme an einem Rollenständer axial verschiebbar montiert. An jedem der beiden Tragarme ist ein Spannkonus befestigt, und zwar so, dass die Spannkonen einander gegenüberliegend in koaxialer Ausrichtung mit einer Drehachse einer Materialrolle angeordnet sind. Dabei ist jedem Tragarm ein separater Stellantrieb zugeordnet. Der Stellantrieb ist jeweils über einer Verstellachse mit dem Tragarm und dem daran befestigten Spannkonus verbunden. Durch Betätigen des Stellantriebs wird der Spannkonus axial entlang der Drehachse verschoben.
- Die Verstellachse ist parallel zur Drehachse der Materialrolle angeordnet und vorzugsweise als Gewindespindel ausgebildet, die raumfest im Rollenständer angebracht ist und durch den Antrieb in zwei Drehrichtungen angetrieben werden kann. Obwohl in der weiteren Beschreibung nur auf die Lösung mit der Gewindespindel eingegangen wird, wird darauf hingewiesen, dass es für die Realisierung solcher Verstellachsen viele Lösungsmöglichkeiten gibt, die dem Fachmann aber geläufig sind und daher nicht detaillierter beschrieben werden. Beispielsweise wäre auch eine parallele Anordnung einer zusätzlichen Führung möglich, wenn Antrieb und präzise Führung nicht in einem einzigen Funktionselement realisiert werden sollen. Ebenso ist es möglich, die Verstellung der Tragarme in Richtung der Drehachse der Materialrolle mithilfe einer Zylinder-Kolben-Anordnung vorzunehmen.
- Zur Bereitstellung der Antriebskräfte wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein Schneckengetriebemotor eingesetzt. Ebenso könnte die Verstellachse direkt mit einer Abtriebswelle eines Schritt- oder Drehmomentmotors verbunden sein. Der Fachmann wird hier weitere gleichwirkende Lösungen erkennen.
- Auf der Gewindespindel ist axial verschiebbar, aber drehfest ein Verbindungselement angebracht, welches andererseits verschiebefest am Tragarm montiert ist. Das kann vorzugsweise eine Kugelumlaufmutter sein. Diese ist fest am Tragarm montiert, welcher wiederum axial beweglich in einer Führung im Rollenständer angeordnet ist. Somit wird bei einer Drehung der Gewindespindel das Verbindungselement in axialer Richtung samt dem Tragarm bewegt. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann die Gewindespindel oder die sonstige Verstellachse auch die Führung des Tragarms übernehmen, so dass keine separate Führung erforderlich ist. Dem Fachmann sind weitere Möglichkeiten bekannt, eine axiale Verstellung des Tragarms zu erreichen.
- Die Materialrolle wird zunächst mit geeigneten Mitteln, wie z. B. einem Lastkran in den Bereich der Drehachse eingebracht und zwischen den Spannkonen koaxial positioniert. Dann werden die Tragarme, und somit die Spannkonen aufeinander zu bewegt, um in Eingriff mit der Wickelhülse zu gelangen.
- In vorteilhafter Weise werden Spannkonen verwendet, die eine aktive Spreizeinrichtung aufweisen. Das heißt, dass die Spannkonen radial verstellbaren Elemente besitzen, welche kraftbetätigt den Radius des Spannkonus vergrößern, und somit eine kraftschlüssige Verbindung mit der sie umgebenden Wickelhülse der Materialrolle herstellen.
- Zum Zwecke der Zuführung der von der Materialrolle ablaufenden Materialbahn zu einer Rotationsdruckmaschine muss die Materialrolle noch hinsichtlich ihrer Kantenausrichtung justiert werden. Dazu kann in erfindungsgemäßer Weise mit einer schaltbaren Kupplung eine mechanische Verbindung zwischen den Verstellachsen hergestellt werden. Wird nun eine Verstellachse in einer Richtung angetrieben, folgt die andere aufgrund der mechanischen Kopplung. Dabei muss sichergestellt sein, dass entweder einer der beiden Verstellantriebe abgekoppelt wird, oder dass der für eine axiale Verstellung der Materialrolle wirkende Antrieb den jeweils anderen „überlagert". Das erforderliche Moment wird in diesem Fall von nur einem Antrieb eingeprägt. Es ist aber auch möglich, die Steuerung der beiden Antriebe zu synchronisieren, so dass ein hoher Gleichlauf der Antriebe erreicht werden kann. Vorteilhafter ist eine Abschaltung eines Antriebes, da für eine axiale Verschiebung der Materialrolle nicht so hohe Kräfte aufzubringen sind.
- Diese gekoppelten Verstellachsen mit ihrem Antrieb können auch bei laufendem Betrieb des Rollenwechslers für eine Seitenkantenregelung eingesetzt werden, indem eine Messvorrichtung die Position der Rollenkante erfasst, ein Regelungsmechanismus, dies mit einem Sollwert vergleicht und bei Abweichungen ein Verstellsignal absendet, bis eine Positionsübereinstimmung erreicht ist. Für den fliegenden Rollenwechsel müssen für eine erfolgreiche Weiterverarbeitung einer Materialbahn die Seitenkanten exakt aufeinander ausgerichtet sein, dafür ist eine solche Regelung ebenfalls einsetzbar.
- Soll nun nach dem Rollenwechsel eine leere Hülse oder eine Restrolle aus dem Rollenständer entfernt werden, muss die Kopplung der beiden Verstellachsen gelöst werden, um eine entgegengerichtete Bewegung der Spannkonen mit Hilfe der einzelnen Antriebe erzeugen zu können.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Vorderansicht einer Rollenlagerung in einem Rollenwechsler; -
2 eine schematische Seitenansicht einer Rollenlagerung gemäß1 ; -
3 eine schematische Draufsicht einer Rollenlagerung gemäß1 ; -
4 einen Kupplungsmechanismus für Verstellachsen eines Rollenträgers; -
5 einen Quer- und Längsschnitt eines Spannkonus. -
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Rollenständers mit einer Vorrichtung zur Verstellung der Spannkonen. Dargestellt ist ein dem Fachmann in seinem Grundaufbau an sich bekannter Rollenständer. An einer drehbar gelagerten Schwenkachse01 sind zwei Rollenträger02 angeordnet, welche jeweils einen ersten Tragarm03 und eine zweiten Tragarm04 besitzen. An den Tragarmen03 ;04 sind Spannkonen05 befestigt, wobei die jeweils zu einem Rollenträger02 gehörenden Spannkonen05 einander gegenüberliegend so angeordnet, dass ihre Drehachsen06 in koaxialer Ausrichtung mit einer Drehachse07 einer nicht dargestellten eingespannten Materialrolle liegen. Je Rollenträger02 sind im Rollenständer eine Verstellachse08 , z. B. eine erste Gewindespindel08 und eine Verstellachse09 , z. B. zweite Gewindespindel09 (in der Bildebene am oberen Rollenträger02 hinter der ersten Gewindespindel08 liegend, am unteren Rollenträger02 ist die zweite Gewindespindel09 sichtbar, wohingegen die erste Gewindespindel08 in der Bildebene dahinter liegt) in Lagern10 drehbar gelagert. An dem ersten Tragarm03 ist eine Kugelumlaufmutter11 befestigt, durch welche die erste Gewindespindel08 hindurchgeführt ist. Am zweiten Tragarm04 wird die erste Gewindespindel08 durch eine Spindelführung12 hindurchgeführt. Analog wird die zweite Gewindespindel09 (für den oberen Tragarm03 in der Bildebene hinter der ersten Gewindespindel08 gelegen) mittels Spindelführung12 durch den ersten Tragarm03 und mittels Kugelumlaufmutter11 durch den zweiten Tragarm04 hindurchgeführt. Diese Anordnung ist in der unteren Bildhälfte für den unteren Rollenträger02 zu erkennen. Die Gewindespindeln08 ;09 werden jeweils durch einen Antrieb13 , z. B. einen Motor13 über ein Riemengetriebe14 und ein nicht dargestelltes Schneckengetriebe15 angetrieben. Dabei befindet sich wiederum der Motor13 der zweiten Gewindespindel09 des oberen Rollenträgers02 in der Bildebene hinter dem Motor13 der ersten Gewindespindel08 . Umgekehrt verhält es sich mit dem unteren Rollenträger02 . - Aus
2 ist in der Seitenansicht der Antriebs- und der Kupplungsmechanismus der Gewindespindeln08 ;09 zu erkennen. In der oberen Bildhälfte sind die Teile der oberen Rollenträgers02 dargestellt, in der unteren Bildhälfte analog die Teile des unteren Rollenträgers02 . Da die Rollenträger02 identisch aufgebaut sind, wird in den folgenden Ausführungen nur noch vom oberen Rollenträger02 ausgegangen. - Die Drehbewegung des Motors
13 wird in der bevorzugten Ausführungsform über das Riemengetriebe14 und das Schneckengetriebe15 auf die jeweils zugehörige Gewindespindel08 ;09 übertragen. Hier sind auch andere Antriebs- und Getriebelösungen einsetzbar sind. - Zur einzelnen axialen Verstellung der Spannkonen
05 wird nun jede Gewindespindel08 ;09 separat angetrieben. Die Drehrichtung des Motors13 bestimmt die Drehrichtung der jeweiligen Gewindespindel08 bzw.09 und damit die Bewegungsrichtung des jeweiligen Tragarms03 bzw.04 . Dadurch kann ein sicheres Einspannen bzw. Freigeben der Materialrolle gewährleistet werden. Beim Eispannen bzw. Freigeben einer Materialrolle drehen sich die jeweils zugehörigen Gewindespindeln08 ;09 gegensinnig, um den Abstand der an den Tragarmen03 ;04 befestigten Spannkonen05 zueinander zu verändern. Natürlich könnten alternativ auch Gewindespindeln mit gegensinniger Gewinderichtung verwendet werden. - Ist die Materialrolle eingespannt, werden die Spindelantriebe abgeschaltet. Nun kann die Materialrolle zur korrekten axialen Ausrichtung verschoben werden, indem eine schaltbare mechanische Kupplung
16 die Wellen17 der Schneckengetriebe15 verbindet. Dabei muss sichergestellt sein, dass die Antriebe13 der einzelnen Gewindespindeln08 ;09 abgeschaltet sind. Nach der erfolgten Kopplung der Gewindespindeln08 ;09 , können nun beide Schneckengetriebe15 gemeinsam von einem der beiden Motoren13 angetrieben werden. Jedoch muss dafür gesorgt werden, dass der jeweils andere Motor13 von der Welle17 des Schneckengetriebes15 getrennt wird. Bei abgewandelten Ausführungsformen sind aber auch Kopplungen möglich, die weiterhin eine Krafteinleitung über beide Antriebe13 gestatten. Durch den nun gleichsinnigen Antrieb13 wird sichergestellt, dass die Spannkonen05 in die gleiche Richtung verstellt werden und sich der relative Abstand zwischen ihnen nicht mehr ändert. - Zum Ausspannen der Materialrolle muss die durch die Kupplung
16 hergestellte Verbindung der Wellen17 der Schneckengetriebe15 wieder getrennt werden. -
3 zeigt den oberen Rollenträger02 aus1 in einer schematischen Ansicht von oben. Der untere Rollenträger02 liegt in der Bildebene hinter dem oberen Rollenträger02 . Der erste Tragarm03 ist über die Kugelumlaufmutter11 an die erste Gewindespindel08 formschlüssig gekoppelt. Der zweite Tragarm04 ist über die Kugelumlaufmutter11 an die zweite Gewindespindel09 formschlüssig gekoppelt. Die vorher beschriebenen Spindelführungen12 sind in dieser3 nicht dargestellt. Die Motoren13 mit den nicht dargestellten Riemen- bzw. Schneckengetrieben14 ;15 treiben die Gewindespindeln08 ;09 getrennt an, und können bei Bedarf über die Kupplung16 miteinander gekoppelt werden, deren Funktion bereits in2 beschrieben wurde. - In
4 ist beispielhaft die Gestaltung der Schneckengetriebe15 und der Kupplung16 zu erkennen. -
5 zeigt einen Spannkonus05 , wie er bevorzugt in einer solchen Vorrichtung eingesetzt wird. Der Spannkonus05 umfasst einen axial angeordneten und in axialer Richtung beweglich angeordneten Kern18 , an dem in Längs- und in Umlaufrichtung Spannelemente19 angebracht sind. Weiterhin umfasst der Spannkonus05 einen Körper20 und Spannbacken21 . Die Spannelemente19 sind mit einem Ende in einer senkrecht zur Drehachse06 stehenden Befestigungsachse22 drehbar gelagert und mit dem anderen Ende an der Spannbacke21 in einer parallelen Achse drehbar gelagert befestigt. Die Spannbacken21 sind wiederum am Körper20 axial fest aber radial verschiebbar gelagert. Eine Feder23 , z. B. Druckfeder23 hält die Spannbacken21 in einer radial inneren Position. In dieser Position spannen die Befestigungsachsen22 eines Spannelementes19 eine Ebene auf, die schräg zur Drehachse06 des Spannkonus05 verläuft. Durch eine axiale Verschiebung des Kerns18 verschieben die im Kern18 und in der Spannbacke21 drehbar gelagerten Spannelemente19 die Spannbacke21 in radialer Richtung nach außen. Dadurch wird die den Spannkonus05 umgebende Wickelhülse kraftschlüssig gespannt. Im gespannten Zustand spannen die Befestigungsachsen22 eines Spannelementes19 eine Ebene auf, die senkrecht zur Drehachse06 des Spannkonus05 verläuft. Dieser gespannte Zustand kann durch eine Festlegung des Kerns18 im Körper20 fixiert werden. Die radial äußere Position der Spannbacken21 und die zugehörige Stellung der Spannelemente19 sind in der5 gestrichelt dargestellt. - Es ist daran zu erinnern, dass auch andere Bauformen von Spannkonen
05 eingesetzt werden können. -
- 01
- Schwenkachse
- 02
- Rollenträger
- 03
- Tragarm, erster
- 04
- Tragarm, zweiter
- 05
- Spannkonus
- 06
- Drehachse
(
06 ) - 07
- Drehachse
- 08
- Verstellachse, Gewindespindel, erste
- 09
- Verstellachse, Gewindespindel, zweite
- 10
- Lager
- 11
- Kugelumlaufmutter
- 12
- Spindelführung
- 13
- Antrieb, Motor
- 14
- Riemengetriebe
- 15
- Schneckengetriebe
- 16
- Kupplung
- 17
- Welle
(
15 ) - 18
- Kern
- 19
- Spannelement
- 20
- Körper
- 21
- Spannbacke
- 22
- Befestigungsachse
- 23
- Feder, Druckfeder
Claims (7)
- Vorrichtung zur Aufnahme und zur axialen Ausrichtung einer Materialrolle in einem Rollenwechsler, umfassend: – mindestens einen ersten und einen zweiten Tragarm (
03 ;04 ), die gemeinsam einen Rollenträger (02 ) bilden; – zwei einander gegenüberliegende Spannkonen (05 ), die an den Tragarmen (03 ;04 ) angeordnet sind, um die Materialrolle koaxial einzuspannen, wobei die Drehachse (07 ) der Materialrolle mit den Drehachsen (06 ) der Spannkonen (05 ) übereinstimmt; – mindestens eine erste und eine zweite parallel zur Drehachse (07 ) verlaufende Verstellachse (08 ;09 ), wobei der erste Tragarm (03 ) entlang der ersten Verstellachse (08 ) axial verschiebbar ist, und wobei der zweite Tragarm (04 ) entlang der zweiten Verstellachse (09 ) axial verschiebbar ist; – zwei unabhängig ansteuerbare Antriebe (13 ), wobei jeweils einer der Antriebe (13 ) mit je einer der Verstellachsen (08 ;09 ) gekoppelt ist, um diese zur Verschiebung des jeweils zugeordneten Tragarms (03 ;04 ) anzutreiben; – eine schaltbare Kupplung (16 ), welche die erste und die zweite Verstellachse (08 ;09 ) bei Bedarf miteinander koppelt, wobei im gekoppelten Zustand beide Verstellachsen (08 ;09 ) synchron arbeiten, so dass bei einer weiteren Verschiebung der Tragarme (03 ;04 ) der Abstand der Spannkonen (05 ) zueinander konstant bleibt und eine axiale Verschiebung der Materialrolle erfolgt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellachsen (
08 ;09 ) Gewindespindeln (08 ;09 ) sind und dass die Tragarme (03 ;04 ) jeweils mittels einer Kugelumlaufmutter (11 ) an die Gewindespindel (08 ;09 ) gekoppelt sind, so dass sich bei einer Drehung der Gewindespindel (08 ;09 ) der jeweilige Tragarm (03 ;04 ) in axialer Richtung entlang der Drehachse (07 ) verschiebt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellachsen (
08 ;09 ) als hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit ausgestaltet sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkonen (
05 ) mit Spannelementen (19 ) ausgestattet sind, welche zum Festspannen und Lösen der Wickelhülse in radialer Richtung verstellbar sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zweifach im Rollenwechsler realisiert ist, der mindestens zwei Rollenträger (
02 ) mit jeweils einem zugeordneten Tragarmpaar (03 ;04 ) besitzt, um gleichzeitig mindestens zwei Materialrollen aufnehmen zu können. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (
13 ) als Schneckengetriebemotoren ausgestaltet sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (
16 ) während der gesamten Zeit des Ablaufens der Materialbahn in dem die Verstallachsen (08 ;09 ) koppelnden Zustand ist.
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R081 | Change of applicant/patentee |
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