DE102005032600A1 - Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Materialrolle vor dem Aufachsen in einem Rollenwechsler - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Materialrolle vor dem Aufachsen in einem Rollenwechsler.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Materialrolle vor dem Aufachsen in einem Rollenwechsler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 18.
- Durch die
EP 02 27 887 A2 ist eine Station zum Beladen eines Rollenwechslers bekannt, bei der die Materialrolle auf einem Transportmittel zwischen Rollentragarme mit Spannbacken eingefahren und dort mit Hilfe des Transportmittels angehoben wird. Verschiedenen Sensoren dienen der Querzentrierung und der Erfassung der Fluchtung von Rollenachse und Mittelachse der Spannbacken, sowie der Erfassung und Steuerung des Vorschubes des Transportmittels in horizontaler Richtung. - Die
EP 03 91 061 A1 beschreibt eine Annlage zum Beladen eines Rollenwechslers, bei welcher die Materialrolle entfernt vom Rollenwechsler zunächst in eine Grob- und anschließend eine Feineinstelllage gebracht wird. Die Feineinstelllage entspricht dabei der Lage der Aufnahmekonen im Rollenwechsler. In dieser Feineinstellage wird die Materialrolle auf einem Transportmittel arretiert und in horizontaler Richtung anschließend mit dem Transportmittel in den Rollenwechsler eingefahren. - Die
DE 37 31 488 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen einer Materialbahnvorratsrolle. Verschiedene Sensoren sorgen für eine genaue Positionierung der Rollen unter der Einspannstelle. Durch Messfühler wird außerdem der Durchmesser der Vorratsrolle ermittelt und daraus die nötige Einspannhöhe bestimmt. Die Materialrolle wird gegebenenfalls durch einen Heber auf die erforderliche Höhe angehoben. Die Rollenhülse wird mit einer Lichtschranke erfasst, weitere Sensoren erfassen die Lage der Rolle bei Ankunft am Rollenwechsler. - In der
US 41 31 206 A wird eine automatische Vorrichtung zur Zulieferung einer Materialrolle in einer Rotationsdruckmaschine beschrieben. Mit einem Doppelwagenmechanismus wird eine neue Rolle zur Druckmaschine transportiert und durch automatische Positionierung im Rollenträger eingespannt, ebenso werden die leeren Hülsen abtransportiert. Durch Sensoren werden die Parameter und die Lage der Rolle bestimmt und ein automatisches Ausachsen der leeren Hülse ermöglicht. - Problematisch ist es, wenn die so vorpositionierte Rolle durch äußere Einflüsse mit dem Transfertisch beim Einfahren in den Rollenwechsler in der Lage verändert wird, oder wenn durch Wickelfehler auf der Hülse die Vorpositionierung nicht exakt gewährleistet werden kann. Dies führt besonders bei großen Rollenbreiten häufig zu Problemen beim Aufachsen, da diese breiten Rollen anderen Toleranzen unterliegen und eine genaue Positionierung beim Aufachsen umso wichtiger ist.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Materialrolle vor dem Aufachsen in einem Rollenwechsler zu schaffen.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 18 gelöst.
- Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Materialrolle ohne zusätzliche Arbeitsgänge im Rollenwechsler korrekt für das automatische Aufachsen positioniert werden kann.
- Eine Materialrolle wird mit einem Transfertisch in den Rollenwechsler eingefahren und kann auf dem Transfertisch bei der Einfahrt um ihre Längsachse verschwenkt werden.
- Dies kann beispielsweise durch eine Drehvorrichtung geschehen, welche auf dem Transfertisch integriert ist und die Materialrolle um eine vertikale Achse schwenkt. Gegebenenfalls kann eine zusätzliche Hubvorrichtung auf dem Transfertisch die Materialrolle einseitig oder beidseitig anheben oder absenken, was einem Schwenken der Materialrolle um eine horizontale Achse quer zur Rollenlängsachse entspricht. Durch das Verschwenken kann die Materialrolle genau auf die in sie eingreifenden Tragzapfen eines Rollenwechslers ausgerichtet werden.
- Um die Materialrolle mit einem solchen Transfertisch zu positionieren, gibt es mehrere Möglichkeiten, welche nachfolgend erläutert werden.
- Eine erste Möglichkeit ist, dass die Materialrolle zunächst auf einem Rollwagen beispielsweise schienengebunden in eine Transfertischfahrschiene einfährt. Zunächst wird der Rollwagen mit der Materialrolle mittig in Längsrichtung auf dem Transfertisch positioniert. Dazu wird der Transfertisch quer zur Rollenlängsachse in Richtung Rollenwechsler zunächst bis in eine Messposition verfahren. Eine oder mehrere Messeinrichtungen werden am Rollenwechsler montiert, die den Abstand der Stirnseite einer neuen Materialrolle zu einem Festpunkt messen, insbesondere geschieht dies im äußeren Rollenbereich und im Bereich der Hülse. Dazu werden vorzugsweise Abstandssensoren an den Rollentragarmen als Teil einer Messvorrichtung positioniert, welche beidseitig die Position der Hülse und der Außenkante der Materialrolle ermitteln. Anschließend wird die Materialrolle mit dem Transfertisch in eine Aufachsposition gefahren, welche aus den gemessenen Werten ermittelt wird. Diese Aufachsposition entspricht einer theoretisch optimalen Lage der Materialrolle bei paralleler Achsausrichtung zwischen Längsachse der Materialrolle und Drehachse der Tragzapfen.
- Als nächster Schritt erfolgt die Ausrichtung der Längsachse über die Drehvorrichtung und gegebenenfalls die Hubvorrichtung, wobei entsprechende Sensoren Messwerte für die entsprechenden Steuervorrichtungen liefern. Nun erfolgt das Aufachsen durch eine axiale Bewegung der Tragzapfen in Richtung Rollenmitte. Danach wird der Transfertisch in seine Ausgangsposition zurückgefahren, ggf. nach vorherigem Absenken des Transfertisches bzw. der Hubeinrichtung oder Anheben der Materialrolle mit Hilfe der Rollenträgerarme.
- Eine weitere Möglichkeit der Rollenpositionierung besteht darin, auf dem Transfertisch zunächst den Durchmesser der Materialrolle zu ermitteln und daraus Werte für die Aufachsposition sowohl für den Rollentragarm als auch für die Materialrolle zu ermitteln. Dann werden Rollentragarm und Transfertisch in diese Position verfahren. Mittels Sensoren am Rollentragarm wird die tatsächliche Hülsenposition ermittelt und entsprechend der Abweichung zur Aufachsposition werden Drehvorrichtung und/oder gegebenenfalls auch die Hubvorrichtung angesteuert, bis die Aufachsposition tatsächlich erreicht ist. Nach dem Aufachsen wird der Transfertisch wiederum in seine Ausgangsposition gefahren.
- Eine einfachere Lösung wäre ein Transfertisch ohne Hubeinrichtung. Hierbei wird wie in der vorigen Variante der Transfertisch zunächst in die Aufachsposition gefahren und der Drehantrieb in einen Freilauf geschaltet. Dann wird während des Aufachsvorgangs beim Einfahren des ersten Tragzapfens durch die lose Drehvorrichtung die Materialrolle so gedreht, dass die Achse der Hülse koaxial zur Achse der Tragzapfen ausgerichtet wird und der zweite Tragzapfen in die Hülse einfahren kann. Diese Ausführung kann auch als manuelle Ausführung gestaltet werden, indem die Schiene auf dem Transfertisch gegen Verdrehung fixiert ist und bei Bedarf manuell gelöst wird.
- In einer bevorzugten Ausführungsform werden Teile der Vorrichtung nach dem ausgerichteten Aufachsen auch zur Kantenausrichtung von ablaufender und neuer Materialbahn genutzt. Dabei wird nicht mehr nur die Position der Kante der neuen Materialbahn abgetastet, sondern der Abstand zwischen der Stirnseite der neuen Materialrolle und einem Festpunkt. Dazu wird vorzugsweise der Sensor der Rollenpositionierung verwendet. Damit kann auf die eigenständige Verschiebung eines Abstandssensors verzichtet werden.
- Die Messvorrichtung ist vorzugsweise ein optisches Wegmesssystem, dass eine berührungslose Messung erlaubt. Bei abgewandelten Ausführungsformen können aber auch andere Messsysteme eingesetzt werden, beispielsweise Radarsysteme, akustische Sensoren oder interferometrische Sensoren.
- Vorzugsweise wird die Messvorrichtung an einem Rollentragarm eines Rollenwechslers montiert. Vorteilhaft bei der Vorsehung der Messeinrichtung am Rollentragarm ist es, dass nur kurze Messwege erforderlich sind und diese auch bei variablen Rollenbreiten beibehalten werden. Der jeweilige Sensor wird in diesen Fällen mit dem Rollentragarm mit verfahren, so dass er immer einen geringen Abstand zur Materialrolle hat. Alternativ dazu kann die Messvorrichtung starr seitlich am Rollenwechslergestell vorgesehen sein, was sich insbesondere anbietet, wenn auf bewegte Sensoren verzichtet werden soll.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand an der Rollenstirnseite in der Nähe der obersten Papierlage bereits beim Einfahren in den Rollenwechsler gemessen. Dazu kann die Messvorrichtung auch senkrecht zur Rollenachse verschiebbar angeordnet sein. Eine Verschiebung der Messvorrichtung in radialer Richtung könnte auch mit einem Sensor zur Erfassung des Durchmessers der neuen Materialrolle gekoppelt sein, wobei dann die erforderliche radiale Position des Sensors automatisch ermittelt und eingestellt werden kann.
- Als Sollwert wird bevorzugt der unter Normalbedingungen gewünschte Abstand der Rollenstirnseite zu einem relativen Festpunkt im Rollenwechsler, beispielsweise dem Rollentragarm festgelegt. Sollwert und Istwert müssen sich jeweils auf den gleichen relativen Festpunkt beziehen.
- Wenn der Istwert gleich dem Sollwert ist, werden die Rollentragarme der ablaufenden und der neuen Materialrolle zueinander ausgerichtet, zumindest für den Fall, dass die neue Materialbahn dieselbe Breite wie die auslaufende Materialbahn hat. Bei einer Abweichung vom Sollwert wird die eingespannte neue Materialrolle mittels eines Verstellantriebes in axialer Richtung um diese Abweichung verstellt. Der Verstellantrieb ist ohnehin an jedem Rollenträger zu Seitenkantenregelung im Betrieb vorgesehen, so dass keine weiteren Antriebselemente erforderlich werden. Damit sind bei Wickelfehlern zwar im Moment des Rollenwechsels die beiden Rollenträger nicht mehr exakt fluchtend zueinander ausgerichtet, jedoch wird ein Kantenversatz zwischen den Materialbahnen beim Ankleben vermieden oder zumindest minimiert.
- Eine weitere Möglichkeit der koaxialen Ausrichtung der Materialrolle besteht in der Messung des Abstandes einer Verschwenkachse von der Rollenaußenseite an beiden Seiten der Materialrolle ebenfalls mit Entfernungssensoren. Bei dieser Variante kann die Materialrolle in den Rollenwechsler eingefahren werden. Ergibt die Abstandsmessung der beiden Rollenendpunkte einen Unterschied, ist die Materialrolle nicht parallel ausgerichtet, der Drehantrieb muss angesteuert werden. Eine Bremsung des Drehantriebes erfolgt bei Erreichen zweier gleicher Messwerte der Entfernungssensoren. Entsprechend des bekannten Rollendurchmessers kann dann die Materialrolle parallel mit dem Transfertisch verschoben werden, bis die Aufachsposition erreicht ist.
- Eine preiswerte Möglichkeit, weil auf komplizierte Sensoren und Regelungen verzichtend, ist die Verwendung von Berührungssensoren bzw. gefederten Anschlägen zur Ausrichtung der Materialrolle. Dazu können in einer bevorzugten Ausführungsform Berührungssensoren an den Enden der Rollentragarme vorgesehen sein. Die Rollentragarme werden zunächst in eine enge Stellung verfahren, so dass die Materialrolle nicht dazwischen hindurch passt. Der Transfertisch wird zunächst in Richtung Rollenwechsler langsam verschoben. Liegt die Materialrolle in einer Schrägstellung, so wird der Berührungssensor an der vorangehenden Rollenseite ausgelöst, was den Drehantrieb zuschaltet. Wenn die Materialrolle parallel ausgerichtet ist, wird der Berührungssensor am zweiten Tragarm ausgelöst, dieser schaltet den Drehantrieb ab und auch die Verschiebung des Transfertisches. Bei Bedarf wird zusätzlich eine Bremse zugeschaltet. Bei leichteren Materialrollen, kann der Verdrehantrieb auch ausgeschaltet bleiben, hierbei wird dann bei Erreichen des ersten Berührungssensors der Verdrehantrieb momentlos geschaltet und bei Auslösen des zweiten Berührungssensors wieder arretiert. Die ausgerichtete Materialrolle kann nach der Einstellung der Rollentragarme in die Aufachsposition eingefahren und anschließend aufgeachst werden.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen:
-
1 einen Transfertisch in Seitenansicht a) und Draufsicht b); -
2 eine Seitenansicht eines Rollenwechslers mit Transfertisch und einer ersten Positionierungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform; -
3 eine Draufsicht des Rollenwechslers gemäß2 ; -
4 eine zweite Positionierungsvorrichtung in einem Rollenwechsler in Draufsicht; -
5 eine dritte Positionierungsvorrichtung in Draufsicht; -
6 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform des Rollenwechslers; -
7 eine weitere Ausführungsvariante einer Vorrichtung zum Positionieren einer Materialrolle. -
1 zeigt einen Transfertisch01 , welcher zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignet ist. Dabei zeigt1a) eine Seitenansicht und1b) eine Draufsicht. Der Transfertisch01 ist im Wesentlichen zweigeteilt und besteht aus einem Transportwagen02 und einem Rollentransportmittel03 . Der Transportwagen02 ist vorzugsweise mit Laufrollen04 auf Schienen06 quer zur Rollenlängsachse07 verfahrbar. Zusätzlich ist am Transportwagen02 . eine Hubvorrichtung08 vorgesehen, mit der der Transfertisch01 einseitig oder beidseitig in der Höhe verstellt werden kann. Dazu kann sich die Hubvorrichtung08 bevorzugt an den Schienen06 abstützen. Die Hubvorrichtung08 kann z. B. ein Stellelement08 , z. B. Arbeitszylinder08 insbesondere ein Hydraulikstempel08 oder Pneumatikstempel08 sein. - Auf dem Transportwagen
02 ist ein Lagerkranz09 vorgesehen, welcher eine Fahrschiene11 für das Rollentransportmittel03 mit dessen Antrieb12 drehbar gelagert aufnimmt. Die Drehbewegung des Lagerkranzes09 erfolgt über einen Drehantrieb13 , welcher vorzugsweise mit einem Planetengetriebe ausgestattet ist und einen Drehimpulsgeber besitzt (nicht dargestellt). Die Einfassung der Fahrschiene11 auf dem Lagerkranz09 ist an den Übergabestellen und den einbetonierten Schienen06 stirnseitig abgerundet, damit es bei der Drehung nicht zur Kollision mit den Betonkanten kommt. - Über einen Initiator
14 kann der Transportwagen02 in Längsrichtung mittig positioniert werden. Der Initiator14 kann beispielsweise durch eine Lichtschranke realisiert sein, welche bei Erreichen der mittigen Position den Antrieb12 des Rollentransportmittels stoppt. Auch ein einfacher Anschlag wäre hier denkbar. - In einer einfacheren Ausführungsform kann die Hubvorrichtung
08 mit den Hydraulikstempeln08 auch weggelassen werden. - In
2 ist eine Seitenansicht eines Rollenwechslers15 mit einem Transfertisch01 zur Durchführung eines Verfahrens dargestellt. An einem ersten Rollenträger, welcher aus zwei in der Bildebene hintereinander liegenden Rollentragarmen16 gebildet wird, ist zwischen Tragzapfen eine ablaufende Materialrolle17 eingespannt. Eine neue Materialrolle18 wurde zuvor zum Rollenwechsler15 transportiert und mit dem Rollentransportmittel an den Transfertisch01 übergeben. Die neue Materialrolle18 befindet sich in einer Warteposition vor dem Rollenwechsler15 . Dabei kann es vorkommen, dass sich die Längsachse19 der neuen Materialrolle18 noch nicht in paralleler Ausrichtung mit der Mittelachse21 der Tragzapfen eines zweiten Rollenträgers befindet, welcher wiederum aus zwei in der Bildebene hintereinander liegenden Rollentragarmen22 gebildet wird. Die schiefe Lage der neuen Materialrolle18 ist durch eine leicht perspektivische Darstellung angedeutet. Eine neue Materialrolle mit kleinerem Durchmesser ist gestrichelt mit18' dargestellt, ihre Längsachse ist mit19' bezeichnet. - In der Warteposition ist die neue Materialrolle
18 bzw.18' zunächst mittig zwischen den Rollenträgerarmen22 vorpositioniert. - In der dargestellten Warteposition wird mit einem Sensor
23 , z. B. Durchmessersensor23 , welcher vorzugsweise im Gestell des Rollenwechslers15 angeordnet ist, der Durchmesser der neuen Materialrolle18 bzw.18' ermittelt. Dies geschieht durch eine Messung der Entfernung der Rollenoberseite vom Durchmessersensor23 . Bei bekannter Einbauhöhe des Durchmessersensors23 kann nun der Rollendurchmesser ermittelt werden. - Der Rollendurchmesser kann aber auch in anderer Weise ermittelt werden, beispielsweise durch Einlesen eines Barcodeetikettes auf der neuen Materialrolle
18 bzw.18' . Aus dem Durchmesser der neuen Materialrolle18 bzw.18' wird eine Messposition bestimmt, in welche der zweite Rollenträger mit den Rollentragarmen22 verschwenkt wird. In der -
2 sind die Rollentragarme22 bereits in der Messposition dargestellt. Gestrichelt dargestellt ist ebenfalls der in die Messposition für die Materialrolle18' mit kleinerem Durchmesser verschwenkte Rollentragarm22' . - Der Transfertisch
01 ist, wie bereits in1 erläutert, mittels der Laufrollen04 auf den Schienen06 in Richtung des Bewegungspfeils24 quer zur Längsachse19 verfahrbar. Auf ihm ist der Lagerkranz09 drehbar gelagert, der durch einen Drehantrieb13 , insbesondere Elektromotor13 angetrieben werden kann. Das Rollentransportmittel03 ist auf dem drehbaren Lagerkranz09 gelagert und mit dem Antrieb12 in der Bildebene nach hinten und vorne auf dem Transfertisch01 bewegbar. - An den Rollentragarmen
22 sind vorzugsweise an deren Enden Mittel zur Positionserfassung26 , z. B. erste Sensoren26 angebracht, welche einen definierten Abstand x zur Mittelachse21 der Tragzapfen besitzen. Vorzugsweise sind die ersten Sensoren26 am Rollentragarm22 so positioniert, dass in der Messposition die Mittelachse21 der Tragzapfen, die Längsachse19 der neuen Materialrolle18 und der erste Sensor26 in einer Ebene liegen. Dies hat den Vorteil, dass die Messposition der Rollentragarme22 auch der Aufnahmeposition entspricht und der Rollenträger nach der Messung nicht noch einmal verstellt werden muss. - In der gestrichelt dargestellten Messposition für die Materialrolle
18' liegt die Längsachse19' bzw. die Mittelachse21' und die Position des Sensors26' nicht in einer Ebene. Deshalb muss nach der Messung in diesem Fall der Rollentragarm22 noch einmal verschwenkt werden. Wenn im Transfertisch01 eine Hubvorrichtung08 vorgesehen ist, könnte die Materialrolle18' zum Ausrichten auch angehoben werden und eine erneute Verstellung des Rollenträgers kann entfallen. - Ebenso ist es denkbar, dass für meistverarbeitete Rollendurchmesser (z. B. 1.250 und 1.500 mm) separate oder die vorhandenen Sensoren vorgesehen sind, welche so am Rollentragarm
22 angebracht sind, dass die Messposition jeweils der Aufnahmeposition entspricht und die entsprechenden Sensoren nach der Messung des Rollendurchmessers aktiviert werden. - Der weitere Verfahrensablauf für das Aufachsen bei einer bevorzugten Ausführungsform wird anhand der
3 erklärt, welche eine Draufsicht auf den Rollenwechsler15 nach2 darstellt. Die ablaufende Materialrolle17 ist mit ihrer Hülse in Tragzapfen27 eingespannt, welche jeweils an einem Rollentragarm16 des ersten Rollenträgers gelagert sind. - Die Rollentragarme
22 des zweiten Rollenträgers befinden sich in der Aufachsposition, das heißt sie sind in axialer Richtung weiter voneinander entfernt als in der gespannten Position, so dass die Materialrolle18 auf dem Transfertisch01 zwischen Tragzapfen28 des zweiten Rollenträgers eingefahren werden kann. Dies geschieht durch Verfahren des Transportwagens02 auf den Schienen06 in Richtung zum Rollenwechsler15 quer zur Längsachse19 der Materialrolle18 . Zunächst passiert die Längskante29 der neuen Materialrolle18 die ersten Sensoren26 . Dabei wird der Abstand Z1 und Z2 der Rollenstirnseiten zu den Sensoren26 gemessen. Wenn Z1 = Z2, dann ist im günstigsten Fall die Längsachse19 bereits parallel der Mittelachse21 der Tragzapfen28 ausgerichtet. Liegt aber eine Wickelfehler der Materialrolle18 oder ein Hülsenversatz vor, so muss ein weiteres Kriterium zur koaxialen Ausrichtung der Materialrolle18 mit der Mittelachse21 der Tragzapfen28 herangezogen werden. - Die Materialrolle
18 wird also zunächst mit einer konstanten Geschwindigkeit weiter in Richtung Rollenwechsler15 verschoben. Nun erfolgt eine Erkennung der Rollenhülse, indem der Sensor26 beim Durchtritt der Hülse durch einen Laserstrahl die Messpunkte M1 und M2 erfasst und speichert. Die Punkte werden getrennt an beiden Seiten der Materialrolle18 erfasst und daraus ein Achsversatz y ermittelt. Natürlich können für diese Messung auch andere Sensoren verwendet werden, die die Hülsenposition beispielsweise durch Auswertung der beim Durchgang der Hülse auftretenden Magnetfeldänderung bestimmen. - Ebenso könnte der Achsversatz y einfach durch die Streckendifferenz der Messpunkte M1 auf beiden Seiten des Rollenwechslers
15 ermittelt werden. - Liegt ein Achsversatz y ≠ 0 vor, kann entweder der Lagerkranz
09 mit Hilfe des Drehantriebes13 gedreht und der Transfertisch01 wieder quer verfahren werden, bis der Achsversatz y korrigiert ist. Es kann aber auch der Drehantrieb13 momentlos geschaltet werden und der Rollentragarm22 an der Seite der korrekten Hülsenposition fährt zuerst in die Hülse ein, wodurch die Materialrolle18 mit dem losen Lagerkranz09 automatisch gedreht wird, bis auch die zweite Hülsenseite ausgerichtet ist. Nun kann auch der andere Rollentragarm22 in die Hülse einfahren. Der weitere Aufachsvorgang erfolgt in bekannter Weise. - Mit dem Sensor
26 wird zusätzlich im eingespannten Zustand der neuen Materialrolle18 der Abstand zur Stirnseite31 der neuen Materialrolle18 gemessen. Da die Stirnseite31 nicht in jedem Fall parallel zum Rollentragarm22 des Rollenträgers verläuft, wie dies durch die punktierte Kantenlinie verdeutlich ist, sollte die Abstandsmessung möglichst im äußeren Bereich der Stirnseite31 vorgenommen werden, also nahe an der obersten Materialschicht der neuen Materialrolle18 . - Als Sollwert für die Kantenausrichtung kann ein maschinenbezogener Standardabstand der Stirnseite
32 der ablaufenden Materialrolle17 zum zugehörigen Rollentragarm16 bei korrekter Wicklung vorgegeben werden. Die Abweichungen zwischen der tatsächlichen Position der ablaufenden Materialbahn und dem angenommen Standardwert sind in der Nähe der Rollenmitte gering. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann aber auch zusätzlich eine Abstandsmessung an der ablaufenden Materialrolle17 mit einem Mittel zur Positionserfassung33 , z. B. einen zweiten Sensor33 erfolgen, um so den Sollwert für die neue Materialrolle18 exakt zu bestimmen. - Ein Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert liefert eine Lageabweichung. Bei einer vorhandenen Lageabweichung wird die eingespannte neue Materialrolle
18 in axialer Richtung verfahren, bis eine dem Sollwert entsprechende Position erreicht ist. Dabei ändert sich der Abstand zwischen der Stirnseite31 der neuen Materialrolle18 und dem ersten Sensor26 nicht. Vielmehr wird der Rollenträger mit der Materialrolle18 verfahren, um die Abweichung vom Sollwert durch Lageveränderung der neuen Materialrolle18 auszugleichen. - Ein Verlagern der neuen Materialrolle
18 in axialer Richtung erfolgt durch synchrones Verfahren der Rollentragarme22 des zweiten Rollenträgers entlang einer zweiten Verfahrachse34 durch einen Verstellantrieb. Analog können die Rollentragarme16 des ersten Rollenträgers entlang einer ersten Verfahrachse36 durch einen separaten zweiten Stellantrieb verstellt werden, um den bestehenden Kantenversatz auszugleichen. - Die Verstellung zur Einstellung der Kantenlage kann entweder durch kontinuierliches Messen und Fahren erfolgen oder durch einmaliges Messen, Ermitteln der Abweichung und Nachsetzen der neuen Materialrolle
18 um den ermittelten Abweichungsbetrag. - An den Rollentragarmen
16 des ersten Rollenträgers ist jeweils ein zweiter Sensor33 der den ersten Sensor26 entspricht, vorgesehen. Nach erfolgtem Rollenwechsel kann dieser Rollenträger wieder eine neue Materialrolle aufnehmen, wobei dann ebenfalls wieder der Abstand zur Stirnseite ermittelt wird. - Das gleiche Verfahren ist entsprechend für kleine Materialrollen
18' mit Ausnahme des vorher beschriebenen nochmaligen Verschwenkens der Rollentragarme22 zu verwenden. - In
4 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausrichten der neuen Materialrolle18 im Rollenwechsler15 dargestellt. Der Gesamtablauf ist ähnlich dem bereits beschrieben. Sensor37 , z. B. Entfernungssensoren37 , welche vorzugsweise in der Nähe der zweiten Verfahrachse34 an den Rollenträgern22 angebracht sind, messen beim Einfahren des Transfertisches01 in den Rollenwechsler15 die Abstände S1 und S2 von der Längskante29 der neuen Materialrolle18 . Bei ungleichen Messwerten für S1 und S2 erfolgt ein Drehen der Materialrolle18 bis zum Erreichen der Messwertgleichheit. Danach wird die Materialrolle18 vollständig in den Rollenwechsler15 eingefahren und aufgeachst. -
5 zeigt eine Ausführungsform mit Sensor38 , z. B. Berührungssensoren38 , welche an den Rollentragarmen22 angebracht sind. In dieser Ausführungsform sind keine komplizierten Auswertesysteme für die Messwerte nötig, da die Ausrichtung direkt über eine Berührungsmessung erfolgt. Zum Ausrichten der Materialrolle18 werden zunächst die Rollentragarme22 entlang der Verfahrachse34 nach innen verfahren, so dass die quer zur Längsachse19 einfahrende neue Materialrolle18 mit ihrer Längskante29 an die Berührungssensoren38 anschlagen kann. Liegt die Materialrolle18 schief, wie in der5 angedeutet, so wird zunächst der führende Teil der Längskante29 an den rechts dargestellten Berührungssensor38 anschlagen. Dieser kann direkt den Drehantrieb13 im Rechtslauf zuschalten, bis auch die andere Seite der Materialrolle18 den linken Berührungssensor38 betätigt, welcher den Drehantrieb13 stoppt. Damit ist die Längsachse19 der Materialrolle18 parallel zur Mittelachse21 der Tragzapfen28 ausgerichtet. - Eine noch einfachere Variante ist realisierbar, wenn der zuerst ausgelöste Berührungssensor
38 den Lagerkranz09 in einen Freilauf schaltet und die Materialrolle18 auf dem Rollentransportmittel03 durch die Bewegung des Transfertisches01 gedreht und ausgerichtet wird. Beim Berühren des zweiten Berührungssensors38 werden der Lagerkranz09 und damit das Rollentransportmittel03 wieder arretiert. Anschließend werden die Rollentragarme22 in die Aufachsposition verfahren und der Transfertisch01 kann zwischen die Tragzapfen28 eingefahren werden, wo der weitere Aufachsvorgang wie bekannt erfolgt. - Zur weiteren Veranschaulichung der Nutzungsmöglichkeiten der zur Ausrichtung der neuen Materialrolle
18 vorgesehenen Sensoren26 ;33 bei der Kantenausrichtung ist in6 der Rollenwechsler15 nochmals in der Draufsicht dargestellt. Das Verfahren zur Minimierung des Kantenversatzes wurde bereits im Zusammenhang mit3 ausführlich beschrieben. Die ablaufende Materialrolle17 ist zwischen den Rollentragarmen16 des ersten Rollenträgers eingespannt. Die neue Materialrolle18 befindet sich in der Position vor dem Festspannen. Beim Spannen werden die Rollentragarme22 des zweiten Rollenträgers in entgegengesetzter axialer Richtung in Richtung Rollenmitte verfahren, bis die Tragzapfen28 in die nicht dargestellte Hülse der neuen Materialrolle18 eingreifen. - Vorzugsweise ist am Rollentragarm
22 des zweiten Rollenträgers der erste Sensor26 befestigt, der derselbe Sensor sein kann, der wie oben beschrieben für die Rollenausrichtung eingesetzt wird. Mit diesem Sensor26 wird im eingespannten Zustand der Abstand zur Stirnseite31 der neuen Materialrolle18 gemessen. Die Stirnseite31 verläuft nicht in jedem Fall parallel zum Rollentragarm22 des Rollenträgers, wie dies wiederum durch die gestrichelte Kantenlinie verdeutlich ist. - Zum Ausrichten einer zum Aufachsen in einen Rollenwechsler
15 angelieferten Materialrolle18 kann auch eine Vorrichtung nach folgender Ausführung verwendet werden:
An den Rollentragarmen16 ;22 des Rollenträgers ist eine Vorschubeinheit41 eines Mittels zur Positionserfassung42 , insbesondere eines Ausrichtelementes42 , z. B. ein Ausrichtkegel42 mit einer konischen Spitze montiert. Dieses Ausrichtelement42 befindet sich auf dem gleichen Radius wie die Tragzapfen27 ;28 . - Die Materialrolle
18 wird mit dem Transfertisch01 entsprechend dem vorher ermittelten Durchmesser auf eine definierte Aufachsposition gefahren. - Die Rollentragarme
16 ;22 des Rollenträgers werden entsprechend dem vorher ermittelten Durchmesser auf eine Ausrichtposition gedreht, die durch die Aufachsposition abzüglich Winkelversatz zwischen Tragzapfen27 ;28 und Ausrichtkegel42 definiert ist. In dieser Position wird der Ausrichtkegel42 nach vorne Richtung Hülse gefahren um die schrägliegende Materialrolle18 auszurichten. Anschließend wird der Ausrichtkegel42 wieder zurückgefahren und die Rollentragarme27 ;28 in die Aufachsposition gedreht. Die ausgerichtete Materialrolle18 kann nun aufgeachst werden. - Der Ausrichtkegel
42 kann in der Vorschubeinheit41 mittels mindestens einen Stellantriebes43 , z. B. Arbeitszylinder, insbesondere Pneumatikzylinder relativ zu den Tragzapfen27 ;28 , insbesondere linear in Richtung einer Längsachse des benachbarten Tragzapfens27 ;28 . - Diese Ausrichtkegel
42 sind vorzugsweise benachbart zu allen vier Tragzapfen27 ;28 angeordnet. - Die Vorgänge von Antransport und/oder Ausrichten und/oder Aufachsen der Materialrolle erfolgen vorzugsweise mittels einer, insbesondere gemeinsamen Steuereinrichtung. Diese Steuereinrichtung ist vorzugsweise als Leitstand einer Druckmaschine ausgebildet.
-
- 01
- Transfertisch
- 02
- Transportwagen
- 03
- Rollentransportmittel
- 04
- Laufrolle
- 05
- 06
- Schiene
- 07
- Rollenlängsachse
- 08
- Hubvorrichtung, Stellelement, Arbeitszylinder, Hydraulikstempel, Pneumatikstempel
- 09
- Lagerkranz
- 10
- 11
- Fahrschiene
- 12
- Antrieb
- 13
- Drehantrieb, Elektromotor
- 14
- Initiator
- 15
- Rollenwechsler
- 16
- Rollentragarm
- 17
- Materialrolle, ablaufend
- 18
- Materialrolle, neu
- 19
- Längsachse
(
18 ) - 20
- 21
- Mittelachse
- 22
- Rollentragarm
- 23
- Sensor, Durchmessersensor
- 24
- Bewegungspfeil
- 25
- 26
- Mittel zur Positionserfassung, Sensor, erster
- 27
- Tragzapfen
- 28
- Tragzapfen
- 29
- Längskante
(
18 ) - 30
- 31
- Stirnseite
(
18 ;18' ) - 32
- Stirnseite
(
17 ) - 33
- Mittel zur Positionserfassung, Sensor, zweiter
- 34
- Verfahrachse, zweite
- 35
- 36
- Verfahrachse, erste
- 37
- Sensor, Entfernungssensor
- 38
- Sensor, Berührungssensor
- 39
- 40
- 41
- Vorschubeinheit
- 42
- Mittel zur Positionserfassung, Ausrichtelement, Ausrichtkegel
- 43
- Stellantrieb
- 18'
- Materialrollen, neu
- 19'
- Längsachse
(
18' ) - 21'
- Mittelachse
- 22'
- Rollentragarm
- 26'
- Mittel zur Positionserfassung, Sensor, erster
- x
- Abstand
- y
- Achsversatz
- M1
- Messpunkt
- M2
- Messpunkt
- S1
- Abstand
- S2
- Abstand
- Z1
- Abstand, linker
- Z2
- Abstand, rechter
Claims (36)
- Verfahren zum Ausrichten einer zu einem Rollenwechsler (
15 ) zu transportierenden Materialrollen (18 ;18' ), wobei die Materialrollen (18 ;18' ) auf einem bis zwischen Tragzapfen (27 ;28 ) des Rollenwechslers fahrenden Transportwagen (02 ) ausgerichtete wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Transportrichtung des Transportwagens (02 ) eine Schwenkbewegung der Längsachse (19 ;19' ) der Materialrollen (18 ;18' ) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (
19 ;19' ) der Materialrollen (18 ;18' ) vorzugsweise parallel zur Rotationsachse der Tragzapfen (27 ;28 ) des Rollenwechslers (15 ) ausgerichtet wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einspannen die Position der Materialrolle (
18 ;18' ) bestimmt wird und gegebenenfalls eine Korrektur der axialen Ausrichtung zum kantengenauen Verbinden der Materialrolle (18 ;18' ) mit einer ablaufenden Materialbahn erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Transportwagen (
02 ) angeordnete Materialrolle (18 ;18' ) an einem Transfertisch (01 ) übergeben wird, welcher die Materialrolle (18 ;18' ) quer und längs einer Längsachse (19 ;19' ) der Materialrolle (18 ;18' ) verfahren und in einer horizontalen Ebene verschwenken kann. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Versatz der Materialrolle (
18 ;18' ) in Richtung ihrer Längsachse (19 ;19' ) in Bezug auf eine optimale Aufachsposition bestimmt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialrolle (
18 ;18' ) in eine Mittenposition zwischen Rollentragamen (16 ;22 ;22' ) eines Rollenträgers des Rollenwechslers (15 ) durch Verfahren in axialer Richtung ausgerichtet wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollengröße der Materialrolle (
18 ;18' ) bestimmt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufachsposition für Rollentragarme (
16 ;22 ;22' ) eines Rollenträgers des Rollenwechslers (15 ) in Abhängigkeit von ermittelten Rollengröße ermittelt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenträger in die Aufachsposition verschwenkt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialrolle (
18 ;18' ) quer zu ihrer Längsachse (19 ;19' ) in den Rollenträger eingefahren wird. - Verfahren nach Anspruch 3, 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Materialrolle (
18 ;18' ) erneut bestimmt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialrolle (
18 ;18' ) durch Verschwenken der Materialrolle (18 ;18' ) axial ausgerichtet wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Tragzapfen (
27 ;28 ) eines Rollenträgers in einer Hülse der Materialrolle (18 ;18' ) eingefahren werden. - Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin die Schritte umfassend: – Messen der axialen Ausrichtung der Materialrolle (
18 ;18' ) in horizontaler Richtung; – Ausrichten der Materialrolle (18 ;18' ) in horizontaler Richtung durch Ansteuern einer Hubvorrichtung (08 ); – gegebenenfalls Korrektur der Aufnahmeposition des Rollenträgers. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, weiterhin die Schritte umfassend: – Erfassen der Position beider Stirnseiten der Hülse der Materialrolle (
18 ;18' ) beim Einfahren des Transfertisches (01 ) in den Rollenwechsler (15 ); – Bestimmen eines Achsversatzes (y) gegenüber der Drehachse zwischen den Tragzapfen (27 ;28 ) des Rollenträgers aus den ermittelten Positionen; – Verschwenken der Materialrolle (18 ;18' ), um den Achsversatzes (y) zu minimieren. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, weiterhin die Schritte umfassend: – Erfassen des Abstandes zur Längskante (
29 ) der Materialrolle (18 ;18' ) an mindestens zwei in Längsrichtung beabstandeten Punkten; – Bestimmen eines Achsversatzes (y) gegenüber der Drehachse zwischen den Tragzapfen (27 ;28 ) des Rollenträgers aus den ermittelten Abständen; – Verschwenken der Materialrolle (18 ;18' ), um den Achsversatzes (y) zu minimieren. - Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Abstand zur Längskante (
29 ) der Materialrolle (18 ;18' ) mit Hilfe von Berührungssensoren (38 ) oder berührungslos arbeitenden Sensoren erfasst wird. - Vorrichtung zum Ausrichten einer Materialrolle (
18 ;18' ) vor dem Aufachsen in einem Rollenwechsler (15 ), umfassend: – einen Transfertisch (01 ) mit einem Transportwagen (02 ), der quer zu einer Längsachse (19 ;19' ) der Materialrolle (18 ;18' ) zwischen zwei Tragzapfen (27 ;28 ) des Rollenwechslers (15 ) verfahrbar ist; – Mittel zur Positionserfassung (26 ;26' ;33 ;42 ) der Materialrolle (18 ;18' ), welche am Rollenwechsler (15 ) angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Transfertisch (01 ) weiterhin eine Verschiebung der Materialrolle (18 ;18' ) längs ihrer Längsachse (19 ;19' ) und weiterhin eine Verschwenkung der Materialrolle (18 ;18' ) um ihre Längsachse (19 ;19' ) ermöglicht. - Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung für die Bewegungssteuerung des Transfertisches (
01 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung die Ausrichtung der Materialrolle (
18 ;18' ) in Abhängigkeit von der von den Mitteln zu Positionserfassung (26 ;26' ;33 ;42 ) erfassten Position der Materialrolle (18 ;18' ) steuert. - Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Transfertisch (
01 ) ein Transportwagen (02 ) umfasst, der quer zur Längsachse (19 ;19' ) verfahrbar ist, und weiterhin ein Rollentransportmittel (03 ) umfasst, welches in Längsrichtung der Materialrolle (18 ;18' ) auf dem Transportwagen (02 ) verschiebbar ist und welches drehbar auf dem Transportwagen (02 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Hubeinrichtung (
08 ) umfasst, welche die Materialrolle (18 ;18' ) um ihre Längsachse (19 ;19' ) verschwenkt. - Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Positionserfassung (
26 ;26' ;33 ;42 ) am Rollenwechsler (15 ) Sensoren (38 ) angeordnet sind, die den Abstand zwischen einem Festpunkt am Rollenwechsler (15 ) und der Längskante (29 ) der aufzuachsenden Materialrolle (18 ;18' ) bestimmen. - Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Positionserfassung (
26 ;26' ;33 ;42 ) am Rollenwechsler (15 ) Sensoren (26 ;26' ;33 ) angeordnet sind, die den Abstand zwischen einem Festpunkt am Rollenwechsler (15 ) und der Stirnseite (31 ) der aufzuachsenden Materialrolle (18 ;18' ) bestimmen. - Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Positionserfassung (
26 ;26' ;33 ;42 ) am Rollenwechsler (15 ) Sensoren (26 ;26' ;33 ) angeordnet sind, die die Positionsunterschiede der beiden Stirnseiten einer Hülse der aufzuachsenden Materialrolle (18 ;18' ) bestimmen. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin die Minimierung eines Kantenversatzes beim Ansetzen der Materialbahn der neu aufzuachsenden Materialrolle (
18 ;18' ) an eine auslaufende Materialbahn einer ablaufenden Materialrolle (17 ) gestattet. - Vorrichtung nach Anspruch 23, 24, 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Sensor (
26 ;26' ) den Abstand des äußeren Bereichs der Stirnseite (31 ) der neuen Materialrolle (18 ;18 ) von einem relativen Festpunkt aus bestimmt, der bezogen auf die im Rollenträger eingespannte neue Materialrolle (18 ;18' ) eines fixe Lage hat, und dass eine Steuereinrichtung aus einem vorgegebenen Sollwert und dem bestimmten Istwert eine Lageabweichung ermittelt, welche als Stellgröße zur Ansteuerung eines Verstellantriebs dient, um die eingespannte neue Materialrolle (18 ;18' ) mit dem Rollenträger um die Lageabweichung in axialer Richtung zu verschieben, wobei der Sollwert einen Abstand der neuen Materialrolle (18 ;18' ) vom relativen Festpunkt definiert, bei welchem ein kantenversatzloses Ansetzen der neuen Materialbahn an die auslaufende Materialbahn erfolgt. - Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung durch optische Wegmessung erfolgt.
- Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (
26 ;26' ) eine Beleuchtungsquelle und einen strahlungssensitiven Empfänger umfasst ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (
26 ;26' ) in radialer Richtung am Rollentragarm (22 ;22' ) verschiebbar gelagert ist. - Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (
26 ;26' ) mit einer Einrichtung zur Erfassung des Durchmessers der neuen Materialrolle (18 ;18 ) gekoppelt ist und in Abhängigkeit vom ermittelten Rollendurchmesser in eine individuelle Messposition verfahren wird, um den äußeren Bereich der neuen Materialrolle (18 ;18' ) abzutasten. - Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Positionserfassung (
42 ) Ausrichtelemente (42 ) angeordnet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtelemente (
42 ) als Ausrichtkegel (42 ) ausgebildet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtelemente (
42 ) benachbart zu den Tragzapfen (27 ;28 ) angeordnet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtelemente (
42 ) relativ zu den Tragzapfen (27 ;28 ) ortsveränderbar sind. - Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung zum Steuern des Antransports und/oder Ausrichtens und/oder Aufachsens der Materialrollen (
18 ;18' ) angeordnet ist.
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