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Die
Erfindung betrifft einen Prägekalander zum
Prägen
einer flächigen
Materialbahn, mit mindestens zwei Bearbeitungswalzen, die um parallel zueinander
verlaufende Rotationsachsen verdrehbar an einer Halterung gelagert
sind, wobei zwischen den Bearbeitungswalzen ein Prägespalt
gebildet ist, wobei zumindest eine der Bearbeitungswalzen eine Trägerwalze
und eine darauf angeordnete, an ihrer Außenmantelfläche eine Profilierung aufweisende
Prägehülse hat,
wobei die Prägehülse lösbar mit
der Trägerwalze
verbindbar und in axialer Richtung von der Trägerwalze abziehbar und auf
diese aufsteckbar ist, wobei die Halterung beidseits der Bearbeitungswalzen
Halteteile hat, an denen Drehlagerteile für die Bearbeitungswalzen angeordnet
sind, wobei zumindest die Drehlagerteile eines Halteteils axial
auf die Bearbeitungswalzen aufsteckbar und von diesen abziehbar
sind.
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Ein
derartiger Prägekalander
ist aus einer Veröffentlichung
mit dem Titel „Prägen und
Veredeln mit Sleeve-Systemen" in
der Zeitschritft Deutscher Drucker, Nr. 33 vom 14. Oktober 2004,
Seite 26 und 27 bekannt. Der Prägekalander
hat zwei an einer Halterung übereinander
angeordnete Bearbeitungswalzen, die jeweils eine konische Trägerwalze
aufweisen, die einen konischen Stahlkern haben, der an seiner Mantelfläche mit
einer Elastomerschicht beschichtet ist. Auf der Trägerwalze
ist jeweils eine Prägehülse angeordnet,
die eine zu der Trägerwalze passende
konische Innenumfangsfläche
und eine zylindrische, eine Prägeprofilierung
aufweisende Außenumfangsfläche hat.
Die Prägehülsen sind
reibschlüssig
auf den Trägerwalzen
fixiert. Die Halterung hat zwei plattenförmige, etwa rechtwinklig zu
den Rotationsachsen der Bearbeitungswalzen angeordnete Halteteile,
die in einem festen Abstand zueinander angeordnet sind und durch
Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Zwischen den Halteteilen
sind die Bearbeitungswalzen angeordnet. Beidseits der Bearbeitungswalze
sind an den Halteteilen Drehlagerteile vorgesehen, an denen die
Bearbeitungswalzen drehbar gelagert sind. Die Drehlagerteile sind
in Wandungsdurchbrüche
der Halteteile eingesetzt. Jede Bearbeitungswalze wird von einem
eigenen Antriebsmotor angetrieben, der über eine Maschinensteuerung
angesteuert wird. Die Antriebsmotoren sind an einer der beiden Halteteile
seitlich neben den Bearbeitungswalzen angeordnet und werden über Drehgeber
synchronisiert. Die an dem gegenüberliegenden
anderen Halteteil vorgesehenen Drehlagerteile sind mit dem Halteteil
verschraubt und können
zum Auswechseln der Prägehülsen von
diesem demontiert werden. Dabei werden die Drehlagerteile von den
Enden der Bearbeitungswalzen abgezogen. Die in dem Halteteil vorgesehenen
Wandungsdurchbrüche
sind derart bemessen, dass die Prägehülsen nach Demontage der Drehlagerteile
mit Hilfe einer Abziehvorrichtung durch die Wandungsdurchbrüche hindurch
axial von den Trägerwalzen abgezogen
und durch entsprechende Austausch-Prägehülsen ersetzt werden können. Danach werden
die Drehlagerteile wieder an dem Halteteil montiert.
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Der
Prägekalander
ist ferner mit einer Messvorrichtung ausgestattet, mit deren Hilfe
die Lage von an der Oberfläche
der Prägehülsen angebrachten Markierungen
relativ zu der Halterung gemessen wird. Die Markierungen werden
bei der Herstellung der Prägehülsen zusammen
mit der Präge-Profilierung
in die Oberfläche
der Prägehülsen eingraviert, Nachdem
die Prägehülsen gewechselt
wurden, wird eine Maschinensteuerung des Prägekalanders in einen Referenzmodus
geschaltet. Die Messvorrichtung erfasst die Lage der Markierungen
und übermittelt diese
an die Maschinensteuerung, welche automatisch über entsprechende Stellmotoren
die radiale und axiale Position der Prägehülsen für den Produktionsstart justiert.
Ungünstig
ist dabei jedoch, dass bei der Messung Messungenauigkeiten auftreten können, die
dazu führen
können,
dass die axiale und/oder radiale Lage der Prägehülsen von einer einzustellenden
Solllage abweicht. Dadurch kann es zu Ungenauigkeiten beim Prägen der
Materialbahn kommen. Nachteilig ist außerdem, dass für den Wechsel
der Prägehülsen die
Drehlagerteile von der Halterung demontiert werden müssen. Das
Auswechseln der Prägehülsen ist
deshalb mit einem relativ großen
Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden. Dies ist vor allem deshalb ungünstig, weil
der Prägekalander
in der Regel zusammen mit einer Vielzahl weiterer Arbeitsstationen
in einer Fertigungsstraße angeordnet
ist, die zum Auswechseln der Prägehülsen stillgelegt
werden muss.
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Es
besteht deshalb die Aufgabe, einen Prägekalander der eingangs genannten
Art zu schaffen, der ein einfaches und schnelles Auswechseln der mindestens
einen Prägehülse ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Halteteile derart gelenkig miteinander verbunden sind,
dass sie in Richtung der Rotationsachsen relativ zueinander verschiebbar
und um eine quer zu den Rotationsachsen verlaufende Schwenkachse
relativ zueinander verschwenkbar sind.
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In
vorteilhafter Weise kann dadurch die mindestens eine Prägehülse ohne
eine Demontage eines Drehlagerteils gewechselt werden, indem das betreffende
Halteteil zusammen mit den daran angeordneten Drehlagerteilen von
den Enden der Bearbeitungswalzen abgezogen und dann zur Seite verschwenkt
wird. Die Bearbeitungswalzen werden dabei weiterhin von dem anderen
Halteteil in Position gehalten. Danach kann die mindestens eine
Prägehülse von
der Trägerwalze
axial abgezogen und eine entsprechende Ersatz-Prägehülse auf die Trägerwalze
aufgesteckt werden. Dann wird das Halteteil wieder vor die Stirnseiten
der Bearbeitungswalzen verschwenkt und zusammen mit den Drehlagerteilen axial
auf die Enden der Bearbeitungswalzen aufgeschoben.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Halteteile über eine Schiebeführung zwischen
einer Arbeitsstellung und einer Servicestellung in Richtung der
Rotationsachsen relativ zueinander verschiebbar miteinander verbunden, wobei
mindestens eines der Halteteile eine Schwenklagerung aufweist, die
mindestens zwei um eine quer zu den Rotationsachsen verlaufende
und seitlich von diesen beabstandete Schwenkachse aus einer Schließstellung
in eine Offenstellung relativ zueinander verschwenkbare Schwenklagerteile
hat, wobei ein erstes Schwenklagerteil mit der Schiebeführung und
ein zweites Schwenklagerteil mit den Drehlagerteilen verbunden ist,
und wobei die Schiebeführung
zumindest in der Arbeitsstellung und die Schwenklagerung zumindest
in der Schließstellung arretierbar
sind. Das in Arbeits- oder Produktionsstellung befindliche Trägerteil
lässt sich
dann mit Hilfe der Schiebeführung
auf einfache Weise von den Enden der Bearbeitungswalzen abziehen
und in die Servicestellung bringen. Die Schwenkachse verläuft vorzugsweise
in vertikale Richtung und ist seitlich an dem Trägerteil angeordnet, so dass
dieses in der Servicestellung ähnlich
wie eine Türe
zwischen der Schließ-
und der Offenstellung verschwenkt werden kann. Nach Auswechseln
der mindestens einen Prägehülse wird
das Trägerteil
in die Schließstellung
zurückverschwenkt
und mit Hilfe der Schiebeführung mit
den Drehlagerteilen auf die Enden der Bearbeitungswalzen aufgeschoben.
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Vorteilhaft
ist, wenn mindestens zwei der Bearbeitungswalzen jeweils eine Trägerwalze
und eine darauf angeordnete, lösbar
mit der Trägerwalze
verbindbare Prägehülse haben,
wenn die eine Prägehülse an ihrer
Außenmantelfläche eine
Positivform und die andere Prägehülse an ihrer
Außenmantelfläche eine
zu der Positivform passende und mit dieser zusammenwirkende Negativform
aufweist, wenn für jede
Trägerwalze
jeweils ein Antriebsmotor vorgesehen ist, der vorzugsweise jeweils
an der dem zweiten Schwenklagerteil abgewandt gegenüberliegenden Seite
der Bearbeitungswalzen angeordnet ist. Dabei sind die Antriebsmotoren
vorzugsweise direkt mit der ihnen jeweils zugeordneten Bearbeitungswalze
verbunden und in gerader Verlängerung
seitlich neben der betreffenden Bearbeitungswalze angeordnet. Die Antriebsmotoren
können
mit Hilfe einer entsprechenden Maschinensteuerung unabhängig voneinander positioniert
werden, um die Drehlage der Prägehülsen zu
justieren.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat der Prägekalander
eine Verstelleinrichtung zum Verstellen des Achsabstands der Bearbeitungswalzen,
wobei die Verstelleinrichtung an dem zweiten Schwenklagerteil mindestens
eine Linearführung
aufweist, an der ein Schlitten quer zu den Rotationsachsen verschiebbar
gelagert ist, wobei mit der Linearführung ein erstes Drehlagerteil
für eine erste
Bearbeitungswalze und mit dem Schlitten ein zweites Drehlagerteil
für eine
zweite Bearbeitungswalze verbunden ist, und wobei der Schlitten
mit einem vorzugsweise an dem zweiten Schwenklagerteil angeordneten
Stellmotor in Antriebsverbindung steht. An dem Trägerteil,
das an der dem Schwenklager abgewandten Seite der Bearbeitungswalzen
angeordnet ist, kann dann ein eine weitere Linearführung vorgesehen
sein, die mit Hilfe eines zweiten Stellmotors synchron zu der zuerst
genannten Linearführung
verstellbar ist. Mit Hilfe der Stellmotoren kann die Spaltweite
des zwischen den Bearbeitungswalzen gebildete Prägespalts verändert und
der Achsabstand der Rotationsachsen an Prägehülsen mit unterschiedlichen
Außendurchmessern
angepasst werden.
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Zweckmäßigerweise
ist mindestens eine Bearbeitungswalze in Axialrichtung verschiebbar
an der Halterung angeordnet, wobei zum Verstellen der Axialposition
ein Stellantrieb vorgesehen ist, und wobei der Stellantrieb an dem
Halteteil angeordnet ist, das an der dem zweiten Schwenklagerteil
abgewandt gegenüberlie genden
Seite der Bearbeitungswalzen vorgesehen ist, Die Prägehülsen können dann
auf einfache Weise in Axialrichtung relativ zueinander verschoben
werden um in dem Prägespalt
die Positivform der einen Prägehülse in einer
vorbestimmten Lage an der Negativform der anderen Prägehülse zu positionieren.
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Vorteilhaft
ist, wenn das zweite Schwenklagerteil rahmenförmig ausgebildet ist, wenn
der Schlitten zwischen einander gegenüberliegenden Rahmenteilen des
zweiten Schwenklagerteils angeordnet ist, und wenn die Linearführung vorzugsweise
an den einander zugewandten Innenseiten der Rahmenteile Führungsbahnen
aufweist, zwischen denen der Schlitten verschiebbar gelagert ist.
Das verschwenkbare zweite Schwenklagerteil weist dann einen kompakten
und biegesteifen Aufbau auf.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Trägerwalze
eine radial zur Rotationsachse verstellbare Außenumfangswand mit einer dahinter
befindlichen Druckkammer auf, wobei die Außenumfangswand zum Fixieren
der Prägehülse auf
der Trägerwalze
durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer gegen die Innenmantelfläche der
Prägehülse anpressbar
ist. Die Prägehülse kann
dadurch auf einfache Weise in axialer Richtung und in Umfangsrichtung
auf der Trägerwalze
fixiert werden. Die Außenumfangswand
besteht vorzugsweise aus einem durch den in der Druckkammer herrschenden Druck
elastisch verformbaren Werkstoff. Die Außenumfangswand und die Innenumfangsfläche der
Prägehülse sind
bevorzugt zylindrisch, wobei der Außendurchmesser der Trägerwalze
etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Prägehülse, wenn
der Innendruck der Druckkammer mit dem Umgebungsdruck übereinstimmt.
Die Prägehülse kann
dann bei druckloser Druckkammer ohne die Verwendung eines Werkzeugs
auf einfache Weise manuell von der Trägerwalze abgezogen und auf
diese aufgeschoben werden.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausführungsform der
Erfindung ist die Druckkammer mit einer Hydraulikflüssigkeit
befüllt,
wobei an die Druckkammer ein verstellbares Verdrängungselement für die Hydraulikflüssigkeit
angrenzt, und wobei an einer Stirnseite der Trägerwalze eine Betätigungsstelle
für das
Verdrängungselement
vorgesehen ist. Dabei kann das Verdrängungselement ein in einem
zylindrischen Teilbereich der Druckkammer verschiebbarer Hydraulikkolben
sein. Die Betäti gungsstelle
ist vorzugsweise an der Stirnseite der Bearbeitungswalze angeordnet,
die in Schließstellung
der Schwenklagerung dieser zugewandt ist, so dass die Betätigungsstelle bei
in Offenstellung befindlicher Schwenklagerung gut zugänglich ist.
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Bei
einer kostengünstigen
Ausgestaltung der Erfindung ist das Verdrängungselement zum Erzeugen
eines hydraulischen Drucks in der Druckkammer mittels einer mit
der Trägerwalze
direkt oder indirekt verschraubten selbsthemmenden Gewindespindel
in die Druckkammer hinein und aus dieser heraus bewegbar ist.
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Vorteilhatft
ist, wenn die Betätigungsstelle derart
mit einer ihr zugewandten, an dem zweiten Schwenklagerteil vorgesehenen
Widerlagerstelle zusammenwirkt, dass das Verdrängungselement bei in Arbeitsstellung
befindlicher Schiebeführung
und in Schließstellung
befindlicher Schwenklagerung durch die Widerlagerstelle aus einer
Ruhelage zumindest teilweise in die Druckkammer verdrängt wird.
Das Verdrängungselement
wird also durch das Verschieben des Trägerteils zwischen der Servicestellung
und der Arbeitsstellung betätigt,
was einen noch einfacheren und schnelleren Wechsel der Prägehülse(n) ermöglicht.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn die Widerlagerstelle(n) an mindestens einem
an dem zweiten Schwenklagerteil angeordneten Druckgeber vorgesehen
ist (sind), der in Schließstellung
der Schwenklagerteile vorzugsweise hydraulisch auf das Verdrängungselement
zu- und von diesem wegverstellbar ist. Während die Halteteile aus der
Service- in die Arbeitsstellung verschoben werden kann der Druckgeber
drucklos sein, so dass sich die Halteteile leicht verstellen lassen.
Nachdem die Halteteile in der Arbeitsstellung positioniert und gegeneinander
verriegelt wurden, kann der mindestens eine Druckgeber zum Fixieren
der Prägehülsen auf
den Trägerwalzen mit
Druck beaufschlagt werden. Als Druckgeber sind vorzugsweise hydraulische
Arbeitskolben vorgesehen.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Prägekalander
eine Mess, Anzeige- und/oder Überwachungseinrichtung
für den
hydraulischen Druck aufweist, mit dem der Druckgebers beaufschlagt
wird. Dabei ist es sogar möglich, den
hydraulischen Druck des Druckgebers und somit indirekt auch den
Hydraulikdruck in den Druckkammern der Trägerwalzen während des Prägens online zu überwachen
und mit einem vorgegebenen Sollwertbereich zu vergleichen. Falls
der gemessene Druck außerhalb
des Sollwertbereichs liegt, kann die Produktion angehalten bzw.
das in Gang setzen der Produktion gesperrt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist an der Trägerwalze
ein Referenzanschlag und an der Prägehülse ein dazu passender Gegenanschlag
vorgesehen, mit dem die Prägehülse derart
gegen den Referenzanschlag positionierbar ist, dass sie in axialer
Richtung und in Umfangsrichtung in einer vorgegebenen Lage relativ
zu der Trägerwalze
angeordnet ist. Nach dem Auswechseln der Prägehülse ist also die neue Prägehülse in einer
exakt definierten Lage auf der Trägerwalze angeordnet, so dass
die Prägewalzen
auf einfache Weise eingestellt werden können.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Halterung an einem Basisteil verschiebbar gelagert
und mittels wenigstens eines Positionierantriebs parallel und/oder
quer zu den Rotationsachsen der Bearbeitungswalzen relativ zu dem
Basisteil positionierbar ist. Die Bearbeitungswalzen können dann
insgesamt relativ zu der Materialbahn verschoben werden, um das
in die Materialbahn einzuprägende
Muster relativ zu der Materialbahn und insbesondere einer darauf
aufgebrachten Bedruckung zu positionieren.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist
die zumindest eine Prägehülse eine
maschinenlesbare Codierung auf, in der mindestens eine der Prägehülse zugeordnete
Kenngröße gespeichert
ist, wobei an der Halterung eine Leseeinrichtung zum Einlesen der
Kenngröße(n) angeordnet
ist, und wobei die Leseeinrichtung mit einer Maschinensteuerung
verbunden ist, die zum Positionieren der Rotationsachsen relativ
zu der Halterung und/oder zum Einstellen der Drehlage der Prägehülsen in
Abhängigkeit
von der mindestens einen Kenngröße mit wenigstens
einem Antriebsmotor, dem Stellmotor, dem Stellantrieb und/oder dem
Positionierantrieb in Steuerverbindung steht. Mit Hilfe der Maschinensteuerung
kann dann die Lage der Rotationsachsen (Drehwinkellage und axiale
Position der Prägehülsen, Abstand
der Rotationsachsen bzw. Spaltweite des Prägespalts) nach einem Wechsel
einer oder beider Prägehülsen automatisch
an die neue(n) Prägehülse(n) angepasst
werden. Die Umrüstzeit
kann dadurch noch weiter reduziert werden, so dass der Prägekalander
und die Fertigungsstraße, in
die die der Prägekalander
eingebaut ist, für
die Produktion besser genutzt werden können. Die maschinenlesbare
Codierung kann insbesondere Informationen über den Durchmesser und die
Geometrie der Oberflächenprofilierung
der Prägehülse und/oder sonstige
bei der Prägehülse einzustellende
Maschinenparameter beinhalten. Die in der maschinenlesbaren Codierung
gespeicherten Kenngrößen können bei
der Fertigung der Prägehülse mit
großer
Präzision
ermittelt werden. Da die Prägehülse nach
Montage an der Trägerwalze
aufgrund des Referenzanschlags in einer exakt definierten Axial-
und Drehwinkellage auf der Trägerwalze
angeordnet ist, entfällt ein
aufwändiges
Messen der Lage der Prägehülse. Somit
werden an dem Prägekalander
Messfehler, die zu einer Fehlpositionierung der Prägehülse führen können, von
vorne herein vermieden. Mit Hilfe der maschinenlesbaren Codierung
kann also die Maschine, bestehend aus der Halterung, den Trägerwalzen, den
Antriebsmotoren und der Maschinensteuerung auf einfache Weise an
unterschiedliche Prägehülsen angepasst
werden. Dabei ist es insbesondere möglich, an der Maschine beispielsweise
zum Erzeugen eines anderen Prägemusters,
vorübergehend
einen anderen Salz Prägehülsen zu
montieren und die Maschinenparameter (z.B. Prägespaltweite, Axialposition)
automatisch zu verändern.
Danach können
ggf. wieder die ursprünglichen
Prägehülsen montiert,
wobei sich die Maschinenparameter wieder genau auf die ursprünglichen
Werte einstellen. Die Maschine ermöglicht also bei der Produktion
eine einfache Anpassung an unterschiedliche, sich wiederholende Fertigungsaufträge. Die
maschinenlesbare Codierung kann einen optischen Strichcode und/oder
eine Abfolge von in einer magnetisierbaren Schicht angeordneten
magnetischen Polen aufweisen.
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Vorteilhaft
ist, wenn die maschinenlesbare Codierung in einem mit einem Sende- und/oder Empfangselement
verbundenen Datenspeicher abgelegt ist, und wenn die zumindest aus
dem Sende- und/oder Empfangselement und dem Datenspeicher gebildete
Anordnung vorzugsweise in die Mantelfläche der Prägehülse eingelassen ist, insbesondere
an einer Stelle, die nicht mit der Materialbahn in Prägeeingriff
steht. Dabei kann die aus dem Datenspeicher und dem Sende- und/oder Empfangselement
gebildete Anordnung sehr kompakte Abmessungen aufweisen. Mit Hilfe
des Sende- und/oder Empfangselements können die Kenngrößen für die Prägehülse berührungslos
aus dem Datenspeicher ausgelesen und gegebenenfalls in diesen einprogrammiert
werden. Zu diesem Zweck kann die Leseeinrichtung eine Sende- und/oder
Empfangseinrichtung aufweisen, die mit dem Sende- und/oder Empfangselement
der Prägehülse zur
Bildung einer kabellosen Übertragungsstrecke
zusammenwirkt. Gegebenenfalls ist es sogar möglich, in dem Datenspeicher
zusätzliche
Informationen abzulegen, die der Maschinensteuerung eine Plausibilitätskontrolle
der aus dem Datenspeicher ausgelesenen Kenngrößen ermöglicht. Als Datenspeicher ist
bevorzugt ein nicht flüchtiger
Datenspeicher vorgesehen, beispielsweise ein EEPROM. In die Prägehülse kann
außerdem
eine Batterie als Stromversorgung für den Datenspeicher und das Sende-
und/oder Empfangselement integriert sein.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung weist der Prägekalander
eine Einrichtung zur Erfassung der Betriebsdauer der mindestens
einen Prägehülse auf,
wobei in dem Datenspeicher mindestens ein von der Betriebsdauer
der Prägehülse abhängiger Kennwert
abgelegt ist, und wobei die Einrichtung zur Erfassung der Betriebsdauer
zum Verändern
des Kennwerts in Abhängigkeit
von der erfassten Betriebsdauer mit einer Schreibeinrichtung für den Datenspeicher
verbunden ist. In vorteilhafter Weise ist es dadurch möglich, in
der Prägehülse deren
Gesamtbetriebsdauer zu speichern, sogar dann, wenn die Prägehülse in mehrere
Prägekalander
eingebaut wird. In der Maschinensteuerung kann dann der gespeicherte
Betriebsdauer-Kennwert mit einem der Verschleißgrenze der Prägehülse zugeordneten Grenzwert
vergleichen werden, um bei einem Überschreiten der vorgesehenen
maximalen Betriebsdauer ein Auswechseln der Prägehülse zu veranlassen. Die Maschinensteuerung
kann eine Anzeigeeinrichtung für
den Betriebsdauer-Kennwert
haben.
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Vorteilhaft
ist, wenn die mindestens eine Prägehülse eine
mit dem Datenspeicher und dem Sende- und/oder Empfangselement verbundene
Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus einer Rotationsbewegung
der Prägehülse und/oder
einem elektromagnetischen Feld aufweist, dem die Prägehülse ausgesetzt
ist. Die zum Betrieb des Datenspeichers und des Sende- und/oder
Empfangselements benötigte
elektrische Energie wird dabei in der Prägehülse erzeugt, so dass eine aufwändige Stromeinspeisung über an der
Prägehülse vorgesehene Schleifkontakte
oder ein Auswechseln einer als Stromversorgung vorgesehenen Batterie
entfallen kann. Die Einrichtung zur Erzeugung der elektrischen Energie
kann eine Induktivität,
wie z.B. eine vorzugsweise auf einer Leiterplatte oder Leiterfolie
aufgedruckte Empfängerspule
aufweisen, die in einem veränderlichen
Magnetfeld angeordnet ist, das an der Halterung mittels einer Sendespule
erzeugt wird. Das Sende- und/oder
Empfangselement kann nach dem Prinzip der RFID-Technik (Radio Frequency
IDentification) arbeiten.
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Nachfolgend
ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht auf die Vorderseite einer einen Prägekalander aufweisenden Prägestation, wobei
eine erste Prägehülse des
Prägekalanders
auf einer Trägerwalze
montiert und eine zweite Prägehülse in Vormontagestellung
angeordnet ist,
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2 eine
Ansicht auf die Rückseite
der Prägestation,
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3 einen
Teillängsschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Trägerwalze,
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4 einen
Teillängsschnitt
durch ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Trägerwalze,
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5 einen
Teillängsschnitt
durch eine Prägehülse, in
die ein Transponder eingebaut ist,
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6 ein
Blockdiagramm einer Einrichtung zur berührungslosen Übertragung
von Daten zwischen einer Maschinensteuerung und einem in eine Prägehülse integrierten
Datenspeicher.
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Eine
Prägestation
weist einen in 1 und 2 im Ganzen
mit 1 bezeichneten Prägekalander zum
Prägen
einer flächigen
Materialbahn auf, wie zum Beispiel einer Papierbahn oder einer Kunststofffolie.
Der Prägekalander
hat zwei Bearbeitungswalzen 2a, 2b, die um parallel
zueinander verlaufende Rotationsachsen 3 verdrehbar an
einer Halterung 4 gelagert sind. Jede der Bearbeitungswalzen 2a, 2b hat
jeweils eine Trägerwalze 5a, 5b und
eine darauf angeordnete Prägehülse 6a, 6b.
Die Prägehülsen 6a, 6b sind
mit Profilierungen versehen, die in die Außenmantelflächen der Prägehülsen 6a, 6b eingraviert
und in der Zeichnung nicht näher
dargestellt sind. Die Profilierung der einen Prägehülse 6a, 6b ist eine
Positivform eines in die Materialbahn einzuprägenden Musters und die Profilierung
der anderen Prägehülse 6b, 6a eine
zu der Positivform passende Negativform. Zwischen den Prägehülsen 6a, 6b ist ein
Prägespalt
gebildet, in dem das Muster auf die Materialbahn übertragen
wird.
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Die
Prägehülsen 6a, 6b sind
lösbar
mit den Trägerwalzen 5a, 5b verbindbar
und in axialer Richtung von den Trägerwalzen 5a, 5b abziehbar
und auf diese aufsteckbar. In 1 ist eine
erste Prägehülse 6a auf
einer ersten Trägerwalze 5a montiert
und eine zweite Prägehülse 6b in
einer Vormontagestellung in gerader Verlängerung einer ihr zugeordneten
zweiten Trägerwalze 5b angeordnet,
auf welche die zweite Prägehülse 6b axial
aufschiebbar ist.
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Die
Halterung 4 hat beidseits der Bearbeitungswalzen 2a, 2b Halteteile 7, 8,
an denen Drehlagerteile 9a, 9b für die Bearbeitungswalzen 2a, 2b angeordnet
sind. Die Drehlagerteile 9a, 9b weisen Wälzlager
auf, die einen äußeren und
einen inneren Lagerring haben. Der innere Lagerring ist in Gebrauchsstellung
jeweils auf einem Lagerzapfen 10 angeordnet, der an der
Trägerwalze 5a, 5b vorgesehen
ist.
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Ein
erstes Halteteil 7 ist fest mit einem Bodenteil 11 verbunden,
das mit seiner Haupterstreckungsebene etwa horizontal angeordnet
ist und sich quer zu dem ersten Halteteil 7 erstreckt.
Das Bodenteil 11 liegt auf einem plattenförmigen Basisteil 12 auf,
das an einem Fundament, wie z.B. dem Boden einer Fabrikhalle verankert
ist.
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Ein
zweites Halteteil 8 ist an der dem ersten Halteteil 7 gegenüberliegenden
Seite der Trägerwalzen 5a, 5b angeordnet
und erstreckt sich ebenfalls quer zu der Haupterstreckungsebene
des Bodenteils 11. Zwischen dem zweiten Halteteil 8 und
dem Bodenteil 11 ist eine Schiebeführung angeordnet, über die
das zweite Halteteil 8 parallel zu den Rotationsachsen 3 zwischen
einer Arbeitsstellung und einer Servicestellung relativ zu dem ersten
Halteteil 7 verschiebbar gelagert ist. In der Arbeitsstellung
sind die Drehlagerteile 9a, 9b mit den daran angeordneten
inneren und äußeren Wälzlagerringen
auf die Lagerzapfen 12 der Trägerwalzen aufgesteckt und in der
in 2 gezeigten Servicestellung von diesen abgezogen.
Die Schiebeführung
weist mehrere an dem zweiten Trägerteil
angeordnete, seitlich voneinander beabstandete Säulen 13 auf, an denen
jeweils ein mit dem Bodenteil 11 verbundenes Schlittenteil verschiebbar
gelagert ist.
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Das
zweite Halteteil 8 hat eine Schwenklagerung, die zwei um
eine etwa in vertikaler Richtung verlaufende und seitlich von den
Trägerwalzen 6a, 5b beabstandete
Schwenkachse aus einer Schließstellung
in eine in 1 gezeigte Offenstellung relativ
zueinander verschwenkbare Schwenklagerteile 14, 15 hat.
Ein erstes, rahmenförmig
ausgebildetes Schwenklagerteil 14 ist mit der Schiebeführung und ein
zweites Schwenklagerteil 15, das etwa die Form einer Türe oder
Klappe aufweist, dient zur Befestigung der Drehlagerteile 9a, 9b.
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Mit
Hilfe einer Verriegelungseinrichtung sind die Schiebeführung in
der Arbeitsstellung und die Schwenklagerung in der Schließstellung
arretierbar. Die Verriegelungseinrichtung hat an dem ersten Schwenklagerteil 14 mehrere
auf das zweite Schwenklagerteil 15 zu- und von diesem wegverschiebbar
gelagerte Riegel 16, die in Verriegelungsstellung jeweils
in eine ihnen zugeordnete Öffnung 17 des
zweiten Schwenklagerteils 15 eingreifen. Die Riegel 16 sind
durch ein Griffstück
miteinander verbunden.
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In 3 und 4 ist
erkennbar, dass die Trägerwalzen 5a, 5b jeweils
einen hohlzylindrischen metallischen Kern 18 aufweisen,
der mit einer zylindrischen, aus einem elastischen Werkstoff bestehenden
Außenumfangswand 19 ummantelt
ist. Zwischen dem Kern 18 und der Außenumfangswand 19 ist
eine Druckkammer 20 angeordnet, die mit einer Hydraulikflüssigkeit
befüllt
ist. An die Druckkammer 20 grenzt ein Verdrängungselement 21 an,
das als Hubkolben ausgebildet ist, der in einer in dem Lagerzapfen 10 vorgesehenen
zylindrischen Bohrung in die Druckkammer 20 verschiebbar
gelagert ist.
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Bei
einem in 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel
steht das Verdrängungselement 21 mit einer
selbsthemmenden Gewindespindel 22 in Antriebsverbindung,
deren Spindelmutter 23 gegen den Lagerzapfen 10 abgestützt ist.
Die Gewindespindel 22 hat an ihrem freien Ende einen als
Betätigungsstelle 24 dienenden
Werkzeugansatz, der in einer Öffnung
des Lagerzapfens 10 angeordnet ist, die zum Verstellen
der Gewindespindel 22 von der Stirnseite der Trägerwalze 5a, 5b her
zugänglich
ist. An dem gegenüberliegenden
anderen Ende der Gewindespindel 22 ist eine Widerlagerstelle
vorgesehen, die an dem Verdrängungselement 21 zur
Anlage kommt.
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Zum
Auswechseln der Prägehülsen 6a, 6b wird
zunächst
die Verriegelungsstellung entriegelt, dann wird das zweite Schwenklagerteil 15 zusammen
mit den beiden daran angeordneten Drehlagerteilen 9a, 9b mit
Hilfe der Schiebeführung
von den Lagerzapfen 10 der Trägerwalzen 5a, 5b abgezogen. Dabei
verbleiben die Drehlagerteile 9a, 9b an dem zweiten
Schwenklagerteil 15. Danach wird das zweite Schwenklagerteil 15 aus
der Schließstellung
in die Offenstellung zur Seite verschwenkt, so dass die Stirnseiten
der Trägerwalzen 5a, 5b frei
zugänglich sind.
Die Trägerwalzen 5a, 5b werden
dann weiterhin von dem ersten Halteteil 7 gehalten. Dann
werden die Gewindespindeln 22 etwas aus den Lagerzapfen 10 herausgeschraubt,
um danach die Prägehülsen 5a, 5b von
den Trägerwalzen 5a, 5b axial
abzuziehen und entsprechende Ersatz-Prägehülsen 6a, 6b an den
Trägerwalzen 5a, 5b zu
montieren.
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Bei
einem in 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel
ist die Widerlagerstelle an einem an dem zweiten Schwenklagerteil 15 angeordneten Druckgeber 40 angeordnet,
der als hydraulischer Arbeitskolben ausgebildet ist, der in einem
Ein- und Auslassöffnungen 41 für eine Hydraulikflüssigkeit aufweisenden
Arbeitszylinder 42 verschiebbar ist. Der Druckgeber 40 ist
in Schließstellung
der Schwenklagerteile auf die der Druckkammer 20 abgewandte Stirnseite
des Verdrängungselements 21 zu-
und von dieser wegverschiebbar ist. Zwischen dem Druckgeber 40 und
dem Verdrängungselement 21 ist
eine Drehlagerung 43 vorgesehen, über die das Verdrängungselement 21 gegen
den Druckgeber 40 abgestützt ist. Die Drehlagerung 43 weist
ein Wälzlager auf.
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Die
Außenumfangswand 19 ist
durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer 20 in radialer Richtung
verstellbar und gegen die zylindrische Innenmantelfläche der
Prägehülse 5a, 5b anpressbar. Dadurch
kann die Prägehülse 6a, 6b auf
einfache Weise auf der Trägerwalze 5a, 5b in
axialer Richtung und in Umfangsrichtung fixiert werden.
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Zum
Auswechseln der Prägehülsen 6a, 6b wird
zunächst
der Druckgeber 40 drucklos geschaltet und danach die Verriegelungsstellung
entriegelt. Dann wird das zweite Schwenklagerteil 15 mit
Hilfe der Schiebeführung
von den Lagerzapfen 10 der Trägerwalzen 5a, 5b abgezogen.
Danach wird das zweite Schwenklagerteil 15 aus der Schließstellung
in die Offenstellung zur Seite verschwenkt, so dass die Stirnseiten
der Trägerwalzen 5a, 5b frei
zugänglich sind.
Dann werden die Prägehülsen 5a, 5b von
den Trägerwalzen 5a, 5b axial
abgezogen und entsprechende Ersatz-Prägehülsen 6a, 6b montiert.
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An
den Trägerwalzen 5a, 5b ist
jeweils ein Referenzanschlag 39 vorgesehen, gegen den die Prägehülsen 6a, 6b bei
der Montage mit einem daran angeordneten Gegenanschlag positioniert
werden. Dadurch sind die Prägehülsen 6a, 6b in
axialer Richtung und in Umfangsrichtung jeweils in einer definierten
Lage auf den Trägerwalzen 5a, 5b positioniert.
In dieser Lage werden die Prägehülsen 6a, 6b durch Einschrauben
der Gewindespindeln 22 in die Lagerzapfen 10 fixiert.
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Anschließend wird
das zweite Schwenklagerteil in die Schließstellung zurückverschwenkt
und danach mit den Drehlagerteilen 9a, 9b auf
die Lagerzapfen 10 aufgeschoben. In dieser Lage wird das
zweite Trägerteil
mit Hilfe der Verriegelungseinrichtung arretiert.
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Für jede Trägerwalze 5a, 5b ist
jeweils ein Antriebsmotor 25a, 25b vorgesehen,
der an der den Schwenklagerteilen 14, 15 abgewandt
gegenüberliegenden
Seite der Bearbeitungswalzen 14, 15 vorgesehen
ist. In 2 ist erkennbar, dass die Antriebsmotoren 25a, 25b in
gerader Verlängerung
der Trägerwalzen 5a, 5b angeordnet
sind und diese direkt antreiben. Die Antriebsmotoren 25a, 25b sind
mit einer Maschinensteuerung 37 verbunden, welche die Positionierung
der Drehbewegung der Trägerwalzen 5a, 5b steuert.
Dabei können
die Trägerwalzen 5a, 5b unabhängig voneinander
angesteuert werden, um die in die Prägehülsen 6a, 6b eingravierten
Muster in der richtigen Drehlage zueinander auszurichten.
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Die
erste Trägerwalze 5a ist
in Axialrichtung verschiebbar an der Halterung angeordnet und mittels
eines Stellantriebs 26 bezüglich ihrer Axialposition relativ
zu der zweiten Trägerwalze 5b verstellbar. Außerdem weist
der Prägekalander 1 eine
Versteileinrichtung zum Verstellen des Achsabstands der Trägerwalzen 5a, 5b und
somit der Prägespaltweite auf.
Die Verstelleinrichtung hat an dem zweiten Schwenklagerteil 15 eine
Linearführung,
an der ein erster Schlitten 28 quer zu den Rotationsachsen 3 verschiebbar
gelagert ist. Das zweite Schwenklagerteil 15 ist rahmenförmig ausgebildet
und hat an den Innenseiten einander gegenüberliegender Rahmenteile jeweils
eine Führungsbahn 27.
Zwischen den Führungsbahnen 27 ist
der erste Schlitten 28 angeordnet. An dem ersten Schlitten 28 ist
das Drehlagerteil 9a für
die zweite Trägerwalze 5b vorgesehen. Das
Drehlagerteil 9a für
die erste Trägerwalze 5a ist direkt
an dem zweiten Schwenklagerteil 15 angeordnet. In 1 ist
erkennbar, dass der Schlitten 28 mit einem Stellmotor 29 in
Antriebsverbindung steht, der an dem zweiten Schwenklagerteil 15 angeordnet
ist.
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An
der dem zweiten Schwenklagerteil 15 abgewandt gegenüberliegenden
Ende der zweiten Trägerwalze 5b ist
ein zweiter Schlitten 30 vorgesehen, der mittels eines
zweiten, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Stellmotors
relativ zu dem ersten Trägerteil
verschiebbar ist.
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Die
gesamte Halterung mit den daran angeordneten Trägerwalzen 5a, 5b ist
außerdem
mittels eines Positionierantriebs 31 parallel zu den Rotationsachsen 3 auf
dem plattenförmigen
Basisteil 12 verschiebbar. Dadurch kann das in die Materialbahn einzuprägende Muster
quer zur Längserstreckung der
Materialbahn positioniert werden.
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In 5 ist
erkennbar, dass in der Außenmantelfläche jeder
Prägehülse 6a, 6b jeweils
an einer Stelle, die nicht mit der Materialbahn in Prägeeingriff
steht, eine Vertiefung angeordnet ist, in die eine elektronische
Schaltung 32 eingelassen ist. Die Schaltung 32 ist
von einer verfestigten, elektrisch isolierenden Vergussmasse 33 umschlossen,
die an der Schaltung 32 und der Prägehülse 6a, 6b anhaftet.
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In 6 ist
erkennbar, dass die Schaltung 32 einen Datenspeicher 34 aufweist,
in dem Kenngrößen für die Prägehülse 6a, 6b abgelegt
sind. Außerdem
umfasst die Schaltung 32 ein Sende- und Empfangselement 35,
das mit einer an der Halterung ortsfest angeordneten Lese- und Schreibeinrichtung 36 drahtlos
in Übertragungsverbindung
steht. Das Sende- und Empfangselement 35 und der Datenspeicher 34 sind
an einer in die Prägehülse 6a, 6b integrierten elektrischen
Stromversorgung 38, die z.B. eine Batterie aufweisen kann,
angeschlossen.
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Die
Lese- und Schreibeinrichtung 35 ist zur Übermittlung
der in dem Datenspeicher 34 abgelegten Kenngrößen an der
Maschinensteuerung 37 angeschlossen. Nach jedem Wechsel
der Prägehülsen 6a, 6b werden
die Kenngrößen aus
dem Datenspeicher 34 ausgelesen und in die Maschinensteuerung 37 übertragen.
Diese steuert dann die Antriebsmotoren 25a, 25b,
die Stellmotoren 29, den Stellantrieb 26 und den
Positionierantrieb 31 in Abhängigkeit von den Kenngrößen und
passt somit den Prägekalander 1 an
die durch den Wechsel der Prägehülsen 6a, 6b veränderten
Betriebsbedingungen automatisch an. Die Maschinensteuerung 37 überprüft auch,
ob die Kenngrößen der
ersten Prägehülse 6a zu
den Kenngrößen der
zweiten Prägehülse 6b passen.
Wird dabei festgestellt, dass der Prägekalander 1 mit nicht zueinander
passenden Prägehülsen 6a, 6b bestückt ist,
wird die Ansteuerung der Antriebsmotoren 25a, 25b und
der Stellmotoren 29 gesperrt und ggf. eine Fehlermeldung
angezeigt.
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Die
Maschinensteuerung 37 weist eine in der Zeichnung nicht
näher dargestellte
Einrichtung zur Erfassung der Betriebsdauer der Prägehülsen 6a, 6b auf.
Die erfassten Betriebszeiten werden zu einem in dem Datenspeicher 34 abgelegten
Betriebsdauerwert hinzuaddiert und danach wird das Ergebnis der Addition
in dem Datenspeicher 34 als neuer Betriebsdauerwert abgelegt.
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Der
Datenspeicher 34 kann auch mit einem maximalen Betriebsdauerwert
vorbesetzt sein. In diesem Fall werden die erfassten Betriebszeiten
von dem Betriebsdauerwert subtrahiert und dann als neuer Betriebsdauerwert
in dem Datenspeicher 34 abgelegt. Die Verschleißgrenze
der Prägehülse 6a, 6b ist erreicht,
wenn der gespeicherte Betriebsdauerwert Null oder kleiner als Null
ist.