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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme und Ausrichtung
einer Materialrolle in einem Rollenwechsler für Rotationsdruckmaschinen gemäß den Merkmalen
der Anspruchs 1.
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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.
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Um
Materialrollen aufzunehmen und leere Hülsen bzw. Restrollen auszuspannen,
ist es nötig, die
Tragarme eines Rollenwechslers in axialer Richtung zu öffnen. Die
Freigabe der Hülse
kann durch Verschiebung eines Spannkonus erfolgen. Häufig werden
die beiden Tragarme mit den Spannkonen aber entgegengesetzt zueinander
verstellt, um die Materialrolle einzuspannen oder die geleerte Hülse freizugeben.
Eine zum Teil erhebliche axiale Verschiebung der Tragarme ist auch
erforderlich, wenn Materialrollen mit unterschiedlichen Breiten
verarbeitet werden.
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Bei
vielen bekannten Rollenwechslern sorgt eine Seitenkantenregelung
bzw. -steuerung für
die korrekte Ausrichtung der Materialbahn in Laufrichtung. Dazu
muss die bereits eingespannte Materialrolle in axialer Richtung
verschoben werden, wobei dafür
zumeist nur Verschiebungen im Millimeterbereich, jedoch mit hoher
Genauigkeit erforderlich sind. 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 zu gefährlichen Vibrationen oder Bahnrissen führen kann.
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Bei
Rotationsdruckmaschinen für
kleinere Bahnbreiten bis 1 m und kleinen Druckauflagen ist ein hoher
Automatisierungsgrad der Anlage oftmals nicht gefordert. Vielmehr
werden in diesen Fällen
robuste und preiswerte Maschinen benötigt.
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Die
DE 600 09 190 T2 offenbart
einen Rollenwechsler, dessen Tragarme sowohl einzeln als auch gemeinsam
verstellbar sind.
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Die
DE 39 06 506 C2 zeigt
einen Abrollwagen für
bandförmiges
Material, dessen Schwenkarme mittels einer Gewindespindel gemeinsam
verstellbar sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und zur Aufnahme
und Ausrichtung einer Materialrolle in einem Rollenwechsler für Rotationsdruckmaschinen
zu schaffen, die in der Verstellung preiswerter und einfach zu realisieren
ist und eine geringe Fehleranfälligkeit
aufweist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass der Rollenwechsler auf teure und komplizierte Steuer-, Regel-
und Stellvorrichtungen und -antriebe verzichtet und damit in der
Herstellung wesentlich preiswerter und einfacher zu realisieren
ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der sinkenden Fehleranfälligkeit
und Ausfallrate der Druckmaschine.
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Eine
manuelle axiale Verstellung der Rollentragarme in einem Rollenwechsler
zur Aufnahme bzw. Freigabe einer Materialrolle erfolgt an jedem Tragarm
eigenständig.
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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. Für einen
Rollenträger
wird vorzugsweise eine Verstellachse zugeordnet, über welche die
beiden Tragarme des Rollenträgers
separat verstellt werden können.
Dabei ist weiterhin jedem Tragarm ein separates Einstellelement
zugeordnet. Das Einstellelement ist über die Verstellachse mit dem Tragarm
und dem daran befestigten Spannkonus verbunden. Durch Betätigen des
Einstellelementes wird der Tragarm mit dem Spannkonus axial entlang der
Drehachse verschoben.
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Die
Verstellachse ist parallel zur Drehachse der Materialrolle angeordnet
und vorzugsweise als Gewindespindel ausgebildet, die raumfest im
Rollenständer
angebracht ist. Vorteilhafterweise ist die Gewindespindel dynamisch
selbsthemmend. 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 für Vorschubantriebe,
wie zum Beispiel eine Motorspindel oder eine Vorschubachse gibt,
die dem Fachmann aber geläufig
sind und daher nicht detaillierter beschrieben werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Verstellachse parallel zur existierenden Linearführung der
Tragarme angeordnet. Es ist aber auch denkbar, Verstellung und präzise Führung in
einem einzigen Funktionselement zu realisieren. Ebenso ist es möglich, die
Verstellung der Tragarme in Richtung der Drehachse der Materialrolle
mithilfe einer Zylinder-Kolben-Anordnung vorzunehmen.
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Auf
der Gewindespindel ist vorzugsweise drehbar das Einstellelement
angebracht, welches andererseits verschiebefest am Tragarm montiert
ist. Die Gewindespindel ist am Tragarm montiert und steht in form-
und/oder kraftschlüssigem
Eingriff mit der Verstellachse. Der Tragarm ist wiederum axial beweglich
in einer Führung
im Rollenständer
angeordnet. Somit wird bei einer Betätigung des Einstellelementes
der Tragarm in axialer Richtung samt dem Spannkonus bewegt. Die
Betätigung
des Einstellelementes kann vorzugsweise per Hand oder mithilfe eines
mobilen Zusatzgerätes
mit entsprechendem Zwischengetriebe eingeleitet werden. Bei abgewandelten
Ausführungsformen
kann die Gewindespindel oder die sonstige Verstellachse auch die
Führung des
Tragarms übernehmen,
so dass keine separate Führung
erforderlich ist.
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Dem
Fachmann sind weitere Möglichkeiten bekannt,
eine axiale Verstellung des Tragarms zu erreichen. Als Einstellelemente
können
auch hier andere Vorschubantriebe verwendet werden.
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Die
Materialrolle wird zunächst
mit geeigneten Mitteln, wie z. B. einer Beschickungsanlage in den
Bereich der Drehachse eingebracht und zwischen den Spannkonen koaxial
vorpositioniert. Dann werden die Tragarme, und somit die Spannkonen durch
manuellen oder maschinellen Antrieb der Verbindungselemente je Tragarm
aufeinander zu bewegt, um in Eingriff mit der Wickelhülse zu gelangen. Um
die sichere Spannung der Materialrolle zwischen den Spannkonen zu
gewährleisten,
werden die Einstellelemente zusätzlich
gesichert. Dies kann durch eine einfache Klemmvorrichtung realisiert
werden.
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Zum
Zwecke der Zuführung
der von der Rolle ablaufenden Materialbahn zu einer Rotationsdruckmaschine
muss die Materialrolle noch hinsichtlich ihrer Kantenausrichtung
justiert werden. Dazu kann der Vorschubantrieb der Verstellachse
aktiviert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dies durch
einen Hohlwellengetriebemotor realisiert. Die Verstellachse, welche
als Gewindespindel ausgeführt
ist, wird durch die Drehbewegung der Hohlwelle hin und her gezogen.
Ebenso könnte
die Verstellachse direkt mit einer Abtriebswelle eines Schritt- oder
Drehmomentmotors verbunden sein. Auch hier ist mit einer speziellen Übersetzung
ein manueller Antrieb denkbar. Durch die auf der Gewindespindel festgestellten
Verbindungselemente werden nun beide Tragarme gleichförmig, samt
der eingespannten Materialrolle, in axialer Richtung verschoben.
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Soll
nun nach dem Rollenwechsel eine leere Hülse oder eine Restrolle aus
dem Rollenständer entfernt
werden, muss die Feststellung der Einstellelemente auf der Verstellachse
gelöst
werden, um beispielsweise durch eine entgegen gerichtete Drehbewegung
der Einstellelemente auf der Verstellachse die Spannkonen auseinander
zu bewegen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Rollenträgers
mit einer schematischen Darstellung einer Vorrichtung zur manuellen
Tragarmverschiebung;
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2 eine
schematische Schnittdarstellung des Rollenträgers, gesehen entlang einer
Schnittlinie A-A in 1,
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Die
Ausführung
der 1 dient zur Erklärung der Erfindung, fällt aber
nicht unter den Schutzbereich.
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1 zeigt
eine Seitenansicht eines Rollenträgers in einem Rollenwechsler.
An einer drehbar gelagerten Schwenkachse ist mindestens ein Rollenträger angeordnet,
welcher einen ersten Tragarm 02 und einen zweiten Tragarm 03 umfasst.
An den Tragarmen 02, 03 sind jeweils Spannkonen 04 befestigt, wobei
die jeweils zu einem Rollenträger
gehörenden Spannkonen 04 einander
gegenüberliegend
so angeordnet sind, dass ihre Drehachsen in koaxialer Ausrichtung
mit der Drehachse 06 einer eingespannten Materialrolle 07 liegen.
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Eine
Verstellachse 08, hier als Gewindespindel 08 ausgeführt, ist
parallel zur Drehachse 06 der Materialrolle 07 am
Rollenträger
angeordnet.
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An
jedem Tragarm 02, 03 ist ein manuelles Einstellelement 09,
hier eine Mutter 09 vorgesehen, die sowohl mit der Gewindespindel 08 als
auch mit dem Tragarm 02 bzw. 03 in Eingriff steht.
In axialer Richtung ist die Mutter 09 relativ zum Tragarm 02 bzw. 03 feststehend,
in radialer Richtung drehbar gelagert, jedoch relativ zur Gewindespindel 08 axial
verschiebbar angeordnet. Die Mutter 09 ist vorzugsweise
als selbsthemmende Mutter 09 ausgebildet.
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Die
Beweglichkeit der Mutter 09 in radialer Richtung wird vorzugsweise
durch ein Kegel- oder Schrägkugellager
realisiert, um sowohl die Aufnahme von Radial- als auch von Axialkräften im
Lager gewährleisten
zu können.
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Durch
Drehung der am Tragarm 02 bzw. 03 axial fixierten
Mutter 09 wird der Tragarm 02 bzw. 03 auf
der Gewindespindel 08 in axialer Richtung verschoben.
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Die
Funktionsweise der Verstellung der Tragarme 02, 03 wird
in 2 weitergehend erläutert.
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Nach
dem Einspannen der Materialrolle 07 werden die Tragarme 02, 03 an
den Muttern 09 jeweils durch eine, in dieser Figur nicht
dargestellten Feststellvorrichtung fixiert, so dass diese relativ
zum Tragarm 02 bzw. 03 nicht mehr drehbar sind.
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An
einem Ende der Gewindespindel 08 ist ein Antrieb, vorzugsweise
ein Hohlwellengetriebemotor 11 vorgesehen, welcher vom
Bediener betätigt wird,
wenn die bereits fest eingespannte Materialrolle 07 in
axialer Richtung zur Bahnausrichtung verschoben werden soll. Die
jeweils im Tragarm 02, 03 fixierten Muttern 09 bewegen
nun durch deren Eingriff mit der Gewindespindel 08 beide
fixierte Tragarme 02, 03 gemeinsam in axialer
Richtung. Andere Antriebsvarianten hierfür sind ebenfalls denkbar. Beispielsweise
dass die Gewindespindel 08 eine Drehmomentstütze hat
und durch den Hohlwellengetriebemotor 11 hin und her gezogen
wird (wie in der Zeichnung dargestellt), zum anderen, dass die Gewindespindel
frei ist und durch ihre Drehung die Muttern 09, die an
den Tragarmen 02, 03 befestigt sind, verschiebt.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung des Rollenträgers entlang
der in 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A. Die Rollentragarme 02, 03 sind
an einer Linearführung,
welche im Tragrahmen 12 des Rollenständers integriert ist, angebracht.
In der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die Linearführung als
Wälzführung mit
einer Profilschiene 13 und Rollenumlaufschuhen 14 ausgeführt. Der
Fachmann kennt gleichwirkende Linearführungen und kann solche anstelle
der hier beschriebenen auswählen.
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Die
Gewindespindel 08 verläuft
parallel zur oberhalb der Darstellungsebene liegenden Drehachse 06 der
Materialrolle. Die Muttern 09 sind jeweils an einem der
Tragarme 02 bzw. 03 gelagert. Sie stehen mit ihrem
Innengewinde in Eingriff mit der Gewindespindel 08. Um
eine radiale Bewegung der Mutter 09 mit hohem Drehmoment
zu erreichen, ist diese über ein
Getriebe 17 mit einer Vorgelegewelle 16 verbunden.
Das Getriebe 17 ist vorzugsweise als Zahnriemengetriebe 17 ausgeführt, welches
mit einem ersten Zahnrad 18 und einem zweiten Zahnrad 19 die benötigte Übersetzung
bereitstellt. Vorzugsweise wird zur Verstellung des Tragarmes 02 bzw. 03 die Vorgelegewelle 16 mit
einem mobilen Druckluftschrauber 21 in Rotation versetzt.
Hiefür
kann selbstverständlich
auch ein anderer mobiler Rotationsantrieb, z. B. ein Akkuschrauber 21 verwendet
werden. Bei entsprechender Übersetzung
kann der Antrieb der Vorgelegewelle 16 auch per Hand beispielsweise über einen
Hebel mit Umschaltknarre oder eine Kurbel mit Freilauf erfolgen.
Durch die Drehung der Mutter 09 wird der Tragarm 02, 03 relativ
zur Gewindespindel 08 axial verschoben.
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An
der Vorgelegewelle 16 ist weiterhin eine Feststellvorrichtung 22 vorgesehen,
mithilfe derer der Tragarm 02 bzw. 03 nach dem
Einspannen der Materialrolle relativ zur zugehörigen Mutter 09 fixiert wird.
Es ist vorteilhaft, die Feststellvorrichtung 22 auf der
Vorgelegewelle 16 anzuordnen, weil durch die Übersetzung
des Getriebes 17 entsprechend kleinere Klemmkräfte ausreichen,
und den Tragarm 02, 03 sicher zu fixieren.
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Zur
axialen Verschiebung der eingespannten Materialrolle wird die Gewindespindel 08 durch
die Mutter 09 im Hohlwellengetriebe hin und her gezogen.
Dies geschieht bevorzugt mittels Hohlwellengetriebemotor 11 mit
integriertem Wegaufnehmer.
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Zur
Stabilisierung der Gewindespindel 08 ist eine Drehmomentstütze 23 vorgesehen.
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Jede
Mutter 09 ist im nicht zum Tragarm 02; 03 drehfixierten
Zustand eigenständig
manuell antreibbar.
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Die
Verstellachse 08 und die Einstellelemente 09 sind
vorzugsweise als hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten ausgebildet.
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- 01
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- 02
- erster
Tragarm
- 03
- zweiter
Tragarm
- 04
- Spannkonus
- 05
-
- 06
- Drehachse
- 07
- Materialrolle
- 08
- Verstellachse;
Gewindespindel
- 09
- Einstellelement;
Mutter
- 10
-
- 11
- Antrieb;
Hohlwellengetriebemotor
- 12
- Tragrahmen
- 13
- Profilschiene
- 14
- Rollenumlaufschuh
- 15
-
- 16
- Vorgelegewelle
- 17
- Getriebe,
Zahnriemengetriebe
- 18
- erstes
Zahnrad
- 19
- zweites
Zahnrad
- 20
-
- 21
- Druckluftschrauber,
Akkuschrauber
- 22
- Feststellvorrichtung
- 23
- Drehmomentstütze