DE102006037189A1

DE102006037189A1 - Verfahren zum Durchführen eines Rollenwechsels bei einer Versorgungseinheit zum Zuführen eines bahnartigen Flachmaterials an eine Verpackungsmaschine oder dergleichen Verarbeitungsmaschine sowie Versorgungseinheit zum Durchführen dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE102006037189A1
Application number: DE102006037189A
Authority: DE
Inventors: Tuchwat Schagidow; Manfred Van Triel
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2008-02-14
Also published as: ATE458685T1; CN101484375A; MX2009001299A; EP1968874A2; EP1968874B1; US20100024364A1; BRPI0714282A2; DE502007002916D1; WO2008017450A3; WO2008017450A2; JP2010500258A

Abstract

Zum Durchführen eines Rollenwechsels bei einer Versorgungseinheit, die zum Zuführen eines bahnförmigen Flachmaterials an eine Verpackungsmaschine oder dergleichen Verarbeitungsmaschine von jeweils einen Flachmaterial-Vorrat bildenden Rollen dient, wird für diesen Rollenwechsel in einer Anschluss- oder Verbindungsstation das Flachmaterial der in Verwendung befindlichen Rolle mit einem Anschlussbereich einer bereitstehenden Anschlussrolle verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Versorgungseinheit zum Durchführen dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff Patentanspruch 10.
Ein Verfahren der gattungsmäßigen Art ist bekannt ( DE 10 2004 032 528 B3 ). Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt das lagegenaue Befestigen des Anfangs- oder Anschlussbereichs des Flachmaterials der für einen Rollenwechsel bereit gestellten Anschlussrolle unter Verwendung einer Klemmschiene, die außerhalb der Versorgungseinheit bzw. der dort für den Rollenwechsel vorgesehenen Verbindungsstation unter Verwendung einer Lehre an dem Anfang des Flachmaterials der Anschlussrolle befestigt wird.
Dies bedeutet, dass die am Anfang des Flachmaterials der Anschlussrolle vorgesehene Klemmschiene zusammen mit dieser Anschlussrolle an die Verbindungsstation transportiert und dann dort an dem Positionierelement befestigt werden muss, was zumindest ein relativ aufwendiges Handling bedeutet und bei beengten Platzverhältnissen vielfach nicht durchführbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Bereitstellung einer Anschlussrolle für den Rollenwechsel zu vereinfachten. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Versorgungseinheit zur Durchführung dieses Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruches 10.
Bei der Erfindung erfolgt die Verbindung zwischen dem Anfang der bereitzustellenden Rolle des Flachmaterials direkt an dem Positionierelement der Verbindungsstation durch Klemmen, d.h. dieses Positionierelement ist als Klemmelement oder Klemmwalze ausgebildet. Nach der Klemmbefestigung erfolgt dann durch Drehen, beispielsweise durch manuelles Drehen der Klemmwalze das lage- und/oder anschlussgenaue Ausrichten des Flachmaterials der Anschlussrolle, zur Erzielung eines übergangsrichtigen Anschließens des Flachmaterials beim Rollenwechsel.
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht eine Versorgungseinheit zum Zuführen eines bahnförmigen Flachmaterials, beispielsweise eines Folienmaterials an eine Verpackungsmaschine oder dergleichen Verarbeitungsmaschine;
2 in Seitenansicht eine Verbindungsstation der Versorgungseinheit zum Verbinden des Flachmaterials beim Wechseln einer aufgebrauchten Vorratsrolle des Flachmaterials gegen eine neue Vorratsrolle;
3 in schematischer Darstellung die wesentlichen Elemente der Verbindungsstation der 2;
4 in Einzeldarstellung einen der Dome (Foliendorne) der Vorrichtung gemäß 1.
Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Versorgungseinheit dient zum Zuführen eines Flachmaterials und bei der dargestellten Ausführungsform speziell zum Zuführen einer schweißbaren Kunststoff- bzw. Verpackungsfolie 2 an eine nicht dargestellte Verpackungsmaschine. Die Versorgungseinheit 1 besitzt hierfür an einem Maschinenrahmen 3 u.a. zwei mit ihrer Achse in horizontaler Richtung orientierte parallele Dorne 4 und 5, die jeweils zur Aufnahme einer Rolle 6 bzw. 7 (Folienrolle) der Kunststoff- bzw. Verpackungsfolie 2 dienen, von denen eine Rolle jeweils die bei laufender Verpackungsmaschine die in Verwendung befindliche Rolle ist, von der die Folie 2 in Richtung des Pfeils A abgezogen und der Verpackungsmaschine zugeführt wird, während die andere Rolle als Austausch oder Anschlussrolle für einen Rollenwechsel bereit steht.
Die 2 und 3 zeigen – jeweils in einem Zustand der Versorgungseinheit 1 unmittelbar vor einem Rollenwechsel – nochmals die beiden Dorne 4 und 5, die auf diesen Dornen angeordneten Rollen 6 und 7, von denen in dem dargestellten Zustand die Rolle 7 in Verwendung ist und die Rolle 6 für einen Rollenwechsel bereitsteht, sowie weitere mit ihren Achsen parallel zueinander und parallel zu den Dornen 4 und 5 angeordnete Umlenk- und Führungswalzen 8–10 für die Verpackungsfolie 2. Die Umlenk- und Führungswalzen 8–10 sind jeweils beidendig in einem Rahmen 11 einer ebenfalls am Maschinengestell 3 montierten Verbindungs- bzw. Schweißstation 12 drehbar gelagert.
Die Umlenkwalze 8 ist dabei dem Dorn 4 und die Umlenkwalze 9 dem Dorn 5 zugeordnet. Die beiden Umlenkwalzen 10 bilden zusammen mit einer weiteren Walze 13 eine Einrichtung 14 insbesondere zur gesteuerten Änderung oder Aufhebung der Folienspannung während des Rollenwechsels. Hierfür ist diese Folie 2 über alle drei Rollen 10 und 13 geführt. Die Walze 13 beidendig an jeweils einem Schwenkarm 13.1 drehbar gelagert, auf den ein Stellglied, beispielsweise ein Pneumatikzylinder 13.2 für ein gesteuertes Schwenken des Schwenkarmes 13.1 und damit der Walze 13 einwirkt. Die Walze 13 wird in Verbindung mit der Folienklemmeinrichtung auch zur druckbildrichtigen Positionierung der Folie verwendet.
Weiterer Bestandteil der Schweißstation 12 ist eine beidendig im Rahmen 11 drehbar gelagerte Klemmwalze 15, die einen Klemmschlitz 16 bildet, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Klemmwalze 15 zumindest auf ihrer für die Funktion der Schweißstation 12 erforderlichen Teillänge zweiteilig aus den beiden beidseitig vom Klemmschlitz 16 angeordneten Teilen 15.1 und 15.2 ausgeführt ist, die zum Festklemmen jeweils eines Folienanfangs gegeneinander verspannbar sind. Das Drehen der Klemmwalze 15 und gegebenenfalls auch das Öffnen und Schließen des Klemmspalts 16 erfolgen bei der dargestellten Ausführungsform manuell mit einer Dreh- und Schaltkurbel 17, die an einem Ende der Klemmwalze 15 vorgesehen ist.
Bestandteil der Schweißstation 12 sind weiterhin zwei beheizbare Schweißschienen 18, die mit ihrer Längserstreckung parallel zur Drehachse der Klemmwalze 15 liegen, um einen Winkel von etwas kleiner als 180° um diese Drehachse versetzt angeordnet sind sowie durch Betätigungselemente (z.B. Pneumatik-Zylinder) gesteuert auf die Klemmwalze 15 zu und von dieser Weg bewegbar sind.
Für einen Rollenwechsel beispielsweise zwischen der in den 2 und 3 in Verwendung befindlichen und nahezu verbrauchten Rolle 7 und der bereitstehenden neuen Rolle 6 ist letztere mit ihrem Folienanfang über die Umlenkwalze 8 geführt im Klemmspalt 16 der Klemmwalze 15 gehalten. Das Befestigen des Folienanfangs im Klemmschlitz 16 der Klemmwalze 15 erfolgt hierbei grundsätzlich so, dass der Folienanfang von oben her in den geöffneten Klemmspalt 16 eingesetzt, dieser dann zum Festklemmen der Folie 2 geschlossen wird. Anschließend wird die Klemmwalze 15 mit der Kurbel 17 manuell auf jeden Fall soweit gedreht, dass ein der Folie 2 der verwendeten Rolle 7 unmittelbar gegenüberliegender Umfangsbereich der Klemmwalze 15 zumindest einlagig mit der Folie 2 der für einen Rollenwechsel bereitgestellten Rolle 6 abgedeckt ist.
Das Verbinden des Folienanfangs mit der Klemmwalze 15 erfolgt dabei weiterhin so, dass beim Rollenwechsel ein seitengleicher Folienanschluss erfolgt. Hierfür wird bei der dargestellten Ausführungsform die Klemmwalze 15 nach dem Befestigen des Folienanfangs so gedreht, dass die Drehrichtung B an dem der verwendeten Folie benachbarten Umfangsbereich der Klemmwalze 15 der Bewegungsrichtung A der verwendeten Folie entgegengesetzt ist.
Um ein übergangs- und/oder druckbildrichtiges Anschließen der Folien beim Rollenwechsel zu gewährleisten, ist eine Ausrichtschiene 19 vorgesehen, die mit ihrer Längserstreckung parallel zur Achse der Klemmwalze 15 orientiert ist und sich über die gesamte Folienbreite erstreckt. An dieser Ausrichtschiene 19 wird die für den Rollenwechsel bereitstehende Folie 2 der Rolle 6 mit an der Folie vorgesehenen Markierungen, beispielsweise Druckmarken 2.1, exakt ausgerichtet.
Das Ausrichten der Folie an der Ausrichtschiene erfolgt in der Weise, dass die auf der Folie aufgebrachte Markierung (Druckmarke) an der Ausrichtschiene ausgerichtet wird. Dies erfolgt beispielsweise manuell durch den Bediener, wobei dieser die Folie nach dem Einführen in den Klemmspalt der Klemmwelle vor- oder zurückbewegt.
Nach dem Einspannen des Folienanfangs im Klemmspalt 16 erfolgt die tage- und anschlussrichtige Ausrichtung für den Anschweißvorgang durch eine 360° Drehung der Klemmwelle gegen die Laufrichtung der in Verwendung befindlichen Folienrolle.
Die Klemmwalze 15 wird anschließend in geeigneter Weise gegen Verdrehen gesichert.
Um diese Ausrichtschiene sowohl beim Bereitstellen einer Rolle auf dem Dorn 4, als auch beim Bereitstellen einer Rolle auf dem Dorn 5 verwenden zu können und insbesondere auch die Zugänglichkeit der Klemmwalze 15 zu verbessern, ist die Ausrichtschiene 19 schwenkbar vorgesehen.
Nach dem Ausrichten und/oder Festklemmen der Folie kann es zur Erzielung einer ausreichenden Folienspannung zwischen Rolle 6 und Klemmwalze 15 notwendig sein, die bereitstehende Rolle 6 etwas in Richtung einer erhöhten Folienspannung zu drehen.
Durch einen in der 2 schematisch mit 20 angedeuteten Sensor werden die, an der von der Rolle 7 abgezogenen Folie 2 befindlichen Druckmarken 2.1 ständig überwacht. Alternativ kann durch geeignete Sensoren auch der Durchmesser der Rollen 6, 7 überwacht werden.
Erkennt ein mit dem Sensor 20 verbundener Steuerrechner 21 der Verpackungsmaschine den unmittelbar bevorstehenden Verbrauch der in Verwendung befindlichen Rolle 6, 7, so wird durch den Steuerrechner 21 der Rollenwechsel eingeleitet.
Hierbei wird zunächst die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verpackungsmaschine gestoppt und somit die Abzugsgeschwindigkeit der Folie 2 von der Rolle 7 verlangsamt.
Beispielsweise durch den Sensor 20 oder durch einen weiteren Sensor 22, der an der Folie 2 vorhandene Markierungen, beispielsweise die Druckmarken 2.1 abtastet, wird schließlich auch das verlangsamte Abziehen der Folie 2 gestoppt.
Durch die vorzugsweise automatische Betätigung des Stellgliedes 14.2 wird nun die Folie zwischen verbrauchter Rolle 6,7 und Verpackungsmaschine durch die Klemmschiene 14.1 geklemmt. Durch vorzugsweise automatische Betätigung des Stellgliedes 13.2 und dem damit verbundenen Schwenken des Schwenkarmes und der an diesem angeordneten Umlenkrolle 13 wird nun soviel Folie von der Rolle 7 abgezogen bis die Markierung (Druckmarke) der Folie von einem weiteren Sensor 20 erfasst wird. Dies ist die Position, in welcher an der zugehörigen Schweißschiene ein übergangs- und/oder druckbildrichtiges Anschließen der Folie 2 der bereiststehenden Folienrolle 6 an die bis dahin verwendete Folienrolle 2 gewährleistet ist.
Anschließend erfolgt dann gesteuert durch den Steuerrechner 21 das Bewegen der Schweiß- und Trennschiene 18 aus der Ausgangsposition in die Schweißposition, in der durch einen Trennschweißvorgang das Verbinden der Folie 2 der Folienrolle 6 mit der an die Verpackungsmaschine führenden Folienbahn sowie zugleich auch ein Trennen der durch diesen Schweißvorgang erzeugten Verbindung von dem Folienrest der verbrauchten oder nahezu verbrauchten Folienrolle 7 erfolgen.
Um eine fehlerfreie, insbesondere auch belastungsfreie Schweißnaht beim Rollenwechsel zu erreichen, wird durch gesteuertes Schwenken der Walze 13 mit den Pneumatikzylinder 13.2 die zunächst permanente Vorspannung der Folie 2 zumindest im Bereich der zu erstellenden Schweißnaht reduziert oder aufgehoben.
Nach dem Trennschweißvorgang wird durch gesteuertes Betätigen des Stellgliedes 13.2 und Schwenken des Schwenkarms samt Umlenkrolle 13 der durch das Umwickeln der Klemmwelle entstandene Folienüberschuss zwischen der Klemmeinrichtung 14 und der Folienrolle 6 gespannt und danach die Klemmeinrichtung 14 geöffnet. Diese Vorgehensweise verhindert eine ruckartige Belastung der frischen Schweißnaht nach dem Wideranlaufen der Maschine.
Beendigung des Trennschweißens, d.h. nach erfolgtem Rollenwechsel läuft die Verpackungsmaschine gesteuert durch den Steuerrechner 21 wieder an, wobei die Folie 2 nunmehr von der Rolle 6 abgezogen wird. Die Rolle 7 wird manuell aus der Versorgungseinheit entnommen. Ebenso auch der an der Klemmwalze 15 vorhandene Folienrest durch Öffnen des Klemmspaltes 16. Für den erneuten Rollenwechsel wird eine neue Rolle 7 auf den Dorn 5 aufgesetzt und der Anfang dieser Rolle durch Festklemmen im Klemmschlitz 16 an der Klemmwalze 15 lage- und anschlußgenau befestigt und die Klemmwalze mit Hilfe der Kurbel 17 so gedreht, dass die zunächst von oben her in den Klemmschlitz 16 eingesetzte Folie 2 die Klemmwalze wiederum auf einem Großteil des Walzenumfanges umschließt, zumindest aber der der Folie 2 der verwendeten Rolle 6 zugewandte Umfangsbereich der Klemmwalze wenigstens einlagig von der Folie 2 umgeben ist und außerdem die bereitstehende Folie 2 für das übergangs- und/oder druckbildrichtiges Anschließen exakt ausgerichtet ist. Durch das Drehen der Klemmwalze 15, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Zurückdrehen der auf dem Dorn 5 vorgesehenen Rolle 7 wird wiederum die erforderliche Folienspannung zwischen dieser Rolle und der Klemmwalze 15 eingestellt.
Beim Verbrauch der auf dem Dorn 4 befindlichen Rolle 6 erfolgt dann in analoger Weise erneut ein Rollenwechsel.
Für den Rollenwechsel ist weiterhin auch erforderlich, dass die Rollen 6 und 7 bereits auf den Dornen 4 und 5 exakt ausgerichtet sind. Diese Ausrichtung erfolgt dann so, dass die Mittellinien der von den Rollen 7 bzw. 6 abgezogenen Folien in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu den Achsen der Dorne 4 bzw. 5 und dabei bevorzugt auch in der Mittellinie der Produktgruppe liegen.
Die 4 zeigt nochmals einen der beiden Dorne 4 bzw. 5 im Detail, zusammen mit einer Rolle 6 bzw. 7. Auf jedem Dorn ist ein Rollenanschlag 23 axial einstellbar vorgesehen. Die Einstellung dieses Anschlags erfolgt beispielsweise unter Verwendung eines an dem Dorn 4 bzw. 5 ebenfalls vorgesehenen Maßbandes 24 oder anderer Hilfsmittel, beispielsweise Sensoren usw.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

1: Versorgungsteil
2: Flachmaterial oder Folie
2.1: Druckmarke
3: Maschinenrahmen
4, 5: Dorn
6, 7: Rolle bzw. Folienrolle
8–10: Umlenkwalze
11: Rahmen
12: Schweiß- oder Bindungsstation
13: Walze
13.1: Schwenkarm
13.2: Betätigungseinrichtung bzw. Zylinder für Schwenkarm 13.1
14: Folienklemmeinrichtung
14.1: Klemmbalken
14.2: Betätigungseinrichtung für Klemmbalken
15: Klemmwalze
15.1, 15.2: Teil der Klemmwalze 15
16: Klemmspalt
17: Kurbel
18: Schweiß- und Trennschiene
19: Ausrichtschiene
20: Sensor
21: Rechner
22: Sensor
23: Rollenanschlag
24: Maßband
A: Bewegungsrichtung der der Verpackungsmaschine zugeführten Folie 2
B: Drehrichtung der Klemmwalze

Claims

Verfahren zum Durchführen eines Rollenwechsels bei einer Versorgungseinheit (1), die zum Zuführen eines bahnförmigen Flachmaterials (2) an eine Verpackungsmaschine oder dergleichen Verarbeitungsmaschine von jeweils einen Flachmaterial-Vorrat bildenden Rollen (6, 7) dient, wobei für den Rollenwechsel, bei dem in einer Anschluss- oder Verbindungsstation (12) das Flachmaterial (2) der in Verwendung befindlichen Rolle (6, 7) mit einem Anfang- oder Anschlussbereich einer bereitstehenden Anschlussrolle (7, 6) verbunden wird, dieser Anschlussbereich in der Verbindungsstation für ein übergangsrichtiges Anschließen an einem Positionierelement (15) exakt positioniert und nach dem Verbinden das Flachmaterial (2) von der bis zum Rollenwechsel verwendeten Rolle (6, 7) abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die exakte Positionierung des jeweiligen Anschlussbereiches das Flachmaterials (2) der Anschlussrolle (7, 6) in der Anschluss- oder Verbindungsstation (12) an dem dort vorgesehenen Positionierelement (15) durch Festklemmen befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement als Klemmwalze (15) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement als Klemmwalze (15) mit Klemmspalt (16) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich des Flachmaterials (2) der Anschlussrolle (7, 6) das Positionierelement (15) an wenigstens einem Umfangsbereich abdeckt, der dem Flachmaterial (2) der in Verwendung befindlichen Rolle (6, 7) benachbart liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden des Anschlussbereichs mit dem Positionierelement (15) dieses um seine Achse derart gedreht wird, dass das Flachmaterial (2) durch Aufwickeln auf den Umfang des Positionierelementes (15) dieses zumindest in einem dem Flachmaterial (2) der in Verwendung befindlichen Rolle (6, 7) benachbarten Umfangsbereichs wenigstens einlagig abdeckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lagegenaue Ausrichten des Flachmaterials (2) der Anschlussrolle (7, 6) an dem Positionierelement (15) unter Verwendung von an dem Flachmaterial (2) vorgesehenen Markierungen (2.1) sowie wenigstens eines Ausrichtelementes an der Verbindungsstation (12), beispielsweise unter Verwendung einer Ausrichtschiene (19) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das lagegenaue Ausrichten durch Drehen des Positionierelementes (15) bzw. durch Aufwickeln des Flachmaterials (2) auf das Positionierelement (15) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des in Verwendung befindlichen Flachmaterials (2) mit dem Flachmaterial (2) der Anschlussrolle (7, 6) überlappend ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Flachmaterials in Form einer schweißbaren Folie (2) das Verbinden beim Rollenwechsel durch Schweißen, vorzugsweise durch Trennschweißen erfolgt.
Versorgungseinheit zum Zuführen eines bahnartigen Flachmaterials an eine Verpackungsmaschine oder dergleichen Verarbeitungsmaschine mit wenigstens zwei Rollenaufnahmen (4, 5) zur Aufnahme jeweils eines Flachmaterial-Vorrats in Form einer Rolle (6, 7), von denen wenigstens eine Rolle (6, 7) die in Verwendung befindliche Rolle, von der das Flachmaterial (2) während des Betriebes der Verpackungsmaschine oder dergleichen Verarbeitungsmaschine abgezogen wird, und wenigstens eine weitere Rolle eine für den Rollenwechsel bereitstehende Anschlussrolle (7, 6) bilden, mit einer Verbindungsstation (12) durch die das Flachmaterial (2) der in Verwendung befindlichen Rolle (6) hindurchgeführt ist und an der an einer Verbindungsposition (18) ein Anschlussbereich des Flachmaterials der Anschlussrolle für einen übergangsrichtigen Anschluss exakt positioniert an einem Halte- und Befestigungselement (15) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halte- und Positionierelement eine um ihre Achse manuell drehbare Klemmwalze (15) ist.
Versorgungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für ein übergangsrichtiges Anordnen des Flachmaterials (2) der Anschlussrolle (7, 6) an der Verbindungsposition (18) an der Verbindungsstation (12) Ausrichtmittel (19) zum Ausrichten des Flachmaterials (2) unter Verwendung von an diesem vorgesehenen Markierungen (2.1) vorgesehen sind.
Versorgungseinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtmittel von wenigstens einer, vorzugsweise schwenkbaren Ausrichtschiene (19) gebildet sind.