-
Die
Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung beim Hülsenbersten gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1.
-
Aufgrund
von immer größer werdenden
Breitenbereichen, insbesondere im Zeitungsdruck kann es ab einer
bestimmten Materialbahnbreite und Bahngeschwindigkeit zum Hülsenbersten
kommen. Dabei können
umherfliegende Hülsenteile
Bedienpersonal verletzen oder den Rollenwechsler oder andere Geräte beschädigen. Diese
Gefahr besteht insbesondere bei Papierrollen mit einer Breite von
größer als
2.000 mm und ab einer Materialbahngeschwindigkeit von größer als
10 m/s. Da in der heutigen Zeit mehr und mehr große Papierrollen
verwendet werden und auch die Bahngeschwindigkeit aufgrund konstruktiver
Verbesserungen immer weiter erhöht
werden kann, ist das Problem des Hülsenberstens in der Druckindustrie
inzwischen von enormer Bedeutung.
-
Bei
einem kritischen Restrollendurchmesser, welcher etwa ab 150 mm vorliegt,
tritt der gefürchtete Hülsenbruch
bzw. das Hülsebersten
ein, wobei eine sichere Vorhersage eines solchen Fehlers nicht möglich ist.
In diesem Fall bricht die Rolle aufgrund der großen Belastung bei der schnellen
Rotation in mehrere Teile, welche unkontrolliert aus dem Rollenwechsler
herausgeschleudert werden. Da die Hülsenteile dabei weit aus dem üblichen
Schwenk- und Bewegungsbereich der Materialrollen herausgeschleudert
werden können,
bestehen große
Gefahren für
Bedienpersonal und Maschine.
-
Aus
dem Stand der Technik sind Bereichsabsicherungen in Form von Umzäunungen
oder Rollgittern bekannt. Meist ist an bahnverarbeitenden Anlagen
eine berührungslos
arbeitende Bereichsabsicherung in Form einer Schleuse vorgesehen,
welche durch den Einsatz von Lichtschranken oder Ultraschallsensoren
dafür sorgen,
dass beispielsweise Materialrollen problemlos die Schleuse passieren können, während ein
unbefugtes Durchqueren der Sensorsignale durch Bedienpersonal einen
Alarm auslöst
oder die Bewegungen der Materialrolle stoppt, um Unfälle zu verhindern.
-
Verschiedene
Normen schreiben weiterhin eine Bereichsabsicherung an Gefahrenstellen
vor. Hierzu sei beispielsweise die DIN EN 1010 (Sicherheit von Maschinen-Sicherheitsanforderungen
an Konstruktion und Bau von Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen)
genannt, in welcher verschiede Bereichsabsicherungen beschrieben
sind.
-
-
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung beim
Hülsenbersten
zu schaffen, die einfach und preiswert herstellbar ist und direkt
an der Gefahrenstelle wirkt, so dass ein Umherfliegen der Hülsenteile
weitestgehend vermieden werden kann.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Schutzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die Schutzvorrichtung einfach und preiswert herstellbar ist
und direkt an der Gefahrenstelle wirkt, so dass ein Umherfliegen
der Hülsenteile
weitestgehend vermieden werden kann. Vorteilhafterweise ist es mit
der vorliegenden Erfindung auch möglich, dass Bedienpersonal trotz
Erreichen einer kritischen Restrollendrehzahl im Bereich des Rollenwechslers
verbleiben kann und eine manuelle Bedienung am Rollenwechsler dadurch
nicht ausgeschlossen wird.
-
Eine
Schutzvorrichtung umfasst ein zweiteiliges Schutzgehäuse, welches
bei Erreichen einer kritischen Restrollendrehzahl bzw. bei Unterschreiten eines
kritischen Restrollendurchmessers derart an eine ablaufende Materialrolle
angenähert
wird, dass es diese möglichst
vollständig
umschließt
und nur einen kleinen Spalt für
den Austritt einer ablaufenden Materialbahn freilässt.
-
Für den Fall,
dass nun ein Hülsenbersten eintritt,
werden die abgeschleuderten Teile innerhalb der Schutzvorrichtung
aufgefangen und ein Umherschleudern wird verhindert. Die Maschine
kann dann gestoppt werden, um die aufgefangenen Hülsenteile aus
der Schutzvorrichtung zu entnehmen.
-
In
einer weiter Ausführungsform
sind ein erstes und ein zweites Schutzgehäuseteil am Rollenwechsler vorgesehen,
welche sich über
die gesamte Breite einer Materialrolle erstrecken und durch eine gegenläufige Bewegung
so zueinander verlagert werden, dass sie die ablaufende Materialrolle
nahezu vollständig
umgeben und sich zu dem Schutzgehäuse verbinden lassen.
-
Ein
erstes Schutzgehäuseteil
ist an einem Restrollenbehälter
befestigt, welcher ohnehin am Rollenwechsler zum Sammeln der leeren
Hülsen
benötigt
wird. Ein zweites Schutzgehäuseteil
wird außerhalb
des Durchschwenkbereichs des Rollenwechslers angebracht. Sowohl
der Restrollenbehälter
als auch das zweite Schutzgehäuseteil
sind in einer bevorzugten Ausführungsform
quer zu einer Rollenträgerlängsachse
verfahrbar. Der Restrollenbehälter
mit dem ersten Schutzgehäuseteil
wird vorzugsweise auf einem Transfertisch verfahren.
-
Wird
nun beim Betrieb des Rollenwechslers die kritische Restrollendrehzahl
bzw. der kritische Restrollendurchmesser erreicht, so wird das Schutzgehäuse bzw.
die beiden Schutzgehäuseteile
derart am Rollenwechsler aufeinander zu bewegt, dass sie die ablaufende
Materialrolle bis auf einen kleinen Spalt für den Durchlass der Materialbahn
umgeben.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
umfassen die Schutzgehäuseteile
jeweils eine verstellbare Schutzschale in Form eines Rohrabschnittes
(längs abgeschnitten)
bzw. Hohlzylinderabschnittes, so dass die Lage des verbleibenden
Schlitzes für
die Materialbahn in Abhängigkeit
vom Restrollendurchmesser steuerbar bzw. nachführbar ist. Durch diese Lösung kann
der verbleibende Schlitz besonders klein gehalten werden, was die
Schutzwirkung der Vorrichtung weiterhin erhöht.
-
In
abgewandelten Ausführungen
kann das Schutzgehäuse
aus mehr als zwei Gehäuseteilen
zusammengesetzt sein. Es sind auch verformbare Gehäuseteile
einsetzbar, die durch elastische Verbiegung an den Durchmesser der
abzukapselnden Restmaterialrolle angepasst werden können.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
-
Es
zeigen:
-
1 einen
Rollenwechsler mit einer Schutzvorrichtung in Seitenansicht;
-
2 eine
seitliche Detailzeichnung des Bereichs A in 1 mit geöffneter
Schutzvorrichtung;
-
3 eine
seitliche Detailzeichnung der Schutzvorrichtung gemäß 2 in
geschlossenem Zustand;
-
4 eine
Detaildarstellung der Schutzvorrichtung in einer Klebeposition.
-
1 zeigt
einen Rollenwechsler 01 mit einer Schutzvorrichtung 02.
Die Schutzvorrichtung 02 ist im Zeichnungsbereich A in
geschlossener Stellung dargestellt.
-
Die
Schutzvorrichtung 02 umfasst ein erstes Schutzgehäuseteil 03 und
ein zweites Schutzgehäuseteil 04.
Das erste Schutzgehäuseteil 03 ist
in der bevorzugten Ausführungsform
an einer Längsseite eines
Restrollenbehälters 06 vorgesehen.
-
In
an sich bekannten Ausführungsformen des
Rollenwechslers 01 wird der Restrollenbehälter 06 zum
Auffangen einer leeren Resthülse
auf einem Transfertisch 07 angeordnet, welcher auf einer Schiene 08 quer
zu einer Rollenständerachse 09 verfahrbar
ist. Ein Rollenständer 11 umfasst
zwei Rollenträger 12; 13,
welche jeweils durch zwei in der Bildebene hintereinander liegende
Rollentragarme gebildet werden. Der Rollenständer 11 ist um die
Rollenständerachse 09 verschwenkbar.
-
Je
nach verwendetem Durchmesser einer Materialrolle 14; 14' im Rollenträger 12 nimmt
der Rollenständer 11 zur
Durchführung
der Klebung beim fliegenden Rollenwechsel verschiedene Klebepositionen
ein, die durch 16 und 16' (Verdrehungswinkel des Rollenständers 11)
gekennzeichnet sind. Zum Einnehmen der Klebeposition 16; 16' wird der Rollenständer 11 um
seine Rollenständerachse 09 verschwenkt
und ein Kleberahmen 17 in die dargestellte Klebeposition 16; 16' verschwenkt.
Der Rollenständer 11 ist
in der Klebeposition 16 dargestellt. Die Klebeposition 16' ist in der 1 nur
durch die Darstellung der Materialrolle 14' und die Lage der Rollenträger 12; 13 durch
eine senkrechte Linie angedeutet.
-
Eine
ablaufende Materialrolle 18; 18' im Rollenträger 13 wird bei Erreichen
eines kritischen Restrollendurchmessers von der Schutzvorrichtung 02 bzw.
von den Schutzgehäuseteilen 03, 04 umgeben bzw.
umschlossen. Im Detail A wird die Schutzvorrichtung 02 später in den
Erläuterungen
zu den 2 bis 4 beschrieben.
-
Im
normalen Betrieb des Rollenwechslers 01 ist das zweite
Schutzgehäuseteil 04 außerhalb
des Durchschwenkbereiches des Rollenständers 11 angeordnet,
wie dies mit dem Bezugszeichen 04' angedeutet ist. Das zweite Schutzgehäuseteil 04' ist vorzugsweise
auf einer Führungsschiene 19 verfahrbar. Diese
Verfahrbarkeit kann beispielsweise über einen Drehantrieb mit Zahnrad
und Zahnstange oder einem Zylinder realisiert werden, wobei eine
Stromversorgung über
eine nicht dargestellte Schleppkette realisiert werden kann.
-
Zur
Aktivierung der Schutzvorrichtung 02 muss sich der Rollenständer 11 in
der Klebeposition 16; 16' befinden. Der Restrollenbehälter 06 wird
dann von seiner Wartestellung auf den Transfertisch 07 verfahren.
Der Restrollenbehälter 06 wird
mit dem Transfertisch 07 entsprechend der Klebeposition 16; 16' (dargestellt
ist der Restrollenbehälter 06 für die Klebeposition 16') in den Rollenwechsler 01 eingefahren.
Die Positionsüberwachung
erfolgt vorzugsweise über
einen Messstab, welcher an der Schiene 08 angeordnet sein
kann. Gleichzeitig wird das zweite Schutzgehäuseteil 04 auf der
Führungsschiene 19 in
Richtung des Restrollenbehälters 06 verfahren,
bis es vorzugsweise am ersten Schutzgehäuseteil 03 anschlägt (dargestellt
im Detail A).
-
Durch
einen Sensor kann dieser Anschlag überwacht werden und eine Verbindung
der Schutzgehäuseteile 03; 04 anschließend beispielsweise mechanisch über eine
Einrastung erfolgen.
-
In
den 2 und 3 ist das Detail A aus 1 in
verschiedenen Stellungen dargestellt.
-
Das
erste Schutzgehäuseteil 03 umfasst eine
verstellbare Schutzschale 21, das zweite Schutzgehäuseteil 04 umfasst
ebenfalls eine verstellbare Schutzschale 22. Die Schutzschalen 21; 22 sind vorzugsweise
in der Art eines Rohrabschnittes (Längsschnitt), bzw. eines Abschnittes
eines Holzylinders geformt, wodurch ein Umschließen der ablaufenden Materialrolle 18' erleichtert
wird.
-
Denkbar
sind aber durchaus auch einfache Schutzschalen, die beispielsweise
als Platten ausgeführt
sind, dabei könnte
dem ersten Schutzgehäuseteil
eine horizontal ausgerichtete und horizontal verschiebbare Platte
zugeordnet sein und eine vertikal ausgerichtete und vertikal verschiebbare
dem zweiten Schutzgehäuseteil.
Der Fachmann kann mögliche
Konstruktionen auf einfache Weise entwerfen.
-
Die
Schutzschalen 21; 22 sind in der dargestellten
bevorzugten Ausführungsform
um ihre Mittelachse 23 einzeln oder gemeinsam verschwenkbar. Die
Mittelachse 23 ist die Rotationsachse des Hohlzylinders,
dessen Abschnitte die Schutzschalen 21; 22 darstellen.
Die Verdrehung der Schutzschalen 21; 22 erfolgt
vorzugsweise über
einen nicht dargestellten Antrieb, der vorzugsweise am zweiten Schutzgehäuseteil 04 angeordnet
ist. Zum Verdrehen der Schutzschale 21, kann die Antriebsenergie
vom zweiten Schutzgehäuseteil 04 auf
die Schutzschale 21 über
ein nicht dargestelltes Zahnradgetriebe erfolgen.
-
An
den Schutzschalen 21; 22 sind an der der Materialbahn
zugewandten Seite vorzugsweise Sensoren 24 vorgesehen,
die eine von der Materialrolle 18' ablaufende Materialbahn 26' detektieren
-
Sind
also nun die Schutzgehäuseteile 03 und 04 verbunden,
wie in 2 dargestellt, werden die Schutzschalen 21; 22 aktiviert
und gegenläufig
nacheinander oder gemeinsam verdreht, bis die Sensoren 24 die
Materialbahn 26' in
einem vordefinierten Abstand detektieren (3).
-
Der
verbleibende Spalt zum Durchlass der Materialbahn 26' kann so groß gewählt werden,
dass trotz des sich ändernden
Durchmessers der Restrolle 18' der Durchlass der Materialbahn 26' gewährleistet wird.
Vorteilhafterweise kann jedoch mit den Sensoren 24 ein
Nachführen
der Schutzschalen 21; 22 realisiert werden, so
dass der tatsächlich
verbleibende Spalt klein gehalten werden kann.
-
In 4 ist
die Schutzvorrichtung 02 im Detail gezeigt, wenn sie in
der Klebeposition 16 betrieben wird. Die Schutzgehäuseteile 03; 04 wurden dazu
derart positioniert (horizontal verschoben), dass sie eine, in Klebeposition 16 befindliche
ablaufende Materialrolle 18 umschließen. Die Nachführung der Schutzschalen 21; 22 in
Abhängigkeit
vom Durchmesser der ablaufenden Materialrolle 18 erfolgt
auch hier über
die Sensoren 24, welche den Abstand zur Materialbahn 26 erfassen
und eine Regelung bei Über-
oder Unterschreitung eines festgelegten Toleranzbereiches eine Nachstellen
der Lage der Schutzschalen 21; 22 veranlasst.
-
Für die Beschreibung
des weiteren Ablaufs wird wieder Bezug auf 1 genommen.
-
Sofern
beim Ablauf der Materialrolle 18; 18' kein Hülsenbruch
erfolgte, werden nach der Anklebung der neuen Materialrolle 14; 14' die Schutzschalen 21; 22 in
ihre Ausgangsposition zurückgefahren und
die Schutzgehäuseteile 03; 04 getrennt
und auseinander gefahren. Das Schutzgehäuseteil 04 fährt in seine
Ausgangsposition 04'.
Das Schutzgehäuseteil 03 mit
dem Restrollenbehälter 06 wird
so weit zurückgefahren,
dass der Schwenkbereich des Rollenwechslers 01 frei ist,
so dass der Rollenträger 11 in eine
waagerechte Position verschwenkt werden kann, in der die Resthülse entsorgt
und wiederum eine neue Materialrolle aufgeachst werden kann.
-
Zum
Entsorgen der Resthülse
wird der Restrollenbehälter 06 wieder
unter den Rollenträger 11 eingefahren,
anschließend
werden die Tragarme 12; 13 auseinanderbewegt,
wodurch die Resthülse
in den darunterstehenden Resthülsenbehälter 06 fällt.
-
Sofern
ein Hülsenbruch
aufgetreten ist, werden im einfachsten Fall nach dem erfolgten Notstop und
anschließendem
Auseinanderfahren der Schutzgehäuseteile 03 und 04 die
Hülsenteile
manuell eingesammelt und entsorgt. Es ist ebenso möglich, eine räumliche
Verbindung zwischen dem Resthülsenbehälter 06 und
dem Innenraum der Schutzvorrichtung 02 vorzusehen. Dadurch
könnte
beispielsweise mit einer Absaugvorrichtung die Hülsenreste direkt in den Restrollenbehälter 06 entsorgt
werden.
-
Ebenso
ist es möglich,
die Schutzvorrichtung 02 zu öffnen und soweit zu verschwenken,
dass die Hülsenteile
selbsttätig
in den Resthülsenbehälter 06 fallen
können.
-
- 01
- Rollenwechsler
- 02
- Schutzvorrichtung
- 03
- Schutzgehäuseteil,
erstes
- 04
- Schutzgehäuseteil,
zweites
- 05
-
- 06
- Restrollenbehälter
- 07
- Transfertisch
- 08
- Schiene
- 09
- Rollenständerachse
- 10
-
- 11
- Rollenständer
- 12
- Rollenträger
- 13
- Rollenträger
- 14
- Materialrolle
- 15
-
- 16
- Klebeposition
- 17
- Kleberahmen
- 18
- Materialrolle
- 19
- Führungsschiene
- 20
-
- 21
- Schutzschale
- 22
- Schutzschale
- 23
- Mittelachse
- 24
- Sensor
- 25
-
- 26
- Materialbahn,
ablaufend
- 04'
- Schutzgehäuseteil,
zweites
- 14'
- Materialrolle
- 16'
- Klebeposition
- 18'
- Materialrolle
- 26'
- Materialbahn
- A
- Zeichnungsbereich