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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle oder zum Abwickeln der Materialbahn von der Rolle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle oder zum Abwickeln der Materialbahn von der Rolle wird z. B. an einer Rollendruckmaschine oder an einer Textilmaschine oder an einer sonstigen eine Materialbahn verarbeitenden Maschine verwendet, um eine Materialbahn, insbesondere einen bahnförmigen Bedruckstoff zu einer Rolle aufzuwickeln oder von einer Rolle abzuwickeln. Dabei ist die Materialbahn z. B. aus einem Papier oder aus einem Textilwerkstoff oder aus einem Kunststoff oder aus einer metallischen Folie oder aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet. Eine solche Rolle, die auch als eine Warenrolle bezeichnet wird, weist einen Durchmesser z. B. im Bereich zwischen 100 mm und 1.500 mm auf. Eine solche Rolle kann eine axiale Länge z. B. im Bereich von 500 mm bis 3.000 mm und eine Masse von über 1.000 kg oder sogar mehr als 2.000 kg aufweisen. Beim Bewegen einer solchen Rolle in der sie auf- oder abwickelnden Vorrichtung von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition ist äußerste Vorsicht geboten, um eine Gefährdung von Personen, die sich in der Nähe dieser Vorrichtung aufhalten, zu vermeiden. Zudem besteht kundenseitig die Forderung, eine derartige Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle oder zum Abwickeln der Materialbahn von der Rolle möglichst kompakt auszubilden, weshalb deren Grundfläche z. B. für eine Abschirmung bzw. Einhausung der von der Rolle ausgeführten Bewegung nicht beliebig vergrößert werden kann.
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Durch die
DE 10 2010 002 190 B3 ist eine Vorrichtung zur Aufnahme zumindest einer Materialrolle bekannt, wobei ein die Materialrolle haltender Tragrahmen zwischen Wänden eines Gestells schwenkbar angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle oder zum Abwickeln der Materialbahn von der Rolle zu schaffen, wobei eine Schwenkbewegung der Rolle von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition über einer möglichst geringen von dieser Vorrichtung beanspruchten Grundfläche ausführbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der gefundenen Lösung.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass sich die Rotationsachse der Rolle bei der Bewegung dieser Rolle von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition entlang einer zweidimensionalen Bewegungsbahn bewegt, wobei diese Bewegungsbahn i. d. R. ähnlich einer Spirale oder einem Teilstück einer Ellipse ausgebildet ist und z. B. auch als eine Koppelkurve bezeichnet wird, wobei eine von der Rotationsachse dieser Rolle entlang der Bewegungsbahn zurückgelegte vertikale Strecke größer ist als eine horizontale Strecke. Dadurch gelingt es, ein Ausschwenken der Rolle aus einem z. B. durch zwei parallel zueinander angeordnete Wände eines Gestells dieser Vorrichtung gebildeten, diese Rolle zumindest weitgehend abschirmenden bzw. einhausenden Bereich zu verhindern oder zumindest zu minimieren, wodurch eine Unfallgefährdung für sich in der Nähe dieser Vorrichtung aufhaltendes Personal verringert wird. Die gefundene Lösung vermeidet trotz des verbesserten Schutzes ein Verlängern der mindestens einen Wand des Gestells oder der beiden parallel zueinander angeordneten Wände des Gestells dieser Vorrichtung jeweils in horizontaler Richtung, d. h. die Grundfläche dieser Vorrichtung wird gegenüber ihrer früheren Ausbildung nicht vergrößert. Im Übrigen wird durch die konstruktive Ausgestaltung der gefundenen Lösung auch ein zum Verschwenken eines die Rolle haltenden Tragrahmens erforderliches Drehmoment verringert, was die Verwendung eines kostengünstigeren Antriebs gestattet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle oder zum Abwickeln der Materialbahn von der Rolle in einem ersten Betriebszustand;
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2 die in der 1 gezeigte Vorrichtung mit Blick von ihrer Bedienseite her, wobei sich die Rolle in ihrer Arbeitsposition befindet (6);
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3 die in der 1 gezeigte Vorrichtung in einem zweiten Betriebszustand;
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4 die in der 1 gezeigte Vorrichtung in einem dritten Betriebszustand;
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5 die in der 1 gezeigte Vorrichtung in einem vierten Betriebszustand;
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6 die in der 1 gezeigte Vorrichtung in einem fünften Betriebszustand;
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7 eine Koppelkurve für die mit der Vorrichtung gemäß der 1 von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition bewegte Rolle.
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Die 1 bis 6 zeigen jeweils schematisch und vereinfacht dieselbe Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle 01 oder zum Abwickeln der Materialbahn von der Rolle 01. Dabei ist eine Rotationsachse 02 der Rolle 01 an mindestens einem Seitenschild 03 eines Tragrahmens oder vorzugsweise zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Seitenschilden 03 des Tragrahmens angeordnet. Die Rotationsachse 02 der Rolle 01 kann z. B. längs einer für diese Rolle 01 vorgesehenen Aufnahmespindel verlaufen, wobei die Aufnahmespindel an dem mindestens einen Seitenschild 03 des Tragrahmens z. B. in einem Klapplager gelagert ist, wobei das betreffende Lager, insbesondere das jeweilige Klapplager vorzugsweise mit dem mindestens einen Seitenschild 03 des Tragrahmens z. B. lösbar, insbesondere durch eine Schraubverbindung verbunden ist. Bei der Verwendung von zwei parallel zueinander angeordneten Seitenschilden 03 für den Tragrahmen ist aus Stabilitätsgründen zwischen diesen beiden Seitenschilden 03 vorzugsweise noch mindestens eine Traverse 04 oder mindestens ein Holm 04 angeordnet. Der Tragrahmen weist demnach in der bevorzugten Ausführung zwei parallel zueinander angeordnete Seitenschilde 03 und zwischen diesen Seitenschilden 03 eine Aufnahmespindel für die Rolle 01 und mindestens eine Traverse 04 oder einen Holm 04 auf.
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Der Tragrahmen ist an mindestens einer Seitenwand 11 eines Gestells dieser Vorrichtung oder vorzugsweise zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Seitenwänden 11 des Gestells dieser Vorrichtung schwenkbar angeordnet, wobei das Gestell auf einem diese Vorrichtung tragenden Fundament 12 aufgestellt ist. Die betreffende Seitenwand 11 des Gestells erstreckt sich in horizontaler Richtung über eine Länge l11, die in der bevorzugten Ausführung zumindest einem maximalen Durchmesser Dmax der in dieser Vorrichtung zu haltenden Rolle 01 entspricht. Die Länge l11 beträgt vorzugsweise zwischen 1.000 mm und 1.500 mm. Eine Höhe h11 der betreffenden Seitenwand 11 des Gestells beträgt z. B. zwischen 1.500 mm und 2.000 mm. Die betreffende Seitenwand 11 des Gestells ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, z. B. aus einem Stahl oder aus Gusseisen ausgebildet. Ein minimaler Durchmesser Dmin der in dieser Vorrichtung zu haltenden Rolle 01 beträgt z. B. ca. 100 mm. Ein maximaler Durchmesser Dmax der in dieser Vorrichtung zu haltenden Rolle 01 beträgt z. B. ca. 1.500 mm. Eine axiale Länge l01 der in dieser Vorrichtung zu haltenden Rolle 01 liegt z. B. im Bereich zwischen 500 mm bis 3.000 mm. Die zur Rolle 01 gewickelte Materialbahn ist z. B. aus einem Papier oder aus einem Textilwerkstoff oder aus einem Kunststoff oder aus einer metallischen Folie oder aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet.
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Um mit dieser Vorrichtung eine Materialbahn zu einer Rolle 01 aufzuwickeln oder die Materialbahn von der Rolle 01 abzuwickeln, ist ein Rollenantrieb 06 vorgesehen, wobei der z. B. ein Zahnrad aufweisende Rollenantrieb 06 z. B. über ein Zugmittelgetriebe 07, z. B. mittels eines Zahnriemens oder mittels einer Kette, von einem z. B. elektrischen Rollenantriebsmotor 08 rotativ angetrieben oder zumindest antreibbar ist. Der Rollenantriebsmotor 08 ist an dem einen Seitenschild 03 des Tragrahmens oder an einem der beiden Seitenschilde 03 des Tragrahmens mit Bezug auf das betreffende Seitenschild 03 ortsfest angeordnet. Dabei sind die Rotationsachse 02 der Rolle 01 und eine Antriebswelle 09 des an dem betreffenden Seitenschild 03 des Tragrahmens ortsfest angeordneten Rollenantriebsmotors 08 vorzugsweise an im Wesentlichen diametral gegenüberliegenden Enden des betreffenden Seitenschildes 03 des Tragrahmens angeordnet, so dass der Rollenantriebsmotor 08 mit seiner z. B. einige 100 kg erreichenden Masse zumindest für einen Teil der Masse der Rolle 01 ein Gegengewicht bildet.
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Erfindungsgemäß ist der Tragrahmen, d. h. dessen mindestens eine Seitenschild 03, in einem ersten Drehpunkt 14 an mindestens einer in einem zweiten Drehpunkt 16 an einer der Seitenwände 11 des Gestells gestellfest angeordneten Schwinge 13 drehbeweglich angeordnet, wobei diese beiden Drehpunkte 14; 16 zumindest vertikal voneinander beabstandet sind. Der Tragrahmen ist zur Abstützung seiner eigenen Masse und auch zur Abstützung der Masse der vom Tragrahmen gehaltenen Rolle 01 allein an der mindestens einen Schwinge 13 schwenkbar aufgehängt, d. h. für den Tragrahmen gibt es keinen unmittelbaren Lagerpunkt in einer der Seitenwände 11 des Gestells. Der erste Drehpunkt 14 ist vorzugsweise an der Position eines Schwerpunktes des betreffenden Seitenschildes 03 des Tragrahmens ausgebildet. Vorzugsweise ist an jedem Seitenschild 03 des Tragrahmens jeweils eine Schwinge 13 angeordnet, wobei im Fall von mehreren, insbesondere zwei Schwingen 13 die jeweiligen ersten Drehpunkte 14 eine erste Drehachse und die jeweiligen zweiten Drehpunkte 16 eine zweite Drehachse bilden, wobei diese beiden Drehachsen längs zur Rotationsachse 02 der Rolle 01 achsparallel zueinander angeordnet sind. Der an der betreffenden Schwinge 13 angeordnete erste Drehpunkt 14 des Tragrahmens ist in einem Bereich zwischen der Position der Rotationsachse 02 der Rolle 01 und der Position der Antriebswelle 09 des am Tragrahmen angeordneten Rollenantriebsmotors 08 angeordnet. Die betreffende Schwinge 13 weist zwischen dem am Tragrahmen angeordneten ersten Drehpunkt 14 und ihrem an einer der Seitenwände 11 des Gestells angeordneten zweiten Drehpunkt 16 eine Länge l13 auf, wobei diese Länge l13 z. B. im Bereich zwischen 500 mm und 1.200 mm liegt. Die betreffende Schwinge 13 ist mit Bezug auf eine den ersten Drehpunkt 14 und ihren zweiten Drehpunkt 16 miteinander verbindende Gerade 28 beidseitig jeweils um einen Winkel φ um ihren zweiten Drehpunkt 16 schwenkbar, wobei dieser Winkel φ z. B. maximal ±45°, vorzugsweise etwa ±15° beträgt.
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Die Rolle 01 weist in der sie haltenden Vorrichtung im Fall des Abwickelns einer Materialbahn eine Aufnahmeposition oder im Fall des Aufwickelns einer Materialbahn eine Entnahmeposition auf, wobei diese Rolle 01 von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition durch eine Schwenkbewegung des Tragrahmens und der mindestens einen diesen Tragrahmen haltenden Schwinge 13 in eine Arbeitsposition überführt wird oder zumindest überführbar ist. Die Aufnahmeposition oder die Entnahmeposition der Rolle 01 ist i. d. R. vertikal tiefer angeordnet als die jeweilige Arbeitsposition der Rolle 01, so dass die Rolle 01 mit der Schwenkbewegung des Tragrahmens und der Schwinge 13 bei einer Überführung von der Aufnahmeposition in ihre Arbeitsposition in eine relativ zum Fundament 12 höhere Position angehoben und bei einer Überführung von der Arbeitsposition in ihre Entnahmeposition in eine relativ zum Fundament 12 tiefere Position abgesenkt wird. Diese die Rolle 01 von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition oder umgekehrt führende Bewegung ist zwangsgeführt. Insbesondere ist die für den Positionswechsel der Rolle 01 erforderliche Bewegung des an der mindestens einen Schwinge 13 angeordneten Tragrahmens zwangsgeführt. In der bevorzugten Ausführung ist zur Ausführung der zwangsgeführten Bewegung des an der mindestens einen Schwinge 13 angeordneten Tragrahmens ein Kurbelantrieb vorgesehen, wobei der Kurbelantrieb z. B. ein Zahnrad 17 oder ein Zahnsegmentrad 17 jeweils mit einer an mindestens einer der Seitenwände 11 des Gestells gestellfest angeordneten Rotationsachse 18 aufweist. In einem radialen Abstand a19 von der Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 ist ein mit diesem Zahnrad 17 oder mit diesem Zahnsegmentrad 17 verbundener, am Tragrahmen ortsfest angeordneter Kurbelzapfen 19 vorgesehen, wobei der Kurbelzapfen 19 insbesondere mit dem Zahnrad 17 oder mit dem Zahnsegmentrad 17 fest verbunden und in dem betreffenden Seitenschild 03 des Tragrahmens vorzugsweise drehbar gelagert ist. Des Weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Zahnrad 17 oder das Zahnsegmentrad 17 des Kurbelantriebs von einem Antrieb 21 entweder direkt an der Rotationsachse 18 oder mit einem in einen Zahnkranz des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 greifenden Ritzel 22 angetrieben ist, wobei dieser Antrieb 21 z. B. als ein Getriebemotor, insbesondere als ein elektrischer Motor ausgebildet ist. Alternativ kann auch ein am Kurbelzapfen 19 angreifender Antrieb 21 z. B. in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Arbeitszylinders vorgesehen sein. Der Antrieb 21 lässt bei seiner Betätigung das Zahnrad 17 oder das Zahnsegmentrad 17 eine Drehbewegung von z. B. bis zu 180° ausführen. Die vom Zahnrad 17 oder vom Zahnsegmentrad 17 maximal ausführbare Drehbewegung ist z. B. durch mechanische Anschläge begrenzt, d. h. für jede der beiden Drehrichtungen um die Rotationsachse 18 ist jeweils ein Anschlag vorgesehen. Diese Drehbewegung ist in einer vorteilhaften Ausbildung z. B. mit Bezug auf eine durch die Rotationsachse 18 verlaufende Horizontale auf einen Winkelbereich von –90° bis +90°, vorzugsweise von –70° bis +85° begrenzt. In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Rotationsachse 02 der Rolle 01 und der an der mindestens einen Schwinge 13 angeordnete zugehörige erste Drehpunkt 14 des Tragrahmens und der am Tragrahmen ortsfest angeordnete Kurbelzapfen 19 entweder jeweils entlang einer gemeinsamen Geraden 23 oder in einer alternativen Ausführung an den jeweiligen Schenkeln und dem zugehörigen Knickpunkt eines Winkelhebels angeordnet sind, wobei die beiden Schenkel des Winkelhebels mit Bezug auf dessen Knickpunkt z. B. einen stumpfen Winkel miteinander ausbilden, wobei der an der mindestens einen Schwinge 13 angeordnete zugehörige erste Drehpunkt 14 des Tragrahmens in dem Knickpunkt des Winkelhebels ausgebildet ist und wobei die Rotationsachse 02 der Rolle 01 an dem einen Schenkel des Winkelhebels und der am Tragrahmen ortsfest angeordnete Kurbelzapfen 19 an dem anderen Schenkel des Winkelhebels angeordnet sind. Insbesondere aufgrund der Zwangsführung bewegt sich die Rotationsachse 02 der Rolle 01 bei der Bewegung der Rolle 01 von ihrer Aufnahmeposition oder ihrer Entnahmeposition in ihre Arbeitsposition entlang einer zweidimensionalen, z. B. ähnlich einer Spirale oder einem Teilstück einer Ellipse ausgebildeten Bewegungsbahn 24, die z. B. auch Koppelkurve genannt wird, wobei eine von der Rotationsachse 02 der Rolle 01 entlang der Bewegungsbahn 24 zurückgelegte vertikale Strecke größer ist als eine horizontale Strecke. Ein Verlauf der Bewegungsbahn 24 wird maßgeblich von der Größe des zwischen dem Kurbelzapfen 19 und der Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 bestehenden Abstandes a19 bestimmt. Um einen vergleichsweise großen Hub der Rolle 01 zwischen ihrer Aufnahmeposition oder ihrer Entnahmeposition und ihrer jeweiligen Arbeitsposition zu erzielen, ist es vorteilhaft, den Abstand a19 zwischen dem Kurbelzapfen 19 und der Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 möglichst groß auszubilden. Andererseits sollte, um bei gleichen Kräften nur ein vergleichsweise geringes Drehmoment durch den Antrieb 21 aufbringen zu müssen, der Abstand a19 zwischen dem Kurbelzapfen 19 und der Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 möglichst klein ausgebildet sein. Je nach Präferenz, d. h. ob der Hub der Rolle 01 möglichst groß oder das aufzubringende Drehmoment möglichst klein sein soll, ist der Abstand a19 zwischen dem Kurbelzapfen 19 und der Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 entsprechend zu dimensionieren und zu optimieren.
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Zur Führung der in der Vorrichtung zur Rolle 01 aufzuwickelnden oder von der Rolle 01 abzuwickelnden Materialbahn sind z. B. noch eine oder mehrere Leitwalzen 26 vorgesehen. Zur Einstellung oder gegebenenfalls auch zur Regelung einer Bahnspannung in der betreffenden Materialbahn ist z. B. eine in Transportrichtung der Materialbahn positionsvariable Pendelwalze 27 vorgesehen. Ein zwei Leitwalzen 26 und die Pendelwalze 27 jeweils teilweise umschlingender Bahnweg der Materialbahn ist in der 6 beispielhaft dargestellt.
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Nachfolgend wird noch die von der Rotationsachse 02 der Rolle 01 bei der Bewegung dieser Rolle 01 von ihrer Aufnahmeposition oder ihrer Entnahmeposition in ihre Arbeitsposition in einer vertikalen Ebene zurückgelegte Bewegungsbahn 24 beispielhaft beschrieben. 1 zeigt die Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle 01 oder zum Abwickeln der Materialbahn von der Rolle 01 in einem ersten Betriebszustand, wobei sich die Rolle 01 in diesem ersten Betriebszustand z. B. in ihrer Aufnahmeposition oder in ihrer Entnahmeposition befindet. Dabei befindet sich die Rotationsachse 02 der Rolle 01 in der orthogonal zur Rotationsachse 02 der Rolle 01 stehenden vertikalen Ebene an einer mit „A“ bezeichneten Position. Gleichzeitig steht der am Tragrahmen ortsfest angeordnete Kurbelzapfen 19 mit Bezug auf das Zahnrad 17 oder das Zahnsegmentrad 17 des Kurbelantriebs vorzugsweise in seinem Zenit. Wenn nun der Antrieb 21 aufgrund eines Steuersignals z. B. mit seinem Ritzel 22 das Zahnrad 17 oder das Zahnsegmentrad 17 rotativ antreibt, wandert der am Tragrahmen angeordnete Kurbelzapfen 19 z. B. in einer Linksdrehung auf einem Kreisbogen abwärts, wodurch der an der mindestens einen Schwinge 13 angeordnete Tragrahmen in diesem Beispiel sowohl nach links bewegt als auch um den ersten Drehpunkt 14 gekippt wird. In der Folge wird die Rotationsachse 02 der Rolle 01 nach einem vom Kurbelzapfen 19 zurückgelegten Kreisbogenstück von z. B. ca. 45° aus ihrer mit „A“ bezeichneten Position angehoben und entlang der Bewegungsbahn 24 z. B. in eine mit „B“ bezeichnete Position bewegt worden sein, wie es z. B. in der 3 als ein zweiter Betriebszustand dieser Vorrichtung dargestellt ist. Nachdem der am Tragrahmen angeordnete Kurbelzapfen 19 in Fortsetzung z. B. seiner Linksdrehung ein Kreisbogenstück von z. B. ca. 90° zurückgelegt hat, wird die Rotationsachse 02 der Rolle 01 entlang der Bewegungsbahn 24 weiter aufwärts z. B. in eine mit „C“ bezeichnete Position bewegt worden sein, wie es z. B. in der 4 als ein dritter Betriebszustand dieser Vorrichtung dargestellt ist. Nach einer weiteren Drehung des am Tragrahmen angeordneten Kurbelzapfens 19 z. B. um weitere 45°, d. h. nach insgesamt 135° bezogen auf die Ausgangsposition im Zenit des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 des Kurbelantriebs, nimmt die Rotationsachse 02 der Rolle 01 auf der kontinuierlich durchlaufenden Bewegungsbahn 24 z. B. eine mit „D“ bezeichnete Position ein, wie es z. B. in der 5 als ein vierter Betriebszustand dieser Vorrichtung dargestellt ist, wobei ersichtlich ist, dass sich die Rotationsachse 02 der Rolle 01 in diesem Beispiel weiter aufwärts und zusätzlich deutlich nach rechts bewegt hat. Schließlich, nach einer kreisbogenförmigen Bewegung des am Tragrahmen angeordneten Kurbelzapfens 19 um nahezu 180°, erreicht die Rotationsachse 02 der Rolle 01 auf der Bewegungsbahn 24 z. B. eine mit „E“ bezeichnete Position, wie es z. B. in der 6 als ein fünfter Betriebszustand dieser Vorrichtung dargestellt ist, wobei diese mit „E“ bezeichnete Position z. B. die Arbeitsposition der Rolle 01 angibt. Zudem sind in der 6 optional mehrere jeweils zum Umfang der Rolle 01 tangentiale, vom aktuellen Durchmesser der Rolle 01 abhängige Bahnwege für die Materialbahn dargestellt.
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Aus den 1 und 3 bis 6 ist anhand der unterschiedlichen Betriebszustände der die Rolle 01 handhabenden Vorrichtung ersichtlich, dass bei der kreisbogenförmigen Bewegung des am Tragrahmen angeordneten Kurbelzapfens 19 der Tragrahmen sowohl zunehmend um den ersten Drehpunkt 14 gekippt und damit die Rolle 01 angehoben wird als auch durch die Schwenkbewegung der Schwinge 13 in horizontaler Richtung zunächst in die eine und dann in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Für eine Bewegung der Rolle 01 ausgehend von ihrer Arbeitsposition in ihre Aufnahmeposition oder in ihre Entnahmeposition wird die anhand der 1 und 3 bis 6 erläuterte Bewegungsbahn 24 in umgekehrter Richtung durchlaufen. Für beide Bewegungsrichtungen ist durch die beiden Drehpunkte 14; 16 für den Tragrahmen und die Schwinge 13 sowie durch den am Tragrahmen ortsfesten Kurbelzapfen 19 und die an mindestens einer der Seitenwände 11 des Gestells gestellfest angeordnete Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 insgesamt jeweils ein Koppelgetriebe in Form eines Viergelenkgetriebes definiert, wobei dieses Viergelenkgetriebe dafür sorgt, dass die Rolle 01 bei ihrer Bewegung von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition oder umgekehrt jeweils entlang einer Koppelkurve, d. h. einer zweidimensionalen, insbesondere ähnlich einer Spirale oder einem Teilstück einer Ellipse ausgebildeten Bewegungsbahn 24 bewegt wird oder zumindest bewegbar ist.
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7 zeigt nochmals beispielhaft eine zahlenmäßig berechnete Bewegungsbahn 24 bzw. Koppelkurve für die Bewegung der Rotationsachse 02 der Rolle 01 von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition oder umgekehrt, wobei diese Koppelkurve in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt ist, dessen Koordinatenursprung z. B. in demjenigen Schnittpunkt festgelegt ist, den eine durch die Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 laufende Vertikale mit einer Horizontalen an der Oberfläche des Fundaments 12 ausbildet (1). Der Verlauf dieser Koppelkurve ergibt sich unter der Annahme von folgenden beispielhaft gewählten Zahlenwerten für folgende Parameter:
Der radiale Abstand a19 von der Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 zu dem mit diesem Zahnrad 17 oder mit diesem Zahnsegmentrad 17 verbundenen, am Tragrahmen ortsfest angeordneten Kurbelzapfen 19 beträgt 220 mm.
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An der Schwinge 13 beträgt die Länge l13 zwischen dem am Tragrahmen angeordneten ersten Drehpunkt 14 und dem an einer der Seitenwände 11 des Gestells angeordneten zweiten Drehpunkt 16 900 mm.
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Entlang der Geraden 23 betragen ein Abstand zwischen der Rotationsachse 02 der Rolle 01 und dem an der mindestens einen Schwinge 13 angeordneten ersten Drehpunkt 14 des Tragrahmens 650 mm und ein Abstand zwischen dem an der mindestens einen Schwinge 13 angeordneten ersten Drehpunkt 14 des Tragrahmens und dem am Tragrahmen ortsfest angeordneten Kurbelzapfen 19 320 mm. Die Rotationsachse 02 der Rolle 01 und der an dem Tragrahmen ortsfest angeordnete Kurbelzapfen 19 sind somit in diesem Beispiel insgesamt 970 mm voneinander beabstandet.
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Die Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 ist auf der durch den Koordinatenursprung verlaufenden Vertikalen 415 mm oberhalb der an der Oberfläche des Fundaments 12 durch den Koordinatenursprung verlaufenden Horizontalen angeordnet.
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Der an einer der Seitenwände 11 des Gestells gestellfest angeordnete Drehpunkt 16 für die Schwinge 13 ist in dem für die Koppelkurve festgelegten Koordinatensystem 950 mm oberhalb der Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 und 350 mm in horizontaler zur Rolle 01 gewandter Richtung vor der Rotationsachse 18 des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 angeordnet.
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Ein vom Kurbelzapfen 19 durch die vorzugsweise kontinuierliche Drehbewegung des Zahnrades 17 oder des Zahnsegmentrades 17 ausführbarer Drehwinkel ω überstreicht mit Bezug auf eine durch die Rotationsachse 18 verlaufende Horizontale einen Winkelbereich von maximal –70° bis +85°.
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Mit den vorgenannten Zahlenwerten für die betreffenden Parameter errechnen sich die in folgender Tabelle beispielhaft dargestellten Koordinaten X02; Y02 für die Koppelkurve, entlang der die Rotationsachse
02 der Rolle
01 von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition oder umgekehrt bewegt wird oder zumindest bewegbar ist, wobei die Koordinaten jeweils in der Maßeinheit mm bemessen sind und der vom Zahnrad
17 oder vom Zahnsegmentrad
17 ausgeführte Drehwinkel ω in Grad [°] angegeben ist:
| ω | X02 | Y02 |
| –70,000 | –932,005 | 166,912 |
| –65,000 | –955,530 | 170,652 |
| –60,000 | –985,500 | 187,914 |
| –55,000 | –1017,169 | 211,742 |
| –50,000 | –1048,675 | 240,344 |
| –45,000 | –1078,740 | 272,832 |
| –40,000 | –1106,302 | 308,454 |
| –35,000 | –1130,467 | 346,462 |
| –30,000 | –1150,531 | 386,113 |
| –25,000 | –1165,976 | 426,691 |
| –20,000 | –1176,467 | 467,538 |
| –15,000 | –1181,830 | 508,079 |
| –10,000 | –1182,031 | 547,834 |
| –5,000 | –1177,139 | 586,428 |
| 0,000 | –1167,308 | 623,585 |
| 5,000 | –1152,743 | 659,126 |
| 10,000 | –1133,687 | 692,958 |
| 15,000 | –1110,397 | 725,059 |
| 20,000 | –1083,136 | 755,468 |
| 25,000 | –1052,162 | 784,274 |
| 30,000 | –1017,721 | 811,604 |
| 35,000 | –980,038 | 837,612 |
| 40,000 | –939,315 | 862,475 |
| 45,000 | –895,721 | 886,387 |
| 50,000 | –849,385 | 909,551 |
| 55,000 | –800,375 | 932,189 |
| 60,000 | –748,677 | 954,537 |
| 65,000 | –694,133 | 976,868 |
| 70,000 | –636,323 | 999,527 |
| 75,000 | –574,282 | 1023,019 |
| 80,000 | –505,628 | 1048,292 |
| 85,000 | –422,487 | 1078,016 |
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Aus der auf der Ordinate aufgetragenen Koordinate Y02 ergibt sich als Differenz zwischen dem betreffenden Wert dieser Koordinate Y02 in der Aufnahmeposition oder Entnahmeposition der Rolle 01 und dem betreffenden Wert dieser Koordinate Y02 in der Arbeitsposition dieser Rolle 01 derjenige Hub, mit dem die Rotationsachse 02 der Rolle 01 bei der Bewegung von ihrer Aufnahmeposition oder von ihrer Entnahmeposition in ihre jeweilige Arbeitsposition über die Oberfläche des Fundaments 12 angehoben oder abgesenkt wird.
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In diesem Beispiel soll angenommen werden, dass es sich bei der Rolle 01 um eine Papierrolle mit einer Masse von 1.300 kg handelt. Gegenüber einer herkömmlichen Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle oder zum Abwickeln der Materialbahn von der Rolle, bei der der betreffende Tragrahmen nicht an mindestens einer Schwinge 13, sondern unmittelbar an mindestens einer Wand des Gestells dieser Vorrichtung gelagert ist, ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung das für die Schwenkbewegung der Rolle erforderliche Drehmoment um etwa 35% reduziert. Deshalb kann vorteilhafterweise für die Schwenkbewegung des die Rolle 01 haltenden Tragrahmens ein kostengünstigerer und z. B. auch kompakter ausgebildeter Antrieb 21 verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Rolle
- 02
- Rotationsachse
- 03
- Seitenschild
- 04
- Traverse; Holm
- 05
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- 06
- Rollenantrieb
- 07
- Zugmittelgetriebe
- 08
- Rollenantriebsmotor
- 09
- Antriebswelle
- 10
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- 11
- Seitenwand
- 12
- Fundament
- 13
- Schwinge
- 14
- erster Drehpunkt
- 15
-
- 16
- zweiter Drehpunkt
- 17
- Zahnrad; Zahnsegmentrad
- 18
- Rotationsachse
- 19
- Kurbelzapfen
- 20
-
- 21
- Antrieb
- 22
- Ritzel
- 23
- Gerade
- 24
- Bewegungsbahn
- 25
-
- 26
- Leitwalze
- 27
- Pendelwalze
- 28
- Gerade
- A; B; C; E; D
- Position
- a19
- Abstand
- Dmax
- maximaler Durchmesser
- Dmin
- minimaler Durchmesser
- h11
- Höhe
- l11
- Länge
- l13
- Länge
- φ
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010002190 B3 [0003]
