DE19905140B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Vorbereiten der Verarbeitung einer Papierbahn - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Vorbereiten der Verarbeitung einer auf einer Rolle (2, 2') aufgewickelten Papierbahn und zum Klassifizieren der Rolle (2, 2'), bei dem die Rolle (2, 2') auf einem Wickelbett (3) aus mindestens zwei Tragwalzen (4, 5) abgelegt und gedreht wird und beim Drehen über mindestens eine Umdrehung der Rolle (2, 2') fortlaufend ein Abstand zwischen einem Fixpunkt außerhalb der Rolle (2, 2') und der Oberfläche der Rolle (2, 2') ermittelt wird, wobei über den Abstand eine Klassifizierung vorgenommen und ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn sich der Abstand über ein vorbestimmtes Maß hinaus ändert.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten der Verarbeitung einer auf einer Rolle aufgewickelten Papierbahn und zum Klassifizieren der Rolle. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Vorbereiten der Verarbeitung einer auf einer Rolle aufgewickelten Papierbahn und zum Klassifizieren der Rolle.
• Ein Verfahren, bei dem die Rolle auf einem Wickelbett aus mindestens zwei Tragwalzen abgelegt und gedreht wird, und eine Vorrichtung mit einem Wickelbett aus mindestens zwei Tragwalzen, von denen mindestens eine angetrieben ist, sind aus EP 0 636 543 A1 bekannt. Hier wird die Rolle gedreht, um sie von ihrer Umfangsverpakkung zu befreien.
• Bei schnellaufenden Verarbeitungsmaschinen, beispielsweise Druckmaschinen, kommt es gelegentlich zu Abrissen der Papierbahn. Diese Abrisse sind ausgesprochen unerwünscht, weil sie den Produktionsablauf nicht nur stören, sondern erhebliche Stillstandszeiten bedingen.
• JP 6-80289 A beschreibt ein Verfahren zur Schwingungskontrolle einer Wickelvorrichtung. Hier wird bei einer aufzuwickelnden Rolle mit Hilfe einer Belastungswalze festgestellt, ob die Rolle beim Wickeln vibriert. Wenn die Vibration einen vorbestimmten Wert überschreitet, dann greift eine Steuereinrichtung in eine Geschwindigkeitssteuerung ein, um die Geschwindigkeit zu vermindern, so daß die Vibration aufhört.
• JP 4-292 365 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Durchmessers einer Bahnrolle. Hier wird die Rolle auf einer ebenen Unterlage an einem Ultraschallmeßkopf vorbeigeführt, der fortlaufend den Abstand zum Umfang der Rolle ermittelt. Die größte Annäherung des Umfangs der Rolle an den Meßkopf wird als Durchmesser der Rolle angesehen.
• JP 59-22845 A zeigt eine Meßvorrichtung, um den Restrollendurchmesser einer Rolle zu ermitteln. Hierzu ist eine Rolle unter der Kraft einer Druckfeder auf den Umfang der Rolle gesetzt. Wenn der Rollendurchmesser abnimmt, dann zeigt ein Zeiger auf eine Skala, so daß ein Beobachter den Rollendurchmesser fortlaufend überwachen kann.
• US 5 016 429 zeigt eine Vorrichtung zum Entfernen von Stirndeckeln von verpackten Papierrollen. Diese Entfernung soll automatisiert erfolgen können, auch wenn die Stirnseiten Deformationen in der Kontur aufweisen. Um auch bei derartigen Deformationen eine automatische Entfernung vornehmen zu können, ist die Vorrichtung mit auf die jeweilige Stirnseite wirkenden Abnehmköpfen versehen, die an einer Achse aufgehängt sind, die neigbar ist. Diese Abnehmköpfe saugen sich an der Stirnseite fest. Sie dienen als Sensor für die auf die Stirnseite wirkende Messereinheit. Wenn die Rolle gedreht wird, dann kann die Messereinheit dem Rand der Stirnseite folgen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Risiko von Abrissen der Papierbahn bei der Weiterverarbeitung zu verringern.
• Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß beim Drehen über mindestens eine Umdrehung der Rolle fortlaufend ein Abstand zwischen einem Fixpunkt außerhalb der Rolle und der Oberfläche der Rolle ermittelt wird, wobei über den Abstand eine Klassifizierung vorgenommen und ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn sich der Abstand über ein vorbestimmtes Maß hinaus ändert.
• Mit dieser Maßnahme kann man feststellen, ob die Rolle im Querschnitt einer Kreisform entspricht oder ob sie größere Abweichungen davon aufweist. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß Abweichungen von der Kreisform ein Faktor sind, der für einen Papierbahn-Abriß bei höheren Geschwindigkeiten verantwortlich ist. Derartige Abweichungen werden auch als "Exzentrizität" bezeichnet, obwohl dieser Ausdruck nicht präzise ist. Die Abrisse treten auch dann auf, wenn die Wickelhülse der Rolle und damit ihre Rotationsachse immer in der Mitte verbleibt, der Umfang aber nicht mehr durch eine Kreislinie beschrieben wird, sondern ellipsenförmig ist. Wenn man bei einer Umdrehung den Abstand der Oberfläche zu einem Fixpunkt außerhalb der Rolle ermittelt, kann man leicht feststellen, ob die Rolle im Querschnitt Kreisform hat, bzw. wenn nicht, wie groß die Abweichungen davon sind. Man kann nun beispielsweise mit Erfahrungswerten arbeiten und nur solche Rollen zur Weiterverarbeitung zulassen, bei denen die Änderungen des Abstandes, also praktisch die Abweichungen von einem mittleren oder einem Soll-Durchmesser, ± 5 mm (oder einem anderen Wert) nicht überschreiten. Wenn dieser Wert überschritten wird, dann wird ein Fehlersignal erzeugt, so daß eine Bedienungsperson Bescheid weiß und die Rolle aussondert oder eine Ablaufsteuerung eingreift, die die entsprechende Rolle dann nicht zur Weiterverarbeitung transportiert. Wenn der Abstand der Rolle fortlaufend ermittelt werden soll, kann dies kontinuierlich oder in kurzen zeitlichen Abständen erfolgen.
• Vorzugsweise wird der Abstand zwischen dem Fixpunkt und einem Punkt im Bereich des Scheitelpunktes der Rolle gemessen. Diese Vorgehensweise hat mehrere Vorteile. Zum einen kann man einen Taster verwenden, der unter der Wirkung der Schwerkraft oben auf der Rolle aufliegt. Damit ist sichergestellt, daß der Taster immer in Berührung mit dem Umfang der Rolle bleiben kann. Zum anderen wird der Abstand auf der Linie der größten verfügbaren Strecke ermittelt, so daß sich Abweichungen deutlich bemerkbar machen. Da die Auflagepunkte der Rolle festliegen, wird also immer der Durchmesser bzw. eine Länge, die etwas kleiner als der Durchmesser ist, verwendet, um den Abstand zu bilden, und nicht nur eine dem Radius entsprechende Strecke.
• Vorzugsweise wird der Abstand beim Auspacken der Rolle gemessen. Beim Auspacken der Rolle wird die Umfangsverpackung aufgeschnitten und die Rolle gedreht. Dabei wird die Umfangsverpackung unter der Rolle hervorgeschoben. Man kann nun beim Auspacken einfach eine weitere Umdrehung der Rolle anschließen, bei der der genannte Abstand zum Fixpunkt ermittelt wird.
• Vorzugsweise wird die Rolle aufgrund des Fehlersignals in eine von mindestens drei Klassen eingestuft, wobei Rollen ohne Beanstandungen in eine erste Klasse, Rollen, die Ausschuß sind, in eine zweite Klasse und Rollen, die eingeschränkt verarbeitbar sind, in eine weitere Klasse eingestuft werden. Rollen ohne Beanstandungen sind solche, deren Exzentrizität oder Abstandsänderungen den vorbestimmten Wert nicht überschreiten. Rollen in einem gewissen Toleranzbereich, der beispielsweise bei einem Rollendurchmesser im Bereich von 1.200 – 1.300 mm eine Exzentrizität von ± 5 mm bis zu ± 8 mm aufweist, können zwar noch verarbeitet werden, allerdings nur, wenn die Geschwindigkeit der Druckmaschine entsprechend verringert wird. Die übrigen Rollen sind Ausschuß. Auf diese Weise wird die größtmögliche Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sichergestellt.
• Auch ist von Vorteil, wenn das Maß in Klassen eingeteilt wird, die in Abhängigkeit vom Durchmesser der Rollen gewählt werden. Damit trägt man der Tatsache Rechnung, daß man bei größeren Rollendurchmessern auch größere Abweichungen zulassen kann als bei kleineren. Die Unterteilung in Klassen vereinfacht die Verwaltung, d.h. man muß lediglich einige wenige Maße speichern, um eine Bewertung der Situation vornehmen zu können.
• Vorteilhafterweise werden der Abstandsverlauf und/oder Abstandsänderungen aufgezeichnet. Man kann die Ist-Exzentrizität der Rollen zu Dokumentationszwecken verwenden, so daß später die Verantwortlichkeit für einen Abriß der Papierbahn, wenn er wider Erwarten doch auftreten sollte, besser geklärt werden kann.
• Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein ortsfest außerhalb der Rolle festlegbarer Abstandssensor, der mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist, die Entfernung zur Oberfläche der Rolle ermittelt.
• Mit dieser Ausgestaltung kann die Rolle in das Wickelbett eingelegt werden. Der Abstandssensor wird dann an die Rolle angestellt, was bedeutet, daß er in der Lage ist, den Abstand eines dann festliegenden Punktes zur Umfangsoberfläche der Rolle zu ermitteln. Wenn nun die Rolle im Wickelbett gedreht wird, ermittelt der Abstandssensor fortlaufend den Abstand zur Oberfläche, so daß er in der Lage ist, Änderungen des Abstandes, die im Prinzip Abweichungen von einem mittleren Durchmesser oder einem Soll-Durchmesser entsprechen, festzustellen. Er kann hierzu noch mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sein, die gegebenenfalls das Fehlersignal erzeugt. Die fortlaufende Ermittlung kann darin bestehen, daß der Abstandssensor tatsächlich kontinuierlich den Abstand ermittelt. Es ist aber auch möglich, den Abstand nur in vorbestimmten Zeit- oder Winkelabständen von beispielsweise 1, 2 oder 5° zu ermitteln. Hierbei geht man davon aus, daß sich in derartig kleinen Winkelbereichen keine Durchmesserveränderungen ergeben können, die für die Weiterverarbeitung gefährlich sind. Wenn der Abstandssensor auf die Oberfläche der Rolle wirkt, kann er mit anderen Worten die Umfangslinie "nachfahren", wenn die Rolle gedreht wird. Dies ist eine sehr einfache Ausgestaltung, um die Rundheit der Rolle über eine Umdrehung zu ermitteln.
• Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Abstandssensor eine Tastrolle aufweist, die am Umfang der Rolle anliegt. Damit ist trotz einer berührenden Messung die Gefahr einer Beschädigung der Oberfläche der Rolle re lativ gering. Natürlich sind auch berührungslos arbeitende Meßeinrichtungen, die beispielsweise auf Ultraschall oder Infrarotbasis beruhen, möglich.
• Mit Vorteil wirkt der Abstandssensor von oben auf die Rolle. Wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahren ausgeführt, ist es hierbei möglich, den Sensor durch die Schwerkraft nachzuführen, so daß er immer mit der nötigen Zuverlässigkeit am Umfang der Rolle festgehalten wird.
• Vorzugsweise ist eine Fehlergrenzenauswahleinrichtung vorgesehen. Die zulässige Toleranzschwelle, d.h. die Abweichung der Außenform der Rolle von der idealen Kreisform, ist bei Rollen mit einem Durchmesser im Bereich von 1.200 bis 1.300 mm etwa ± 5 mm. Wenn der Rollendurchmesser kleiner wird, dann verkleinert sich auch der zulässige Fehlerwert. In Druckereien werden zwar üblicherweise Rollen mit gleichem Durchmesser verarbeitet. Gelegentlich kommt es jedoch vor, daß anstelle von Rollen mit 1.200 mm Durchmesser solche mit nur 800 mm verwendet werden. Die Bedienungsperson kann dann durch eine einfache Auswahl der Fehlergrenze, die gegebenenfalls auch dadurch erfolgen kann, daß die Durchmessergröße der Rolle angegeben wird, festlegen, wann Rollen auszusortieren sind und wann nicht.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt:
  die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Vorbereiten einer Papierrolle.
• In einer Vorrichtung 1 liegt eine Papierrolle 2 in einem Wickelbett 3, das durch zwei Tragwalzen 4, 5 gebildet ist. Die eine Tragwalze 4 ist durch einen Antrieb 6 antreibbar. Beide Tragwalzen 4, 5 sind, wie dies mit strichpunktierten Linien angedeutet ist, absenkbar, so daß die Papierrolle 2 mit einem Transporteur antransportiert werden kann.
• Um zu zeigen, daß nicht nur Papierrollen 2 einer Größe verarbeitet werden können, ist eine Papierrolle 2' mit kleinerem Durchmesser dargestellt. Anstelle von Papierrollen können natürlich auch Rollen mit Materialbahnen entpackt und vorbereitet werden, die ähnliche Eigenschaften wie Papier aufweisen.
• In der Vorrichtung 1 wird die Papierrolle 2 entpackt, d.h. eine Umfangsverpackung 7 wird durch eine Bedienungsperson 8 durch einen im wesentlichen achsparallel verlaufenden Schnitt aufgeschnitten und von der Papierrolle 2 abgestreift. Hierbei liegt die Papierrolle 2 noch im Wickelbett. Die Umfangsverpackung 7 kann auch nach dem Auftrennen noch eine gewisse Eigensteifigkeit aufweisen, so daß sie sich beidseits des Wickelbetts noch nach oben wölbt. Wenn dann der Antrieb 6 in Betrieb genommen wird, dreht sich die Tragwalze 4 und damit die Papierrolle 2. Durch den Nip zwischen Papierrolle 2 und Tragwalze 4 wird die Umfangsverpackung 7 zu einer Entsorgungseinrichtung 9 transportiert, die auch anders ausgebildet sein kann, als dargestellt. Ein Beispiel für eine derartige Entsorgungseinrichtung findet sich in EP 0 636 543 A1 .
• Die Inbetriebnahme des Antriebs 6 kann durch einen Fußschalter 10 erfolgen.
• An einem oberhalb des Wickelbetts angeordneten höhenverstellbaren Träger 11 ist eine Abstands-Meßeinrichtung 12 angeordnet.
• Die Abstands-Meßeinrichtung weist eine Rolle 13 auf, die am unteren Ende eines Stempels 14 angeordnet ist, der in einer Hülse 15 vertikal verschiebbar gelagert ist. Der Stempel 14 ist mit einem Positionsgeber 16 verbunden, der die aktuelle Position der Meßrolle 13 gegenüber dem Träger 11 an eine Verarbeitungseinrichtung 17 meldet. Die Verarbeitungseinrichtung 17 ist mit einer Aufzeichnungseinrichtung 18 verbunden, die die Position der Meßrolle 13 fortlaufend oder in festgelegten zeitlichen Abständen ermittelt. Hierbei ist die absolute Position der Meßrolle 13 von untergeordneter Bedeutung. Es kommt darauf an, wie sich die Position der Meßrolle 13 bei einer vollständigen Umdrehung der Papierrolle 2 relativ zum Träger 11 verändert. Dementsprechend kann man die Meßrolle 13 beispielsweise dadurch an den Umfang der Papierrolle 2 anlegen, daß man den Träger 11 absenkt. Der Träger 11 bildet damit einen Fixpunkt, demgegenüber der Abstand zur Oberfläche gemessen wird.
• In der Hülse 15 kann noch eine gestrichelt dargestellte Feder 19 vorhanden sein, die dafür sorgt, daß die Meßrolle 13 immer mit einer gewissen Spannung oder Andruckkraft am Umfang der Papierrolle 2 anliegt.
• Die Meßrolle 13 kann bereits an den Umfang der Papierrolle 2 zur Anlage gebracht werden, wenn die Umfangsverpackung 7 noch zwischen der Papierrolle 2 und dem Wickelbett 3 liegt. Wenn die Papierrolle 2 dann mit Hilfe des Antriebs 6 in Drehung versetzt wird, wird die Umfangsverpackung 7 aus dem Wickelbett 3 herausgeschoben. Hierbei entstehen zwei relativ klar erkennbare Durchmessersprünge und damit Sprünge im Abstand zum Träger 11, die später die Auswertung des Abstandsverlaufs erleichtern. Aus Gründen der besseren Handhabbarkeit wird man aber in der Regel die Messung erst dann vornehmen, wenn eine fertig vorbereitete Rolle, eine sogenannte "splice fertige" Rolle im Wickelbett liegt. Die Meßeinrichtung stört nicht beim Auspacken und Vorbereiten.
• Wenn die Papierrolle 2 eine Idealform hat, dann entspricht der Abstandsverlauf über dem Umfang einer Konstanten. Die Aufzeichnungseinrichtung 18 würde beispielsweise in einem Kartesische Koordinatensystem eine Gerade aufzeichnen. Wenn die Form der Papierrolle 2 von der Idealform abweicht, wird sich eine Kurve mit Minima und Maxima ergeben. Man kann nun beispielsweise die Abweichungen der Minima und der Maxima vom Mittelwert als Beurteilungskriterium verwenden. Wenn die Abweichungen bei einem Rollendurchmesser im Bereich von 1.200 bis 1.3000 mm größer als ± 5 mm sind, dann wird die Papierrolle 2 nicht zur Weiterverarbeitung zugelassen. In diesem Fall würde die Gefahr eines Abrisses der Papierbahn bei der Verarbeitung mit höheren Geschwindigkeiten zu groß sein.
• Alternativ zu der "2-Klassen"-Beurteilung kann man auch eine weitere Aufteilung verwenden. Beispielsweise kann man Papierrollen 2, deren Abweichungen zwar größer als ± 5 mm, aber nicht größer als ± 8 mm sind, in eine dritte Klasse einordnen. Papierrollen dieser Klasse können zwar weiterverarbeitet werden, jedoch nur bei einer verringerten Geschwindigkeit.
• Wenn sich der Rollendurchmesser ändert, also größer oder kleinere Rollen vorbereitet werden, kann es sinnvoll sein, die Fehlergrenze zu ändern. Hierzu kann z.B. ebenfalls der Fußschalter 10 (oder ein anderer Schalter) verwendet werden. Die Fehlergrenzen können hierzu auch in Klassen eingeteilt werden.
• Die Abstandsermittlung kann zwar auch grundsätzlich vor oder während des Auspackens der Papierrolle 2 erfolgen. Die eine zusätzliche Umdrehung der Rolle, die nach dem Entfernen der Umfangsverpackung 7 noch nötig ist, ist aber unter Zeitgesichtspunkten noch hinnehmbar.
• Die Tatsache, daß die Abstandsermittlung beim Auspacken erfolgt, hat neben der Zeitersparnis auch noch den Vorteil, daß eine Bedienungsperson 8 an der Rolle bereitsteht, um nach der Abstandsermittlung zu überprüfen, ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Dieser Fehler wird durch ein Fehlersignal angezeigt, beispielsweise akustisch oder optisch.

Claims (10)

1. Verfahren zum Vorbereiten der Verarbeitung einer auf einer Rolle (2, 2') aufgewickelten Papierbahn und zum Klassifizieren der Rolle (2, 2'), bei dem die Rolle (2, 2') auf einem Wickelbett (3) aus mindestens zwei Tragwalzen (4, 5) abgelegt und gedreht wird und beim Drehen über mindestens eine Umdrehung der Rolle (2, 2') fortlaufend ein Abstand zwischen einem Fixpunkt außerhalb der Rolle (2, 2') und der Oberfläche der Rolle (2, 2') ermittelt wird, wobei über den Abstand eine Klassifizierung vorgenommen und ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn sich der Abstand über ein vorbestimmtes Maß hinaus ändert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Fixpunkt und einem Punkt im Bereich des oberen Scheitelpunktes der Rolle (2, 2') gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand beim Auspacken der Rolle (2, 2') gemessen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (2, 2') aufgrund des Fehlersignals in eine von mindestens drei Klassen eingestuft wird, wobei Rollen (2, 2') ohne Beanstandungen in eine erste Klasse, Rollen (2, 2'), die Ausschuß sind, in eine zweite Klasse und Rollen (2, 2'), die eingeschränkt verarbeitbar sind, in eine weitere Klasse eingestuft werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß in Klassen eingeteilt wird, die in Abhängigkeit vom Durchmesser der Rolle (2, 2') gewählt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsverlauf und/oder Abstandsänderungen aufgezeichnet werden.
7. Vorrichtung zum Vorbereiten der Verarbeitung einer auf einer Rolle (2, 2') aufgewickelten Papierbahn und zum Klassifizieren der Rolle (2, 2') mit einem Wickelbett (3) aus mindestens zwei Tragwalzen (4, 5), von denen mindestens eine angetrieben ist, wobei ein ortsfest außerhalb der Rolle (2, 2') festlegbarer Abstandssensor (12), der mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist, die Entfernung zur Oberfläche der Rolle (2, 2') ermittelt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (12) eine Tastrolle (13) aufweist, die am Umfang der Rolle (2, 2') anliegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (12) von oben auf die Rolle (2, 2') wirkt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlergrenzenauswahleinrichtung (10) vorgesehen ist.