EP0849181B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verpacken einer Materialbahnrolle - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Verpacken einer Materialbahnrolle Download PDF

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EP0849181B1
EP0849181B1 EP97121558A EP97121558A EP0849181B1 EP 0849181 B1 EP0849181 B1 EP 0849181B1 EP 97121558 A EP97121558 A EP 97121558A EP 97121558 A EP97121558 A EP 97121558A EP 0849181 B1 EP0849181 B1 EP 0849181B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
roll
material web
packaging
axial
web
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97121558A
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English (en)
French (fr)
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EP0849181A1 (de
Inventor
Hans-Josef Peters
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Voith Sulzer Finishing GmbH
Original Assignee
Voith Sulzer Finishing GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Sulzer Finishing GmbH filed Critical Voith Sulzer Finishing GmbH
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B25/00Packaging other articles presenting special problems
    • B65B25/14Packaging paper or like sheets, envelopes, or newspapers, in flat, folded, or rolled form
    • B65B25/146Packaging paper or like sheets, envelopes, or newspapers, in flat, folded, or rolled form packaging rolled-up articles
    • B65B25/148Jumbo paper rolls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B11/00Wrapping, e.g. partially or wholly enclosing, articles or quantities of material, in strips, sheets or blanks, of flexible material
    • B65B11/04Wrapping, e.g. partially or wholly enclosing, articles or quantities of material, in strips, sheets or blanks, of flexible material the articles being rotated

Definitions

  • the invention relates to a device for packaging a roll of material web with a packaging web, the has a packaging web dispenser which is parallel to Axial direction of the web roll is movable and the packaging web at least in part of the axial Length of the web roll with an acute angle between their transverse direction and the axial direction of the Output web roll, and with a shelf on which is the material web roll.
  • the invention further relates to a method for packaging a roll of material web with a packaging web according to the preamble of claim 10.
  • GB 1 429 445 A A device and a method of this type are known GB 1 429 445 A is known.
  • the angle between the packaging web dispenser and the web of material web again aligned to 90 ° and further turns of the Foil placed around the roll of material to end packaging to create.
  • the so with a comprehensive packaging provided web of material is then passed through a heating furnace led to the plastic film on the web roll shrink.
  • the packaging of a roll of material with a helical packaging track has the Advantage that you can with a single packaging web width a variety of web rolls with different Can pack width. This makes it easier the stocking and also the handling because the packaging line can be narrower than the material web roll. Their weight is accordingly lower.
  • a device and a method of the type mentioned are also known from DE 1 00g 556 B. There is a strip of paper Run helically around the roll of material web.
  • the invention has for its object the quality to improve the packaging.
  • This task is the beginning of a device mentioned type in that a position sensor is provided, the axial position of the web roll determined on the shelf.
  • the axial position of the material web roll can now be on the shelf even before the start of the Determine wrapping. So it is no longer necessary the roll of material web is axially centered on the shelf to position, as is the case with conventional packaging devices the case is. It is only necessary the roll of material in a work area to position on which all necessary units, such as a packaging web dispenser or possibly Packing presses, folding devices, end cover feeding devices etc., have access. The web roll becomes practical by the feeder always placed in the work area. Because the step the additional positioning can be omitted, the entire Packaging process can also be shortened somewhat.
  • the axial position the material web roll can also be determined, so that the final packaging can be positioned more precisely can. Since the packaging web dispenser is axially movable anyway no further measures need to be taken when the information about the axial position the material web roll is available.
  • the position sensor is preferably a distance sensor formed with an end face of the web roll cooperates.
  • a single sensor can Determine a large number of positions. He determines one Distance to a reference point that is known. To this The position of the Determine the web roll.
  • the position sensor is designed as an ultrasonic range finder. Such sensors work reliably with sufficient Accuracy. They are small and relatively inexpensive available.
  • the position sensor is advantageous in the axial direction movable, a position detector is provided, the the axial position of the position sensor is determined.
  • the axial lengths of the web rolls in question are in the range of 0.5 to 3.8 m or even above out.
  • the position sensor is then moved as long as until the distance to the front of the web roll is in the desired measuring range. The investigation the distance is then with relatively great accuracy possible.
  • the position detector determine the reference point can, in contrast, the distance to the front the material web roll
  • the position results the roll of material web by adding the distance the face of the reference point and the distance the reference point from a base point, for example provided in a frame of the device can be and on which all other aggregates of the Can also refer to the device.
  • a folding device for folding one is advantageous axial projection of the packaging web on the End face of the web roll provided a movable carrier is arranged, the position sensor is connected to the carrier.
  • the position sensor At this Design you can use the position sensor together the folding device in front of the end of the roll of material web move. Such a movement of the folding device is necessary anyway if you have the axial Overlap of the packaging web on the front of the Wants to fold the web roll.
  • the folding device but must also for different diameters packaging material web rolls be suitable for example, move in the range of 0.5 to 2.5 m can.
  • By coupling the position sensor to the Carrier of the folding device also saves one work cycle.
  • the folding device must be in the course of the packaging be pivoted towards the front anyway.
  • This retraction can also be preferred, so that too this means that the packaging process is shorter overall can be held. It is also an advantage that the position sensor then also the position of the final packaging can determine so that the folding device be positioned in the correct position on the material web roll can to the excess of the final packaging with the to be able to fold the desired dimensions on the front.
  • the folding device advantageously has a rotatable one Folding bike on and the position sensor is on an auxiliary carrier arranged, which protrudes radially over the folding bike.
  • the position sensor can therefore by the folding bike not be covered. He is standing with one swung in or retracted folding device preferably radially inwards to the middle of the face the roll of material in front, so that it faces the front recorded in every case, regardless of the diameter of the Roll of material web.
  • Such a subcarrier is in provided for in many cases anyway as a probe arm, that when the protrusion is folded in on the front side holds an inner front cover.
  • the position sensor detects with particular advantage the axial position of the roll of material web at least during a rotational movement of the material web roll continuously.
  • the helical wrapping of the web roll with a packaging web made of wrapping paper not one more negligible migration. If so the position of the web roll is continuously monitored then you can go faster if errors occur intervention. Major damage can then be avoided.
  • the packaging web dispenser is moving at a speed move parallel to the axis of the material web roll, resulting from the slope of the helix and the peripheral speed or the speed of the roll of material web results. If you add the axial movement of the material web roll is taken into account, which is quite an error of one or more percent based on the length of the web roll can be taken into account, then you still achieve one better quality, i.e. the packaging line can then even more uniform and denser across its entire width be placed on the web of material. A tear the packaging line due to the migration movement can be avoided because the migration movement during The advance of the packaging web dispenser is taken into account becomes. Even when manufacturing the final packaging minor irregularities are compensated for itself through the axial movement of the web of material can result.
  • a packing press is advantageously for each end face and a folding device is provided, each are movable in the axial direction, the two Packing presses and / or the two folding devices independently are positionable from each other.
  • the packing presses move together to the axial center the packaging device and put the outer end covers at the end of the web of material or on the folded supernatant.
  • This has the advantage that external axial forces on the Compensate the web roll with each other. Because the web roll but when making a helical one Body packaging from the axial center or moved from an axial position at all, such an approach would result in a pack press rather hits the web of material than the other. It then pushes the web roll with their speed towards the other packing press.
  • the task is in a method of the aforementioned Art solved in that the axial position of the Roll of material on the tray continuously determined during winding and the axial feed of the packaging web dispenser also taking into account the current axial position of the web roll is controlled.
  • the packaging line can then look much better create the scope of the web roll.
  • the axial Movement that occurs in helical packaging the material web roll occurs is compensated.
  • the Packaging web dispenser is correspondingly faster or slower parallel to the axial direction of the web roll proceed so that its current position always is so that the packaging web over the entire surface Scope of the material web roll comes to the plant.
  • the packaging web dispenser advance i.e. the migration movement disregard the web roll, then the front edge of the packaging web is not with the same tension as the rear edge.
  • the leading edge may not solve easier. Conversely, there is a lag of the packaging web dispenser compared to the actual one Target position when winding the corresponding problem for the rear edge of the packaging web. If one now continuously the position of the material web roll determined, then you can the packaging web dispenser control that axial migration of the web roll be compensated. The ongoing investigation the position can either be continuous or at short intervals. The distance between each However, measurements may only be so large that the information obtained therefrom to correct the axial feed of the packaging web dispenser used can be.
  • the axial Length of the web roll determined before the start of winding.
  • the axial position of both end faces of the web roll fixed, even though you only have a single position sensor needed. This not only saves you additional sensor, but also in operation Evaluation of a second signal necessary equipment.
  • the packaging of a roll of material web 2 is schematic shown in Figs. 1 to 3.
  • the material web roll are relatively large structures with a axial length of up to 3.8 m or greater.
  • the lower limit is in the range of 0.5 m.
  • the diameter is in the range of 0.5 to 2.5 m.
  • the packaging web dispenser is on the one hand on rails 5, 6 Can be moved parallel to the axial direction of the material web roll.
  • the packaging web dispenser 4 the body packaging 11 has completed, i.e. the packaging line 3 helically from one end of the web roll to the other, it is on the left End of web roll 2. He will then how this is shown in Fig. 2, again at right angles the rails 5, 6 aligned.
  • the packaging line 3 is then with the formation of an axial projection 12th wrapped around the web roll 2. It follows this results in a final packaging 13. Between the winding process, which is shown in Fig. 1, and the winding process, which is shown in Fig. 2, the packaging web 3 separated. After making the final packaging 13, the packaging line 3 is also severed.
  • the packaging web dispenser 4 then moves to the other axial end of the web roll 2 and produces a similar end package 14 there also has an axial projection.
  • the feed rate of the packaging web dispenser 4, parallel to the axis of the web roll 2 is moved, axially depends on its position remaining web roll only from the pitch angle the packaging web 3, the scope of the roll of material web 2 and the speed of rotation of the web roll 2 on the support rollers 7, 8 (via which the Drive). If now the web roll 2 moves axially, for example in Fig. 1 after right, then the assignment between the packaging web dispenser is correct and the web roll 2 not more so that the packaging web 3 is no longer smooth the scope of the web roll is created.
  • the packaging line should a certain, well-defined supernatant have the end face 10 of the material web roll 2. If the material web roll 2 has moved, then this supernatant can be changed, which is undesirable.
  • the end packaging 13, 14 should also be so Material web roll 2 are wound that a predetermined axial protrusion arises. Ifn't you take additional measures but assume that the material web roll 2 remains in place, then the axial protrusion 12 of the final packaging would be 13 too large and that of the end packaging 14 too small.
  • position sensor 27 provided as an ultrasonic range finder is trained. The location and operation of the position sensor 27 should now be used in connection with FIGS. 4 and 5, the packaging device Show 1 in more detail.
  • each end the material web roll 2 has a packing press 15, 16 shown.
  • Each packing press has a drive 17, 18 on, with the help of them on a rail 19, 20 in Is movable in the axial direction.
  • the drive can too are formed by a piston-cylinder arrangement, between the respective packing press 15, 16 and one Not shown frame of the device 1 arranged is.
  • the drives 17, 18 are independent of one another.
  • Each folding device 21, 22 is in the axial direction movable. It instructs in a known manner Impeller 23 and an axle extension 24.
  • the axis process 24 is on the scope of the web roll hung up.
  • the impeller 23 rotates along the rotating web of material and folds the axial Overhang 12 of the final packaging 13 on the front side 10 of the material web roll 2. The same thing happens at the other end 9.
  • each Folding device 21, 22 with a position indicator 25, 26 is provided, with the help of the axial position of the Folding device 21, 22 can be determined.
  • the position sensor 27 is now on the folding device 21 arranged.
  • the folding device 21 has a carrier 28, with which it is shown in FIG Location can be pivoted down so that it can be used its axis extension 24 on the circumference of the web roll 2 can be placed. This position is out Not shown for reasons of clarity.
  • An auxiliary support 29 is attached to the support 28, on which the position sensor 27 is arranged so that it is radial protrudes beyond the impeller 23. If the carrier 28 is pivoted about the folding device 21 in the folding position bring what in the present embodiment an angle in the range of 45 ° to 90 ° is required then the position sensor 27 is located the end face 10 of the material web roll 2. He can now the distance between its position and the face Determine 10 of web roll 2. His position is known via the position detector 25, so that can be easily determined on which axial Position in relation to the device 1, the roll of material web 2 is located.
  • An auxiliary carrier 29 can also be, for example, one Use the probe arm when folding in the axial projection 12 of the final packaging 13 on the end face 10 the material web roll 2 serves an inner end cover to hold on.
  • the web roll 2, its axial length and its Diameter has previously been determined, that is known is inserted into the packaging device 1, i.e. deposited on the support rollers 7, 8.
  • the packaging device 1 i.e. deposited on the support rollers 7, 8.
  • each end face 9, 10 both from the associated Packing press 16, 15 and the folding device 22, 21 can be achieved. But this is practical always through the normal transport of the material web roll 2 in the packaging device 1.
  • the folding device 21 is at an axial distance pivoted to the front side 10 of the material web roll 2.
  • the axial distance can be, for example by realizing that the folding device 21 in its outermost position (left in Fig. 4) is moved.
  • the Position sensor 27 can now the distance between the Determine face 10 and its position. If this Distance is not in its measuring range, then the folding device 21 can move axially for so long until the distance is within the measuring range.
  • the axial position is then determined by adding the distance between the position sensor 27 and the position of the position sensor 27, which by the position detector 25 is determined.
  • the position detector 25 can be an evaluation device, for example which counts pulses from a stepper motor 30, with the help of which the folding device 21 can move axially becomes.
  • the position of the front 9 Packaging web dispenser 4 can be axially in its starting position move and swiveled to the correct angle become. It then produces the Body packaging 11, wherein the position sensor 27 continuously or quasi continuously the axial position the end face 10 monitors.
  • the feed rate of the packaging web dispenser parallel to the axial direction The web of material roll 2 is also taken into account the moving movement of the material web roll 2 controlled by a control device 31, the one with the position sensor 27 and the position detector 25 is connected.
  • the folding devices 21, 22 can be exactly in the positions are driven to form a optimal folding of the overhang on the end faces necessary is. This is also only possible if the axial position of the end faces 9, 10 is known is. Since the material web roll 2 is no longer in the center lies, however, it is necessary that the folding devices 21, 22 each independently controllable are. So it is possible that the two folding devices 21, 22 different routes, before they come to rest on the material web roll 2.
  • the position sensor 27 can fold in the excess under certain circumstances no longer the axial position of the Determine end faces 9, 10 But then he determines the axial position of the folded supernatant, so that it is possible to get the packing presses 15, 16 there method.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Packaging Of Special Articles (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verpacken einer Materialbahnrolle mit einer Verpackungsbahn, die einen Verpackungsbahnspender aufweist, der parallel zur Axialrichtung der Materialbahnrolle verfahrbar ist und die Verpackungsbahn zumindest in einem Teil der axialen Länge der Materialbahnrolle mit einem spitzen Winkel zwischen ihrer Querrichtung und der Axialrichtung der Materialbahnrolle ausgibt, und mit einer Ablage, auf der die Materialbahnrolle liegt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verpacken einer Materialbahnrolle mit einer Verpackungsbahn nach dem Oberbegriff des Ansprushes 10.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren dieser Art sind aus GB 1 429 445 A bekannt. Dort wird eine Kunststoffolie schraubenlinienförmig um die Materialbahnrolle herumgeführt. An den axialen Enden wird der Winkel zwischen dem Verpackungsbahnspender und der Materialbahnrolle wieder auf 90° ausgerichtet und weitere Windungen der Folie um die Materialbahnrolle gelegt, um Endverpackungen zu erzeugen. Die so mit einer Umfangsverpackung versehene Materialbahnrolle wird dann durch einen Wärmeofen geführt, um die Kunststoffolie auf die Materialbahnrolle aufzuschrumpfen.
Die Verpackung einer Materialbahnrolle mit einer schraubenlinienförmig geführten Verpackungsbahn hat den Vorteil, daß man mit einer einzigen Verpackungsbahnbreite eine Vielzahl von Materialbahnrollen mit unterschiedlicher Breite verpacken kann. Dies erleichtert die Bevorratung und auch die Handhabung, weil die Verpackungsbahn schmaler sein kann als die Materialbahnrolle. Ihr Gewicht ist dementsprechend geringer.
Allerdings ist die Verwendung von Kunststoffolien unter Umweltgesichtspunkten nicht frei von Bedenken. Die Verwendung von Packpapier als Verpackungsbahn bereitet aber andere Schwierigkeiten. So muß man zwischen der Korpusverpackung, die schraubenlinienförmig um die Materialbahnrolle herumgeführt wird, und den jeweiligen Endverpackungen, die an den axialen Enden der Materialbahnrolle durch die in Umfangsrichtung verlaufende Verpackungsbahn jeweils eine Trennung durchgeführt werden. Danach muß die Verpackungsbahn wieder zur Materialbahnrolle ausgerichtet und an dieser befestigt werden. Dieses Prinzip ist aus der nachveröffentlichten DE 195 35 746 A1 bekannt.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art sind auch aus der DE 1 00g 556 B bekannt. Dort wird ein Streifen aus Papier Schraubenlinienförmig um die Materialbahnrolle herumgeführt.
Man hat nun beobachtet, daß die Materialbahnrolle beim Herstellen der Korpusverpackung, also beim schraubenlinienförmigen Umwickeln der Materialbahnrolle mit der Verpackungsbahn, axial wandert. Diese Wanderung kann durchaus einen oder sogar mehrere Zentimeter betragen. Sie ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß die Materialbahnrolle beim Herstellen der Korpusverpackung an einem Ende einen größeren Durchmesser als am anderen Ende aufweist. Bei jeder Umdrehung wandert sie dann einen kleinen Betrag in Richtung auf den größeren Durchmesser. Da eine Vielzahl von Umdrehungen durchzuführen sind, ergibt sich eine entsprechend große Wanderungsbewegung. Dies kann unter Umständen beim erneuten Positionieren des Verpackungsbahnspenders dazu führen, daß die Endverpackungen nicht mehr an der gewünschten Stelle angebracht werden, sondern entsprechend verschoben sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität der Verpackung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Positionssensor vorgesehen ist, der die axiale Position der Materialbahnrolle auf der Ablage ermittelt.
Mit Hilfe dieses Positionssensors können nun Informationen gewonnen werden, die für eine Reihe von Schritten beim Herstellen der Verpackung sehr hilfreich sind. Zum einen läßt sich nun die axiale Position der Materialbahnrolle auf der Ablage auch schon vor Beginn des Wickelns ermitteln. Es ist also nicht mehr notwendig, die Materialbahnrolle axial genau mittig auf der Ablage zu positionieren, wie dies bei herkömmlichen Verpackungsvorrichtungen der Fall ist. Es ist lediglich notwendig, die Materialbahnrolle in einem Arbeitsbereich zu Positionieren, auf den alle notwendigen Aggregate, wie beispielsweise ein Verpackungsbahnspender oder gegebenenfalls Packpressen, Falteinrichtungen, Stirndeckelzuführeinrichtungen etc., Zugriff haben. Die Materialbahnrolle wird durch die Zuführeinrichtung praktisch immer in den Arbeitsbereich abgelegt. Da der Schritt des zusätzlichen Positionierens entfällt, kann der gesamte Verpackungsvorgang auch etwas verkürzt werden. Beim Herstellen der Endverpackung kann die axiale Position der Materialbahnrolle ebenfalls ermittelt werden, so daß die Endverpackung genauer positioniert werden kann. Da der Verpackungsbahnspender ohnehin axial verfahrbar ist, müssen keine weiteren Maßnahmen getroffen werden, wenn die Information über die axiale Position der Materialbahnrolle zur Verfügung steht.
Vorzugsweise ist der Positionssensor als Abstandssensor ausgebildet, der mit einer Stirnseite der Materialbahnrolle zusammenwirkt. Ein einzelner Sensor kann eine Vielzahl von Positionen ermitteln. Er ermittelt einen Abstand zu einem Bezugspunkt, der bekannt ist. Auf diese Weise läßt sich relativ einfach die Position der Materialbahnrolle ermitteln.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Positionssensor als Ultraschall-Entfernungsmesser ausgebildet ist. Derartige Sensoren arbeiten zuverlässig mit ausreichender Genauigkeit. Sie sind klein und relativ preiswert erhältlich.
Mit Vorteil ist der Positionssensor in Axialrichtung verfahrbar, wobei ein Lagedetektor vorgesehen ist, der die axiale Position des Positionssensors ermittelt. Die in Frage stehenden axialen Längen der Materialbahnrollen liegen im Bereich von 0,5 bis 3,8 m oder sogar darüber hinaus. Je größer der Meßbereich eines Entfernungsmessers ist, desto aufwendiger wird er bzw. desto größer ist die Fehlertoleranz. Wenn man nun den Positionssensor in Axialrichtung verfahren läßt, dann kann man sich beispielsweise auf einen bestimmten Meßbereich festlegen. Der Positionssensor wird dann solange verfahren, bis die Entfernung zur Stirnseite der Materialbahnrolle im gewünschten Meßbereich liegt. Die Ermittlung der Entfernung ist dann mit relativ großer Genauigkeit möglich. Da der Lagedetektor den Bezugspunkt ermitteln kann, demgegenüber die Entfernung zur Stirnseite der Materialbahnrolle besteht, ergibt sich die Position der Materialbahnrolle durch Addition der Entfernung der Stirnseite von dem Bezugspunkt und der Entfernung des Bezugspunkts von einem Basispunkt, der beispielsweise in einem Gestell der Vorrichtung vorgesehen sein kann und auf den sich alle anderen Aggregate der Vorrichtung ebenfalls beziehen können.
Mit Vorteil ist eine Falteinrichtung zum Einfalten eines axialen Überstandes der Verpackungsbahn auf die Stirnseite der Materialbahnrolle vorgesehen, die an einem beweglichen Träger angeordnet ist, wobei der Positionssensor mit dem Träger verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung kann man den Positionssensor zusammen mit der Falteinrichtung vor die Stirnseite der Materialbahnrolle bewegen. Eine derartige Bewegung der Falteinrichtung ist ohnehin notwendig, wenn man den axialen Überstand der Verpackungsbahn auf die Stirnseite der Materialbahnrolle einfalten will. Die Falteinrichtung muß aber auch für unterschiedliche Durchmesser der zu verpackenden Materialbahnrollen geeignet sein, der sich beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 2,5 m bewegen kann. Durch die Kopplung des Positionssensors an den Träger der Falteinrichtung spart man auch einen Arbeitstakt. Im Verlaufe der Verpackung muß die Falteinrichtung ohnehin zur Stirnseite hin verschwenkt werden. Dieses Einfahren kann man auch vorziehen, so daß auch dadurch der Verpackungsvorgang insgesamt zeitlich kürzer gehalten werden kann. Weiterhin ist von Vorteil, daß der Positionssensor dann auch die Position der Endverpackung ermitteln kann, so daß die Falteinrichtung lagerichtig auf die Materialbahnrolle positioniert werden kann, um den Überstand der Endverpackung mit den gewünschten Maßen auf die Stirnseite einfalten zu können.
Mit Vorteil weist die Falteinrichtung ein drehbares Faltrad auf und der Positionssensor ist an einem Hilfsträger angeordnet, der radial über das Faltrad übersteht. Der Positionssensor kann also durch das Faltrad nicht abgedeckt werden. Er steht bei einer eingeschwenkten oder eingefahrenen Falteinrichtung vorzugsweise radial nach innen auf die Mitte der Stirnseite der Materialbahnrolle vor, so daß er die Stirnseite auf jeden Fall erfaßt, unabhängig von dem Durchmesser der Materialbahnrolle. Ein derartiger Hilfsträger ist in vielen Fällen ohnehin vorgesehen und zwar als Tastarm, der beim Einfalten des Überstandes auf die Stirnseite einen Innenstirndeckel festhält.
Mit besonderem Vorteil ermittelt der Positionssensor die axiale Position der Materialbahnrolle zumindest während einer Rotationsbewegung der Materialbahnrolle fortlaufend. Wie eingangs erwähnt, erfolgt bei dem schraubenlinienförmigen Umwickeln der Materialbahnrolle mit einer Verpackungsbahn aus Packpapier eine nicht mehr zu vernachlässigende Wanderungsbewegung. Wenn nun die Position der Materialbahnrolle laufend überwacht wird, dann kann man bei Auftreten von Fehlern schneller eingreifen. Größere Schäden können dann vermieden werden.
Dies gilt insbesondere dann, wenn der Positionssensor mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die die axiale Position des Verpackungsbahnspenders steuert. Der Verpackungsbahnspender wird mit einer Geschwindigkeit parallel zur Achse der Materialbahnrolle verfahren, die sich aus der Steigung der Schraubenlinie und der Umfangsgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Materialbahnrolle ergibt. Wenn man zusätzlich noch die axiale Bewegung der Materialbahnrolle berücksichtigt, die durchaus einen Fehler von einem oder mehreren Prozent bezogen auf die Länge der Materialbahnrolle betragen kann, berücksichtigt, dann erreicht man eine noch bessere Qualität, d.h. die Verpackungsbahn kann dann noch gleichmäßiger und über ihre gesamte Breite dichter an die Materialbahnrolle angelegt werden. Ein Einreißen der Verpackungsbahn aufgrund der Wanderungsbewegung kann vermieden werden, weil die Wanderungsbewegung beim Vortrieb des Verpackungsbahnspenders berücksichtigt wird. Auch beim Herstellen der Endverpackungen können kleinere Unregelmäßigkeiten ausgeglichen werden, die sich durch die axiale Wanderungsbewegung der Materialbahnrolle ergeben können.
Vorteilhafterweise ist für jede Stirnseite eine Packpresse und eine Falteinrichtung vorgesehen, die jeweils in Axialrichtung verfahrbar sind, wobei die beiden Packpressen und/oder die beiden Falteinrichtungen unabhängig voneinander positionierbar sind. Normalerweise fahren die Packpressen gemeinsam auf die axiale Mitte der Verpackungsvorrichtung zu und legen die Außenstirndeckel gleichzeitig an die Stirnseiten der Materialbahnrolle bzw. auf den eingefalteten Überstand an. Dies hat den Vorteil, daß sich äußere axiale Kräfte auf die Materialbahnrolle gegenseitig ausgleichen. Da die Materialbahnrolle aber beim Herstellen einer schraubenlinienförmigen Korpusverpackung aus der axialen Mitte oder überhaupt aus einer axialen Position heraus bewegt, würde ein derartiges Vorgehen dazu führen, daß eine Packpresse eher auf die Materialbahnrolle trifft als die andere. Sie schiebt dann die Materialbahnrolle mit ihrer Geschwindigkeit auf die andere Packpresse zu.
Dort treffen Materialbahnrolle und Packpresse dann mit der doppelten Geschwindigkeit aufeinander, was durchaus zu einem Aufplatzen der Verpackung führen kann. Darüber hinaus verursacht eine derartige Vorgehensweise einen erheblichen Verschleiß am Packpressenantrieb, weil der Packpressenantrieb das gesamte Gewicht der Materialbahnrolle bewegen muß. Das gleiche gilt im Grunde genommen auch für die Falteinrichtungen. Auch hier ergibt sich unter Umständen ein erheblicher Verschleiß. Wenn man nun die Antriebe unabhängig voneinander steuert, dann kann man sowohl die Packpressen als auch gegebenenfalls die Falteinrichtungen unabhängig voneinander zu den jeweiligen Stirnseiten der Materialbahnrolle verfahren und eine für die Antriebe und die Materialbahnrolle schonende Verpackung erreichen. Auch dies verbessert die Qualität der Verpackung.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die axiale Position der Materialbahnrolle auf der Ablage während des Wickelns fortlaufend ermittelt und der axiale Vorschub des Verpackungsbahnspenders auch unter Berücksichtigung der aktuellen axialen Position der Materialbahnrolle gesteuert wird.
Die Verpackungsbahn kann sich dann wesentlich besser an den Umfang der Materialbahnrolle anlegen. Die axiale Bewegung, die beim schraubenlinienförmigen Verpacken der Materialbahnrolle auftritt, wird kompensiert. Der Verpackungsbahnspender wird entsprechend schneller oder langsamer parallel zur Axialrichtung der Materialbahnrolle verfahren, so daß seine augenblickliche Lage immer so ist, daß die Verpackungsbahn vollflächig an den Umfang der Materialbahnrolle zur Anlage kommt. Würde der Verpackungsbahnspender voreilen, also die Wanderbewegung der Materialbahnrolle nicht berücksichtigen, dann liegt die vordere Kante der Verpackungsbahn nicht mit der gleichen Spannung an, wie die hintere Kante.
Die vordere Kante kann sich damit unter Umständen leichter lösen. Umgekehrt ergibt sich bei einem Nacheilen des Verpackungsbahnspenders gegenüber der eigentlichen Sollposition beim Wickeln das entsprechende Problem für die hintere Kante der Verpackungsbahn. Wenn man nun fortlaufend die Position der Materialbahnrolle ermittelt, dann kann man den Verpackungsbahnspender so steuern, daß axiale Wanderungsbewegungen der Materialbahnrolle kompensiert werden. Die fortlaufende Ermittlung der Position kann entweder kontinuierlich erfolgen oder in kurzen Abständen. Der Abstand zwischen einzelnen Messungen darf allerdings nur so groß sein, daß die daraus gewonnenen Informationen noch zur Korrektur des axialen Vorschubs des Verpackungsbahnspenders verwendet werden können.
Vorzugsweise wird vor dem Beginn des Wickelns die axiale Länge der Materialbahnrolle ermittelt. Damit steht die axiale Position beider Stirnseiten der Materialbahnrolle fest, obwohl man nur einen einzigen Positionssensor benötigt. Man spart hierdurch nicht nur den zusätzlichen Sensor, sondern auch im Betrieb die zur Auswertung eines zweiten Signals notwendigen Einrichtungen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1-3
verschiedene Schritte beim Herstellen einer Umfangsverpackung einer Materialbahnrolle,
Fig. 4
eine Vorrichtung zum Verpacken und
Fig. 5
eine schematische Schnittansicht V-V nach Fig. 4.
Das Verpacken einer Materialbahnrolle 2 ist schematisch in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Bei der Materialbahnrolle handelt es sich um relativ große Gebilde mit einer axialen Länge von bis zu 3,8 m oder größer. Die untere Grenze liegt im Bereich von 0,5 m. Der Durchmesser liegt im Bereich von 0,5 bis 2,5 m. Verpackt wird die Materialbahnrolle 2 mit einer wesentlich schmaleren Verpackungsbahn 3 mit einer Breite im Bereich von 0,35 bis 0,8 m, vorzugsweise etwa 0,5 m, die hierzu von einem Verpackungsbahnspender 4 abgegeben wird. Der Verpackungsbahnspender ist zum einen auf Schienen 5, 6 parallel zur Axialrichtung der Materialbahnrolle verfahrbar. Er ist zum anderen aus einer Richtung rechtwinklig zu den Schienen 5, 6 verdrehbar in eine Richtung, in der er mit den Schienen 5, 6 einen spitzen Winkel einschließt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Dementsprechend gibt er die Verpackungsbahn 3, die aus Packpapier besteht, unter einem entsprechenden Winkel aus. Wenn nun die Verpackungsbahn 3 um die Materialbahnrolle 2 gewickelt wird, wozu die Materialbahnrolle 2 auf Tragwalzen 7, 8, von denen eine angetrieben ist, gedreht wird, dann ergibt sich eine schraubenlinienförmige Korpusverpackung 11, die sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Materialbahnrolle 2 erstreckt. Hierbei kann die Verpackungsbahn 3 auch durchaus über die Stirnseiten 9, 10 der Materialbahnrolle 2 überstehen.
Wenn der Verpackungsbahnspender 4 die Korpusverpackung 11 fertiggestellt hat, also die Verpackungsbahn 3 schraubenlinienförmig von einem Ende der Materialbahnrolle zum anderen geführt hat, befindet er sich am linken Ende der Materialbahnrolle 2. Er wird dann, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wieder rechtwinklig zu den Schienen 5, 6 ausgerichtet. Die Verpackungsbahn 3 wird dann unter Ausbildung eines axialen Überstandes 12 um die Materialbahnrolle 2 gewickelt. Es ergibt sich hierdurch eine Endverpackung 13. Zwischen dem Wickelvorgang, der in Fig. 1 dargestellt ist, und dem Wickelvorgang, der in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Verpackungsbahn 3 abgetrennt. Nach dem Herstellen der Endverpackung 13 wird die Verpackungsbahn 3 ebenfalls durchgetrennt. Der Verpackungsbahnspender 4 fährt dann an das andere axiale Ende der Materialbahnrolle 2 und stellt dort eine ähnliche Endverpackung 14 her, die ebenfalls einen axialen Überstand aufweist.
Es läßt sich nun beobachten, daß die Materialbahnrolle beim Herstellen der Korpusverpackung 11 (Fig. 1) axial wandert, und zwar in Richtung auf den größeren Durchmesser hin, d.h. in Fig. 1 nach rechts. Diese Wanderbewegung kann man mit etwa 1 bis 2 cm pro Meter Länge der Materialbahnrolle abschätzen.
Diese Wanderungsbewegung bringt nun einige Probleme mit sich. Die Vorschubgeschwindigkeit des Verpackungsbahnspenders 4, der parallel zur Achse der Materialbahnrolle 2 bewegt wird, hängt bei einer axial an ihrer Position verbleibenden Materialbahnrolle nur von dem Steigungswinkel der Verpackungsbahn 3, dem Umfang der Materialbahnrolle 2 und der Drehgeschwindigkeit der Materialbahnrolle 2 auf den Tragwalzen 7, 8 (über die der Antrieb erfolgt) ab. Wenn sich nun die Materialbahnrolle 2 axial bewegt, beispielsweise in Fig. 1 nach rechts, dann stimmt die Zuordnung zwischen dem Verpackungsbahnspender und der Materialbahnrolle 2 nicht mehr, so daß die Verpackungsbahn 3 nicht mehr glatt an den Umfang der Materialbahnrolle angelegt wird.
Am Ende der Korpusverpackung 11 sollte die Verpackungsbahn einen bestimmten, wohl definierten Überstand über die Stirnseite 10 der Materialbahnrolle 2 aufweisen. Wenn sich die Materialbahnrolle 2 bewegt hat, dann wird dieser Überstand verändert werden, was unerwünscht ist.
Die Endverpackungen 13, 14 sollten ebenfalls so um die Materialbahnrolle 2 gewickelt werden, daß ein vorbestimmter axialer Überstand entsteht. Würde man keine zusätzlichen Maßnahmen treffen, sondern davon ausgehen, daß die Materialbahnrolle 2 an ihrem Platz verbleibt, dann wäre der axiale Überstand 12 der Endverpackung 13 zu groß und der der Endverpackung 14 zu klein.
Um dieses Problem zu umgehen, ist ein Positionssensor 27 vorgesehen, der als Ultraschall-Entfernungsmesser ausgebildet ist. Die Lage und die Arbeitsweise des Positionssensors 27 soll nun im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 erläutert werden, die die Verpackungsvorrichtung 1 in weiteren Einzelheiten zeigen.
Neben dem Verpackungsbahnspender 4 sind für jede Stirnseite der Materialbahnrolle 2 je eine Packpresse 15, 16 dargestellt. Jede Packpresse weist einen Antrieb 17, 18 auf, mit dessen Hilfe sie auf einer Schiene 19, 20 in Axialrichtung verfahrbar ist. Der Antrieb kann auch durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung gebildet werden, die zwischen der jeweiligen Packpresse 15, 16 und einem nicht näher dargestellten Rahmen der Vorrichtung 1 angeordnet ist. Die Antriebe 17, 18 sind voneinander unabhängig.
Ferner ist für jede Stirnseite eine Falteinrichtung 21, 22 vorgesehen. Jede Falteinrichtung 21, 22 ist in Axialrichtung verfahrbar. Sie weist in bekannter Weise ein Flügelrad 23 und einen Achsfortsatz 24 auf. Der Achsfortsatz 24 wird auf den Umfang der Materialbahnrolle aufgelegt. Das Flügelrad 23 rotiert entlang der sich drehenden Materialbahnrolle und faltet dabei den axialen Überstand 12 der Endverpackung 13 auf die Stirnseite 10 der Materialbahnrolle 2 ein. Das gleiche erfolgt bei der anderen Stirnseite 9.
Als Besonderheit ist hier noch zu erwähnen, daß jede Falteinrichtung 21, 22 mit einem Positionsmelder 25, 26 versehen ist, mit dessen Hilfe die axiale Lage der Falteinrichtung 21, 22 festgestellt werden kann.
Der Positionssensor 27 ist nun an der Falteinrichtung 21 angeordnet. Die Falteinrichtung 21 weist einen Träger 28 auf, mit dem sie aus der in Fig. 5 dargestellten Lage nach unten geschwenkt werden kann, so daß sie mit ihrem Achsfortsatz 24 auf den Umfang der Materialbahnrolle 2 aufgelegt werden kann. Diese Position ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Am Träger 28 ist ein Hilfsträger 29 befestigt, an dem der Positionssensor 27 so angeordnet ist, daß er radial über das Flügelrad 23 vorsteht. Wenn nun der Träger 28 verschwenkt wird, um die Falteinrichtung 21 in Faltposition zu bringen, wozu im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Winkel im Bereich von 45° bis 90° erforderlich ist, dann befindet sich der Positionssensor 27 vor der Stirnseite 10 der Materialbahnrolle 2. Er kann nun die Entfernung zwischen seiner Position und der Stirnseite 10 der Materialbahnrolle 2 ermitteln. Seine Position ist über den Positionsmelder 25 bekannt, so daß problemlos festgestellt werden kann, an welcher axialen Position in Bezug auf die Vorrichtung 1 sich die Materialbahnrolle 2 befindet.
Als Hilfsträger 29 kann man beispielsweise auch einen Tastarm verwenden, der beim Einfalten des axialen Überstandes 12 der Endverpackung 13 auf die Stirnseite 10 der Materialbahnrolle 2 dazu dient, einen Innenstirndeckel festzuhalten.
Mit Hilfe des Positionssensors 27 läßt sich nun der Verpackungsvorgang wie folgt gestalten:
Die Materialbahnrolle 2, deren axiale Länge und deren Durchmesser zuvor ermittelt worden ist, also bekannt ist, wird in die Verpackungsvorrichtung 1 eingelegt, d.h. auf den Tragwalzen 7, 8 abgelegt. Hierbei ist es nun nicht mehr erforderlich, daß die Materialbahnrolle 2 zwischen den beiden Packpressen 15, 16 oder an einer anderen Mittenposition zentriert wird. Es reicht aus, wenn sie so in die Verpackungsvorrichtung 1 eingelegt wird, daß jede Stirnseite 9, 10 sowohl von der zugehörigen Packpresse 16, 15 und der Falteinrichtung 22, 21 erreicht werden kann. Dies ergibt sich aber praktisch immer durch den normalen Transport der Materialbahnrolle 2 in die Verpackungsvorrichtung 1.
Sobald die Materialbahnrolle 2 auf den Tragwalzen 7, 8 liegt, wird die Falteinrichtung 21 in axialem Abstand zur Stirnseite 10 der Materialbahnrolle 2 eingeschwenkt. Der axiale Abstand läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß die Falteinrichtung 21 in ihre äußerste Position (in Fig. 4 links) verfahren wird. Der Positionssensor 27 kann nun die Entfernung zwischen der Stirnseite 10 und seiner Position ermitteln. Falls diese Entfernung nicht in seinem Meßbereich liegt, dann kann die Falteinrichtung 21 so lange axial verfahren werden, bis die Entfernung im Meßbereich liegt.
Es erfolgt dann die Bestimmung der axialen Position durch Addieren der Entfernung zwischen Positionssensor 27 und der Position des Positionssensors 27, die durch den Positionsmelder 25 ermittelt wird. Der Positionsmelder 25 kann beispielsweise eine Auswerteeinrichtung aufweisen, die Impulse eines Schrittmotors 30 zählt, mit dessen Hilfe die Falteinrichtung 21 axial verfahren wird.
Da die axiale Länge der Materialbahnrolle 2 bekannt ist, ergibt sich nach dem Messen der Position der Stirnseite 10 auch die Position der Stirnseite 9. Der Verpackungsbahnspender 4 kann axial in seine Ausgangsposition verfahren und in den richtigen Winkel geschwenkt werden. Es erfolgt dann die Herstellung der Korpusverpackung 11, wobei der Positionssensor 27 kontinuierlich oder quasi kontinuierlich die axiale Position der Stirnseite 10 überwacht. Die Vorschubgeschwindigkeit des Verpackungsbahnspenders parallel zur Axialrichtung der Materialbahnrolle 2 wird auch unter Berücksichtigung der Wanderbewegung der Materialbahnrolle 2 gesteuert und zwar durch eine Steuereinrichtung 31, die mit dem Positionssensor 27 und dem Positionsmelder 25 verbunden ist.
Da nach dem Abschluß der Korpusverpackung 11 die Positionen der Stirnseiten 9, 10 immer noch oder wieder bekannt sind, können die Endverpackungen 13, 14 lagerichtig aufgebracht werden.
Alsdann können die Falteinrichtungen 21, 22 genau in die Positionen gefahren werden, die zur Ausbildung einer optimalen Faltung des Überstandes auf die Stirnseiten notwendig ist. Dies ist ebenfalls nur dann möglich, wenn die axiale Position der Stirnseiten 9, 10 bekannt ist. Da die Materialbahnrolle 2 nun nicht mehr mittig liegt, ist es allerdings erforderlich, daß die Falteinrichtungen 21, 22 jeweils unabhängig voneinander steuerbar sind. Es ist also möglich, daß die beiden Falteinrichtungen 21, 22 unterschiedliche Wege zurücklegen, bevor sie zur Anlage an die Materialbahnrolle 2 kommen.
Das gleiche gilt für die Packpressen 15, 16. Nach dem Einfalten des Überstandes kann der Positionssensor 27 unter Umständen nicht mehr die axiale Position der Stirnseiten 9, 10 ermitteln Er ermittelt dann aber die axiale Position des eingefalteten Überstandes, so daß es möglich ist, die Packpresen 15, 16 bis dorthin zu verfahren. Um die Außenstirndeckel, die mit den Packpressen aufgebracht werden sollen, dann mit dem notwendigen Druck zu befestigen, können die Packpressen dann druckgesteuert weiterverfahren werden. Es ist auch möglich, einen Druck- oder Tastsensor an jeder Packpresse vorzusehen, der ein Signal ausgibt, wenn die Packpresse, genauer gesagt ihre Pressenplatte, mit dem notwendigen Druck an der Stirnseite der Materialbahnrolle anliegt.
Mit einer derartigen Vorrichtung 1 ist es möglich, relativ hohe Verpackungsgeschwindigkeiten zu erzielen, beispielsweise von etwa 300 m/min für die Verpackungsbahn 3. Zwar steigt die Wanderungsbewegung der Materialbahnrolle 2 mit zunehmender Geschwindigkeit. Dies ist aber aufgrund der getroffenen Maßnahmen nicht kritisch.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Verpacken einer Materialbahnrolle (2) mit einer Verpackungsbahn (3), die einen Verpackungsbahnspender (4) aufweist, der parallel zur Axialrichtung der Materialbahnrolle (2) verfahrbar ist und die Verpackungsbahn (3) zumindest in einem Teil der axialen Länge der Materialbahnrolle (2) mit einem spitzen Winkel zwischen ihrer Querrichtung und der Axialrichtung der Materialbahnrolle (2) ausgibt, und mit einer Ablage (7, 8), auf der die Materialbahnrolle (2) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Positionssensor (27) vorgesehen ist, der die axiale Position der Materialbahnrolle (2) auf der Ablage (7, 8) ermittelt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor (27) als Abstandssensor ausgebildet ist, der mit einer Stirnseite (10) der Materialbahnrolle (2) zusammenwirkt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor (27) als UltraschallEntfernungsmesser ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor (27) in Axialrichtung verfahrbar ist, wobei ein Lagedetektor (25) vorgesehen ist, der die axiale Position des Positionssensors (27) ermittelt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Falteinrichtung (21) zum Einfalten eines axialen Überstandes (12) der Verpackungsbahn auf die Stirnseite (10) der Materialbahnrolle (2) vorgesehen ist, die an einem beweglichen Träger (28) angeordnet ist, wobei der Positionssensor (27) mit dem Träger (28) verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Falteinrichtung (21) ein drehbares Faltrad (23) aufweist und der Positionssensor (27) an einem Hilfsträger (29) angeordnet ist, der radial über das Faltrad (23) übersteht.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor (27) die axiale Position der Materialbahnrolle (2) zumindest während einer Rotationsbewegung der Materialbahnrolle (2) fortlaufend ermittelt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor (27) mit einer Steuereinrichtung (31) verbunden ist, die die axiale Position des Verpackungsbahnspenders (4) steuert.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Stirnseite (9, 10) eine Packpresse (15, 16) und eine Falteinrichtung (21, 22) vorgesehen ist, die jeweils in Axialrichtung verfahrbar sind, wobei die beiden Packpressen (15, 16) und/oder die beiden Falteinrichtungen (21, 22) unabhängig voneinander positionierbar sind.
  10. Verfahren zum Verpacken einer Materialbahnrolle (2) mit einer Verpackungsbahn (3), die mittels eines parallel zur Axialrichtung der Materialbahnrolle (2) verfahrbaren Verpackungsbahnspenders (4) schraubenlinienförmig um die auf einer Ablage (7, 8) liegende Materialbahnrolle herumgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Position der Materialbahnrolle (2) auf der Ablage (7, 8) während des Wickelns fortlaufend ermittelt und der axiale Vorschub des Verpackungsbahnspenders (4) auch unter Berücksichtigung der aktuellen axialen Position der Materialbahnrolle (2) gesteuert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Beginn des Wickelns die axiale Länge der Materialbahnrolle (2) ermittelt wird.
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