DE102005032599B3

DE102005032599B3 - Vorrichtung und ein Verfahren zur Minimierung eines Kantenversatzes beim Ansetzen einer Materialbahn einer neuen Materialrolle an eine auslaufende Materialbahn einer ablaufenden Materialrolle

Info

Publication number: DE102005032599B3
Application number: DE200510032599
Authority: DE
Inventors: Walter Ritter
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2025-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Minimierung eines Kantenversatzes beim Ansetzen einer Materialbahn einer neuen Materialrolle an eine auslaufende Materialbahn einer ablaufenden Materialrolle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Minimierung eines Kantenversatzes beim Ansetzen einer Materialbahn einer neuen Materialrolle an eine auslaufende Materialbahn einer ablaufenden Materialrolle gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 12.

Durch die EP 02 27 887 A2 ist eine Station zum Beladen eines Rollenwechslers bekannt, bei der die Materialrolle auf einem Transportmittel zwischen Rollentragarme mit Spannbacken eingefahren und dort mit Hilfe des Transportmittels angehoben wird. Verschiedenen Sensoren dienen der Querzentrierung und der Erfassung der Fluchtung von Rollenachse und Mittelachse der Spannbacken, sowie der Erfassung und Steuerung des Vorschubes des Transportmittels in horizontaler Richtung.

Die EP 03 91 061 A1 beschreibt eine Annlage zum Beladen eines Rollenwechslers, bei welcher die Materialrolle entfernt vom Rollenwechsler zunächst in eine Grob- und anschließend eine Feineinstelllage gebracht wird. Die Feineinstelllage entspricht dabei der Lage der Aufnahmekonen im Rollenwechsler. In dieser Feineinstellage wird die Materialrolle auf einem Transportmittel arretiert und in horizontaler Richtung anschließend mit dem Transportmittel in den Rollenwechsler eingefahren.

Die DE 37 31 488 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen einer Materialbahnvorratsrolle. Verschiedene Sensoren sorgen für eine genaue Positionierung der Rollen unter der Einspannstelle. Durch Messfühler wird außerdem der Durchmesser der Vorratsrolle ermittelt und daraus die nötige Einspannhöhe bestimmt. Die Materialrolle wird gegebenenfalls durch einen Heber auf die erforderliche Höhe angehoben. Die Rollenhülse wird mit einer Lichtschranke erfasst, weitere Sensoren erfassen die Lage der Rolle bei Ankunft am Rollenwechsler.

In der US 41 31 206 A wird eine automatische Vorrichtung zur Zulieferung einer Materialrolle in einer Rotationsdruckmaschine beschrieben. Mit einem Doppelwagenmechanismus wird eine neue Rolle zur Druckmaschine transportiert und durch automatische Positionierung im Rollenträger eingespannt, ebenso werden die leeren Hülsen abtransportiert. Durch Sensoren werden die Parameter und die Lage der Rolle bestimmt und ein automatisches Ausachsen der leeren Hülse ermöglicht.

Problematisch ist es, wenn die so vorpositionierte Rolle durch äußere Einflüsse mit dem Transfertisch beim Einfahren in den Rollenwechsler in der Lage verändert wird, oder wenn durch Wickelfehler auf der Hülse die Vorpositionierung nicht exakt gewährleistet werden kann. Dies führt besonders bei großen Rollenbreiten häufig zu Problemen beim Aufachsen, da diese breiten Rollen anderen Toleranzen unterliegen und eine genaue Positionierung beim Aufachsen umso wichtiger ist.

Die DE 39 31 852 A1 beschreibt einen Rollenwechsler, bei dem mittels eines ersten Sensors eine Lage einer Kante einer Bahn der ablaufenden Rolle und mittels eines zweiten Sensors eine Kante der Stirnseite einer neuen Rolle ermittelt wird. Mittels Ankleben wird der ermittelte Kantenversatz reduziert.

Die EP 0 835 835 A2 zeigt auf bewegliche Rollentragarmen angeordnete Ultraschallsensoren.

Die DE 38 22 572 C2 offenbart eine Vorrichtung zum Rollenwechsel, wobei die Rolle mittels eines Transportwagens bezüglich ihrer Längsachse längs, quer und schräg beweglich ist. Ein Abstandssensor ist lediglich zur Rollendurchmesserermittlung vorgesehen.

Durch die EP 0 849 201 A1 sind Sensoren eines Rollenwechslers zur Bestimmung eines Abstandes von Stirnseiten der Rollen bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Minimierung eines Kantenversatzes beim Ansetzen einer Materialbahn einer neuen Materialrolle an eine auslaufende Materialbahn einer ablaufenden Materialrolle zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 12 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Materialrolle ohne zusätzliche Arbeitsgänge im Rollenwechsler korrekt für das automatische Aufachsen positioniert werden kann.

Eine Materialrolle wird mit einem Transfertisch in den Rollenwechsler eingefahren und kann auf dem Transfertisch bei der Einfahrt um ihre Längsachse verschwenkt werden.

Dies kann beispielsweise durch eine Drehvorrichtung geschehen, welche auf dem Transfertisch integriert ist und die Materialrolle um eine vertikale Achse schwenkt. Gegebenenfalls kann eine zusätzliche Hubvorrichtung auf dem Transfertisch die Materialrolle einseitig oder beidseitig anheben oder absenken, was einem Schwenken der Materialrolle um eine horizontale Achse quer zur Rollenlängsachse entspricht. Durch das Verschwenken kann die Materialrolle genau auf die in sie eingreifenden Tragzapfen eines Rollenwechslers ausgerichtet werden.

Um die Materialrolle mit einem solchen Transfertisch zu positionieren, gibt es mehrere Möglichkeiten, welche nachfolgend erläutert werden.

Eine erste Möglichkeit ist, dass die Materialrolle zunächst auf einem Rollwagen beispielsweise schienengebunden in eine Transfertischfahrschiene einfährt. Zunächst wird der Rollwagen mit der Materialrolle mittig in Längsrichtung auf dem Transfertisch positioniert. Dazu wird der Transfertisch quer zur Rollenlängsachse in Richtung Rollenwechsler zunächst bis in eine Messposition verfahren. Eine oder mehrere Messeinrichtungen werden am Rollenwechsler montiert, die den Abstand der Stirnseite einer neuen Materialrolle zu einem Festpunkt messen, insbesondere geschieht dies im äußeren Rollenbereich und im Bereich der Hülse. Dazu werden vorzugsweise Abstandssensoren an den Rollentragarmen als Teil einer Messvorrichtung positioniert, welche beidseitig die Position der Hülse und der Außenkante der Materialrolle ermitteln. Anschließend wird die Materialrolle mit dem Transfertisch in eine Aufachsposition gefahren, welche aus den gemessenen Werten ermittelt wird. Diese Aufachsposition entspricht einer theoretisch optimalen Lage der Materialrolle bei paralleler Achsausrichtung zwischen Längsachse der Materialrolle und Drehachse der Tragzapfen.

Als nächster Schritt erfolgt die Ausrichtung der Längsachse über die Drehvorrichtung und gegebenenfalls die Hubvorrichtung, wobei entsprechende Sensoren Messwerte für die entsprechenden Steuervorrichtungen liefern. Nun erfolgt das Aufachsen durch eine axiale Bewegung der Tragzapfen in Richtung Rollenmitte. Danach wird der Transfertisch in seine Ausgangsposition zurückgefahren, ggf. nach vorherigem Absenken des Transfertisches bzw. der Hubeinrichtung oder Anheben der Materialrolle mit Hilfe der Rollenträgerarme.

Eine weitere Möglichkeit der Rollenpositionierung besteht darin, auf dem Transfertisch zunächst den Durchmesser der Materialrolle zu ermitteln und daraus Werte für die Aufachsposition sowohl für den Rollentragarm als auch für die Materialrolle zu ermitteln. Dann werden Rollentragarm und Transfertisch in diese Position verfahren. Mittels Sensoren am Rollentragarm wird die tatsächliche Hülsenposition ermittelt und entsprechend der Abweichung zur Aufachsposition werden Drehvorrichtung und/oder gegebenenfalls auch die Hubvorrichtung angesteuert, bis die Aufachsposition tatsächlich erreicht ist. Nach dem Aufachsen wird der Transfertisch wiederum in seine Ausgangsposition gefahren.

Eine einfachere Lösung wäre ein Transfertisch ohne Hubeinrichtung. Hierbei wird wie in der vorigen Variante der Transfertisch zunächst in die Aufachsposition gefahren und der Drehantrieb in einen Freilauf geschaltet. Dann wird während des Aufachsvorgangs beim Einfahren des ersten Tragzapfens durch die lose Drehvorrichtung die Materialrolle so gedreht, dass die Achse der Hülse koaxial zur Achse der Tragzapfen ausgerichtet wird und der zweite Tragzapfen in die Hülse einfahren kann. Diese Ausführung kann auch als manuelle Ausführung gestaltet werden, indem die Schiene auf dem Transfertisch gegen Verdrehung fixiert ist und bei Bedarf manuell gelöst wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden Teile der Vorrichtung nach dem ausgerichteten Aufachsen auch zur Kantenausrichtung von ablaufender und neuer Materialbahn genutzt. Dabei wird nicht mehr nur die Position der Kante der neuen Materialbahn abgetastet, sondern der Abstand zwischen der Stirnseite der neuen Materialrolle und einem Festpunkt. Dazu wird vorzugsweise der Sensor der Rollenpositionierung verwendet. Damit kann auf die eigenständige Verschiebung eines Abstandssensors verzichtet werden.

Die Messvorrichtung ist vorzugsweise ein optisches Wegmesssystem, dass eine berührungslose Messung erlaubt. Bei abgewandelten Ausführungsformen können aber auch andere Messsysteme eingesetzt werden, beispielsweise Radarsysteme, akustische Sensoren oder interferometrische Sensoren.

Vorzugsweise wird die Messvorrichtung an einem Rollentragarm eines Rollenwechslers montiert. Vorteilhaft bei der Vorsehung der Messeinrichtung am Rollentragarm ist es, dass nur kurze Messwege erforderlich sind und diese auch bei variablen Rollenbreiten beibehalten werden. Der jeweilige Sensor wird in diesen Fällen mit dem Rollentragarm mit verfahren, so dass er immer einen geringen Abstand zur Materialrolle hat. Alternativ dazu kann die Messvorrichtung starr seitlich am Rollenwechslergestell vorgesehen sein, was sich insbesondere anbietet, wenn auf bewegte Sensoren verzichtet werden soll.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand an der Rollenstirnseite in der Nähe der obersten Papierlage bereits beim Einfahren in den Rollenwechsler gemessen. Dazu kann die Messvorrichtung auch senkrecht zur Rollenachse verschiebbar angeordnet sein. Eine Verschiebung der Messvorrichtung in radialer Richtung könnte auch mit einem Sensor zur Erfassung des Durchmessers der neuen Materialrolle gekoppelt sein, wobei dann die erforderliche radiale Position des Sensors automatisch ermittelt und eingestellt werden kann.

Als Sollwert wird bevorzugt der unter Normalbedingungen gewünschte Abstand der Rollenstirnseite zu einem relativen Festpunkt im Rollenwechsler, beispielsweise dem Rollentragarm festgelegt. Sollwert und Istwert müssen sich jeweils auf den gleichen relativen Festpunkt beziehen.

Wenn der Istwert gleich dem Sollwert ist, werden die Rollentragarme der ablaufenden und der neuen Materialrolle zueinander ausgerichtet, zumindest für den Fall, dass die neue Materialbahn dieselbe Breite wie die auslaufende Materialbahn hat. Bei einer Abweichung vom Sollwert wird die eingespannte neue Materialrolle mittels eines Verstellantriebes in axialer Richtung um diese Abweichung verstellt. Der Verstellantrieb ist ohnehin an jedem Rollenträger zu Seitenkantenregelung im Betrieb vorgesehen, so dass keine weiteren Antriebselemente erforderlich werden. Damit sind bei Wickelfehlern zwar im Moment des Rollenwechsels die beiden Rollenträger nicht mehr exakt fluchtend zueinander ausgerichtet, jedoch wird ein Kantenversatz zwischen den Materialbahnen beim Ankleben vermieden oder zumindest minimiert.

Eine weitere Möglichkeit der koaxialen Ausrichtung der Materialrolle besteht in der Messung des Abstandes einer Verschwenkachse von der Rollenaußenseite an beiden Seiten der Materialrolle ebenfalls mit Enffernungssensoren. Bei dieser Variante kann die Materialrolle in den Rollenwechsler eingefahren werden. Ergibt die Abstandsmessung der beiden Rollenendpunkte einen Unterschied, ist die Materialrolle nicht parallel ausgerichtet, der Drehantrieb muss angesteuert werden. Eine Bremsung des Drehantriebes erfolgt bei Erreichen zweier gleicher Messwerte der Enffernungssensoren. Entsprechend des bekannten Rollendurchmessers kann dann die Materialrolle parallel mit dem Transfertisch verschoben werden, bis die Aufachsposition erreicht ist.

Eine preiswerte Möglichkeit, weil auf komplizierte Sensoren und Regelungen verzichtend, ist die Verwendung von Berührungssensoren bzw. gefederten Anschlägen zur Ausrichtung der Materialrolle. Dazu können in einer bevorzugten Ausführungsform Berührungssensoren an den Enden der Rollentragarme vorgesehen sein. Die Rollentragarme werden zunächst in eine enge Stellung verfahren, so dass die Materialrolle nicht dazwischen hindurch passt. Der Transfertisch wird zunächst in Richtung Rollenwechsler langsam verschoben. Liegt die Materialrolle in einer Schrägstellung, so wird der Berührungssensor an der vorangehenden Rollenseite ausgelöst, was den Drehantrieb zuschaltet. Wenn die Materialrolle parallel ausgerichtet ist, wird der Berührungssensor am zweiten Tragarm ausgelöst, dieser schaltet den Drehantrieb ab und auch die Verschiebung des Transfertisches. Bei Bedarf wird zusätzlich eine Bremse zugeschaltet. Bei leichteren Materialrollen, kann der Verdrehantrieb auch ausgeschaltet bleiben, hierbei wird dann bei Erreichen des ersten Berührungssensors der Verdrehantrieb momentlos geschaltet und bei Auslösen des zweiten Berührungssensors wieder arretiert. Die ausgerichtete Materialrolle kann nach der Einstellung der Rollentragarme in die Aufachsposition eingefahren und anschließend aufgeachst werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Transfertisch in Seitenansicht a) und Draufsicht b);
2 eine Seitenansicht eines Rollenwechslers mit Transfertisch und einer ersten Positionierungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
3 eine Draufsicht des Rollenwechslers gemäß 2;
4 eine zweite Positionierungsvorrichtung in einem Rollenwechsler in Draufsicht;
5 eine dritte Positionierungsvorrichtung in Draufsicht;
6 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform des Rollenwechslers;
7 eine weitere Ausführungsvariante einer Vorrichtung zum Positionieren einer Materialrolle.
1 zeigt einen Transfertisch 01, welcher zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignet ist. Dabei zeigt 1a) eine Seitenansicht und 1b) eine Draufsicht. Der Transfertisch 01 ist im Wesentlichen zweigeteilt und besteht aus einem Transportwagen 02 und einem Rollentransportmittel 03. Der Transportwagen 02 ist vorzugsweise mit Laufrollen 04 auf Schienen 06 quer zur Rollenlängsachse 07 verfahrbar. Zusätzlich ist am Transportwagen 02 eine Hubvorrichtung 08 vorgesehen, mit der der Transfertisch 01 einseitig oder beidseitig in der Höhe verstellt werden kann. Dazu kann sich die Hubvorrichtung 08 bevorzugt an den Schienen 06 abstützen. Die Hubvorrichtung 08 kann z. B. ein Stellelement 08, z. B. Arbeitszylinder 08 insbesondere ein Hydraulikstempel 08 oder Pneumatikstempel 08 sein.
Auf dem Transportwagen 02 ist ein Lagerkranz 09 vorgesehen, welcher eine Fahrschiene 11 für das Rollentransportmittel 03 mit dessen Antrieb 12 drehbar gelagert aufnimmt. Die Drehbewegung des Lagerkranzes 09 erfolgt über einen Drehantrieb 13, welcher vorzugsweise mit einem Planetengetriebe ausgestattet ist und einen Drehimpulsgeber besitzt (nicht dargestellt). Die Einfassung der Fahrschiene 11 auf dem Lagerkranz 09 ist an den Übergabestellen und den einbetonierten Schienen 06 stirnseitig abgerundet, damit es bei der Drehung nicht zur Kollision mit den Betonkanten kommt.
Über einen Initiator 14 kann der Transportwagen 02 in Längsrichtung mittig positioniert werden. Der Initiator 14 kann beispielsweise durch eine Lichtschranke realisiert sein, welche bei Erreichen der mittigen Position den Antrieb 12 des Rollentransportmittels stoppt. Auch ein einfacher Anschlag wäre hier denkbar.
In einer einfacheren Ausführungsform kann die Hubvorrichtung 08 mit den Hydraulikstempeln 08 auch weggelassen werden.
In 2 ist eine Seitenansicht eines Rollenwechslers 15 mit einem Transfertisch 01 zur Durchführung eines Verfahrens dargestellt. An einem ersten Rollenträger, welcher aus zwei in der Bildebene hintereinander liegenden Rollentragarmen 16 gebildet wird, ist zwischen Tragzapfen eine ablaufende Materialrolle 17 eingespannt. Eine neue Materialrolle 18 wurde zuvor zum Rollenwechsler 15 transportiert und mit dem Rollentransportmittel an den Transfertisch 01 übergeben. Die neue Materialrolle 18 befindet sich in einer Warteposition vor dem Rollenwechsler 15. Dabei kann es vorkommen, dass sich die Längsachse 19 der neuen Materialrolle 18 noch nicht in paralleler Ausrichtung mit der Mittelachse 21 der Tragzapfen eines zweiten Rollenträgers befindet, welcher wiederum aus zwei in der Bildebene hintereinander liegenden Rollentragarmen 22 gebildet wird. Die schiefe Lage der neuen Materialrolle 18 ist durch eine leicht perspektivische Darstellung angedeutet. Eine neue Materialrolle mit kleinerem Durchmesser ist gestrichelt mit 18' dargestellt, ihre Längsachse ist mit 19' bezeichnet.
In der Warteposition ist die neue Materialrolle 18 bzw. 18' zunächst mittig zwischen den Rollenträgerarmen 22 vorpositioniert.
In der dargestellten Warteposition wird mit einem Sensor 23, z. B. Durchmessersensor 23, welcher vorzugsweise im Gestell des Rollenwechslers 15 angeordnet ist, der Durchmesser der neuen Materialrolle 18 bzw. 18' ermittelt. Dies geschieht durch eine Messung der Entfernung der Rollenoberseite vom Durchmessersensor 23. Bei bekannter Einbauhöhe des Durchmessersensors 23 kann nun der Rollendurchmesser ermittelt werden.
Der Rollendurchmesser kann aber auch in anderer Weise ermittelt werden, beispielsweise durch Einlesen eines Barcodeetikettes auf der neuen Materialrolle 18 bzw. 18'. Aus dem Durchmesser der neuen Materialrolle 18 bzw. 18' wird eine Messposition bestimmt, in welche der zweite Rollenträger mit den Rollentragarmen 22 verschwenkt wird. In der 2 sind die Rollentragarme 22 bereits in der Messposition dargestellt. Gestrichelt dargestellt ist ebenfalls der in die Messposition für die Materialrolle 18' mit kleinerem Durchmesser verschwenkte Rollentragarm 22'.
Der Transfertisch 01 ist, wie bereits in 1 erläutert, mittels der Laufrollen 04 auf den Schienen 06 in Richtung des Bewegungspfeils 24 quer zur Längsachse 19 verfahrbar. Auf ihm ist der Lagerkranz 09 drehbar gelagert, der durch einen Drehantrieb 13, insbesondere Elektromotor 13 angetrieben werden kann. Das Rollentransportmittel 03 ist auf dem drehbaren Lagerkranz 09 gelagert und mit dem Antrieb 12 in der Bildebene nach hinten und vorne auf dem Transfertisch 01 bewegbar.
An den Rollentragarmen 22 sind vorzugsweise an deren Enden Mittel zur Positionserfassung 26, z. B. erste Sensoren 26 angebracht, welche einen definierten Abstand x zur Mittelachse 21 der Tragzapfen besitzen. Vorzugsweise sind die ersten Sensoren 26 am Rollentragarm 22 so positioniert, dass in der Messposition die Mittelachse 21 der Tragzapfen, die Längsachse 19 der neuen Materialrolle 18 und der erste Sensor 26 in einer Ebene liegen. Dies hat den Vorteil, dass die Messposition der Rollentragarme 22 auch der Aufnahmeposition entspricht und der Rollenträger nach der Messung nicht noch einmal verstellt werden muss.
In der gestrichelt dargestellten Messposition für die Materialrolle 18' liegt die Längsachse 19' bzw. die Mittelachse 21' und die Position des Sensors 26' nicht in einer Ebene. Deshalb muss nach der Messung in diesem Fall der Rollentragarm 22 noch einmal verschwenkt werden. Wenn im Transfertisch 01 eine Hubvorrichtung 08 vorgesehen ist, könnte die Materialrolle 18' zum Ausrichten auch angehoben werden und eine erneute Verstellung des Rollenträgers kann entfallen.
Ebenso ist es denkbar, dass für meistverarbeitete Rollendurchmesser (z. B. 1.250 und 1.500 mm) separate oder die vorhandenen Sensoren vorgesehen sind, welche so am Rollentragarm 22 angebracht sind, dass die Messposition jeweils der Aufnahmeposition entspricht und die entsprechenden Sensoren nach der Messung des Rollendurchmessers aktiviert werden.
Der weitere Verfahrensablauf für das Aufachsen bei einer bevorzugten Ausführungsform wird anhand der 3 erklärt, welche eine Draufsicht auf den Rollenwechsler 15 nach 2 darstellt. Die ablaufende Materialrolle 17 ist mit ihrer Hülse in Tragzapfen 27 eingespannt, welche jeweils an einem Rollentragarm 16 des ersten Rollenträgers gelagert sind.
Die Rollentragarme 22 des zweiten Rollenträgers befinden sich in der Aufachsposition, das heißt sie sind in axialer Richtung weiter voneinander entfernt als in der gespannten Position, so dass die Materialrolle 18 auf dem Transfertisch 01 zwischen Tragzapfen 28 des zweiten Rollenträgers eingefahren werden kann. Dies geschieht durch Verfahren des Transportwagens 02 auf den Schienen 06 in Richtung zum Rollenwechsler 15 quer zur Längsachse 19 der Materialrolle 18. Zunächst passiert die Längskante 29 der neuen Materialrolle 18 die ersten Sensoren 26. Dabei wird der Abstand Z1 und Z2 der Rollenstirnseiten zu den Sensoren 26 gemessen. Wenn Z1 = Z2, dann ist im günstigsten Fall die Längsachse 19 bereits parallel der Mittelachse 21 der Tragzapfen 28 ausgerichtet. Liegt aber eine Wickelfehler der Materialrolle 18 oder ein Hülsenversatz vor, so muss ein weiteres Kriterium zur koaxialen Ausrichtung der Materialrolle 18 mit der Mittelachse 21 der Tragzapfen 28 herangezogen werden.
Die Materialrolle 18 wird also zunächst mit einer konstanten Geschwindigkeit weiter in Richtung Rollenwechsler 15 verschoben. Nun erfolgt eine Erkennung der Rollenhülse, indem der Sensor 26 beim Durchtritt der Hülse durch einen Laserstrahl die Messpunkte M1 und M2 erfasst und speichert. Die Punkte werden getrennt an beiden Seiten der Materialrolle 18 erfasst und daraus ein Achsversatz y ermittelt. Natürlich können für diese Messung auch andere Sensoren verwendet werden, die die Hülsenposition beispielsweise durch Auswertung der beim Durchgang der Hülse auftretenden Magnetfeldänderung bestimmen.
Ebenso könnte der Achsversatz y einfach durch die Streckendifferenz der Messpunkte M1 auf beiden Seiten des Rollenwechslers 15 ermittelt werden.
Liegt ein Achsversatz y ≠ 0 vor, kann entweder der Lagerkranz 09 mit Hilfe des Drehantriebes 13 gedreht und der Transfertisch 01 wieder quer verfahren werden, bis der Achsversatz y korrigiert ist. Es kann aber auch der Drehantrieb 13 momentlos geschaltet werden und der Rollentragarm 22 an der Seite der korrekten Hülsenposition fährt zuerst in die Hülse ein, wodurch die Materialrolle 18 mit dem losen Lagerkranz 09 automatisch gedreht wird, bis auch die zweite Hülsenseite ausgerichtet ist. Nun kann auch der andere Rollentragarm 22 in die Hülse einfahren. Der weitere Aufachsvorgang erfolgt in bekannter Weise.
Mit dem Sensor 26 wird zusätzlich im eingespannten Zustand der neuen Materialrolle 18 der Abstand zur Stirnseite 31 der neuen Materialrolle 18 gemessen. Da die Stirnseite 31 nicht in jedem Fall parallel zum Rollentragarm 22 des Rollenträgers verläuft, wie dies durch die punktierte Kantenlinie verdeutlich ist, sollte die Abstandsmessung möglichst im äußeren Bereich der Stirnseite 31 vorgenommen werden, also nahe an der obersten Materialschicht der neuen Materialrolle 18.
Als Sollwert für die Kantenausrichtung kann ein maschinenbezogener Standardabstand der Stirnseite 32 der ablaufenden Materialrolle 17 zum zugehörigen Rollentragarm 16 bei korrekter Wicklung vorgegeben werden. Die Abweichungen zwischen der tatsächlichen Position der ablaufenden Materialbahn und dem angenommen Standardwert sind in der Nähe der Rollenmitte gering. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann aber auch zusätzlich eine Abstandsmessung an der ablaufenden Materialrolle 17 mit einem Mittel zur Positionserfassung 33, z. B. einen zweiten Sensor 33 erfolgen, um so den Sollwert für die neue Materialrolle 18 exakt zu bestimmen.
Ein Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert liefert eine Lageabweichung. Bei einer vorhandenen Lageabweichung wird die eingespannte neue Materialrolle 18 in axialer Richtung verfahren, bis eine dem Sollwert entsprechende Position erreicht ist. Dabei ändert sich der Abstand zwischen der Stirnseite 31 der neuen Materialrolle 18 und dem ersten Sensor 26 nicht. Vielmehr wird der Rollenträger mit der Materialrolle 18 verfahren, um die Abweichung vom Sollwert durch Lageveränderung der neuen Materialrolle 18 auszugleichen.
Ein Verlagern der neuen Materialrolle 18 in axialer Richtung erfolgt durch synchrones Verfahren der Rollentragarme 22 des zweiten Rollenträgers entlang einer zweiten Verfahrachse 34 durch einen Verstellantrieb. Analog können die Rollentragarme 16 des ersten Rollenträgers entlang einer ersten Verfahrachse 36 durch einen separaten zweiten Stellantrieb verstellt werden, um den bestehenden Kantenversatz auszugleichen.
Die Verstellung zur Einstellung der Kantenlage kann entweder durch kontinuierliches Messen und Fahren erfolgen oder durch einmaliges Messen, Ermitteln der Abweichung und Nachsetzen der neuen Materialrolle 18 um den ermittelten Abweichungsbetrag.
An den Rollentragarmen 16 des ersten Rollenträgers ist jeweils ein zweiter Sensor 33 der den ersten Sensor 26 entspricht, vorgesehen. Nach erfolgtem Rollenwechsel kann dieser Rollenträger wieder eine neue Materialrolle aufnehmen, wobei dann ebenfalls wieder der Abstand zur Stirnseite ermittelt wird.
Das gleiche Verfahren ist entsprechend für kleine Materialrollen 18' mit Ausnahme des vorher beschriebenen nochmaligen Verschwenkens der Rollentragarme 22 zu verwenden.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausrichten der neuen Materialrolle 18 im Rollenwechsler 15 dargestellt. Der Gesamtablauf ist ähnlich dem bereits beschrieben. Sensor 37, z. B. Entfernungssensoren 37, welche vorzugsweise in der Nähe der zweiten Verfahrachse 34 an den Rollenträgern 22 angebracht sind, messen beim Einfahren des Transfertisches 01 in den Rollenwechsler 15 die Abstände S1 und S2 von der Längskante 29 der neuen Materialrolle 18. Bei ungleichen Messwerten für S1 und S2 erfolgt ein Drehen der Materialrolle 18 bis zum Erreichen der Messwertgleichheit. Danach wird die Materialrolle 18 vollständig in den Rollenwechsler 15 eingefahren und aufgeachst.
5 zeigt eine Ausführungsform mit Sensor 38, z. B. Berührungssensoren 38, welche an den Rollentragarmen 22 angebracht sind. In dieser Ausführungsform sind keine komplizierten Auswertesysteme für die Messwerte nötig, da die Ausrichtung direkt über eine Berührungsmessung erfolgt. Zum Ausrichten der Materialrolle 18 werden zunächst die Rollentragarme 22 entlang der Verfahrachse 34 nach innen verfahren, so dass die quer zur Längsachse 19 einfahrende neue Materialrolle 18 mit ihrer Längskante 29 an die Berührungssensoren 38 anschlagen kann. Liegt die Materialrolle 18 schief, wie in der 5 angedeutet, so wird zunächst der führende Teil der Längskante 29 an den rechts dargestellten Berührungssensor 38 anschlagen. Dieser kann direkt den Drehantrieb 13 im Rechtslauf zuschalten, bis auch die andere Seite der Materialrolle 18 den linken Berührungssensor 38 betätigt, welcher den Drehantrieb 13 stoppt. Damit ist die Längsachse 19 der Materialrolle 18 parallel zur Mittelachse 21 der Tragzapfen 28 ausgerichtet.
Eine noch einfachere Variante ist realisierbar, wenn der zuerst ausgelöste Berührungssensor 38 den Lagerkranz 09 in einen Freilauf schaltet und die Materialrolle 18 auf dem Rollentransportmittel 03 durch die Bewegung des Transfertisches 01 gedreht und ausgerichtet wird. Beim Berühren des zweiten Berührungssensors 38 werden der Lagerkranz 09 und damit das Rollentransportmittel 03 wieder arretiert. Anschließend werden die Rollentragarme 22 in die Aufachsposition verfahren und der Transfertisch 01 kann zwischen die Tragzapfen 28 eingefahren werden, wo der weitere Aufachsvorgang wie bekannt erfolgt.
Zur weiteren Veranschaulichung der Nutzungsmöglichkeiten der zur Ausrichtung der neuen Materialrolle 18 vorgesehenen Sensoren 26; 33 bei der Kantenausrichtung ist in 6 der Rollenwechsler 15 nochmals in der Draufsicht dargestellt. Das Verfahren zur Minimierung des Kantenversatzes wurde bereits im Zusammenhang mit 3 ausführlich beschrieben. Die ablaufende Materialrolle 17 ist zwischen den Rollentragarmen 16 des ersten Rollenträgers eingespannt. Die neue Materialrolle 18 befindet sich in der Position vor dem Festspannen. Beim Spannen werden die Rollentragarme 22 des zweiten Rollenträgers in entgegengesetzter axialer Richtung in Richtung Rollenmitte verfahren, bis die Tragzapfen 28 in die nicht dargestellte Hülse der neuen Materialrolle 18 eingreifen.
Vorzugsweise ist am Rollentragarm 22 des zweiten Rollenträgers der erste Sensor 26 befestigt, der derselbe Sensor sein kann, der wie oben beschrieben für die Rollenausrichtung eingesetzt wird. Mit diesem Sensor 26 wird im eingespannten Zustand der Abstand zur Stirnseite 31 der neuen Materialrolle 18 gemessen. Die Stirnseite 31 verläuft nicht in jedem Fall parallel zum Rollentragarm 22 des Rollenträgers, wie dies wiederum durch die gestrichelte Kantenlinie verdeutlich ist.
Zum Ausrichten einer zum Aufachsen in einen Rollenwechsler 15 angelieferten Materialrolle 18 kann auch eine Vorrichtung nach folgender Ausführung verwendet werden:
An den Rollentragarmen 16; 22 des Rollenträgers ist eine Vorschubeinheit 41 eines Mittels zur Positionserfassung 42, insbesondere eines Ausrichtelementes 42, z. B. ein Ausrichtkegel 42 mit einer konischen Spitze montiert. Dieses Ausrichtelement 42 befindet sich auf dem gleichen Radius wie die Tragzapfen 27; 28.
Die Materialrolle 18 wird mit dem Transfertisch 01 entsprechend dem vorher ermittelten Durchmesser auf eine definierte Aufachsposition gefahren.
Die Rollentragarme 16; 22 des Rollenträgers werden entsprechend dem vorher ermittelten Durchmesser auf eine Ausrichtposition gedreht, die durch die Aufachsposition abzüglich Winkelversatz zwischen Tragzapfen 27; 28 und Ausrichtkegel 42 definiert ist. In dieser Position wird der Ausrichtkegel 42 nach vorne Richtung Hülse gefahren um die schrägliegende Materialrolle 18 auszurichten. Anschließend wird der Ausrichtkegel 42 wieder zurückgefahren und die Rollentragarme 27; 28 in die Aufachsposition gedreht. Die ausgerichtete Materialrolle 18 kann nun aufgeachst werden.
Der Ausrichtkegel 42 kann in der Vorschubeinheit 41 mittels mindestens einen Stellantriebes 43, z. B. Arbeitszylinder, insbesondere Pneumatikzylinder relativ zu den Tragzapfen 27; 28, insbesondere linear in Richtung einer Längsachse des benachbarten Tragzapfens 27; 28.
Diese Ausrichtkegel 42 sind vorzugsweise benachbart zu allen vier Tragzapfen 27; 28 angeordnet.
Die Vorgänge von Antransport und/oder Ausrichten und/oder Aufachsen der Materialrolle erfolgen vorzugsweise mittels einer, insbesondere gemeinsamen Steuereinrichtung. Diese Steuereinrichtung ist vorzugsweise als Leitstand einer Druckmaschine ausgebildet.

01: Transfertisch
02: Transportwagen
03: Rollentransportmittel
04: Laufrolle
05
06: Schiene
07: Rollenlängsachse
08: Hubvorrichtung, Stellelement, Arbeitszylinder, Hydraulikstempel, Pneumatikstempel
09: Lagerkranz
10
11: Fahrschiene
12: Antrieb
13: Drehantrieb, Elektromotor
14: Initiator
15: Rollenwechsler
16: Rollentragarm
17: Materialrolle, ablaufend
18: Materialrolle, neu
19: Längsachse (18)
20
21: Mittelachse
22: Rollentragarm
23: Sensor, Durchmessersensor
24: Bewegungspfeil
25
26: Mittel zur Positionserfassung, Sensor, erster
27: Tragzapfen
28: Tragzapfen
29: Längskante (18)
30
31: Stirnseite (18; 18')
32: Stirnseite (17)
33: Mittel zur Positionserfassung, Sensor, zweiter
34: Verfahrachse, zweite
35
36: Verfahrachse, erste
37: Sensor, Entfernungssensor
38: Sensor, Berührungssensor
39
40
41: Vorschubeinheit
42: Mittel zur Positionserfassung, Ausrichtelement, Ausrichtkegel
43: Stellantrieb
18': Materialrollen, neu
19': Längsachse (18')
21': Mittelachse
22': Rollentragarm
26': Mittel zur Positionserfassung, Sensor, erster
x: Abstand
y: Achsversatz
M1: Messpunkt
M2: Messpunkt
S1: Abstand
S2: Abstand
Z1: Abstand, linker
Z2: Abstand, rechter

Claims

Vorrichtung zur Minimierung eines Kantenversatzes beim Ansetzen einer Materialbahn einer neuen Materialrolle (18; 18') an eine auslaufende Materialbahn einer ablaufenden Materialrolle (17) in einem Rollenwechsler (15), mit folgenden Merkmalen: – ein erster und ein zweiter Rollenträger sind angeordnet, welche jeweils eine der beiden Materialrollen (17; 18; 18') aufnehmen, wobei zumindest der die neue Materialrolle (18; 18') aufnehmende Rollenträger in axialer Richtung verstellbar ist; – ein erster Sensor (26; 26'; 33) zur Ermittlung eines Istwertes der Lage der neuen Materialbahn ist angeordnet; – ein Verstellantrieb zur Verstellung der axialen Ausrichtung der neuen Materialrolle (18; 18') ist angeordnet; – der erste Sensor (26; 26'; 33) bestimmt als Istwert einen Abstand des äußeren Bereichs der Stirnseite (31) der neuen Materialrolle (18; 18') von einem relativen Festpunkt aus, der bezogen auf die im Rollenträger eingespannte neue Materialrolle (18; 18') eine fixe Lage hat, – wobei eine Steuereinrichtung aus einem vorgegebenen Sollwert und dem bestimmten Istwert eine Lageabweichung ermittelt, welche als Stellgröße zur Ansteuerung des Verstellantriebs dient, um die neue Materialrolle (18; 18') mit dem Rollenträger um die Lageabweichung in axialer Richtung zu verschieben, wobei der Sollwert einen Abstand der neuen Materialrolle (18; 18') vom relativen Festpunkt definiert, bei welchem ein kantenversatzminimiertes Ansetzen der neuen Materialbahn an die auslaufende Materialbahn erfolgt; – ein Transfertisch (01) mit einem Transportwagen (02) ist angeordnet, der quer zur Längsachse (19; 19') zwischen zwei Tragzapfen (27; 28) des Rollenwechslers (15) verfahrbar ist und weiterhin eine Verschiebung der Materialrolle (18; 18') längs ihrer Längsachse (19; 19') und eine Verschwenkung der Materialrolle (18; 18') um ihre Längsachse (19; 19') ermöglicht; – Mittel zur Positionserfassung (26; 26'; 33; 42) der Materialrolle (18; 18') sind am Rollenwechsler (15) angeordnet; – eine Steuervorrichtung für die Bewegungssteuerung des Transfertisches (01) ist vorgesehen, welche die Ausrichtung der Materialrolle (18; 18') in Abhängigkeit von der von den Mitteln zu Positionserfassung (26; 26'; 33; 42) erfassten Position der Materialrolle (18; 18') steuert; – wobei zur Erfassung der Messwerte zur Minimierung des Kantenversatzes und zur Verschwenkung der Längsachse (19; 19') der Materialrolle (18; 18') zu einer Drehachse der Tragzapfen (27; 28) vor dem Aufachsen dieselben Sensoren (26; 26'; 33) verwendet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Festpunkt an einem Rollentragarm (16; 22; 22') des Rollenträgers gelegen ist, der die neue Materialrolle (18; 18') trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung durch optische Wegmessung erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (26; 26'; 33) eine Beleuchtungsquelle und einen strahlungssensitiven Empfänger umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (26; 26'; 33) in radialer Richtung am Rollentragarm (16; 22; 22') verschiebbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (26; 26'; 33) mit einer Einrichtung zur Erfassung des Durchmessers der neuen Materialrolle (18; 18') gekoppelt ist und in Abhängigkeit des ermittelten Rollendurchmessers in eine individuelle Messposition verfahren wird, um den äußeren Bereich der neuen Materialrolle (18; 18') abzutasten.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass je Rollenträger ein Sensor (26; 26') an einem Rollentragarm (22; 22') angeordnet ist und das als Sollwert die tatsächliche Entfernung der Stirnseite (32) der auslaufenden Materialrolle (17) zum Rollentragarm (16) des ersten Rollenträgers mit dem zweiten Sensor (33) erfasst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rollenträger in axialer Richtung verstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin das Ausrichten der neuen Materialrolle (18; 18') vor dem Aufachsen im Rollenwechsler (15) gestattet,
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transfertisch (01) weiterhin ein Rollentransportmittel (03) umfasst, welches in Längsrichtung der Materialrolle (18; 18') auf dem Transportwagen (02) verschiebbar ist und welches drehbar auf dem Transportwagen (02) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dass der Transfertisch (01) weiterhin eine Hubeinrichtung (08) umfasst, durch welche die Materialrolle (18; 18') um ihre Längsachse (19; 19') verschwenkbar ist.
Verfahren zur Minimierung eines Kantenversatzes beim Ansetzen einer Materialbahn einer neuen Materialrolle (18; 18') an eine auslaufende Materialbahn einer ablaufenden Materialrolle (17) in einem Rollenwechsler (15), die folgenden Schritte umfassend: – Übergabe der Materialrolle (18; 18') an einen Transfertisch (01), welcher die Materialrolle (18; 18') quer und längs ihrer Längsachse (19; 19') verfahren und in einer horizontalen Ebene verdrehen kann; – Bestimmen des Versatzes der Materialrolle (18; 18') in Richtung ihrer Längsachse (19; 19') in Bezug auf eine optimale Aufachsposition; – Ausrichtung der Materialrolle (18; 18') in eine Mittenposition zwischen den Rollentragamen (16; 22; 22') des Rollenträgers durch Verfahren in axialer Richtung; – Bestimmen des Rollendurchmessers der Materialrolle (18; 18'); – Ermitteln einer Aufnahmeposition für die Rollentragarme (16; 22; 22') des Rollenträgers in Abhängigkeit von der ermittelten Rollendurchmessers; – Verschwenken des Rollenträgers in die Aufnahmeposition; – Einfahren der Materialrolle (18; 18') quer zu ihrer Längsachse (19; 19') in den Rollenträger; – erneutes Bestimmen der Position der Materialrolle (18; 18'); – axiales Ausrichten der Materialrolle (18; 18') durch Verschwenken der Materialrolle; – Einfahren der Tragzapfen (27; 28) des Rollenträgers und Einspannen der Materialrolle (18; 18') zwischen den Tragzapfen (27; 28); – Erfassen des Abstandes zur Längskante (29) der Materialrolle (18; 18') an mindestens zwei in Längsrichtung beabstandeten Punkten; – Bestimmen eines Achsversatzes (y) gegenüber der Drehachse zwischen den Tragzapfen (27; 28) des Rollenträgers aus den ermittelten Abständen; – Verschwenken der Materialrolle (18; 18'), um den Achsversatzes (y) zu minimieren; – Bestimmen des Abstandes zwischen dem äußeren Bereichs der Stirnseite (31) der neuen Materialrolle (18; 18') und einem ersten relativen Festpunkt am Rollenwechsler (15); – Bestimmen des Abstandes zwischen der auslaufenden Materialbahn und einem zweiten Festpunkt am Rollenwechsler (15); – Berechnen des axialen Versatzes der Materialbahnen unter Berücksichtigung der bestimmten Abstände und der aktuellen axialen Position der Rollenträger; – Axiales Verschieben mindestens eines Rollenträgers, um den axialen Versatz zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin die Schritte umfassend: – Messen der axialen Ausrichtung der Materialrolle (18; 18') in horizontaler Richtung; – Ausrichten der Materialrolle (18; 18') in horizontaler Richtung durch Ansteuern einer Hubvorrichtung (08); – gegebenenfalls Korrektur der Aufnahmeposition des Rollenträgers.