Die Erfindung betrifft einen Rollenwechsler mit einem Spannkonus zur Aufnahme von einer aufgewickelten Materialrolle tragenden Hülse gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.

In Rollenwechslern mit fliegendem Rollenwechsel hat sich eine achslose Rollenaufnahme bewährt. Dabei werden Spannkonen motorisch in die Hülsen der Materialrollen eingeführt und meist mittels Spannbacken automatisch gespannt, um eine optimale Drehmomentübertragung auf die Hülse zu gewährleisten. Für verschieden Typen und Breiten von Materialrollen werden im Stand der Technik unterschiedliche Wickelhülsen verwendet, die unterschiedliche Innendurchmesser haben. Weit verbreitet sind beispielsweise 3 Zoll- und 6 Zoll- Wickelhülsen, welche hier beispielhaft als unterschiedlichen Typen angeführt werden.

Um eine gute Auslastung der Maschinen zu erreichen, ist es mitunter erforderlich, solche verschiedenen Typen von Materialrollen in einer oder in verschiedenen aufeinander folgenden Produktionen zu verarbeiten. Dies kommt besonders in kleineren bahnverarbeitenden Anlagen oder Druckanlagen häufig vor. Bisher müssen verschiedene Rollenwechsler in einer Anlage vorgesehen werden, um verschiedene Typen von Materialrollen verarbeiten zu können, oder es ist eine aufwendige Umrüstung am Rollenwechsler erforderlich, was hohe Stillstandszeiten verursacht.

Eine größere Flexibilität beim Einsatz der Rollenwechsler könnte erreicht werden durch die Verwendung von Spannkonen, welche für unterschiedliche Hülsentypen geeignet sind.

Aus der DE 100 56 274 B4 ist ein Spanndorn bekannt, welcher für Hülsen mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen ist. Dieser Spanndorn weist in axialer Richtung hintereinander liegend mehrere verschieden große Aufnahmen auf, die am Innenumfang der Materialrolle zur Anlage gebracht werden können und deren Durchmesser in einem bestimmten Bereich veränderbar ist. Die Veränderung des Durchmessers der Aufnahmen erfolgt durch Spannbacken, welche in radialer Richtung nach außen verstellbar sind. Dazu ist eine als Kolben ausgebildete Betätigungseinrichtung mit konisch ausgebildeten Kolbenabschnitten vorgesehen. Bei axialer Verschiebung der Betätigungseinrichtung erfolgt eine radiale Stellbewegung der Spannbacken. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass durch die axiale Ausdehnung der Spannbacken durch die nacheinander angeordneten Aufnahmen eine andere Steuerung der Rollentragarme und eine größere (breitere) Konstruktion des Rollenwechslers erforderlich ist. Um die größte Rollenbreite aufnehmen zu können, müssen nämlich nun die Tragarme zunächst so weit auseinander gefahren werden, bis die Materialrolle dazwischen passt. Dies bedingt einen größeren Stellweg, als bei den Spannkonen mit nur einer Aufnahme.

Die DE 34 39 628 A1 offenbart eine Haspel, mit einer spreizbare Segmente aufweisenden Trommel, auf die zur Anpassung an unterschiedliche Coil-Innendurchrnesser eine aufweitbare Hülse aufsteckbar ist.

Die US 2001/0054667 A1, die US 2003/0210312 A1 und die WO 2007/037173 A1 zeigen jeweils einen Haltemechanismus für Papierrollenhülsen mit unterschiedlichem Innendurchmesser.

Die FR 768 300 A zeigt eine Spannwelle für große Varianten des Durchmessers.

Die US 2 904 279 A und die JP 10 211519 A lehren für unterschiedliche

Aufnahmeöffnungen von Rollen auf radial beweglichen Spannelementen eines Spannkonuses zusätzliche Kreissegmente anzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannkonus zur Aufnahme von einer aufgewickelten Materialrolle tragenden Hülse in einem Rollenwechsler zu schaffen.

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

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Anpassung des Spannkonus für unterschiedliche Hülsentypen von Materialrollen besonders einfach und ohne große Umrüstzeiten am Rollenwechsler erfolgen kann. Weiterhin hat der Spannkonus keine wesentlich größere axiale Ausdehnung als die bisher verwendeten Spannkonen, was das Einfädeln beim Aufachsen erleichtert. Außerdem kann dadurch die bisherige Konstruktion und Steuerung der Rollenwechsler beibehalten werden.

Ein Spannkonus umfasst einen Innenkonus und einen auf diesen aufsteckbaren Außenkonus.

Der Innenkonus ist zur Aufnahme einer Materialrolle eines kleinen ersten Typs (3 Zoll-Wickelhülse, Hülseninnendurchmesser 3 Zoll bzw. 75 mm) vorgesehen. Er umfasst mehrere auf dessen Umfang verteilte Innenspannbacken, welche vorzugsweise radial verstellbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind vier Innenspannbacken vorgesehen.

Der Außenkonus ist als Adapter ausgeführt und auf den Innenkonus aufschiebbar, so dass nun eine Materialrolle eines großen zweiten Typs (6 Zoll-Wickelhülse, Hülseninnendurchmesser 6 Zoll bzw. 150 mm) aufgeachst werden kann. Der Außenkonus umfasst vorzugsweise ebenfalls mehrere auf dessen Umfang verteilte Außenspannbacken, welche zur besseren Hülsenspannung radial verstellbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind vier Außenspannbacken im Außenkonus vorgesehen.

Beim Aufachsvorgang der unterschiedlichen Typen der Materialrollen im Rollenwechsler stehen jeweils im Spannkonus radial verlagerbare Spannbacken zur Verfügung, so dass eine optimale Drehmomentübertragung auf die eingespannte Materialrolle gewährleistet ist. Dabei kann in beiden Varianten derselbe Spannmechanismus Verwendung finden.

Der Spannkonus ist vorzugsweise in einem Rollenwechsler einer Rotationsdruckmaschine angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1

einen Innenkonus eines Spannkonus an einem Rollentragarm eines Rollenwechslers in einer Längsschnittdarstellung;

Fig. 2

eine Innenspannbacke des Innenkonus in räumlicher Darstellung;

Fig. 3

einen Außenkonus des Spannkonus in einer räumlichen Darstellung;

Fig. 4

den Außenkonus in einer Längsschnittdarstellung III - III;

Fig. 5

eine perspektivische Darstellung einer Blattfeder eines Blattfederpaketes;

Fig. 6

eine Außenspannbacke des Außenkonus in perspektivischer Darstellung;

Fig. 7

den Spannkonus im zusammengebauten Zustand in einer Längsschnittdarstellung, wobei der Innenkonus mit aufgestecktem Außenkonus gezeigt ist;

Fig. 8

den Spannkonus gemäß Fig. 7 in einer Querschnittsdarstellung VII - VII;

Fig. 9

eine zweite Längsschnittdarstellung VIII - VIII des Innenkonus mit aufgesetztem Außenkonus gemäß Fig. 7;

Fig. 10

den Rollentragarm eines Rollenwechslers mit dem Spannkonus.

Fig. 1 zeigt einen Innenkonus 01, welcher an einem Rollentragarm 02 eines in dieser Ansicht nicht dargestellten Rollenwechslers befestigt ist. Der Innenkonus 01 umfasst mehrere, insbesondere vier auf dessen Umfang verteilte Innenspannbacken 03, welche über einen Kniehebelmechanismus 04 radial verstellbar sind. Der Kniehebelmechanismus 04 arbeitet in der Weise, indem eine Stellachse 06 in axialer Richtung verschoben wird. Stellelemente 07, welche beweglich an der Stellachse 06 gelagert sind, greifen in Ausbuchtungen 08 der Innenspannbacken 03 ein und spannen sich durch das Entlanggleiten an den Ausbuchtungen 08 der Innenspannbacken 03 wie ein Schirm auf, wodurch die Innenspannbacken 03 in radialer Richtung nach außen bewegt werden.

Der Spannmechanismus kann aber auch in anderer, Weise ausgeführt sein, beispielsweise durch eine axiale Bewegung eines Stellkolbens mit konischen Kolbenabschnitten, welche mit entsprechend geformten Abschnitten der Spannbacken zusammenwirken.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind mindestens eine innere Feder 09, z. B. eine innere Blattfeder 09, insbesondere innere Blattfederpakete 05 zwischen einem Konusgrundkörper 11 und den Innenspannbacken 03 vorgesehen, um eine Rückstellung der Innenspannbacken 03 in eine radial innere Position zu ermöglichen. Dies ist zum Abachsen der Materialrolle erforderlich.

Ein Blattfederpaket 05 besteht z. B. aus mindestens einer Blattfeder 09 und einer zusätzlichen Blattfeder (Fig. 5).

Am freien Ende des Innenkonus 01 ist eine Zentrierkappe 12 vorgesehen, welche durch ihre konische Form ein Auffädeln einer Materialhülse einer Materialrolle beim Aufachsvorgang erleichtert. Ein Auswerfer 13, z. B. Auswerferscheibe 13 mit einem lösbaren Innenteil 14 ist am Rollentragarm 02 vorgesehen, um eine Auswerferfunktion für leere Materialhülsen zu realisieren, welche später detaillierter erläutert wird.

Zwischen der Zentrierkappe 12 und den Innenspannbacken 03 ist ein Zwischenring 15.

Fig. 2 zeigt eine räumliche Darstellung der Innenspannbacke 03. Die Ausbuchtungen 08 dienen der bereits beschriebenen radialen Verstellung der Innenspannbacken 03 mittels des Kniehebelmechanismus 04. An den dem Konusgrundkörper 11 zugewandten Stirnflächen der Innenspannbacke 03 ist jeweils eine Nut 16 vorgesehen, in welche die inneren Blattfedern 09 im montierten Zustand eingreift. Die Innenspannbacken 03 weisen weiterhin zwei Bohrungen 17 auf, auf deren Funktion später eingegangen wird. Die Bohrungen 17 sind vorzugsweise mit einem Innengewinde versehen. Vorzugsweise sind an den radial nach außen gerichteten Flächen der Innenspannbacken 03 axial verlaufende Stege 18 vorgesehen, welche beim Aufspannen einer Materialhülse in den Hülsenkörper eingepresst werden, um auf diese Weise die Drehmomentübertragung zu verbessern.

Die Blattfedern 09 und 24 werden vorzugsweise immer gemeinsam als "Federpaket" eingebaut, um die Rückstellung aller Spannbacken (innere und äußere Spannbacken) zu erreichen.

In Fig. 3 ist ein Außenkonus 19 des Spannkonus in räumlicher Darstellung gezeigt. Im Außenkonus 19 sind verteilt auf dessen Umfang in Öffnungen, insbesondere in Schlitzen, z. B. vier Außenspannbacken 21 gelagert. Die Außenspannbacken 21 sind in den Schlitzen radial beweglich angeordnet. In axialer Richtung verlaufende durchgehende Bohrungen 22 dienen der Befestigung des Außenkonus 19 am Konusgrundkörper 11. Der Außenkonus 19 ist vorzugsweise hülsenförmig oder topfförmig ausgebildet.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt des Au ßenkonus 19 entlang der in Fig. 3 angedeuteten Schnittlinie III - III. Der Außenkonus 19 weist einen inneren Hohlraum 23 auf, welcher der Größe des Innenkonus 01 bei eingefahrenen Innenspannbacken 03 im Wesentlichen entspricht.

Die Außenspannbacken 21 sind mit einer radialen Bewegungsfreiheit im Außenkonus 19 gelagert. Diese Lagerung wird durch Spannstifte 26 realisiert, welche einerseits im Außenkonus 19 fest eingespannt sind und andererseits in eine seitliche Nut 27 der Außenspannbacke 21 eingreifen. Weiterhin ist eine seitliche Bohrung 28, direkt im Anschluss an die seitliche Nut 27, in der Außenspannbacke 21 vorgesehen, in welche der Spannstift 26 von außen hineingeschlagen werden kann, um bei Bedarf eine Demontage der Außenspannbacken 21 zu ermöglichen.

Die Außenspannbacken 21 werden an ihren axialen Enden durch mindestens eine äußere Feder 24, z. B. eine äußere Blattfeder 24, insbesondere äußere Blattfederpakete 25, welche zwischen Außenkonus 19 und Außenspannbacken 21 angeordnet sind, in radialer Richtung zurückgestellt. Die äußeren Blattfedern 24 greifen in eine seitliche Einkerbung 29 ein, die an den Stirnseiten der Außenspannbacken 21 vorgesehen ist.

In Fig. 5 ist ein Blattfederpaket 05, bestehend aus einer Blattfeder 09 und einer weiteren Blattfeder dargestellt. Die innere Blattfeder 09 ist vorzugsweise aus einem Federbandstahl hergestellt und bietet eine hohe Zugfestigkeit. Durch ihre Vorspannung werden die Innenspannbacken 03 bei Entlastung in eine innere Position zurückgestellt. Die inneren Blattfeder 09 besteht vorzugsweise aus einem flachen Metallband, das bogenförmig vorgespannt ist. Es können auch mehrere Blätter (Federlagen) mit verschiedenen Längen und Vorspannungen zu einem Blattfederpaket zusammengefasst werden, das durch einen gemeinsamen Herzbolzen und Federklemmen zusammengehalten wird. Durch eingelegte Kunststoffblättchen oder Schmierung mit Fett wird die Reibung vermindert, wenn sich die Enden der Lagen durch Längenänderung beim Einfedern gegeneinander verschieben.

Zum leichtern "Einfädeln" des Innenkonus 01 in den Außenkonus 19 weisen die Au ßenspannbacken 21 an der dem Rollentragarm 02 (siehe Fig. 10) zugewandten Seite eine Abschrägung 30 auf. Die Zentrierkappe 12 muss zu diesem Zweck abgenommen werden. Der in Fig. 1 gezeigte Zwischenring 15 am Innenkonus 01 weist außerdem vorteilhafterweise nicht dargestellte Nuten auf, in welchen die Außenspannbacken 21 beim Aufschieben des Außenkonus 19 entlang gleiten.

Fig. 6 zeigt die Außenspannbacke 21 in einer räumlichen Darstellung. In der radial nach außen gerichteten Seite weist die Au ßenspannbacke 21 vorzugsweise zwei in Längsrichtung verlaufende Stege 31 auf, welche sich beim Spannvorgang in das Hülsenmaterial einpressen. In der Fig. 6 sind auch die seitliche Nut 27 sowie die seitliche Bohrung 28 zu erkennen, in welche der Spannstift 26 im montierten Zustand eingreift.

Weiterhin ist eine beidseitige seitliche Einkerbung 29 zu erkennen, in welche die äußeren Blattfederpakete 25 im montierten Zustand eingreift. Die Abschrägung 30 an der Vorderseite der Außenspannbacke 21 ist durch die gestrichelten Linien angedeutet. Radial verlaufende durchgängige Befestigungsbohrungen 32 dienen der Befestigung der Außenspannbacken 21 an den Innenspannbacken 03 im montierten Zustand des Außenkonus 19 auf dem Innenkonus 01.

Fig. 5 zeigt eine äußere Blattfeder 24 des Blattfederpaketes 25 in einer räumlichen Darstellung. Diese ist wie die innere Blattfeder 09 vorzugsweise aus einem Federblattstahl gefertigt. Das innere Blattfederpaket 05 und das äußere Blattfederpaket 25 weisen jeweils die zur Rückstellung der Innenspannbacken 03 bzw. der Außenspannbacken 21 benötigte Vorspannung auf.

In Fig. 7 ist der Spannkonus für die Aufnahme von Materialrollen des zweiten Typs (6 Zoll) dargestellt. Der Außenkonus 19 ist auf den Innenkonus 01 aufgeschoben. Die Lage des Außenkonus 19 über dem Innenkonus 01 wird über vorzugsweise zwei im Konusgrundkörper 11 angeordnete Passfedern 33 fixiert. Die Passfedern 33 sind stirnseitig des Außenkonus 19 auf der dem Rollentragarm 02 zugewandten Seite angeordnet. Gleichzeitig tragen die Passfedern 33 im Betriebszustand des Rollenwechslers mit zur Drehmomentübertragung bei. Der Außenkonus 19 besitzt an seiner dem Rollentragarm 02 zugewandten Seite eine der Form der Passfeder 33 entsprechende Vertiefung bzw. Nut.

Die Innenspannbacken 03 sind mit den Außenspannbacken 21 durch Schrauben 34 verbunden und werden nun gleichzeitig durch die inneren Blattfedern 09 und die äußeren Blattfedern 24 zurückgestellt. Der radiale Stellmechanismus erfolgt wie bereits in Fig. 1 beschrieben, indem die Stellachse 06 in axialer Richtung verschoben wird, wobei der Kniehebelmechanismus 04 die Stellelemente 07 betätigt. Die radiale Verlagerung der Innenspannbacken 03 bewirkt somit eine gleichartige radiale Verlagerung der Außenspannbacken 21.

Fig. 8 zeigt den Spannkonus gemäß Fig. 7 in einer Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie VII - VII in Fig. 7. Hierin ist zu erkennen, dass die Außenspannbacken 21 im aufgeschobenen Zustand des Außenkonus 19 über den Innenspannbacken 03 in einer mit ausreichendem Spiel behafteten Flächenführung liegen, was eine gemeinsame Betätigung durch den Kniehebelmechanismus 04 und eine gemeinsame Rückstellung über die inneren Blattfedern 09 und die äußeren Blattfedern 24 gestattet.

Die Schrauben 34 führen durch die Befestigungsbohrungen 32 der Außenspannbacken 21, bis in die bereits erwähnten Bohrungen 17 der Innenspannbacken 03. Der Außenkonus 19 ist bei der gezeigten Ausführungsform über acht Schrauben 36, vorzugsweise Innensechskantschrauben, welche in axialer Richtung durch den Außenkonus 19 hindurchreichen, am Konusgrundkörper 11 befestigt.

Ein Innendurchmesser d23 des Hohlraums 23 des Außenkonus 19 ist unveränderbar. Ein Außendurchmesser D11 des Konusgrundkörpers ist im technischen Sinn (in den Toleranzen) gleich dem Innendurchmesser d23 des Außenkonus. Der Außenkonus 19 ist vorzugsweise unbeweglich am Konusgrundkörper 11 befestigt.

Dies ist auch in Fig. 9 in einer Längsschnittdarstellung gezeigt. Die Darstellung entspricht einem Schnitt entlang der Schnittlinie VIII - VIII in Fig. 8. Eine Schraubensicherung 37 sorgt für eine sichere Befestigung des Au ßenkonus 19 am Konusgrundkörper 11.

Eine Zentrierkappe 38 ist am freien Ende des Außenkonus 19 befestigt. Die Zentrierkappe 38 dient gleichzeitig als zusätzliche Sicherung für die Schrauben 36.

Für die Realisierung der Auswerferfunktion der Resthülse ist vor der Montage des Außenkonus 19 in der Auswerferscheibe 13 ein zweites Innenteil 39 zu montieren, welches das erste Innenteil 14 funktional ersetzt, welches zur Realisierung der Auswerferfunktion bei ausschließlich verwendetem Innenkonus 01 benötigt wird.

Anhand Fig. 10, in welcher der Rollentragarm 02 des Rollenwechslers mit dem Spannkonus dargestellt ist, kann die Funktion des Hülsenauswerfers erläutert werden. In der Darstellung gemäß Fig. 10 ist der Außenkonus 19 auf dem Innenkonus 01 montiert, der Spannkonus also für die Aufnahme einer 6 Zoll-Hülse eingerichtet.

Der Hülsenauswerfer ist als stehende Konstruktion ausgeführt, d. h. er enthält keine mitdrehenden Teile. Der Hülsenauswerfer umfasst einen schematisch dargestellten Ringkolben 41, welcher pneumatisch betätigt wird. Die Auswerferscheibe 13 ist mit Stößelstangen 42 verbunden, welche lose an dem Ringkolben 41 anliegen. Bei pneumatischer Betätigung drückt der Ringkolben 41 auf die Stößelstangen 42 und bewegt die Auswerferscheibe 13 in Richtung des freien Endes des Spannkonus, wodurch eine leere Wickelhülse vom Spannkonus (hier Außenkonus 19) abgestreift wird. Nach erfolgtem Hülsenauswurf erfolgt eine Rückstellung der Auswerferscheibe 13 vorzugsweise durch nicht dargestellte Zugfedern, welche die Stößelstangen 42 wieder in ihre Ausgangslage zurückziehen, während die Druckseite des Ringkolbens 41 entlüftet wird.

Es sind Grenztaster in der Nähe der Auswerferscheibe 13 vorgesehen, durch welche eine Abfrage der Position der Auswerferscheibe 13 realisiert wird.

Ausgehend vom Innenkonus 01 gemäß Fig. 1 wird nachfolgend der Montagevorgang des Außenkonus 19 erläutert.

Zunächst wird die Zentrierkappe 12 vom Innenkonus 01 entfernt und das erste Innenteil 14 der Auswerferscheibe 13 demontiert. In der Auswerferscheibe 13 ist nun das zweite Innenteil 39 zu montieren. Anschließend kann der Außenkonus 19 aufgeschoben werden. Die Lage des Außenkonus 19 wird durch die Passfedern 33 fixiert, welche in zwei Nuten der Außenkonus 19 eingreifen. Der Außenkonus 19 ist jetzt mittels acht Schrauben 36 am Konusgrundkörper 11 anzuschrauben. Die Zentrierkappe 38 ist anschließend aufzusetzen und festzuschrauben. Durch die Schrauben 34 werden die Außenspannbacken 21 an den Innenspannbacken 03 befestigt.

Über einen nicht dargestellten Initiator kann die montierte oder demontierte Position des Außenkonus 19 abgefragt werden. Am Bedienstand kann somit immer festgestellt werden, ob der Rollenwechsler für eine 3 Zoll- oder 6 Zoll-Hülse gerüstet ist.

In einem ersten Betriebszustand sind die Innenspannbacken 03 einen ersten Rollentyp mit erstem Hülseninnendurchmesser (z.B. 3 Zoll) tragend angeordnet. In diesem ersten Betriebszustand ist auf dem Innenkonus 01 kein Außenkonus 19 angeordnet. In einem zweiten Betriebszustand sind die Außenspannbacken einen zweiten Rollentyp mit zweitem, sich von dem ersten Hülseninnendurchmesser unterscheidenden, Hülseninnendurchmesser (z.B. 6 Zoll) tragend angeordnet.

01

Innenkonus

02

Rollentragarm

03

Innenspannbacke

04

Kniehebelmechanismus

05

Blattfederpaket

06

Stellachse

07

Stellelement

08

Ausbuchtung

09

Feder, Blattfeder, innere

10

-

11

Konusgrundkörper

12

Zentrierkappe

13

Auswerfer, Auswerferscheibe

14

Innenteil, erstes

15

-

16

Nut

17

Bohrung

18

Steg

19

Außenkonus

20

-

21

Außenspannbacke

22

Bohrung

23

Hohlraum

24

Feder, Blattfeder, äußere

25

Blattfederpaket

26

Spannstift

27

Nut

28

Bohrung

29

Einkerbung

30

Abschrägung

31

Steg

32

Befestigungsbohrung

33

Passfeder

34

Schraube

35

-

36

Schraube

37

Schraubensicherung

38

Zentrierkappe

39

Innenteil, zweites

40

-

41

Ringkolben

42

Stößelstange

d23

Innendurchmesser des Hohlraums des Außenkonus

D11

Außendurchmesser des Konusgrundkörpers