Die Erfindung bezieht sich auf einen Rollen- oder Pufferspeicher gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Rollen- der Pufferspeicher für bahnförmige Flachmaterialien, insbesondere auch für bahnförmige Verpackungsmateriallen oder -folien sind bekannt und dienen in Anlagen zur Verarbeitung des Flachmaterials, beispielsweise in Verpackungsanlagen dazu, durch Zwischenspelcherung jeweils einer variablen Länge des Flachmaterials eine vorgegebene Bahnspannung aufrechtzuerhalten. Derartige Pufferspeicher umfassen dann wenigstens zwei Rollenregister, die beispielsweise mehrere parallel zueinander und im Abstand voneinander angeordnete Rollen aufweisen, welche in den Rollenregistern frei drehbar gelagert sind und über die das Flachmaterials unter Bildung mehrerer Schlaufen geführt ist. Die Rollenregister sind relativ zueinander beweglich angeordnet, d.h. ein Rollenregister ist beispielsweise fest vorgesehen und das andere Rollenregister ist zumindest in einer Achsrichtung radial zur Drehachse der Rollen beweglich, beispielsweise schwenkbar. Zum Spannen des Flachmaterials zwischen den Rollenregistern ist wenigstens ein als Feder wirkendes Element vorgesehen, welches bei bekannten Pufferspeichern u.a. von wenigstens einer Kolben-Zylinder-Anordnung (Pneumatikzylinder) mit wenigstens einem Zylinderraum gebildet Ist, der mit dem Arbeitsdruck eines kompressiblen Fluids in Form von Druckluft beaufschlagbar ist, sodass die Kolben-Zylinder-Anordnung als Gas- oder Druckluftfeder wirkt.
Nachtellig Ist bei diesen bekannten Pufferspeichern u.a., dass bei einer eventuellen Störung und speziell auch bei einem Reißen des bahnförmigen Flachmaterials weiterhin der volle Arbeltsdruck im Zylinderraum wirksam ist, sodass sich das bewegliche Rollenregister, welches durch das gerissene Flachmaterial nicht mehr zurückgehalten wird, mehr oder weniger schlagartig in die Endposition seines möglichen Bewegungs- oder Schwenkhubes bewegt, was u.a. mit eine erhebliche Verletzungsgefahr für das Bedienungspersonal bedeutet.
Ein Rollen- oder Pufferspeicher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 ist bekannt (
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rollen- oder Pufferspeicher aufzuzeigen, der eine wesentlich verbesserte Betriebssicherheit besitzt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Rollen- oder Pufferspeicher entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Pufferspeichers besteht darin, dass in einem ersten Zustand einer ersten Steuerventilanordnung, d.h, während des normalen Betriebes der wenigstens eine Zylinderraum der wenlgetens einen Kolben-Zylinder-Anordnung mit einer Einrichtung zur Bereitstellung des Arbeitsdrucks verbunden ist, die erste Steuerventilanordnung im Falle eines Maschinenstillstandes und/oder einer Störung In einen zweiten Zustand schaltbar ist, in dem sie nicht nur die Verbindung des wenigstens einen Zylinderraums zu der Einrichtung zum Bereitstellen des Arbeitsdruckes unterbricht, sondern auch das in dem wenigstens einen Zylinderraum vorhandene Volumen des Fluids oder Druckmediums dort einsperrt.
Zugleich erfolgt eine Reduzierung des Druckes in dem wenigstens einen Zylinderraum auf einen Restdruck deutlich unterhalb des Arbeitsdruckes. Dieser Restdruck beträgt beispielsweise nur 30 - 40 % des Arbeitsdruckes. Dabei ist wesentlich, dass der Restdruck in Abhängigkeit der Masse des Schwenkarmes des Rollen- oder Pufferspeichers eingestellt wird.
Die Reduzierung des Druckes auf den Restdruck erfolgt über ein Entlastungsventil, welches bevorzugt ebenfalls mit der ersten Steuerventilanordnung geschaltet wird und welches so ausgebildet ist, dass es bei einem Druck oberhalb des Restdruckes öffnet und die Entlastung beispielsweise durch Entlüftung zur Atmosphäre bewirkt, bei einem Druck sperrt, der gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Restdruck.
Bei einem Maschinenstillstand und/oder im Falle einer Störung ist durch den Restdruck eine nur sehr geringe, aber für die Aufrechterhaltung eines ordnungsgemäßen Verlaufs des Flachmaterials durch den Pufferspeicher ausreichende Spannung des Flachmaterials erreicht. Durch das Einsperren des Druckmediums im Zylinderraum und durch die Verwendung des Entlastungsventils, welches beispielsweise ein auf den Restdruck eingestelltes Sicherheitsventil ist, wird auch erreicht, dass bei einem Reißen des bahnförmigen Flachmaterials und bei der hierdurch auftretende Entlastung des beweglichen Rollenregisters zwar eine geringfügige Bewegung dieses Rollenregisters durch die als Gas- oder Druckluftfeder wirkende Kolben-Zylinder-Anordnung erfolgt, der Weg dieser Bewegung sowie die hierbei von der Kolben-Zylinder-Anordnung ausgeübte Kraft sind aber äußerst gering, und zwar insbesondere wegen der Expansion des im Zylinderraum eingesperrten Druckmediums und der damit einhergehenden weiteren Reduzierung des Druckes unterhalb des Restdruckes.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
In den Figuren ist 1 ein Rollen- oder Pufferspeicher zum Zwischenspeicher einer Länge eines durch diesen Pufferspeicher 1 geführten bahnförmigen Flachmaterials 2. Letzteres ist beispielsweise ein Verpackungsmaterial oder eine Verpackungsfolie.
Der Pufferspeicher 1 ist dann z.B. Bestandteil einer Anlage zum Verpacken von Gegenständen und in dieser Anlage in Vorschub- oder Förderrichtung A des Flachmaterials 2 einer Verpackungsmaschine vorausgehend angeordnet.
Der Pufferspeicher 1 besteht im Wesentlichen aus zwei Rollenregistern 3 und 4, von denen das Rollenregister 3 fest und das Rollenregister 4 relativ zum Rollenregister 3 beweglich ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Rollenregister 4 an einem Schwenkrahmen 5 vorgesehen, der über ein Gelenk 6 an einem Rahmenelement 7 des Pufferspeichers 1 angelenkt ist, und zwar schwenkbar um eine Achse parallel zu den Oberflächenseiten des durch den Pufferspeicher 1 geführten Flachmaterials 2 und senkrecht zur Längserstreckung dieses Materials bzw. senkrecht zur Lauf- und Förderrichtung A. Zum Spannen des Flachmaterials 2 zwischen den Rollenregistern 3 und 4 durch Schwenken des Schwenkarmes 5 um die Achse des Gelenks 6 (Pfeil B) ist ein Pneumatikzylinder 8 vorgesehen, der zwischen einem radial zur Achse des Gelenks 6 orientierten Ausleger 5.1 des Schwenkrahmens 5 und einem Rahmenelement 9 des Pufferspeichers 1 wirkt. Der Pneumatikzylinder 8 ist hierfür mit seiner Kolbenstange 8.1 an dem Ausleger 5.1 und mit seinem Zylinder 8.2 an dem Rahmenelement 9 angelenkt. Durch Beaufschlagen des Zylinderraumes 10 des Pneumatikzylinders 8 mit dem Druck eines kompressiblen Fluids oder Druckmediums, z.B. mit Druckluft wirkt der Pneumatikzylinder 8 im Sinne eines Schwenkens des Schwenkrahmens 5 aus der in der
Jedes Rollenregister 3 und 4 besteht aus mehreren Rollen 11 bzw. 12, die an Lagerelementen beidendig frei drehbar gelagert sind, und zwar derart, dass die Rollen 11 und 12 mit ihren Achsen parallel zueinander sowie parallel zur Achse des Gelenks 6 orientiert sind, die Rollen 11 des Rollenregisters 3 sowie auch die Rollen 12 des Rollenregisters 4 jeweils voneinander beabstandet sind. Weiterhin sind die Rollen 11 und 12 an den Rollenregistern 3 und 4 bzw. an den dortigen Lagerelementen 13 so angeordnet, dass in der Ausgangsstellung des Schwenkrahmens 5 in Längsrichtung des Flachmaterials 2 jeweils eine Rolle 12 mit einer Rolle 11 abwechselt und sich die Rollen 12 des Rollenregisters 4 auf einem Niveau unterhalb der Rollen 11 des Rollenregisters 3 befinden. Durch diese Anordnung der Rollen 11 und 12 in der unteren Stellung bzw. Ausgangsstellung des Schwenkrahmens 5 ist ein besonders einfaches Einfädeln des bahnförmigen Flachmaterials durch den Pufferspeicher 1 möglich. Die Rollen 11 und 12 sind jeweils walzenartig an die Breite des bahnförmigen Flachmaterials 2 angepasst.
Die Lagerelemente für die Rollen 12 des beweglichen Rollenregisters 4 bzw. für Achsen dieser Rollen sind bei der dargestellten Ausführungsform von Verlängerung 5.2.1 zweier Arme 5.2 gebildet, die die Rollen 12 zwischen sich aufnehmend in einer Achsrichtung zur Zeichenebene der
Während des normalen Betriebes ist der Zylinderraum 10 des Pneumatikzylinders 8 mit dem Arbeitsdruck des kompressiblen Fluids (z.B. Druckluft) in der Größenordnung von 2 - 3 bar beaufschlagt, sodass der Schwenkarm 5 aus seiner Ausgangsstellung geschwenkt und das bahnförmige Flachmaterial zwischen den Rollenregistern 3 und 4 gespannt geführt ist. Der Pneumatikzylinder 8 wirkt somit als Gasfeder, die den Schwenkrahmen 5 in Richtung des Pfeils B vorspannt. Die im Pufferspeicher 1 jeweils gespeicherte Länge des Flachmaterials 2 ist durch Schwenken des Schwenkrahmens 5 durch diese Gasfeder oder gegen die Wirkung dieser Gasfeder veränderbar.
Während des normalen Betriebs sind der Pufferspeicher 1 sowie insbesondere auch der Schwenkrahmen 5 und dessen Bewegungsraum durch eine Schutzeinrichtung 15 zugangsgeschützt, die vor Inbetriebnahme der Anlage bzw. des Pufferspeichers 1 sowie insbesondere auch vor Beaufschlagung des Zylinderraumes 10 mit dem Arbeitsdruck durch geeignete, beispielsweise pneumatische Verriegelungseinrichtungen verriegelt wird.
Eine Besonderheit des Pufferspeichers 1 besteht darin, dass bei einem Maschinenstilltand, beispielsweise bei einem Abschalten der Anlage zum Verarbeiten des Flachmaterials 2, bei einer Störung, insbesondere auch bei einem Reißen des bahnförmigen Flachmaterials 2, bei einem Wechsel dieses Materials usw. das Druckmedium in dem Zylinderraum 10 eingesperrt und dann der Druck dieses Druckmediums im Zylinderraum 10 auf einen Restdruck abgesenkt wird, der deutlich unter dem Arbeitsdruck liegt, aber noch ausreicht, den Schwenkrahmen 5 gegen sein Eigengewicht in einer Schwenkstellung zu halten, die der Schwenkstellung des Schwenkrahmens 5 vor dem Maschinenstillstand oder der Störung entspricht und in der das durch die Rollenregister 3 und 4 geführten Flachmaterial noch einigermaßen gespannt ist, d.h. beispielsweise noch so gespannt ist, dass das Flachmaterial zwischen den Rollen 11 und 12 gerade noch plan oder im Wesentlichen plan verläuft.
Diese Steuerung des Pufferspeichers 1 bzw. des Pneumatikzylinders 8 hat erhebliche Vorteile, insbesondere auch hinsichtlich einer entscheidenden Verbesserung der Betriebssicherheit sowie einer vereinfachten Handhabung des Pufferspeichers 1. Durch das Einsperren des Druckmediums im Zylinderraum 10 und durch das Absenken des dortigen Druckes bei einem Maschinenstillstand oder bei einer Störung auf den sehr viel kleineren Restdruck wird zunächst ein unerwünschtes und auch die Gefahr von erheblichen Verletzungen bedingtes Hochschnellen des Schwenkrahmens 5 im Falle eines Reißens oder Entfernens des bahnförmigen Flachmaterials verhindert. Weiterhin werden aber durch den Restdruck im Zylinderraum 10 der Schwenkrahmen 5 und das Rollenregister 4 in einer Schwenkstellung gehalten, sodass in dieser Stellung der Verlauf des Flachmaterials 2 durch die Rollenregister 3 und 4 überprüft werden kann. Der Restdruck ist bevorzugt auch so eingestellt, dass bei einem Reißen des Flachmaterials und bei der dabei erfolgenden Entlastung des Schwenkarmes 5 sowie Vergrößerung des Zylinderraumes 10, der Restdruck noch weiter gesenkt wird, beispielsweise auf einen Wert von 0,5 bar. Die Schwenkstellung, die der Schwenkrahmens 5 dann aufgrund seines Eigengewichtes einnimmt, unterscheidet sich dann nur geringfügig von der Schwenkstellung, die der Schwenkrahmen 5 vor dem Reißen des bahnförmigen Flachmaterials 2 eingenommen hatte, ein Hochschnellen des Schwenkrahmens 5 ist also wirksam verhindert.
Durch den Restdruck wird weiterhin ein unerwünschtes, selbsttätiges Schwenken des Schwenkrahmens 5 in seine untere Ausgangsstellung vermieden. Der Verlauf, den das Flachmaterial vor dem Maschinenstillstand bzw. einer Störung innerhalb des Pufferspeichers 1 aufwies, wird beibehalten.
Erfolgt das Reduzieren des Druckes im Zylinderraum 10 durch Entlüften über ein Entlastungs- oder Sicherheitsventil, welches beim einem Druck oberhalb des angestrebten Restdrucks öffnet und bei dem Restdruck sowie bei einem Druck unterhalb dieses Restdruckes sperrt, so besteht ferner die Möglichkeit, den Schwenkrahmen 5 manuell in Richtung auf seine untere Ausgangslage nach unten zu drücken, beispielsweise für das Einfädeln des Flachmaterials 2.
Zur Steuerung des Pneumatikzylinders 8 ist eine Steuereinrichtung 16 vorgesehen, die in einer den Zylinderraum 10 mit einer Quelle für das Druckmedium (z.B. Druckluft) verbindenden Leitung oder Verbindung in Serie aufweist:
Im normalen Betrieb, d.h. bei über den Pneumatikzylinder 8 zwischen den Rollenregistern 3 und 4 gespanntem Flachmaterial 2 sind die Steuerventil 18 und 19 so geschaltet, dass der Zylinderraum 10 über diese Ventile und die Drossel 20 mit dem am Ausgang des Druckreglers 17 anstehenden konstanten Arbeitsdruck beaufschlagt wird. Durch entsprechende Steuerung des Steuerventils 18 besteht dann auch die Möglichkeit, bei geschlossener Schutzeinrichtung 15 den Zylinderraum 10 über das Rückschlagventil 21, das Steuerventil 19 und eine über das Steuerventil 18 geöffnete Entlüftungsleitung 22 bzw. über eine in dieser Entlüftungsleitung vorgesehenen Drossel/Rückschlagventil-Kombination 23 und ein Entlüftungsfilter 24 zu entlüften, um den Schwenkrahmen 5 beispielsweise zum Einführen oder Einfädeln einer neuen Bahn des Flachmaterials 2 in die untere Ausgangsstellung zu schwenken oder aber die Bahn des Flachmaterials 2 im Bereich des Pufferspeichers 1 vollständig zu entlasten bzw. den Pufferspeicher 1 wirkungsmäßig aus der Anlage zu entfernen.
Bei einem Maschinenstillstand oder einer Störung oder vor einem Öffnen der Schutzeinrichtung 15 wird das Steuerventil 19 so geschaltet, dass es die Verbindung zum Steuerventil 18 trennt und den Zylinderraum 10 im Wesentlichen über das Rückschlagventil 21 mit einem Entlastungs- oder Sicherheitsventil 25 verbindet, welches ein Entlasten oder Entlüften des Zylinderraumes 10 auf den Restdruck bewirkt, auf welchen das Sicherheitsventil 25 eingestellt ist, beispielsweise auf den Restdruck von etwa 1 bar.
Um auch bei einer eventuellen Störung der das Druckmedium bereitstellenden Quelle oder in der Druckmedium-Zuführung den Restdruck im Zylinderraum 10 aufrechtzuerhalten, ist das Steuerventil 19 beispielsweise pneumatisch ansteuerbar.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.