Die Erfindung betrifft Rollenwechsler mit einer Aufnahme zur Lagerung einer Materialrolle mit einer Wickelhülse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Spannkonen zur Aufnahme von Wickelkörpern sind insbesondere in der Druckindustrie in großer Zahl bekannt. Bei der achslosen Rollenaufnahme werden die Spannkonen motorisch in die Hülsen der Materialrollen eingeführt. Dabei werden Spannbacken oder Mitnehmerelemente in das Hülsenmaterial eingepresst, wodurch eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Spannkonus und der Wickelhülse entsteht, welche eine optimale Drehmomentübertragung vom Antrieb auf die Materialrolle gestattet. Aus der
Es sind ebenso axial wirkende Mitnehmerelemente bekannt, welche stirnseitig an der Wickelhülse angreifen.
Beispielsweise werden in der
Für verschiedene Typen und Breiten von Materialrollen werden unterschiedliche Wickelhülsen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften verwendet. Dabei hat das Hülsenmaterial auch unterschiedliche Härten. Bei der Verwendung härterer Hülsentypen kann es vorkommen, dass es mit der zur Verfügung stehenden Aufachskraft nicht möglich ist, den Konus und die stirnseitigen Mitnehmer vollständig in die Wickelhülse einzupressen. Dadurch können ein vollständiger Aufachsvorgang und eine erforderliche Drehmomentübertragung nicht mehr sichergestellt werden.
Um eine hohe Auslastung der Maschinen zu erreichen, ist es mitunter erforderlich, Materialrollen unterschiedlicher Ausführung in einer oder in verschiedenen aufeinander folgenden Produktionen zu verarbeiten. Dies kommt besonders in kleineren bahnverarbeitenden Anlagen oder Druckereien vor. Bislang müssen verschiedene Rollenwechsler in einer Anlage vorgesehen werden, um verschiedene Typen von Wickelhülsen verarbeiten zu können, oder es ist eine aufwendige Umrüstung am Rollenwechsler erforderlich, was hohe Stillstandszeiten verursacht und damit die Produktionskosten erhöht. Beispielsweise sind Wickelhülsen zu verarbeiten, die eine unterschiedliche Härte besitzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufachsung von Materialrollen mit unterschiedlich harten Wickelhülsen in einem Rollenwechsler zu ermöglichen, ohne dass hierfür eine aufwendige Umrüstung des Rollenwechslers nötig ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass es auf einfache Weise, ohne erhöhten Zeitaufwand und ohne aufwendiges Umrüsten möglich ist, verschiedene Typen von Materialrollen mit unterschiedlich harten Hülsenmaterialien mit einem Rollenwechsler aufzuachsen. Die Lösung ist sowohl in der Fertigung, als auch in der Handhabung einfach.
Eine Aufnahme, vorzugsweise ein Spannkonus eines Rollenwechslers umfasst einen Tragzapfen, welcher sich vorzugsweise zu seinem freien Ende hin verjüngt und vorzugsweise eine Hülsenanlagefläche, an welcher beim Aufachsen die Stirnseite einer Wickelhülse zur Anlage kommt. Auf der Hülsenanlagefläche sind Mitnehmerelemente vorgesehen, welche an der Stirnseite der Wickelhülse in das Hülsenmaterial eindringen und zur Drehmomentübertragung beitragen.
Der Tragzapfen kann zusätzlich radial vorstehende Mitnehmerelemente aufweisen oder Spannbacken, welche radial verstellbar sind und am Innenumfang der Wickelhülse angreifen.
Dabei ist mindestens eines der an der Hülsenanlagefläche vorgesehenen Mitnehmerelemente zumindest teilweise in der Hülsenanlagefläche versenkbar. Je nach verwendetem Hülsenmaterial und dessen Härte kann somit die Anzahl der zu benutzenden Mitnehmerelemente variiert werden. Bevorzugt ist das eine oder die mehreren versenkbaren Mitnehmerelemente vollständig in der Hülsenanlagefläche versenkbar sind.
Wird eine Wickelhülse aus einem weichen Material verwendet, so sind mehr Mitnehmerelemente als bei einer Wickelhülse aus einem harten Material zu verwenden. Die Mitnehmerelemente sind bevorzugt kreisförmig im Bereich der Stirnseite der Wickelhülse der aufzuachsenden Materialrolle auf der Hülsenanlagefläche angeordnet. Vorzugsweise sind insgesamt sechs Mitnehmerelemente vorgesehen. Die Mitnehmerelemente sind in ihrem auf die Wickelhülse einwirkenden Bereich bevorzugt als flache scharfe Schneiden auszuführen, welche leicht in die Wickelhülse eintreten können. Alternativ können die Mitnehmerelemente auch konus-, zylinder- oder pyramidenförmig ausgeführt werden. Die einzelnen Mitnehmerelemente können auch unterschiedlich ausgeführt werden, insbesondere können die versenkbaren Mitnehmerelemente an die härteren Wickelhülsen angepasst sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hälfte der insgesamt vorgesehenen Mitnehmerelemente versenkbar, vorzugsweise jedes zweite.
Es ist aber ebenso möglich, die Mitnehmerelemente gruppenweise oder einzeln zu versenken, so dass mehrere Abstufungen für Hülsenmaterialien möglich sind.
Das eine bzw. die mehreren versenkbaren Mitnehmerelemente sind in einer bevorzugten Ausführungsform axial verschiebbar und federnd in einem Grundkörper des Spannkonus gelagert. Anstelle der direkten Lagerung im Spannkonus könnten die Mitnehmerelemente aber auch in einer lagerseitig am Spannkonus angeordneten Hülse montiert werden. Bevorzugt sind die versenkbaren Mitnehmerelemente an ihrem im Grundkörper des Spannkonus befindlichen Ende abgeflacht, wobei das abgeflachte Ende von mindestens einer Führungskante geführt wird, sodass die versenkbaren Mitnehmerelemente gegen ein Verdrehen innerhalb des Grundkörpers gesichert sind. Die Führungskante kann im Grundkörper oder an einem weiteren Bauteil ausgebildet sein. Diese Ausführungsform ist insbesondere für versenkbare Mitnehmerelemente vorteilhaft, die in ihrem auf die Wickelhülse einwirkenden Bereich als flache Schneiden ausgeführt sind.
Der Zustand des einen oder der mehreren versenkbaren Mitnehmerelemente ist zwischen "AKTIV" und "PASSIV" schaltbar.
Im aktiven Zustand ist die axiale Verschiebbarkeit des einen oder der mehreren versenkbaren Mitnehmerelemente gesperrt. Dadurch ragt es aus der Hülsenanlagefläche heraus und wird beim Aufachsen in die Stirnseite der Wickelhülse eingepresst.
Im passiven Zustand weicht das bzw. weichen die Mitnehmerelemente in axialer Richtung der aufgeschobenen Wickelhülse aus, indem es gegen eine Federkraft in die Hülsenanlagefläche versenkt wird. Nach dem Abstreifen der leeren Wickelhülse wird das Mitnehmerelement durch die Feder wieder in seine Grundstellung verschoben.
Die Umschaltung zwischen "AKTIV" und "PASSIV" erfolgt durch ein Schaltelement, welches in der bevorzugten Ausführungsform als Schaltring ausgeführt ist und in der Beschreibung näher erläutert wird.
Die zu den Mitnehmerelementen gerichtete Fläche des Schaltringes bildet eine Sperrwand, welche die axiale Beweglichkeit des versenkbaren Mitnehmerelementes sperrt. Der Schaltring weist außerdem eine Öffnung auf, welche für den passiven Zustand derart positioniert wird, dass das versenkbare Mitnehmerelement in axialer Richtung passieren kann.
Der Spannkonus kann in dem Rollenwechsler direkt oder indirekt angetrieben werden. Beim direkten Antrieb kann der Spannkonus einstückig mit dem Läufer des Antriebsmotors ausgebildet sein. Beim indirekten Antrieb kann der Spannkonus beispielsweise über einen Zahnriemen angetrieben werden.
Ein Rollenwechsler gemäß der Erfindung ist insbesondere für eine Rollenrotationsdruckmaschine vorgesehen und umfasst zunächst eine Antriebseinheit zum rotatorischen Antrieb einer im Rollenwechsler aufachsbaren auf einer Wickelhülse aufgewickelten Materialrolle. Zum Aufachsen der Materialrolle dient ein Spannkonus, der durch die Antriebseinheit antreibbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Der Spannkonus 01 ist an einer rotierbar gelagerten Welle 02 befestigt, welche entweder angetrieben werden kann oder frei drehend im Rollenständer gelagert ist. Der Grundkörper des Spannkonus 01 ist in dieser Ausführungsform einstückig mit der Welle 02 ausgebildet.
Der Spannkonus 01 umfasst einen Tragzapfen 03, vorzugsweise mit einer sich zu seinem freien Ende hin verjüngenden konischen Form. An den Tragzapfen 03 schließt sich vorzugsweise eine Hülsenanlagefläche 04 eines Schieberings 10 an, welche sich quer zur Konuslängsachse 05 aufspannt. In der Grundstellung (keine Materialrolle aufgeachst) stehen die Schneiden der Mitnehmerelemente 06; 07 hinter der Hülsenanlagefläche 04 des Schieberinges 10 zurück (wegen Unfallvermeindung). Wird der Schiebering 10 beim Aufachsen einer Materialrolle in axialer Richtung, d. h. parallel zu einer Richtung einer Rotationsachse der Aufnahme 01, verschoben, so ragen die Schneiden der Mitnehmerelemente 06; 07 über die Hülsenanlagefläche 04 des Schieberinges 10 heraus und werden mit der Hülsenstirnfläche der Materialrolle in Eingriff gebracht. Aus der Hülsenanlagefläche 04 ragen Mitnehmerelemente 06; 07 heraus; das sind zum einen feste Mitnehmerelemente 06 und zum anderen bewegbare, insbesondere versenkbare Mitnehmerelemente 07.
Die Mitnehmerelemente 06; 07 dringen beim Aufachsvorgang in eine Stirnseite einer Wickelhülse ein und dienen der Verbesserung der Drehmomentübertragung.
Der Tragzapfen 03 umfasst außerdem radiale konusartig ausgebildete Mitnehmerelemente 08, welche beim Aufachsen in die Innenwand der Wickelhülse eingepresst werden. Radiale Mitnehmerelemente 08 können ebenfalls als radial verstellbare Spannbacken ausgeführt sein.
Das versenkbare Mitnehmerelement 07 ist in einer axial verlaufenden durchgehenden Bohrung 16 (
Ein Schaltelement, z. B. ein Schaltring 09 ist verdrehbar an der Welle 02 angeordnet und besitzt eine Öffnung 11 pro versenkbaren Mitnehmerelement 07, welche die Freigabe bzw. das Umschalten des versenkbaren Mitnehmerelementes 07 von dem dargestellten aktiven Zustand (
In
Das versenkbare Mitnehmerelement 07 ragt in diesem Zustand nicht über den Rand der Hülsenanlagefläche 04 hinaus.
Das Versenken des Mitnehmerelementes 07 erfolgt durch eine axiale Verschiebung des Mitnehmerelementes 07, wenn die Öffnung 11 des Schaltringes 09 gegenüber der lagerseitigen Öffnung der durchgehenden Bohrung 16 angeordnet ist. Das versenkbare Mitnehmerelement 07 kann nun beim Aufschieben einer Wickelhülse auf den Spannkonus 01 in axialer Richtung ausweichen.
Der Schaltring 09 wird durch einen Raststift (nicht dargestellt) in der jeweils benötigten Position fixiert. Ein Anschlagstift 12 ist vorgesehen, um den Schaltring 09 in seiner Drehbewegung zu begrenzen. Dabei wirkt der Anschlagstift 12 mit einer Vertiefung 13 des Schaltringes 09 zusammen.
In
Dabei ist oberhalb der Längsachse 05 die Lagerung des versenkbaren Mitnehmerelementes 07 dargestellt, wohingegen unterhalb der Längsachse 05 eines der festen Mitnehmerelemente 06 dargestellt ist.
Die Längsachse 05 ist gleichzeitig die Drehachse der Welle 02.
Ein Grundkörper 14 des Spannkonus 01 ist in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform einstückig mit der Welle 02 ausgeführt, kann aber auch als separates Teil oder Hülse ausgeführt sein. Im Grundkörper 14 ist eine axial durchgehend verlaufende Bohrung 16 vorgesehen, in welcher das versenkbare Mitnehmerelement 07 axial verschiebbar gelagert und geführt ist.
Am wellenseitigen Ende der Bohrung 16 ist der Schaltring 09 angeordnet, welcher je nach Stellung die axiale Beweglichkeit des versenkbaren Mitnehmerelementes 07 sperren oder gestatten kann.
In
Sobald jedoch eine aufzuachsende Wickelhülse konusseitig an dem versenkbaren Mitnehmerelement 07 angreift, weicht dieses in axialer Richtung durch die Öffnung 11 des Schaltringes 09 aus und wird dadurch in der Hülsenanlagefläche 04 versenkt.
Im Spannkonus 01 können vorzugsweise drei versenkbare Mitnehmerelemente 07 abwechselnd mit festen Mitnehmerelementen 06 kreisförmig und gleichverteilt auf der Hülsenanlagefläche 04 angeordnet sein.
Der Tragzapfen 03 mit den radialen Mitnehmerelementen 08 ist durch entsprechend geeignete Bearbeitungsverfahren aus der Welle 02 herausgearbeitet. Ein separater Konus zwischen Wickelhülse und Antriebswelle kann damit entfallen.
Der Synchronmotor 19 ist in der Art eines feldschwächenbaren Synchronmotors 19 ausgebildet, wobei er mit einer Feldschwächung bis zu einem Verhältnis 1:10 betrieben werden kann. Der Synchronmotor 19 weist in bekannter Weise Pole 21 und eine elektrische Erregung 23 auf. Insbesondere der Läufer 18 des Synchronmotors 19 weist Pole 21 aus Permanentmagneten auf, und der Stator 22 des Synchronmotors 19 weist eine elektrische Erregung 23 auf. Die Permanentmagnete sind vorzugsweise aus Seltenerdwerkstoffen ausgeführt.
Die versenkbaren Mitnehmerelemente 07 sind in dieser Figur nicht dargestellt, aber können auch hier direkt im Läufer 18 des Synchronmotors 19 vorgesehen werden, wie es in
In einer anderen Ausführung ist die Aufnahme indirekt mittels eines vorzugsweise lagegeregelten Elektromotors angetrieben. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines Zahnriemens.
In einem ersten Betriebszustand ist auf der Aufnahme (01) eine erste Wickelhülse mit (einer) ersten Materialeigenschaft(en), insbesondere einer ersten Härte, und einer ersten Anzahl von in die Stirnseite der ersten Wickelhülse eingreifenden Mitnehmerelemente (06; 07) angeordnet (
In einem zweiten Betriebszustand ist auf der Aufnahme 01 eine zweite Wickelhülse mit (einer) zweiten Materialeigenschaft(en), insbesondere einer zweiten Härte, angeordnet, welche sich von den (der) ersten Materialeigenschaft(en) der ersten Wickelhülse unterscheiden. Weiterhin sind auf der Aufnahme der zweiten Wickelhülse eine zweite Anzahl von in die Stirnseite der zweiten Wickelhülse eingreifende Mitnehmerelemente 06; 07 angeordnet, die sich von der ersten Anzahl von in die Stirnseite der ersten Wickelhülse eingreifenden Mitnehmerelemente 06; 07 unterscheidet (
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