Vorrichtungen zum Andrücken einer Materialbahn

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Andrücken einer Materialbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.

Solche Vorrichtungen werden insbesondere, jedoch keineswegs ausschließlich, in Bearbeitungsstationen eingesetzt, die zur Vorbereitung von Papierrollen für einen fliegenden Rollenwechsel an einer Rollenrotationsdruckmaschine dienen. In diesen Stationen werden am Bahnanfang der Papierbahn Klebeetiketten angebracht, mit denen der Bahnanfang am Umfang der Vorratsrolle befestigt wird. Damit die Klebeetiketten zuverlässig auf der Umfangsfläche haften, kommen Andrückorgane zum Einsatz, mit denen die Papierbahn gegen den Umfang der Vorratsrolle gedrückt und glatt gestrichen wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass bei diesen Vorrichtungen der Bahnanfang gegen den Außenumfang der eigenen Vorratsrolle gedrückt wird.

Weiter werden solche Andrückvorrichtungen auch in Klebestationen von Rollenwechslern eingesetzt, um den Bahnanfang einer neuen Bedruckstoffbahn während des fliegenden Rollenwechsels an eine ablaufende Bedruckstoffbahn anzudrücken.

Aus der DE 195 40 689 C2 ist eine solche Vorrichtung mit Andrückorgan bekannt. Das Andrückorgan ist dabei in der Art einer Borstenwalze ausgebildet, die drehbar in einem Schwenkrahmen gelagert ist. Der Schwenkrahmen weist dabei zwei Schwenkhebel auf, die jeweils mit Zugfedern vorgespannt sind, um auf diese Weise die Borstenwalze vorzuspannen und somit die Borsten mit einer bestimmten Vorspannkraft gegen den Umfang der Papierrolle zu drücken.

Die DE 199 23 930 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn, wobei die Materialbahn mittels einer Bürstenleiste an die Vorratsrolle angedrückt wird.

Die US 3 309 035 offenbart eine Klebewalze mit mehreren Ballenabschnitten, die jeweils einen elastischen Belag aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen zum Andrücken einer Materialbahn zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in einem Ausführungsbeispiel insbesondere darin, dass statt einer Bürstenwalze eine Bürstenleiste als Andrückorgan eingesetzt wird. Beim Andrücken der Materialbahn, z. B. Bedruckstoffbahn, insbesondere Papierbahn gegen den Außenumfang der Vorratsrolle, z. B. Papierbahn bleiben die Borsten der Bürstenleiste stehen, so dass keine Relativbewegung zwischen Andrückorgan und Bedruckstoffbahn auftritt. Auf diese Weise kann der konstruktive Aufwand zur Lagerung der Bürstenleiste erheblich verringert werden. So sind insbesondere keinerlei Wälzlager zur Lagerung der Bürstenleiste erforderlich.

Um die Bürstenleiste in einfacher Weise zwischen einer Ruhestellung, in der die Bürstenleiste nicht an der Bedruckstoffbahn zum Eingriff kommt, und einer Arbeitsposition, in der die Borsten der Bürstenleiste an der Bedruckstoffbahn zur Anlage kommen, verstellen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bürstenleiste an einem Träger, insbesondere an einem Schwenkrahmen, befestigt ist. Durch Verstellung des Trägers kann dann die Bürstenleiste einfach aus der Ruhestellung an die Bedruckstoffbahn angestellt werden bzw. durch Rückschwenken außer Eingriff gebracht werden.

In der einfachsten Ausführungsform der Erfindung ist die Bürstenleiste starr am Träger befestigt, so dass sich der Andruck zwischen Bürstenleiste und Bedruckstoffbahn aus dem Anstellmoment ergibt, mit dem der Träger an die Bedruckstoffbahn angestellt wurde. Eine verbesserte Ausführungsform gegenüber dieser starren Lagerung der Bürstenleiste ergibt sich, wenn die Bürstenleiste am Träger verstellbar gelagert ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Bürstenleiste am Schwenkrahmen schwenkbar gelagert ist. Durch die Verstellung der Relativposition zwischen Bürstenleiste und Träger kann dann die geometrische Anordnung zwischen Bürstenleiste und Vorratsrolle, beispielsweise der Abstand und der Winkel zwischen Bürstenleiste und Vorratsrolle, verändert werden, um dadurch Einfluss auf die von der Bürstenleiste aufgebrachte Andrückkraft zu nehmen. Im Ergebnis kann dann also auch nach dem Anstellen der Bürstenleiste die Andrückkraft verändert werden, ohne dass dazu das Anstellmoment des Trägers verändert werden muss. Damit ist der Anpressdruck nicht mehr ausschließlich abhängig vom Anstellmoment, sondern kann durch Veränderung der geometrischen Anordnung der Bürstenleiste am Träger beeinflusst werden. Damit ergeben sich kürzere Anstellzeiten, da für alle Rollenbreiten mit einem gleichbleibend hohen Anstellmoment angestellt werden kann.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Bürstenleiste lösbar am Träger befestigt ist. Damit ist eine leichte Austauschbarkeit der Bürstenleiste realisierbar.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Bürstenleiste eine borstenfreie Kontaktfläche vorgesehen, an der die Bedruckstoffbahn anliegend vorbeigeführt werden kann. Durch diese Ausführungsform kann erreicht werden, dass die Bürstenleiste am Träger soweit verstellt wird, bis die Borsten der Bürstenleiste nicht mehr an der Bedruckstoffbahn anliegen und die Bedruckstoffbahn stattdessen nur noch von der borstenfreien Kontaktfläche geführt wird. Damit kann im Ergebnis der Anpressdruck vollständig weggenommen werden, ohne dass dazu der Träger der Bürstenleiste in die Ruhestellung abgestellt werden muss. Die Borsten der Bürstenleiste sollten vorzugsweise aus einem Material mit geringem Reibkoeffizient, beispielsweise in der Art von Chinaborsten, hergestellt sein oder eine Antihaftbeschichtung aufweisen. Dadurch ist es möglich, dass die Bahnspannung der im Eingriff stehenden Bedruckstoffbahn trotz der fehlenden Relativbewegung zwischen Bürstenleiste und Bedruckstoffbahn nur sehr gering erhöht wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Bürstenleiste entlang ihrer Längsachse elastisch verformbar oder weist entlang ihrer Längsachse zumindest zwei Abschnitte auf, die unabhängig voneinander verstellbar sind. Durch diese Ausführungsform kann erreicht werden, dass sich die Bürstenleiste in der Wirkzone spezifisch an lokale Unebenheiten anpassen kann. Gegebenenfalls kann durch diesen zusätzlichen Stellweg, der der Verformbarkeit der Bürstenleiste bzw. dem Lagerspiel der Bürstenleistenabschnitte in der Lagerung entspricht, eine sonstige verstellbare Lagerung der Bürstenleiste eingespart werden.

Zur Realisierung der elastischen Verformbarkeit kann die Bürstenleiste in der Art einer elastisch verformbaren Kunststoffleiste ausgebildet sein, an der vorzugsweise die verformbaren Borsten eingebettet oder angeformt sind.

Zur Lagerung der elastisch verformbaren Bürstenleiste bzw. der verschiedenen Bürstenleistenabschnitte am Träger kann eine Führungsleiste eingesetzt werden, in der die Bürstenleiste bzw. Bürstenleistenabschnitte beweglich gehalten ist.

Um unabhängig von der spezifischen Gestalt des Außenumfangs entlang der Wirkzone überall in der Wirkzone eine ausreichende Andrückkraft des Andrückorgan zu gewährleisten, kann zwischen Führungsleiste und Bürstenleiste zumindest ein Federspeicher vorgesehen werden, mit dem die Bürstenleiste an der Führungsleiste elastisch federnd vorgespannt wird. Der Federspeicher sollte sich dabei nach einer bevorzugten Ausführungsform abschnittsweise oder durchgehend über die gesamte Länge der Wirkzone erstrecken, so dass die vom Federspeicher aufgebrachte Vorspannkraft ebenfalls spezifisch auf die unterschiedlichen Anforderungen in den verschiedenen Bereichen der Wirkzone anpassbar ist.

Nach einer ersten, bevorzugten Ausführungsform kann der Federspeicher in der Art eines mit einem Druckmedium, insbesondere mit Druckluft, beaufschlagbaren Schlauchs ausgebildet sein.

Alternativ dazu können auch Schraubenfedern als Federspeicher eingesetzt werden, die jeweils einen bestimmten Abschnitt des Führungsleiste mit einer spezifischen Vorspannkraft vorspannen.

Um die Vorspannkraft entlang der Wirkzone spezifisch anpassen zu können, kann am Andrückorgan eine Justiereinrichtung vorgesehen werden, mit der die Vorspannung der Bürstenleiste einstellbar ist. Die Justiereinrichtung kann beispielsweise in der Art von Stellschrauben ausgebildet sein, die jeweils einer Schraubenfeder zugeordnet sind, wobei durch Ein- bzw. Ausschrauben der Stellschrauben die jeweilige Vorspannung der Schraubenfeder entsprechend des zur Verfügung stehenden Federwegs eingestellt wird.

Besonders bevorzugt ist der Einsatz der Vorrichtung in Papierrollenvorbereitungsstationen, mit denen die Klebestellen am Bahnanfang einer Vorratsrolle, z. B. Papierrolle vorbereitet werden und/oder in Klebestationen in einem Rollenwechsler, der dem fliegenden Rollenwechsel beispielsweise an einer Rollenrotationsdruckmaschine dient.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit einem Andrückorgan in einer ersten Prozessphase im schematischen Querschnitt;

Fig. 2 die Vorrichtung mit einem Andrückorgan gemäß Fig. 1 in einer zweiten Prozessphase;

Fig. 3 die Vorrichtung mit einem Andrückorgan gemäß Fig. 1 in einer dritten Prozessphase;

Fig. 4 eine zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 geeigneten Andrückorgan mit Bürstenleiste in Ansicht von vorne;

Fig. 5 die Bürstenleiste gemäß Fig. 4 in seitlicher Ansicht;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Andrückorgans mit Bürstenleiste im Längsschnitt;

Fig. 7 das Andrückorgan gemäß Fig. 6 im Querschnitt entlang der Schnittlinie VII - VII;

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Andrückorgans mit Bürstenleiste im Längsschnitt;

Fig. 9 das Andrückorgan gemäß Fig. 8 im Querschnitt entlang der Schnittlinie IX - IX;

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Andrückorgans mit Bürstenleiste im Längsschnitt;

Fig. 11 das Andrückorgan gemäß Fig. 10 im Querschnitt entlang der Schnittlinie Xl - Xl; Fig. 12 zeigt ein Andrückorgan, das an eine Unebenheiten aufweisende Materialrolle angestellt ist;

Fig. 13 eine schematische Ansicht eines Rollenwechslers mit Bürstenleiste;

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Schwenkrahmens.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 01 mit einem Andrückorgan 05 im schematischen Schnitt dargestellt, die Teil einer Klebestation in einem Rollenwechsler ist, wobei der , Rollenwechsler z. B. in einer Rollenrotationsdruckmaschine angeordnet ist. Diese - Klebestation dient dazu den Bahnanfang einer neuen Vorratsrolle 02 bei Durchführung eines fliegenden Rollenwechsels an einer ablaufenden Materialbahn 03, z. B. Bedruckstoffbahn 03, insbesondere Papierbahn 03 zu befestigen. In Vorbereitung des fliegenden Rollenwechsels werden dazu an der neuen Vorratsrolle 02 entsprechend geeignete Klebeetiketten befestigt und anschließend die neue Vorratsrolle 02 auf eine Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt, so dass die Bahngeschwindigkeit am Außenumfang der neuen Vorratsrolle 02 der Bahngeschwindigkeit der ablaufenden Bedruckstoffbahn 03 entspricht.

Kurz vor Beginn des eigentlichen Rollenwechsels wird die Vorrichtung 01 aus einer nicht dargestellten Ruhestellung in die in Fig. 1 dargestellte Betriebsposition verstellt. Dazu wird ein Träger 04, z. B. ein Schwenkrahmen 04, der aus zwei schwenkbar gelagerten Schwenkarmen 04 besteht, mittels einer geeigneten Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Hydraulikzylinder oder einem Pneumatikzylinder (nicht dargestellt), in die in Fig. 1 dargestellte Position verschwenkt.

Zwischen den beiden Schwenkarmen 04 erstreckt sich eine Bürstenleiste 06 mit Borsten 07 und ein Schneidmesser 08. Die Bürstenleiste 06 ist schwenkbar zwischen den beiden Schwenkarmen 04 gelagert und kann um eine Schwenkachse verschwenkt werden. Zum Schwenkantrieb der Bürstenleiste 06 ist ein Pneumatikzylinder vorgesehen, der in Fig. 1 bis Fig. 3 nicht dargestellt ist.

In der in Fig. 1 dargestellten Prozessphase des fliegenden Rollenwechsels kommen die Borsten 07 noch nicht an der ablaufenden Bedruckstoffbahn 03 zum Eingriff. Um dennoch bereits in dieser Prozessphase eine Führung der ablaufenden Bedruckstoffbahn 03 an der Bürstenleiste 06 gewährleisten zu können, ist auf einer Seite der Bürstenleiste 06 eine Kontaktfläche 09 vorgesehen, die borstenfrei ist und an der die ablaufende Bedruckstoffbahn 03 bei voller Bahngeschwindigkeit vorbeigeführt wird.

Zur eigentlichen Durchführung des Rollenwechsels kann, wie in Fig. 2 dargestellt, die Bürstenleiste 06 durch Antrieb des Antriebzylinders soweit im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt werden, dass die Borsten 07 an der ablaufenden Bedruckstoffbahn 03 zur Anlage kommen und schließlich, wie in Fig. 3 dargestellt, die ablaufende Bedruckstoffbahn 03 gegen den Außenumfang der neuen Vorratsrolle 02 drücken. Durch Kontakt der an der neuen Vorratsrolle 02 vorgesehenen Klebeetiketten wird deren Bahnanfang mit der ablaufenden Bedruckstoffbahn 03 verbunden. Sobald die neue Vorratsrolle 02 mit der ablaufenden Bedruckstoffbahn 03 verbunden ist, wird das Schneidmesser 08 im Uhrzeigersinn nach unten verschwenkt, um dadurch die ablaufende Bedruckstoffbahn 03 zu durchtrennen (strichtliert dargestellt).

Der Anpressdruck der von der Bürstenleiste 06 aufgebracht wird, kann durch Einstellung des Schwenkwinkels der Bürstenleiste 06 variiert werden. Dabei ist am Schwenkrahmen 04 ein justierbarer Endanschlag 11 vorgesehen, durch den der maximale Schwenkwinkel der Bürstenleiste 06 und dadurch auch die maximale Anpresskraft begrenzt wird. Die Schwenkbewegung beträgt vorzugsweise weniger als 270°.

In Fig. 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bürstenleiste 12 dargestellt, die statt der Bürstenleiste 06 in der Vorrichtung 01 zum Einsatz kommen kann. Dabei kann die Bürstenleise 12 am Schwenkrahmen 04 eine lineare Bewegung ausführen. Die Bürstenleiste 12 kann als starres Bauteil ausgeführt sein. Die Borsten 13, die in der Art von Chinaborsten 13 ausgebildet sind, sind an der Unterseite einer starren Trägerleiste 14 befestigt. Die Trägerleiste 14 kann mittels geeigneter Lageraufnahmen an einem dafür vorgesehenen Träger befestigt werden.

In Fig. 6 und 7 ist ein Andrückorgan 16 mit einer Bürstenleiste 17 und einer Führungsleiste 18 im Längsschnitt bzw. Querschnitt dargestellt. An der Unterseite der Bürstenleiste 17 sind eine Vielzahl von elastisch verformbaren Borsten 19 parallel zueinander verlaufend befestigt. Die freien Enden der Borsten 19 können zum Glattstreichen einer Bedruckstoffbahn 03 auf der neuen Vorratsrolle 02 zur Anlage kommen und bilden auf diese Weise eine geradenförmige Wirkzone. Die Bürstenleiste 17 weist gegenüber der Führungsleiste 18 ein Lagerspiel auf, durch das der Stellweg 21 gebildet wird. Entlang dieses Stellwegs 21 kann die Bürstenleiste 17 relativ zur Führungsleiste 18 axial verschoben werden. Weiter sind zwischen der Bürstenleiste 17 und der Führungsleiste 18 mehrere Schraubenfedern 22 vorgesehen, die als Federspeicher 22 dienen und die die Bürstenleiste 17 in der untersten Stellung vorspannen. Die Vorspannkraft in den verschiedenen Zonen kann dabei durch Einstellung von als Justiereinrichtungen 23 dienenden Stellschrauben 23 verändert werden.

Die Bürstenleiste 17 ist entlang ihrer Längsachse elastisch verformbar, was beispielsweise dadurch erreicht wird, dass die Borsten 19 in eine elastisch verformbare Trägerleiste 14, insbesondere Kunststoffleiste 14 eingebettet sind. Durch die elastische Verformbarkeit der Bürstenleiste 17 können die Borsten 19 entlang der Wirkzone unterschiedliche Stellungen relativ zur Führungsleiste 18 einnehmen. Die Bürstenleiste 17 taucht dabei unterschiedlich tief in die Führungsleiste 18 entlang des Stellwegs 21 ein, so dass Unebenheiten in der Wirkzone spezifisch ausgeglichen werden können. In Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Andrückorgans 24 im Längs¬ und Querschnitt dargestellt. Der prinzipielle Aufbau des Andrückorgans 24 mit Bürstenleiste 17 und Führungsleiste 18 entspricht dabei dem Aufbau des Andrückorgans 16. Als Federspeicher 26 zur Vorspannung der Bürstenleiste 17 dient beim Andrückorgan 24 ein mit Druckluft beaufschlagbarer Schlauch 26, der über einen Zuführkanal 27 an eine geeignete Druckquelle, insbesondere mit Druckregelung, angeschlossen werden kann.

In Fig. 10 und 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Andrückorgans 28 in Längs¬ und Querschnitt dargestellt. Das Andrückorgan 28 unterscheidet sich von den Andrückorganen 16 und 24 dadurch, dass die Bürstenleiste 29 von mehreren, z. B. starren Bürstenleistenabschnitten 30 gebildet wird. Jeder Bürstenleistenabschnitt 30 kann unabhängig von den anderen Bürstenleistenabschnitten 30 entlang des Stellweges 21 einfedern, so dass wiederum spezifisch entlang der Wirkzone auftretende Unebenheiten ausgeglichen werden können.

Auch können die Bürstenleistenabschnitte 30 elastisch verformbar, z. B. mittels einer Kunststoffträgerleiste, ausgebildet sein. Die Bürstenleistenabschnitte 30 sind in Längsrichtung vorzugsweise in geringem Abstand (z. B. a29 kleiner 20 mm, bevorzugt kleiner 10 mm, besonders bevorzugt kleiner 5 mm) angeordnet, so dass die Borsten 19 im wesentlichen eine unterbrechungsfreie Fläche bilden.

In einem angestellten Zustand, in dem die Materialrolle 03 Unebenheiten aufweist, ist die Bürstenleiste 29, elastisch verformt oder die einzelnen Bürstenleistenabschnitte 30 sind unterschiedlich eingestellt (Fig.12). Die Bürstenleiste 29 oder die Bürstenleistenabschnitte 30 weisen an verschiedenen, in Längsrichtung des Andrückorgans 16; 24; 28 zu einer Längsachse, insbesondere Rotationsachse 31 der Vorratsrolle 02, einen sich unterscheidenden Abstand a1 , a2, a3, a4, a5 in radialer Richtung der Vorratsrolle 02 auf.

Beispielsweise ist der Abstand a1 , a2, a3, a4, a5 des Andrückorgans 16, 24, 28 zu der Rotationsachse 31 an mindestens drei in Längsrichtung des Andrückorgans 16, 24, 28 beabstandeten Stellen unterschiedlich groß. In einem Beispiel ist von drei benachbarten Abständen a1 , a2, a3, a4, a5 der mittlere Abstand a3 größer als die beiden äußeren Abstände a2 und a4.

Elastisch verformbare Trägerleiste 14, Bürstenleiste 17; 29 oder Bürstenleistenabschnitt 30 bedeutet eine reversible Verformbarkeit in radialer Richtung der Materialrolle 03 von vorzugsweise mehr als 3 mm, insbesondere mehr als 5 mm, besonders bevorzugt mehr als 8 mm. Vorzugsweise weist die gesamte Bürstenleiste 17; 29 und/oder zumindest die Trägerleiste 14 einen Elastizitätsmodul von kleiner 100000 N/mm2, insbesondere kleiner 50000 N/mm2, besonders bevorzugt kleiner 10000 N/mm2 auf.

Unter dem Begriff Bürstenleiste ist vorzugsweise eine aus Borsten und Trägerleiste bestehendes Element zu verstehen, dessen Längserstreckung wesentlich größer als seine Dicke ist und/oder senkrecht zu seiner Längserstreckung nur teilweise am Umfang Borsten aufweist. Insbesondere sind alle Borsten im wesentlichen radial zur Rotationsachse der Materialrolle ausgerichtet.

Ähnlich Fig. 1 kann, wie z. B. in Fig. 13 und 14 dargestellt, das Andrückorgan 05, insbesondere die Bürstenleiste 17 auf den z. B. als Schwenkarm 04 ausgebildeten Träger 04 mittels eines weiteren Hebelarms 32, z. B. mittels eines weiteren, beispielsweise als Arbeitszylinder ausgebildeten Stellantrieb schwenkbar angeordnet sein.

Auf diesem Hebelarm 32 ist dann z. B. gemäß Figur 7 die Bürstenleiste vorzugsweise linear bewegbar. Bei der Anstellung der Bürstenleiste 17 durch eine Schwenkbewegung des Hebelarmes 32 führt die Bürstenleiste 17 in radialer Richtung der Vorratsrolle 02 in axialer Richtung beabstandete Stellung unterschiedlich große Wege aus. Damit können Unebenheiten der Vorratsrolle 02 ausgeglichen werden. Bθzugszeichenliste

01 Vorrichtung 02 Vorratsrolle 03 Materialbahn, Bedruckstoffbahn, Papierbahn 04 Träger, Schwenkrahmen, Schwenkarm 05 Andrückorgan 06 Andrückorgan, Bürstenleiste 07 Borste 08 Schneidmesser 09 Kontaktfläche 10 — 11 Endanschlag 12 Andrückorgan, Bürstenleiste 13 Borste, Chinaborste 14 Trägerelement, Trägerleiste, Kunststoff I eiste 15 — 16 Andrückorgan 17 Bürsten leiste, Kunststoffleiste 8 Führungsleiste 9 Borste 0 — 1 Stellweg 2 Federspeicher, Schraubenfeder 3 Justiereinrichtung, Stellschraube 4 Andrückorgan 5 — 6 Federspeicher, Schlauch 7 Zuführkanal 28 Andrückorgan 29 Bürstenleiste 30 Bürstenleistenabschnitt 31 Längsachse (02) 32 Hebelarm

a1 Abstand a2 Abstand a3 Abstand a4 Abstand a5 Abstand a29 Abstand