Rollenabwickler, Rollendruckmaschine sowie Verfahren zum Betreiben eines Rollenabwicklers

Die Erfindung betrifft einen Rollenabwickler, eine Rollendruckmaschine mit einem Rollenabwickler sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Rollenabwickler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 11 bzw. 12.

Durch die DE 102013219259 A1 ist eine Rollendruckmaschine offenbart mit wenigstens einem Druckwerk, durch welches eine Materialbahn zumindest einseitig druckformlos nach einem digitalen Druckverfahren bedruckbar ist, und mit einem dem Druckwerk im Materialbahnweg vorgeordneten Abwickler, von welchem die zu bedruckende Materialbahn von einer Materialrolle abwickelbar ist, wobei der Abwickler zur Aufnahme wenigstens zweier Materialrollen und zur Durchführung eines fliegenden Rollenwechsels ausgeführt ist.

Die DE 102008000242 B3 betrifft ein Verfahren zum Stillstandsrollwechsel mittels eines für den fliegenden Rollenwechsel ausgelegten Rollenwechsler, wobei in einem der Schritte ein Verbindungselement durch ein Stellelement an die neue Materialrolle angeschwenkt wird, so dass die ablaufende Bahn die neue Rolle berührt.

Durch die DE 102006014964 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines optimalen Zeitpunktes zur Einleitung eines Rollenwechsels in einem Rollenwechsler für Rotationsdruckmaschinen offenbart.

Rollenabwickler, die zur Durchführung eines während des Betriebes durchzuführenden Rollenwechsels ausgebildet sind, z. B. sog. Rollenwechsler für den fliegenden Rollenwechsel, dienen zum Abspulen einer Warenbahn, kurz Bahn, und zum automatischen Ankleben einer neuen Warenbahn von einer neuen Warenbahnrolle an eine ablaufende Warenbahn einer aktuell abzuspulenden Warenbahnrolle, kurz Rolle. Dabei wird die ablaufende Warenbahn an die neue Rolle herangeführt an die neue Rolle angeklebt und danach die alte Warenbahn abgeschnitten. Der Schnitt erfolgt durch ein Messer das, z. B. von oben, gegen die Warenbahn aufschlägt und sie durchtrennt.

Je größer die Dicke und Festigkeit der Warenbahn ist, umso schwerer kann das Messer die Warenbahn durchdringen. Bei einer Steigerung der Messerkraft kann die Warenbahn der Bewegung des Messers zum Teil ausweichen, wodurch sich die Verhältnisse beim Schnitt erheblich ändern können. Andererseits können die beim Schneiden vorliegenden Verhältnisse für unterschiedliche Rollendurchmesser für die neue Rolle erheblich variieren, da bei unterschiedlich stark verschwenktem Tragrahmen unterschiedlich lange freie Weglängen zwischen Rolle und Schneidstelle resultieren, was bei großer Länge das Abschneiden ebenfalls erschwert. Beide Effekte gewinnen mit zunehmender Stärke und/oder Festigkeit des Warenbahnmaterials noch zunehmend an Bedeutung, sodass für Materialbahnen hoher Grammatur und/oder schwer durchtrennbaren Materials ein fliegender Rollenwechsel häufig nicht in Frage kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollenabwickler, eine Rollendruckmaschine mit einem Rollenabwickler sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Rollenabwicklers zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, 11 bzw. 12 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein qualitativ hochwertiges Abschneiden reproduzierbar für unterschiedliche Materialbahnrollengrößen und/oder -materialien und/oder -stärken durchführbar und/oder eine Erweiterung der Anwendung des fliegenden Rollenwechsels auch für Warenbahnmaterialien höherer Festigkeit und/oder Stärke, beispielsweise anstelle oder neben Zeitungspapieren oder im Akzidenzdruck verwendeten Papieren nun auch für Karton, Pappe oder gar beschichtete Materialien, möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies in erster Linie dadurch erzielt, dass eine - insbesondere von einem Ruhezustand in einen Arbeitszustand überführbare- Einrichtung zum Stützen der durchzutrennenden Materialbahn, kurz Stützeinrichtung, vorgesehen ist, welche aus einem Ruhezustand in einen die aktuell abzuwickelnde Materialbahn im Bereich des Bahnweges zwischen abzuwickelnder Materialrolle und einem Andrückelement, z. B. einer Andrückwalze, stützenden Arbeitszustand überführbar ist.

Dabei kann ein von der Einrichtung umfasstes Stützelement am zu verschwenkenden Tragrahmen vorgesehen und von diesem mitgeführt sein. Das Stützelement kann dabei durch am Tragrahmen oder bevorzugt am das Schneidwerkzeug tragenden Schwenkrahmen angeordnete Stell- und/oder Haltemittel aus einer Ruheposition in Wirkposition, d. h. in eine die Materialbahn auf der dem Schneidwerkzeug abgewandten Bahnseite während des Abtrennens stützende Position verbringbar sein bzw. verbracht werden. Dies kann durch Abnahme eines am Tragrahmen lösbar vorgehaltenen Stützelementes durch im Rollenwechslergestell oder am Schwenkrahmen vorgesehene Stell- oder Haltemittel erfolgen. Alternativ kann ein solches Stützelement auch am Tragrahmen z. B. in der Weise durch Stellmittel bewegbar vorgesehen sein, dass der Abstand des Stützelementes zur Rotationsachse der die abzuschlagende Bahn tragenden Materialrolle variierbar ist.

Eine Rollendruckmaschine mit einem solchen Rollenabwickler ermöglicht nun - z. B. im Verpackungs- oder Dekordruck - ein Bedrucken einer Warenbahn höherer Festigkeit und/oder Stärke, wie dies in einer besonders vorteilhaften Ausführung z. B. durch ein oder mehrere nach einem Non-Impact-Druckverfahren, insbesondere nach einem Tintenstrahldruckverfahren, arbeitende Druckwerke erfolgt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer als Rollendruckmaschine ausgebildeten materialbahnbe- und/oder verarbeitenden Maschine mit einem Rollenabwickler;

Fig. 2 einen Rollenabwickler mit einer Vorrichtung zum Abstützen der abzuschneidenden Materialbahn mit am Kleberahmen in Wirkposition aufgenommenen Stützelement;

Fig. 3 eine vergrößerter Ausschnitt des Rollenabwicklers mit der Vorrichtung zum Abstützen der abzuschneidenden Materialbahn mit noch in Ruheposition am Tragrahmen positioniertem Stützelement;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Verhältnisse beim Abschneiden der der alten Materialrolle a) für den Fall einer neuen Materialrolle großen Durchmessers und b) für den Fall einer neuen Materialrolle kleinen Durchmessers.

Eine materialbahnbe- und/oder verarbeitenden Maschine 01, insbesondere Rollendruckmaschine 01 umfasst eingangsseitig einen Rollenträger 02, z. B. Rollenabwickler 02, kurz Abwickler 02, von welchem eine Materialbahn B; B‘ von einer Materialrolle 03; 03‘, beispielsweise Bedruckstoffrolle 03; 03‘, insbesondere Papierrolle 03; 03‘ kurz Rolle 03; 03‘, abwickelbar und in die Maschine 01 einführbar ist. Dabei kann die Maschine 01 grundsätzlich zwar als Umwickel- und/oder Schneidemaschine ausgeführt sein und lediglich einem Umwickeln und/oder Längsschneiden von Längsstreifen dienen. Bevorzugt ist im Bahnweg jedoch wenigstens eine Bearbeitungsstufe 04, z. B. ein Prägewerk 04 und/oder ein Folierwerk 04 und/oder ein Laminierwerk 04 und/oder bevorzugt jedoch zumindest ein Druckwerk 04 vorgesehen. Vorzugsweise ist die Maschine 01 als Rollendruckmaschine 01 ausgeführt und weist wenigstens eine als Druckwerk 04 ausgeführte Bearbeitungsstufe 04 für zumindest ein einseitiges Bedrucken der Materialbahn B; B‘ auf.

Die Materialbahn B; B‘, beispielsweise Bedruckstoffbahn B; B‘ bzw. kurz Bahn B; B‘, kann dabei z. B. grundsätzlich auch als Kunststofffolie B; B‘, als Metallfolie B; B‘ oder einem Verbundmaterial ausgeführt sein. Bevorzugter Weise ist die Materialbahn B; B‘ jedoch als Papier- oder Pappebahn B; B‘ ausgebildet, insbesondere als Papier- oder Pappebahn B;

B‘ mit einem Flächengewicht von mehr als 100 g/m ² , z. B. zwischen 100 und 400 g/m ² , und/oder ist aus zwei oder mehr miteinander verbundenen, z. B. bei der Herstellung nass aufeinander gepressten („gegautschten“), Lagen. Ein derartiges Papier findet beispielsweise bei der Herstellung von Wellpappe als Deckpapier Verwendung. Sie kann jedoch auch durch Pappe ausgebildet und/oder ein noch höheres Flächengewicht aufweisen.

Der eingangsseitige Rollenträger 02 bzw. Abwickler 02 ist mit mehreren Rollenplätzen ausgestattet und als Rollenwechsler 02, insbesondere als einen fliegenden Rollenwechsel ermöglichender Rollenwechsler 02 ausgebildet.

Das wenigstens eine Druckwerk 04 kann zwar grundsätzlich als Offsetdruckwerk, als Tiefdruckdruckwerk oder als Hochdruckdruckwerk ausgebildet sein, ist jedoch bevorzugt als ein nach einem Non-Impact-Druckverfahren, d. h. ohne feste Druckform arbeitendes Druckwerk 04, insbesondere als druckformlos nach einem digitalen Druckverfahren arbeitendes Druckwerk 04, ausgeführt. Insbesondere umfasst die Rollendruckmaschine 01 bevorzugt zumindest ein derart druckformlos arbeitendes Druckwerk 04 mit einem oder insbesondere mehreren Inkjet-Druckköpfen 06, also beispielsweise wenigstens ein Inkjet- Druckwerk 04. Durch das Inkjet-Druckwerk 04 ist der Bedruckstoff mit einem Druckmotiv ohne feste Widerhollänge und/oder mit Druckbildern individuellen und/oder wechselnden. Inhalts bedruckbar. Dies kann besondere Vorteile im Verpackungs- oder Dekordruck entfalten, insbesondere beim Bedrucken von bei der Herstellung von Wellpappe verwendeten Deckbahnen oder bei der Herstellung von Laminaten verwendete Deck- bzw. Dekorpapieren.

Ausgangsseitig der Maschine 01, d. h. entlang des Material bahn weg es stromabwärts des Abwickelns 02 und bevorzugter weise der Bearbeitungsstufe 04, insbesondere des wenigstens einen Druckwerks 04, kann eine Weiterführung zu einer Weiterverarbeitungsstufe, beispielsweise zu einem Maschinenteil zur Inline-Verarbeitung der Materialbahn B; B‘ als Deckbahn einer in der Maschine 01 herzustellenden Wellpappe vorgesehen sein. Alternativ kann stattdessen - wie dargestellt - ein weiterer Rollenträger 07 vorgesehen sein, durch welchen die Materialbahn B; B‘ zu einer eine Wickel- oder insbesondere Produktrolle 08; 08‘ ausbildenden Materialrolle 08; 08‘, kurz Rolle 08; 08‘, aufwickelbar ist. Der ausgangsseitige Rollenträger 07, z. B. Aufwickler 07, ist vorzugsweise ebenfalls mit mehreren Rollenplätzen ausgestattet und z. B. als sog. Wendewickler 07, insbesondere als einen fliegenden Wickelrollenwechsel ermöglichender Wendewickler 07, ausgebildet. Die Materialbahn B; B‘ durchläuft die Maschine 01 zwischen Abwickler 02 und Aufwickler 07 in die Horizontale projiziert entlang einer Produktionsrichtung P.

Zur Herstellung beispielsweise eines als Wellpappebahn ausgebildeten Produktes wird die bedruckte Materialbahn B; B‘ als Zwischenprodukt zusätzlich noch inline oder in einem sich anschließenden Verarbeitungsprozess in einer entsprechenden Weiterverarbeitungsstufe mit einer - ggf. ihrerseits bereits mit einer Innendecke verbundenen - Wellenbahn verbunden. Es kann jedoch grundsätzlich als Produkt auch lediglich die bedruckte Materialbahn B; B‘ hergestellt werden. Im Rahmen einer Herstellung beispielsweise eines Laminates wird die bedruckte Materialbahn B; B‘ als Zwischenprodukt zusätzlich noch inline oder in einem sich anschließenden Verarbeitungsprozess in einer entsprechenden Weiterverarbeitungsstufe mit einem Harz beaufschlagt und auf ein Trägermaterial aufgebracht.

Neben dem wenigstens einen Druckwerk 04 können ein oder mehrere weitere Druckwerke 04 und/oder andere Aggregate 09, z. B. wenigstens ein Trockner 09, insbesondere Strahlungstrockner 09, im Bedruckstoffweg vorgesehen sein.

Im Vorfeld eines fliegenden Rollenwechsels wird eine Materialbahn B aktuell von der Materialrolle 03 abgewickelt und in die Maschine 01 geführt (siehe z. B. Fig. 2). Soll - z. B. weil die aktuelle Rolle 03 verbraucht ist oder aus anderen Gründen - die Abwicklung mit einer neuen bzw. anderen Materialrolle 03‘ fortgesetzt werden, so wird die Materialbahn B‘ der neuen Materialrolle 03‘ mit der Materialbahn B der aktuell noch ablaufenden Materialrolle 03 in Kontakt miteinander gebracht, über ein zuvor an der Materialbahn B‘ vorgesehenes Klebemittel an einer Klebestelle miteinander verbunden, und daraufhin die bis dahin noch abgewickelte Materialbahn B jenseits der Klebestelle durchtrennt, d. h. beispielsweise abgeschnitten bzw. abgeschlagen. An der Materialbahn B‘ der neuen, nunmehr abzuwickelnden Materialrolle 03‘ verbleibt i.d.R. eine hier nicht dargestellte Materialbahnfahne, die durch den Bahnabschnitt zwischen Klebestelle und dem durch das Durchtrennen gebildete Ende der vormals abgewickelten Materialbahn B gegeben ist. Für den Rollenwechsel erfolgt durch Verschwenken eines die mindestens zwei Rollen 03; 03‘ tragenden Untergestells 11, üblicher weise auch als Tragrahmen 11 bezeichnet, ein Verbringen der alten Rolle 03 in eine Wechselposition, in welcher sich der Umfang der neuen Rolle 03‘ und die Bahn B der alten Rolle 03 in benachbarter Lage zueinander befinden. In einer unten dargelegten Aufführung für die Vorhaltung eines dort näher beschriebenen Stützelementes 17 am Tragrahmen 11 wird der Tragrahmen 11 vor dem Verbringen in Wechselposition in eine Übergabelage U verschwenkt (siehe z. B. strichlierter Pfeil in Fig. 3), in welcher das Stützelement 17 in unten dargelegter Weise aufnehmbar ist. Die Rollen 03; 03‘ sind beispielsweise stirnseitig durch rotierbar am Tragrahmen 11 gelagerten Konen aufgenommen. In Fig. 2 ist strichliert der sich theoretisch durch Verschwenken der größtmöglich zu ladenden Rolle 03; 03‘ im Rollabwickler 02 ergebende Hüllkreis dargestellt. Die abzutrennende Bahn 03 ist bzw. wird beispielsweise über ein oder mehrere Umlenkwalzen 12 geführt, bevor sie in den Wirkbereich eines und/oder in Berührkontakt mit einem Andrückelement 13 gelangt, z. B. auf dem Umfang eines als Andrückwalze 13 ausgebildeten Andrückelementes 13 aufläuft. Das z. B. als Andrückbürste 13 oder Andrückwalze 13 ausgebildete Andrückelement 13 ist gegen die Mantelfläche der in Rollenwechselposition verbrachten, insbesondere verschwenden neuen Rolle 03‘ anstellbar und drückt hierdurch die bislang abgewickelte Bahn B gegen die äußere Bahnlage der neuen Rolle 03‘. Ein z. B. als Messer 14, insbesondere Abschlagmesser 14 ausgebildetes Abschlagwerkzeug 14, ist durch hier nicht näher bezeichnete Antriebsmittel in den Bahnweg zwischen Andrückelement 13 und der stromaufwärts nächsten oder einzigen Umlenkwalze 12 verbringbar, wodurch die Bahn B durchtrennt wird.

In nachfolgenden Ausführungen wird die Erfindung unter Verwendung der Andrückrolle 13 beschrieben, ist jedoch gleichermaßen auf andere Ausführungen von Andrückelementen 13 anzuwenden, insbesondere auch auf Andrückbürsten 13 oder dergleichen.

Um nun ein sicheres und sauberes Durchtrennen - z. B. auch für Materialbahnen B; B‘ stärkeren und/oder festeren Materials und/oder für unterschiedliche Rollendurchmesser - zu gewährleisten ist eine - insbesondere von einem Ruhezustand in einen Arbeitszustand überführbare- Einrichtung 16 zum Stützen der durchzutrennenden Materialbahn B; B‘, kurz Stützeinrichtung 16, vorgesehen, welche in einen die Bahn B; B‘ im Bereich des Bahnweges zwischen Andrückwalze 13 und der abzuwickelnden Rolle 03, insbesondere der stromaufwärts nächsten oder einzigen Umlenkwalze 12, stützenden Arbeitszustand überführbar ist. Dabei kann sie die Bahn B im Bahnweg grundsätzlich stromabwärts, stromaufwärts oder gar im Bereich desjenigen Ortes unterstützend vorgesehen sein, an welchem das Abschlagwerkzeug 14 bei Aktivierung auf die Bahn B trifft. Vorzugsweise ist dies jedoch von diesem Ort her stromaufwärts vorgesehen. Die Einrichtung 16 umfasst ein Stützelement 17, welches aus einer im Ruhezustand der Einrichtung 16 eingenommenen Ruheposition R in eine im Arbeitszustand der Einrichtung 16 eingenommene Wirkposition W verbringbar ist bzw. verbracht wird. In letzterer befindet es sich bevorzugt in einer gegenüber der Ruheposition R verschiedenen Relativlage zur Rotationsachse der ersten Materialrolle 03 bzw. insbesondere in einer die Bahn B im Bahnwegabschnitt zwischen Andrückwalze 13 und der Materialrolle 03 oder zwischen Andrückwalze 13 und - falls vorhanden - einem stromaufwärts der Andrückwalze 13 zwischen dieser und der Materialrolle 03 ggf. vorgesehenen nächsten oder einzigen Umlenkelement 12, insbesondere einer vorgesehenen Umlenkwalze 12, auf der dem Abschlagwerkzeug 14 abgewandten Bahnseite während des Abtrennens stützenden Lage. Dabei kann eine der Bahn B zugewandte Oberfläche des in Wirkposition W befindlichen Stützelementes 17 die Bahn B bereits vor dem Abschlagen berühren und abstützen oder aber gerade nicht berühren, also geringfügig, z. B. höchstens 5 mm, beabstandet sein, und die Bahn B und erst beim Abschlagen durch das Abschlagmesser 14 abstützen. In Ruheposition R ist das Stützelement 17 ferner zum Bahnweg, z. B. mehr als 10 mm, angeordnet.

Das Stützelement 17 befindet sich in Wirkposition Wfür den Fall eines oder mehrerer zusätzlicher trag rahmenfester Leitelemente entlang des Bahnverlaufes betrachtet näher an der Stelle, an welcher das Abschlagwerkzeug 14 auf die Bahn B trifft, und/oder weiter entfernt zur Rotationsachse der ersten Materialrolle 03 als die ggf. trag rahmenfest vorgesehene Umlenkwalze 12 oder ggf. ein oder mehrere weitere tragrahmenfest vorgesehene Leitelemente, z. B. Leitwalzen.

Vorzugsweise ist das Stützelement 17 bewegbar, d. h. relativbeweglich zur Rotationsachse der abzuschlagenden Materialrolle 03, oder bevorzugt in Ruheposition R lösbar am Tragrahmen 11 angeordnet. Im erstgenannten Fall kann es beispielsweise am Tragrahmen 11 bewegbar angeordnet und durch einen Stellantrieb zwischen Ruhe- und Wirkposition R; W stellbar sein. In hier dargestellter, bevorzugter Ausführung ist jedoch an einem das Abschlagwerkzeug 14 tragenden, und bevorzugt im Gestell des Rollenabwicklers 02 bewegbar gelagerten Rahmen 18, z. B. auch als Schwenkrahmen 18 oder Kleberahmen 18 bezeichnet, eine Aufnahmeeinrichtung 19 vorgesehen, durch welche das am Tragrahmen 11 lösbar angeordnete Stützelement 17 für einen bevorstehenden Rollenwechsel aufnehmbar und gemeinsam mit dem das Abschlagmesser 14 und dessen Aktuator Schwenkrahmen 18 und/oder relativ zu diesem durch ein weiteres Stellmittel in die Wrkposition W verbringbar ist. Hierbei wird der Tragrahmen 11 z. B. erforderlichenfalls zunächst in eine Übergabelage U verschwenkt, in welcher das Stützelement 17 mithilfe der Aufnahmeeinrichtung 19 aufnehmbar ist. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Aufnahmeeinrichtung 19 durch eine am Rahmen 18 vorgesehene Trag- und/oder Greifeinrichtung 19, z. B. ein am Rahmen 18 mitgeführtes Greifersystem 19, gebildet, welche bzw. welches beispielsweise durch Positionieren des Rahmens 18 und/oder durch nicht dargestellte Stellmittel in eine Aufnahmeposition verbringbar ist, in welcher sie das am Tragrahmen 11 gelagerte Stützelement 17 aufnehmen kann. Das Positionieren in Wirkposition W erfolgt dann beispielsweise ebenfalls über die Positionierung des Rahmens 18 und/oder zusätzlichen Stellmittel relativ zum Rahmen 18. Das Stützelement 17 ist in dieser bevorzugten Ausführung somit während des Normalbetriebes in Ruheposition R am Tragrahmen 11 positioniert und im Verlauf des Rollenwechsels über die Aufnahmeeinrichtung 19 in die Wirkposition W, hier z. B. von unten gegen die Materialbahn B, verbracht.

Der Rahmen 19 kann neben dem Abschlagwerkzeug 14 und dessen Aktuator sowie der Aufnahmeeinrichtung 19 auch die o. g. Andrückwalze 13 tragen und/oder im Gestell des Abwicklers 02 auf den zu trennenden Bahnwegabschnitt zu und von diesem weg bewegbar, insbesondere verschwenkbar sein. Bezugszeichenliste

01 Maschine, Rollendruckmaschine

02 Rollenträger, Rollenabwickler, Abwickler, Rollenwechsler 03 Materialrolle, Bedruckstoffrolle, Papierrolle, Rolle

03‘ Materialrolle, Bedruckstoffrolle, Papierrolle, Rolle

04 Bearbeitungsstufe, Prägewerk, Folierwerk, Laminierwerk, Druckwerk, druckformlos, Inkj et- Druckwerk 05 -

06 Inkj et- Druckkopf

07 Rollenträger, Aufwickler, Wendewickler

08 Materialrolle, Wickelrolle, Produktrolle, Rolle

08‘ Materialrolle, Wickelrolle, Produktrolle, Rolle

09 Aggregat, Trockner, Strahlungstrockner

10

11 Untergestell, Tragrahmen

12 Umlenkwalze

13 Andrückelement, Andrückwalze, Andrückbürste

14 Abschlagwerkzeug, Abschlagmesser, Messer

15 -

16 Einrichtung, Stützeinrichtung

17 Stützelement

18 Rahmen, Schwenkrahmen, Kleberahmen

19 Aufnahmeeinrichtung, Trag- und/oder Greifeinrichtung, Greifersystem

B Materialbahn, Bedruckstoffbahn, Bahn, Kunststofffolie, Metallfolie, Papierbahn,

Pappebahn

B‘ Materialbahn, Bedruckstoffbahn, Bahn, Kunststofffolie, Metallfolie, Papierbahn, Pappebahn P Produktionsrichtung

R Ruheposition U Übergabelage (11)

W Wirkposition