DE102006008104A1

DE102006008104A1 - Vorrichtung zur Abedeckung eines Gefahrenbereiches an einem Rollenwechsler und ein Vefahren zur Steuerung einer Vorrichtung

Info

Publication number: DE102006008104A1
Application number: DE102006008104A
Authority: DE
Inventors: Bernd Heimrich; Martin Keller; Walter Ritter; Franz Vorwerk
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-10-18
Also published as: EP1986942B1; US20090127375A1; EP1986942A1; WO2007096007A1; DE502006004345D1; US7784730B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdeckung eines Gefahrenbereichs an einem Rollenwechsler. Diese Vorrichtung umfasst eine Schutzabdeckung, einen Antrieb, einen ersten Endschalter, einen zweiten Endschalter und eine Steuereinheit, welche die Schutzabdeckung in Abhängigkeit von einer ermittelten Drehzahl einer im Rollenwechsler eingespannten Materialrolle automatisch schließt und öffnet. Die Vorrichtung ist vorzugsweise als ein Rollengitter realisiert. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung an einem Rollenwechsler.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdeckung eines Gefahrenbereiches an einem Rollenwechsler und ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 8
Aus der WO 2005/080241 A2 ist es bekannt, für die Betriebssicherheit im Umfeld großer bewegter Materialrollen eine Bereichsabsicherung vorzusehen. Hierbei wird die Anbringung einer Umzäunung an den Grenzen eines Materialrollen-Lagers vorgeschlagen. An einem automatisch arbeitenden Rollenwechsler kann zur Bereichsabsicherung beispielsweise eine Schleuse vorgesehen sein, wobei die Bereichsabsicherung vorzugsweise berührungslos arbeitet, beispielsweise durch den Einsatz von Lichtschranken oder Ultraschallsensoren. Durch Anordnung solcher Sensoren in unterschiedlichen Höhen können komplexe Abfrageroutinen realisiert werden, so dass beispielsweise Materialrollen problemlos die Schleuse passieren können, wo hingegen ein unbefugtes Durchqueren der Sensorsignale einen Alarm auslöst und/oder die Bewegung der Materialrollen stoppt, um Unfälle zu verhindern. Derartige Bereichsabsicherungen werden bislang aufgebaut, um die Kollision von Personen mit den schweren und teilweise sehr schnell bewegten Materialrollen auszuschließen.
Weiterhin schreiben verschiedene Normen eine Bereichsabsicherung an Gefahrenstellen vor. Hierzu sei beispielsweise die DIN EN 1010 (Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsanforderungen an Konstruktion und Bau von Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen, Deckblatt, Impressum, Inhaltsverzeichnis, Vorwort, Seiten 29 bis 34) genannt, in welcher verschiedenen Bereichsabsicherungen beschrieben sind.
Aufgrund von neuen Breitenbereichen im Zeitungsdruck oder auch im Akzidenzdruck kann es ab einer bestimmten Papierbreite und Bahngeschwindigkeit zum Hülsenbersten kommen. Dabei können umherfliegende Hülsenteile Bedienpersonal verletzen oder andere Geräte beschädigen. Diese Gefahr besteht etwa ab einer Papierbahnbreite von größer als 2.000 mm, einer Bahngeschwindigkeit von mehr als 11 m/s und einem Papphülsendurchmesser ab 76 mm. Durch die herkömmlichen Bereichsabsicherungen können die von berstenden Hülsen ausgehenden Gefahren nicht abgewendet werden, da die Hülsenteile weit aus dem üblichen Schwenk- und Bewegungsbereich der Materialrollen, welche normalerweise die Größe des abzusichernden Bereichs vorgeben, herausgeschleudert werden können. Eine Alarmauslösung bei sensorgestützter Detektion eines Hülsenbruchs würde die im Gefahrenbereich befindlichen Personen zu spät warnen, da diese den mit hoher Geschwindigkeit aus der Halterung gerissenen Hülsenteilen nicht mehr ausweichen könnten.
Da sich unter normalen Betriebsbedingungen an Druckmaschinen, insbesondere Zeitungsdruckmaschinen, Personen innerhalb des Gefahrenbereiches eines Hülsenbruchs (Hülsenbersten) aufhalten können, ist es notwendig, bei Anwendung hoher Drehzahlen spezielle Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, um diese Personen aber auch empfindliche Geräte und Vorrichtungen zu schützen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abdeckung eines Gefahrenbereiches an einem Rollenwechsler und ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 8 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine einfache mechanische Absicherung das Bedienpersonal vor im Falle eines Hülsenberstens aus dem Rollenwechsler herausgeschleuderten Hülsenteilen bewahrt, aber dennoch den Einblick in den Rollenwechsler nicht verwehrt und somit dem Bediener noch die Möglichkeit offen hält, bei der Erkennung einer Gefahr einzugreifen, um ggf. größere Schäden durch frühzeitiges Stoppen der Maschine oder Reduzierung der Drehzahl zu vermeiden.
Durch die Verwendung eines Rollgitters als Schutzabdeckung können die Kosten der Vorrichtung gering gehalten werden, da auf vorhandene und preiswerte Rollgitterkonstruktionen zurück gegriffen werden kann. An sich bekannte Rollgitter bestehen beispielsweise aus Metallprofilen, die hohen Kräften standhalten und trotzdem ein geringes Eigengewicht aufweisen. Dies eröffnet auch die Möglichkeit des schnellen Öffnens und Schließens der Schutzabdeckung. Außerdem lassen sich Rollgitter in einem kleinen Raum zusammenrollen, so dass die Baugröße der zu sichernden Rollenwechsler nicht übermäßig vergrößert wird.
Es sind aber auch andere Formen von Schutzabdeckungen möglich, beispielsweise Kunststoffvorhänge, Fallgitter, die seitlich, nach unten oder nach oben aus dem zu sichernden Bereich herausgefahren werden können, oder Netze aus reißfestem Gewebe, die vergleichbar zu den Rollgittern bewegt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Rollenwechsler mit einer Vorrichtung in perspektivischer Ansicht;
2 eine Seitenansicht des Rollenwechslers gemäß 1;
3 eine Draufsicht auf den Rollenwechsler gemäß 1.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rollenwechslers 01 mit einer Vorrichtung, welche vorzugsweise als Schutzabdeckung 02, z. B. ein Rollengitter 02 ausgeführt ist. An dieser 1 wird nachfolgend ebenfalls ein Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung erläutert.
Das Rollengitter 02 ist an einer Rolle 03 aufrollbar, welche mit einem Antrieb 04 in zwei Drehrichtungen antreibbar ist. Das Rollengitter 02 ist über Gitterschutze 06 oder andere Verbindungselemente einerseits am Rollenwechsler 01 und andererseits an einer Stütze 07 angeschlossen. Die Rollengitter 02 sind vorzugsweise an allen Zugangsstellen bzw. Beschickungsöffnungen zum Rollenwechsler 01 angeordnet, so dass Personal nicht in den Gefahrenbereich eintreten kann, in welchem beim Hülsenbersten Teile der zerbrochenen Hülse umhergeschleudert werden könnten.
Die Schutzabdeckung 02 kann aber beispielsweise auch als starke Folie oder Drahtgitter ausgeführt werden, welches entweder auf einer Rolle aufrollbar ist oder einfach von oben herabgelassen oder aus einer Versenkung ausgefahren werden kann. Ebenso könnte die Schutzabdeckung 02 als ein- oder zweiflügeliges Tor ausgebildet sein, wenn ein genügend großer Schwenkraum zur Verfügung steht, um die Beschickungsöffnung am Rollenwechsler 01 für einen Rollentausch zu öffnen.
In seiner Grundstellung ist das Rollengitter 02 geöffnet und betätigt einen oberen Endschalter 08. Wird eine in der 1 nicht dargestellte Materialrolle 09 abgespult, muss das Rollengitter 02 geschlossen werden, sobald die Materialrolle 09 eine kritische Drehzahl überschreitet. Dabei wird die kritische Drehzahl so festgelegt, dass nach dem Erreichen dieser Drehzahl noch genügend Zeit zum Schließen des Rollengitters 02 bleibt, bevor eine Drehzahl erreicht wird, bei der ein Hülsenbruch nicht mit der erforderlichen Sicherheit ausgeschlossen werden kann.
Die Drehzahl der Materialrolle 09 wird von einem geeigneten Drehzahlsensor (nicht dargestellt) erfasst oder aus der gemessenen Bahngeschwindigkeit und dem ebenfalls bestimmten Restdurchmesser der Materialrolle 09 ermittelt und an eine Steuereinheit (nicht dargestellt) übermittelt. Sobald die kritische Drehzahl bzw. eine adäquate Bahngeschwindigkeit erreicht ist, erfolgt eine Abfrage des Status einer Bereichsabsicherung 11. Wird von der Bereichsabsicherung 11 signalisiert, dass der zum Schließen des Rollengitters 02 benötigte Raum frei ist, aktiviert die Steuereinheit den Antrieb 04 in Schließrichtung, woraufhin das Rollengitter 02 abgesenkt wird. Die Bereichsabsicherung 11 kann in an sich bekannter Weise aufgebaut sein,.
Sollte die Bereichsabsicherung 11 hingegen signalisieren, dass sich eine Person oder ein Gegenstand im Bewegungsbereich der Vorrichtung befinden, kann diese nicht in den geschlossenen Zustand versetzt werden. In diesem Fall wird über die Steuereinheit veranlasst, dass sich die Drehzahl der Hülse und/oder der Materialrolle 09 nicht über die festgelegte kritische Drehzahl bzw. eine für einen Betrieb ohne Vorrichtung vorbestimmte maximal zulässige Drehzahl erhöht, was entweder durch Verringerung der Bahngeschwindigkeit der von der Materialrolle 09 ablaufenden Materialbahn oder durch völliges Unterbrechen des Druckvorgangs und Stoppen der Materialrolle 09 erreicht werden kann.
Bei erfolgter kompletter Absenkung des Rollengitters 02 wird ein unterer Endschalter 12 betätigt. Dadurch wird in der Steuereinheit der Status GESCHLOSSEN erfasst. Bei Betätigung des oberen Endschalters 08 wird analog der Status GEÖFFNET erfasst. Sofern der Status GESCHLOSSEN nicht innerhalb einer vorgegebenen Schließ-Zeit nach dem Einleiten des Schließvorganges erreicht wird, etwa weil ein Bediener sich in diesem Bereich aufhält oder das Rollengitter 02 blockiert wird, so wird die Rollendrehzahl auf eine maximal zulässige Drehzahl reduziert (bzw. auf dieser gehalten), welche unterhalb der Drehzahl für den möglichen Hülsenbruch liegt. Die Schließ-Zeit ist vorzugsweise ein in der Steuereinheit fest vorgegebener Wert, die an die benötigte Zeit eines normalen Schließvorgangs angepasst ist.
Wenn der Status GESCHLOSSEN erreicht ist, kann die Drehzahl der Materialrolle 09 weiter erhöht werden, so dass längere Zeit (bei kleinerem Restrollendurchmesser) mit hoher Bahngeschwindigkeit gearbeitet werden kann. Die Gefahr eines möglichen, wenn auch nicht häufig auftretenden Hülsenbruchs bei nahezu abgelaufener Materialrolle 09 kann bei geschlossener Schutzabdeckung 02 in Kauf genommen werden.
Sobald die Drehzahl beim Abbremsen der Materialrolle 09 die kritische Drehzahl wieder unterschreitet, kann das Rollengitter 02 wieder geöffnet werden, der Antrieb 04 erhält dazu einen entsprechenden Befehl von der Steuereinheit.
Vorzugsweise wird auch vor dem Öffnen des Rollengitters 02 die Bereichsabsicherung 11 abgefragt, um eine Kollision eines Bedieners mit dem sich öffnenden Rollengitter 02 zu vermeiden. Dies ist besonders von Bedeutung, wenn das Rollengitter 02 schnell geöffnet wird und/oder bei abgewandelten Ausführungsformen ein seitliches Verschwenken der Schutzabdeckung 02 erfolgt.
Der Bereich zwischen den Stützen 07 ist durch eine Trennwand 13 ausgefüllt. In diesem Bereich kann alternativ ebenfalls ein Rollengitter 02 installiert werden, wie oben bereits beschrieben.
Die Drehzahlüberwachung und die Steuerung der Vorrichtung erfolgen einfehlersicher, d. h. sicherheitsbezogene Teile müssen so gestaltet sein, dass ein einzelner Fehler in einem dieser Teile nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führt.
2 und 3 zeigen ebenfalls den Rollenwechsler 01 aus 1, aber in einer Seitenansicht bzw. Draufsicht. In diesen Figuren ist die in den Rollenwechsler 01 eingespannte Materialrolle 09 ebenfalls dargestellt. Aus 3 ist ersichtlich, dass gegenüber dem beweglichen Rollenschutzgitter 02 an der anderen Stirnseite der Materialrolle 09 eine feststehende Schutzwand 14 angeordnet ist. Diese Schutzwand 14 könnte bei abgewandelten Ausführungsformen ebenfalls durch ein bewegliches Rollengitter 02 ersetzt sein.

01: Rollenwechsler
02: Schutzabdeckung, Rollengitter
03: Rolle
04: Antrieb
05: –
06: Gitterschutz
07: Stütze
08: Endschalter, oberer
09: Materialrolle
10: –
11: Bereichsabsicherung
12: Endschalter, unterer
13: Trennwand
14: Schutzwand

Claims

Vorrichtung zur Abdeckung eines Gefahrenbereiches an einem Rollenwechsler (01) mit einer Schutzabdeckung (02), einem Antrieb (04), und einer Steuereinheit, welche die Schutzabdeckung (02) in Abhängigkeit von einer ermittelten Drehzahl einer im Rollenwechsler (01) eingespannten Materialrolle (09) automatisch schließt und öffnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (02) ein Rollengitter (02) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollengitter (02) über Gitterschutze (06) am Rollenwechsler (01) und an einer Stütze (07) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollengitter (02) auf einer Rolle (03) aufrollbar ist, die oberhalb der Beschickungsöffnung des Rollenwechslers (01) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (02) gebildet ist durch: – einen oder mehrere aufrollbare Kunststoffvorhänge, – ein oder mehrere Fallgitter, – Netze aus reißfestem Gewebe oder – ein oder mehrere schwenkbare Torflügel.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Bereichsabsicherung (11) umfasst, die ein Freigabesignal an die Steuereinheit liefert, um die Schutzabdeckung (02) nur zu schließen, wenn deren Bewegungsbereich freigegeben ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen oberen Endschalter (08) und einen unteren Endschalter (12) umfasst, die von der Steuereinheit abgefragt werden, um einen Status GESCHLOSSEN und einen Status GEÖFFNET der Schutzabdeckung (02) zu bestimmen.
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung an einem Rollenwechsler (01), folgende Schritte umfassend: – Erfassen eines Status GEÖFFNET der Vorrichtung; – Ermitteln einer Rollendrehzahl einer im Rollenwechsler (01) eingespannten Materialrolle (09); – Auswerten der Rollendrehzahl und Auslösen eines Schließsignals bei Erreichen einer kritischen Drehzahl; – Erfassen eines Status GESCHLOSSEN innerhalb einer vorgegebenen Schließ-Zeit nach Auslösen des Schließsignals; – Verringern der Rollendrehzahl auf eine maximale Drehzahl, die unterhalb einer Drehzahl liegt, bei welcher ein Hülsenbruch der Hülse der Materialrolle (09) möglich ist, falls nach Ablauf der Schließ-Zeit der Status GESCHLOSSEN nicht erfasst wurde; – Auslösen eines Öffnen-Signals, wenn die Rollendrehzahl die kritische Drehzahl unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Freigabesignal einer Bereichsabsicherung (11) ausgewertet wird, wobei das Schließsignal und/oder das Öffnen-Signal nur ausgelöst wird, wenn das Freigabesignal den zum Schließen/Öffnen der Vorrichtung benötigten Raum als frei anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Materialrolle (09) direkt von einem Drehzahlsensor oder indirekt über die Bahngeschwindigkeit bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Materialrolle (09) nach dem Erfassen des Status GESCHLOSSEN über die maximale Drehzahl, bei welcher ein Hülsenbruch mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, erhöht wird.