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Papierrollenwechselvorrichtung, insbesondere für Rotationsdruckmaschinen
Die Erfindung betrifft eine insbesondere für Rotationsdruckmaschinen bestimmte selbsttätige
Papierrollenwechselvorrichtung mit einem die Rollen tragenden, drehbaren, dreiarmigen
Rollenstern, den einzelnen Rollen zugeordneten Bremsen und einem die ablaufende
Papierrolle antreibenden, endlosen Gurt, dessen Umlaufgeschwindigkeit in Abhängigkeit
von der Papierbahnspannung mittels einer Schwingwalze regelbar ist, die auch von
dem Zeitpunkt an, in dem die ablaufende Rolle durch Verschwenken des Rollensternes
aus der Laufstellung in die Rollenwechselstellung mit dem endlosen Gurt außer Berührung
kommt, die Bremsung der auslaufenden Rolle regelt, wobei deren Bremse mittels einer
nach Erreichen eines bestimmten Durchmessers der auslaufenden Rolle an elektrische
Spannung legbaren, elektrischen Auswahlvorrichtung einschaltbar ist, die ein koaxial
zur Rollensternachse und ortsfest angeordnetes Schleifringpaar sowie damit zusammenwirkende
Bürstenpaare aufweist, von denen jeweils eines an jedem Rollensternarm angeordnet
ist.
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Bei unterschiedlichen Papierrollenwechselvorrichtungen werden zur
Rollenbremsung bevorzugt elektrisch steuerbare Bremsen, wie elektromechanische Reibbremsen
und generatorisch mit Gleichstromgenerator wirkende Bremsen, verwendet. Zur Bremsung
von Papierrollen an Rotationsmaschinen sowie Auf-und Abwickelvorrichtungen kennt
man auch Induktionsbremsen mit konstantem oder auch von der Belastung abhängigem,
unregelmäßig verlaufendem Drehmoment. Die Bremse der Restrolle wird jeweils bei
der Drehbewegung des Rollensternes, welche die Verbindung der auslaufenden Bahn
der Restrolle mit der Ersatzrolle einleitet, durch eine Auswahlvorrichtung eingeschaltet.
Bekannte Bremsenauswahlvorrichtungen besitzen koaxial zur Achse des dreiarmigen
Rollen sternes angeordnete Dreisegmentschleifringe.
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Bei nur zwei konzentrischen Schleifringen wäre jedoch die Verdrehbarkeit
des Rollensternes beim Rollenwechsel bzw. der entsprechende Wirkbereich der bei
der Rollensternbewegung eingeschalteten Rollenbremse durch eine Schleifringsegmentlänge,
d. h. auf knapp eine Drittelumdrehung, begrenzt. Diese allzu beschränkte Verdrehbarkeit
machte es bei bekannten Papierrollenwechselvorrichtungen schwierig oder unmöglich,
als Ersatzrollen nicht nur neue Papierrollen, sondern ebenso störungsfrei auch teilweise
schon abgelaufene Rollen zu verwenden, weil bei zu kleinen Rollen der Rollenstern
in der Anklebestellung eine andere Lage einnimmt, in der die Bremse der Restrolle
den Wirkbereich des ihr zugeordneten Schleifringsegments schon überschritten hat.
Dieser Schwie-
rigkeit kann zwar dadurch begegnet werden, daß, wie ebenfalls bekannt
ist, für die drei Rollenbremsen entweder je ein eigenes Schleifringpaar oder ein
voller Schleifring mit drei Segmentschleifringen angeordnet wird. Solche Maßnahmen
bieten zwar mittels aufwendiger Zusatzschaltungen auch die oft erwünschte Möglichkeit,
jede der drei Rollenbremsen eines Dreirollensternes zu jeder Zeit von Hand einzuschalten.
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Aber sie haben wiederum eine platzraubende Häufung von Schleifringen
und Schaltelementen zur Folge, die sich mehr oder weniger schwierig unterbringen
lassen und nicht nur die Automatik komplizieren, sondern zur Bedienung bzw. Auswahl
der gewünschten Bremse auch eine gewisse Aufmerksamkeit erheischen.
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Diese Schwierigkeiten lassen sich bei der eingangs bezeichneten Anordnung
mit elektrisch steuerbaren Rollenbremsen dadurch vermeiden, daß von dem Schleifringpaar
der eine Schleifring aus einem Kreisringstück und der andere Schleifring in an sich
bekannter Weise aus einem Kreisring besteht, an jedem Rollensternarm ein zwischen
das Bürstenpaar geschaltetes, jeweils mit der Bremse des - in Drehrichtung des Rollensternes
gesehen - nachfolgenden Rollensternarmes verbundenes Relais angeordnet und das Kreisringstück
so bemessen ist, daß beim Verschwenken des Rollensternes aus der Laufstellung der
ablaufenden Rolle in die Rollenwechselstellung vor Ablaufen der Bürste des der ablaufenden
Rolle vorfenden
Rollensternarmes die Bürste des die ablaufende
Rolle tragenden Rollensternarmes auf den Schleifring aufläuft zur Übernahme der
Stromzuführung zur Bremse der ablaufenden Rolle.
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Auf diese Weise ergibt sich bei einfachem und billigem Aufbau der
elektrischen Schaltung als in sich endlose Relaisringschaltung eine bedienungsfreie,
sehr gefällige Auswahlvorrichtung, die zuverlässig und einwandfrei arbeitet. Ein
einziges, für alle drei Rollenbremsen gemeinsames Schleifringpaar gibt völlige Freiheit
in der Drehbewegung des Rollensternes beim Rollenwechsel. Die mögliche Drehbewegung
und die Wirkdauer der Rollenbremse sind also auch bei nur einem Schleifringpaar
nicht mehr an die Segmentlänge gebunden. Die Unterbringung dieser wenigen, raumsparenden
Schleifringe ist kein Problem mehr. Somit ist auch der nachträgliche Einbau der
Auswahlvorrichtung an vorhandenen Maschinen erleichtert. Nicht zuletzt erlaubt es
diese Anordnung, Rollenwechselvorrichtungen mit endlosen Gurten freizügig zu gestalten.
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Diese Auswahlvorrichtung bietet die Möglichkeit mit einem einzigen,
für die drei Bremsen gemeinsamen Druckknopf, also ohne die Notwendigkeit aufmerksamer
Bedienung, die Rollenbremse der ablaufenden Rolle jederzeit von Hand einzuschalten,
um die Bahn zusätzlich zu bremsen. Es ist also die Rollenbremse dazu verwendbar,
in Zusammenwirken mit dem an der Rolle anliegenden, endlosen Gurt besonders hohe
Papierspannungen zu meistern. Eine solche Möglichkeit ist vor allem bei extrem hohen
Papierbahnspannungen erwünscht, wie sie bei Tiefdruckmaschinen vorkommen. Aber die
Möglichkeit einer freizügigen Einschaltung der Rollenbremsen ist an sich mehr oder
weniger uninteressant oder auch praktisch wertlos bei Rollenbremsen, die entweder
nicht genügend regelbar sind oder eine ständige Überwachung erfordern oder zu kostspielig
und sperrig sind. Schließlich besteht noch die Aufgabe, eine störungsfreie Automatik
der Rollenwechselvorrichtung durch die Verbindung der Auswahlvorrichtung mit einer
Rollenbremse zu erreichen, die ohne Bedienung die Schwingwalze in der Aufrechterhaltung
einer konstanten Papierbahnspannung unterstützt und entlastet.
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Diese unterschiedlichen Möglichkeiten und Wünsche sind vereinbar
durch eine Rollenbremsung mit Induktionsbremsen, deren Charakteristik derart bestimmt
wird, daß im Wirkbereich das Bremsmoment bzw. Drehmoment bei steigender Drehzahl
abnimmt.
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Die Bremswirkung wird also mit dem Schwinden der Rolle selbsttätig
kleiner. Dadurch fällt der Schwingwalze nur noch in verringertem Maß die Aufgabe
zu die Rollenbremsung der Restrolle beim Verlassen des endlosen Gurtes zu regeln.
Es ist ein Höchstmaß an gleichbleibender Papierbahnspannung erreichbar.
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Auch bei sehr rasch laufenden Maschinen ist ein störungsfreier Rollenwechsel
gewährleistet. Dazu ermöglicht es die neue Gestaltung der Induktionsbremsen, alle
Vorzüge der vorgeschlagenen Auswahlvorrichtung mit denen der Induktionsbremsen zu
vereinigen. Die Bremsung läßt sich schwierigsten Betriebsbedingungen anpassen, die
aus unterschiedlichen Papierbreiten und -spannungen erwachsen. Man kann auch sorglos
mit extrem hohen Papierbahnspannungen arbeiten. Es ist in einfacher Weise möglich,
den Bremseffekt und damit die gewünschte Papierbahnspannung, wie gewünscht, von
Fall zu Fall zu wählen und vorzubestimmen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Es zeigt Abb. 1 eine Frontansicht der Rollenwechselvorrichtung, Abb. 2 einen Stromlaufplan
für die elektrische Bremsung der Papierrollen.
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Der dreiarmige, motorisch verdrehbare Rollenstern 1 bis 3 ist in
Abb. 1 in Anklebestellung gezeigt und trägt dabei die ablaufende, erschöpfte Papierrolle
4 und die an die ablaufende Bahn 5 anzuklebende Ersatzrolle 6. An dieser liegt der
endlose Gurt 7 an, dessen Antrieb in Abhängigkeit von der Papierbahnspannung durch
eine von der Papierbahn umschlungene Schwingwalze8 gesteuert wird. Der an der Maschinenseitenwand
gelagerte Schwenkrahmen 9 trägt die Anklebebürste 10, das Trennmesser 11 sowie einen
Gleitschuh 12 für die ablaufende Bahn S.
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Zum Rollenwechsel bringt der Gurt 7, nachdem er durch Verdrehen des
Rollensternes von der erschöpften Rolle 4 verlassen ist, die Ersatzrolle auf die
Geschwindigkeit der ablaufenden Bahn. Das einwandfreie Zusammenkleben erfordert
eine genaue Üb ereinstimmung der beiden Papiergeschwindigkeiten. Bis zum erfolgten
Rollenwechsel soll die Papierspannung der ablaufenden Rolle 4 auch während der Drehbewegung
des Rollensternes 1 bis 3, wie bekannt, dadurch konstant bleiben, daß auch die Rollenbremsung
dieser erschöpften Rolle durch die Schwingwalze 8 gesteuert wird.
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Als Rollenbremsen dienen hier sogenannte Induktionsbremsen A, B und
C, deren Verteilung auf die drei Arme 1 bis 3 des Rollensternes in Abb. 2 schematisch
dargestellt ist. Die Polzahl und damit die Charakteristik der Induktionsbremsen
wird derart vorbestimmt, daß sich ohne Eingriff üblicher Regelorgane eine selbsttätige
Drehmomentverminderung bei kleiner werdender Papierrolle und dadurch größer werdender
Drehzahl der erschöpften Rolle ergibt.
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Jeder Induktionsbremse ist eines der Relais I, II oder III zugeordnet,
die über zwei koaxial zum Rollenstern angeordnete Schleifringe D, E schaltbar und
in deren Nähe in Aussparungen der Rollensternarme angeordnet sind. Jede aus Induktionsbremse
und Relais bestehende Schaltgruppe ist durch je eine Bürste H, J mit den beiden
Schleifringen D, E verbunden. Der Schleifring D ist in sich geschlossen. Der Schleifring
E wird durch ein Segment gebildet, dessen Umfangslänge derart bemessen ist, daß
bei Beginn des Rollenwechsels immer die Bürste des nicht beschickten Armes 2 Kontakt
hat. Diese Bürste wird nach Einleitung der Bremsbeaufschlagung und Weiterdrehung
des Rollensternes in die Anklebestellung durch die Bürste am Arm 1 der ablaufenden
Rolle abgelöst.
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Der Rollenwechsel kann durch Druckknopfsteuerung von Hand oder auch
selbsttätig eingeleitet werden. Sein Ablauf erfolgt selbsttätig vermittels einer
geeigneten elektrischen Steuervorrichtung. Diese ist über zwei hintereinandergeschaltete
PotentiometerF und G mit der elektrischen Schaltvorrichtung für die Induktionsbremsen
verbunden. Das eine Potentiometer wird durch die Bewegungen der Schwingwalze geregelt,
das andere Potentiometer G von Hand auf die gewünschten Verhältnisse eingestellt.
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Zu Beginn der Rollensterndrehung, also wenn die erschöpfte Papierrolle
4 den endlosen Gurt verläßt, wird der Bremsstrom der axial auf diese Rolle 4 wirkenden
Induktionsbremse A eingeschaltet. Dabei
ergibt sich an Hand der
Abb. 2 folgender Stromverlauf: Der Stromfluß geht von Klemme 30 zum Schleifringsegment
E, weiter über die Bürste Hb und Klemmen 31, 32 zum Relais II des Rollensternarmes
2, über die Relaisspule, weiter über den Ruhekontakt III c (Öffner), Klemme 33 über
Bürste Jb zum Schleifring D. Dabei zieht das Relais II am Rollensternarm 2 an, öffnet
den Ruhekontakt II a, schließt Arbeitskontakt II b, während Kontakt II c am Arm
1 geöffnet wird. Schließer II b gibt somit Spannung über Klemmen 34 bis 36, Öffner
Ia auf Induktionsbremse A der erschöpften Rolle über Klemme 37 und Bürste Ja zu
Schleifring D an Leitung 39.
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Die BremseC am Arm3 der Ersatzrolle ist gesperrt, weil ihre Bürste
Hc ohne Berührung mit dem Segment E bleibt. Die BremseB am Arm 2 ist gesperrt, weil
Kontakt IIa geöffnet ist.
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Nunmehr dreht sich der Rollenstern 1 bis 3 im Uhrzeigersinn, so daß
sein Arm 1 mit der erschöpften Rolle 4 in die Anklebestellung gelangt, die in Abb.
1 ersichtlich ist und in Abb. 2 der Lage des Armes 2 entspricht. Dabei wird die
Beaufschlagung der BremseA für die erschöpfte Rolle bis zum selbsttätigen Abschalten
des Bremsstromes bzw. bis zum erfolgten Rollenwechsel dadurch aufrechterhalten.
daß ihre Bürste Ha auf den Schleifringsegment E aufläuft und so den direkten Schluß
über Öffner 1 a herstellt, bevor die Bürste Hb am Arm 2 das Segment verläßt.
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Nach dem selbsttätigen Abschalten des Bremsstromes ist die Steuerung
für den nächsten Rollenwechsel bereit. Sobald die am endlosen Gurt anliegende Papierrolle
zu Ende geht, wird beim Rollenwechsel ihre Induktionsbremse über das Relais der
vorlaufenden Rollenlagerung des Rollensternes eingeschaltet. Bei entsprechender
Anordnung der symmetrischen Ringschaltung mit drei Schaltgruppen A.
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I und B, II und C, III kann das Einschalten auch über die nachlaufende
Rollenlagerung bzw. Schaltgruppe geschehen.
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Die Bremse der erschöpften Rolle steht bis zum erfolgten Rollenwechsel,
wie an sich bekannt, unter dem Einfluß der Schwingwalze 8, die auch die Geschwindigkeit
des endlosen Gurtes 7 steuert. Diesem Zweck dient das von der Schwingwalze 8 beeinflußte
Potentiometer F in der Verbindungsleitung zwischen der nicht gezeichneten Steuereinrichtung
für den Rollenwechsel und der Klemme 30 an Segment E.
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Insbesondere bei Rollentiefdruckmaschinen ist es häufig erwünscht,
mit besonders. hohen Papierbahnspannungen zu arbeiten. Diese Möglichkeit bietet
sich ohne große Umstände durch ein zusätzliches Relais in der nicht gezeichneten
Autopasterschaltung, mit dessen Hilfe man jeweils die Induktionsbremse der am endlosen
Gurt anliegenden Papierrolle von Hand beliebig jederzeit einschalten kann, um den
endlosen Gurt zur Einwirkung auf die ablaufende Bahn zu unterstützen. Diese zusätzliche
Einschaltung wird für extrem hohe Papierbahnspannungen und beim Verarbeiten kleiner
Papierrollen vorgenommen. Sie läßt sich jederzeit von Hand unterbrechen oder auch
beim nächsten Rollenwechsel beim Trennen der Bahnen selbsttätig abschalten.
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Das zusätzlich im Regelkreis angeordnete Potentiometer G ist von
Hand regelbar. Mit seiner Hilfe lassen sich Festwerte für gewünschte Papierspannungen
bei bestimmter Papierbreite vorsehen. Es dient dazu,
den jeweils erforderlichen Bremseffekt
und damit die entsprechende Papierbahnspannung vor dem Einschalten nach Eichskala
zu wählen.