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WO2010060418A2 - Walzenpaar und vorrichtung zum ausrichten eines walzenpaares - Google Patents

Walzenpaar und vorrichtung zum ausrichten eines walzenpaares Download PDF

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WO2010060418A2
WO2010060418A2 PCT/DE2009/001669 DE2009001669W WO2010060418A2 WO 2010060418 A2 WO2010060418 A2 WO 2010060418A2 DE 2009001669 W DE2009001669 W DE 2009001669W WO 2010060418 A2 WO2010060418 A2 WO 2010060418A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rollers
markings
pair
roller
embossing
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE2009/001669
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English (en)
French (fr)
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WO2010060418A3 (de
Inventor
Alois Wesseler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saueressig GmbH and Co KG
Original Assignee
Saueressig GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saueressig GmbH and Co KG filed Critical Saueressig GmbH and Co KG
Priority to JP2011537842A priority Critical patent/JP5550656B2/ja
Priority to US12/998,750 priority patent/US20110271853A1/en
Priority to CA2743653A priority patent/CA2743653A1/en
Priority to RU2011126252/12A priority patent/RU2503549C2/ru
Publication of WO2010060418A2 publication Critical patent/WO2010060418A2/de
Publication of WO2010060418A3 publication Critical patent/WO2010060418A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31F—MECHANICAL WORKING OR DEFORMATION OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31F1/00—Mechanical deformation without removing material, e.g. in combination with laminating
    • B31F1/07—Embossing, i.e. producing impressions formed by locally deep-drawing, e.g. using rolls provided with complementary profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/0004—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins characterised by the movement of the embossing tool(s), or the movement of the work, during the embossing operation
    • B44B5/0009—Rotating embossing tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31F—MECHANICAL WORKING OR DEFORMATION OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31F2201/00—Mechanical deformation of paper or cardboard without removing material
    • B31F2201/07—Embossing
    • B31F2201/0779—Control

Definitions

  • the invention relates to a device for aligning rotationally controlled elements, such as rollers or shafts, for which an exactly synchronous run is desired, as well as a corresponding pair of rollers.
  • a device for aligning rotationally controlled elements, such as rollers or shafts, for which an exactly synchronous run is desired, as well as a corresponding pair of rollers.
  • Such a device is necessary, for example, for embossing applications using a pair of rollers, in which a first roller carries a positive engraving (male) and a second roller a negative engraving (female).
  • To prevent damage to the rollers, or to achieve a high-quality and reproducible embossing result must be able to ensure that the rollers are set radially and axially in exactly predetermined position to each other. This includes the presetting of the distance of the rollers to each other, the so-called embossing gap to give the material to be embossed the desired embossing height, but not too strong to emboss the
  • DE 101 11 025 A1 discloses a method for contactless adjustment of the nip and the embossing rollers used for this purpose.
  • the described method requires that for the axial alignment of the embossing roller pair each embossing roll is provided with at least one mark, which is arranged on the lateral surface of the embossing roll and whose position is aligned relative to the present on the surface engraving.
  • at least one end face of each embossing roller is provided with at least one further marking, the position of the further marking being aligned relative to the engraving present on the surface of this embossing roller.
  • the adjustment of the pair of rollers takes place in that the two embossing rollers while maintaining the parallelism of their lateral surfaces and while avoiding contact between the lateral surfaces are moved relative to each other until all of the above-described markings on the first and second embossing rollers are aligned with each other and until a predetermined nip is set.
  • the above-described method for adjusting the nip requires that at least one marking is provided on the lateral surface as well as on an end face of both rollers. Preferably, at least two markings are even on the lateral surface of each embossing roller, wherein the alignment is effected in that each pair of associated marker pairs are aligned.
  • the latter step is carried out via an optical detection of the markings and a connected image processing method.
  • the devices known from the prior art thus have the disadvantage that a plurality of markings is necessary in order to achieve the necessary precision for the reliable operation in the alignment of the roller pair. Furthermore, the known devices each provide at least one marking both on the roll shell surface, as well as on at least one of the end faces in order to achieve the desired orientation of the roller pair in both the axial and radial directions. This requires in the Rule that at least two scanning devices are necessary, one for reading the mark on the lateral surface and one for reading the mark on one of the end faces. In addition, the necessary image processing and evaluation brings increased data processing costs.
  • the device according to the invention is intended to provide only a minimum down payment markings and readout devices while ensuring the adjustment precision necessary for operation.
  • Protection claim 8 defines a device for adjusting a roller pair, using the roller pair according to the invention.
  • Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • At least one of the rollers has at least two markings on the lateral surface of the roller, of which two markings between each an expansion enclose an angle ⁇ , with 0 ⁇ ⁇ 90 °.
  • the markings are arranged in dependence on the embossing pattern, so that after the detection of the markings with the required accuracy on the axial and the radial position of the respective roller can be closed.
  • Each mark has at least two extents when engraved, three.
  • one extension represents the engraving depth, while the other two extensions extend over the lateral surface of the respective roller.
  • the named expansions run parallel to the symmetry axes of the respective marking.
  • Reference marks are engraved simultaneously with the embossing engraving in a clamping in the roll surface, whereby the exact positioning is ensured relative to the embossing engraving. Another advantage of the fact that all markings lie on the lateral surface is that it is thus also possible to read them out or to detect them by means of a single measuring unit.
  • At least one marking has an edge extending at least in sections parallel to the roll axis.
  • non-contact means such as light barriers, lasers, ultrasonic sensors, inductive sensors or air sensors. The associated increased working distance between sensors and embossing rollers causes a lower risk of contamination in the embossing operation.
  • the two markings can be present directly next to each other, which also allows fast readout of both markings, but they can also be further spaced apart.
  • the detection of the markings with the aid of the aforementioned means is based on the evaluation of the contrast of the reflected measuring signal, which increases when the measuring signal impinges on the mark when the roller rotates over the boundary. In general, this is associated with the fact that the reflected signal, at least briefly, has a significant intensity fluctuation. Therefore, when measuring markings according to the invention, their width and depth are not relevant, since the measurement takes place only via the detection of the edge and the associated measurement signal reflection gradient. In the preferred embossed mark embodiment, coloring of the mark is not required to achieve optical contrast. Furthermore, in the case of a roller pair according to the invention, the use of an imaging measuring system is likewise not necessary. The detection of engraved markings in the form of milling Th grooves on a laser measuring method, but also in this case a laser sensor image processing is not required.
  • the device for adjusting a pair of rollers has at least one scanning unit, at least one setting unit and at least one evaluation and control unit.
  • the scanning unit allows the contactless scanning of the markings on at least one roller by means of one of the aforementioned means, each scanning unit being designed to scan all markings of exactly one roller.
  • the setting unit is used to align at least one of the clamped rollers at least in the axial and radial directions.
  • the evaluation and control unit initially determines the position of the rollers in the axial and radial directions from the measuring signals of the scanning units. According to the determined result, it then sends a control signal to the actuator to act on the respective roller corrective.
  • the apparatus described above uses rollers, both of which each have two markings.
  • Such a device then has two scanning units and two actuators, each actuator is associated with exactly one roller.
  • Such a device makes it possible to determine the exact alignment of both rolls independently of each other and to set them each separately according to the particular orientation separately from each other.
  • the rollers are usually aligned completely unoriented, which also means that the applied marks are not located directly in an area where they can be read by the provided scanning unit.
  • the evaluation and control unit of an expedient embodiment is preset in such a way that it rotates the rollers before the actual approach and orientation to one another until an evaluation of all markings has taken place.
  • the evaluation and control unit It has proven to be expedient for the evaluation and control unit to carry out a plausibility check by repeatedly determining the relative orientation of the two rolls in the axial direction during the setting process as well as during normal operation of the roll pair with repeated use of the measuring signals of the scanning units and radial direction to each other and optionally sends a corrective control signal to the actuators.
  • This active control of the roll orientations is also possible during ongoing production, and thus prevents misalignments that reduce the quality of the embossing result, or even lead to an impairment of the pair of rollers.
  • an embodiment of the device according to the invention additionally has a hydraulic bearing air adjustment of the radial embossing roller bearing for vibration reduction of the embossing rollers.
  • the bearing air adjustment takes place via the temperature monitoring of the individual bearing points.
  • Figure 1 is a perspective view of a device according to the invention using a pair of rollers according to the invention.
  • FIG. 1 shows a roller pair 3 according to the invention, in which each of the rollers has a pair of markings 1.
  • the markings are each arranged in the axial direction at the edge of the first and second rollers 3 on the lateral surface thereof. This allows the simple scanning of the marks 1 by means of the first and second scanning unit 2, which is arranged at a distance which is largely arbitrary, to the roller surface and thus to the markers 1.
  • the contactless scanning of the markings 1 takes place by means of a laser beam 4.
  • either the markings 1 or the angled marks 1 running parallel to the roll axes are first detected.
  • the markings 1 running parallel to the roll axes would first be detected, so that at constant angular velocity of the rolls 3, first of all the time offset between the detection of the mark 1 extending parallel to the roll axis on the first roll 3 and the corresponding marking.
  • tion 1 on the second roller 3 with the aid of the scanning units 2 affiliated evaluation and control units on the necessary influence of the provided for aligning the rollers 3 actuators to achieve the desired synchronous operation can be concluded.
  • the position of the corresponding roller 3 in the axial direction can again be deduced from the time offset between the detection of the marking 1 running parallel to the roller axis and the detection of the angled marking 1 on the same roller 3 in order to carry out corresponding readjustment measures with the aid of the evaluation and control unit in cooperation with the corresponding setting unit.
  • the detections of the marking edges of both markings which initially overflow in the direction of rotation, are preferably decisive for determining the time offsets mentioned above.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

Ein Walzenpaar (3) zum Prägen bahnförmigen Materials, bestehend aus einer Patrize und einer Matrize, die im Betrieb in vorgegebener axialer und radialer Position unter Erzeugung eines Walzenspaltes angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Walzen (3) zumindest zwei Markierungen (1) auf ihrer Mantelfläche aufweist, wovon zwei Markierungen (1) zwischen jeweils einer Ausdehnung einen Winkel a einschließen, mit 0 < a < 90°, und wobei die Markierungen (1) in Abhängigkeit zum Prägemuster angeordnet sind.

Description

Walzenpaar und Vorrichtung zum Ausrichten eines Walzenpaares
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausrichtung rotativ gesteuerter Elemente, wie zum Beispiel Walzen oder Wellen, für die ein exakt synchroner Lauf angestrebt wird, sowie ein entsprechendes Walzenpaar. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise für Prägeapplikationen unter Anwendung eines Walzenpaares notwendig, bei dem eine erste Walze eine positive Gravur (Patrize) und eine zweite Walze eine negative Gravur (Matrize) trägt. Um Beschädigungen der Walzen vorzubeugen, bzw. zur Erzielung eines hochwertigen und reproduzierbaren Prägeergebnisses muss gewährleistet werden können, dass die Walzen radial und axial in exakt vorgegebener Position zueinander eingestellt sind. Dazu gehört auch die Voreinstellung des Abstands der Walzen zueinander, des so genannten Prägespalts, um dem zu prägenden Material die gewünschte Prägehöhe zu verleihen, dabei aber das Material nicht zu stark zu prägen, oder gar zu zerstören.
Vorrichtungen für Prägeanwendungen, so genannte Prägestühle oder Kassetten, sind aus der DE 297 16 031 Ul bekannt. Bei diesen wird der Antrieb des Walzenpaares unter Verwendung eines Zahnradpaares bewirkt, das exakt auf den Umfang der Prägewalzen angepasst ist. Zur Einhaltung der zuvor beschriebenen geringen Toleranzen bei der Voreinstellung der beiden Prägewalzen, ist es daher auch zwingend notwendig, dass das Zahnradpaar genau auf das verwendete Walzenpaar abgestimmt wird. Häufig ist ein Zahnrad in geteilter Ausführung konstruiert und ermöglicht so, das Zahnradspiel des Antriebs zu verstellen.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Prägekassetten ist es erforderlich, bei jedem Walzenwechsel die Zahnräder zur Walzengravur auszurichten sowie das Zahnradspiel manuell einzustellen. Bei jedem Austausch des Walzenpaares, bei dem der Durchmesser der eingesetzten Walzen von dem des zuvor verwendeten Walzenpaares abweicht, muss somit ein entsprechend angepasster Zahnradsatz gewählt werden, da jedes Zahnradpaar nur einen eng definierten Walzendurchmesserbereich abdeckt.
Bei den bekannten Prägekalandern mit einem Walzenpaar, bestehend aus einer Patrize und einer Matrize, wird die Voreinstellung der beiden Walzen in axialer sowie radialer Ausrichtung in der Regel manuell von einem Monteur vorgenommen. Dazu wird das Walzenpaar visuell vorjustiert und daraufhin mit Hilfe von Teststreifen feinjustiert. Die Justagetoleranzen liegen in einem Bereich von 1/100 mm. Diese Arbeit kann nur von einem für den entsprechenden Kalandertyp geschulten Fachmann durchgeführt werden, da bei einer Fehljustage das Walzenpaar im Betrieb sofort zerstört würde.
Zur Vereinfachung der Voreinstellung des Walzenpaares offenbart die DE 101 11 025 Al ein Verfahren zur berührungslosen Einstellung des Walzenspaltes sowie die dazu verwendeten Prägewalzen. Das beschriebene Verfahren setzt voraus, dass zur axialen Ausrichtung des Prägewalzenpaares jede Präge walze mit mindestens einer Markierung versehen ist, die auf der Mantelfläche der Prägewalze angeordnet und deren Position relativ zu der auf der Oberfläche vorhandenen Gravur ausgerichtet wird. Des Weiteren wird zur radialen Ausrichtung der beiden Prägewalzen mindestens eine Stirnfläche einer jeden Prägewalze mit mindestens einer weiteren Markierung versehen, wobei die Position der weiteren Markierung relativ zu der auf der Oberfläche dieser Prägewalze vorhandenen Gravur ausgerichtet wird. Schließlich erfolgt die Einstellung des Walzenpaares dadurch, dass die beiden Präge walzen unter Beibehaltung der Parallelität ihrer Mantelflächen und unter Vermeidung eines Kontaktes zwischen den Mantelflächen so lange relativ zueinander bewegt werden, bis sämtliche der zuvor beschriebenen Markierungen auf der ersten und der zweiten Prägewalze miteinander fluchten und bis ein vorgegebener Walzenspalt eingestellt ist.
Das zuvor beschriebene Verfahren zur Einstellung des Walzenspaltes erfordert jedoch, dass zumindest eine Markierung jeweils auf der Mantelfläche sowie auf einer Stirnfläche beider Walzen vorgesehen ist. Vorzugsweise liegen sogar mindestens zwei Markierungen auf der Mantelfläche einer jeden Prägewalze, wobei die Ausrichtung dadurch erfolgt, dass jeweils zusammengehörige Markierungspaare in Flucht gebracht werden. Entsprechend der DE 101 11 025 Al erfolgt der letzt genannte Schritt über eine optische Detektion der Markierungen sowie ein angeschlossenes Bildverarbeitungsverfahren.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weisen somit den Nachteil auf, dass eine Vielzahl Markierungen notwendig ist, um die für den zuverlässigen Betrieb zwingend notwendige Präzision bei der Ausrichtung des Walzenpaars zu erzielen. Des Weiteren sehen die bekannten Vorrichtungen jeweils zumindest eine Markierung sowohl auf der Walzenmantelfläche, als auch auf zumindest einer der Stirnflächen vor, um die gewünschte Ausrichtung des Walzenpaares sowohl in axialer als auch radialer Richtung zu erzielen. Dies bedingt in der Regel, dass zumindest zwei Abtastvorrichtungen notwendig sind, eine zum Auslesen der Markierung auf der Mantelfläche und eine zum Auslesen der Markierung auf einer der Stirnflächen. Darüber hinaus bringt die notwendige Bildverarbeitung und -auswertung einen erhöhten Datenverarbeitungsaufwand mit sich.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Einstellen der radialen und axialen Position eines Walzenpaares sowie ein zur Verwendung in der Vorrichtung geeignetes Walzenpaar vorzuschlagen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll lediglich eine minimale Anzahlung Markierungen sowie Auslesevorrichtungen unter Gewährleistung der für den Betrieb notwendigen Einstellpräzision vorsehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Walzenpaar gemäß dem Schutzanspruch 1 gelöst. Schutzanspruch 8 definiert eine Vorrichtung zum Einstellen eines Walzenpaares, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Walzenpaares. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Walzenpaar zum Prägen bahnförmigen Materials ist vorgesehen, dass zumindest eine der Walzen zumindest zwei Markierungen auf der Mantelfläche der Walze aufweist, wovon zwei Markierungen zwischen jeweils einer Ausdehnung einen Winkel α einschließen, mit 0 < α < 90°. Dabei sind die Markierungen in Abhängigkeit zum Prägemuster angeordnet, so dass nach der Detektierung der Markierungen mit der benötigten Genauigkeit auf die axiale und die radiale Position der jeweiligen Walze geschlossen werden kann.
Jede Markierung hat zumindest zwei Ausdehnungen, wenn sie graviert ist, drei. Bei einer gravierten Markierung stellt eine Ausdehnung die Gravurtiefe dar, während sich die beiden anderen Ausdehnungen über die Mantelfläche der jeweiligen Walze erstrecken. Bei symmetrischen Markierungen verlaufen die benannten Ausdehnungen parallel zu den Symmetrieachsen der jeweiligen Markierung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzen beide Walzen genau zwei Markierungen, die einen Winkel α = 45° einschließen. Da bei dem erfindungsgemäßen Walzenpaar sämtliche Markierungen auf der Mantelfläche der jeweiligen Walze vorliegen, ist es möglich, dass diese - A -
Referenzmarken gleichzeitig mit der Prägegravur in einer Aufspannung in die Walzenoberfläche graviert werden, wodurch auch die exakte Positionierung relativ zur Prägegravur gewährleistet wird. Ein weiterer Vorteil der Tatsache, dass sämtliche Markierungen auf der Mantelfläche liegen, ist, dass somit auch möglich ist, diese mittels einer einzigen Messeinheit auszulesen bzw. zu detektieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine Markierung eine zumindest abschnittsweise parallel zur Walzenachse verlaufende Berandung auf. Zur Auswertung der Markierungen sind ausschließlich berührungslose Mittel, wie Lichtschranken, Laser, Ultraschallsensoren, induktive Sensoren oder Luftsensoren vorgesehen. Der damit einhergehende vergrößerte Arbeitsabstand zwischen Sensoren und Prägewalzen bedingt eine geringere Verschmutzungsgefahr im Prägebetrieb.
Bei der zuvor genannten Ausführungsform mit einer Markierung, die eine zumindest abschnittsweise parallele Berandung zur Walzenachse aufweist, erfolgt die Lagebestimmung dadurch, dass die zur Walzenachse zumindest abschnittsweise, parallele Berandung der Markierung eine Referenz für die radiale Ausrichtung der entsprechenden Walze darstellt, während die um einen Winkel α angewinkelte Markierung, vorzugsweise mit α = 45°, ein Maß für die axiale Position der selben Walze ist. Die beiden Markierungen können unmittelbar nebeneinander vorliegen, wodurch auch ein schnelles Auslesen beider Markierungen ermöglicht wird, sie können aber auch weiter beabstandet sein.
Die Detektierung der Markierungen unter Zuhilfenahme der vorbenannten Mittel basiert auf der Auswertung des Kontrasts des reflektierten Messsignals, welcher zunimmt, wenn das Messsignal bei rotierender Walze über die Berandung auf die Markierung trifft. In der Regel ist dies damit verbunden, dass das reflektierte Signal, zumindest kurzzeitig, eine prägnante Intensitätsschwankung aufweist. Deshalb ist bei der Ausmessung erfindungsgemäßer Markierungen deren Breite und Tiefe nicht relevant, da die Messung lediglich über die Detektion der Kante und des damit einhergehenden Messsignalreflexionsgradienten erfolgt. Bei der bevorzugten Ausführungsform mit geprägten Markierungen ist eine Einfärbung der Markierung zur Erzielung eines optischen Kontrasts nicht erforderlich. Des Weiteren ist bei einem erfindungsgemäßen Walzenpaar die Verwendung eines abbildenden Messsystems ebenso nicht notwendig. Vorzugsweise erfolgt die Detektion gravierter Markierungen in Form von gefräs- ten Nuten über ein Lasermessverfahren, wobei jedoch auch hierbei eine Lasersensorbildverarbeitung nicht erforderlich ist.
Die Vorrichtung zur Einstellung eines erfindungsgemäßen Walzenpaares weist zumindest eine Abtasteinheit, zumindest eine Stelleinheit sowie zumindest eine Auswerte- und Steuereinheit auf. Die Abtasteinheit gestattet das berührungslose Abtasten der Markierungen auf zumindest einer Walze mit Hilfe einer der vorbenannten Mittel, wobei jede Abtasteinheit darauf ausgelegt ist, sämtliche Markierungen genau einer Walze abzutasten. Die Stelleinheit dient zum Ausrichten zumindest einer der aufgespannten Walzen zumindest in axialer sowie radialer Richtung. Die Auswerte- und Steuereinheit bestimmt zunächst aus den Messsignalen der Abtasteinheiten die Position der Walzen in axialer und radialer Richtung. Entsprechend dem bestimmten Ergebnis sendet sie daraufhin ein Steuersignal an die Stelleinheit um korrigierend auf die jeweilige Walze einzuwirken.
Vorzugsweise verwendet die zuvor beschriebene Vorrichtung Walzen, die beide jeweils zwei Markierungen aufweisen. Eine derartige Vorrichtung besitzt dann zwei Abtasteinheiten und zwei Stelleinheiten, wovon jede Stelleinheit genau einer Walze zugeordnet ist. Eine solche Vorrichtung ermöglicht es, die exakte Ausrichtung beider Walzen unabhängig voneinander zu bestimmen und diese jeweils entsprechend der bestimmten Orientierung getrennt voneinander aufeinander einzustellen.
Unmittelbar nach dem Aufspannen des Walzenpaares sind die Walzen in der Regel völlig unorientiert ausgerichtet, was auch zur Folge hat, dass die aufgebrachten Markierungen sich nicht unmittelbar in einem Bereich befinden, wo sie von der bereitgestellten Abtasteinheit ausgelesen werden können. Um dies dennoch zu ermöglichen, ist die Auswerte- und Steuereinheit einer zweckmäßigen Ausführungsform derart voreingestellt, dass sie die Walzen vor der eigentlichen Annäherung und Orientierung zueinander so lange rotieren lässt, bis eine Auswertung sämtlicher Markierungen erfolgt ist.
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Auswerte- und Steuereinheit auch während des Einstellvorgangs sowie während des bestimmungsgemäßen Betriebs des Walzenpaares unter wiederholtem Heranziehen der Messsignale der Abtasteinheiten eine Plausibilitäts- prüfung durch wiederholtes Ermitteln der relativen Ausrichtung der beiden Walzen in axialer und radialer Richtung zueinander durchführt und gegebenenfalls ein korrigierendes Steuersignal an die Stelleinheiten sendet. Diese aktive Regelung der Walzenorientierungen ist auch bei laufender Produktion möglich, und beugt somit Dejustierungen vor, die die Qualität des Prägeergebnisses mindern, oder gar zu einer Beeinträchtigung des Walzenpaares führen könnten.
Zur weiteren Verbesserung des Prägeergebnisses weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzlich eine hydraulische Lagerluftanpassung der radialen Prägewalzenlagerung zur Schwingungsreduzierung der Prägewalzen auf. Vorzugsweise erfolgt dabei die Lagerluftanpassung über die Temperaturüberwachung der einzelnen Lagerstellen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Walzenpaares.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Walzenpaar 3, bei dem jede der Walzen ein Paar Markierungen 1 aufweist. Jedes Paar Markierungen 1 besteht aus einer ersten Markierung 1, die parallel zur Walzenachse verläuft und einer zweiten Markierung 1, die unter einem Winkel α zwischen 0° und 90°, hier α = 45°, zur ersten Markierung 1 verläuft. Die Markierungen sind jeweils in axiale Richtung am Rand der ersten und zweiten Walze 3 auf der Mantelfläche dieser angeordnet. Dies ermöglicht die einfache Abtastung der Markierungen 1 mittels der ersten und zweiten Abtasteinheit 2, die jeweils unter einem Abstand der weitestgehend frei wählbar ist, zur Walzenoberfläche und damit zu den Markierungen 1 angeordnet ist. Die berührungslose Abtastung der Markierungen 1 erfolgt im vorliegenden Beispiel mittels eines Laserstrahls 4. Je nach gewählter Rotationsrichtung werden zunächst entweder die parallel zu den Walzenachsen verlaufenden Markierungen 1 oder die angewinkelten Markierungen 1 detektiert. Bei den eingezeichneten Rotationsrichtungen würden zunächst die parallel zu den Walzenachsen verlaufenden Markierungen 1 detektiert, so dass bei konstanter Winkelgeschwindigkeit der Walzen 3 zunächst aus dem zeitlichen Versatz zwischen der Detektion der parallel zur Walzenachse verlaufenden Markierung 1 auf der ersten Walze 3 und der entsprechenden Markie- rung 1 auf der zweiten Walze 3 unter Zuhilfenahme der den Abtasteinheiten 2 angegliederten Auswerte- und Steuereinheiten auf die notwendige Einflussnahme der zum Ausrichten der Walzen 3 vorgesehenen Stelleinheiten zur Erzielung des gewünschten Synchronlaufs geschlossen werden kann.
Ist der Synchronlauf der Walzen erreicht, kann im Folgenden wiederum aus dem Zeitversatz zwischen der Detektion der parallel zur Walzenachse verlaufenden Markierung 1 und der De- tektion der angewinkelten Markierung 1 auf der selben Walze 3 auf die Position der entsprechenden Walze 3 in axialer Richtung geschlossen werden, um wiederum entsprechende Nach- justagemaßnahmen mit Hilfe der Auswerte- und Steuereinheit im Zusammenwirken mit der entsprechenden Stelleinheit vorzunehmen. Wie bereits beschrieben, sind für die Bestimmung der erwähnten Zeitversätze vorzugsweise die Detektionen der in Rotationsrichtung zuerst überlaufenden Markierungskanten beider Markierungen jeweils maßgeblich. Die gravierten Markierungen sind geometrisch identisch ausgeführt, besitzen also identische Ausdehnungen, obwohl sie verschieden orientiert sind, nämlich unter einem Winkel α = 45° zwischen jeweils einer Ausdehnung der ersten und der zweiten Markierung.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprttche
1. Walzenpaar (3) zum Prägen bahnförmigen Materials, bestehend aus einer Patrize und einer Matrize, die im Betrieb in vorgegebener axialer und radialer Position unter Erzeugung eines Walzenspaltes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Walzen (3) zumindest zwei Markierungen (1) auf ihrer Mantelfläche aufweist, wovon zwei Markierungen (1) zwischen jeweils einer Ausdehnung einen Winkel α einschließen, mit 0 < α < 90°, und wobei die Markierungen (1) in Abhängigkeit zum Prägemuster angeordnet sind.
2. Walzenpaar (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (1) einen Winkel α = 45° einschließen.
3. Walzenpaar (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Walzen (3) genau zwei Markierungen (1) aufweisen.
4. Walzenpaar (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (1) gravierte Nuten sind.
5. Walzenpaar (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (1) einen optischen Kontrast auf der Mantelfläche der Walze (3) erzeugen.
6. Walzenpaar (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gravierten Markierungen (1) von einer ausgeprägten Kante am Übergang zwischen Mantelfläche und Markierung (1) berandet sind.
7. Walzenpaar (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Markierung (1) zumindest abschnittsweise eine parallel zur Walzenachse verlaufende Berandung aufweist.
8. Vorrichtung zum Einstellen eines Walzenpaares (3) unter Verwendung eines Walzenpaares (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend
zumindest eine Abtasteinheit (2) zum berührungslosen Abtasten der Markierungen (1) auf zumindest einer Walze (3), wobei jede Abtasteinheit (2) dazu ausgelegt ist, sämtliche Markierungen (1) genau einer Walze (3) abzutasten;
zumindest eine Stelleinheit zum Ausrichten zumindest einer aufgespannten Walze (3) in axialer sowie radialer Richtung;
eine Auswerte- und Steuereinheit, die aus dem Messsignal der zumindest einen Abtasteinheit (2) die Position zumindest einer der Walzen (3) in axialer und radialer Richtung bestimmt und entsprechend der Bestimmung ein Steuersignal an die Stelleinheit sendet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8 unter Verwendung eines Walzenpaares (3), bei dem jede Walze (3) jeweils zwei Markierungen (1) aufweist, gekennzeichnet durch zwei Abtasteinheiten (2) und zwei Stelleinheiten, wobei jede Stelleinheit genau einer Walze (3) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit die Walzen (3) so lange rotieren lässt, bis eine Auswertung sämtlicher Markierungen (2) zumindest einmalig erfolgt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (2) einen gerichteten Lichtstrahl, einen Laser, eine Lichtschranke, einen Ultraschallsensor, einen induktiven Sensor oder einen Luftsensor aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit auch während des Einstellvorgangs sowie während des bestimmungsgemäßen Betriebs des Walzenpaares (3) unter wiederholtem Heranziehen der Messsignale der Abtasteinheiten (2) eine Plausibilitätsprüfung durch wiederholtes Ermitteln der relativen Ausrichtung der beiden Walzen (3) in axialer und radialer Richtung zu- einander durchführt und gegebenenfalls ein korrigierendes Steuersignal an die Stelleinheit sendet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, die darüber hinaus eine hydraulische Lagerluftanpassung der radialen Walzenlagerung zur Schwingungsreduzierung der Walzen (3) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Lagerluftanpassung über die Temperaturüberwachung der einzelnen Lagerstellen erfolgt.
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