CN102356036A

CN102356036A - 用于使加工辊运行的方法

Info

Publication number: CN102356036A
Application number: CN2010800125312A
Authority: CN
Inventors: S.埃尔勒; T.伊利希; S.舒尔策
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2012-02-15
Also published as: WO2010105719A1; AT513124A5; DE102009013850A1; US20120060660A1

Abstract

本发明涉及一种用于使加工机械的具有外周长度（u）的加工辊（110）运行的方法，所述加工辊具有一带有沿周向延伸的工具长度（w）的工具（115）。确定沿周向延伸的加工长度（s），所述工具（115）在加工期间沿着所述加工长度与要加工的材料（130）相作用。此外，沿周向规定补偿长度（a），沿着该补偿长度实施所述加工辊（110）的补偿运动，其中所述加工辊（110）的切向速度（v_副）至少部分地是负的。所述补偿长度（a）借助于所述外周长度（u）、加工长度（s）和工具长度（w）来确定。

Description

用于使加工辊运行的方法

描述

本发明涉及一种用于使加工辊运行的方法、一种计算单元、一种相应的计算机程序以及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

横向加工应用、也就是其中借助于横向切割机旋转地对例如材料带进行切割的应用通常是已知的。用于横向加工应用或相应的横向加工装置的另一种实例是横向封装装置、横向穿孔装置和横向冲裁装置。在此被加工的、例如切割的切割长度不一定与所应用的横向加工辊的外周相等。通过选择适合的用于所述横向加工辊的运动规则可以实现：在加工期间实施典型的材料带同步切割并且在剩余的时间范围内实施所谓的补偿运动。该补偿运动用于实现比所谓同步长度更短或更长的规格（切割长度），所述同步长度与横向加工辊的外周相应。

在DE 10 2007 034 834 Al中描述了一种用于运行横向加工辊的方法。据此在下述情况下能实现节约能量的补偿运动：补偿长度、即横向加工辊的外周长度的一部分借助于同步区域（辊的切向速度和材料的前进运动速度同步的区域）来确定，该外周长度的一部分能用于补偿运动。补偿运动包括辊的制动、反转和加速，因此该补偿运动能在尽可能大的界限内实施。在横向切割机中的同步区域如此定义，使得精确地在该区域的中心处实现切割。通过在两侧扩大所述同步区域，确保了使刀具整齐地进入到材料中或从材料中出来。如果在横向切割机中允许摆动至同步区域的边缘，则确保了：在摆动过程期间不使刀具进入在横向切割机的下方经过的材料中。

然而这种考虑原则上不能转移到纵向切割过程，因为在此切割长度或同步区域无论如何都不能与工具长度协调一致，并且因此直至切割长度的或同步区域的边缘的反转可能已经导致工具作用于材料。在纵向切割机或插床中首先确定同步区域的要制造的隙部的长度。这个长度不必与所使用的刀具的长度相应。通过在一侧扩大同步区域，可以确保使刀具整齐地进入到材料中或从材料中出来。因为在插床中利用不连贯的拱形部进行工作，该拱形彼此以确定的距离相互间隔开，所以在下述情况下利用仅一个刀具能以比刀具长度小的任意长度来切割隙部，即，刀具的未使用的部分在拱形边缘之前或之后经过插床的下止点。补偿运动包括加工辊的受控制的反转，该补偿运动在现有技术中未已知用于纵向切割机。

因此期望提供一种例如能量优化的、特别是还用于纵向加工辊的补偿运动。

基于现有技术，本发明提出具有独立权利要求特征的一种方法、一种计算单元、一种计算机程序以及一种计算机程序产品。有利的设计方案是从属权利要求以及下面的说明的主题。

关于根据本发明的、用于使加工机械的具有外周长度的加工辊运行的方法，所述加工辊具有一带有沿周向延伸的工具长度的工具，定义沿周向延伸的加工长度或切割长度，所述工具在加工期间沿着所述加工长度或切割长度与要加工的材料相作用。此外沿周向规定补偿长度或摆动长度，沿着所述补偿长度或摆动长度能够实施或实施所述加工辊的补偿运动，其中所述加工辊的切向速度至少部分地是负的。根据本发明，所述补偿长度借助于外周长度、加工长度和工具长度来确定。该补偿长度至少描述了提供用于返回运动的长度或者所使用的长度。根据该实施方案，还可以将补偿长度用于加速过程和/或制动过程。同样还可以使加速长度和/或制动长度与补偿长度区分开。

在下述情况下是适宜的，即，现在引用的长度具有共同的关系。这例如可以通过辊的外周或在材料上的滚动长度来形成。

本发明的优点

本发明尤其提出，在确定所述补偿长度时还考虑工具长度。关于在现有技术中已知的、用于横向切割机的解决方案，与此相反仅考虑切割长度或同步区域（同步的辊切向速度和材料前进运动速度的区域）。通过根据本发明的解决方案，现在特别是还能提供一种能量优化的补偿运动、包括用于纵向加工辊的受控制的反转。虽然在本说明书中主要描述纵向加工辊、例如纵向切割机，但是本发明适合于所有类型的加工辊，其中切割长度不等于工具长度，也就是说，工具的一部分已经经过下止点，而没有与材料相作用。本发明提供一种可能性，即实施能量优化的运动，并且从而使用功率更低的进而在购置费用和维修费用方面成本更为经济的驱动装置、转换器等。

有利的是，所述补偿长度借助于包括所述加工长度的同步区域来确定。为了确保使工具整齐地进入到材料中或从材料中出来，所述同步区域、即辊切向速度和材料前进运动速度的同步区域，被扩大超出加工长度。因为该同步区域在机器控制部内进行识别，但是不一定识别加工长度，所以能以这种方式简单地实施所述方法。

优选地，所述补偿长度被确定为在所述外周长度与由所述工具长度和加工长度或同步区域的未处于工具长度之内的部分组成的和之间的差。利用这种实施方式，最大使用的长度可以用于所述补偿运动，从而存在特别节约能量的解决方案。因此，返回运动能够（在临界状况（Grenzfall））精确地到达所述工具。这能实现最大的停留行程和加速行程，这导致最大出现的加速度的显著降低。

在另一种设计方案中，所述补偿长度被确定为在所述外周长度与由所述加工长度或同步区域和工具长度的未处于所述加工长度或同步区域之内的部分的两倍组成的和之间的差。由此，加工长度或同步区域沿两个方向被延长了工具长度的超出长度（Überstand）。虽然由此换入了不必要的能量损失，因为该补偿长度未列入整个使用的空间；但是这个实施方式在实践中能简单地转换，因为同步区域的中点未移位。因此，特别是用于横向切割机的、已经由申请人使用的方法能被相对简单地改变。

优选地，加工辊可以实施任意的补偿运动规则。能以下述方式来选择该补偿运动规则，即，形成尽可能小的能量消耗。在此该能量消耗例如能借助于驱动装置和/或辊的加速度的平方求得或估计。由此能使损失能量最小化，由此能量成本被最小化。

不同的运动规则还能根据不同的标准进行优化。补偿运动的能量消耗例如可称为标准，该能量消耗例如在借助于3次多项式对辊的运动进行描述时是特别小的。例如3次多项式或正弦曲线形状（Sinoiden）还被证明有利于优化。

同样能使关于机械、特别是驱动装置和/或辊、特别是所应用的齿轮的保护的运动规则最佳化。为此修改的正弦曲线、例如Bestehorn－正弦曲线与低的返回特征值（Ruckkennwerten）相适合。例如还可以选择关于最大出现的加速度的最小化的运动规则。为此提供了2次多项式。

借助于这个措施，可使用的运动规则例如能以能量最佳化的方式来选择，其中在此特别是可以考虑加热、能量消耗以及马达构造尺寸或放大器构造尺寸。所应用的运动规则能以最大的力矩进行优化，例如进给装置的最大速度或者驱动装置构造尺寸或马达构造尺寸或者放大器构造尺寸。所选择的运动规则同样能被优化用于保护机械，由此例如能实现较小的噪声形成（Lärmentwicklung）。

在一种优选的实施方式中，该补偿长度附加地借助于材料长度来确定。与横向切割机不同——利用该横向切割机典型地将材料带裁截成拱形，输送给纵向切割机或插床（Slotter）的材料通常已经存在于不连贯的拱部中。机器结构典型地规定：每个拱部在确定的导轴位置（例如0°）的前缘到达插床的下止点。拱部可以大于导轴的展开长度（Abwicklungslänge），其典型地与最重的且非最高动态的机器部件－例如压印滚筒、旋转模切机（Rotary-Die-Cutter）...－的外周相应。这意味着：原则上在每个导轴周期内不开始新的拱部。由规定的值“导轴位置，其中拱部到达插床”、“导轴的展开长度”和“材料长度”可以确定，在导轴位置的哪个区域内，没有材料处于插床的作用区域中。这个信息可以在对补偿运动进行计算时使用，从而在这些区域内——其中没有材料处于插床的作用区域中，补偿长度能延伸至切割的同步区域中并且由此伸出。这由于较低的加速度值和减速度值与在加工长度或同步区域开始时直至最大的摆动相比在动态和能量方面更为有效。

根据本发明的计算单元特别是程序技术方面被布置成用于实施根据本发明的方法。

此外，本发明涉及一种具有程序代码手段的计算机程序，以便在下述情况下实施按照根据本发明的方法的所有步骤，即，所述计算机程序在计算机或相应的计算单元上执行。根据本发明设置的具有程序代码手段的计算机程序产品被设计用于在下述情况下实施按照根据本发明的方法的所有步骤，即，所述计算机程序在计算机或相应的计算单元上执行，所述程序代码手段被存储在计算机可读的数据载体上。适合的数据载体尤其是软盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。还可以通过计算机网络（互联网（Internet）、内联网（Intranet）等）来下载程序。

本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图给出。

当然，前述和下面还要阐述的特征在不脱离本发明范围的情况下不仅可以使用在各个给出的组合中，而且还可以使用在其它组合中或单独使用。

本发明借助实施例在附图中示意性示出，并且在下面参照附图详细进行描述。

附图说明

图1示出了加工装置的示意图，其中有利地使用本发明，

图2示意性示出在根据图1的加工装置中可能的长度定义，和

图3示出了优选的纵向切割机应用的运动过程的切割曲线。

图1示意性示出了在此设计成纵向切割装置的加工装置，并且其总体上用100来标注。纵向切割装置具有纵向加工辊110和与其共同作用的配对压辊120。纵向加工辊110以及可选的配对压辊120能借助驱动装置140来驱动。

该驱动装置借助控制装置150来控制，该控制装置特别是包括操作者界面（Bedienerschnittstelle）155。

在纵向加工辊110和配对压辊120之间特别是不连贯地或者说分散地（例如以拱形）沿传输方向T传输材料130。

借助于设置在纵向加工辊110上的切割装置1l5实现沿纵向方向对材料130进行分割，该切割装置特别是设计成切割刀。

根据所希望的切割形状，在同步区域之外实现了纵向加工辊110关于材料130沿着传输方向T的传输速度更快或更慢的运动，即，围绕其旋转轴线A更快或更慢的旋转。借助于控制装置150对运动过程进行控制，其中将相应的控制指令发送给驱动装置140。特别是能通过界面155将控制指令输入到控制装置中。此外，通过借助于界面输入相应的规格规定（Formatvorgaben），能借助于控制装置150来实现运动规则的自动选择或计算。

参照图2，应用具有切割装置或刀具115的纵向加工辊110，以便对不连贯的材料130、例如纸板拱形部（Kartonagebögen）进行加工。下面要阐述的各个长度与加工点、即切割装置115的外周或者材料传输面相关。

加工辊115具有外周长度u，该外周长度通过纵向加工辊110的旋转轴线A与要加工的材料130的距离来确定（u=2rp）。材料130具有材料长度L，切割装置115具有工具长度w。

在图2的左侧示出了加工过程的开始，即这样的时刻：材料拱形130在该时刻到达加工辊110的作用区域，并且同时使加工辊110如此定位，使得切割装置115同样位于作用区域中。为了实现整齐的加工，最迟在这个时刻需要纵向加工辊110和材料130的同步运动。

在图2的右侧示出了第二时刻，在该第二时刻所述加工过程结束。此外，虽然材料130仍位于纵向加工辊110的作用区域中，但是切割装置115就要离开该作用区域。通过加工获得的加工长度或切割长度用s来标注。为了高质量地实施该加工，要确定同步区域或同步长度S，该同步长度在一侧或两侧超出切割长度并且描述了纵向加工辊110和材料130同步运动的区域。

在同步区域S已经离开作用点或下止点之后，实施补偿运动。根据材料130的长度L和速度以及下一次加工过程的位置（例如同一材料拱形的末端或下一材料拱形的开端），该补偿运动包括加工辊110的加速或制动、必要时直至停车。在制动直至停车时和稍后的、下一次加工之前发生的加速时，对最佳的能量节约来说下述情况是有意义的，即将补偿长度配备于整个使用的空间。

为此在现有技术中，从外周长度u中减去同步区域S，并且将形成的剩余长度定义为补偿长度。然而这并不能传递到根据图2的情况，因为切割装置115至少在一侧超出同步区域S。出于这个原因，根据本发明附加地在考虑工具长度w的情况下来确定补偿长度。如在图2下部示出的那样，根据所示出的优选实施例，将补偿长度确定为在外周长度u、工具长度w以及同步区域的超出工具的部分之间的差。在这个实施例中，尽可能最大的部分用于所述补偿长度a。

当然，这种考虑同样能应用于具有一个以上的工具的加工辊。

在图3中根据本发明的一种优选实施例示出了加工装置、例如纵向加工辊的运动过程。示出了关于纵向加工辊的加工和补偿运动的各个图表。在此示出了各个用于辊的（角度）位置（a）、其速度（v）和其加速度（a）的图表。在本情况下速度v是重要的。切割区域、即其中借助于切割刀115实现材料带切割的区域用s来标注，同步区域用于S来标注。

在x轴上示出机器角度F_主（= 导轴位置），导轴的旋转例如为2875°（增量）。在y轴上示出了加工轴线的运动。在上面示出机器角度a_副，在此旋转例如采用360°。

在同步区域位于辊的作用区域中期间，加工辊的切向速度v_副等于要加工的材料的正的前进运动速度，在所示出的实例中为约60°/s乘以距离或半径。横向加工辊的位置a_副以及加速度a_副直接由所选择的速度得出。

可以看到两条界线310、320，借助于这两条界限示出补偿长度a，即，在此发生加工辊的制动、返回运动和加速。

切割装置在加工辊上在310°至60°的范围内的布置以所示出的示意图为基础。切割或加工在不连贯的材料的端部处实施，这由切割区域s的相对位置和工具长度（310°-60°）可以看出。为了实现整齐的加工，在两侧将切割长度s扩大10°，以便形成同步区域S。切割长度s在350°时的末端以下述方式来定义，即材料离开加工辊的作用区域。在这个时刻，已经能开始所述制动过程，以便提供尽可能在能量上有效的加工。然而在本实例中为了简化控制而选择对称的设计方案，即用于制动过程、返回运动以及加速过程的行程长度等于补偿长度a。根据本发明的一种未示出的、同样优选的设计方案，可以选择非对称的运动，即在本实例中，制动长度会比加速长度和用于返回运动的长度（= 补偿长度）更长。所述加速长度和用于返回运动的长度与补偿长度相应（在这里示出地仅加工后缘时；在加工前缘和后缘时，加速长度还可能比补偿长度更长）。

利用根据本发明的方法并且由于使用者的特殊规定，例如关于加工辊的所希望的加工距离、允许的反转等，能以灵活的方式在不同的运动规则的基础上来计算对于各个规定最佳的补偿运动。借助几何和物理参数（长度、距离、速度等），系统在以多个可能的运动规则的基础上来计算最佳的补偿运动。补偿运动的反转可以被预先规定和/或限定。

切向速度在不同的机器结构时可以连续是正的或者至少部分是负的。替代地或附加地，仅能允许加工辊的负的切向速度；在此，切向速度不必在每个运行状态中至少部分地是负的。

当然，在示出的附图中仅示出本发明的示例性的实施例。此外在不脱离本发明范围的情况下还可以考虑每种其它实施方式。

Claims

1. 用于使加工机械的具有外周长度（u）的加工辊（110）运行的方法，所述加工辊具有一带有沿周向延伸的工具长度（w）的工具（115），

其中定义一种沿周向延伸的加工长度（s），所述工具（115）在加工期间沿着所述加工长度与要加工的材料（130）相作用，

其中沿周向规定一种补偿长度（a），沿着所述补偿长度实施所述加工辊（110）的补偿运动，其中所述加工辊（110）的切向速度（v_副）至少部分地是负的，

其特征在于，所述补偿长度（a）借助于所述外周长度（u）、加工长度（s）和工具长度（w）来确定。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述补偿长度（a）借助于包括所述加工长度（s）的同步区域（S）来确定。

3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述补偿长度（a）被确定为在所述外周长度（u）与由所述工具长度（w）和加工长度的或者同步区域的未处于工具长度之内的部分组成的和之间的差。

4. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述补偿长度（a）被确定为在所述外周长度（u）与由所述加工长度（s）或同步区域（S）和工具长度的未处于所述加工长度或同步区域之内的部分的两倍组成的和之间的差。

5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加工辊设计成纵向切割辊（110）。

6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述补偿运动以下述方式来选择，即，形成尽可能低的能量消耗。

7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述补偿长度（a）附加地借助于材料长度（L）来确定。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述补偿运动仅包括返回运动。

9. 计算单元（150），其被布置用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

10. 具有程序代码手段的计算机程序，以便在下述情况下实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法的所有步骤，即，所述计算机程序在计算机或相应的计算单元（150）上执行。

11. 具有程序代码手段的计算机程序产品，所述程序代码手段存储在计算机可读的数据载体上，以便在下述情况下实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法的所有步骤，即，所述计算机程序在计算机或相应的计算单元（150）上执行。