DE102007047890A1

DE102007047890A1 - Positioniereinrichtung und Verwendung einer Positioniereinrichtung

Info

Publication number: DE102007047890A1
Application number: DE200710047890
Authority: DE
Inventors: Alexander Klupp
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung (1) zur Positionierung von entlang von Führungen (2, 2a, 2b) bewegbaren Schlitten (3, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) oder Stationen (4, 4.1, 4.2) in Rollenschneidmaschinen (20) oder anderen Verarbeitungsmaschinen für bogenförmiges Material, umfassend ein Absolutmesssystem und wenigstens eine über zumindest eine Steuereinrichtung (14.1, 14.2, 14.1a, 14.1b, 14.2a, 14.2b, 15) ansteuerbare Stelleinrichtung (7.1, 7.2, 7.1a, 7.1b, 7.2a, 7.2b). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Absolutmesssystem als magnetisches Absolutmesssystem ausgebildet ist, umfassend zumindest eine jeweils mit einem Schlitten (3, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) oder Station (4) verbundene Positionserfassungseinrichtung (9, 9.1, 9.2, 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b) und ein parallel zur Führung (2, 2a, 2b) angeordnetes und sich über den theoretisch möglichen Verstellweg (W) für den einzelnen bewegbaren Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) oder Stationen (4, 4.1, 4.2) erstreckendes Magnetband (8, 8a, 8b) mit Absolutcodierung, das von den Positionserfassungseinrichtungen (9, 9.1, 9.2, 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b) lesbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung zur Positionierung von entlang von Führungen bewegbaren Schlitten oder Stationen in Rollenschneidmaschinen oder anderen Verarbeitungsmaschinen für bahn- oder bogenförmiges Material, umfassend ein Absolutmesssystem und zumindest eine, über zumindest eine Steuereinrichtung ansteuerbare Stelleinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer derartigen Positioniereinrichtung.
Rollenschneidmaschinen umfassen in der Regel einen Längsschneideinrichtungssatz mit zumindest einer, vorzugsweise einer Mehrzahl von Längsschneideinrichtungen. Diese weisen ein Paar von Längsschneidelementen auf, die beidseitig an einer zu durchtrennenden Materialbahn wirksam werden und beispielsweise entweder als Messer oder aber eine Kombination aus einem Messer und einem rotierenden Schneidelement ausgeführt sind. Die einzelnen Längsschneidelemente einer Längsschneideinrichtung sind dabei parallel zueinander angeordnet, wobei diese wenigstens mittelbar an einer quer zu Maschinenrichtung ausgerichteten Trag- und Führungsrichtung verschiebbar gelagert sind. Dazu ist jedes der Längsschneidelemente im einfachsten Fall mit einem Längsschneidelementhalter, insbesondere Messerhalter, ausgestattet, der über einen Führungsschlitten, welcher Bestandteil des Messerhalters sein kann oder aber mit diesem verbunden ist, an der stationären Trag- und/oder Führungseinrichtung führbar. In Abhängigkeit des Erfordernisses zur Bereitstellung vordefinierter Rollenbreiten ist es notwendig, die Anordnung der Längsschneideinrichtungen an die Breiten anpassbar zu gestalten. Die Anpassung an die Breite der Rollen erfolgt dabei durch Positionierung der einzelnen Längsschneideinrichtungen über die Breite der Rollenschneidmaschine, das heißt quer zur Maschinenrichtung, wobei eine Mehrzahl derartiger Längsschneideinrichtungen vorgesehen sein kann. Um entsprechende Endrollen vordefinierter Breite schneiden zu können, ist eine genaue Positionierung der einzelnen Längsschneidelemente in einer Längsschneideinrichtung zueinander erforderlich. Zur Positionierung sind unterschiedliche Systeme vorbekannt.
Aus der Druckschrift DE 39 38 278 C2 ist eine Vorrichtung zum Positionieren von entlang von Führungen bewegbaren Schlitten oder dergleichen an Verarbeitungsmaschinen für bahn- oder bogenförmige Materialien vorbekannt. Diese umfasst eine als umlaufendes Band ausgebildete, sich parallel zu den Führungen erstreckende Antriebseinrichtung, an die jeder der Schlitten ankoppelbar ist. Zur genauen Positionserfassung der Schlitten ist ein absolut messendes Wegmesssystem vorgesehen, vorzugsweise in Form eines Winkelcodierers. Die Daten- und Energieübertragung erfolgt über einen Kabelschlepp.
In der Druckschrift WO 2004/014619 A1 ist eine Längsschneideinrichtung mit einer Positionsbestimmungseinrichtung in Form eines magnetostriktiven Systems beschrieben. Das magnetostriktive System ist parallel zur Trag- und Führungseinrichtung angeordnet. An der Halterung für das einzelne Längsschneidelement, welches an der Trag- bzw. Führungseinrichtung verschiebbar geführt ist, ist ein Positionsgeber in Form zumindest eines Dauermagneten vorgesehen, der einen parallel zur Führungsschiene angeordneten Wellenleiter zumindest teilweise in Umfangsrichtung umschließt. Ferner umfasst das Positionsbestimmungssystem zumindest eine Sensorelektronik und einen Signalumwandler. Das Messsystem basiert auf der Überlagerung von magnetischen Feldern, durch welche eine elastische Verformung im Wellenleiter entsteht. Die zu messende Position wird durch den Positionsgeber bestimmt, der den Wellenleiter zumindest teilweise umschließt. Dazu wird ein Stromimpuls durch den Wellenleiter geschickt, durch welchen ein mit diesem örtlich veränderliches Magnetfeld um den Wellenleiter entsteht. Das Zusammentreffen mit dem Magnetfeld des Positionsgebers führt zu einem Torsionsimpuls. Dieser wird als akustische Welle vom Messort zum Ende des Wellenleiters geleitet und dort an einem Signalumwandler in einen elektri schen Impuls umgewandelt, wobei die Zeit zwischen zwei derartigen Impulsen die Position bestimmt. Insbesondere für Rollenschneidmaschinen mit einer erheblichen Breite sind diesem System jedoch Grenzen gesetzt, da hier mit einer Erhöhung der Magnetanzahl Echoerscheinungen auftreten können, die das Ergebnis beeinflussen. Ferner sind die einzelnen Messstangen nicht in beliebiger Länge lieferbar.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bisher bekannten Lösungen besteht darin, dass die Positionierung in der Regel über eine Steuereinrichtung erfolgt, welche von der zur Steuerung der Betriebsweise der Rollenschneidmaschine ohnehin vorgesehenen Steuereinrichtung gebildet wird. Die Steuerung wird dabei durch die Positionserfassung zusätzlich zu den die Betriebsweise gewährleistenden Steuerungsaufgaben belastet und somit die ohnehin kritische Zykluszeit verlängert, welche sich direkt auf die Positioniergeschwindigkeit und Genauigkeit auswirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Positioniereinrichtung für entlang von Führungen bewegbare Schlitten oder Stationen in Schneidmaschinen oder anderen Verarbeitungsmaschinen von bahn- oder bogenförmigen Materialien derart weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll der Einsatz der Positioniereinrichtung nicht durch die Breite der Maschine hinsichtlich ihrer Anwendung begrenzt sein, und ferner eine möglichst exakte Positionierung in kürzester Zeit zulassen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 und 12 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäß ausgeführte Positioniereinrichtung für entlang von Führungen bewegbare Schlitten oder Stationen in Rollenschneidmaschinen oder anderen Verarbeitungsmaschinen für bahn- oder bogenförmiges Material, umfassend ein Absolutmesssystem und eine über eine Steuervorrichtung angesteuerte Stelleinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Absolutmess system als magnetisches Absolutmesssystem ausgeführt ist, umfassend zumindest eine mit einem Schlitten oder einer Station gekoppelte Positionserfassungseinrichtung und ein über den theoretischen Verstellweg des Schlittens oder der Station sich erstreckendes und eine Absolutcodierung aufweisendes Magnetband.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Schaffung eines verschleißfrei arbeitenden Absolutmesssystems für die Position von in Führungen bewegbaren Schlitten oder Stationen mit einfachen Mitteln. Aufgrund der Verwendung eines magnetischen Bandes, das sich in Bewegungsrichtung des Schlittens, insbesondere über den gesamten Verstellweg erstreckt und mit einer Codierung versehen ist, ist eine exakte Positionierung mit einfachen Mitteln möglich. Da das Magnetband dabei eine beliebige Länge aufweisen kann, ist die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung hinsichtlich ihrer Anwendung in Bezug auf die Länge der Maschine, in welcher diese eingesetzt wird, nicht beschränkt. Das Magnetband erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten theoretisch möglichen Verstellweg, das heißt den möglichen Verschiebeweg für die Schlitten und Stationen, einschließlich eines Raumes zur Realisierung einer Parkposition, beispielsweise einem Messerbahnhof.
Das Magnetband ist parallel zur Führung angeordnet, wobei die Anordnung entweder beabstandet zur Führung oder aber in dieser integriert erfolgen kann. Die erste Ausführung bietet dabei den Vorteil, dass diese hinsichtlich der Anordnung der Positionserfassungseinrichtungen relativ frei ist, die Positionserfassungseinrichtungen jedoch immer in Abhängigkeit der Anordnung des Magnetbandes anzuordnen sind.
Gemäß einer zweiten Ausführung ist das Magnetband in der Führung integriert, wodurch eine Art Kapselung erfolgt und das Magnetband weitestgehend vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Allerdings setzt dies voraus, dass die zur Führung komplementären Elemente an den Schlitten beziehungsweise Stationen und der Führung entsprechend ausgebildet sein müssen, um die Positionserfassungsein richtung verschleißfrei in der Führung führen zu können, beispielsweise mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmung.
Bei der Positionserfassungseinrichtung handelt es sich um einen Geber, insbesondere eine Leseeinrichtung, die eine Positionserfassung über das codierte Magnetband ermöglicht. Um mit Steuereinrichtungen kommunizieren zu können, umfasst diese zumindest eine Sendeeinrichtung, vorzugsweise eine Sende- und Empfangseinrichtung.
Die Erstreckung des magnetischen Bandes erfolgt vorzugsweise einteilig über die gesamte Erstreckung der Führung einschließlich der Parkposition. Das Magnetband kann als starres oder vorzugsweise als flexibles Gebilde ausgebildet sein, das an der Maschine gegenüber der Führung in entsprechender Weise parallel geführt oder in dieser integriert wird. Die Ausbildung als flexibles Magnetband bietet dabei den Vorteil, dass dieses hinsichtlich der Lagerung einfach handelbar und auch auf einfache Art und Weise anbringbar ist.
Die die Stelleinrichtungen beaufschlagenden Steuerungen können dabei entweder als zentrale Steuerung oder aber dezentrale Steuerung ausgebildet sein. Im erstgenannten Fall ist einer Mehrzahl von in einer Führung geführten Schlitten, die hinsichtlich ihrer Position zueinander frei einstellbar sind, eine gemeinsame Steuereinrichtung zugeordnet. Die Steuereinrichtung umfasst dazu zumindest einen Eingang, welcher mit einer Einrichtung zur Vorgabe von Sollpositionen für die einzelnen Schlitten und die zur Einstellung erforderlichen Ist-Positionen der einzelnen Schlitten vorgesehen ist. Ferner ist die Steuereinrichtung wenigstens mittelbar mit einer, dem einzelnen Schlitten zugeordneten Stelleinrichtung gekoppelt, die mit einer Stellgröße zur Erzeugung der erforderlichen Relativbewegung beaufschlagbar ist. In diesem Fall finden alle Steuervorgänge hinsichtlich der Einstellung der einzelnen Positionen der Schlitten oder Stationen in einer gemeinsamen Steuerung statt. Dies bedeutet, dass diese für die einzelnen Schlitten gleichzeitig abgearbeitet werden müssen, was sich auf die Positionierzeit als auch auf die Genauigkeit auswirken kann. Wird die gemeinsame Steuereinrichtung von einer übergeordneten Steuereinrichtung gebildet, in der noch weitere Steueraufgaben abgearbeitet werden, verstärkt sich dieser Nachteil.
Daher wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung jedem der einzelnen Schlitten bzw. Stationen eine separate Steuereinrichtung zugeordnet, welche gemäß einer ersten Ausführung im Schlitten integriert ist oder aber gemäß einer zweiten Ausführung an diesem lösbar befestigt ist. Die zweite Möglichkeit bietet den Vorteil einer einfachen Austauschbarkeit. In jedem Fall weist jede der einzelnen Steuervorrichtungen einen Eingang auf, an welchem der Sollwert für die einzustellende Position vorgegeben wird und zumindest ein Ausgang, über welchen die Stelleinrichtung angesteuert wird. Der Vorteil dieser Lösung besteht in einer sehr geringen Reaktionszeit. Die einzelnen Steuervorrichtungen sind dabei mit einer übergeordneten Steuerung gekoppelt, wobei vorzugsweise über die übergeordnete Steuerung die Sollwertvorgabe erfolgt. Ferner werden nach erfolgter Positionierung vorzugsweise die neu eingestellten Istpositionen auch an die übergeordnete Steuerung gemeldet. Bei einem Ausfall der einzelnen Steuereinrichtung besteht dann die Möglichkeit, in diesem Fall die Steuerung über auch allein über die übergeordnete Steuereinrichtung vornehmen zu können.
Die einzelnen Verbindungen der Steuereinrichtung können drahtlos oder aber über Leitungsverbindungen realisiert werden. Vorzugsweise werden drahtlose Systeme verwendet. Ferner können die Ist-Werte für die Positionen einem Kommunikationsnetzwerk zugeführt werden, beispielsweise einem CAN-Bus, über welchen diese von beliebigen Steuerungen abrufbar sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung sind den einzelnen Schlitten beziehungsweise Stationen Näherungsschalter, insbesondere induktive Näherungsschalter, zugeordnet, um eine Kollision mit benachbarten Schlitten bei der Relativbewegung zueinander zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise in Rollenschneidmaschinen einsetzbar. Dabei kann diese insbesondere zur Positionierung der einzelnen Längsschneideinrichtungen herangezogen werden und ferner zur Positionierung von Stationen einer Wickelstation.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung das Grundprinzip einer erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung;
2a und 2b verdeutlichen Möglichkeiten der Anordnung der Positionserfassungseinrichtungen;
3 verdeutlicht anhand eines Signalflussbildes den Ablauf der Positionierung;
4a bis 4c verdeutlichen Ausführungen der Steuerung; und
5 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einer Rollenschneidmaschine in Form einer Längsschneidmaschine den Einsatz einer erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung.
Die 1 verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung die Ausführung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Positioniereinrichtung 1 für entlang von Führungen, hier beispielsweise einer Führung 2, bewegbare Schlitten 3 oder Stationen 4 in Schneidmaschinen oder anderen Verarbeitungsmaschinen für bahn- oder bogenförmige Materialien. Die Positioniereinrichtung 1 umfasst eine Positionsbestimmungseinrichtung 5, die als Absolutmesssystem ausgebildet ist, insbesondere als magnetisches Absolutmesssystem. Ferner ist eine Steuervorrichtung 6 vorgesehen, über die in Abhängigkeit der mittels der Positionsbestimmungseinrichtung 5 bestimmten Istposition XP_ist und einer erforderlichen Sollposition XP_soll für den einzelnen Schlitten 3 über eine Stelleinrichtung 7 die geforderte Sollposition XP_soll eingestellt wird. Der Begriff Steuervorrichtung beinhaltet alle Komponenten und Systeme, die zur Realisierung von Steuerfunktionen erforder lich sind wie Erfassungseinrichtungen, Stelleinrichtungen und Steuergeräte sowie die erforderlichen Verbindungen zwischen diesen. Der Begriff Steuergerät charakterisiert das eigentliche, die Verarbeitung übernehmende System.
In der 1 sind dazu beispielhaft zwei Schlitten 3.1 und 3.2 dargestellt. Jedem Schlitten 3.1 und 3.2 ist eine Stelleinrichtung 7.1 beziehungsweise 7.2 zugeordnet. Dabei können Bestandteile der Stelleinrichtung 7.1 auch Bestandteile der Stelleinrichtung 7.2 sein.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 5 für die einzelnen Schlitten 3.1, 3.2 umfasst ein sich über den theoretischen Verstellweg erstreckendes längliches Gebilde in Form eines Magnetbandes 8. Dieses kann als flexibles oder starres Band 8 ausgebildet sein. Das Magnetband 8 weist eine Absolutcodierung auf. Die Absolutcodierung entspricht dabei einer Längenskalierung für den vom jeweiligen Schlitten 3.1, 3.2 bzw. der Station 4.1, 4.2 theoretisch überfahrbaren Verstellweg W einschließlich eventueller Parkpositionsbereiche. Die Positionsbestimmungseinrichtung 5 umfasst ferner zumindest eine, einem Schlitten zugeordnete Positionserfassungseinrichtung 9. Dazu ist einem Schlitten 3.1, 3.2 bzw. einer Station 4.1, 4.2 zumindest immer eine Positionserfassungseinrichtung 9.1, 9.2 zugeordnet.
Sind wie in 1 dargestellt eine Mehrzahl von Schlitten 3.1, 3.2 oder Stationen 4.1, 4.2 in der gleichen Führung 2 geführt, sind diese jeweils durch eine eigene Positionserfassungseinrichtung 9.1, 9.2 charakterisiert, wobei jedoch das gleiche Magnetband 8 zum Ablesen der Position genutzt wird. Vorzugsweise ist jedem der einzelnen Schlitten 3.1, 3.2 bzw. Stationen 4.1, 4.2 jeweils nur eine Positionserfassungseinrichtung 9.1 bzw. 9.2 zugeordnet. Denkbar ist es jedoch auch, insbesondere zu Überprüfungszwecken, mehrere, vorzugsweise zumindest zwei, derartige Positionserfassungseinrichtungen an jeweils einem Schlitten 3.1, 3.2 bzw. einer Station 4.1, 4.2 vorzusehen. Die einzelne Positionserfassungseinrichtung 9.1, 9.2 ist mit dem Schlitten 3.1, 3.2 bzw. der Station 4.1, 4.2 verbunden. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung entweder in den Schlitten 3.1, 3.2 bzw. die Stationen 4.1, 4.2 integriert oder aber seitlich zu diesen. Derartige Möglichkeiten sind beispielsweise in der 2 wiedergegeben, wobei in 2a schematisiert vereinfacht eine Integration einer Positionserfassungseinrichtung 9 im Schlitten 3 zeigt. Die 2b verdeutlicht demgegenüber eine Anordnung in Längsrichtung der Führung 2 betrachtet seitlich neben dem Schlitten 3 bzw. der Station 4. Letztere Ausführung bietet den Vorteil einer besonders leichten und einfachen Zugängigkeit, die auch einen Austausch der Positionserfassungseinrichtung 9 auf einfache Art und Weise erlaubt.
Als Stellenrichtungen 7.1, 7.2 fungieren eine dem einzelnen Schlitten 3.1, 3.2 bzw. der Station 4.1, 4.2 zugeordnete Antriebseinheit 10, umfassend zumindest eine Fördereinrichtung 11 und einen Antrieb 12. Dabei kann, wie in 1 verdeutlicht, allen in der Führung 2 geführten Schlitten 3.1, 3.2 bzw. Stationen 4.1, 4.2 eine gemeinsame Fördereinrichtung 11 und ein gemeinsamer Antrieb 12 zugeordnet werden. Zur Einstellung unterschiedlicher Positionen relativ zueinander ist eine Einrichtung 13.1, 13.2 zur jeweils wahlweisen Kopplung oder Entkopplung des jeweiligen Schlittens 3.1, 3.2 bzw. der Stationen 4.1, 4.2 von der Fördereinrichtung 11 vorgesehen.
Die Positionserfassungseinrichtung 9, 9.1, 9.2 ist im einfachsten Fall als Sensor ausgebildet. Dieser fungiert quasi als Lesegerät für die am magnetischen Band 8 codierte Position.
Die Funktionsweise der Positioniereinrichtung 1 ist beispielhaft in der 3 anhand eines Signalflussbildes beschrieben. Dabei wird für einen Schlitten 3 bzw. eine Station 4 eine Sollposition XP_soll vorgegeben. Diese bestimmt sich durch eine Lage bezogen auf ein Koordinatensystem an das Führungssystem in der XY-Ebene in Y-Richtung, das heißt Längsrichtung der Führung 2. Dazu wird ferner der aktuelle Ist-Wert XP_ist für den jeweiligen Schlitten 3 bzw. die Station 4 ermittelt und anhand der Abweichung deltaXP des Sollwertes XP_soll vom Ist-Wert XP_ist eine Stellgröße Y7 als Funktion der Abweichung deltaXP generiert, mittels der die Stelleinrichtung 7 zur Einstellung der erforderlichen Sollposition XP_soll angesteuert wird. Um diese Steuerungsaufgaben auszuführen, bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Dabei wird grundsätzlich zwischen einer zentralen und einer dezentralen Steuerung unterschieden.
Ein Beispiel für eine zentrale Steuerung ist in der 1 dargestellt und in schematisiert vereinfachter Darstellung mit den zur Positionierung erforderlichen Ein- und Ausgangsgrößen in 4a wiedergegeben. Bezogen auf die Ausführung in 1 ist dabei den einzelnen Schlitten 3.1, 3.2 bzw. den Stationen 4.1, 4.2, die in der Führung 2 geführt werden, eine Steuervorrichtung 6 zugeordnet, umfassend zumindest eine Steuereinrichtung 14, die mit den jeweiligen Positionserfassungseinrichtungen 9.1 und 9.2 der einzelnen Schlitten 3.1, 3.2 wenigstens mittelbar gekoppelt ist, beispielsweise über eine feste Leitungsverbindung oder aber drahtlos und ferner mit den Stelleinrichtungen 7.1, 7.2 der einzelnen Schlitten 3.1, 3.2. Der Steuereinrichtung 14 wird dabei der Sollwert XP_soll für die erforderliche Sollposition eines Schlittens 3, hier beispielsweise für die Schlitten 3.1, 3.2 in Form von XP3.1_soll sowie XP3.2_soll, zugeführt. Die Sollposition XP3.1_soll sowie XP3.2_soll ist durch die entsprechende Lage in Längsrichtung der Führung 2 charakterisiert. Wird zur Steuerung der Position der einzelnen Schlitten 3.1, 3.2 eine, diesen gemeinsam zugeordnete Steuereinrichtung 14 verwendet, kann diese direkt von der übergeordneten Steuereinrichtung zur Steuerung der Maschine gebildet werden. Dies kann unter Umständen zu einer Verlangsamung der Positionsbestimmung und Positionseinstellung führen. Daher wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung eine dezentrale Steuervorrichtung 6 gewählt. Mögliche Ausführungen sind beispielsweise in den 4b und 4c anhand der Ausführung in 1 in schematisch vereinfachter Darstellung wiedergegeben. Dazu ist jedem einzelnen Schlitten 3, hier 3.1 und 3.2, eine Steuervorrichtung 14.1 bzw. 14.2 zugeordnet, wobei die jeweiligen Steuereinrichtungen 14.1 bzw. 14.2 mit zumindest einer übergeordneten Steuereinrichtung 15 gekoppelt sind, über die die Sollwertvorgabe XP_3.1soll und XP_3.2soll erfolgt. Dazu ist die übergeordnete Steuervorrichtung 15 mit den einzelnen Steuereinrichtungen 14.1, 14.2 gekoppelt, wobei die Kopplung drahtlos oder aber über eine Leitungsverbindung erfolgen kann. Die Berechnung der erforderlichen Stellgrößen Y7.1, Y7.2 erfolgt dann in den einzel nen, den Schlitten 3 bzw. Stationen 4 zugeordneten Steuereinrichtungen 14.1 und 14.2, welche diese Größen entweder der Steuereinrichtung 15 zuführen, über die die Ansteuerung der Stelleinrichtungen 7.1, 7.2 erfolgt oder aber gemäß 4c die Stelleinrichtungen 7.1, 7.2 direkt ansteuern. Dabei kann die Datenübertragung vorzugsweise über einen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, erfolgen.
Bei allen Ausführungen ist die Positionsbestimmungseinrichtung 5 derart ausgebildet, dass sich das Magnetband 8 über den gesamten tatsächlich theoretisch möglichen Verschiebeweg W eines einzelnen Schlittens 3 bzw. einer Station 4 erstreckt und diesem durch eine Längsskalierung quasi eine Art Koordinatensystem aufprägt, wobei hier die Erstreckung in Breitenrichtung der Maschine erfolgt und damit die Y-Richtung in einem Koordinatensystem beschreibt.
Die 5 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung einen Ausschnitt aus einer Rollenschneidmaschine 20, insbesondere einer Längsschneidmaschine zum Schneiden laufender Materialbahnen M mit zumindest einer Längsschneideinrichtung 16.1 bis 16.2 in einer Ansicht in einer Ebene, die durch die Breite der Rollenschneidmaschine 20 und einer senkrecht zu dieser, insbesondere einer Senkrechten zur Maschinenrichtung, charakterisiert ist. Die einzelne Längsschneideinrichtung 16.1, 16.2 umfasst jeweils zwei Schneidelemente, die als Messer eine Messerpaarung 17, hier 17.1 bzw. 17.2, bilden. In der Anordnung sind die ersten der Messer als Obermesser 18.1a, 18.2a und die zweiten Messer der jeweiligen Messerpaarung 17.1 als Untermesser 18.1b, 18.2b bezeichnet. Die Lagerung der einzelnen Ober- und Untermesser 18.1a, 18.1b erfolgt in den entsprechenden Halteeinrichtungen in Form von so genannten Messerträgern, die hier beispielhaft für die einzelnen Messer mit 19.1a, 19.1b, 19.2a, 19.2b bezeichnet sind. Die Messerträger 19.1a, 19.1b sind in axialer Richtung, das heißt über die Maschinenbreite B, verschiebbar an einer Führung 2a, 2b gelagert. Die Lagerung der Obermesser 18.1a, 18.2a erfolgt an der Führung 2a und die Lagerung der Untermesser 18.1b, 18.2b an der Führung 2b. Die Messerträger 19.1a, 19.1b, 19.2a, 19.2b können mit den Schlitten 3.1a, 3.2a bzw. 3.1b, 3.2b verbunden sein oder aber bilden diese in einer besonders vorteilhaften Ausführung aus. Zur Fest stellung der einzelnen Messer in ihrer Position über die Maschinenbreite B betrachtet sind Feststelleinrichtungen 21.1a, 21.2a bzw. 21.1b, 21.2b vorgesehen. Diese können verschiedenartig ausgebildet sein. Die Feststellung kann dabei durch Kraftschluss oder Formschluss oder einer Kombination aus beiden Möglichkeiten erfolgen.
Je nach Ausführung ist entweder lediglich eine Längsschneideinrichtung 16.1 vorgesehen oder aber ein Längsschneideinrichtungssatz, welcher aus einer Mehrzahl von Längsschneideinrichtungen besteht. Dabei sind die einzelnen Längsschneideinrichtungen 16.1, 16.2 je nach Anforderung in einem bestimmten Abstand zueinander über die Breite B der Rollenschneidmaschine angeordnet. Diese sind in ihrer Lage relativ zueinander in Längsrichtung der Führung 2 und damit in Breitenrichtung der Maschine verschiebbar. Jedem der einzelnen Längsschneidelemente der Längsschneideinrichtung 16.1 und 16.2 ist eine eigene Positionserfassungseinrichtung 9, hier 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b, zugeordnet. Diese bilden zusammen mit dem magnetischen Band 8a, 8b, das sich über den gesamten theoretisch möglichen Verstellweg des einzelnen Messerträgers 19.1a, 19.1b bzw. 19.2a, 19.2b erstreckt, ein magnetisches Absolutmesssystem. Den Obermessern 18.1a, 18.2a ist ein derartiges Magnetband 8a und den Untermessern 18.1b, 18.2b ein weiteres Magnetband 8b zugeordnet. Die Magnetbänder 8a, 8b sind vorzugsweise parallel zur Führung 2a, 2b angeordnet. Jeweils im Zusammenwirken mit den Positionserfassungseinrichtungen 9.1a, 9.1b und 9.2a, 9.2b bilden diese eine Positionsbestimmungseinrichtungen 5, hier 5a und 5b. Das Messprinzip zur Ermittlung der Absolutpositionen der einzelnen Messerträger 19.1a, 19.1b bzw. 19.2a, 19.2b fungiert berührungslos. Das Magnetband 8a und 8b ist dabei vorzugsweise parallel zur Führung 2a bzw. 2b angeordnet. Denkbar ist jedoch auch, je nach Ausgestaltung und Anordnung der Positionserfassungseinrichtungen 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b eine Integration in den Führungen 2a, 2b, wobei dann die Positionserfassungseinrichtung 9.1a, 9.1b bzw. 9.2a, 9.2b jeweils derart in den Messerträger 9.1a bzw. 9.1b bzw. den mit diesem gekoppelten oder diesen bildenden Schlitten 3a, 3b integriert sein müssen, das ein Abtasten des magnetischen Bandes 8a, 8b möglich ist.
Die 5 verdeutlicht ferner besonders vorteilhafte Ausführungen mit dezentraler Steuerung. In diesem Fall sind jeweils in den Messerträgern 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b Steuereinrichtungen 14.1a, 14.1b bzw. 14.2a, 14.2b integriert. Die Positionierung kann damit für jeden der einzelnen Messerträger 19.1a bzw. 19.1b und 19.2a, 19.2b in den einzelnen Steuereinrichtungen separat erfolgen. Während die Anordnung der Positionserfassungseinrichtungen 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b an die Anordnung des magnetischen Bandes 8a, 8b gebunden ist und immer derart erfolgt, dass diese im Zusammenwirken eine Absolutposition bestimmen, kann die Anordnung der Steuereinrichtung 14.1a, 14.1b, 14.2a, 14.2b beliebig am Messerträger 19.1a, 19.1b bzw. 19.2a, 19.2b erfolgen. Zwischen der einzelnen Positionserfassungseinrichtung 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b ist lediglich eine datenmäßige Kopplung mit der jeweiligen Steuereinrichtung 14.1a, 14.1b, 14.2a, 14.2b vorzusehen, welche wiederum drahtlos oder über eine Leitungsverbindung realisiert werden kann. In den jeweiligen Steuereinrichtungen 14.1a, 14.1b, 14.2a, 14.2b erfolgt die Verarbeitung der konkreten Istposition als Eingangsgröße für den jeweiligen Messerträger 19.1a, 19.1b, 19.2a, 19.2b. In Abhängigkeit von der gewünschten Sollposition XP1a_soll, XP1b_soll, XP2a_soll, XP2b_soll erfolgt dann die Ermittlung der erforderlichen Stellgrößen Y7.1a, Y7.1b, Y7.2a, Y7.2b zur Ansteuerung der Stelleinrichtungen 7.1a, 7.1b, 7.2a, 7.2b. Dabei kann jedem der einzelnen Messerträger eine separate Stelleinrichtung zugeordnet werden oder aber die einzelnen Messerträger 19.1a, 19.2a bzw. 19.1b, 19.2b nutzen Bestandteile der Stelleinrichtungen gemeinsamen. Die Stelleinrichtung umfasst eine Antriebseinheit 10a, 10b in Form einer Fördereinrichtung 11a, 11b, hier in Form eines endlos umlaufenden Bandes oder einer Kette, die über einen Antrieb 12a, 12b angetrieben wird. Die Ausrichtung erfolgt derart, dass die Fördereinrichtung parallel zur Führung 2a bzw. 2b angeordnet ist und die einzelnen Messerträger 19.1a, 9.2a über Einrichtungen 13.1a, 13.2a an die Fördereinrichtung 11.a ankoppelbar sind, während die Messerträger 19.1b, 19.2b über Einrichtungen 13.1b, 13.2b an die Fördereinrichtung 11b koppelbar sind. Der Antrieb ermöglicht eine Bewegung des Bandes oder der Kette in Umlaufrichtung, so dass über diese die entsprechend angekoppelten Messerträger 19.1a bis 19.2b mit bewegt werden.
Zur Vermeidung von Kollisionen untereinander können die einzelnen Messerschlitten mit in Bewegungsrichtung weisenden Näherungsschaltern, vorzugsweise induktiv arbeitenden Nährungsschaltern ausgestattet sein. Diese sind dabei in Breitenrichtung B und damit in Längsrichtung der Führung 2a, 2b betrachtet jeweils beidseitig des jeweiligen Schlittens angeordnet.
Die erfindungsgemäße Lösung ist dabei nicht auf die in der 5 dargestellte konkrete Ausführung in Rollenschneidmaschinen 20 zur Positionierung von Längsschneideinrichtungen beschränkt. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Positionierung von einzelnen(Wickel-)Stationen 4. Dabei gelten alle genannten Ausführungen für die Schlitten 3 auch für die(Wickel-)Stationen 4, wobei die Führung in der Regel ebenfalls mittels Schlitten oder Gleitführungen erfolgt.

1: Positioniereinrichtung
2, 2a, 2b: Führung
3, 3.1a, 3.1b: Schlitten
3.2a, 3.2b: Schlitten
4, 4.1, 4.2: Station
5, 5a, 5b: Positionsbestimmungseinrichtung
6: Steuerung
7.1, 7.2, 7.1a, 7.1b: Stelleinrichtung
7.2a, 7.2b: Stelleinrichtung
8, 8a, 8b: Magnetband
9, 9.1, 9.2: Positionserfassungseinrichtung
9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b: Positionserfassungseinrichtung
10, 10a, 10b: Antriebseinheit
11, 11a, 11b: Fördereinrichtung
12, 12a, 12b: Antrieb
13.1, 13.2, 13.1a,: Einrichtung
13.1b, 13.2a, 13.2b: Einrichtung
14, 14.1, 14.2, 14.1a: Steuerreinrichtung
114.1b, 14.2a, 14.2b: Steuereinrichtung
15: Steuereinrichtung
16.1, 16.2: Längsschneideinrichtung
17.1, 17.2: Messerpaar
18.1a, 18.2a: Obermesser
18.1b, 18.2b: Untermesser
19.1a, 19.1b: Messerträger
19.2a, 19.2b: Messerträger
20: Rollenschneidmaschine
21.1a, 21.1b: Feststelleinrichtung
21.2a, 21.2b: Feststelleinrichtung
B: Breite
M: Materialbahn
W: Verstellweg
XP_ist: Ist-Wert
XP_soll: Sollposition
XP_3.1soll, XP_3.2soll: Sollposition
y: Koordinate im xy-Koordinatensystem
Y7, Y7.1, Y72, Y7.1a: Stellgröße
Y7.1b, Y7.2a, Y7.2b: Stellgröße

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3938278 C2 [0003]
- WO 2004/014619 A1 [0004]

Claims

Positioniereinrichtung (1) zur Positionierung von entlang von Führungen (2, 2a, 2b) bewegbaren Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) oder Stationen (4, 4.1, 4.2) in Rollenschneidmaschinen (20) oder anderen Verarbeitungsmaschinen für bogenförmiges Material, umfassend ein Absolutmesssystem und wenigstens eine, über zumindest eine Steuereinrichtung (14.1, 14.2, 14.1a, 14.1b, 14.2a, 14.2b, 15) ansteuerbare Stelleinrichtung (7.1, 7.2, 7.1a, 7.1b, 7.2a, 7.2b), dadurch gekennzeichnet, dass das Absolutmesssystem als magnetisches Absolutmesssystem ausgebildet ist, umfassend zumindest eine, jeweils mit einem Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) oder Station (4, 4.1, 4.2) verbundene Positionserfassungseinrichtung (9, 9.1, 9.2, 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b) und ein parallel zur Führung (2, 2a, 2b) angeordnetes und sich über den theoretisch möglichen Verstellweg (W) für den einzelnen bewegbaren Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) oder die Station (4, 4.1, 4.2) erstreckendes Magnetband (8, 8a, 8b) mit Absolutcodierung, das von den Positionserfassungseinrichtungen (9, 9.1, 9.2, 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b) lesbar ist.
Positioniereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetband (8, 8a, 8b) parallel zur Führung (2, 2a, 2b) und beabstandet zu dieser angeordnet ist.
Positioniereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetband (8, 8a, 8b) in der Führung (2, 2a, 2b) integriert ist.
Positioniereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung (9, 9.1, 9.2, 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b) als Leseeinrichtung ausgebildet ist, umfassend eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung zur Kommunikation mit einer Steuereinrichtung (14, 14.1, 14.2, 14.1a, 14.1b, 14.2a, 14.2b, 15).
Positioniereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetband (8, 8a, 8b) sich über den gesamten theoretisch möglichen Verstellweg (W) und der Parkposition der Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) erstreckt.
Positioniereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) zumindest eine einzelne Positionserfassungseinrichtung (9, 9.1, 9.2, 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b) integriert ist.
Positioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) zumindest eine einzelne Positionserfassungseinrichtung (9, 9.1, 9.2, 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b) angeordnet ist.
Positioniereinrichtung (1) nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (14, 15) einer Mehrzahl von Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) gemeinsam zugeordnet ist.
Positioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung als dezentrale Steuerung ausgebildet ist, umfassend eine jedem der einzelnen Schlitten (3, 3.1, 3.2, 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b) zugeordnete Steuerungs- und/oder Regeleinrichtung (14.1, 14.2, 14.1a, 14.1b, 14.2a, 14.2b), die über eine Kommunikationsschnittstelle mit einer übergeordneten Steuervorrichtung (15) und/oder einer Einrichtung zur Sollwertvorgabe kommunizieren.
Positioniereinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als übergeordnete Steuereinrichtung (15), die einer Rollenschneidmaschine zugeordnete Steuereinrichtung fungiert.
Verwendung einer Positioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, zur Positionierung von Längsschneideinrichtungen (16.1, 16.2) in einer Rollenschneidmaschine (20).
Verwendung einer Positioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Wickeleinrichtung zur Positionierung von Stützwalzen.