-
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Steuerung Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf die automatische Steuerung der Bewegung von langgestrecktem
Material und betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Anhalten des
Materials an einer vorbestimmten Stelle.
-
Die Erfindung umfasst dabei ein Verfahren zum automatischen Anhalten
von langgestrecktem Material, wenn eine bestimmte Länge des Materials an einem festen
Punkt vor beigelaufen ist, wobei das Verfahren das Zählen von Impulsen enthält,
die jedesmal erzeugt werden, wenn das Material eine Wegeinheit weiterläuft und das
Vergleichen der
Zählung dieser Impulse mit einer Zählung, die entsprechend
der gewdnschten Länge eingestellt worden war, so dass ein Difierenz-Signal zur Steuerung
der Bewegung des Materials entsteht und das Material an der gewünschten Stelle angehalten
wird.
-
Die Erfindung umfasst weiteren Verfahren zum automatischen Anhalten
von langgestrecktem Material, wenn eine bestimmte Länge dieses Materials an einem
festen Punkt vorbeigelaufen ist, wobei dieses Verfahren die Verzögerung des Materials
einschliesst, wenn es sich der gewünschten Stellung nähert, und bei einer weiteren
Stufe werden nach der anfänglichen Verzögerung Zählimpulse jedesmal erzeugt, wenn
das Material eine Entfernungseinheit weitergelaufen ist, worauf diese Impulse mit
einer entsprechend der vorgewählten Länge eingestellten Zählung verglichen werden,
wodurch ein Differenz-Signal zur Steuerung eines Antriebsmotors und zum Halten des
Materials an der gewünschten Stelle geliefert wird0 Mach einem weiteren Sçhritt
der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum automatischen Anhalten langgestreckten
Materials, wenn eine bestimmte Länge des Materials an einem festen Punkt vorbeigelaufen
ist, Vorrichtungen zur Erzeugung von Impulsen jedesmal, wenn das Material eine
Einheitsentfernung
zurückgelegt hat; Vorrichtungen zur Zählung der so erzeugten Impulse und zum Vergleich
der Zählung mit einer entsprechend der vorgewähnten Länge eingestellten Zählung,
um ein Differen-Sgnal zu liefern sowie von dem Differenz-Signal gesteuerte Vorrichtungen
zur Steuerung der Bewegung des Materials, um das Material an der gewünschten Stelle
anzuhalten.
-
Die Erfindung kann zum Schneiden von langgestrecktem Material zu Trägern
bestimmter Länge verwendet werden, wobei in diesem Falle der genannte feste Punkt
die Säge sein kann.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Blockschaltbild, das schematisch
ein automatisches Steuersystem zum Anhalten eines Trägers darstellt, wenn eine bestimmte
Länge von 3 bis 50 Metern an einer Säge vorbeigelaufen ist und Fig. 2 erläutert
einen in den System von Fig. 1 verwendeten Fotozellenkopf.
-
Fig. 1 zeigt einen Träger 1 aus heissem Material, der über einen Rollgang
2 an einer Säge 3 vorbeiläuft. Eine Reihe
von Fotozelleneinheiten
4 ist an dem Rollgang entlang mit Abstand von jeweils einem Meter von der bäge an
an der Ausgangsseite+ und erstreckt sich über eine Länge von 50 Metern0 Jede der
Fotozelleinheiten 4 hat die in Fig. 2 gezeigte Form und wird weiter unten näher
beschrieben. Dabei ist jede Fotozelleneinheit eo ausgebildet, dass sie ein elektrisches
Stufensignal liefert, wenn die Vorderkante des Trägers an der betreffenden Fotozelle
vorbeiläuft. Jedes dieser Ausgangssignale wird getrennt über eine entsprechende
Leitung zu einer Koinzidenzeinheit 6 geleitet. Zur Vereinfachung sind die Ausgänge
der Fotozelleneinheit so dargestellt, als ob sie durch eine gemeinsame Leitung 5
mit der Koinzidenzeinheit 6 verbunden sind.
-
Der Bedienungsmann der säge hat Steuerungen 7, um die gewünschte Trägerlänge
in Einheiten von Metern und Zentimetern über einen Bereich von 3 bis 50 Metern einzustellen.
Wenn die gewünschte Trägerlänge so eingestellt ist, werden die betreffenden Längen
in Metern und Zentimetern jeweils in Metern und Zentimeter-Speicheqn8 und 9 gespeichert
und, falls erforderlich, werden die Meter-und Zentimeter-Speicher 8 und 9 jeweils
mit den Koinzidenz-+ vorgesehen
einheiten 6 und 10 verbunden.
-
Die Koinzidenzeinheit 6 vergleicht die vorgewählte Länge in Metern
mit den von den Fotozelleneinheiten 4 erhaltenen Ausgangssignalen. Die Anordnung
der Koinzidenz einheit 6 ist so getroffen, dass, wenn diese ein Ausgangssignal von
derjenigen Fotozelleneinheit enthält, die 2 Meter voraus von der der gespeicherten
Meterlänge entsprechenden Fotozelleneinheit ist, die Koinzidenzeinheit 6 ein Signal
zu einer Motorsteuereinheit 11 liefert, das bewirkt, dass die Geschwindigkeit des
Motors verringert und damit auch die Geschwindigkeit des Rollganges beispielsweise
au9 ein Viertel verringert wird0 Diese Verringerung der Geschwindigkeit erfolgt
vorzugsweise mit einer gleichförmigen Verzögerung.
-
Weiterhin überträgt die Koinzidenzeinheit 6, wenn sie von derjenigen
Fotozelleneinheit, die 1 Meter vor der gewählten Meterlänge entsprechenden Fotozelleneinheit
angeordnet ist, ein Signal zur Offnung UND-Torkreises 12.
-
Wenn die Koinzidenzeinheit 6 von der Fotozelleneinheit 4, die der
vorgewählten Meterlänge entspricht, ein Signal erhält, dann überträgt die Koinzidenz
einheit 6 ein Signal zur Offnung des Uj-Torkreises 18 während einer kurzen Zeit;
das
zu dem Torkreis 18 übertragene Signal wird vorzugsweise durch die Differenziation
des Stufenausgangssigals, das von der betreffenden Fotozelleneinheit erhalten wurde,
gebildet, so dass der Torkreis 18 geöffnet und dann wieder schnell geschlossen wird.
-
Sin Impulsgenerator 13 ist über ein Getriebe mit einer Meßrolle 14,
die genauso breit ist wie die Rollen des Rollganges, verbunden. Diese Meßrolle wird
gegen den Flansch des Trägers gedrückt. Der Impulsgenerator kann aber auch von dem
Getriebe des Rollenganges oder Rollentisches angetrieben werden. Auf jeden Fall
liefert der Impulegenerator bei jeder Vorwärtsbewegung des Trägers ein um einen
Millimeter einen Impuls. Diese Impulse werden, wie Fig. 1 zeigt, zu dem UND-Torkreis
12 und auch zu dem UND-Torkreis 15 geleitet, von wo sie, wenn der Torkreis 15 offen
ist, über eine Leitung 34 zu einem Eingang eines Zweiweg-Digital-Analog-Umsetzers
17 laufen. Der Impulsgenerator 13 ist so ausgebildet, dass er zu einer Leitung 32
bei jeder Rückwärtsbewegung des Trägers 1 um einen Millimeter einen Impuls liefert.
Diese Impulse werden zu dem UND-Torkreis 15 geleitet und laufen von dort, wenn der
Torkreis 15 offen ist, über eine Leitung 35 zu einem zweiten Eingang des Digital-Analog-Umsetzers
17.
-
Wenn der UND-Torkreis 12 durch ein Signal von der Koinzidenzeinheit
6 geöffnet ist, werden die Impulse in dem Zähler 16 gezählt, der zu der Zentimeter-Koinzidenzeinheit
10 elektrische Signale weiterleitet, die die Zählung der von dem Generator 13 erhaltenen
Impulse darstellen.
-
Die Einheit 10 ist so ausgebildet, dass sie zum Öffnen des UND-Torkreises
15 ein Signal liefert, wenn die von den elektrischen Signalen, die ihr von dem Zähler
16 zugefillirt wurden, dargestellte Zählung der gespeicherten Zentimeternuner entspricht
(d.h. einer Zählung des 10-fachen der gewählten Zentimeterlänge) zuzüglich 800.
Die Einheit 10 liefert mit anderen Worten ein Signal zu dem UED-Torkreis 15, wenn
der Träger 200 mm von der an der Steuerung 7 eingestellten Stelle entfernt ist.
Die Impulse von dem Impulegenerator 13 werden dann über die Leitung 33 durch den
Torkreis 15 und über die Leitung 34 in den Zweiweg-Digital-Analog-Umsetzer 17 geleitet,
der ein Fehlersignal hervorruft, das ständig kleiner wird, wenn die Zahl der eingeführten
Impulse von 0 auf 200 anwächst. Dieses Fehlersignal wird zur Steuerschaltung 11
geleitet. Das Fehlersignal steuert die Steuerschaltung 11 so, dass der Rollentisch
2 entsprechend der Grösse des Fehlersignals verlangsamt wird und dass der nollentisch
angehalten wird, wenn das Fehler signal bei einer Zählung von 200 Null erreicht,
d. h. wenn die gewünschte Stellung erreicht ist.
-
Falls ein ffberschreiten auftreten sollte, dh. wenn die Vorderkante
des Trägers über die Stellung hinausläuft, an der dieser halten sollte, dann bewirkt
das von dem Digital-Analog-Umsetzer erzeugte Fehlersignal eine Umkehrung der Antriebsrichtung
des Rollentisches. Wenn in diesem Falle der Träger rückwärts bewegt w;ird, liefert
der Impulsgenerator 19 über die Leitung 32 durch den UND-Torkreis 15 und über die
Leitung 35 einen Impuls pro Millimeter Rückwärtsbewegung des Trägers. Diese in den
zweiten Eingang des Digital-Analog-Umsetzers 17 geleiteten Impulse verringern in
geeigneter Weise das von dem Umsetzer 17 erzeugte Fehlersignal. Die Motorsteuerung
kann aus einem Leonardsatz, einem Gleichrichter oder ähnlichem Wechselspannungssystem
oder aus einer Kontaktsteuerung mit Umkehrmöglichkeit bestehen.
-
Wie bereits beschrieben, wird die Geschwindigkeit des Rollentisches
von dem Fehlersignal aus dem Umsetzer 17 proportional gesteuert und bis zur gewünschten
Haltestellung nach und nach auf Null verringert. Es kann jedoch auch eineLin-Aus-Steuerung
für den Rollentischmotor vorgesehen sein, wobei die Geschwindigkeit gleichmässig
bleibt, wenn das Fehlersignal über einem bestimmten Wert liegt und der Motor ausgeschaltet
wird, wenn das Fehlersignal unter diesen Wert fällt, so dass der Träger an dem
gewünschten
Punkt zur Ruhe gebracht wird.
-
Vorteilhaft wird auch eine automatische Prüfung angewendet.
-
Hierfür ist der Zähler 16 so ausgebildet, dass er zu dem UND-Torkreis
18 ein elektrisches Signal liefert, das die Gesamtzahl der vom Zähler 16 aus dem
Generator 13 empfangenen Impulse darstellt. Man sollte hervorheben, dass, wenn,
wie bereits erwähnt, der Torkreis 18 durch das Signal von der Koinzidenzeinheit
6 geöffnet ist, dieses elektrische Signal eine Zählung von 1000 darstellt, da während
des Zeitraumes zwischen dem Offnen der Torkreise 12 und 18 die Führungskante des
Trägers eine Entfernung von einem Meter, d. h. dem Abstand zwischen den Fotozelleneinheiten
4,weitergelaufen ist. Bei der beschriebenen Vorrichtung wird jedoch ein Fehler von
plus/minus 5 mm zugelassen. So wird, wenn der Torkreis 18 geöffnet worden ist, das
elektrische Signal von dem Zähler 16 durch den UND-Torkreis 18 zu einer Selbstprüfschalteinheit
19 weitergeleitet. Die Einheit 19 prüft die Grösse des vom Zähler 16 kommenden elektrischen
Signals. Wenn diese Grösse einer Zählung von 995 bis 1005 Impulsen durch den Zähler
16 entspricht, dann betätigt die Einheit 19 eine Anzeige B, um die genaue Arbeitsweise
des Gerätes anzuzeigen und schliesst ein Paar Relaiskontakte 20, um die anschliessende
Betätigung der bäge 3 zu ermöglichen. Wenn
die Grösse des vom Zähler
16 kommenden elektrischen Signals einer Zählung entspricht, die nicht innerhalb
des Bereiches von 995 bis 1005 liegt, dann kann von der Anzeigevorrich tung B ein
Alarmsignal gegeben werden und die Relaiskontakte 20 bleiben offen, um eine anschliessende
Betätigung der Säge 3 zu verhindern. Wie bereits erwähnt, wird der Torkreis 18 von
der Koinzidenz einheit 6 geöffnet und dann schnell geschlossen, so dass die Prüfechaltereinheit
19 fast augenblicklich das ihr durch den Torkreis 18 von dem Zähler 16 zugeführte
elektrische Signal prüfen kann.
-
Wenn der Träger geschnitten worden ist, läuft das Hinterende der geschnittenen
Länge an der am nächsten an der Säge gelegenen Fotozelleneinheit 4 vorbei, und diese
Fotozelleneinheit wird stromlos und bewirkt über die Leitung 21 einen Rückstellimpuls.
Dieser Rückstellimpuls wird zu den Koinzidenzeinheiten 6 und 10, dem UND-Xorkreis
12, dem Zähler 16 und dem Umsetzer 17 geleitet, um die Anordnung für dieAnkunft
der Vorderkante des ungeschnittenen Trägers wieder in Bereitschaft zu bringen.
-
Während ein Träger oder Balken geschnitten wird, kann der Bedienungsmann
der bälge die Länge des nächsten Trägers einstellen. Nehmen wir beispielsweise an,
er wählt die Länge von 8,6 m0 Wenn die Endkante des zuvor geschnittenen
Trägers
an der Fotozelleneinheit 4, die ein Meter von der Säge entfernt ist, vorbeiläuft,
wird diese neue gewählte Länge von den Speichern 8, 9 zu den Koinzidenz einheiten
6 bezw. 10 weitergeleitet. Wenn der ungeschnittene Träger 6 Meter weitergelaufen
ist, liefert die Koinzidenzeinheit 6 das Signal zu der Steuerschaltung kl, und der
Rollentisch wird auf ein Viertel seiner Geschwindigkeit verlangsamt.
-
Wenn 7 Meter durchlaufen sind, wird der Torkreis 12 getSffnet. Die
anfängliche Verlangsamung, die vor dem Öffnen dieses Torkreises stattfand, wird
so vorgenommen, dass, falls zwischen dem Träger und der Meßrolle während der Verlangsamung
irgendein Schlupf auftritt und hierbei ist die Möglichkeit am grössten, die Anhaltegenauigkeit
nicht beeinträchtigt wird.
-
Wenn die Vorderkante des Trägers die 7. Zelle 4 erreicht, öffnet der
von der Koinzidenzeinheit 6 herrührende Impuls den Torkreis 12 und der Zähler 16
fängt an, die Impulse von dem Generator 13 zu zählen. Wenn sich der Träger 1,6 m
weiterbewegen soll, sollte der Träger angehalten werden, wenn der Zähler 16 eine
Zählung von 1600 registriert. Wenn 1400 Impulse gezählt worden sind, wird der Torkreis
15 geöffnet und die restlichen 200 Impulse werden in den Umwandler 17 geleitet,
der ein analoges Fehlersignal hervorruft, das der Differenz zwischen einer Zählung
von 200
und der durch den Torkreis 15 gelaufenen Zahl von Impulsen
entspricht. Dieses Fehlersignal, das sich nach und nach verringert und Null erreicht,
wenn der Träger die gewünschte Stellung einnimmt, steuert die Schaltung l1,um den
Rollentisch zur Ruhe zu bringen, wenn der Träger in dieser Stellung ist0 Wie bereits
erwähnt, sind Vorkehrungen dafür getroffen, wenn die Vorderkante des Trägers diese
Stellung überschreitet.
-
Für einen zufriedenstellenden Betrieb sollten die Hinterkante des
vorhergehenden Trägers und die Vorderkante des folgenden Trägers mindestens einen
Meter auseinanderliegen.
-
Aus diesem Grunde ist die Schaltung so aufgebaut, dass sie sicherstellt,
dass, nachdem der Schnittvorgang beendet ist, der Auslaufrollentisch vor dem Einlaufrollentisch
in Betrieb gesetzt wird.
-
Die Fotozelleneinheiten 4,von denen eine in Fig. 2 gezeigt ist, sind
im vorliegenden Falle so ausgebildet, dass sie durch die vom heissen Träger ausgesandte
Energie betätigt werden. Es ist Jedoch klar, dass bei einer Abwandlung der Erfindung
die Potozellen so ausgebildet sein können, dass sie in geeigneter Weise von einer
Wellenenergie, die entweder unterbrochen oder zu den Fotozellen übertragen wird,
betätigt werden, wenn die Vorderkante des Trägers an
der betreffenden
Fotozelle vorbeiläuft.
-
Wenn man nun Fig. 2 betrachtet, sieht man, dass jede Fotozelleneinheit
4 so aufgebaut ist, dass sie, wie bereits erwähnt, ein stufenförmiges elektrisches
Ausgangssignal liefert, wenn die Vorderkante des Trägers die Zone 28 erreicht; jede
der Fotozelleneinheit ist so ausgebildet, dass die Zone 28 verhältnismässig schmal
ist. Aus diesem Grunde besitzt jede Fotozelleneinheit einen Behälter 22 mit einem
Schlitz 23 durch den die Strahlung von dem Träger aufgenommen wird, eine Sammellinse
mit zwei strahlendurchlässigen Abschnitten 24, 25, die in einer ihrer Brennweite
entsprechenden Entfernung von dem Schlitz angeordnet ist, und 2'otozellen 26, 27,
die hinter der Linse so angeordnet sind, dass die durch den Linsenteil 24 hindurchgehende
Strahlung von der Zelle 26, aber nicht von der Zelle 27, empfangen wird und die
durch den Linsenteil 25 gehende Strahlung von der Zelle 27, aber nicht von der Zelle
26, aufgenommen wird.
-
Wenn sich das Vorderende des Trägers der Zone 28 nähert, wird von
einer der beiden Foto zellen 26 und 27 Strahlung empfangen, von der anderen jedoch
erst, wenn der Träger die Zone 28 durchläuft. Wenn beide Fotozellen 26 und 27 von
der Strahlung getroffen werden, liefern sie ein Signal für einen UND-llorkreis 30.
Sobald der Torkreis 30 zum ersten
Xal Signale von beiden Fotozellen
26 und 27 erhält, welche anzeigen, dass die Vorderkante des Trägers in der Zone
28 angekommen ist, überträgt der UM)-Torkreis 30 ein stufenförmiges elektrisches
Ausgangs signal zu der Koinzidenseinheit 6, wie dies bereits beschrieben wurde.
Mit der Sammellinse und den beiden Fotozellen wird bezweckt, die Aufnahmezone 28
einzuengen, ohne die von der Zone empfangene Strahlungamenge durch Verengung des
Spaltes zu verringern.
-
Die Grösse der Winkelzone 28, in der Strahlung durch beide Teile der
Linse läuft, wird das Verhältnis zwischen der Entfernung der Fotozelleneinheit 4
von dem heissen Gegenstand, der Breite des Schlitzes 23, dem Abstand der beiden
Linsenteile 24, 25 und der Brennweite der Linse bestimmt.
-
Die Zone 28 ist daher zur Betätigung des UND-Torkreises 30 scharf
begrenzt und kann nur etwa einen halben Zentimeter breit sein, wenn die Fotozelleneinheit
etwa 200 cm von dem heissen Objekt entfernt ist.