DE19726872A1 - Verfahren zum Steuern einer kontinuierlich transportiertes Material schneidenden Rollenschere - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Rollenschere bzw. einer Schere mit umlaufenden Messern, die zum Schneiden eines laufenden bzw. kontinuierlich transportierten Materials bei dessen Transport mit Hilfe von Schneidkanten ausgelegt ist, die unter numerischer Steuerung gedreht werden und hierbei dem kontinuierlich bewegten Material (bzw. Materialbahn) nachfolgen bzw. nachgeführt werden, wobei die Drehrate bzw. Drehgeschwindigkeit der Schneidkanten zwischen aufeinanderfolgenden Schnitten unter numerischer Steuerung derart geändert wird, daß eine geschnittene Länge jeweils einem vorab festgelegten Wert entspricht.

Fig. 7 zeigt eine Rollenschere bzw. Schere mit umlaufenden Messern, die ein Paar Schneidkanten 11, 12 enthält, zwischen denen ein kontinuierlich bewegtes Material (bzw. Materialbahn) 13 hindurchgeführt wird, so daß dieses durch den kämmenden Eingriff zwischen den Schneidkanten 11, 12 geschnitten wird. Zur Synchronisation der Laufgeschwindigkeit des Materials 13 mit der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Schneidkanten 11 und 12 enthält die Rollenschere ein Getriebe 15 mit variabler Drehzahl bzw. mit variablem Übersetzungsverhältnis (variables Getriebe) wie etwa ein nicht kreisförmiges Getriebe bzw. ein nicht kreisförmiges Zahnrad ("non-circular-gear") oder ein Differentialgetriebe, das die Drehung eines Motors 14 auf die Schneid­ kanten 11 und 12 derart überträgt, daß die Geschwindigkeit geändert wird, wenn ein Punkt oder Bereich des Materials bzw. der Materialbahn 13, an dem der Schneidvorgang zu erfolgen hat, zwischen den Schneidkanten 11 und 12 hindurchläuft, und ferner die mittlere Geschwindigkeit einer Umdrehung der Schneidkanten in Abhängigkeit von der Größe der gewünschten Schnitt­ länge verzögert oder beschleunigt wird. Bei einem solchen Getriebe 15 mit variabler Drehzahl ist es jedoch schwierig, die Schnittlänge während der kontinuierlichen Bewegung der Materialbahn zu ändern, oder es ist ein sehr hoher Arbeitsaufwand für eine an Ort und Stelle erfolgende Einjustierung des Getriebes mit variabler Drehzahl in Übereinstimmung mit einer gewünschten Änderung der Schnittlänge erforderlich, damit die Schnittgenauigkeit sichergestellt bleibt.

Im Hinblick hierauf ist in der US-PS-4 266 276 (entspricht der DE-PS 40 13 625) und der US-PS-5 122 964 (ausgegeben am 16. Juni 1992; entspricht der DE-PS 29 39 955) eine numerische Steuermethode vorgeschlagen, die eine direkte Änderung der Schnittlänge der Materialbahn ermöglicht, indem die Drehrate bzw. die Drehgeschwindigkeit der Schneidkanten 11 und 12 durch den Motor 14 direkt geändert wird. Mit dieser numerischen Steuermethode wurde beim praktischen Einsatz ein signifikanter Effekt erzielt. Die Anwendung dieser Methode ist seitdem auf das Schneiden während der kontinuierlichen Bewegung ("on-the-fly") nicht nur von Blättern oder Rohren aus Stahl, sondern auch auf jedes beliebige Material einschließlich von Nichteisen­ metallen, gerippten Papierlagen bzw. Kartonagen, Papieren, Filmen und beliebigen anderen Materialien (bzw. Lagermaterialien) ausgedehnt worden. Gleichzeitig hiermit ist eine Vielzahl von Entwicklungen und Verbesserungen hinsichtlich der mechanischen Einrichtungen einschließlich der Schneidkanten in Abhängigkeit von den zu schneidenden Materialarten vorgenommen worden. Jedoch ist die auf den Motor 14 ausgeübte numerische Steuermethode selbst im Grunde die gleiche geblieben wie bei der anfänglichen Realisierung.

Genauer gesagt, ist eine bei dem Stand der Technik eingesetzte Wellenform für die Geschwin­ digkeitssteuerung, die bei einem die Schneidkanten antreibenden Motor zum Schneiden eines kontinuierlich transportierten Materials mit unterschiedlichen Längen eingesetzt wird, im wesentlichen gemäß der Darstellung in Fig. 2 ausgelegt, wobei die Abszisse die Zeit T repräsen­ tiert, während auf der Ordinate die Geschwindigkeit V aufgetragen ist.

Bei einer größeren Schnittlänge bleiben die Schneidkanten in ihrer Heim- bzw. Ausgangsposition, so daß die Bewegung des Materials zunächst allein begonnen wird, und beginnen sich zu drehen, wenn sich der Punkt auf dem Material, an dem zu schneiden ist, annähert, wonach die Schneid­ kanten ihre Drehgeschwindigkeit so beschleunigen, daß sie gleich groß wird wie die Geschwin­ digkeit V_A des Materials, woran sich eine Steuerung zur Positionierung während des Fluges bzw. während der Bewegung anschließt, die die Erzielung einer Synchronisation zwischen der Geschwindigkeit des Materials und der Drehgeschwindigkeit der Kanten an einem Punkt enthält, der einer Zone θ unmittelbar vorhergeht, bei dem die Schneidkanten mit dem Material in Kontakt gelangen, wobei die Steuerung weiterhin bewirkt, daß die Schneidkanten in der Zone θ an der Position bleiben, bei der das Material zu schneiden ist, wie es in Fig. 2A dargestellt ist. Nachfol­ gend schließt sich an die Zone θ unmittelbar eine Zone γ an, bei der die Geschwindigkeit der Schneidkanten beibehalten wird, wonach die Schneidkanten dann verlangsamt werden, während sie sich ihrer Ausgangsposition annähern. Die Schneidkanten werden daher so rasch wie möglich in die Ausgangsposition oder Startposition zurückgeführt und in dieser Position angehalten, so daß die Einleitung eines nachfolgenden Zyklus vorbereitet ist.

In Fig. 2B ist die Steuerung für eine bei einem mittleren Wert liegende Schnittlänge dargestellt, wobei die Steuerung zur Positionierung während des Umlaufs in gleichartiger Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Steuerung bis zu der Zone θ auftritt. Nach der Durchführung des Schneidvorgangs wird die Geschwindigkeit in der Zone γ aufrechterhalten, um hierdurch den Schneidkanten die Rückkehr in ihre Ausgangsposition zu ermöglichen. Während des Verlaufs der nachfolgenden Verzögerung nähert sich ein nachfolgender Punkt an dem Material, bei dem der Schneidvorgang zu erfolgen hat, jedoch bereits an, bevor die Bewegung der Schneidkanten beendet ist. Demzufolge wird die Verzögerung unterbrochen und erneut eine Beschleunigung eingeleitet.

Wie in Fig. 2C dargestellt ist, schließt sich bei einer kürzeren Schnittlänge an die Zone θ unmittelbar eine Beschleunigung an. Jedoch nähert sich während der Beschleunigung ein zu schneidender Punkt an, so daß die Beschleunigung unterbrochen und durch eine Verzögerung ersetzt wird. An einem Punkt, der der Zone θ unmittelbar vorhergeht, wird eine Steuerung zur Nachführungspositionierung in der gleichen Weise wie bei einer größeren und einer bei einem mittleren Wert liegenden Schnittlänge begonnen. Nach Abschluß der Zone θ bzw. nach deren Vorbeilauf wird die Beschleunigung sofort wieder aufgenommen. Der vorstehend beschriebene Vorgang wird nachfolgend wiederholt.

Bei einer kürzeren Schnittlänge kann der Motor in manchen Fällen bis zu seiner maximalen Nenndrehzahl beschleunigt werden, um hierdurch eine verringerte Zeitspanne zwischen den Schneidvorgängen zu erzielen und die Zeitdauer, die für einen Umlauf der Schneidkanten erforderlich ist, zu verringern. In diesem Fall kann die Steuerung von der maximalen Nenn- Drehzahl oder einem oberhalb des Spitzenwerts liegenden Zustand zu einer Positionierung bzw. Anpassung der Verzögerung übergehen, bevor die Zone θ erreicht wird.

Tatsächlich wird in der Zone θ jedoch keine flache oder konstante Geschwindigkeit vorhanden sein, wie dies dargestellt ist, sondern es wird häufig die Drehzahl des Motors in Übereinstim­ mung mit dem mechanischen Aufbau eingestellt, so daß die Schneidkanten 11 und 12 in der gleichen Richtung und mit derselben Rate bzw. Geschwindigkeit wie das Material 13 laufen. Wenn ein erhöhtes Drehmoment zum Schneiden bzw. Trennen einer Scheibe erforderlich ist, wird eine entsprechende Kompensation benötigt und es muß die Schneidbeaufschlagung in Betracht gezogen werden, so daß die Zone θ einen komplizierten Geschwindigkeitsverlauf annimmt. Die Zone γ, die sich auf den Abschluß des Schneidvorgangs hin anschließt, nimmt ebenfalls unterschiedliche Formen in Abhängigkeit von dem mechanischen Aufbau an. So kann zum Beispiel eine spezielle Drehzahl zur Schneidkantenfreigabe bzw. Schneidkanten-Herausbe­ wegung (eine momentan erhöhte Geschwindigkeit) vorgesehen sein, um hierdurch zu verhindern, daß ein abgetrenntes Material bzw. Materialstück die Schneidkante 11 oder 12 berührt.

In Fig. 3 ist ein herkömmliches, numerisches Steuersystem dargestellt, mit dem die vorstehend beschriebenen, unterschiedlichen Profile für die Geschwindigkeitssteuerung erzielt werden. Eine Längenmeßrolle bzw. -walze 16 wird in rollender Berührung mit dem sich bewegenden Material 13 gehalten und steuert einen Längenmeßcodierer 17 an, der bei einer gegebenen Bewegungs­ strecke des Materials 13 jeweils einen Impuls erzeugt. Die Impulse werden durch einen Längen­ zähler 18 gezählt, der zum Beispiel zum Zeitpunkt des Abschlusses des Schneidvorgangs, oder an dem Ende der Zone θ, gelöscht wird. Folglich zeigt der Zählstand in dem Zähler 18 eine Länge L₁ an, um die das Material 13 seit dem Löschen des Zählers gewandert ist.

Die während des Umlaufs schneidende Rollenschere 19 ist entlang der Bewegungsstrecke des Materials bzw. der Materialbahn 13 angeordnet und enthält eine obere und eine untere Schneid­ kante 11, 12, die jeweils fest an einer Trommel 21 bzw. 22 angebracht sind. Die Drehbewegung des Motors 19 wird über das als Aufteilungsgetriebe wirkende Getriebe 15 auf die Trommeln 21 und 22 übertragen, so daß die Trommeln zu einer Drehung in der durch die Pfeile angegebenen Richtung veranlaßt werden. Somit kann das Material 13 aufgrund des kämmenden Eingriffs zwischen den beiden Schneidkanten 11 und 12 geschnitten werden. Der Motor 14 treibt weiterhin einen Codierer 23 für die Drehbewegungserfassung an, wobei die von dem Codierer 23 abgegebenen Impulse durch Zähler 24 und 25 gezählt werden. Der Zähler 24 wird nach dem Abschluß des Schneidvorgangs (oder an dem Ende der Zone θ) gelöscht, wobei der Zähler 25 zum gleichen Zeitpunkt auf einen Wert L′_2H voreingestellt wird, der einer zur Erreichung der Ausgangsposition entsprechenden Länge entspricht, was im weiteren Text beschrieben. Ein Zählstand L₂ in dem Zähler 24 entspricht einem Drehwinkel für die Schneidkanten 11 und 12 ab dem Ende der Zone θ. Wenn angenommen wird, daß die Schneidkanten 11 und 12 sich in horizontaler Richtung in der gleichen Weise wie das Material 13 bewegen, ergibt sich, daß der Wert "L₁-L₂" die Länge des Materialabschnitts repräsentiert, die vor den Schneidkanten 11 und 12 liegt. Die Steuerung wird daher derart durchgeführt, daß der Wert "L₁-L₂" gleich groß ist wie eine vorab eingestellte Schnittlänge L₀. Es ist jedoch ersichtlich, daß die horizontale Wanderbe­ wegung jeder Schneidkante 11 und 12 nach einer Umdrehung der zugeordneten Trommel auf null zurückkehrt. Dies muß bei der Festlegung der Größe der vorab eingestellten Länge L₀ bereits vorab in Betracht gezogen werden. Genauer gesagt wird die Länge L₂₀ einer Umdrehung bzw. eines Umlaufs der Schneidkante anfänglich von der vorab eingestellten Länge L₀ subtrahiert, um hierdurch eine scheinbare, vorab eingestellte Länge L′₀ = L₀-L₂₀ bereitzustellen. Auf diese Weise wird der Motor 14 so gesteuert, daß die vorab eingestellte Länge L₀, von der die Länge des vor den Schneidkanten liegenden Materialabschnitts, das heißt die Länge L₁-L₂ subtrahiert worden ist, das heißt eine verbleibende Länge E=L′₀-L₁+L₂=L₀-L₂₀-L₁+L₂ aufeinanderfolgend auf null gebracht wird. Es ist ersichtlich, daß L₂=L₂₀ bei einem Intervall zutrifft, das einer Umdrehung der Schneidkante, oder einem Intervall von einem Schnitt zu einem weiteren Schritt, entspricht, was zur Erzielung des Ergebnisses E=L₀-L₁=0 führt. Dies bedeutet, daß die Schnittlänge gleich groß ist wie die vorbestimmte Länge L₀.

Die vorstehende Beschreibung spiegelt das grundlegende, in den genannten US-Patentschriften offenbarte Prinzip wieder. Darüberhinaus ist eine Geschwindigkeitsschleife bzw. Geschwindig­ keitsregelschleife als eine untergeordnete Schleife vorgesehen, durch die das Prinzip der Servoregelung von L₂ als vorrangige Regelung gegenüber L₁ realisiert wird. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel werden die von dem Codierer 23 abgegebenen Impulse über einen Frequenz- Geschwindigkeits-Wandler (FV-Wandler) 26 in einen die Drehzahl des Motors 14 angebenden Wert umgewandelt, der zu einem Motortreibersignal rückgekoppelt wird. Eine Verstärker- und Treiberschaltung (DRV) 27 für den Motor 14 kann einen Thyristorwandler für einen Gleich­ strommotor, oder einen Pulsbreitenmodulations-Vektor-Wechselrichter für einen Wechselstrom­ motor enthalten. Ein von dem Frequenz-Geschwindigkeits-Wandler 26 abgegebenes Ausgangs­ signal wird zu der Treiberschaltung 27 zurückgekoppelt. Andererseits werden die von dem Codierer 17 abgegebenen Impulse in einem Frequenz-Geschwindigkeits-Wandler (FV-Wandler) 28 in ein die Geschwindigkeit des Materials 13 angebendes Geschwindigkeitssignal V_A umgewan­ delt. Eine Voreinstelleinrichtung 29 für die Voreinstellung der Schnittlänge stellt die vorab eingestellte oder vorbestimmte Schnittlänge L₀ bereit, von der in einem Addierer 31 die Länge L₂₀ eines Umlaufs der Schneidkanten subtrahiert wird. Unter Verwendung der scheinbaren, voreingestellten Länge L′₀ = L₀-L₂₀ sowie der Längen L₁ und L₂ berechnet ein Addierer 32 die verbleibende Länge E = L′₀-L₁+L₂. Damit eine lineare Änderung der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl als Reaktion auf eine Änderung der verbleibenden Länge E erzielt wird, wandelt ein numerischer Geschwindigkeitswandler (DV) 33, der eine Wurzelfunktion = ±αV_B durchführt, die verbleibende Länge E in eine Geschwindigkeit V_B für die verbleibende Länge um, die an einen Addierer 34 angelegt wird. Der Addierer 34 bestimmt seinerseits eine korrigierte Geschwindigkeit V_C=V_A-V_B für die verbleibende Länge, das heißt eine Geschwindig­ keitsreferenz bzw. ein Geschwindigkeitsreferenzsignal V_R. Bei einer größeren oder auch einer auf einem Zwischenwert liegenden Schnittlänge L₀ ist die verbleibende Länge bzw. das entspre­ chende Signal E positiv, so daß gilt V_A<V_C. Damit eilt L₁ den Wert L₂ voraus, und es nähert sich die verbleibende Länge E dem Wert null an. Bei einer kürzeren Schnittlänge ist die verbleibende Länge E negativ, so daß gilt V_A<V_C. In diesem Fall eilt L₂ dem Wert L₁ vor, und es nähert sich die verbleibende Länge E dem Wert null an.

Tatsächlich ist die verbleibende Länge E jedoch nicht gleich null, so daß sich eine Restabwei­ chung ergibt. Um diesem Sachverhalt Rechnung zu tragen, wird eine Restabweichung e₀ in der verbleibenden Länge E in der voreingestellten Länge L₀ vorgesehen, bevor sowohl der Zähler 18 (L₁) als auch der Zähler 24 (L₂) gelöscht werden. Der Ablauf beginnt somit mit E = L′₀+e₀, wobei die Schneidkanten 11 und 12, die dem Material 13 nachgeführt werden, in die in Fig. 2 gezeigte Zone θ mit einer Restabweichung e′₀ für den aktuellen Durchgang eintreten. In der Zone θ gilt E = L′₀-L₁+L₂+e₀ = e′₀. Hieraus ergibt sich, daß e₀ ≅ e′₀. Nach einer Umdrehung ist L₂ = L₂₀. Folglich gilt: L₀-L₂₀-L₁+L₂=L₀+L₁ = 0. Folglich ist die Schnittlänge bzw. geschnittene Länge gleich groß wie die voreingestellte Länge. Wie bereits vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 erwähnt, ist die Geschwindigkeit in der Zone θ nicht gleichförmig, und es kann daher eine Kompensation für den Längenmeßimpuls, der als die Referenz verwendet wird, zum Einsatz kommen, so daß die horizontale Komponente der Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidkanten 11 und 12 mit der Bewegung des Materials 13 synchronisiert ist.

Als Beispiel wird bei der in Fig. 3 gezeigten Rollenschere, die eine kreisförmige Bewegung durchführt, eine Multiplikation mit einem Faktor 1/cos θ bezüglich eines Eingangssignals sowohl für den Frequenz-Geschwindigkeits-Wandler 28 als auch für den Zähler 18 in der Zone θ durchgeführt. Darüberhinaus wird eine verfeinerte Steuerung zur Kompensation des für den Schneidvorgang erforderlichen Drehmoments des Motors durchgeführt, um hierdurch den durch einen Aufschlag bzw. eine schlagförmige Belastung oder Beanspruchung hervorgerufenen Geschwindigkeitsabfall des Motors 14 zu verringern. Diese verfeinerte Steuerung wird hier aber nicht näher erläutert.

Der Arbeitsablauf, der sich an die Beendigung des Schneidvorgangs oder an dem Ende der Zone θ anschließt, ist jeweils bei längeren (größeren), mittleren und kürzeren (kleineren) voreingestell­ ten Längen unterschiedlich, was im weiteren Text erläutert wird.

Bei einer längeren voreingestellten Länge gilt, daß sowohl der Zähler 18 als auch der Zähler 24 nach der Beendigung des Schneidvorgangs gelöscht werden und die voreingestellte Länge L₀ in der Voreinstelleinrichtung 29 voreingestellt wird. Die verbleibende Länge E vergrößert sich somit in gleicher Weise V_B, was zu folgendem Sachverhalt führt: V_A-V_B = V_C < 0. Das Signal V_C wird durch einen Begrenzer (LM) 35 durchgeleitet, und es kann angenommen werden, daß eine Drehrate oder Beschleunigung begrenzt wird, so daß sich ein Signal V′_C ergibt.

Auf der anderen Seite ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die die Schneidkanten 11 und 12 in ihre Ausgangsposition zurückführt. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel entspricht dies einer Kombination aus dem Zähler 25, einem numerischen Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlwandler (DV) 36, der die Funktion αV_D durchführt und zur Bereitstellung einer linearen Verzögerung als Reaktion auf eine Verringerung des von dem Zähler 25 abgegebenen Zählstands L′₂ dient, und dem Begrenzer (LM) 37, der ein von dem Wandler 36 abgegebenes Ausgangssignal begrenzt. Ein Vergleicher (CP) 38 vergleicht ein von dem Begrenzer 35 abgegebenes Ausgangs­ signal V′_C und ein von dem Begrenzer 37 abgegebenes Ausgangssignal V′₀ jeweils miteinander und betätigt einen Umschalter 36 derart, daß jeweils das größere Signal aus diesen beiden Signalen ausgewählt wird. Das ausgewählte Ausgangssignal wird als die Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlreferenz oder als Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlreferenzsignal verwendet, das zu der Verstärker- und Treiberschaltung 27 gespeist wird. Es ist festzustellen, daß das von dem Frequenz-Geschwindigkeits-Wandler 26 abgegebene Ausgangssignal so zurückgekoppelt wird, daß es in einem Addierer 40 von dem Drehzahlreferenzsignal subtrahiert wird.

Der Zähler 25 wird zum Zeitpunkt des Abschlusses des Schneidvorgangs auf einen Zählstand voreingestellt, der der Umfangslänge L′_2H entspricht, die von der gegebenen Position der Schneidkante zu der Ausgangsposition gemessen ist, wobei das Signal V_D zu diesem Zeitpunkt seinen maximalen Wert besitzt, der jedoch durch den Begrenzer 37 auf einen Wert V′_D begrenzt wird, der zum Zwecke der Entlastung der Schneidkanten relativ zu der Geschwindigkeit V_A des Materials gewählt ist. Da in diesem Fall V′_C < V′_D ist, wählt der Vergleicher 38 das Signal V′_D als das Drehzahlreferenzsignal aus, und es wird diese Drehzahl während der Zone γ beibehalten, bevor die Steuerung des Motors 14 bei V′_D = V_D in die Verzögerungsphase eintritt, während sich V_D als Ergebnis der Verringerung des in dem Zähler 25 gezählten Zählstands L′₂ verringert, wobei dann gegebenenfalls in eine Positionierungssteuerphase eingetreten wird, bei der der Motor in Übereinstimmung mit dem Zustand V_D ≅ 0 anzuhalten.

Nachfolgend führt eine Verringerung der verbleibenden Länge E, die aufgrund der Fortsetzung der kontinuierlichen Bewegung des Materials 13 auftritt, zu einer Verringerung des Signals V_B. Sobald das Signal V_C einen positiven Wert annimmt, wählt der Vergleicher das Signal V′_C als das Drehzahlreferenzsignal V_R aus, woraufhin der Motor 14 erneut in die Beschleunigungsphase eintritt. Wenn die Beschleunigung zu einer Beseitigung der verbleibenden Länge E führt, wird zu einer Servoregelung für V_B ≅ 0 und V_A ≅ V_C = V′_C, oder zu einer Positionierung während des Umlaufs bzw. der kontinuierlichen Bewegung übergegangen, um hiermit in die Zone θ einzutre­ ten.

Bei einer einen mittleren Wert aufweisenden voreingestellten Länge gilt folgendes: In diesem Fall vergrößert sich das Signal V_B an dem Ende der Zone θ ebenfalls, auch wenn die Zunahme nicht so groß wie bei einer größeren voreingestellten Länge ist. Somit wird V_C = V_A-V₆ positiv oder negativ, und es wird V_C = V′_C < V′_D. In gleichartiger Weise wie bei längeren voreingestellten Längen wird V′_D einmal als das Drehzahlreferenzsignal ausgewählt und es wird im Anschluß an die Zone γ zu einer Verzögerung übergegangen. Jedoch wächst in dem vorliegenden Fall V_C = V′_C erneut an, bevor die Bewegung zu einem Ruhezustand gelangt, und es wählt somit der Vergleicher 38 während des Vorgangs der Verzögerung das Signal V′_C als das Drehzahlreferenz­ signal V_R aus, wodurch die Beschleunigung und die Einleitung der Positionierung während des Umlaufs bzw. auf der sich kontinuierlich bewegenden Bahn wieder aufgenommen wird.

Bei einer kürzeren bzw. kleineren voreingestellten Länge gilt folgendes: Mit "kürzere voreinge­ stellte Länge" ist ein Fall bezeichnet, bei dem L₀ < L₂₀ ist, oder bei dem die voreingestellte Länge L₀ kürzer ist als die Umfangslänge L₂₀, die einer Umdrehung der Schneidkanten entspricht. In diesem Fall werden die Zähler 18 und 24 an dem Ende der Zone θ gelöscht, und es werden in der Voreinstelleinrichtung 29 der Wert L₀ und eine Restabweichung e₀ eingestellt. Die verblei­ bende Länge E=L₀-L₂₀+e₀ wird dann von Beginn ab negativ, und es wird auch das Signal V_B negativ. Somit wird der Wert V_A-V_B ≅ V_C größer als V_A, und es tritt kein Umschaltvorgang seitens des Vergleichers 38 zur Auswahl von V′_D auf, so daß das Drehzahlreferenzsignal V_R gleich V′_C bleibt. Da das Signal V_C in diesem Fall einen scharfen Anstieg zeigt, wird die Rate der Änderung des Drehzahlreferenzsignals V_R durch den Begrenzer 35 auf eine Beschleunigung begrenzt, die dem zulässigen Drehmoment des Motors 14 entspricht. Wie bereits vorstehend in Verbindung mit Fig. 2D erläutert, erreicht der Motor 24 in manchen Fällen seine maximale Nenndrehzahl. In jedem Fall wird das Drehzahlreferenzsignal bzw. Geschwindigkeitsreferenzsignal VR höher als die Geschwindigkeit V_A des Materials, so daß sich die verbleibende Länge E von ihrem negativen Wert in Richtung auf null ändert, und das Signal V_C gleichfalls in Richtung auf V_A verlangsamt wird. Wenn sich das Signal V_C verringert, wird das Signal V′_C während des Ablaufs dieser Verzögerung nicht länger begrenzt und erreicht V_C, so daß im Anschluß an eine Verschiebung bzw. einen Übergang zu der Verzögerung die Positionierung während der Bewe­ gung in der Zone θ stattfindet.

Auch wenn das Steuersystem in Fig. 3 in Form einer Hardware bzw. eines Schaltungsaufbaus gezeigt ist, wird seit kurzem auch häufig eine Softwareverarbeitung aufgrund einer Digitalisie­ rung bis hin zu der Verstärker- und Treiberschaltung 27 eingesetzt, das heißt genauer gesagt bis zu einem Verstärker in der vorhergehenden Stufe, mit Ausnahme der Leistungstreiberschaltung in dieser Schaltung. In einem solchen Fall ist die Anordnung gemäß Fig. 3 in Form von Software­ programmen realisiert. Darüberhinaus kann anstelle der Längenmeßwalze 16, die sich in Rollberührung mit dem Material 13 befindet, auch ein berührungsloser Längenmeßsensor, wie etwa ein mit Laser nach dem Doppler-Prinzip arbeitender Sensor, zur Bildung der Längenmeßim­ pulse eingesetzt werden.

Seit der Einführung von numerisch gesteuerten, mit kontinuierlicher Bahnbewegung arbeitenden Rollenscheren (NC-Rollenschere) in die Praxis vor mehr als zwei Jahrzehnten ist die grundlegende Ausgestaltung von solchen Maschinen durchgehend auf der Grundlage der Bewegungsge­ schwindigkeit des Materials relativ zu der Schnittlänge ausgelegt, oder basiert, anders ausge­ drückt, auf der Festlegung oder der Auswahl einer Lauf- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit V_A, die durch eine bestimmte Beschleunigung oder Verzögerung erreicht wird, um hierdurch eine gewünschte Schnittlänge L₀ zu erzielen. Eines der wichtigen Merkmale der Auslegung der Maschine ist somit, genauer gesagt, eine Kurve L-V (Länge/Geschwindigkeit), wie sie in Fig. 4A gezeigt ist, wobei diese Kurve die Beziehung zwischen einer Schnittlänge, ausgehend von einer minimalen Länge L_MIN bis zu einer maximalen Länge L_MAX, und der Bewegungsgeschwindigkeit V des Materials (oder der Liniengeschwindigkeit) veranschaulicht. Es ist jedoch festzustellen, daß die maximale, in Fig. 4A gezeigte Liniengeschwindigkeit V_MAX nicht nur durch eine bestimmte Rollenschere bestimmt wird, sondern auch durch die Auslegung der Linien- bzw. Transportge­ schwindigkeit, die bei der Verarbeitung vor und nach der Rollenschere eingesetzt wird, beeinflußt wird.

Die Art und Weise, wie der Verlauf der Motorgeschwindigkeit bzw. Motordrehzahl zur Erfüllung der geforderten Kurve L-V bei der Auslegung einer Kurve L-V für eine NC-Rollenschere festgelegt wird, steht in einem direkten Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, so daß nachste­ hend zahlenmäßige Beispiele vorgestellt werden.

Bei einer längeren, voreingestellten Länge

In Fig. 4B ist ein Geschwindigkeitsverlauf dargestellt, der bei der Auswahl eines Motors 14 anhand der Kurve L-V ein wichtiges Kriterium darstellt, wobei t_a die Zeitdauer der Beschleuni­ gung bis zum Erreichen V_MAX ausgehend von einem stationären Zustand bezeichnet, t_s eine Einstell- oder Festlegungszeit für die Positionierungssteuerung repräsentiert, die normalerweise in der Größenordnung von 0,05 Sekunden oder mehr liegt, t_T eine Übergangszeit bzw. Durchwan­ derungszeit durch die Zone θ bezeichnet, und t_d eine Verzögerungszeit ausgehend V_MAX bis zu dem Stoppzustand nach dem Ende der Zone θ bis zum Erreichen der Ausgangsposition repräsen­ tiert. Die Ausgangsposition ist hierbei bei der Umfangslänge L′_2H ab dem Ende der Zone θ vorgesehen. Aus Fig. 4B ist ersichtlich, daß mit Ausnahme der Einstellzeit t_s und der Durchwan­ derungszeit t_T, die die minimalen Anforderungen repräsentieren, jede andere beliebige Zeitspanne zum Zwecke der Beschleunigung und Verzögerung eingesetzt werden kann.

Es sei angenommen, daß V = 150 m/min = 2,5 m/s, die Umfangslänge L₂₀ = 0,64 m, t_s = 0,05 Sekunden, θ = 45° und die Umfangslänge L_T der Zone θ = (45/360)× 0,64 = 0,08 sind. Bei V_MAX ergibt sich t_T zu 0,08/2,5 = 0,032 Sekunden. Da die Fläche unterhalb des Geschwin­ digkeitsverlaufs bzw. der Geschwindigkeitskurve die Umfangslänge L₂₀ repräsentiert, ergibt sich:

(t₈ + t_T + (t_a + t_d)/²)V_max = L₂₀ (1)

Wenn t_a = t_d gewählt wird und die Zahlen in die Gleichung (1) eingesetzt werden, ergibt sich:

(t_a + 0,05 + 0,032)×2,5 = 0,64 oder t_a = 0,174 s

Dies bedeutet, daß ein Motor ausgewählt werden muß, der im Stande ist, ausgehend von dem stationären Zustand innerhalb von 0,174 Sekunden bis zur Geschwindigkeit V_MAX bei einem Drehmoment von 100% einschließlich der Trägheit der Maschine (einschließlich des Motors) zu beschleunigen. Die Motornennwerte springen von 75 kW/500 Umdrehungen je Minute zu 110 kW/500 Umdrehungen je Minute zu 150 kW/500 Umdrehungen je Minute. Es sei unterstellt, daß als Ergebnis der getroffenen Auswahl aus diesen Nennwerten ein Wert für t_a = 0,166 Sekunden erhalten wird. In diesem Fall ergibt sich die zulässige Einstellzeit wie folgt:

t_s = 0,05 + (0,174 - 0,166) = 0,058 (Sekunden).

Es ist ersichtlich, daß die gesamte Zeitspanne ab dem Beginn der Drehung bis zu dem Anhalten sich in folgender Weise ergibt: T = 0,166×2 + 0,058 + 0,032 (Sekunden) = 0,422 (Sekunden), was bedeutet, daß eine Umdrehung erzielt wird, indem in einem Zeitintervall von 0,422 Sekunden auf 2,5 m/s beschleunigt wird. Falls die Beschleunigung sofort begonnen wird, das heißt ausgehend von dem den Anhaltezustand repräsentierenden Zeitpunkt null, ergibt sich die resultierende Schnittlänge wie folgt:

L₀ = 0,422×2,5 = 1,055 m

Diese Länge repräsentiert den Grenzwert zwischen längeren Schnittlängen und einen mittleren Wert besitzenden Schnittlängen.

Für einen mittleren Wert besitzende Schnittlängen gilt folgendes: Bei dem vorliegenden Beispiel repräsentiert die Schnittlänge eine bei mittleren Werten liegende Schnittlänge, wenn sie unterhalb von 1,055 m liegt. In diesem Fall wird ein Geschwindigkeitsverlauf eingesetzt, wie er in Fig. 4C gezeigt ist. Da die Zeitspanne für die Beschleunigung und für die Verzögerung bei dem gleichen Wert von V_MAX verringert werden kann, steht für die Einstellzeit t_s ein entsprechender Bereich zur Verfügung. Es wird hier unterstellt, daß die gleichen Parameter wie diejenigen bei den längeren Schnittlängen verwendet werden.

Anfänglich wird t_s für L₀ = 0,9 m ermittelt. Es wird dabei davon ausgegangen, daß sowohl die Beschleunigungszeit als auch die Verzögerungszeit jeweils gleich t₁ sind. Das Material bewegt sich mit der Geschwindigkeit V_MAX für eine Zeitspanne bzw. Periode T, und es ist die durchwan­ derte Strecke bzw. Länge gleich L₀. Folglich ergibt sich T = 0,9/2,5 = 0,36. Wenn der Unterschied zwischen der Geschwindigkeit, bei der eine Umschaltung von der Verzögerung auf die Beschleunigung stattfindet, und dem Wert V_MAX mit Δ bezeichnet wird, ergibt sich: Δ/t₁ = V_MAX/t_s = 2,5/0,166. Eine Region 41, die in dem Geschwindigkeitsverlauf bzw. der Geschwin­ digkeitskurve schraffiert dargestellt ist (das heißt eine Region, die durch die Beschleunigungsli­ nie, die Verzögerungslinie und die Zeitachse für V_MAX umschrieben ist), weist eine Fläche auf, die sich zu Δ·t₁ = L₀ - L₂₀ = 0,9 - 0,64 = 0,26 berechnet. Wenn die Beziehungen eingesetzt werden, die für Δ/t₁ und Δ·t₁ ermittelt wurden, ergibt sich:

t₁² = (0,166/2,5)×0,26 oder t₁ = 0,1314 s.

Somit ergibt sich:

t_s = T-2t₁-t_T = 0,36 - 0,1314×2 - 0,032 = 0,065

Eine gleichartige Berechnung läßt sich für unterschiedliche Werte für die Schnittlänge L₀ durchführen, wobei die nachstehend angegebenen Ergebnisse erhalten werden:

Die Beschleunigungs- und die Verzögerungszeit 2t₁ verringert sich kontinuierlich, wohingegen sich die Einstellzeit t_s kontinuierlich vergrößert, bis L₀ = L₂₀ erreicht ist, woraufhin die Beschleu­ nigung und die Verzögerung nicht länger notwendig sind und das Material theoretisch mit jeder beliebig hohen Rate geschnitten werden kann.

Kürzere, voreingestellte Länge: Wenn die voreingestellte Länge L₀ kleiner ist als die Umfangs­ länge L₂₀, wird ein Geschwindigkeitsverlauf eingesetzt, wie er in Fig. 4D oder in Fig. 4E gezeigt ist. In diesem Fall repräsentiert ein Abschnitt V_m an der Kurve L-V (Fig. 4A), der unterhalb des Werts V_MAX angeordnet ist, eine Liniengeschwindigkeit. Es werden die gleichen Parameter wie für die längere bzw. größere, voreingestellte Länge verwendet. Da jedoch ein Betrieb oberhalb des Maximalwerts ("over-top") auftritt, wird der Spitzenwert der Umfangsgeschwindigkeit so berechnet, daß er gleich 120% des Werts von V_MAX beträgt, und es wird die Auswahl derart getroffen, daß V_TOP = 180 m/min = 3 m/s ist.

Es wird der Wert V_m für einen gegebenen Wert von L₀ ermittelt. Der Wert V_m repräsentiert die maximale Liniengeschwindigkeit bzw. Zeilengeschwindigkeit, relativ zu L₀ bzw. bezogen auf den Wert von L₀. Es sei angenommen, daß L₀ = 0,4 m ist. Wenn ein Unterschied zwischen der peripheren Spitzengeschwindigkeit V_TOP und dem Wert von V_M mit Δ bezeichnet wird, ergibt sich:

Δ/t₁ = V_MAX/t_a = 2,5/0,166

Demgemäß weist eine Region 42 in der Geschwindigkeitskurve, die oberhalb von V_m angeordnet ist, einen Bereich auf, der sich wie folgt berechnet:

Δ·t₁ = L₂₀ - L₀ = 0,64 - 0,4 = 0,24

Aus den vorstehend angegebenen Beziehungen ergibt sich:

t₁² = (0,166/2,5)×0,24, oder t₁ = 0,1262 s und Δ = 1,90 m/s

V_m wird anhand der minimalen Einstellzeit t_s = 0,05 Sekunden festgelegt. Folglich ergibt sich:

(2t₁ + t_s + t_T)V_m = L₀
(2×0,1262 + 0,05 + (0,08/V_m) = 0,4
oder V_m = 1,06 m/s
V_TOP = 1,90 + 1,06 = 2,96 < 3,0

Wenn L₀ = 0,50 m ist, werden die Werte t₁, t_s und V_m in gleichartiger Weise unter Zugrundele­ gung der Annahme berechnet, daß die gleiche Geschwindigkeitskurve verwendet wird, wie sie in Fig. 4D gezeigt ist.

Δ/t₁ = 2,5/0,166, Δ·t₁ = 0,64 - 0,5 = 0,14
t₁ = (0,166/2,5)×0,14,
oder t₁ = 0,0964 s, Δ = 1,452 m/s
t_s = 0,05 s
(2×0,0964 + 0,05 + 0,08/V_m)V_m = 0,5
V_m = 1,73 m/s
V_TOP = 1,452 + 1,73 = 3,18 < 3,0

Dies bedeutet, daß der Wert V_TOP 1 20% von V_MAX überschreitet. Folglich muß die Geschwindig­ keitskurve, die in diesem Fall verwendet wird, diejenige sein, die in Fig. 4E gezeigt ist. Wenn das Zeitintervall V_m + δ mit t₂ bezeichnet wird, ergibt sich:

Δ/t₁ = V_MAX/t_a = 2,5/0,166,
Δ·(t₁ + t₂) = L₂₀ - L₀ = 0,14
V_m + Δ = 3,
(2t₁ + t₂ + 0,05 + 0,08/V_m)V_m = 0,5

Es ist festzustellen, daß V_m in Form einer kubischen Gleichung t₁ vorliegt. Während die kubische Gleichung gelöst werden kann, läßt sich L₀ durch Vorgeben eines speziellen Werts für V_m in folgender Weise ermitteln:

Wenn angenommen wird, daß V_m = 1,7 m/s, Δ = V_TOP-V_m = 3-1,7 = 1,3,
t₁ = (0,166/2,5)×1,3 = 0,08632
Δ·(t₁ + t₂) = L₂₀ - L₀
1,3(0,08632+t₂) = 0,64 - L₀(2×0,08632+t₂+0,05+0,08×1,7)×1,7 = L₀
Hieraus ergibt sich: t₂ = 0,4060 - L₀/1,3
Folglich ist L₀ = 0,498 m, und t₂ = 0,023 s

Eine ähnliche Berechnung kann für verschiedene Werte von V_m durchgeführt werden, wobei sich die nachstehend angegebenen Ergebnisse einstellen:

Wenn somit die kürzere voreingestellte Länge L₀ vergrößert wird, wird der Wert von V_m an der Ecke der Kurve L-V gleich groß wie V_MAX. Während der Kurvenverlauf dann bei größeren Werten von L₀ gleichbleibt, wie es in Fig. 4A gezeigt ist, ergibt sich ein Grenzbereich bzw. zulässiger Bereich für t₉. Folglich gilt:

t₁ = (0,166/2,5)×0,5 = 0,0332
0,5(0,0332×t₂) = 0,64 - L₀(2×0,0332 + 1,2468 - L₀/0,5 + t_s + 0,080/2,5) = L₀

Bei L₀ = 0,63 m kehrt die Geschwindigkeitskurve wieder zu der in Fig. 4D gezeigten Form zurück. Aus den angegebenen Beziehungen ergibt sich:

t₁² = (0,166/2,5)×(0,64 - 0,63)
t₁ = 0,0258 s,
Δ = (2,5/0,166)t₁ = 0,389 m/s

Weiterhin ergibt sich für t_s aus der nachstehend angegebenen Gleichung der im Anschluß daran angegebene Wert:

(2×0,0258 + t_s + (0,08/2,5))×2,5 = 0,63, t_s = 0,168 s

Wenn sich L₀ dem Wert von L₂₀ weiter annähert, nimmt Δ ab, und es sind die Beschleunigung und die Verzögerung bei L₀ = L₂₀ beseitigt bzw. nicht länger vorhanden. Bei der Bedingung L₀ < L₂₀ geht die Geschwindigkeitskurve in diejenige für die mittlere (einen mittleren Wert besitzende) voreingestellte Länge über.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, daß sehr strenge Steuerungsanforderungen in folgenden Fällen vorliegen:

• 1) Dann, wenn bei einer größeren voreingestellten Länge (bei dem vorstehend angegebenen Beispiel L₀ < 1,055 m) die Liniengeschwindigkeit V gleich groß ist wie V_MAX auf der Kurve L-V (Fig. 4A), und
• 2) dann, wenn bei einer kürzeren voreingestellten Länge (bei dem vorstehend angegebenen Beispiel bei einem Wert L₀ 0,581 m) die Liniengeschwindigkeit V gleich groß ist wie V_m.

Somit ist erkennbar, daß bei der numerisch gesteuerten, während des kontinuierlichen Transport arbeitenden Rollenschere rauhe bzw. strenge Einsatzbedingungen für die Maschine vorliegen, da die Beschleunigung und die Verzögerung schwerwiegend sind, das heißt höhere Werte anneh­ men können. Als Folge hiervon tritt eine erhöhte Stärke von mechanischen Schlagbeanspruchun­ gen bzw. Schlägen auf, wobei die wiederholte Ausübung solcher Schläge erheblichen Einfluß auf die Lebensdauer der Maschine besitzt. Weiterhin können durch diese Schlagbeanspruchung hervorgerufene Schwingungen zu externen Störungen führen, die häufig eine Änderung der Schnittlänge oder eine Verschlechterung der Qualität des geschnittenen Endes bzw. der Schnittkante hervorrufen. Darüberhinaus können Schwierigkeiten bei der Erzielung der Ausrich­ tung zwischen den Schneidkanten auftreten, oder es kann die Lebensdauer der Schneidkanten verringert sein.

In Fig. 5 sind Punkte, bei denen die Möglichkeit des Auftretens von Schlägen bzw. von Schlag­ beanspruchungen der Maschine bestehen, mit Kreisen angegeben, wobei die in Fig. 4 gezeigten, unterschiedlichen Kurvenverläufe für die Motorgeschwindigkeit benutzt sind. Es ist ersichtlich, daß Punkte, bei denen Schlagbeanspruchungen der Maschine auftreten können, an Übergangs­ punkten bzw. Änderungspunkten oder Eckpunkten der Geschwindigkeitskurve angeordnet sind, wobei es fünf unterschiedliche Arten von solchen Übergangspunkten 1 bis 5 gibt, die nachste­ hend beschrieben werden.

Variante 1

Die Änderung von der Beschleunigung zu der Verzögerung ist bei der in Fig. 4B (oder Fig. 4D) für eine kleinere voreingestellte Länge am steilsten. Eine solche Änderung tritt während einer raschen Beschleunigung mit einem zulässigen Motordrehmoment dann auf, wenn ein entgegengesetztes Drehmoment momentan bzw. abrupt angelegt wird, um hierdurch die Verzögerung hervorzurufen. So kann zum Beispiel während einer Beschleunigung mit +2 g (hierbei bezeichnet g die Erdbeschleunigung) eine Umschaltung auf -1,5 g erforderlich sein, wodurch eine Beaufschlagung (Schlag) von 3,5 g hervorgerufen wird.

Variante 2

Dies ist eine Änderung von der Verzögerung auf die Beschleunigung bei der Geschwindigkeitskurve, die in Fig. 4C für eine mittlere voreingestellte Länge vorgesehen ist. So kann zum Beispiel während einer Verzögerung mit 1,5 g eine Umschaltung auf die Ausübung einer Beschleunigung von +1,5 g erforderlich sein, wodurch eine Schlagbeanspruchung bzw. ein Stoß von 3 g hervorgerufen wird.

Variante 3

Die Variante 3 liegt vor, wenn eine Beschleunigung ausgehend von einem Anhalte­ bzw. Ruhezustand bei einer größeren voreingestellten Länge begonnen wird. So kann zum Beispiel ein Schlag bzw. Stoß von bis +1,5 g auftreten, wenn zuvor der Ruhezustand vorlag.

Variante 4

Dieser Sachverhalt liegt vor, wenn ein beschleunigendes oder ein verzögerndes Drehmoment während der Drehung mit konstanter Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ausgeübt wird. So kann zum Beispiel ein Drehmoment von +1,5 g oder -1,5 g ausgeübt werden. Da jedoch der Motor zu diesem Zeitpunkt dreht, ist eine von dem Stoß bzw. Schlag herrührende mechanische Schwingung üblicherweise kleiner als diejenige, die zu einem Zeitpunkt hervorgeru­ fen wird, wenn das Drehmoment ausgehend von dem Ruhezustand hervorgerufen wird.

Variante 5

Diese Situation liegt bei der durch eine Beschleunigung hervorgerufenen Positionie­ rung während der Bewegung bzw. während des Umlaufs (bei längeren und mittleren voreinge­ stellten Längen), bei einer Stoppositionierung aufgrund einer Verzögerung (bei größeren vorein­ gestellten Längen), bei einer durch eine Verzögerung bewirkten Positionierung während des Umlaufs (bei kürzeren voreingestellten Längen A und B) und bei einer Begrenzung der Geschwindigkeit während einer Beschleunigung vor (bei kürzeren voreingestellten Längen B). Hierbei ist anzumerken, daß zwar die in den Fig. 2, 4 und 5 gezeigten fünf Geschwindigkeitskur­ ven winklige Ecken aufweisen, jedoch diese Eckbereiche in der Realität abgerundet sind, da eine Steuerung vorliegt und somit keine plötzliche Änderung des Drehmoments auftritt.

Wie vorstehend erwähnt, ist bei der Maschinen- bzw. Betriebsauslegung eine Beschleunigung vorgesehen, die die Kurve L-V erfüllt, die gemäß der geforderten Maschinenspezifikation vorgesehen ist. Jedoch ist die Liniengeschwindigkeit bzw. lineare Geschwindigkeit V während eines aktuellen Betriebs nicht stets gleich groß wie V_MAX oder V_m, sondern ist in nahezu allen Fällen kleiner als diese Werte. Nachstehend wird eine Untersuchung der verschiedenen Abschnitte der Geschwindigkeitskurven für die Motorgeschwindigkeit vorgestellt, oder genauer gesagt, eine Untersuchung von t₁, t_s, t_T oder dergleichen bei solchen Verhältnissen und bei einer herkömmlichen numerischen Steuerung, wie es im folgenden angegeben ist.

Längere voreingestellte Länge

Hierbei wird angenommen, daß die Beschleunigung bei dem voreingestellten Wert bzw. Verlauf bleibt. Weiterhin wird davon ausgegangen, daß die gleichen Zahlenwerte wie bei dem vorste­ hend erläuterten numerischen Beispiel verwendet werden. In Fig. 6A ist ein Beispiel für den Geschwindigkeitskurvenverlauf dargestellt. Hierbei wird angenommen, daß V gleich 80% von V_MAX beträgt, so daß gilt: V = 2,5×0,8 = 2,0 m/s. Der Wert t₁ berechnet sich dann wie folgt:

t₁ = t_a×V/V_MAX = 0,166×0,8 = 0,1328

Somit wird t₁ stärker reduziert bzw. kleiner als t_a, wobei sich das gemäß der nachstehend angegebenen Gleichung berechnete t_T wie folgt ergibt:

t_T = L₀/V = 0,08/2 = 0,04

Somit wird t_T bei V = V_MAX größer als 0,032 Sekunden. Wenn eine Zeitdauer, die sich an die Zone θ anschließt und während derer die Geschwindigkeit V beibehalten wird, mit t_G bezeichnet wird, ergibt sich (t_G + t₁/2) V = L′_2H. Da gilt:

L′_2H = (t_a/²)·V_MAX = (0,166/2)×2,5 = 0,2075,

ist ersichtlich, daß t_G = 0,03735 Sekunden ist. Wenn die Gleichung:

(t₁/2 + t_s + t_T) V + L′_2H = L₂₀

verwendet wird, ergibt sich t_s zu 0,11. Während sich bei V = V_MAX ergab, daß t_s = 0,058 Sekunden war, tritt nun t_G bei V < V_MAX auf, wodurch die Länge von t_s vergrößert wird.

Mittlere voreingestellte Länge

Ein Beispiel für die Geschwindigkeitskurve ist in Fig. 6B gezeigt. Es sei erneut angenommen, daß V = 2,0 m/s ist. Für einen Wert L₀ von 0,9 m ergibt sich T = 0,9/2 = 0,45. Wenn die nachfol­ gend angegebenen Gleichungen verwendet werden:

Δ/t₁ = V_MAX/t_a = 2,5/0,166,
Δ·t₁ = L₀ - L₂₀ = 0,9 - 0,64 = 0,26,

ergibt sich, daß t₁ = 0,1314 Sekunden ist. Sowohl t_T als auch t_G bleiben gleich wie bei der größeren voreingestellten Länge. Demgemäß ergibt sich:

t_s = T - 2t₁ - t_T - t_G = 0,45 - 2×0,1314 - 0,04 - 0,0375 = 0,11

Da sich für V = V_MAX der Wert von t_s zu 0,065 s ergab, ist ersichtlich, daß die Länge t_s vergrößert ist.

Kürzere voreingestellte Länge

Da die Zone γ fehlt, bleibt die Geschwindigkeitskurve die gleiche wie diejenige, die in den Fig. 4D und 4E gezeigt ist.

A) Bei der in Fig. 4D gezeigten Geschwindigkeitskurve wird angenommen, daß die Linienge­ schwindigkeit bzw. lineare Geschwindigkeit V bei 90% von V_m liegt.

Bei L₀ = 0,4 m ergibt sich V = V_m×0,09 = 0,954 m/s.

Wie in Fig. 4D ergibt sich: t₁ = 0,1262 s,

Δ = 1,9 m/s,
t_T = 0,08386 s,
v + Δ = 2,854 < 3
(2×0,1262 + t_s + 0,08386)×0,954 = 0,4

Unter Einsatz der letzten Gleichung ergibt sich:

t_s = 0,083 s

Während sich somit bei V = V_m ein Wert von 0,05 s für t_s ergab, ist die Länge von t_s länger geworden.

B) Hinsichtlich der in Fig. 4E gezeigten Geschwindigkeitskurve wird untersucht, wie sich t_s bei 90% von V_m verhält, wenn L₀ = 0,561 m ist, wobei die Kenntnis unterstellt ist, daß V_m = 2,3 m/s ist, was sich aus den Rechenergebnissen ergibt, die vorstehend in Verbindung mit Fig. 4E für unterschiedliche Werte von V_m durchgeführt worden sind:

Δ = V_TOP - v = 3,0 - 2,07 = 0,93,
t_T = 0,08/2,07 = 0,03865,
t₁ = (0,166/2,5)×0,93 = 0,06175 s

Aus der Gleichung 0,93 (0,06175 + t₂) = 0,64 - 0,561 ergibt sich hierbei, daß t₂ = 0,0232 Sekunden ist. Ferner ergibt sich aus Gleichung:

(2×0,06175 + 0,0232 + t_s + 0,03865)×2,07 = 0,561

daß t_s = 0,086 Sekunden ist. Es ist ersichtlich, daß die Länge t_s größer wird, da sich bei der Bedingung V = V_m der Wert von t_s zu 0,05 s ergeben hat. Daraus erschließt sich, daß die Einstellzeit t_s auch bei kürzeren, voreingestellten Längen länger als notwendig wird, wenn die Liniengeschwindigkeit bzw. lineare Geschwindigkeit unter den Wert V_m verringert wird. Bei einer mittleren und einer längeren voreingestellten Länge tritt, wenn die Liniengeschwindigkeit unterhalb des Werts V_MAX verringert wird, die Zone γ auf, und es wird die Einstellzeit t_s ebenfalls länger als notwendig.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die bestmögliche Verringerung der Beschleunigung und der Verzögerung, indem die Einstellzeit t_s und t_G, die eine überflüssige bzw. nicht notwendig große Länge aufweisen, herangezogen werden.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Steuern einer umlaufenden Rollenschere, bei der der Unterschied zwischen der Materiallauflänge bzw. Materialtransportstrecke L₁ und einer Lauflänge bzw. Bewegungsstrecke L₂ einer Schneidkante, die als Ergebnis der Umdrehung der Schneid­ kante zurückgelegt wird, und auch eine Umfangslänge L₂₀, die durch eine Umdrehung der Schneidkante hervorgerufen wird, von einer vorgegebenen Schnittlänge L₀ subtrahiert werden, um hierdurch eine verbleibende Länge bzw. Restlänge zu definieren, die dann in eine entspre­ chende Geschwindigkeit umgewandelt wird, die als Restlängengeschwindigkeit bezeichnet wird. Die Restlängengeschwindigkeit wird wiederum von der Bewegungsgeschwindigkeit des Materials zur Bereitstellung eines Geschwindigkeitsreferenzwerts für die Drehung bzw. den Umlauf der Schneidkante subtrahiert, wobei in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Restlänge, das heißt dem positiven oder negativen Vorzeichen, eine Beschleunigung oder eine Verzögerung stattfin­ det, um hierdurch die Restlänge in Richtung auf null zu verringern. Der während des Umlaufs stattfindende Schneidvorgang erfolgt in der Nähe der bei dem Wert null liegenden Restlänge, während der Umlauf der Schneidkante der Bewegung des Materials nachfolgt.

In Übereinstimmung mit der Erfindung werden somit die Einstellzeit t_s für die Positionierung und das Zeitintervall t_T für den Schneidvorgang, während dessen die Schneidkanten in Berührung mit dem Material gebracht werden, von einer Zeitdauer, die dem Schneidvorgang zugeordnet ist und durch eine vorgegebene Schnittlänge L₀ und die Bewegungsgeschwindigkeit V des Materials bestimmt ist, subtrahiert, um hierdurch die verbleibende Zeit bzw. Restzeit zu bestimmen. Hierbei sind sowohl die Einstellzeit t_s als das Zeitintervall t_T im Bereich der bei null liegenden Restlänge definiert. Während eines Bruchteils der verbleibenden Zeit, die die für die Beschleuni­ gung und die Verzögerung benutzten Zeitintervalle nicht enthält, erfolgt die Drehung der Schneidkanten derart, daß eine Geschwindigkeitsdifferenz Δ relativ zu der Materialtransportge­ schwindigkeit V aufrechterhalten wird. Die Zeitintervalle, die für die Beschleunigung und die Verzögerung der Drehung der Schneidkanten benutzt werden, werden während der verbleiben­ den Zeit so groß wie möglich festgelegt.

Nachfolgend wird eine Berechnung zur Bestimmung der Einstellzeit t_s für die Positionierung und eines Zeitintervalls t₂, während dessen die Geschwindigkeitsdifferenz Δ aufrechterhalten wird, durchgeführt, wobei davon ausgegangen wird, daß eine vorgegebene Schnittlänge L₀, die Materialtransportgeschwindigkeit bzw. Materialbewegungsgeschwindigkeit V, eine Geschwindig­ keitsdifferenz Δ und ein Koeffizient k, der eine während der Rotation der Schneidkanten benutzte Beschleunigung bestimmt, gegeben sind. Bei dieser Berechnung wird eine derartige Wahl getroffen, daß die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und der Koeffizient k unter der Bedingung minimiert werden, daß t_s gleich groß wie oder größer als ein minimaler, empirisch bestimmter Wert t_s0 ist, und daß t₂ gleich groß wie oder größer als ein minimaler, gleichfalls empirisch festgelegter Wert t₂₀ ist. Ausgewählte Werte für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und den Koeffizienten k werden in einem Speicher unter Verwendung der vorgegebenen Schnittlänge L₀ und der Materialtransportgeschwindigkeit V als Adresse gespeichert.

Es wird eine Berechnung zur Bestimmung der Einstellzeit t_s für die Positionierung und des Zeitintervalls t₂, während dessen die Geschwindigkeitsdifferenz Δ aufrechterhalten wird, durchgeführt, wobei die vorgegebene Schnittlänge L₀, die Materialbewegungsgeschwindigkeit V, die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und der Koeffizient k, der die während der Rotation der Schneidkanten verwendete Beschleunigung bestimmt, vorgegeben sind und hierbei der Koeffi­ zient k auf einen Wert festgelegt wird, der durch die Maschinenspezifikation bestimmt ist. Der Wert für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ wird derart gewählt, daß er so klein wie möglich ist, unter der Bedingung, daß t_s gleich groß wie oder größer als der minimale, empirisch ermittelte Wert t_s0 ist, und daß t₂ positiv und so groß wie möglich ist. Ein für die Geschwindigkeitsdiffe­ renz Δ gewählter Wert wird in dem Speicher unter Verwendung der vorgegebenen Schnittlänge L₀ und der Materialbewegungsgeschwindigkeit V als Adresse gespeichert. Die auszuwählende Geschwindigkeitsdifferenz Δ wird aus dem Speicher ausgelesen.

Die Einstellzeit t_s für die Positionierung in der Nähe einer nahe bei null liegenden Restlänge, und der Schneidzeit t_T, während derer die Schneidkanten in Kontakt mit dem Material gebracht werden, werden von der Zeitperiode subtrahiert, die einem Schneidvorgang zugeordnet ist, der durch die vorgegebene Schnittlänge L₀ und die Materialbewegungsgeschwindigkeit V bestimmt ist. Hierdurch wird die verbleibende Zeit bzw. Restzeit definiert. Der größtmögliche Teil der verbleibenden Zeit bzw. Restzeit wird für die Beschleunigung und die Verzögerung der Umdre­ hung der Schneidkanten benutzt.

Die Umdrehung der Schneidkanten wird für jeden Schnitt soweit verzögert, daß sie angehalten wird, und es wird ein Stoppintervall bzw. bewegungsfreies Intervall bereitgestellt, bevor nachfolgend die Beschleunigung begonnen wird. Es wird eine Berechnung zur Ermittlung der Einstellzeit t_s für die Positionierung durchgeführt, wenn die vorgegebene Schnittlänge L₀, die Materialbewegungsgeschwindigkeit bzw. Materialtransportgeschwindigkeit V und der Koeffizient k gegeben sind, der die auf die Drehung der Schneidkanten bzw. auf die Schneidkanten auszuübende Beschleunigung bestimmt. Der Wert des Koeffizienten k wird derart gewählt, daß er unter der Bedingung, daß t_s gleich groß wie oder größer als ein minimaler, empirisch ermittel­ ter Wert t_s0 ist, so klein wie möglich ist. Der in dieser Weise gewählte Koeffizient wird in einem Speicher gespeichert, wobei die voreingestellte Schnittlänge L₀ und die Materialtransportge­ schwindigkeit bzw. Materialbewegungsgeschwindigkeit V als Adresse verwendet werden. Nachfolgend wird der auszuwählende Koeffizient k aus dem Speicher ausgelesen.

Bei einer größeren Schnittlänge, bei der die Drehung der Schneidkanten nach jedem Schnitt in den Stopp- bzw. Anhaltezustand gebracht wird, und die Beschleunigung nach einem Stoppinter­ vall wieder aufgenommen wird, ist eine Eintrittszone vorgesehen, während derer die Drehung der Schneidkanten unter Aufrechterhaltung einer Geschwindigkeitsdifferenz Δ relativ zu der Material­ bewegungsgeschwindigkeit V gesteuert wird, bevor die Beschleunigung in Richtung zu dem Schneidvorgang eingeleitet wird.

Es wird eine Berechnung zur Bestimmung der Einstellzeit t_s für die Positionierung, des Eintrittsin­ tervalls t₂, während dessen die Geschwindigkeitsdifferenz Δ aufrechterhalten wird, und eines Stopp- bzw. Ruheintervalls t₄ durchgeführt, wenn die voreingestellte Schnittlänge L₀, die Materialbewegungs- bzw. -Transportgeschwindigkeit V, die verbleibende Länge L_c, die an dem Beginn der Eintrittszone vorhanden ist, die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und der Koeffizient k, der die auf die Drehung der Schneidkanten auszuübende Beschleunigung bestimmt, gegeben sind. Während der Berechnung wird die verbleibende Länge L_c am Beginn der Eintrittszone berechnet und es werden Werte für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und den Koeffizienten k unter den Bedingungen, daß t_s gleich groß wie oder größer als ein minimaler, empirisch ermittelter Wert t_s0 ist, daß t₈ gleich groß wie oder größer als ein minimaler, ebenfalls empirisch ermittelter Wert t_s0 ist, und daß t₄ positiv ist, so gewählt, daß sie so klein wie möglich sind. Werte für die verblei­ bende Länge L_c an dem Beginn der Eintrittszone, für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und für den Koeffizienten k, die bereits vorab ausgewählt wurden, werden in einem Speicher gespeichert, wobei die voreingestellte Schnittlänge L₀ und die Materialtransportgeschwindigkeit bzw. Materialbewegungsgeschwindigkeit V als Adresse verwendet werden. Nachfolgend wird die verbleibende Länge L_c an dem Beginn der Eintrittszone, die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und der Koeffizient k, die jeweils auszuwählen sind, aus dem Speicher ausgelesen. Der in dem Speicher gespeicherte Inhalt wird während einer Justierung in einem Probelauf bzw. Testlauf manuell modifiziert.

Formeln, die für die Ausführung der Erfindung verwendet werden, werden nachstehend abgelei­ tet.

Mittlere voreingestellte Länge

Eine Schnittlänge, die die Verwendung einer Geschwindigkeitskurve gemäß der Darstellung in Fig. 1A ermöglicht, wird als eine mittlere Schnittlänge bezeichnet. Die Beschleunigung des Motors 14 kann geändert werden, indem der Verstärkungskoeffizient eines Geschwindigkeits­ wandlers 33 geändert wird (siehe Fig. 3). Wenn ein numerischer Wert an dem Eingang des numerischen bzw. digitalen Geschwindigkeitswandlers 33 mit T (oder D) bezeichnet wird, das von dem Geschwindigkeitswandler abgegebene Ausgangssignal mit V bezeichnet wird und der Verstärkungskoeffizient mit K angegeben ist, läßt sich die Umwandlungscharakteristik des Wandlers 33 in folgender Weise darstellen:

V = K.

Wenn das Zeitintervall, das zur Beschleunigung vom Anhalte- bzw. Ruhezustand zu der maxima­ len Geschwindigkeit V_MAX bei einem Drehmoment von 100% erforderlich ist, mit t_a wird, und die Strecke, über die die Beschleunigung während des Zeitintervalls t_a stattfindet, mit D_m bezeichnet wird, läßt sich die Beschleunigung α_m in folgender Weise ausdrücken:

Wenn K = kK_m definiert wird (hierbei bezeichnet k einen positiven Wert kleiner als 1), und die Gleichung V_MAX = kK_m verwendet wird, läßt sich die Strecke D_km, während der die Motorge­ schwindigkeit auf V_MAX beschleunigt wird, in folgender Weise ausdrücken:

D_km = V_MAX²/k²K_m² = D_m/k² (2)

Ein Zeitintervall t_ak, das zur Beschleunigung auf V_MAX erforderlich ist, ist wie folgt gegeben:

D_km = V_MAXt_ak/² (3)

Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) ergibt sich t_ak = t_a/k². Die Beschleunigung α wird im Hinblick auf die Gleichung α_m = V_MAX/t_a auf α = k² α_m festgelegt.

Auf der Basis der in Fig. 1A gezeigten Darstellung werden Formeln abgeleitet. Genauer gesagt, wird nach Beendigung eines Schneidintervalls bzw. Schneidvorgangs sofort eine Verzögerung über ein Zeitintervall t₁ hinweg eingeleitet, an das sich ein Zeitintervall t₂ anschließt, während dessen eine konstante Geschwindigkeit V - Δ aufrechterhalten wird. An dieses Zeitintervall schließt sich eine Beschleunigungspositionierung bzw. Positionierung durch Beschleunigung an. Aus einem Vergleich der Fig. 6B und 1A ist ersichtlich, daß die Zone γ(t_G) in Übereinstim­ mung mit der Erfindung entfallen ist, wodurch die Zeitspanne t_G eingespart wird. Diese Zeit­ spanne kann daher von den Intervallen t₁ und t₂ ausgenutzt werden.

Genauer gesagt, wird die Geschwindigkeitsreferenz bzw. das Geschwindigkeitsreferenzsignal auf den Wert V - Δ umgeschaltet, so daß sofort auf die Verzögerung übergegangen wird, ohne zu der Ausgangsposition aufgrund des Einsatzes des in Fig. 3 gezeigten Zählers 25 zurückzukehren. Die Ausgestaltung ist allerdings derart getroffen, daß eine Beschleunigung, die von einer Begrenzung der Steigungsrate in dem Geschwindigkeitsreferenzsignal herrührt, gleich groß ist wie eine Beschleunigung, die durch den numerischen Geschwindigkeitswandler 33 erzeugt wird. Demgemäß sind gemäß Fig. 1A sowohl die Beschleunigungspositionierungszeit bzw. die Beschleunigungszeit für die Positionierung als auch die Verzögerungszeit jeweils t₁. Bei einer Maschine der beschriebenen Art treten verringerte mechanische Verluste auf, und es ist hinsichtlich des Motors lediglich dessen Trägheit von Bedeutung. Demgemäß kann das Drehmo­ ment bei Verwendung des gleichen Zeitintervalls t₁ sowohl während der Beschleunigung als auch während der Verzögerung im wesentlichen gleich groß sein.

Nach dem Ende des Schneidintervalls wird der Motor während des Zeitintervalls t₁ abgebremst, dann für das Zeitintervall t₂ bei der konstanten Geschwindigkeit gehalten, und für bzw. während des Zeitintervalls t₁ über eine Strecke L₀ bis L₂₀ beschleunigt. Anders ausgedrückt, wird die Dimension bzw. Größe von L₀ bis L₂₀ anhand der Geschwindigkeitsdifferenz Δ indexiert bzw. (schrittweise) festgelegt. Ausgehend von einer Region 43, die in der Geschwindigkeitskurve schraffiert dargestellt ist, lassen sich die folgenden Beziehung erhalten:

Δ/t₁ = α = k²α_m, t₁ = Δ/(k²α_m)
Δ·(t₁ + t₂) = L₀ - L₂₀, t₂ = (L₀ - L₂₀)/Δ-t₁.
Hierbei gilt 0 < Δ V - Δ₀

Während des Zeitintervalls t₂ wird der Motor somit mindestens mit der minimalen Geschwindig­ keit bzw. Drehzahl Δ₀ gedreht, ohne in einen angehaltenen bzw. ruhenden Zustand zu gelangen. Auf diese Weise läßt sich die in Fig. 6 gezeigte schlagförmige Belastung gemäß der Variante 3 beseitigen.

Es wird davon ausgegangen, daß t₂ t₂₀ ist. Falls die Länge von t₂ zu kurz ist, tritt eine rasche Änderung des Drehmoments auf, so daß demgemäß die Ausgestaltung derart getroffen wird, daß das Drehmoment unter Berücksichtigung der Steuergeschwindigkeit bzw. Sollgeschwindig­ keit in einem Intervall umgeschaltet wird. Als Folge hiervon läßt sich die schlagförmige Bean­ spruchung gemäß der in Fig. 6 gezeigten Variante 2 beseitigen.

Nachfolgend wird eine Gleichung abgeleitet, anhand derer K und Δ bestimmt werden:

t_T = L_T/V (L_T: Länge der Zone θ).
Aus der Gleichung T = 2t₁ + t₂ + t_s + t_T ergibt sich
t_s = T - (2t₁ + t₂ + t_T).
Hierbei gilt T = L₀/V

Ein Zielwert für t_s0 ist gleich 0,05. Jedoch ist dieser Zielwert vorzugsweise 0.1 oder größer, falls dies durch die Spanne bzw. den zulässigen Bereich gestattet wird. Der Wert wird empirisch in Abhängigkeit von den Schwingungen der Maschine oder den Schwankungen der Materialtrans­ portgeschwindigkeit bzw. Materialbewegungsgeschwindigkeit gewählt. Das Intervall t₂₀ kann aus einem Bereich von 0,02 bis 0,05 gewählt werden. Die Werte k und Δ werden so gewählt, daß die Gleichungen (4) bis (6) erfüllt sind, wobei die Werte für V und L₀ gegeben sind, mit dem Verständnis, daß es um so besser ist, je kleiner diese Werte sind. Es ist weiterhin festzustellen, daß vorzugsweise zunächst k festgelegt wird und anschließend Δ berechnet wird. Da die Größe k bis zu der zweiten Potenz bzw. Ordnung wirksam ist, ist es erwünscht, einen solchen Wert für Δ zu wählen, daß sich ein zulässiger Bereich t_s ergibt, wenn der Wert von k kleiner als ein gegebener Grenzwert gewählt ist.

Falls die Auswahl derart getroffen wird, daß t₂ = t₂₀ = 0 ist, gibt es keine Zone, in der die Geschwindigkeitsdifferenz Δ auftritt, wobei aber ein kleiner Wert für k anhand der Gleichungen (4) und (5) gewählt werden kann.

Größere voreingestellte Länge

Wenn sich die Länge L₀ vergrößert, ist es unvermeidlich, daß ein zeitweiliges Anhalten vorgese­ hen wird. Ein Fall, der ein zeitweiliges Anhalten beinhaltet, wird als Fall einer größeren voreinge­ stellten Länge bezeichnet. Da die Beschleunigung nicht bei der maximalen Beschleunigung α_m mit Ausnahme von V_MAX liegen muß, läßt sich die folgende Gleichung ableiten. Indem Δ = V in die Gleichung (4) eingesetzt wird, ergibt sich:

Eine Geschwindigkeitskurve, die die Gleichung (7) erfüllt, ist in Fig. 1B dargestellt. Gleichung (7) repräsentiert einen Ansatz, der lediglich auf die Verringerung der Beschleunigung gerichtet ist. Es gibt aber auch einen alternativen Ansatz, bei dem die schlagförmige Belastung gemäß der Variante 3 zu einer schlagförmigen Belastung gemäß der in Fig. 5 gezeigten Variante 4 geändert wird, indem eine Eintrittsregion vorgesehen wird. Genauer gesagt, findet, wie in Fig. 1C gezeigt ist, eine Beschleunigung über ein Zeitintervall t₃ ausgehend von einem Anhalte- bzw. Ruhezu­ stand statt, und es ist dann eine Eintrittsregion vorgesehen, bei der der Motor mit einer konstan­ ten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl für ein Zeitintervall t₂ läuft, wonach sich die Beschleuni­ gungspositionierungssteuerung bzw. die Positionierung durch Beschleunigungssteuerung anschließt. Eine auf diesen Fall gerichtete Gleichung wird nachstehend abgeleitet.

Die Geschwindigkeit, die in der Eintrittsregion benutzt wird, ist mit V - Δ bezeichnet. Die verbleibende bzw. restliche Länge bei dem Beginn der Eintrittsregion ist mit L_c bezeichnet, wobei die Beschleunigung an dem Beginn der Eintrittsregion so gewählt ist, daß sie gleich groß ist wie diejenige, die während der Beschleunigungspositionierungssteuerung verwendet wird. Das Zeitintervall, während dessen der Anhalte- bzw. Ruhezustand andauert, ist mit t₄ bezeichnet, während das Zeitintervall ab dem Ende des Schneidintervalls bis zu dem Anhalten mit t₅ bezeichnet ist. Es ist damit möglich, die folgenden Gleichungen aus der in Fig. 1C gezeigten Geschwindigkeitskurve zu ermitteln:

t_s = Δ/k²α_m, t₃ = (V-Δ)/k²α_m, t₁ = Δ/k²α_m,
t_T = L_T/V, L_c = t₃·(V+Δ)/2 + t₂·Δ+t₁·Δ/2,
so daß gilt t₂ = L_c/Δ - t₁/2 - (t₃/2)·(V+Δ)/Δ
= L_c/Δ - V/2k²α_m - (V-Δ)·V/2k²α_mΔV

Aus (t₅/2+t₄) = L₀- L₂₀ - L_c ergibt sich:
t₄ = (L₀- L₂₀ - L_c)/V - t₅/2
= T - (L₂₀ + L_c)/V - t₅/2
T = L₀/V = t₅ + t₄ + t₃ + t₂+ t₁+ t_s+ t_T
= t₅ + T-(L₂₀ + L_c)/V-t₅/2 + t₃ + L_c/Δ-t₁/2-(t₃/2)·(V/Δ)-t₃/2 + t₁ + t_s + t_T
= (t₅ + t₃ + t₁)/2 + T-(L₂₀ + L_c)/V + L_c/Δ-(t₃/2)·(V/Δ) + t_s + t_T

Die Eintrittsregion hat somit nur für den Fall t₂ t₂₀ eine Bedeutung. Wenn t₄ 0 ist, werden die Gleichungen (4) bis (6), die vorstehend für eine mittlere voreingestellte Länge vorgesehen sind, benutzt.

Kürzere voreingestellte Länge

In Fig. 1D ist eine Geschwindigkeitskurve dargestellt, die bei einer kürzeren bzw. kleineren voreingestellten Länge verwendet wird. Wie auch bei der größeren voreingestellten Länge gilt:

Δ/t₁ = α = k²α_m, t₁ = Δ/k²α_m, wobei 0 Δ V_TOP - V gilt.

Δ·(t₁ + t₂) = L₂₀ - L₀
Somit gilt t₂ = (L₂₀ - L₀)/Δ - t₁
t₂ t₂₀

Dies ermöglicht es, eine schlagförmige Belastung gemäß der in Fig. 5 gezeigten Variante 1 zu beseitigen. In gleichartiger Weise, wie die Gleichungen (4) bis (6) erhalten worden sind, werden die nachstehend angegebenen Gleichungen erzielt:

Unter Verwendung der gegebenen Werte für die Liniengeschwindigkeit V und die voreingestellte Schnittlänge L₀ werden Wert für k und Δ, die die Gleichungen (11) bis (13) erfüllen, gewählt, wobei auch hier gilt, daß es um so besser ist, je kleiner die Werte von k und Δ sind. Der Wert von k wird vorrangig festgelegt, und es wird dann der Wert von Δ berechnet. Soweit der Wert von k unter einen gegebenen Wert verringert ist, ist es ratsam, einen Wert für Δ zu wählen, der einen zulässigen Bereich für das Intervall t_s bereitstellt. Wenn die Wahl derart getroffen wird, daß t₂ = t₂₀ = 0 ist, kann ein kleiner Wert für k in Abhängigkeit von den Gleichung (11) und (12) gewählt werden, auch wenn die Geschwindigkeitsdifferenz Δ nicht aufrechterhalten wird. Sowohl bei mittleren, bei kürzeren als auch bei längeren voreingestellten Längen ermöglicht es die Wahl eines Werts von k von weniger als 1, die schlagförmige Belastung bzw. Beanspruchung gemäß der Variante 4 oder sogar der Variante 5, die in Fig. 5 gezeigt sind, zu verringern.

Im folgenden wird die Anwendbarkeit der vorstehend angegebenen Formeln für einen Punkt auf der Kurve L-V oder für die maximale Geschwindigkeit behandelt. Genauer gesagt gilt, daß, wenn k in den Gleichungen (4) bis (6) oder (11) bis (13) so belassen wird, daß es gleich 1 ist, die Auswahl von t₂ = t₂₀ die schlagförmigen Beanspruchungen bzw. Belastungen gemäß der in Fig. 5 gezeigten Variante 1 und der Variante 2 verringert, und es führt t₂, das durch die Gleichungen (8) bis (10) angegeben ist, zu einer Verringerung der schlagförmigen Beanspruchung bei der in Fig. 5 gezeigten Variante 3. Demgemäß ermöglicht die Erfindung eine Verbesserung selbst bei einem Punkt auf der Kurve L-V.

Im folgenden werden numerische Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Es bleibt ein Problem, wie weit t_s verringert werden kann, wenn die in Fig. 4D gezeigte Geschwindigkeitskurve, die für L₀ geeignet gewählt ist, durch die in Fig. 4E gezeigte Geschwindigkeitskurve ersetzt wird. Gemäß Fig. 4D gilt für eine Geschwindigkeitskurve, bei der eine schlagförmige Beanspruchung gemäß der Variante 1 auftritt, daß V_m = 1,06 m/s bei einem Wert L₀ = 1,4 m ist, und t_s bei 0,05 Sekunden liegt. Für die gleiche Länge wird ein Wert für t_s ermittelt, wenn die Geschwindigkeit nach dem Ende des Schneidintervalls auf V_TOP beschleunigt wird, und die Geschwindigkeit V_TOP dann für ein Zeitintervall t₂ = t₂₀ = 0,05 s beibehalten wird, wonach die Geschwindigkeit dann verringert wird, wie es in Fig. 8A gezeigt ist. Die Werte für α_m = V_MAX/t_a = 2,5/0,166, k = 1, V = V_m = 1,06 m/s und L_T = 0,08 m werden in die Gleichun­ gen (11) und (12) eingesetzt, so daß sich die folgenden Ergebnisse einstellen:

Δ = 1,562 m/s
t_s = 0,0445 s.

Folglich wird die Einstellzeit t_s um 0,0055 Sekunden, verglichen mit den Verhältnissen bei Fig. 4D, verringert, wobei sich aber kein bedeutsamer Einfluß auf die Steuerung ergibt, da die Verringerung sehr geringfügig ist. Dennoch erlaubt dies eine Abschwächung der schlagförmigen Beanspruchung gemäß der Variante 1.

Beispiel 2

Es wird festgestellt bzw. angenommen, daß bei einer Geschwindigkeitskurve gemäß der Darstellung in Fig. 4E gilt: L₀ = 0,9 m, V = V_MAX = 2,5 m/s und t_s = 0,065 s. Für die gleichen Werte von L₀ = 0,9 m und V = V_MAX = 2,5 m/s ist zwischen der Beschleunigung und der Verzögerung gemäß der Darstellung in Fig. 4 eine Zone t₂ mit konstanter Geschwindigkeit vorgesehen, wie es in Fig. 8B dargestellt ist. Es wird eine Berechnung durchgeführt, um zu überprüfen, wie stark t_s sich bei k = 1 und t₂ = 0,05 Sekunden verringert. Aus den Gleichungen (4) bis (6) ergibt sich:

Δ = 1,638 m/s
t_s = 0,0605 s
t₂ = (0,26/Δ) - (0,166/2,5)Δ = 0,05

Hieraus ist ersichtlich, daß die schlagförmige Beanspruchung gemäß der Variante 2 durch eine Verringerung der Einstellzeit mit einem Ausmaß von 0,0045 Sekunden verringert wird, verglichen mit den Verhältnissen gemäß der Fig. 4C.

Beispiel 3

Bei der in Fig. 4B gezeigten Geschwindigkeitskurve ergab sich t_s = 0,058 s bei einem Wert für V = V_MAX = 2,5 m/s und einer Beschleunigung α_m = 2,5/0,166. Wie in Fig. 1C dargestellt ist, wird zu dieser Einstellung eine Eintrittszone hinzugefügt. Es wird angenommen, daß der Wert für Δ = 2,5 - 0,25 = 2,25 und der Wert t₂ = t₂₀ = 0,05 s für den Wert L_c ist. Aus den Gleichungen (8) bis (10) ergibt sich

L_c = 0,3075 m
t_s = 0,048 s

Folglich erlaubt eine Verringerung der Einstellzeit t_s um ungefähr 0,01 Sekunden eine Abschwä­ chung einer schlagförmigen Beanspruchung gemäß der Variante 3 selbst bei einer größeren voreingestellten Länge.

Nachfolgend wird ein Grenzwert für L₀ zwischen einer mittleren und einer größeren voreingestell­ ten Länge bestimmt, wie er sich bei den vorstehend angegebenen Zahlenbeispielen ergibt. Wenn die Zeitdauer t₄ in Fig. 1C gleich null ist, oder wenn eine Eintrittszone t₃ unmittelbar nach dem Zeitintervall t₅ in Fig. 8C beginnt, ergibt sich:

t₃ + t₁ + t₅ = 2t₅ = 2×0,166, t₂ = 0,05
T = t₃ + t₂ + t₁ + t_s + t_T + t₅ = 0,462
Somit gilt: L₀ = 0,462×2,5 = 1,155 m

Dieser Wert repräsentiert einen Grenzwert. Bei dem Stand der Technik, wie er in Fig. 4B gezeigt ist, lag die Grenze zwischen der mittleren und der größeren voreingestellten Länge bei 1,055 m. Dies bedeutet, daß voreingestellte Längen in dem Bereich von 1,055 bis 1,155 Metern, die gemäß der Klassifikation des Standes der Technik zu dem Bereich größerer voreingestellter Längen rechnen würden, gemäß der vorliegenden Erfindung einer Geschwindigkeitskurve unterliegen, die für die mittleren voreingestellten Längen vorgesehen ist.

Vorstehend ist somit belegt, daß die Erfindung eine Verringerung der schlagförmigen Beanspru­ chungen der Maschine selbst bei der maximalen Geschwindigkeit erlaubt. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist die Abschwächung der schlagförmigen Beanspruchungen im Inneren der Kurve L-V sogar noch deutlicher als auf der Kurve L-V selbst. In Fig. 9 ist die Geschwindigkeitskurve gemäß dem Stand der Technik jeweils auf der linken Seite dargestellt, während die entsprechende, sich gemäß der Erfindung ergebende Geschwindigkeitskurve auf der rechten Seite gezeigt ist. Es ist anzumerken, daß k = 0,7 gewählt ist, oder die Beschleunigung so gewählt ist, daß sie gleich 0,7² = 49% beträgt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in größeren Einzelheiten unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Reihe von graphischen Darstellungen, in denen eine Geschwindigkeitskurve für die Schneidkanten bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt ist, wobei die Geschwindigkeit auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse aufgetragen sind und Fig. 1A die Verhältnisse für eine größere voreingestellte Länge zeigt, Fig. 1B und 1C für mittlere voreingestellte Längen gelten, und Fig. 1D die Verhältnisse für ein kürzere voreingestellte Länge veranschaulicht,

Fig. 2 zeigt die Art der Änderung der Geschwindigkeit der Schneidkanten bei der herkömmli­ chen Rollenschere in zeitlicher Hinsicht, wobei Fig. 2A die Verhältnisse bei größeren Schnittlängen, Fig. 2B die Verhältnisse bei mittleren Schnittlängen und die Fig. 2C und 2D die Verhältnisse bei kürzeren bzw. kleineren Schnittlängen veranschaulichen,

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein numerisches Steuersystem für eine bei kontinuierlichem Transport arbeitende Rollenschere gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 4A zeigt eine graphische Darstellung der Materialtransportgeschwindigkeit V gegenüber der voreingestellten Schnittlänge L, das heißt die Kurve L-V, die eine Maschinenspezi­ fikation für die Rollenschere repräsentiert, wobei die Fig. 4B bis 4E herkömmliche Geschwindigkeitskurven zeigen, die zur Festlegung der Kurven L-V eingesetzt werden, wobei Fig. 4B die Verhältnisse bei einer größeren voreingestellten Länge repräsentiert,

Fig. 4C die Verhältnisse für eine mittlere voreingestellte Länge zeigt und in den Fig. 4D und 4E die Verhältnisse für eine kürzere bzw. kleinere voreingestellte Länge dargestellt sind,

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung des Auftretens einer rauhen bzw. starken Belastung der Maschine bei einer herkömmlichen Rollenschere, wobei die Orte des Auftretens dieser Belastung durch Kreise an entsprechenden Geschwindigkeitskurven angezeigt sind, wobei Fig. 5A die Verhältnisse für eine größere voreingestellte Länge zeigt, Fig. 5B die Verhältnisse für eine mittlere voreingestellte Länge angibt, und die Fig. 5C und 5D die Verhältnisse bei kürzeren voreingestellten Längen veranschaulichen,

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung einer Geschwindigkeitskurve zur Beschreibung des Auftretens eines Intervalls t_G, das zur Vergrößerung der Länge der Einstellzeit t_s unter der Bedingung eines Betriebs, bei dem die Materialtransportgeschwindigkeit unterhalb der Kurve L-V angeordnet ist, bei einer herkömmlichen numerischen Steuerung dient, wobei Fig. 6A die Verhältnisse bei einer größeren voreingestellten Länge zeigt und Fig. 6B die Verhältnisse für eine mittlere voreingestellte Länge veranschaulicht,

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des grundlegenden Aufbaus einer mechanischen, bei kontinuierlichem Transport arbeitenden Rollenschere,

Fig. 8 zeigt eine Reihe von graphischen Darstellungen von Geschwindigkeitskurven, die in Verbindung mit den Schneidkanten bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich von kritischen Punkten auf der Kurve L-V zu verwenden sind, wobei Fig. 8A die Verhältnisse für eine kürzere bzw. kleinere voreingestellte Länge zeigt, Fig. 8B für eine mittlere voreingestellte Länge gilt und Fig. 8C die Verhältnisse für eine größere voreingestellte Länge veranschaulicht,

Fig. 9 zeigt eine Folge von graphischen Darstellungen von Geschwindigkeitskurven, wobei die bei dem Stand der Technik eingesetzten Geschwindigkeitskurven auf der linken Seite dargestellt sind, während die entsprechenden, in Übereinstimmung mit der Erfin­ dung stehenden Wellenformen auf der rechten Seite zum Zwecke des Vergleichs angegeben sind, wobei die Fig. 9A und 9B die Verhältnisse bei größeren voreingestell­ ten Längen zeigen, Fig. 9C für eine mittlere voreingestellte Länge gilt und Fig. 9D die Verhältnisse bei einer kleineren voreingestellten Länge veranschaulicht,

Fig. 10A zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines numerischen Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10B zeigt eine graphische Darstellung der Bildung einer Adresse in einem Speicher 51, der in Fig. 10A gezeigt ist, und

Fig. 10C zeigt ein Blockschaltbild, in dem eine zusätzliche Funktion der Bereitstellung einer Eintrittszone für eine größere voreingestellte Länge dargestellt ist.

In Fig. 10A ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei Teile, die den in Fig. 3 gezeigten, mit der herkömmlichen Ausgestaltung übereinstimmenden Teilen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Wie bereits vorstehend erläutert, werden die Werte k, Δ und L_c in Übereinstimmung mit den Gleichungen oder Beziehungen (4) bis (6), (7) oder (8) bis (10), oder (11) bis (13) bestimmt. Es ist hierbei anzumerken, daß L_c nicht mehr notwendig ist, wenn die Gleichung (7) auch für eine größere voreingestellte Länge verwendet wird. Auch wenn eine entsprechende Berechnung in Übereinstimmung mit einer ausgewählten Gleichung jedesmal dann, wenn eine solche Berechnung notwendig ist, unter Einsatz eines Computers mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit durchgeführt werden kann, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Ausgestaltung gezeigt, bei der diese Parameter bereits vorab berechnet und in einem Speicher 51 gespeichert worden sind.

Wie in Fig. 10B gezeigt ist, ist eine Fläche innerhalb oder unterhalb der Kurve L-V entlang Achsen, die parallel zu der Achse der voreingestellten Schnittlänge bzw. zu der Achse der Liniengeschwindigkeit bzw. linearen Geschwindigkeit verlaufen, fein unterteilt, wobei jeder Unterregion, die als Ergebnis dieser Unterteilung gebildet ist, eine Adresse zugeordnet ist, die durch die Werte von L und V definiert ist. Auf diese Weise werden die We 15334 00070 552 001000280000000200012000285911522300040 0002019726872 00004 15215rte k, Δ und L_c bereits vorab berechnet und in dem Speicher 51 jeweils unter einer Adresse gespeichert, die durch eine Kombination aus L und V definiert ist. Anfänglich werden in den Speicher Werte, die in Überein­ stimmung mit den Gleichungen (4) bis (6), der Gleichung (7), den Beziehungen (8) bis (10) und den Gleichungen (11) bis (13) berechnet wurden, eingeschrieben, und es werden nachfolgend auf der Basis eines Probelaufs bzw. Testlaufs die Werte für k, Δ und L_c je nach Bedarf modifi­ ziert. Dies ist dahingehend zweckmäßig, daß eine Modifikation in Übereinstimmung mit der Praxis durchgeführt werden kann, wobei das Schwergewicht auf die Adressen gelegt ist, die in einer praktischen bzw. in der Praxis benutzten Region verteilt sind.

Der Parameter k repräsentiert einen Steuerverstärkungsfaktor oder Koeffizienten, der eine Beschleunigung bestimmt und nicht zu klein gewählt werden kann, damit eine erforderliche Genauigkeit aufrechterhalten bleibt. Demgemäß können sechs Werte für den Parameter k in dem Bereich von 1 bis 0,7, wie zum Beispiel 1,0, 0,95, 0,90, 0,84, 0,77 und 0,70, gewählt werden, und es wird aus diesen Werten ein geeigneter Wert für k ausgewählt. Solange die Einstellzeit t_s größer ist als t_s0 mit einem gewissen Spielraum bzw. Randbereich, kann ein kleinerer Wert für Δ gewählt werden.

Der Speicher 51 wird zum Beispiel für jeden Schnitt oder jedesmal dann, wenn eine voreinge­ stellte Länge L₀ eingestellt bzw. vorgegeben wird, ausgelesen, und es wird eine Geschwindig­ keitsdifferenz Δ, die aus dem Speicher 51 ausgelesen worden ist, von einer Materialtransportge­ schwindigkeit bzw. Materialbewegungsgeschwindigkeit V_a, die von einem Frequenz-Geschwin­ digkeits-Wandler 28 zugeführt wird, in einem Addierer 52 subtrahiert, dessen Ausgangssignal als eingestellte bzw. angepaßte Geschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitssignal V_F über einen Schalter 39 an einen Begrenzer 54 angelegt wird. An einen Vergleicher 38 werden ein korrigier­ tes Geschwindigkeitssignal V_C für die verbleibende Länge und das eingestellte bzw. justierte Geschwindigkeitssignal V_F angelegt, der derart arbeitet, daß er den Schalter 39 zur Auswahl des größeren Werts aus diesen beiden Größen ansteuert, wobei das ausgewählte Signal an eine Treiberschaltung 27 über den Begrenzer 54 und den Addierer 40 als ein Geschwindigkeitsrefe­ renzsignal V_R angelegt wird. Der Koeffizient k, der aus dem Speicher 51 ausgelesen worden ist, wird in dem Begrenzer 54 eingestellt, in dem eine Steigungsrate in Übereinstimmung mit der Größe des Koeffizienten k begrenzt wird. Der ausgelesene Koeffizient k wird ebenfalls in einem numerischen Geschwindigkeitswandler (DV-Wandler) 33 eingestellt, so daß ein bei der Geschwindigkeitsumwandlung eingesetzter Koeffizient gleichfalls von der Größe des Koeffizien­ ten k abhängt. Auf diese Weise wird der Koeffizient k zur Bereitstellung einer Vielzahl von Beschleunigungen bzw. Beschleunigungswerten benutzt.

Im Folgenden wird die Arbeitsweise des gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei ab dem Ende θ, das heißt ab dem Abschluß des Schneidvorgangs begonnen wird.

Anfänglich wird an dem Ende der Zone θ eine Adresse im Diagramm L-V (siehe Fig. 10B) anhand der nächsten Schnittlänge L₀ und der aktuellen Liniengeschwindigkeit bzw. linearen Geschwin­ digkeit V_A bestimmt. Demgemäß werden ein Koeffizient k, der eine Beschleunigung festlegt, eine Geschwindigkeitsdifferenz Δ und eine verbleibende Länge L_c an dem Beginn der Eintrittszone aus dem Speicher 51 ausgelesen. Bei einer kürzeren bzw. kleineren voreingestellten Länge (L₀ < L₂₀) nimmt Δ einen negativen Wert an, so daß gilt: V_F = V_A - Δ < V_A. Da sich V_A kontinuierlich verändert, ist es bevorzugt, eine Adresse für einen etwas höheren Wert von V_A zu wählen, und zwar mit einer Hysterese, die eine übermäßige Empfindlichkeit gegenüber einer Änderung des Werts von V_A verhindert. Vorteilhaft kann ein manueller Knopf bzw. eine manuell betätigbare Taste 57 vorgesehen sein, die einen vor Ort erfolgenden Eingriff in den Auslesevorgang bzw. die aus dem Speicher 51 ausgelesenen Werte ermöglicht. Die Taste 57 kann zur Verschiebung der Adresse im Diagramm L-V, an der der Auslesevorgang stattfindet, in seitlicher oder vertikaler Richtung benutzt werden. Jedoch ist es vorteilhaft, eine direkte inkrementale Änderung von Δ zu ermöglichen, während der Inhalt des Speichers 51 gleichzeitig überschrieben wird.

Mittlere voreingestellte Länge

Wenn E = L₀ - L₂₀ - L₁ + L₂ ist, was an dem Ende der Zone θ erfüllt ist, oder die restliche Abweichung e₀ gelesen wird, werden die Zählstände L₁ und L₂ der Zähler 18 und 24 jeweils gelöscht, so daß gilt: E = L₀ - L₂₀ + e₀. Als Reaktion hierauf vergrößert sich das von dem numerischen Geschwindigkeitswandler 33 abgegebene Ausgangssignal V_B = kK_m wohinge­ gen V_C = V_A - V_B unter den Wert V_F = V_A - Δ verringert wird, so daß der Schalter 39 den Wert V_F auswählt. Der Begrenzer 54 unterdrückt bzw. begrenzt das Eingangssignal V_F auf die Beschleunigung von k₂α_m, wodurch das Geschwindigkeitsreferenzsignal (Geschwindigkeits­ referenz) V_R erzeugt wird. Nachfolgend verringert sich die verbleibende Länge in gleicher Weise wie die Geschwindigkeit V_B für die verbleibende Länge. Wenn die Bedingung erfüllt ist: V_C = V_A - V_B V_F, steuert der Vergleicher 38 den Schalter 39 derart, daß der Wert V_C als das Geschwindigkeitsreferenzsignal ausgewählt wird, wodurch eine Positionierungsbeschleunigung eingeleitet wird, der eine Einstellzeit bzw. ein Einstellzeitintervall t_s sowie eine nachfolgende Zone θ nachfolgen.

Größere voreingestellte Länge

Bei einer größeren voreingestellten Länge ist der Wert Δ, der aus dem Speicher 51 ausgelesen wird, derart gewählt, daß gilt: V_F = 0. Da an dem Ende der Zone θ die Beziehung erfüllt ist: V_C = V_A - V_B < 0, schaltet der Vergleicher 38 den Schalter 39 derart um, daß der Wert V_F ausgewählt wird. Der Begrenzer 54 ruft eine Verzögerung mit einem Gradienten von k₂α_m so lange hervor, bis ein Anhaltezustand bzw. Ruhezustand erreicht ist. Nachfolgend ist V_C 0, woraufhin der Schalter 39 den Wert V_C auswählt, so daß in eine Beschleunigungspositionierung eingetreten wird, der ein Einstellzeitintervall t_s und eine nachfolgende Zone θ nachfolgen.

Wenn eine Eintrittszone verwendet wird, vergleicht ein Vergleicher 56 eine verbleibende Länge L_c an dem Beginn der Eintrittszone und die verbleibende Länge E miteinander, wie es in Fig. 10C gezeigt ist, und schaltet einen Schalter 53 ein oder aus. Die Länge L_c der Eintrittszone, die aus dem Speicher 51 ausgelesen wird, ist klein, und es werden die Zählstände L₁ und L₂ der Zähler 18 und 24 gelöscht. Demgegenüber ist die verbleibende Länge E groß, und es bleibt der Schalter 53 abgeschaltet, so lange gilt: L_c - E < 0. Das von dem Begrenzer 54 hierbei abgegebene Ausgangssignal ist V_F = 0. Somit wird ein Anhalte- bzw. Ruhezustand in der gleichen Weise erreicht, wie wenn keine Eintrittszone benutzt würde. Jedoch nimmt die verbleibende Länge E mit der Zeit ab, so daß sich als Ergebnis einstellt: L_c - E 0, woraufhin der Schalter 53 einge­ schaltet wird und das Signal "V_A - Δ" an den Begrenzer 54 in stufenförmiger Weise angelegt wird. Da der Begrenzer 54 jedoch die Steigungsrate auf k²α_m begrenzt, nimmt das von dem Begrenzer 54 abgegebene Ausgangssignal linear zu. Die Beschleunigung setzt sich fort, bis der Wert "V_A - Δ" erreicht ist, wobei dieser Wert während der Eintrittszone beibehalten wird. Wenn nachfolgend V_C V_F wird, veranlaßt der Vergleicher 38 den Schalter 39 dazu, den Wert V_C als das Geschwindigkeitsreferenzsignal V_R auszuwählen, so daß in eine Positionierungsbeschleuni­ gung bzw. Beschleunigung für die Positionierung eingetreten wird, an die sich das Zeitintervall t_s und eine nachfolgende Zone θ anschließen.

Kleinere voreingestellte Länge

Auch hier findet an dem Ende der Zone θ das Einlesen der restlichen Abweichung e₀ und ein Löschen der Zählstände L₁ und L₂ in den Zählern 18 und 24 statt. Jedoch beginnt der Ablauf in diesem Fall mit der verbleibenden Länge: E = L₀ - L₂₀ + e₀ < 0. Da jedoch die Geschwindigkeit für die verbleibende Länge ausgehend von

beginnt, springt das von dem Addierer 34 abgegebene Ausgangssignal unmittelbar auf den Wert V_C = V_A - V_B < V_A. Jedoch vergrößert sich das von dem Begrenzer 54 abgegebene Ausgangssignal V_R, wobei es jedoch aufgrund der Begrenzung auf die Steigungsrate k₂α_m begrenzt wird. In dem Fall einer kürzeren voreingestellten Länge veranlaßt der Vergleicher 38 den Schalter 39 dazu, bei dem Start den Wert V_C auszuwählen. Wenn sich V_C vergrößert und wenn die Beziehung erreicht wird: V_C V_F = V_A - Δ (wobei Δ negativ ist; V_A - Δ V_TOP), veranlaßt der Vergleicher 38 den Schalter 39 dazu, das Signal V_F auszuwählen. Wenn nachfolgend die Beziehung erreicht wird: V_C V_F, steuert der Vergleicher 38 den Schalter 39 zur Auswahl des Signals V_C, wodurch in eine Positionierungsverzögerung bzw. eine Abbremsung für die Positionierung eingetreten wird, an die sich ein Einstellzeitintervall t_s und die nachfolgende Zone θ anschließen.

Bei der vorstehenden Beschreibung ist die Ausgestaltung für eine mittlere und eine kleinere voreingestellte Länge derart gewählt, daß während einer verbleibenden Länge, die durch Ausschließen einer Einstellzeit bzw. eines Einstellzeitintervalls t_s und einer Schneidzeit bzw. eines Schneidzeitintervalls t_T aus der Zeitperiode T, die für die Schneidvorgänge eingesetzt wird, definiert ist, ein Zeitintervall, während dessen eine Geschwindigkeitsdifferenz Δ aufrechterhalten wird, und auch ein Zeitintervall, das für die Beschleunigung/Verzögerung verwendet wird, so groß wie möglich festgelegt werden. Jedoch kann bei Festlegen des Koeffizienten k, der die Beschleunigung bestimmt, auf einen Wert, der von der Maschinenspezifikation bzw. Maschinen­ auslegung abhängt, ein Wert für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ gewählt werden, der so klein wie möglich ist. Alternativ kann die Verwendung einer Geschwindigkeitsdifferenz Δ vermieden werden, und es kann das Zeitintervall, das für die Beschleunigung und/oder die Verzögerung verwendet wird, so lang wie möglich gewählt werden. Darüberhinaus kann anstelle der Auswahl der Werte von k, Δ und L_c für jeden Schneidvorgang die Auswahl auch in extremen Fällen lediglich dann getroffen werden, wenn die voreingestellte Schnittlänge L₀ oder die Materialtrans­ portgeschwindigkeit V geändert werden.

Wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 3 erläutert, versteht es sich, daß die in Fig. 10A gezeigte Ausgestaltung, die in Form einer mittels Hardwareschaltungen aufgebauten Steuerschaltung dargestellt ist, tatsächlich auch durch Programmierung bzw. mit Hilfe von Software unter Verwendung eines Computers in der Praxis realisierbar ist und realisiert wurde.

Wie vorstehend erläutert, werden gemäß der Erfindung ein Einstellzeitintervall t_s, das für die Positionierungssteuerung erforderlich ist, und auch ein Schneidzeitintervall t_T, während dessen die Schneidkanten in Kontakt mit einem Material gebracht werden, von einer Zeitdauer bzw. Zeitperiode ausgenommen, die einem Schneidvorgang zugeordnet ist und durch die voreinge­ stellte Länge L₀ und die Materialtransportgeschwindigkeit V_A bestimmt ist, um hierdurch eine verbleibende Zeit bzw. Zeitspanne zu definieren, und es wird ein Anteil der verbleibenden Zeit, der so groß wie möglich gewählt ist, zum Rotieren der Schneidkanten unter Aufrechterhaltung einer Geschwindigkeitsreferenz bzw. Geschwindigkeitsdifferenz Δ mit Bezug zu der Material­ transportgeschwindigkeit verwendet, wobei die Geschwindigkeitsdifferenz Δ so klein wie möglich gewählt wird, und/oder es wird die Beschleunigung, die auf die Rotation der Schneidkanten zur Erzielung einer solchen Geschwindigkeitsdifferenz Δ ausgeübt wird, so gewählt, daß sie so wenig wie möglich unterhalb des Niveaus der maximalen Beschleunigung liegt, die durch die Maschi­ nenspezifikation gefordert bzw. vorgegeben ist. Demgemäß wird die mechanische Beaufschla­ gung bzw. Schockbelastung der Maschine abgeschwächt oder verringert, so daß sich die Lebensdauer der Maschine vergrößert, die Änderung der von Schnitt zu Schnitt auftretenden Schnittlänge verringert ist und die Qualität des geschnittenen Endes verbessert ist. Ferner ist die Ausrichtung der Schneidkanten erleichtert, wodurch die Lebensdauer der Schneidkanten verlängert wird. Bei der Praxis gemäß dem Stand der Technik wird ein großer Motor für den Antrieb eingesetzt, der die Erzeugung von Aufschlaggeräuschen oder Schlaggeräuschen bei einer schlagförmigen Beanspruchung gemäß der Variante 1 oder 2 mit einem akustischen Pegel hervorruft, der höher ist als der Schall, der durch den Schneidvorgang selbst hervorgerufen wird, wobei der akustische Pegel von der Art des Materials abhängt. Demgegenüber ist die Erfindung im Stande, solche Schlaggeräusche auf ein kaum mehr hörbares Niveau zu verringern. Es versteht sich, daß dies einen großen Einfluß auf die Lebensdauer der Maschine ausübt und zu einer erheblichen Erhöhung der Lebensdauer beiträgt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Steuern einer umlaufenden Rollenschere (19), bei dem
eine Differenz zwischen einer Lauflänge L₁ eines Materials (13) und einer Umfangslänge L₂, die von einer Drehung einer Schneidkante (11, 12) herrührt, zusammen mit einer Umfangs­ länge L₂₀, die einer Umdrehung der Schneidkante (11, 12) entspricht, von einer voreingestellten Schnittlänge L₀ subtrahiert werden, um hierdurch eine verbleibende Länge zu ermitteln,
die verbleibende Länge in eine Geschwindigkeit umgewandelt wird, die als eine Geschwindigkeit für die verbleibende Länge bezeichnet wird,
die Geschwindigkeit für die verbleibende Länge dann von einer Materialtransportge­ schwindigkeit zur Ermittlung einer Geschwindigkeitsreferenz für die Drehung der Schneidkante subtrahiert wird, und
auf die Schneidkante (11, 12) eine Beschleunigung oder eine Verzögerung in Abhängig­ keit von dem positiven oder negativen Vorzeichen der verbleibenden Länge zur Verringerung der verbleibenden Länge in Richtung auf Null ausgeübt wird,
wodurch ein Schneiden des Materials (13) während dessen Bewegung durch die Schneidkanten (11, 12) erreicht wird, wobei die Umdrehung der Schneidkante (11, 12) dem Transport des Materials in der Nachbarschaft der bei null liegenden verbleibenden Länge folgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Einstellzeitintervall t_s für die Positionierung in der Nähe der bei null liegenden verbleibenden Länge und auch ein Schneidzeitintervall t_T, während dessen die Schneidkante (11, 12) in Kontakt mit dem Material (13) gebracht wird, von einer Zeitperiode ausgenommen werden, die einem Schneidvorgang zugeordnet ist, der durch die voreingestellte Schnittlänge L₀ und die Materialtransportgeschwindigkeit V bestimmt ist, um hierdurch eine verbleibende Zeit zu definieren, während der die Drehung der Schneidkante (11, 12) eine Geschwindigkeitsdifferenz Δ relativ zu der Materialtransportgeschwindigkeit V mit Ausnahme eines Intervalls beibehält, das zur Beschleunigung oder Verzögerung der Drehung der Schneidkante (11, 12) benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervall, das zur Beschleunigung oder Verzögerung der Drehung der Schneidkante (11, 12) benutzt wird, so gewählt ist, daß es während der verbleibenden Zeit so lang wie möglich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berechnung zur Ermittlung des Einstellzeitintervalls t_s für die Positionierung und eines Zeitintervalls t₂, während dessen die Geschwindigkeitsdifferenz Δ aufrechterhalten wird, durchgeführt wird, wenn die vorgegebene Schnittlänge L₀, die Materialtransportgeschwindigkeit V, die Geschwindig­ keitsdifferenz Δ und ein Koeffizient k, der eine auf die Drehung der Schneidkante (11, 12) ausgeübte Beschleunigung festlegt, gegeben sind, und daß die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und der Koeffizient k aus den durch die Berech­ nung zur Verfügung gestellten Werten so ausgewählt werden, daß sie unter der Bedingung, daß t_s gleich groß wie oder größer als ein minimaler, empirisch ermittelter Wert t_s0 ist und t₂ gleich groß wie oder größer als ein minimaler, ebenfalls empirisch festgelegter Wert t₂₀ ist, so klein wie möglich sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gewählten Werte für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und den Koeffizienten k in einem Speicher (51) unter einer Adresse gespeichert sind, die durch die voreingestellte Schnittlänge L₀ und die Materialtrans­ portgeschwindigkeit V festgelegt ist, wobei die auszuwählende Geschwindigkeitsdifferenz Δ und der auszuwählende Koeffizient k durch Angabe einer bestimmten Kombination aus L₀ und V aus dem Speicher (51) ausgelesen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berechnung zur Ermittlung des Einstellzeitintervalls t_s für die Positionierung und eines Zeitintervalls t₂, während dessen eine Geschwindigkeitsdifferenz Δ aufrechtzuerhalten ist, durchgeführt wird, wenn die voreingestellte Schnittlänge L₀, die Materialtransportgeschwindigkeit V, die Geschwin­ digkeitsdifferenz Δ und ein Koeffizient k, der die auf die Drehung der Schneidkante (11, 12) auszuübende Beschleunigung festlegt, gegeben sind, und
daß ein Wert für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ aus den durch die Berechnung zur Verfügung gestellten Werten so ausgewählt wird, daß er unter der Bedingung, daß t_s gleich groß wie oder größer als ein minimaler, empirisch ermittelter Wert t_s0 ist und t₂ einen positiven, so groß wie möglich gewählten Wert annimmt, so klein wie möglich ist, wohingegen der Koeffizient k auf einen durch die Maschinenspezifikation bestimmten Wert festgelegt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ausgewählte Werte für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ in einem Speicher (51) unter Adressen gespeichert sind, die durch Kombinationen aus der jeweiligen voreingestellten Schnittlänge L₀ und der Materialtrans­ portgeschwindigkeit V bestimmt sind, wobei eine jeweilige Geschwindigkeitsdifferenz Δ aus dem Speicher (51) für die Auswahl ausgelesen wird.

7. Verfahren zum Steuern einer umlaufenden Rollenschere (19), bei dem die Differenz zwischen einer Lauflänge L₁ eines Materials (13) und einer Umfangslänge L₂, die von einer Drehung einer oder mehrerer Schneidkanten (11, 12) herrührt, zusammen mit einer Umfangslänge L₂₀, die einer Umdrehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) entspricht, von einer voreingestellten Schnittlänge L₀ subtrahiert werden, um hierdurch eine verbleibende Länge zu ermitteln,
die verbleibende Länge dann in eine Geschwindigkeit umgewandelt wird, die als Geschwindigkeit für die verbleibende Länge bezeichnet wird, und
die Geschwindigkeit für die verbleibende Länge dann von einer Materialtransportge­ schwindigkeit V zur Festlegung einer Geschwindigkeitsreferenz für die Drehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) subtrahiert wird,
wobei eine Beschleunigung oder eine Verzögerung auf die Drehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) in Abhängigkeit von dem positiven oder negativen Vorzeichen der verbleibenden Länge zur Verringerung der verbleibenden Länge in Richtung auf null ausgeübt wird,
wodurch ein Schneiden des kontinuierlich transportierten Materials (13) durch die Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) erzielt wird, während die Umlaufbewegung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) der Bewegung des Materials (13) in der Nähe des bei null liegenden Bereichs der verbleibenden Länge nachfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Einstellzeitintervall t_s für die Positionierung in dem Bereich der bei null liegenden verbleibenden Länge und auch ein Schneidzeitintervall t_T, während dessen die Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) in Kontakt mit dem Material (13) gebracht werden, von einer Zeitpe­ riode, die einem durch die vorgegebene Schnittlänge L₀ und die Materialtransportgeschwindigkeit V definierten Schneidvorgang zugeordnet ist, herausgenommen werden, um hierdurch eine verbleibende Zeit zu definieren, und
daß ein so groß wie möglich gewählter Anteil der verbleibenden Zeit für die Beschleuni­ gung oder Verzögerung der Drehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) benutzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Schnitt die Drehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) bis zum Anhalten verzögert wird, wobei der Anhaltezustand für ein Anhaltezeitintervall andauert, bevor eine nachfolgende Beschleuni­ gung eingeleitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berechnung zur Ermittlung des Einstellzeitintervalls t_s für die Positionierung durchgeführt wird, wenn die voreingestellte Schnittlänge L₀, die Materialtransportgeschwindigkeit V und ein Koeffizient k, der eine auf die Drehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) auszuübende Beschleuni­ gung festlegt, gegeben sind, wobei für die Berechnung ein Wert für den Koeffizienten k gewählt wird, der unter der Bedingung, daß t_s gleich groß wie oder größer als ein empirisch bestimmter Wert t_s0 ist, so klein wie möglich ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ausgewählte Werte für den Koeffizienten k in einem Speicher (51) unter jeweiligen Adressen gespeichert sind, die jeweils durch eine Kombination aus der voreingestellten Schnittlänge L₀ und der Materialtrans­ portgeschwindigkeit V definiert sind, wobei ein bestimmter Koeffizient k aus dem Speicher (51) für die Auswahl ausgelesen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt des manuellen Änderns der in dem Speicher (51) gespeicherten Daten während eines Probelaufs.

12. Verfahren zum Steuern einer umlaufenden Rollenschere (19), bei dem
eine Differenz zwischen einer Lauflänge L₁ eines Materials (13) und einer Umfangslänge L₂, die von einer Drehung einer oder mehrerer Schneidkanten (11, 12) herrührt, zusammen mit einer Umfangslänge L₂₀, die einer Umdrehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) entspricht, von einer voreingestellten Schnittlänge L₀ subtrahiert werden, um hierdurch eine verbleibende Länge zu definieren,
die verbleibende Länge dann in eine Geschwindigkeit umgewandelt wird, die als Geschwindigkeit für die verbleibende Länge bezeichnet wird, und
die Geschwindigkeit für die verbleibende Länge dann von einer Materialtransportge­ schwindigkeit V zur Bildung einer Geschwindigkeitsreferenz für die Umdrehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) subtrahiert wird,
wobei eine Beschleunigung oder eine Verzögerung auf die Drehung der Schneidkante in Abhängigkeit von dem positiven oder negativen Vorzeichen der verbleibenden Länge zur Verringerung der verbleibenden Länge in Richtung auf null ausgeübt wird, wodurch ein Schnei­ den des sich kontinuierlich bewegenden Materials (13) durch die Schneidkante oder Schneidkan­ ten (11, 12) erzielt wird, während die Drehbewegung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) der Bewegung des Materials (13) in der Nähe des bei null liegenden Bereichs der verbleiben­ den Länge nachfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die voreingestellte Schnittlänge L₀ eine größere voreingestellte Länge repräsentiert, bei der die Drehung der Schneidkante nach jedem Schnitt bis auf den Anhaltezustand verringert wird, der für ein Anhalteintervall vor dem Beginn einer nachfolgenden Beschleunigung beibehalten wird, eine Eintrittszone vorgesehen ist, während der die Drehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) eine Geschwindigkeitsdifferenz Δ relativ zu der Materialtransportgeschwindigkeit V beibehält, bevor die zu dem Schneidvorgang führende Beschleunigung auftritt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berechnung zur Ermittlung des Einstellzeitintervalls t_s für die Positionierung, eines Eintrittszeitintervalls t₂, während dessen die Geschwindigkeitsdifferenz Δ aufrechterhalten wird, und eines Anhalteinter­ valls t₄ durchgeführt wird, wenn die voreingestellte Schnittlänge L₀, die Materialtransportge­ schwindigkeit V, die verbleibende Länge L_c, die an dem Beginn der Zone auftritt, die Geschwin­ digkeitsdifferenz Δ und ein Koeffizient k, der eine auf die Drehung der Schneidkante oder Schneidkanten (11, 12) auszuübende Beschleunigung festlegt, gegeben sind, und daß die verbleibende Länge L_c an dem Beginn der Eintrittszone bei der Berechnung unter der Bedingung berechnet wird, daß t_s gleich groß wie oder größer als ein minimaler, empirisch ermittelter Wert t_s0 ist, t₂ gleich groß wie oder größer als ein minimaler, ebenfalls empirisch ermittelter Wert t₂₀ ist, und t₄ positiv ist, wobei die Werte für die Geschwindigkeitsdif­ ferenz Δ und den Koeffizient k so klein wie möglich gewählt sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gewählten Werte für die verbleibende Länge L_c an dem Beginn der Eintrittszone, für die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und für den Koeffizient k in einem Speicher (51) unter jeweiligen Adressen gespeichert sind, die durch eine Kombination aus der voreingestellten Schnittlänge L₀ und der Materialtransportge­ schwindigkeit V festgelegt sind, wobei die verbleibende Länge L_c, die Geschwindigkeitsdifferenz Δ und der Koeffizient k für die Auswahl aus dem Speicher (51) ausgelesen werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 6 oder 14, gekennzeichnet durch den Schritt des manuellen Änderns der in dem Speicher (51) gespeicherten Daten während eines Probelaufs.