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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Bahnlaufs einer in einer Bahnlaufrichtung laufenden Warenbahn mit mindestens einem Lagesensor, mindestens einem Aktor und mindestens einem Regler.
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Aus der
EP 1 692 063 B1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. Sie weist einen Drehrahmen auf, der um eine Achse verschwenkbar ist und mit Rollen eine laufende Warenbahn umlenkt. Durch Verschwenken dieses Drehrahmens kann die Bahn in eine Richtung quer zur Warenbahnlaufrichtung geführt werden. Zu diesem Zweck ist der Drehrahmen mit einem Aktor verbunden, der diesen aktiv verschwenkt. Die Lage der Warenbahn quer zur Bahnlaufrichtung wird von einem Sensor überwacht, der auf einen Regler einwirkt. Dieser Regler steht mit dem Aktor in Wirkverbindung, so dass ein geschlossener Regelkreis entsteht. Um diese Vorrichtung an unterschiedliche Warenbahnbreiten anpassen zu können, ist der Sensor quer zur Warenbahnlaufrichtung verschiebbar angeordnet, so dass eine Warenbahnkante im Erfassungsbereich des Sensors zu liegen kommt. Diese Vorrichtung hat sich in der Praxis vielfach bewährt und bildet den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine hohe Störsicherheit auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den folgenden Merkmalen gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Regeln des Bahnlaufs einer in einer Bahnlaufrichtung laufenden Warenbahn. Die Vorrichtung weist mindestens einen Lagesensor auf, mit dem die Lage der Warenbahn quer zur Bahnlaufrichtung erfasst wird. Dabei spielt es grundsätzlich keine Rolle, ob diese Erfassungsrichtung senkrecht zur Bahnlaufrichtung oder in einem spitzen Winkel dazu erfolgt. Es wird lediglich ausgeschlossen, dass die Erfassungsrichtung des Lagesensors längs zur Bahnlaufrichtung ist. Außerdem weist die Vorrichtung mindestens einen Aktor auf, der mit mindestens einem Bahnbeeinflussungsmittel in Wirkverbindung steht, um den Bahnlauf zu verändern. Als Bahnbeeinflussungsmittel kommen beispielsweise mindestens eine schwenkbare Walze, eine schwenkbare Walzenkombination, eine Gewindeausbreitwalze, ein verstellbarer Plattenausstreifer oder eine Lattenwalze in Betracht. Diese Aufzählung ist jedoch lediglich beispielhaft und nicht abschließend zu verstehen. Dieser mindestens eine Aktor erzeugt eine Bewegung, die das Bahnbeeinflussungsmittel verstellt. Außerdem weist die Vorrichtung mindestens einen Regler auf, der mit dem mindestens einen Lagesensor und mit dem mindestens einen Aktor in Wirkverbindung steht. Dieser Regler erfasst dabei ein Ausgangssignal des Lagesensors, um daraus eine Regelantwort zu erzeugen, die an den Aktor abgegeben wird. Üblicherweise sind diese Komponenten in separaten Gehäusen untergebracht, was in Anbetracht der geometrischen Zuordnung des Aktors zum Bahnbeeinflussungsmittel einerseits und des Lagesensors zur Warenbahn logisch erscheint. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass empfindliche Signalkabel zwischen dem Lagesensor, dem Regler und dem Aktor offen geführt werden müssen. Durch elektromagnetische Einstreuung in industriellen Umgebungen und insbesondere durch elektrostatische Felder können diese Signale in erheblichem Maße gestört werden, was zu unerwarteten und vor allem unerwünschten Regelergebnissen führen kann. Zur Lösung dieses Problems sind der mindestens eine Lagesensor, der mindestens eine Aktor und der mindestens eine Regler in mindestens einem Gehäuse gemeinsam untergebracht, sodass diese Komponenten leicht abschirmbar sind. Durch diese Maßnahme ergibt sich der weitere technische Vorteil, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten sehr kurz ausgebildet werden können. Dies reduziert die Antennenwirkung dieser Verbindungen und trägt somit auch zur Verringerung von Störeinflüssen bei. Dieses Gehäuse muss aber verschiebbar abgestützt sein, wobei eine Verschiebungsrichtung dieses mindestens einen Gehäuses quer zur Bahnlaufrichtung verläuft. Eine Verschiebung des mindestens einen Gehäuses kann dabei bei einem Warenbahnwechsel, insbesondere mit unterschiedlicher Bahnbreite erfolgen. Es ist aber auch daran gedacht, eine Verschiebung des Gehäuses nur während der ersten Inbetriebnahme der Vorrichtung vorzunehmen, so dass diese Verschiebung lediglich Justierzwecken dient. Der Begriff „quer“ bedeutet nicht ausschließlich rechtwinkelig, sondern schließt spitzwinkelige Konfigurationen ein. Nur auf diese Weise kann der mindestens eine Lagesensor auf die Warenbahn ausgerichtet werden. Diese Zusammenfassung der drei genannten Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse führt damit aber dazu, dass auch der mindestens eine Aktor entsprechend verschiebbar ist, da er gemeinsam mit dem mindestens einen Lagesensor im mindestens einen Gehäuse untergebracht ist. Dies stellt natürlich ein erhebliches Problem dar, welches aber lösbar ist.
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Um den mindestens einen Aktor trotz Verschiebbarkeit des mindestens einen Gehäuses einfach an eine entsprechende Bahnbeeinflussungsvorrichtung ankoppeln zu können, erzeugt dieser vorzugsweise eine lineare Bewegung, deren Bewegungsrichtung mit der Verschiebungsrichtung einen Winkel von nicht mehr als 30° einschließt. Auf diese Weise wird erreicht, dass dessen Bewegungsrichtung nahezu der Verschiebungsrichtung entspricht, so dass eine Verschiebung des mindestens einen Gehäuses leicht durch den mindestens einen Aktors ausgeglichen werden kann. Damit verschiebt sich bei einer Verschiebung des mindestens einen Gehäuses im Wesentlichen nur ein Arbeitspunkt des mindestens einen Aktors, was beispielsweise durch einen integrierenden Anteil des mindestens einen Reglers ausgeglichen werden kann.
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Insbesondere bei größeren Verschiebewegen des mindestens einen Gehäuses ist es günstiger, wenn die Bewegungsrichtung des mindestens einen Aktors mit der Verschiebungsrichtung des mindestens einen Gehäuses einen Winkel von nicht mehr als 10° einschließt. Dadurch wird eine unerwünschte Querbewegung des mindestens einen Aktors klein gehalten.
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Alternativ kann der mindestens eine Aktor auch eine rotierende Bewegung erzeugen. Auf diese Weise hat man vielfältige Möglichkeiten, den mindestens einen Aktor mit einer Bahnbeeinflussungsvorrichtung zu koppeln.
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Schließt eine Rotationsachse des mindestens einen Aktors mit der Verschiebungsrichtung einen Winkel von nicht mehr als 30° ein, so kann eine Verschiebung des mindestens einen Gehäuses recht einfach ausgeglichen werden, indem ein Ankopplungspunkt einfach entlang der Rotationsachse verschoben wird. Zu diesem Zweck ist die Rotationsachse als Abtriebswelle des mindestens einen Aktors ausgebildet, die ein entsprechendes Drehmoment überträgt. Auch hier ist daran gedacht, den Winkel zwischen der Rotationsachse und der Verschiebungsrichtung des mindestens einen Gehäuses auf nicht mehr als 10° zu beschränken.
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Insbesondere bei großen Verschiebewegen des mindestens einen Gehäuses ist es vorteilhaft, den mindestens einen Aktor mittels mindestens eines Bowdenzuges und/oder mindestens einer hydraulischen Leitung an die Bahnbeeinflussungsmittel anzukoppeln. Auf diese Weise kann die Verschiebung des mindestens einen Gehäuses auf einfachstem Wege ausgeglichen werden, ohne die Bewegung bzw. den Arbeitspunkt des mindestens einen Aktors zu stören.
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Alternativ ist auch daran gedacht, den mindestens einen Aktor mittels mindestens einer Zahnstange an die Bahnbeeinflussungsmittel anzukoppeln. Allerdings sind nur bestimmte Bahnbeeinflussungsmittel für diese Ankopplung geeignet. Alternativ kann auch ein Kurbelgetriebe mit einer Kurbel und einer Hebelstange eingesetzt werden, um diese Kopplung zu erzielen. Hierbei kann insbesondere durch Veränderung der Länge der Hebelstange eine entsprechende Anpassung erzielt werden.
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Bevorzugt ist das mindestens eine Gehäuse elektrisch schirmend ausgebildet, um den darin befindlichen Komponenten Schutz vor elektrostatischer Einstreuung zu geben. Dabei reicht es aus, die elektrische Schirmung gitterartig aufzubauen. Es ist aber auch daran gedacht, das Gehäuse aus durchgängigem Metall auszubilden. Dabei ist es zwar möglich aber nicht notwendig, das gesamte Gehäuse aus Metall auszubilden. Vielmehr reicht auch eine metallische Schicht aus, die auch relativ dünn sein kann. Auf diese Weise werden elektrostatische Felder zuverlässig von den darin befindlichen Komponenten ferngehalten. Um zusätzlich auch hochfrequente elektrische Felder zuverlässig abzuschirmen, ist je nach abzuschirmender Frequenz eine gewisse Mindestdicke dieser Metallschicht erforderlich. Außerdem ist daran gedacht, im mindestens einen Gehäuse auch eine magnetisierbare Substanz anzubringen oder das mindestens eine Gehäuse aus einer derartigen Substanz zu erstellen, um auch magnetische Ansteuerungen zuverlässig abzuschirmen.
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Für den mindestens einen Lagesensor hat sich ein Erfassungsbereich zwischen 5 mm und 500 mm bewährt. Als Erfassungsbereich ist dabei jene Distanz zu verstehen, innerhalb derer der mindestens eine Lagesensor Lageverschiebungen der Warenbahn detektieren kann. Ist der Erfassungsbereich zu klein, so wird es schwierig, den mindestens einen Lagesensor relativ zur Warenbahn zu positionieren. Bei einem zu großen Erfassungsbereich wird dagegen der mindestens eine Lagesensor unhandlich und die gesamte Vorrichtung schwer montierbar. Für verschiedene Anwendungsfälle haben sich Erfassungsbereiche zwischen 5 mm und 10 mm, zwischen 15 mm und 40 mm, zwischen 100 mm und 200 mm, zwischen 250 mm und 370 mm sowie zwischen 400 mm und 500 mm bewährt. Vorzugsweise wird als Erfassungsbereich ein Wert von 6 mm, 20 mm, 160 mm, 320 mm oder 480 mm gewählt.
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Alternativ kann der Erfassungsbereich des mindestens einen Lagesensors auch derart gewählt sein, dass er die Warenbahn so weit überdeckt, dass deren Lage immer erfassbar ist. In diesem Fall kann von einer Verschiebbarkeit der Vorrichtung abgesehen werden, wodurch sich der gesamte Aufbau erheblich vereinfacht.
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Der Erfindungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne den Schutzumfang zu begrenzen.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Prinzipdarstellung des Erfindungsgegenstandes,
- 2 eine räumliche Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 mit einem linear wirkenden Aktor,
- 3 die Vorrichtung gemäß 2 mit einem Bowdenzug,
- 4 die Vorrichtung gemäß 3 mit einer Hebelstange und
- 5 die Vorrichtung gemäß 2 mit einem Zahnstangengetriebe.
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Die 1 und 2 zeigen Darstellungen einer Vorrichtung 1 zum Regeln des Bahnlaufs einer in einer Bahnlaufrichtung 2 laufenden Warenbahn 3. Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 4 auf, welches elektrisch schirmend ausgebildet ist. In diesem Gehäuse 4 ist ein Lagesensor 5 vorgesehen, der mindestens eine Kante 6 der Warenbahn 3 erfasst. Der Lagesensor 5 steht mit einer Auswertevorrichtung 7 in Wirkverbindung, die aus Signalen des Lagesensors 5 eine Kantenposition der Warenbahn 3 ermittelt. Diese Kantenposition wird einem Regler 8 als Ist-Wert zugeführt. Ein Sollwertgeber 9 besitzt ein Eingabeinterface 10, um einen bestimmten Soll-Wert einstellen zu können. Dieser steht ebenfalls mit dem Regler 8 in Wirkverbindung. Der Regler 8 berechnet die Differenz zwischen dem anliegenden Ist-Wert und dem anliegenden Soll-Wert. Der Regler 8 hat vorzugsweise ein P-, PI- oder PID-Verhalten und ermittelt eine von der Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert abhängige Regelantwort. Diese wird einem Verstärker 11 zugeführt, der einen Aktor 12 ansteuert. Dieser Aktor 12 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ein Linearmotor, dessen Stellglied 13 aus dem Gehäuse 4 herausgeführt ist.
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Das Stellglied 13 des Aktors 12 steht über eine Schubstange 14 mit einem Rahmen 15 in Wirkverbindung, der ein Bahnbeeinflussungsmittel 15' bildet. Dieser Rahmen 15 ist um eine Drehachse 16 drehbar abgestützt. In ihm ist eine Walze 17 drehbar gelagert, welche die Warenbahn 3 umlenkt. Alternativ können auch zwei oder mehr Walzen 17 im Rahmen 15 vorgesehen sein. Durch Verschwenken des Rahmens 15 um die Drehachse 16 ergibt sich eine quer zur Bahnlaufrichtung 2 gerichtete Kraft, die die Warenbahn 3 verschiebt, um damit eine Abweichung der Kantenposition von der Soll-Position auszugleichen.
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Der Lagesensor 5 muss so auf die Position der Kante 6 ausgerichtet werden, dass sich alle im Betrieb möglichen Kantenpositionen innerhalb eines Erfassungsbereichs des Lagesensors 5 befinden. Aus diesem Grund ist das gesamte Gehäuse 4 entlang einer Verschiebungsrichtung 18 verschiebbar. Diese Verschiebungsrichtung 18 steht dabei senkrecht auf die Bahnlaufrichtung 2.
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Der Aktor 12 besitzt eine Bewegungsrichtung 19, die nahezu parallel zur Verschiebungsrichtung 18 des Gehäuses 4 ist. Damit wird erreicht, dass die Verschiebung des Gehäuses 4 entlang der Verschiebungsrichtung 18 durch den Aktor 12 ausgeglichen werden kann.
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Die 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß 2, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile benennen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß 2 eingegangen.
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Der Aktor 12 ist bei dieser Ausführungsform kein Linearmotor, sondern ein Motor mit rotierender Welle 30. Diese Welle 30 treibt ein Zahnrad 31 an, wobei anstatt des Zahnrades 31 auch ein beliebiges anderes Rad, eine Scheibe oder Hebelarm einsetzbar ist. An diesem Zahnrad 31 ist eine Kurbel 32 vorgesehen, die einen Bowdenzug 33 betätigt. Über diesen Bowdenzug 33 wird die Stellbewegung des Aktors 12 auf den Rahmen 15 übertragen. Der Bowdenzug 33 kann dabei jegliche Verschiebung des Gehäuses 4 problemlos ausgleichen, ohne dass sich der Arbeitspunkt des Aktors 12 dabei verschiebt.
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Die 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß der 3, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile benennen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß 3 eingegangen.
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An der Kurbel 32 des Zahnrades 31 greift bei dieser Ausführungsform eine Hebelstange 40 an, über die die Bewegung des Aktors 12 auf den Rahmen 15 übertragen wird. Diese Hebelstange 40 ist dabei zweiteilig ausgebildet. Sie besteht aus einem Rohr 41 und einer Stange 42. Das Rohr 41 weist dabei ein nicht dargestelltes Innengewinde auf, während die Stange 42 ein Außengewinde 43 aufweist. Über diese Verbindung lässt sich durch Verdrehen des Rohres 41 relativ zur Stange 42 die Länge der Hebelstange 40 verändern, um auf diese Weise eine Verschiebung des Gehäuses 4 auszugleichen.
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Die 5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Vorrichtung gemäß 2, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile benennen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß 2 eingegangen.
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Das Zahnrad 31 weist bei dieser Ausführungsform keine Kurbel 32 auf, wobei alternativ eine derartige Kurbel vorgesehen werden könnte, um die Vorrichtung auch in der in 4 gezeigten Weise einsetzen zu können. Die Kraftübertragung vom Aktor 12 auf den Rahmen 15 erfolgt hierbei über eine Zahnstange 50, die mit dem Zahnrad 31 kämmt. Diese Zahnstange 50 ist endseitig über ein Drehgelenk 51 mit dem Rahmen 15 verbunden. Bei einer Verschiebung des Gehäuses 4 kann die damit verbundene Veränderung der Aktorposition durch diese Zahnstange ausgeglichen werden.
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Es ist daran gedacht, die gezeigten Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise zu kombinieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Bahnlaufrichtung
- 3
- Warenbahn
- 4
- Gehäuse
- 5
- Lagesensor
- 6
- Kante
- 7
- Auswertevorrichtung
- 8
- Regler
- 9
- Sollwertgeber
- 10
- Eingabeinterface
- 11
- Verstärker
- 12
- Aktor
- 13
- Stellglied
- 14
- Schubstange
- 15
- Rahmen
- 15'
- Bahnbeeinflussungsmittel/
- 16
- Drehachse
- 17
- Walze
- 18
- Verschiebungsrichtung
- 19
- Bewegungsrichtung
- 30
- Welle
- 31
- Zahnrad
- 32
- Kurbel
- 33
- Bowdenzug
- 40
- Hebelstange
- 41
- Rohr
- 42
- Stange
- 43
- Außengewinde
- 50
- Zahnstange
- 51
- Drehgelenk
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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