DE2063455B2 - Steuereinrichtung fuer eine bandschneideanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Schneideanlage zum automatischen Abschneiden bestimmter einstellbarer Längen eines zwischen den Messern eines Schneidschlittens durchlaufenden bandförmigen Materials mit einem vom Banddurchlauf beeinflußbaren Wegmeßgeber, dessen Ausgangssignal ein Zählwerk ansteuert, das beim Erreichen eines vorgebbaren Sollwertes einen Startbefehl zum Mitgehen des nach dem Schneiden in seine Ausgangslage zurückkehrenden Schneidschlittens ausgibt

Zum Schneiden bestimmter einstellbarer Längen vor laufenden bandförmigen Materialien ist es bekannt Schneidanlagen zu benutzen. Das zu schneidende bandförmige Material wird hierbei zwischen der Messern eines verschiebbaren Schneidschlittens ge führt der zum Schneiden auf die Bandgeschwindigkeit beschleunigt wird und nach dem Schneiden in seine Ausgangslage zurückkehrt. Der Schneidschlitten führt somit bei jedem Schneidvorgang eine Hubbewegunj aus, die durch entsprechende Steuereinrichtunger steuerbar ist

Aus der CH-PS 4 23 423 geht z.B. eine solche Schneidanlage hervor, bei der der Befehl zum Mitgeher des Schneidschlittens durch ein vom Banddurchlau beeinflußbares Zählwerk und der Schneidbefehl durct

eine mechanische Anschlagsteuerung ausgelöst wird. Die abzuschneidenden Längen können hier durch eine entsprechende Voreinstellung des Zählwerkes und der Anschläge eingestellt werden. Bei dieser Steuerungsart wirken sich Schwankungen und Bandgeschwindigkeit S sowie Reibungskräfte an der Schlittenführung und Parameteränderungen an den Antriebsgliederp stark auf die Genauigkeit der Schnittlängen aus, die daher keinen besonderen Forderungen genügt Es ist zwar möglich, die Genauigkeit durch entsprechenden Aufwand zu erhöhen, aber die erreichbare Verbesserung würde in keinem Verhältnis zum zusätzlichen Aufwand stehen. Unbefriedigend ist auch, daß derartige Schneidanlagen beim Anfahren der Anlage keine brauchbaren Bandstücke liefern. Die geschnittenen Bandstücke würden so ungenau werden, daß sie entweder Ausschuß wären, oder einen erheblichen Aufwand an Nacharbeit erforderten.

Es ist weiterhin bekannt — insbesondere in der Verpackungsindustrie —, mit Hilfe von opto-elektronisehen Einrichtungen Schneidanlagen zu steuern. Derartige Schneidanlagen erfordern aber Schnittmarkierungen, die sich jedoch nicht an jedes bandförmige Material anbringen lassen. Außerdem ist diese Steuerungsart für sehr genaue Schnittlängen, und zwar in der Größenordnung ±1 mm, nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für eine Bandschneidanlage der eingangs genannten Art vorzusehen, bei der Schwankungen der Bandgeschwindigkeit und Störungen in der Schlittenführung sowie in den Antriebsgliedern ohne Einfluß auf die Genauigkeit der Schnittlängen bleiben.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zählwerk neben dem einer Regeleinrichtung zugeführten Startbefehl einen verzögerten Schneidebefehl für den Schneideschlitten liefert und daß die mit einem Funktionsgeber versehene Regeleinrichtung den Antrieb des Schneideschlittens derart steuert, daß sich seine Geschwindigkeit der Bandgeschwindigkeit innerhalb der Verzögerungszeit des Schneidebefehls sowie innerhalb einer dem Funktionsgeber als Konstante eingegebene Relativwegstrecke angleicht.

Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird sowohl der Weg als auch die Geschwindigkeit des Schneidschlittens zum Band geregelt. Hierzu dienen 4s zwei Wegmeßgeber, wobei der erste Wegmeßgeber den absoluten Bandweg zur Bestimmung der Schneidlinie mißt, während der zweite Wegmeßgeber, der starr mit dem Schneidschlitten verbunden ist, die Relativbewegung des Bandes mißt, das dieses vom Zeitpunkt des so Startbefehls bis zum Synchronlauf gegenüber dem Schneidschlitten zurücklegt.

Diese Relativbewegung wird über den Regelkreis in jeder Beschleunigungsphase des Schneidschlittens konstant gehalten, so daß sie unabhängig von der jeweiligen Bandgeschwindigkeit ist. Damit hängt die Reproduzierbarkeit der Schneidlinie nur noch von der Güte des Regelkreises ab.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Schneidanlage.

F i g. 2 ein Diagramm und F i g. 3 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung.

Im Blockschaltbild nach F i g. 1 ist ein bandförmiges Material 10 zwischen den Antriebsrollen 11,12 zu einem Schneidschlitten 20 geführt Der Schneidschlitten 20, zwischen dessen Messern das bandförmige Material durchläuft, ist durch einen hydraulischen Stellzylinder 21 verstellbar. Hierzu wird der Hub des Stellzylinders über ein Servoventil 22, das durch einen Regler 25 angesteuert wird, geregelt Das durch die Antriebsrollen U, 12 angetriebene bandförmige Material 10 läuft, nachdem es die Antriebsrollen passiert hat, an einem Wegmeßgeber 13 vorbei, der den absoluten Banddurchlauf mißt Am Schneidschlitten 20 ist ein weiterer Wegmeßgeber 14 vorgesehen, der die Relativbewegung zwischen Band und Schneidschlitten mißt, die in der Phase auftritt, in der sich der Schneidschlitten der Bandgeschwindigkeit nähert Der Wegmeßgeber 13, der den absoluten Banddurchlauf mißt, gibt Signale an ein Zählwerk 15. Dieses Zählwerk 15, in das der Sollwert der zu schneidenden Längen eingebbar ist, liefert beim Erreichen dieses Sollwertes einen Startbefehl für eine Regeleinrichtung und einen verzögerten Schneidbefehl für den Schneidschlitten 20.

Der Startbefehl gelangt vom Zählwerk 15 zu einem Zähler 16, der hierdurch eingeschaltet wird. Weiterhin ist der Startbefehl einem Funktionsgeber 17 zugeleitet Im Funktionsgeber 17 ist die Strecke der Relativbewegung des Bandes zum Schneidschlitten in der Annäherungsphase als Konstante »Y« eingegeben. Weiterhin ist dem Funktionsgeber 17 eine Spannung zugeleitet, welche von einem Tachogenerator 18 abgenommen ist Der Tachogenerator 18 ist über einen Antriebsmotor 19 starr mit den Antriebsrollen 11, 12 verbunden. Durch seine Ausgangsspannung ist es möglich, den absoluten Weg des Schneidschlittens derart an die Bandgeschwindigkeit anzupassen, daß der Schneidschlitten 20 jeweils den kleinstmöglichen Hub ausführt

Der dem Schneidschlitten 20 zugeführte Schneidbefehl, der verzögert aus dem Zählwerk 15 erscheint, ist gleichzeitig über ein Verzögerungsglied 26 dem Zählwerk 16 und dem Funktionsgeber 17 sowie einer Schaltstufe 27 zugeleitet. Durch diese verzögerte Weiterführung des Schneidbefehls wird nach der Durchführung des Schneidvorgangs der Zähler 16 und der Funktionsgeber 17 zurückgestellt Weiterhin wird über die Schaltstufe 27 der Regler 25 derart angesteuert, daß der Schneidschlitten in seine Ausgangslage zurückkehrt

Die Ausgangssignale des Zählers 16 und des Funktionsgebers 17 sind einem Vergleichsglied 22 zugeleitet, dessen Ausgangssignal einem weiteren Vergleichsglied 23 zugeleitet ist Diesem Vergleichsglied 23 sind weiterhin die Signale der Schaltstufe 27 und das Signal eines am Schneidschlitten 20 angebrachten Beschleunigungsmessers 24 zugeleitet Das Ausgangssignal der Vergleichsglieder 23 ist dem Regler 25 zugeleitet, der als PID-Regler ausgebildet ist

Die Schneidanlage mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung arbeitet wie folgt:

Ist nach dem ersten, durch den Startvorgang ausgelösten Schnitt die am Zählwerk 15 vorgegebene Sollänge erreicht, so gibt dieser einen Startbefehl an den Zähler 16 und an den Funktionsgeber 17 ab.

Dieser Startbefehl schaltet den Zähler 16 und den Funktionsgeber 17 ein, so daß das Signal des Wegmeßgebers 14 zum Zähler 16 gelangt, der es aufsummiert Das Ausgangssigna! des Funktäonsgebers 17 wird mit dem Zählstand des Zählers 16 in dem Vergleichsglied 28 verglichen und das Differenzsignal einem weiteren Vergleichsglied 23 zugeleitet Diesem Vergleichsglied 23 ist weiterhin das Signal des

Beschleunigungsmessers 24 zugeleitet, so daß der Regler 25 eine Beschleunigungsregelung des Schlittens 20 durchführt, d. h. Abweichungen des Zählstandes im Zähler 16 von dem Ausgangssignal des Funktionsgebers 17 bedeuten Beschleunigungen oder Verzögerungen des Schneidschlittens.

Nach dem Erreichen der im Funktionsgeber vorgegebenen Konstante»Y« läuft der Schneidschlitten 20 synchron mit dem Band 10. Gleichzeitig hat der Schneidschlitten die vorgegebene Schneidposition eingenommen, durch den nun erfolgenden Schneidbefehl vom Zählwerk 15 wird der Schneidvorgang ausgelöst Gleichzeitig wird dieser Schneidbefehl über das Verzögerungsglied 26 geleitet, so daß er den Zähler 16 und den Funktionsgeber 17 verzögert zurücksetzt und die Schaltstufe 27 umschaltet Der Regler 25 steuert das Servoventil 22 derart, daß der Schneidschlitten 20 durch den Stellzylinder 21 in seine Ausgangstage zurückbewegt wird.

F i g. 2 zeigt in einem Diagramm, daß die Relativ-Wegstrecke des Bandes zum Schneidschlitten in der Annäherungsphase unabhängig von der jeweiligen Bandgeschwindigkeit ist

In einem weiteren Blockschaltbild nach Fig.3 sind die Einzelheiten der Steuereinrichtung näher dargestellt Das Zählwerk 15 besteht dabei aus einem Zähler 30, dem die Signale des Wegmeßgebers 13 zugeleitet sind. :

Das dem Zählstand proportionale Ausgangssignal des Zählers 30 ist einem ersten Komparator 31 und einem zweiten komparator 32 zugeleitet Dem eisten Komparator 32, dessen Schaltschwelle zur Einstellung der Soll Längen veränderbar ist ist der Startbefehl und ein Rückstellbefehl für den Zähler 30 entnehmbar.

Weiterhin ist diesem Komparator 31 ein Signal zur Beeinflussung des Komparators 32 entnehmbar. Der Komparator 32 liefert somit verzögert zum Startbefehl den SchneidbefehL Diese Verzögerung wird durch die bauliche Abmessung der Schneidanlage und die örtliche Anordnung des Meßgebers 13 bestimmt Eine Einstellung der Verzögerungszeit an die jeweiligen Bedingungen der Schneidanlage ist somit leicht möglich.

Der Funktionsgeber 17 besteht aus einem Zähler 40, dessen seinem Zählstand proportionales Ausgangssignal dem Vergleichsglied 28 zugeleitet ist Dem Zähler 40 sind Impulse eines spannungsgesteuerten Impuls-Oszillators 41 zugeleitet Die Folgefrequenz des Impuls-Oszillators 41 wird durch die Ausgangsspannung eines Multiplizierers 42 verändert Im Multiplizierer 42 wird die Spannung des Tachogenerators 18 mit der Ausgangsspannung eines Vergleichsgliedes 43 multipliziert Dem Vergleichsglied 43 wird einerseits eine feste Vorspannung Uv und andererseits die Ausgangsspannung eines Analog-Digital-Wandlers zugeleitet Über den Analog-Digital-Wandler 44 wird damit die dem Zählstand des Zählers 40 proportionale Ausgangsspannung dem Vergleichsglied 43 zugeleitet Durch die feste Vorspannung Uv und die sich mit dem Zählstand ändernde Spannung ändert sich die Ausgangsspannung des Vergleichsgliedes 43 nach einer »e«-Funktion.

Damit wird die Dynamik des Wegregelkreises optimiert

Das dem Zählstand proportionale Ausgangssignal des Zählers 40 ist gleichzeitig einem Komparator 45 zugeleitet, der es mit der ihm vorgegebenen Konstan-

te »Y« vergleicht und beim Erreichen ein Stoppsignal dem Zähler 40 zuleitet

Weiterhin besteht die Schaltstufe 27 aus einem Relais 33, welches einen Eingang des Vergleichsgliedes 23 zwischen einem Analog-Digital-Wandler 50 und einem

is für den Rücklauf fest eingestellten Signalwert umschaltet Der Analog-Digital-Wandler 50 wandelt das digitale Ausgangssignal des Vergleichsgliedes 28 in ein Analog-Signal um, da die Regelung analog betrieben wird. Der Regler 25 ist wie bereits erwähnt ein PID-Regler. Dies ist notwendig, da der Schneidschlitten bei dem Beschleunigungswert Null eine endliche Geschwindigkeit besitzt und somit am Stellglied 21 ein bestimmter öldurchfluß kommandiert werden muß. Das aber läßt sich nur mit einem PID-Regler durchführen. Es

2s ist zweckmäßig, den Regler 25 mit einem Operationsverstärker zu bestücken, dessen Zeitverhaken in weiten Grenzen durch ein äußeres Netzwerk variierbar ist Damit kann der Regelkreis jederzeit an die Bedingungen der Schneidanlage optimal angepaßt werden. Dies gilt auch für die notwendige Ausgangsleistung zur Steuerung des Servoventils 22.

Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung hätten Temperaturänderungen nur dann Einfluß, wenn zwischen zwei Schneidpunkten eine erhebliche Änderung der Umgebungstemperatur aufträte. Dies ist aber nicht zu erwarten. Die Genauigkeit der Steuereinrichtung hängt im wesentlichen von der Auflösung der Meßgeber ab, so daß für eine Genauigkeit von ± 1 mm Meßgeber mit einer Auflösung von <</2mm pro Impuls verwendet werden müssen. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung hat den großen Vorteil, daß sie unabhängig von Geschwindigkeitsänderungen des Bandes ist Außerdem sind erhebliche aufwendige mechanische Synchronisiereinrichtungen nicht mehr nötig. Die Schnittgenauigkeit hängt allein von der Positionsregelung des Schneidschlittens zum Band ab, so daß auftretende Änderungen durch den Regelkreis ausgeregelt werden. Damit werden auch Parameteränderungen des Servoanteils am Stellglied 21 weitgehend vom

Regelkreis eliminiert Auch unterschiedliche Reibungskräfte in der Schneidschlittenführung haben keinen Einfluß auf die Schnittgenauigkeit

Weiterhin ist es möglich, bei einer mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ausgerüsteten Schneidanlage eine Durchgangsregelung des zu schneidenden Bandes vorzunehmen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für eine Schneideanlage zum automatischen Abschneiden bestimmter einstellbarer Längen eines zwischen den Messern eines Schneideschlittens durchlaufenden bandförmigen Materials mit einem vom Banddurchlauf beeinflußbaren Wegmeßgeber, dessen Ausgangssignal ein Zählwerk ansteuert, das beim Erreichen eines vorgebbaren Sollwertes einen Startbefehl zum Mitgehen des nach dem Schneiden in seine Ausgangslage zurückkehrenden Schneidschlittens ausgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählwerk (15) neben dem einer Regeleinrichtung (25) zugeführten Startbefehl einen verzögerten Schneidebefehl für den Schneideschlitten (20) liefert und daß die mit einem Funktionsgeber (17) versehene Regeleinrichtung (25) den Antrieb (21) des Schneideschlittens (20) derart steuert, daß sich seine Geschwindigkeit der Bandgeschwindigkeit innerhalb der Verzögerungszeit des Schneidebefehls sowie innerhalb einer dem Funktionsgeber (17) als Konstante (Y) eingegebenen Relativwegstrecke angleicht

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zählwerk (15) durch Impulse eines den absoluten Bandweg messenden ersten Wegmeßgebers (13) gesteuert wird und daß die Regeleinrichtung (25) durch Differenzsignale des Funktionsgebers (17) und eines Zählers (16) beeinflußt wird, dem Impulse von einem am Schneidschlitten (20) vorgesehenen und die Relativbewegung erfassenden zweiten Wegmeßgeber (14) zugeleitet sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Funktionsgeber (17) eine der Bandgeschwindigkeit proportionale Spannung Ut zum optimalen Anpassen des Regelkreises an die Bandgeschwindigkeit zugeleitet ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schneidschlitten (20) zugeführte Schneidbefehl über eine Verzögerungsstufe (26) zu einer Schaltstufe (27) zugeleitet ist, welche die Regeleinrichtung (25) zum Rücklauf des Schneidschlittens (20) über ein Vergleichsglied (23) ansteuert

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Startbefehl des Zählwerkes (15) dem Funktionsgeber (17) und dem zweiten Zähler (16) zur Einschaltung zugeleitet ist und daß der über die Verzögerungsstufe (26) weitergeleitete Schneidbefehl zur Rückstellung dem zweiten Zähler (16) und dem Funktionsgeber (17) zugeleitet ist

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Schneidschlitten (20) ein Beschleunigungsmesser (24) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal über das Vergleichsglied (23) der mit einem PID-Regler bestückten Regeleinrichtung (25) zugeleitet ist

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vergleichsglied (23) der Regeleinrichtung (25) neben dem Rücklaufbefehl und dem Beschleunigungssignal das in einer weiteren Vergleichsstufe (28) erzeugte Differenzsignal des Funktionsgebers (17) und des zweiten Zählers (16) zugeleitet ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der PID-Regler (25) durch einen Operationsverstärker gebildet ist, dessen Zeitverhalten zur Anpassung an die Schneidanlage in weiten Grenzen durch ein äußeres Netzwerk einstellbar ist

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgeber (17) einen Impuls-Oszillator (41) aufweist, der durch eine sich nach einer »e«-Funktion ändernden Gleichspannung steuerbar ist und seine Impulse einem Zähler (40) zuleitet, dessen Zählstand durch einen beim Erreichen des Sollwertes (Y) den Zähler (40) sperrenden Komparator (45) überwacht wird.

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Impuls-Oszillator (41) durch die Ausgangsspannung eines Multiplizierers (42) gesteuert wird, dem die der Bandgeschwindigkeit proportionale Spannung Ut und eine Differenzspannung eines Vergleichsgliedes

(43) zugeführt ist

11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vergleichsglied (43) des Funktionsgebers (17) eine konstante Spannung Uv und eine vom Zählstand des Zählers (40) abhängige, in einem Analog-Digital-Wandler

(44) erzeugte Spannung zur Erzielung der sich nach einer »e«-Funktion ändernden Spannung zugeführt ist

12. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählwerk (15) aus einem Zähler (30), der einen ersten und einen zweiten Komparator (31, 32) steuert, besteht, wobei die Schaltschwelle des den Startbefehl liefernden ersten Komparator (31) zur Änderung der Schnittlängen und die Schaltschwelle des den Schneidbefehl liefernden Komparator (32) zur Einstellung der Schneidbefehlverzögerung veränderbar ist.