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Einrichtung zum Steuern und Regeln von Schnittabstand und Gleichlauf
eines Schneidgerätes mit einem abzulängenden Bandmaterila.
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Die Erfindung betrifft eino Einrichtung zum Steuerii und Regeln gemäß
dem Gattungsbegriff des P a t e n t a n s p r u c h e 1, Ein derartiges Schmeidgerät
ist beispielsweise als Trommelschwingschere (DL-PS 97 362) ausgebildet. Bei dieser
Anordnung werden die Schere und das Speise- und Richtgerät durch einen gemeinsamen
Mauptantriebsmotor angetrieben, wobei die geschnitteue Läbge des Baudmaterials von
dem Gesamtübersetzungsvorhältnis zwischen der Drehzahl der Speise- une Richtrollen
und der Drehzahl der Schneidkurbei der Schere abhängt. Um in einem bestimmten Bereich
beleibige Schnittlängen einstollen zu können, ist ein Variator mit einem in Übertragungsgetriebs
enthaltonen Differentialgetreibe gekoppelt. hierbei ergibt sich, daß die Schere
bei von der Grundschnittläuge abweichender La'e # eine höhere oder geringere Geschwindigkeit
als das zu schneiwende Bandmaterial aufweist. Dieser Detriebszustand ergibt schlechte
Schnitt stollen und führt zu einem erhöhten Verschweiß der Messer. Um den Gleichlauf
zwischen der Schere und dem Bandmaterial sicherzustellen, wird bei der bekannten
Anordnung der ganze Scheronständer in oder gegen die Vorschubrichtung des Baudmaterials
verschwenht. Zu diesem Zweck sind ein weiteres Getriebe und ein weiterer aktor vorgesehen,
die über eine krubelwelle uild Schubstangen einen Doppelkurbelmachanismus antreiben,
wodurch der Gleichlauf erreicht wird.
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Eine Vorvielfachung einer vorgewählten Grundschnittlänge wird bei
der bekannten Anordnung dadurch erreicht, daß mittels einer Exzenterwelle Schmitte
auslaßbar sind. Der Gloichlauf wird hiexbei auf die vorhergehend beschriebene Weise
eingestellt.
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Die bekannte Anordnung arbeitet mit aufwendigen mochanischen Mitteln
und einem dritten Motor zur Einstellung des erforderlichen Gleichlaufs.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum
Steuern und Regeln von Schnittabstand und Gleichlauf eines Schneidgerätes mit einem
abzulängenden Bandmaterial zu schaffen, die unter Bormeidung zusätzlicher mechanischer
und elektromotorischer Antriebsmittel einem grosson Schnittlängenbereich mit graßer
Schnittgenauigkeit umfaßt.
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Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die im Kennzeichen das P a t
e n t a n s p r u c h e 1 augegebenen Merkmale gelöst.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht
darin, daß sowohl innerhalb eines Grundschnittlängenbereichs als auch bei mehrfachem
Grundschnittlängenbereich die Schnittlänge und der gleichlauf durch die Steuer-
und Regeleinrichtung mittels des Überlagerungsgetriebes eingestellt werden, welches
nur auf die @ewegung des Schneidgerätes wirht. Ein weiterer Vorteil ergibt sich
bei einer Grundschnittlängenvorvielfachung dadurch, daß bei gleichbleibender Steuer-
und Regelzeit die Leistung des Schneidgerätes erheblich vergrößert werden kann.
Die erforderlichen Soll- und Istwertgeber können digital oder analog ausgeführt
sein und die Soll- und Istwerte in absoluter oder inkrementaler Darstellung erfassen,
wobei die Auslegung der
Verleichsschaltungen und des Regelwertgebers
den sich aus der Art der Soll- und Istwertgober ergebenden Bedingungen anzupassen
ist. Ferner können Intwertgeber vorgesehen sein, die die ihnen zugeordneten Bewegungswege
und -geschwindig keiton entweder in der Form linearer Bewegungen oder in der Form
von Drehbewegungen erfassen.
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Auch die Art des in der Einrichtung nach kr erfindung zu verwendenden
Schneiderätes ist nach den Jeweils gegebenen Erfordernissen wählbar, wobei es sich
beispielsweise um eine Trommelschweingschere, etwa der eingang genannten bekannten
Art (DLPS 97 362), eine Rollenschere bekwrnter Art (US-PS 2 B50 092) oder eine linear
hin und her bewegbare Schere bekannter Art (US-PS 3 299 757) handeln kairn.
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Ein besonders violsoitig vorwendbarer und genau arbeitender Aufbau
der abrichtung nach der Erfindung ergibt sich, wenn das Schneidgerät als an sich
bekannte, linear hin und her bewegliche Schere ausgebildet ist, au deren Autriebswelle
ein machanisches Getriebe angeschlossen ist, das jede gleichförmige Umdrehung der
Antriebswelle aufeinanderfolgend in Je einem Bewegungsnbschnitt der Schere beschleunigter,
r1-nähernd gleichförmiger und verzögerter Bewegung in Vorschubrichtung und einen
Bewegungsabschnitt der Schere gleicher Gesamtlänge in entgegongesetzter Richtung
umsetzt.
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Eine linear hin und her bewegliche Schere ermöglicht eine besonders
genaue Führung des Schnittes, die besonders bei dickem Bvnduaterial, wie Wellpappe
odor Bloch, von Bedeutung ist und in Verbindung mit den genauen Flegeln des Schnittabstandes
Vorteile bringt. Iliorbei kann in vorteilhafter Weise zwecks Vorvielfachung einer
vorgewählten Grundschnittlänge ein Schneidmesser all einen elektrohydrauiisch vcrBtollbarren
Exzenter angelenkt sein, so daß durch Abschwenken des Exzenters ein oder mehrere
Schnitte auslaßbar sind. Die
Schnittlängen- und Gleichlaufregelung
werden hierdurch nicht beeinflußt.
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Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dar Einrichtung nach
der Erfindung hinsichtlich des maschinentechnischen Teiles in der Form schematischer
Darstellungen und hinsichtlich des elcktrischen Teiles in der Form eines Blockschaltbildes
dargestellt.
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Baudmaterial 1 wird von Walzon 2 durch eine Richteinheit 3 gezogeu
und in den Arbeitsbereich eines Schneidgerätes 4, das als linear hin-und her bewegliche
Schero ausgebildet ist, weiter bewegt. Die Walzon 2 sind über oine Antriebswelle
5 von einem Motor 6 des Mauptautriebes angetrieben.
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Von der Antriebswelle 5 ist über ein Kogelradpaur 7 der Antrieb einer
Zwischen@alle 8 abgelaitet, die über ein weiteroe kogleradpaar 9 das erste Glied
eines Differentialgetrieben 10 antreibt, dessen zweites Glied mit einer Autriebswelle
11 das Schneidgerätes 4 verbunden ist. Das dritte Glied des Differentialgetrieges
10 ist über ein Schnekkenradgetriebe 12 von einem Motor 13 des Hilfsantriebos angotrieben,
dessen Drahzohl durch einen Tacho-Gonerator 16 orfaßt wird. An die Antriebawelle
5 der Walzen 2 ist ein Impulsgeber 15 und an die Antriebswelle 11 des Schniedgerätes
4 ein Impulsgeber 16 angeschlossen. Die Anzahlen der von den Impulsgebern 15, 16
agbegebenen Impulse sind jeweils ein Maß für die von den Antriebswellen 5, 11 durchlaufenen
Drehwege, die den Bewegungswegen des Bandmaterials 1 und des Schneidgerätes 4 zugeordnet
sind. Mit der Antriegbswelle 11 ist ein - in der Zeichnung nicht dargestelltes -
mechanisches Getriobe verbunden, das jede gleichrförmige Umdrehung der Antriobwelle
11 aufeinanderfolgend in je einen Bewegungsabschnitt der Schers beschleunigter,
annähernd gleichförmiger und verzögerter Bewegung in Vorschubrichtung
und
einen Bewegungsbschnitt der Schere gleicher Gesamtlänge in entgegengesetzter Richtung
umsetzt.
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Ein Giund-Sollwert des Sclmlttabstandes wird an einem numerischen
Stellglied 17 in Längeneinheiten stufenweise eingestellt. Dieser Grund-Sollwert
hängt von der Auslegung der Antriegbsverbindungen zwischen den Antriebswellen 5,
11 ab und bedarf der Korrektur nur, wenn die Antriebeverbindungen geändert werden.
Ein Sollwert des Scllnittabstandes wird an einem numerischen Stellglied 18 in Lämgeneinheiten
stufellweiso eingestellt, wobei eine Änderung der Einstellung jeweils dann vorzunchmen
ist, wenn der Schnittabstand geändert werden soll. Die Stellglieder 17, 18 liefern
digitale Werte an einen Addierer 19, der daraus vorzeichenrichtig einen digitalen
Korrektur-Solwert bildet, der ein ß für die Abweichung des eingestellten, gewünschten
Schnittabstandes von dem dem Stillstand des iiilfsantriebes entsprechenden Grund-Schnittabstand
ist. Ein Taktgeber 20 liefert eine Grundfrequenz de rEinrichtung und wird seinerseits
jeweils nach beendetem Schnittvorgang von dom Schneidgerät 4 angesteuert. Danach
wird eine Anzahl an Impulsen, die dom an dem Addierer 19 ausgangsseitig anstehondon
Korrektur-Sollwert gleich ist, durdieineii Korrektur-Weg-Zühlor 21 an einen Regelwertgeber
24 ausgegeben.
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Ein Vor-Rück-Zählor 23 wird ebenso wie der Taktgeber 20 tewels nach
beendetem Schnittvorgang von dem Schneidgerät 4 augesteuert und dadurch auf "Null"
zurückgestellt. Danach beginnt jeweils in dem Vor-Rück-Zähler 23 die mit enfegengesetzten
Zählrichtungen durchgeführte Zählung der von den Impulsgebern 15, 16 lieferten Impuls,
deren Differenz vorzeichenrichtig von dem Vor-Rück-Zähler 23 als digitaler Korrektur-istwert
ausgegeben wird. Der Regelwertgeber 24 verarbeitet zunächst die von dem Korrektur-Weg-Zähler
21 gelieforten
Impulse des Korrektur-Sollwertes und die von dem
Vor-Rück-Zähler 23 gelieferten digitalen Korrektur-Istwerte laufend zu einem digitalen
Regelwert, der in dem Regelwertgeber 24 laufend in einen analogen Regwlert für den
Motor 13 des Hilfsantriebes umgewandelt wird.
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Der bei dieser Umwandlung in dem Regelwertgeber 24 anzuwendende Propoxtionalitätsfaktor
ist durch die Einstellung des Stellgliedes 22 gegeben und wird dem Rogelwertgebar
24 zugoführt.
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Der von dem Regolwertgeber 24 laufend ausgegebene analege Regelwert
wirkt über einen Drehzahlregler 27, dem außerdem de rDrehzahl-istwert von dem Tachogenerator
14 zugeführt wird, einen Stromregler 28, dem außerdem der Strom-Istwert zugeführt
wird, und einer Stromrichter 29, der an das Nat@ angeschlessen ist, auf den Motor
13 des Hilfsantriebes, An das Stellglied 19 für den Sollwert des Schnittabstandes
einerseits und den Impulagebar 15 an der Welle 5 andererseits ist außordem ein Kontrollglied
25 für den Schnittabstand angeschlossen, das soinersoits eine Anzeige 26 für den
Istwert des Schnittabstandes oder desson Abweichung von dem Sollwert des Schnittabstandes
hotätigt. Außordem kann durch das Kontrollgliod 25 ein Alarm@ignal ausgelöst und/oder
die Einrichtung stillgesetzt werden.
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Bei der Er@richtung mit beschleunig ender oder verzögernder Regelung
des Motors 6 des Hauptautriebes ist ausgangsseitif au den Impulsgebar 16 zusätzlich
ein Zähler 30 angeschlossen. Der Zähler 20 ist ferner mit einem Impulasahl-Vorwähler
31 verbunden und wird jeweils nach beendetem Schnittvorgang von dem Schneidgerät
4 angestouert und dadurch auf "Null" zurückgestellt. Der Zähler 30 ist ausgangsseitig
mit
einem Vergleicher 32 verbunden und steuert letzteren an. Außerdem ist der Vergleicher
32 mit einem flegelwert-Vorwhlor 33 verbunden. Ferner steht der Vcrgloicher 32 mit
dem digitalen Teil des Uegelwertgebera 24 in Verbindung, von dem die jeweils anstehende
Anzahl an Impulsen des Rogelwertes für den Motor 13 des Hilfsantriebes an den Vergleicher
32 übertragen wird.
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Die von dom Vergleicher 32 einem nachgeschalteten Regolglied 34 zugeführten
digitalen Signale werden von dom Regelglied 34 in einen analogen Regelwerk umgewandelt.
Der bie dieser Umwandlung anzuwendende Proportionalitätsfaktor ist durch die Einstellung
eines an das Regelglied 34 angeschlossenen Stellgliedes 35 gegeben. Der von dem
Regelglied 34 ausgegebene analoge Regelwert wirkt über einen Drehzahlregler 36,
auf den außerdem die allgemein.
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Regelung und/oder Steuerung der Einrichtung wirkt, inen Stromregler
37, dem außerdem der Stroi-Istwert zugeführt wird, und einen Stromrichter 38, der
an das Nota angeschlossen ist, auf den aktor 6 des Ilauptantriebes.
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Um die Leistung der bisher beschriebenen Einrichtung zu erhöhen, ist
ein Schneidmesser des Schneidgerätes 4 an eine Verstellvorrichtung 40, die als elektrohydraulisch
betätigbarer Exzenter ausgebildet ist, angelenkt. Der Vorstellvorrichtung 40 ist
eine Vergleichsschaltung 41 zugeordnet, die einerseits mit einem die Anzahl der
auszulassenden Schnitte vorgebenden Sollwertgeber 42 verbunden und andererseits
an einen als Nockenschalter ausgebildeten Istwertgeber 43 angeschlossen ist. Der
Istwertgeber 43 liefert pro Umdrehung der Antriebswelle 11 einen Impuls, der dem
in der Vorgleichseinrichtung 41 enthaltenen elektromechanischen Zähler 44 zugeführt
ist. Einer dem elektromechanischen Zähler 44 nachgeordnete Zählerabfrageschaltung
45,
die zu der Vorgleichsschaltung 41 gehört, ist ein Signal entmehmbar, welches einem
Styellglied 46 zuge führt ist. Das Stellglied 46 botätigt. Je nach Art des von der
Vorgleichsschaltung 41 zugeführten Signals, die Vorstellvorrichtung 40.
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Soll innenhalb eines Grundschnittlängenbereichs geschnitten werden,
ist der Sollwertgeber 42 derart eingestollt, daß dem Stollglied 46 von der Vergleichseinrichtung
kein Steuersignal zur Betätigung der Verstellvorrichtung 40 zugeführt wird. Die
Hegelung auf gewünschte Schnittlänge und Gleichlauf während des Schnittvorganges
ergibt sich prinzipiell wie folgt.
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Nach jedem Schnittvorgang stcht der digitale Korrektur-Scllwert vorzeichenrichtig
an Ausgang des Addierers 19 an.
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Die diesem Korrektur-Skcllwert gleiche Anzahl an Impulsen, die von
einem Taktgeber 20 mit der Grunfrequenz der Einrichtung geliefert werden , wird
von einem Korrektur-Weg-Zähler 21 an den Regelwertgeber 24 ausgageben. Von dem Vor-Rück-Zähler
23 wird der Korrektur-Istwert ebenfalls in der Form von Impulsen laufend dem Regelwertgeber
24 zugeführt. Die von dem Regelwertgeber 24 gebildeten Hegelwerte beeinflussen den
Hilfsantrieb 12, 13 im Sinne einer sofortigen Vorzögerung oder Beschleunigung der
Bewegung des Schneidgerätes 4, und zwar bis eine dem Korrektur-Sollwert Entsprechende
Anzahl an Impulsen von dem Vor-Rück-Zähler 23 in der Form von Impulsen des Korrektur-Istwertes
auf den Regelwertgeber 24 durchgelaufen ist, womit grundsätzlich der Stillstand
des Hilfsantriebes 12, 13 erreicht ist. Danach liefert der Regelwertgeber 24 nur
noch Regelwerte, die auf Unterschioden der Anzahlen der Impulse beruhen, die von
den Impulsgebern 15, 16 geliefert werden, wodurch ein Ausgleich zufälliger Abweichungen,
beispielsweise
durch Getriebespiel, herbeigeführt wird. Dies geschieht
durch kleine Verstellungen des grundsätzlich schon stillstehenden iiilfsantriebes
12, 13. Durch die mechanische Ausgestaltung des Schneidgerätes 4 und/oder entsprechende
Schaltmittel ist dabei gewährleistet, daß die Auslösung des Schnittvorganges erst
nach Erleiden des grundsatzllchen Stillstandes des llilfsantriebes 12, 13 erfolgen
kann.
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Beim Schneiden größerer Schnittlängen als die im Boreich der Grundschnittlänge
liegenden Schnittlängen wird der Sollwertgeber 42 auf die gewünschte Vervielfachung
der Schnittlänge eingestellt. Der Zähler 44 der Vergleichsschaltung 41 wird gesetzt,
und dem Stellglied 46 wird ein Sigual von der Zählerabfrageschaltung 45 zugeführ,
welches eine Betätigung der Vorstollvorrichtung 40 bewirkt. Die Betätigung der Vorstollvorrichtung
40, die,wie bereits beschrieben , einen elektrohydraulisch verstellbaren Exzenter
enthält, verschwenkt ein Schneidmesser des Schneidgerätes 4 derart, daß bei einem
Durchlauf des Schneidgerätes 4 kein Schnitt erfolgt. Für Jeden Durchlauf des Schneidgerätes
4 liefert der Istwertgeber 43 entsprechend den Umdrehungen der Antriebswelle 11
einen Impuls, der dem Zähler 44 zugeführt wird. Ist die Anzahl der eingestellten,
auszulassenden Schnitte und die Anzahl der Impulse von dem Istwertgeber 43 gleich,
erhält das Stellglied 46 von der Zählerabfrageschaltung 45 erneut ein Signal, die
Vcrstellvorrichtung 40 wird betätigt, d. h. das Schneidmesser des Schneidgerätes
4 wird in die Lage zurückgeschwenkt, in der der erforderliche Schnitt durchgeführt
werden kann. Nach erfolgtem Schnitt nimmt der Zähler 44 die Ausgangsstellung ein,
das Schneidmesser wird abgeschwenkt und der beschriebene Vorgang wiederholt sich.
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Die Ausregelung der exakten Schnittlänge und des Gleichlaufs
des
Schneidgerätes 4 mit dem Bandmaterial 1 während des Schnittvorganges erfolgt wie
bereits beim Schneiden im Grundschnittlängenbereich beschrieben.
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Mit der beschriebenen Einrichtung kann der Grundschnittlängenbereich
und ganzzahlige Vielfache davon erfaßt werden, wobei durch die Vervielfachung der
Grundschnittlänge eine Leistungssteigerung des Schneidgerätes 4 erreicht wir Die
Einrichtung benötigt zum Einregeln der Schnittlänge und des Gleichlaufs des Schneidgerätes
4 mit dem Bandmneterial eine Mindestzeit, die nicht unterschritten werden darf.
Im Grundschnittlängenbereich erfolgt dieser Regelvorgang während einer Umdrehung
der Antriebswelle 11 des Schneidgerätes 4. Bei einer Vervielfachung des Grundschnittlängenberciches
stohen hierfür entsprochende Vislfsche der Umdrchungen der Antriebswelle 11 für
den Regelvorgang zur Verfügung. Die Leistung kann in diesem Fall soweit gesteigert
werden, daß die Mindestzeit zum Einregeln der genauen Schnittlänge und des Gleichlaufs
nicht unterschritten wird, d. h. mit Deginn des Schnittvorganges ist die Einregelung
beendet und der Hilfsantrieb 12, 13 stcht still.