DE2525341A1

DE2525341A1 - Steuersystem fuer kontinuierlich schneidende rotationsmesser

Info

Publication number: DE2525341A1
Application number: DE19752525341
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Kaneko; Masayuki Matsuura; Noboru Shinmura; Masateru Tokuno; Kanagawa Yokohama
Original assignee: Reliance Electric Ltd; Rengo Co Ltd
Current assignee: Reliance Electric Ltd; Rengo Co Ltd
Priority date: 1974-06-07
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1975-12-18
Also published as: NL7506711A; FR2273632B1; CH603322A5; DE2525341C2; NL183370B; NL183370C; AU8175675A; FR2273632A1; GB1520398A; CA1075347A; SE410415B; SE430313B; SE7806398L; US4020406A; SE7506507L; GB1516893A; IT1036914B

Description

Patentanwälte Dipl.-!ng. K. S&fescM»

8 München 40
Elisabethstra&e 34

Rengo Kabushiki Kaisha (Rengo Co. Ltd.) und Nippon Eiraiansu Kabushiki Kaisha (Nippon Reliance Electric Ltd.)» Japan

Steuersystem für kontinuierlich schneidende Rotationsmesser

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zum automatischen, kontinuierlichen und genauen Schneiden einer Bahn aus Karton, Papier oder einem anderen Material mittels eines rotierenden Messers, das die Bahn in Stücke bestimmter Länge oder an bestimmten Stellen schneidet, ohne daß die Bahn des Materials während des Schneidens stillgesetzt wird. Die rotierenden Messer werden hierzu mit der Geschwindigkeit des vorbeilaufenden Materials synchronisiert.

Zum Schneiden einer mit konstanter Geschwindigkeit zugeführten Bahn in Stücke vorgegebener Länge wird die

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Schnittlänge gewöhnlich durch Verändern der Schneidperiode bzw. des Schneidintervalles einjustiert. Ein wichtiges Problem ist dabei die vollständige Synchronisierung der'Geschwindigkeit von Messer und Materialbahn, um Abmessungsfehler minimal halten zu können.

Um dies zu erläutern, wird auf eine bekannte Schneidmaschine nach Fig. 1 Bezug genommen. Deren Hauptwelle C wird von einem Hauptmotor A über ein Reduktionsgetriebe mit einem Riemen B angetrieben. Die Zuführrolle für die Materialbahn wird von der Hauptwelle über ein Kegelrad D gedreht. Außerdem wird die Drehung der Hauptwelle C über ein variables Reevesgetriebe B auf eine synchrone Schwungradeinrichtung F übertragen, deren Ausgang zum synchronen Antrieb der Rollen mit einer Rolle eines Rotationsmessers G verbunden ist. Die Geschwindigkeit des Rotationsmessers wird gesteuert durch einen Motor H, der am Regulierteil des Reevesgetriebes E und der synchronen Schwungradeinrichtung F liegt.

Man erreicht mit diesem bekannten System eine gewisse Synchronisation der Geschwindigkeiten von Materialbahn und Messer, da die Drehung der Hauptwelle über diese Einrichtungen sowohl auf die Zuführrolle für die Materialbahn als auch auf die Rotationswelle übertragen wird. Infolge eines geringen Schlupfes im Reevesgetriebe E und der Kompliziertheit der Einrichtungen ließ sich jedoch ein gewisser Schnittfehler infolge des Übertragungsfehlers zwischen den Elementen nicht vermeiden. Die Schnittgenauigkeit war somit gering. Infolge der Mechanik des Reevesgetriebes und der synchronen Schwungradeinrichtung konnte das bekannte System Schnittlängenänderungen nicht schnell genug folgen, so daß es durch ungenaues Schneiden zu erheblichen Materialverlusten kam.

Demgegenüber wird gemäß der Erfindung die Drehzahl des bzw.

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der Rotationsmesser durch, ein Steuersystem elektronisch, gesteuert, so daß eine vollständige Synchronisation der laufenden Materialbahn vor dem Augenblick des Schneidens zu erreichen ist, was gewährleistet," daß die Bahn genau an den vorgegebenen Stellen bzw. genau in Stücke vorgegebener Länge geschnitten wird.

Das erfindungsgemäße Steuersystem gestattet ferner das automatische, genaue und fortlaufende Schneiden der Materialbahn, ohne daß deren Bewegung unterbrochen werden muß. Die Bahn kann nach vorher aufgedruckten Markierungen in festen oder vorgegebenen Abständen exakt geschnitten werden. Außerdem kann das erfindungsgemäße Steuersystem für Rotationsmesser auch während des Betriebes einfach in seiner Schnittlänge verändert werden.

Die sich bewegende Materialbahn kann somit mit Hilfe des Steuersystems gemäß der Erfindung automatisch, kontinuierlich und exakt in Stücke digital voreingestellter Länge oder gemäß vorher aufgebrachter Marken geschnitten werden.

Die ausführlichere Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise einer bekannten Materialschneidmaschine,

Fig. 2 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 1 zur Erläuterung des Arbeitsprinzips eines Steuersystems zum Bahnschneiden gemäß der Erfindung,

Fig. 3 die Montageposition von drei Sensoren gegenüber dem Schneidmesser,

Fig. 4- eine Seitenansicht des Rotationsmessers mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem,

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Fig. 5 eine Frontansicht des Sehneidmessers nach Fig. 4-,

Fig. 6 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems,

Fig. 7 den Kurvenverlauf zur Veränderung des Abstandes zwischen den Markierungen entsprechend großer oder kurzer Länge beim Schneiden mit fester Position,

Fig. 8 bis 12 graphische Darstellungen zur Veränderung der verschiedenen Signale und ihrer Zählung bei jedem Schneidzyklus beim Schneiden mit fester Position und

Fig. 13 bis 20 entsprechende graphische Darstellungen zum gleichen Fall beim Schneiden mit konstanter Länge, oder Größe.

Die mechanische und elektrische Anordnung einer bevorzugten Ausführungsform gemäß "der Erfindung ist in den Fig. 2 bis dargestellt.

Ein Kotationsmesser 3 weist zwei Rollen auf, die gemäß Fig. 2 zum synchronen Lauf über Zahnräder 1 und 2 gekuppelt sind. Die Hauptwelle 4 der unteren Rolle liegt über ein Reduktionsgetriebe 5 an einem Gleichstrommotor 6. Ein Tachogenerator 7 und ein Wandler PGg am anderen Ende des Gleichstrommotors 6 erfassen den Drehwinkel des Rotationsmessers 3. Bei einem Übersetzungsverhältnis von beispielsweise 4-:1 des Reduktionsgetriebes 5 macht das Rotationsmesser 3 eine Umdrehung bei vier Umdrehungen des Motors 6. Der mit dem Motor 6 direkt gekuppelte Wandler PG-g erzeugt bei jeder Umdrehung zwei gegeneinander um 90° in der Phase verschobene Impulsfolgen, 600 Impulse pro Umdrehung. Durch Reibung wird ein Rad 8 von der sich bewegenden Materialbahn X gedreht. Die Welle 9 des Rades 8 führt zu einem Wandler PG. und

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erfaßt die zugeführte Bahnlänge. Dieser Wandler PG. liefert ebenfalls zwei in der Phase um 90 gegeneinander versetzte Impulsfolgen, Jeweils 3.000 Impulse bei jeder Umdrehung.

Gemäß Fig. 3 erfaßt ein Sensor OP., z. B. eine photoelektrische Röhre, im Abstand von /, mm vor dem Schneidpunkt P die Schneidmarken, die im festen oder sich ändernden Abstand vorher auf der Bahn aufgebracht wurden.

Ein weiterer Sensor OPq an einer Stelle, an der sich die Schneidmesser um £* mm an dem tatsächlichen Schnittpunkt in Drehrichtung vorbeibewegt haben, erfaßt die Beendigung des Schnittes und liefert ein Bahnschneidabschlußsignal G.

Der Sensor 0P_G für das Abschlußsignal C ist deshalb nicht im tatsächlichen Schnittpunkt P angebracht, sondern um eine Strecke £^ mm hinter dem Punkt P (Fig. 3), damit bei einem plötzlichen Stillstand des Messers 3 nach Beendigung eines Schnittes die Messefklingen nicht in der Materialbahn festgehalten werden. Das Messer 3 ist deshalb so ausgeführt, daß es erst nach dem Schneiden der Bahn und nach Weiterdrehung um einen bestimmten Winkel stillgesetzt wird.

Bin weiterer Sensor OPg im Abstand von /~ π™ hinter dem Schnittpunkt P am Umfang des Messers 3 erfaßt die Ankunft der Spitze der Messerklinge und liefert ein Markenabstandsunterseheidungssignal.

Die Fig. 4- und 5 zeigen ferner einen Rahmen 10, Lager 11 für das Rotationsmesser 3» eine Abdeckung 12 für das Getriebe 5, ein Gebläse 13 zur Kühlung des Motors 6, Zuführrollen 14 für die Materialbahn und einen Zylinder 15» der das Rad 8 gegen die Materialbahn X drückt, und dessen Druck eingestellt werden kann.

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Gemäß dem Blockschaltbild des Steuersystems nach Fig. 6 vergleicht eine Vergleichseinheit 16 den am Schneidlängeneinsteller LA (digitaler Schalter) eingestellten Wert L~ mit dem am Referenzimpulseinsteller LB eingestellten Wert B₀ und führt eine eventuell vorhandene Differenz (L_Q - B„ = L) einer Zählschaltung zu. Die Vergleichseinheit 16 enthält den reversiblen Zähler C_x., der den voreingestellten Wert L„ des Schneidlängeneinst ellers LA zählt, den Komparator A_x,, der den Inhalt L_ß des Zählers C_x. mit dem Wert B~ des Referenzimpulseinstellers LB vergleicht und die Differenz angibt, und das Gatter G™, durch das das Differenzsignal synchron mit den Impulsen vom Impulsgenerator OSC geht. Beim Schneiden mit konstanter Größe wird am Schnittlängeneinsteller LA die gewünschte Schnittlänge in mm eingestellt oder beim Schneiden mit festem Punkt bzw. fester Position der Abstand zwischen dem Schnittabschlußerfassungspunkt und dem Markierungserfassungspunkt, d. h. £,. + /, mm gemäß Fig. 3. Am Referenzimpulseinsteller LB wird die Anzahl der den Umfang des Rotationsmessers 3 angebenden Impulse eingestellt.

Eine Additions-Subtraktions-Unterscheidungsschaltung/vergleicht die beiden voreingestellten Werte und gibt die Differenz zwischen ihnen auf den Additions- oder Subtraktionseingang dta reversiblen Zählers C_x. (je nach dem Ergebnis des Vergleiche). Die Schaltung 17 enthält den Komparator Aqι der den voreingestellten Wert L_Q des Schnittlängeneinstellere IiA mit dem voreingestellten Wert B_Q des Referenzimpulseinstellers LB vergleicht und je nach dem Vergleich ein Additions- oder Subtraktions-Befehlssignal auf das Gatter G-Q gibt, das das vom Gatter E zurückgeführte Signal abhängig vom Befehlssignal des Komparators Ap auf den Additions- oder Subtraktionseingang des Zählers C_x, gibt.

Bine Schaltung 18 für die Bahnbewegung erfaßt die Länge der

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zugeführten Materialbahn und liefert eine der Länge entsprechende Anzahl von Impulsen. Die Schaltung 18 enthält den Wandler PG., an das Rad 8 an der Materialbahn angeschlossen, den Impulsverstärker PA_x, zur Verstärkung der Impulse vom Wandler PG., die Phasendiskriminatorschaltung B₁ zur Unterscheidung der Drehrichtung des Wandlers PG. und den Konstantenmultiplizierer D_x,, der die Anzahl der Impulse mit einer Konstanten multipliziert.

Im Ausführungsbeispiel erzeugt die Schaltung 18 die Impulse auf folgende Weise: Der Wandler PG. liefert zwei in der Phase um 90° gegeneinander versetzte, unterschiedliche Impulsfolgen, jeweils 3.000 Impulse für jede Umdrehung. Da das Rad 8 einen Umfang von 1.200 mm hat, macht das Rad 8 bei einer Länge der Materialbahn von 1.200 mm eine Umdrehung. Zur Erzeugung je eines Impulses für jeweils 0,1 mm der Bahnlänge werden die beiden Impulsfolgen zusammengesetzt bzw. synthetisiert und verdoppelt (3.000 + 3.000 · 2) durch den Impulsverstärker PA_x, und die Phasendiskriminatorschaltung B_x,. Es werden somit vom Konstantenmultiplizierer D_x, 12.000 Impulse 0. bei jeder Umdrehung des Rades 8 geliefert, die die zugeführte Bahnlänge angeben.

Eine Winkelerfassungsschaltung 19 für das Rotationsmesser enthält den an den Motor 6 angeschlossenen Wandler PGg, den Impulsverstärker PA^, die Phasendiskriminatorschaltung B_p und den Konstantenmultiplizierer D-. Im Ausführungsbeispiel ist der Konstantenmultiplizierer Dp wie folgt eingestellt: Infolge des Getriebeübersetzungsverhältnisses von 4:1 macht das Rotationsmesser 3 eine Umdrehung bei vier Umdrehungen des Motors 6 und damit auch des Wandlers PG_x,. Da das Rotationsmesser 3 einen Umfang von 864 mm hat, sind bei einem Impuls pro 0,1 mm für jede Umdrehung 8.64-0 Impulse erforderlich. Hierzu werden die beiden Impulsfolgen des Wandlers PGg, jeweils 600 Impulse pro Umdrehung, wie folgt

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elektrisch zusammengesetzt und verdoppelt: (600 EPR + 600 PER) χ 2 = 2.400 PPR.

Bei vier Umdrehungen des Wandlers PG_ß werden somit 2.400 PPR χ 4 = 9.600 PPR erzeugt. Der Konstantenmultiplizierer Dp ist auf 0,9 eingestellt und formt diese Impulszahl auf 8.640 Impulse um (8.640/9.600 = 0,9). Es werden somit für #□ jeweils 8.640 Impulse geliefert, wenn der Wandler PGg vier Umdrehungen und das Rotationsmesser 3 eine Umdrehung macht.

Es wird jetzt die Schaltungsanordnung beim Festpunkt- oder Festpositionsschneiden erläutert. Bei dieser Betriebsart wird das Eingangssignal (von einem Wählschalter PP für das Festpositionsschneiden) zum Interface L^ aufrechterhalten.

Es wird zunächst die Unterscheidung des Abstandes zwischen den Markierungen für lange oder kurze Größe erläutert. Die Unterscheidung oder Diskrimination hängt davon ab, was zuerst kommt, das Markenerfassungssignal A oder das Schnittabschlußsignal C, nachdem das Markenabstandsunterseheidungssignal B aufgenommen wurde. Zur Unterscheidung für lange oder kurze Größe kommt es somit darauf an, ob die Länge langer oder kürzer ist als 2\ + /, mm (= L_n).

Wenn zunächst ein Schnittabschlußsignal G und dann ein Markenerfassungssignal A ankommt, nachdem ein Markenabstandsunterscheidungssignal B gemäß a in Fig. 7 gegeben wurde, arbeitet das Steuersystem im Schnittbetrieb für lange Größe, wobei eine Eingangssignalunterscheidungsschaltung H_Q das Signal ql ^ zum Schließen des Gatters G,. liefert, vom Schnittende bis zur Erfassung der nächsten Marke. Es wird somit lediglich das Signal 0-q im reversiblen Zähler C- als positives Signal gespeichert, während das Signal 0. am

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Gatter G. blockiert wird. Wenn ein Markenerfassungssignal A vom Sensor OP. kommt, liefert die Eingangssignalunterscheidungsschaltung H_Q momentan ein Signal öl 2 und stellt zur Öffnung des Gatters G. das Signal α- * zurück.

Wenn nach dem Signal B zunächst ein Markenerfassungssignal A und dann ein SchnittabSchlußsignal G aufgenommen werden, arbeitet das Steuersystem gemäß b in Fig. 7 im Schnittbetrieb für kurze Größe. In dieser Betriebsart liefert die Singangssignalunterscheidungsschaltung H₀ bei einem Markenerfassungssignal A kurzzeitig das Signal oi ~. Während der Zeitspanne von der Ankunft eines Markenerfassungssignals A bis zum Schnittabschlußsignal C werden auch Signale OL₁J, bzw. O<-_ geliefert, um das Gatter Gq offen bzw. das Gatter G_ß geschlossen zu halten. Beim Schnittabschlußsignal C werden die Signale oL^ und οι. ^ zum Schließen des Gatters G^ und zur Öffnung des Gatters G_ß zurückgestellt.

Bs wird zunächst das* Schneiden bei fester Position in der Betriebsart für lange Größe erläutert. Wenn das Interface Iy. ein Markenerfassungssignal A vom Sensor OP. erhält, gibt die Eingangsunterscheidungsschaltung H₀ ein Voreinstellsignal ο*- ο» wodurch der reversible Zähler CL den Wert L_Q (A mm + A mm) speichert, der am Schnittlängeneinsteller L. voreingestellt ist. Der Wert L₀ wird vom Komparator A^, mit dem Wert B₀ verglichen, der am Referenzimpulseinsteller LB eingestellt ist und den Umfang des Messers 3 angibt. Wenn L_Q - B_Q negativ wird, geht der Ausgang des Komparators A^ synchron mit dem Impuls eines Referenzimpulsgenerators OSC durch die Gatter G„ und B_g. Das Gatter Gg öffnet nur, wenn der Ausgang des Komparators A^ von O abweicht, und ist bei O geschlossen. Er geht über den Synchronisierer SN zu den Gattern G^ und G_.

Außerdem vergleicht der Komparator A2'I*q mit B₀ und liefert

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einen Befehl zur Verbindung des Ausganges des Gatters G^ mit dem Additionseingang des reversiblen Zählers CL , wenn L₀ - B₀<£ 0 ist, wodurch das Signal von den Gattern G™ und Gg zum reversiblen Zähler CL zurückgeht und dem darin gespeicherten Wert L₀ hinzugefügt wird.

Sobald der Ausgang des Komparators A^ Null wird, schließt das Gatter G- und stoppt das zum Zähler CL zurückgeführte Signal. Das bedeutet, daß das übrige L (L = L„ - B„) durch Subtraktion des Wertes B₀, der den Umfang des Rotationsmessers 3 angibt, vom voreingestellten Wert L₀ erhalten wird.

Der so gewonnene Rest geht über den Synchronisierer SN zum Gatter G-, das ihn über das Oder-Gatter G_T zum reversiblen Zähler C- gibt, als Signal, das bei Koinzidenz mit dem Signal vom Komparator Ap subtrahiert werden soll, falls L₀ - B~<C 0,

Auch der Ausgangs impuls Qf. der Erfassungsschaltung 18 für die Bandbewegung geht über den Synchronisierer SN, das Gatter G. und das Oder-Gatter G_T zum reversiblen Zähler C₀ als AJ 2

zu subtrahierendes Signal. Gemäß Fig. 8 erhält so der reversible Zähler CU das Signal vom Gatter G_ß (L = L₀ - B₀) und das Impulssignal jö'. , jede Minute als Subtraktionssignal zur Gewinnung von L - 0.. Dagegen gehen, sobald ein Schnitt vor gang abgeschlossen ist, Impulse ρ?'_β, deren Anzahl proportional dem Winkel ist, um den sich das Rotationsmesser 3 vom Schnittabschlußerfassungspunkt aus gedreht hat, als zu addierendes Signal über den Synchronisierer SN und das Oder-Gatter Gj zum Zähler Cp. Der Zähler Cp führt somit die folgende Operation aus:

(L - 0_A) + 0_B oder (L_Q - B_Q) - 0_A +

Diese Eingänge werden vom Zähler Cp gemäß Fig. 8 graphisch zusammengesetzt, wobei die Pfeile AD und SU die Additions-

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bzw. die Subtraktionsx-ichtung angeben. Dabei gibt MP den Markierungserfassungspunkt und GP den Punkt an, an dem ein Schnittvorgang gerade beendet wurde.

Das Arbeitsresultat des reversiblen Zählers C₂ geht jeden Moment über einen Digital-Analog-Wandler D/A zu einem Funk tionsgenerator FG, für dessen Ausgangsspannung V₀ gemäß Fig. 9a gilt:

= f (R) = f[(L₀ - B₀) -

₀ - B₀

Gemäß Fig. 9b geht die Ausgangsspannung V₀ zum Operationsverstärker OP, der sie zur Ermittlung des Unterschiedes V₀ = V. - V_c mit einer Spannung V. vergleicht. Die Spannung V. kommt von einem Frequenz-Spannungs-Wandler F/V, dem ein Impulssignal ^L. proportional der Laufgeschwindigkeit der i«iaterialbahn zugeführt wird.

Die Ausgangsspannung V₀ geht zum Komparator A-,, der sie mit Null Volt vergleicht und feststellt, ob gilt: V₀ = V. - V₀ < 0 oder ^ 0. Da V₀ bei diesem Betrieb negativ ist, gilt: V₀ = V_A - (- V_Q) = V^ + V₀ > 0. Dadurch geht die

Spannung Y_n. über den Arbeitskontakt CE des Relais C₀ zur υ a κ

Motorsteuerschaltung CO, so daß der Gleichstrommotor 6 beschleunigt.

Wie die Gleichung V_Q = V^ + V₀ zeigt, läuft der Gleichstrommotor 6 bei einem Wert entsprechend V~ mit höherer Geschwindigkeit als die Materialbahn. Das Eingangssignal ßL zum reversiblen Zähler C₂ steigt deshalb gemäß Fig. 8 stärker an als ßC, cLa ersteres ein zu addierendes und letzteres ein zu subtrahierendes Signal ist.

Am Punkt SS in Fig. 9b, wo V_Q = (L_Q - B_Q) - #_A + ^₈ = 0,' d. h. V₀ = V^, ist die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des

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Rotationsmessers 3 vollständig mit der Geschwindigkeit der zugeführten Materialbahn synchronisiert, wobei die nächste Marke erfaßt ist und die Messerklingen gleich weit vom Schnittpunkt weg sind. Die Bahn und das Messer bewegen sich unter dieser Bedingung so lange, bis eine Änderung von Bahngeschwindigkeit und Messergeschwindigkeit eintritt, so daß die Bahn exakt an der Markierung geschnitten wird. Die graphischen Darstellungen in den Fig. 8, 9a und 9b sind in Fig. 10 zusammengefaßt.

Falls die Drehzahl des Gleichstrommotors 6 für das Rotationsmesser 3 so hoch wird, daß (L_Q - B₀) "Pa⁺^b ^Gicn'^fc mehr gleich Null ist, sondern positiv wird, so ist die Drehzahlsteuerspannung V₀ = V. - V^ zur Steuerschaltung CO für den Motor nicht mehr gleich V., sondern wird proportional der Bahngeschwindigkeit kleiner als V.. Das bedeutet, daß der Gleichstrommotor 6 abgebremst wird, bis Vp sich wieder auf 0 Volt verringert hat.

Auch wenn sich die Bahngeschwindigkeit verringern sollte, steigt 0. nicht so weit an wie 0„ und (L₀ - B₀) - <fi. + jZL, so daß die Ausgangsspannung V_c positiv wird und die Spannung V. wieder kleiner wird. Wenn V₀ wieder gleich V. wird, bedeutet dies, daß die Drehzahl des Rotationsmessers 3 mit der Bahngeschwindigkeit synchronisiert ist.

Nach Beendigung des Schneidvorganges geht ein Schnittabschlußsignal C vom Sensor OF_n zum Interface I„. Gleichzeitig schließt die Bingangsdiskriminatorschaltung H_Q mit einem Signal Qi^ das Gatter G^, wodurch die Impulse ß. von der Erfassungsschaltung 18 für die Bahngeschwindigkeit ausgeschlossen werden und das Relais CR im Komparator A₇- abfällt, wodurch der Unterbrecherkontakt CR, öffnet.

Über die Verzögerungsschaltung CT liegt die Motorsteuer-

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schaltung CO an 0 Volt, so daß der Motor 6 nach einer gewissen Zeit abgeschaltet wird. Das Rotationsmesser 3 bleibt so lange stehen, bis das nächste Markierungserfassungssignal A ankommt. Der Drehwinkel des Rotationsmessers 3 von der Beendigung des Schnittes bis zum tatsächlichen Stillstand wird im reversiblen Zähler Cp als Signal ^L von der Winkelerfassungsschaltung 19 für das Rotationsmesser gespeichert .

Der Schneidzyklus beim Schneiden mit fester Position ist in Fig. 7 an a durch die Linie f angedeutet, wobei die vertikalen gestrichelten Linien die Schnittpunkte angeben. Wenn die horizontale, gestrichelte Linie SL erreicht ist, ist die Messerdrehzahl mit der Bahngeschwindigkeit synchronisiert. In der Höhe der festen Linie CL kommt das Rotationsmesser 3 zum Stillstand. Die Darstellung zeigt, daß das Rotationsmesser 3 im Schnittbetrieb für lange Größe intermittierend arbeitet.

Im folgenden wird der Schnittbetrieb für kurze Größe erläutert, wobei auf das Markierungserfassungssignal A das Schnittabschlußsignal C folgt, wie bei b in Fig. 7 gezeigt. In dieser Betriebsart stimmt der Signalfluß im Steuersystem faat mit demjenigen bei Schnittbetrieb für lange Größe überein, mit Ausnahme der AusgangesignaIe der Eingangsdiskriminatorschaltung EL· und der Arbeitsweise der zugehörigen

Gatter G₁₃ und Q_n, Wenn das Interface I_x, zunächst ein Mar-' α υ ι

kenerfassungssignal A vom Sensor OP. erhält, nachdem es ein Markenabstandsdiskriminatorsignal B vom Sensor OPg aufgenommen hat, erzeugt die Eingangsdiskriminatorschaltung BL· Einstellsignale c^» οι -ζ und oL^. Beim Signal oi-p wird der am Einsteller LA eingestellte Wert L_Q im reversiblen Zähler C_x. über das Interface Ip registriert. Außerdem öffnet das Signal oL ^ das Gatter Gq und das Signal OL, schließt das Gatter G_T

¹B*

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Von dem im Zähler C^ gespeicherten Wert L~ werden die Impulse $. subtrahiert, die von der Erfassungsschaltung 18 für die Bahngeschwindigkeit über das Gatter G^ so lange zu geführt werden, bis die Bahn an der letzten Markierung geschnitten ist und das Schnittabschlußsignal G dem System zugeführt wird.

Wenn somit die nächste Marke vom Sensor OP. erfaßt wird, bevor das Schneiden der Bahn an der letzten Marke beendet ist, so ergibt die Diskrimination, daß der Abstand gemäß Fig. 3 kleiner ist als /,. + /^. Beim Signal A vom Sensor OP. wird der reversible Zähler C^ so eingestellt, daß vom voreingestellten Wert L_Q die Länge öl subtrahiert wird, um die die Bahn weitergelaufen ist, bevor das Schnittabschluß signal C für die letzte Marke aufgenommen wurde. Durch diese Subtraktion stellt das Steuersystem fest, daß die Bahnschnittgröße nicht L_n sondern Z = L~ - QL ist, so daß ein Wert Z im Zähler G steht.

Während der Subtraktion geht das Subtraktionsresultat nicht zum reversiblen Zähler C^, da das Gatter Gj, durch das Signal q(. χ geschlossen ist. Die Impulse 0. und 0-p gehen weiter zum Zähler C~, über das Gatter G., das Oder-Gatter Gj bzw. das Oder-Gatter Gj.

Wenn das Schnittabschlußsignal G₄ vom Sensor OP_G ankommt, verschwinden die Signale oi * und od^. von der EingangsdiskriminatcsTSchaltung H_Q, so daß das Gatter G-g öffnet, während das Gatter Gp schließt. Danach stimmt die Arbeitsweise mit dem Schnittbetrieb für lange Größe überein, mit der Ausnahme, daß das Differenzsignal Z - B„ und nicht L_Q - B_Q zum Gatter G-g, geht.

Im Schnittbetrieb für kurze Größe läuft das Rotationsmesser 3 mit gleicher oder höherer Geschwindigkeit als die

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zugeführte Bahn ohne intermittierenden Stopp gemäß der Linie f' an b in Fig. ?· Die Geschwindigkeitssteuerung im Schnittbetrieb für kurze Größe ist in den Fig. 11 und 12 graphisch dargestellt.

Im folgenden wird nun der Schnittbetrieb für konstante Größe erläutert.

Bei dieser Betriebsart wird der Wählschalter PP am Interface I,, für das Schneiden mit fester Position ausgeschaltet, so daß die Signale A und B der Sensoren OP. und OPg ausgeschlossen sind und die Gatter G. und G_ß offen und das Gatter Gp geschlossen bleiben. Außerdem sind auf der Materialbahn keine Markierungen erforderlich.

Zunächst wird die Geschwindigkeitssteuerung für den Fall erläutert, daß der Wert L₀ im Schnittlängeneinsteller LA größer oder gleich ist dem Wert B₀ am Referenzimpulseinsteller LB (L₀ ^" B₀). (Beim Schneiden mit konstanter Größe kann als L₀ am Schnittlängeneinsteller Lh jeae gewünschte Schnitt länge eingestellt werden, da L,, = /. + £-, mm beim Schneiden mit fester Position ist).

Nach dem Schnittende gibt die Eingangsdiskriminatorschaltung Hq abhängig vom Signal C vom Sensor OPq das Signal Ol Q₅ durch das der vorgegebene Wert L₀ im Schnittlängeneinsteller LA über das Interface Ip im reversiblen Zähler C. gespeichert wird. Der Wert L₀ wird vom Komparator A. mit dem vom Referenzimpulseinsteller LB vorgegebenen Wert B_n verglichen. Da L₀ - B_Q > 0, öffnet das Gatter G₀, an das der Impulsgenerator OSG angeschlossen ist, und läßt den Ausgang des !Comparators A^ synchron mit dem Impuls vom Referenzgenerator OSC zum Gatter G_x, durch.

±5

Außerdem vergleicht der Komparator Ap L₀ mit B_n und gibt

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den Ausgang des Gatters G_D auf den Subtraktionseingang des reversiblen Zahlers C^, da L_Q - B_Q ^ O, zur Rückführung des Ausganges vom Gatter G™ zum Zähler C^, von dessen Inhalt es abgezogen wird. Wenn L_Q - B_Q Null wird, schließt das Gatter Gg und stoppt das Sückfuhrsignal für die Subtraktion. In der Zwischenzeit ist das Differenzsignal L = L_Q - B_Q über die Gatter G™ und G_ß zum Zähler C₂ gegangen. Es geht von diesen Gattern über den Synchronisierer SN zum Gatter Gj₁, das abhängig*vom Signal vom Komparator Ap unter der Bedingung, daß L₀ - B₀ ^ CL ist, es über das Oder-Gatter Gj als zu addierendes Signal in den reversiblen Zähler Cp gibt.

Andererseits gehen die Impulse 0. der Erfassungsschaltung 18 für die Bahnbewegung über den Synchronisierer SN, das Gatter G. und das Oder-Gatter Gj zum Zähler Cp als zu subtrahierendes Signal. Wie bereits erwähnt, wird für jeweils 0,1 mm der Bahnlänge ein Impuls zugeführt. Wenn das Rotationsmesser 3 läuft, werden außerdem die Impulse 0„ entsprechend dem Drehwinkel vom Schnittabschlußpunkt aus als zu addierendes Signal über den Synchronisierer SN und das Oder-Gatter Gj zum Zähler C₂ gegeben. Der Zähler C₂ führt folgenden Vorgang aus:

(L₀ - B₀) - 0_A + 0_B.

Diese Eingänge werden im Zähler C₂ gemäß der graphischen Darstellung nach Fig. 13 zusammengesetzt bzw. synthetisiert.

Das Resultat des Zählers C₂ geht über den Digital-Analog-Wandler D/A zum Funktionsgenerator FG, dessen Ausgang gemäß Fig. 14- ist:

V_c = f(H) - ff(L₀ - B₀) - 0_{A +} 0_B)

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Wie beim Schneiden mit fester Position steuert die Ausgangsspannung V_c den Operationsverstärker OP, der die Differenz V,-. zwischen dieser und der Spannung V. vom Frequenz-Spannungs-Wandler PA ermittelt (V_Q = V_A - V₀) .

Die resultierende Ausgangsspannung Vq geht zum Komparator A^ und wird mit O Volt verglichen, zur Entscheidung, ob gilt: V₀ - V_A - V_c < 0 oder ^ 0. Falls V_Q negativ ist, spricht das Relais GR nicht an, der Arbeitskontakt CR. bleibt offen, gemäß Fig. 6, und blockiert den Eingang zur Motorsteuerschaltung GO. Ist V_Q positiv, so spricht das Relais GR an und der Arbeitskontakt CR. läßt die Spannung V_Q vom Operationsverstärker OP auf die Motorsteuerschaltung CO.

Da L₀ - B₀ positiv und somit die Spannung V~ größer ist als V. am Schnittabschlußpunkt, ist der Ausgang des Operations-Verstärkers OP (V_Q = V. - V_Q) negativ, so daß der Gleichstrommotor 6 nicht läuft. Wenn die Impulse 0. mit der laufenden Bahn zunehmen, verringert sich der Ausgang Vq des Frequenzgenerators FG so lange, bis er gleich V. und damit V₀ wird (Fig. 15)» wenn das Relais CR anspricht.

Damit läuft der Motor 6 über die Steuerschaltung CO und treibt das Rotationsmesser 3 an. Entsprechend dessen Drehwinkel gehen Impulse 0_B von der Drehwinkelerfassungsschaltung 19 über den Synchronisierer SN und das Oder-Gatter G₁ als zu addierendes Signal zum reversiblen Zähler Cp. Da weniger Impulse 0_ß als Impulse 0_A vorhanden sind, die zu diesem Anfangsstadium die zugeführte Bahnlänge angeben, steigt, die Ausgangsspannung V₀ des Operationsverstärkers OP an und beschleunigt den Gleichstrommotor 6 sofort, bis die Geschwindigkeit von Messer und Bahn übereinstimmen.

An dem Punkt, an dem (L_Q - B_Q) - 0,. +0g gleich Null wird,

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ist die Rotat ionsmes serge sciiwindigke it vollständig synchronisiert mit der Bahngeschwindigkeit, mit den Messerklingen und dem Punkt der Bahn, an dem sie geschnitten werden soll, vom Schnittpunkt gleich weit entfernt. Diese Bedingung bleibt so lange unverändert, bis sich die Geschwindigkeit von Messer oder Bahn ändert, so daß die vorgegebene Größe L₀ der Bahn abgeschnitten wird. Die graphischen Darstellungen der Fig. 13 bis 15 sind in Fig. 16 zusammengefaßt.

Bei einer Änderung der Messer- oder Bahngeschwindigkeit wird das Messer mit der Geschwindigkeit der Bahn genau so wie beim Schneiden mit fester Position synchronisiert.

Im folgenden wird die Steuerung der Messergeschwindigkeit für den Fall erläutert, in dem der eingestellte Wert L_n am Schnittlängeneinsteller LA kleiner ist als der eingestellte Wert B₀ am Referenzimpulseinsteiler LB (L₀ - B_Q<i O).

In diesem Fall ist der Signalfluß im Steuersystem fast genau so wie in dem oben erwähnten Fall (L₀ - B₀ ■=" O) , aber die Gatter G^ und Gg₁ arbeiten infolge der Unterscheidung bzw. Diskrimination durch den Komparator A^ unterschiedlich.

Beim Signal ql^ wird der im Schnittlängeneinsteller LA vorgegebene Wert L. über das Interface Ip im reversiblen Zähler Cy. gespeichert. Der Komparator A^ vergleicht L₀ mit B₀ und entscheidet, ob L~ - B~ /£. 0. Das Gatter G-_u-, öffnet und

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läßt den Ausgang des Komparators A^, synchron mit dem Impuls von einem Referenzgenerator OSC zum Gatter G_ß durch.

Der Komparator Ap vergleicht außerdem L₀ mit B₀ und gibt den Ausgang des Gatters G^ auf den Additionseingang des reversiblen Zählers C-, wenn L₀ - B₀ < 0 ist, wodurch das Signal vom Gatter Gn, zum Zähler C^ zurückgeführt wird und

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darin zu dem Wert L_Q addiert wird. Wenn L_Q - B_Q gleich Null wird, schließt das Gatter G_ß und stoppt das Rückführungssignal für die Addition. Dies bedeutet, daß das Differenzsisrnal L = L~ - B~ von den Gattern G_1n und Q_x, dem Zähler C₀ '

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zugeführt ist. Es geht von diesen Gattern über den Synchronisierer SE zum Gatter G™, der es abhängig vom Signal vom Komparator A₂, unter der Bedingung, daß L_Q - B_Q < O ist, über das Oder-Gatter Gj als zu subtrahierendes Signal auf den reversiblen Zähler C₂ gibt.

Inzwischen gehen, wie im Fall L_Q - B₀ = O, Impulse 0^ von der Erfassungsschaltung 18 für die Bahnbewegung als Subtraktionssignal zum Zähler C₂, sowie Impulse 0g von der Drehwinkelerfassungsschaltung 19 als Additionssignal. Der Zähler Cp führt damit folgende Operation aus: (L₀ - B₀) - 0_A + 0_ß.

Wie im oben erwähnten Fall geht das Resultat des Zählers Cp über den Digital-Analog-Wandler D/A und den Funktionsgenerator FG zum Operationsverstärker OP, dessen Ausgang V₀ im Komparator A-, mit 0 Volt verglichen wird.

Da in diesem Fall Vq negativ ist, ist V_Q = V. - (- Vq) = V. + + Vq y 0. Deshalb wird die Spannung V₀ über den Arbeitskontakt CR. des Relais CR auf die Motorsteuerschaltung CO gegeben und beschleunigt den Gleichstrommotor 6. Wie die Gleichung V_Q = V. + Vq zeigt, läuft der Gleichstrommotor 6 infolge Vq mit höherer Drehzahl als die Bandgeschwindigkeit. Deshalb steigt das Eingangssignal 0_R für den reversiblen Zähler C₀ schneller an als 0., gemäß Fig. 17, da das erstere Signal addiert und das letztere Signal subtrahiert wird.

Am Punkt SS in Fig. 19 ist V_n = (L_n - B₀) - 0. + 0_ = 0, so daß V₀ = V^, so daii die Geschwindigkeit des Rotations-

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messers 3 vollständig synchronisiert ist mit der Laufgeschwindigkeit des Bandes mit den Schneidklingen und dem Punkt, an dem die Bahn geschnitten wird, vom Schnittpunkt gleich weit entfernt. Der Rest stimmt mit dem oben erwähnten Fall überein (L₀ - B_Q ^ 0). Die graphischen Darstellungen der Fig. 17 bis 19 sind in Fig. 20 zusammengefaßt.

Infolge der oben erwähnten Anordnung gemäß der Erfindung kann die Bahn durch die darauf befindlichen Markierungen automatisch in vorgegebene Längen geschnitten werden. Gegenüber dem bekannten Steuersystem, das eingangs beschrieben wurde, hat das erfindungsgemäße Steuersystem folgende Vorteile:

1. Die Schnittlänge wird manuell an einem digitalen Schalter eingestellt. Diese Einstellung kann jederzeit sofort geändert werden, auch während des Betriebes, ohne daß ein nennenswerter Materialverlust eintritt".

2. Die elektronische Steuerung mittels digitaler und analoger Steuersysteme führt zu einer hohen Genauigkeit bei minimalem Schnittfehler und ermöglicht die Steuerung der Schnittlängeneinstellung durch ein externes Signal (beispielsweise von einem elektronischen Rechner).

3. Die Drehzahl des Rotationsmessers wird elektronisch mit der Zuführgeschwindigkeit der Bahn synchronisiert und bis zum Schneiden synchronisiert gehalten. Dadurch tritt kein Schnittfehler auf. Im Gegensatz zu dem bekannten System, bei dem diese Synchronisation durch mechanische Mittel erfolgt, arbeitet die Erfindung mit einer äußerst einfachen mechanischen Anordnung. Das Rotationsmesser ist über ein Getriebe direkt an einen Gleichstrommotor angeschlossen und hat somit eine äußerst einfache Antriebseinheit .

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4. Das Schneiden der Bahn erfolgt gemäß vorher aufgebrachten Markierungen über einen Markenerfassungssensor. Deshalb wird die Bahn unabhängig von der Größe zwischen den Markierungen geschnitten.

5. Bei einer Änderung der Zuführgeschwindigkeit der Bahn paßt das Steuersystem das Rotationsmesser automatisch an, da die Zuführgeschwindigkeit der Bahn in eine Referenz- oder Bezugsspannung umgeformt wird. Das präzise Schneiden wird dadurch nicht beeinträchtigt.

6. Das elektronische Steuersystem gestattet mit der äußerst einfachen mechanischen Konstruktion eine geräuschlose und stabile Steuerung des Schnittvorganges.

7. Drei Sensoren entscheiden, ob der Abstand zwischen den Markierungen einer "langen Größe" oder "kurzen Größe" entspricht, je nach den von diesen kommenden Befehlssignalen. Dadurch ist-gewährleistet, daß unabhängig vom Abstand der Markierungen die Bahn exakt an den Markierungen geschnitten wird.

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Claims

Pa t e nt aas pruc ii Steuersystem zum Schneiden einer mit konstanter Geschwindigkeit zugeführten MateriaIbahn mit einem von einem Motor angetriebenen, rotierenden Messer, das die Bahn an bestimmten Stellen bzw. in Stücke vorgegebener Länge schneidet, gekennzeichnet a) durch einen ersten Wandler zur Erzeugung von Impulsen, deren Anzahl der Länge der zugeführten Bahn proportional ist, b) durch einen zweiten Wandler zur Erzeugung von Impulsen, deren Anzahl dem Drehwinkel des rotierenden Messers proportional ist, c) durch ein erstes Einstellmittel zur Einstellung von Referenzimpulsen, deren Anzahl durch einen festen Drehwinkel des rotierenden Messers vorgegeben ist, d) durch einen ersten Sensor zur Erfassung der Markierungen und zur Abgabe eines Markenerfassungssignales, falls Markierungen vorgesehen sind, e) durch einen zweiten Sensor zur Erfassung der Beendigung jedes Schnittvorganges und zur Lieferung eines Schnittabschluß-erfassungss ignals, f) durch einen dritten Sensor zur Abgabe eines Markenabstandsdiskriminatorsignales zur Unterscheidung, ob die nächste Marke vor oder nach Beendigung des Schneidens an der letzten Marke erfaßt wird, g) durch·ein zweites Einstellmittel zur digitalen Einstellung entweder der gewünschten Schnittlänge oder des Abstandes zwischen dem Markenerfassungspunkt und dem Schnittabschlußerfassungspunkt, h) durch einen ersten reversiblen Zähler, der abhängig ist von einem Irfassungssignal vom ersten Zähler und der den 509851/0427 Unterschied zwischen dem voreingestellten Wert im ersten Einstellmittel und dem voreingestellten Wert im. zweiten Einstellmittel zählt, i) durch ein Additions-Subtraktions-Diskriminationsmittel zum Vergleich des Wertes vom ersten Einstellmittel mit dem Wert vom zweiten Einstellmittel und zur Abgabe der Differenz zwischen diesen beiden Werten auf den ersten, reversiblen Zähler als Signal, das je nach dem Resultat des Vergleiches addiert oder subtrahiert wird, j) durch die Aufnahme der Impulse vom ersten Wandler durch den ersten reversiblen Zähler als zu subtrahierendes Signal und durch die Aufnahme der Impulse vom zweiten Wandler als zu addierendes Signal wie auch des Unterschiedes zwischen den zwei Werten und zur Durchführung der Zählumkehrung, k) durch Differenzmittel zur Gewinnung einer Differenz zwischen dem reversiblen Zählen durch den ersten reversiblen Zähler und einer Spannung, die der Zuführgeschwindigkeit der Bahn proportional ist,

1) durch eine Motordrehzahlsteuerung zur Unterscheidung der Polarität der Ausgangsspannung des Differenzmittels und zur Steuerung der Motordrehzahl, so dali das rotierende Messer je nach der Polarität und Gröiie der Ausgangsspannung angetrieben wird, und

m) durch einen zweiten, reversiblen Zähler, der vom eingestellten Wert im ersten Einstellmittel einen Wert abzieht, der der Länge der Bahn entspricht, die vom Zeitpunkt der Erfassung durch den ersten Sensor bis zum Zeitpunkt der Erfassung durch den zweiten Sensor zugeführt wurde, falls das Markenerfassungssignal vom ersten Sensor vor dem Schnittabschlußerfassungssignal vom zweiten Sensor ankommt, nachdem der dritte Sensor das MarkenabstandsdisKriminationssignal geliefert hat.

Patentanwälte 509851/0427 ^D

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