DE2535978B2

DE2535978B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines von einem Materialband Abschnitte abtrennenden Messerschlittens

Info

Publication number: DE2535978B2
Application number: DE19752535978
Authority: DE
Inventors: Pompeo Barzano Como Rovelli
Original assignee: FIMI Fabbrica Impianti Macchine Industriali SpA
Current assignee: FIMI Fabbrica Impianti Macchine Industriali SpA
Priority date: 1975-03-24
Filing date: 1975-08-12
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2535978A1; IT1034598B; FR2305263B1; FR2305263A1; GB1505929A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Bewegung des auf die Geschwindigkeit eines in Abschnitte vorbestimmter Länge zu trennenden Bandes beschleunigten und nach dem Schnitt zurückgeführten Messerschlittens, dessen Geschwindigkeit durch ein Differentialgetriebe verändert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einer aus der DE-OS 23 30 491 bekannten Vorrichtung dieser Art ist der Messerschlitten durch Wellen und Kegelradpaare mit dem Antrieb der Bandvorschubwalzen verbunden, wobei in dem Messerschlitten ein Getriebe vorgesehen ist, das eine gleichförmige Drehbewegung je Schneidvorgang in einen Abschnitt einer Gleichlaufbewegung mit dem Bandmaterial, einen Abschnitt einer Rücklaufbewegung und einen Abschnitt der Beschleunigung auf die Geschwindigkeit der Gleichlaufbewegung umsetzt. Bei der bekannten Schneidvorrichtung führt der Messerschlitten eine fortlaufende Hin- und Herbewegung aus, wobei sich die Länge der abgetrennten Bandabschnitte in engen, durch den Maschinentyp weitgehend festgelegten Grenzen bewegt. Bei der bekannten Vorrichtung erfolgt die Korrektur der Messerschlittengeschwindig-

keit durch eine Geschwindigkeitserhöhung oder -reduzierung während der Beschleunigungsphase, in der der Schlitten in der Vorschubrichtung des Bandmaterials beschleunigt wird und an dessen Ende die Synchronisation zwischen den Bewegungen des Schlittens und des Bandmaterial erreicht wird. Diese in einem Schritt vollgezogene Korrektur läßt sich jedoch mit genügender Genauigkeit, insbesondere auch unter Berücksichtigung des Umstandes, daß die Meßwerte von den antreibenden Wellen abgenommen werden, nicht durchführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Messerschlittenbewegung einer diskontinuierlich arbeitenden Schneidmaschine der eingangs angegebenen Art so zu steuern, daß

H sich von einem durchlaufenden Band mit hoher Genauigkeit Abschnitte von beliebiger vorbestimmter Länge abtrennen lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schlitten nach Auslösung eines Startbefehls in einer ersten Beschleunigungsphase auf eine Vorsynchronisationsgeschwindigkeit, die um eine konstante Geschwindigkeit unter der Bandgeschwindigkeit liegt, und in einer zweiten Beschleunigungsphase, die eingeleitet wird, wenn zwischen dem Schlitten und der.

Schnittstelle auf dem Band eine konstante Strecke gemessen wird, auf die Bandgeschwindigkeit beschleunigt wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind zur Beschleunigung des Messerschlittens auf die Bandgeschwindigkeit und zur Korrektur der Bewegun-

gen zwei Stufen vorgesehen. In der ersten Stufe wird der Messerschlitten auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, welche wenig unter der Durchlaufgeschwindigkeit des zu schneidenden Bandmaterials liegt. Erst in der zweiten Stufe wird der Messerschlitten auf die Synchronisationsgeschwindigkeit beschleunigt, die der Bandgeschwindigkeit gleich ist. Die zweite Beschleunigungsphase wird in einem Moment ausgelöst, der aus der Stellung des Schlittens relativ zu dem Band ermittelt wird. Auf diese Weise wird der Korrekturbereich sowie der Einfluß der während der Korrektur durchlaufenden Länge des Bandes eingeschränkt. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Schlittenbeschleunigung in zwei Stufen besteht außerdem die Möglichkeit, die Form der Wegkurve in der zweiten Stufe, in welcher die vorzunehmenden Veränderungen der Kenngrößen im Vergleich zu denjenigen, welche im Arbeitsablauf von Bedeutung sind, gering sind, genau zu überwachen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit von einem Motor angetriebenen Vorzugswalzen, mit einem hin- und herverschieblich geführten Schlitten und mit einem zwischen dem Bandantrieb und dem Schlittenantrieb geschalteten, mit einem Servomotor versehenen Differentialgetriebe zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Antrieb des Messerschlittens durch eine Freilaufkupplung an den Bandantrieb ankuppelbar und die die Abschnittlängen erfassende Meßvorrichtung auf dem Messerschlitten angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

F i g. 1 in einem Schaubild die Beschleunigung des Messerschlittens aus dem Stillstand auf zwei unterschiedliche Bandgeschwindigkeiten,

Fig.2 eine schematische Darstellung der mit Antriebseinrichtungen versehenen Getriebe zur Be-

schleunigung des Messerschlittens in zwei Stufen auf die Bandgeschwindigkeit und

Fig.3 ein Schaubild, in dem die mit dem Getriebe nach Fig.2 erreichbare Beschleunigung des Messerschlittens auf die Bandgeschwindigkeit in zwei Stufen dargestellt ist

Wie aus dem Schaubild der Fig 1 hervorgeht, in welchem auf der Ordinate die linearen Geschwindigkeiten VL, d. h. die Vorschubgeschwindigkeiten des Bandes, und auf der Abszisse die Zeiten idargestellt sind, welche der Messerichlitten benötigt, um vom Augenblick to an zu der Stelle Pt zu gelangen, wo sich der Schlitten im Moment fi mit der Vorschubgeschwindigkeit VLi des Bandes synchronisiert, wobei in diesem Moment fi der Schneidvorgang beginnt, während der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Band und Schlitten gleich Null ist, kann man feststellen, daß der Schlitten bei einer bestimmten linearen Geschwindigkeit VLi den Synchronisationspunkt Pt mit einer Bewegung erreicht, welche der Einfachheit und der Klarheit halber als gleichförmig beschleunigt und daher als linear m angenommen wird, und zwar in der schon genannten Zeitspanne t,.

Auf diese Weise entstehen in dem Schaubild zwei Flächen, und zwar eine auf die Verschiebung des Schlittens bezogene Fläche 1 sowie eine Fläche 2, welche sich auf die Verschiebung des Bandes mit Bezug auf den Schlitten betrifft, wobei sich beide Flächen auf den gleichen Zeitpunkt ti beziehen.

Aus der obigen Erklärung geht eindeutig hervor, daß bei gleichförmigen VL und konstanten Betriebsbedingungen der Maschine theoretisch keine Probleme bdm Schneiden auftreten, denn der Schneidvorgang erfolgt regelmäßig und wird durch ein vor der Maschine angeordnetes Organ zum Messen der Bandlänge gesteuert; nach dem Durchgang einer vorbestimmten Bandlänge erfolgt daher der Schneidvorgang zu einem präzisen Zeitpunkt ii und an einer präzisen Stelle Pt.

Infolge der minimalen beim Schneidvorgang zulässigen Toleranzen, entsteht das Problem, daß die Kupplung bzw. Synchronisation von Schlitten und Band -to auch bei einer kleinen Veränderung der Bandgeschwindigkeit, z. B. von einer Geschwindigkeit VLi zu einer Geschwindigkeit VL₂ (wobei VL₂ > VLt), an einer bestimmten Stelle P₂ und zu einem bestimmten Zeitpunkt h erfolgt. Aus dem Schaubild von F i g. 1 geht in Anbetracht des geringen Zeitunterschiedes (ti — ii) klar hervor, daß die auf die Bandbewegung bezogene Fläche 2' größer ist als die vorher für die Geschwindigkeit VLi betrachtete Fläche 2.

Daraus folgt logischerweise ein Fehler beim Zer- so schneiden des Bandes, welcher proportional zum Unterschied zwischen den betrachteten Geschwindigkeiten VLi und VLa ist. Außerdem ist zu bemerken, daß infolge der gleichförmigen Beschleunigung cies Schlittens keine Berichtigungen mehr vorgenommen werden können, nachdem der Schlitten den Startbefehl bzw. -impuls erhalten hat. Der auf diesen Startbefehl bzw. -impuls folgende Schnitt wird also einen vom Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten VLi und VL2 abhängigen Fehler aufweisen, und das auch nur unter der optimistischen Annahme, daß der Schlitten im gleichen Augenblick losfährt, in welchem der Startbefehl bzw. -impuls erteilt wird, d. h. ohne die Trägheit und/oder Verspätungen aller vor dem Betätigungszylinder des Schlittens angeordneten Organe zu berücksichtigen.

Ein ähnlicher Fehler ergibt sich natürlich, in umgekehrtem Sinn, wenn VL₂ kleiner als VLi ist.

Wie oben gesagt, müssen auch die Betriebsbedingungen der Maschine berücksichtigt werden, so daß es nicht ausgeschlossen ist, daß der Schlitten eine gleichförmig beschleunigte lineare Bewegung /Πι ausführt (im Schaubild von F i g. 1 mit einer gestrichelten Linie eingetragen), welche aber von der linearen Bewegung m abweicht, so daß die Kupplung bzw. Synchronisation P_mi auch bei konstanter Bandgeschwindigkeit VL: in einem Zeitpunkt t\ erfolgt wobei auch in diesem Fall eine Veränderung der auf die Bandverschiebung bezogenen Fläche und daher ein Schneidfehler auftritt

Mit dem aus F i g. 2 ersichtlichen Getriebe läßt sich der Messerschlitten 33 in zwei Stufen auf die Geschwindigkeit des Bandes beschleunigen.

Mit Bezug auf F i g. 2 ist ein drehendes Organ, z. B. eine Rolle, der Schrittmaschine mit 10 bezeichnet. Dieses drehende Organ 10 wird über ein Untersetzungsgetriebe 12 von einem Elektromotor 11 angetrieben. Die Drehrichtung der Elemente 10, 11 und 12 wird von den Pfeilen Fangezeigt

Zwischen dem Motor 11 und dem Untersetzungsgetriebe 12 ist ein erstes Winkelgetriebe 13 angeordnet, welches mit einem zweiten Winkelgetriebe 14 zusammenarbeitet, wobei die beiden Getriebe 13 und 14 mit einer Antriebswelle 15 miteinander verkuppelt sind. Vom Winkelgetriebe 14 überträgt eine zweite Antriebswelle 16 die Bewegung auf ein Differentialgetriebe 17, welches aus einer Eintrittswelle 18, die in die Kupplungsverzahnung der Antriebswelle 19 eines Differentialgetriebes mit doppelter Untersetzung sowie aus einer parallelen Ausgleichswelle 20 besteht, welche von einem hydraulischen Stellmotor 21 angetrieben wird. Dieser Stellmotor 21 ist mit einem Antriebsritzel

22 versehen, welcher in eine auf das Differentialkreuz 24 des Differentialgetriebes 17 aufgezogene Verzahnung

23 eingreift. An der Abtriebs-Hohlkreuzwelle 25 des Differentialgetriebes ist eine Abtriebswelle 26 drehbar befestigt, welche mit der Eintrittswelle 27 eines Reduziergetriebes mit Schaltkupplung 28 in Verbindung steht.

Dieses Getriebe besteht aus einem doppelten Stirnrad-Untersetzungsgetriebe 29 sowie aus einer umgekehrt auf der Abtriebswelle 30 angebrachten Kupplung, welche ihrerseits aus drei Freilaufkupplungen 31 besteht, die in entgegengesetzter Richtung k;ur Antriebsbewegung parallel zueinander wirksam sind. Diese Abtriebswelle 30 ist außerdem drehbar mit der Synchronisationswelle 32 verbunden, welche wie bereits in einem anderen Patent des gleichen Anmelders beschrieben auf dem (nicht abgebildeten) Portal der Maschine vorgesehen ist, deren Messerschlitten 33 von einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 34 betätigt wird.

Der Klarheit halber wird hier bemerkt, daß die Synchronisationswelle 32 quer und mit waagrechter Achse auf der Eingangsfront des Portals angeordnet ist und über zwei phasengleiche Ritzel 35 mit den Verzahnungen von zwei Synchronisations-Zahnstangen 36 im Eingriff steht, welche am Messerschlitten 33 befestigt sind und mit demselben verfahren werden.

Die Pfeile F' geben die Drehrichtung der vom ersten Winkelgetriebe 13 angetriebenen Organe an, während die Pfeile F" die Vorschubrichtung des Schlittens 33 anzeigen.

Im Schaubild von Fig.3 sind auf der Ordinate die linearen Geschwindigkeiten VL und eine von der Synchronisation vorhandene Geschwindigkeit VP eingetragen. Δ V ist ein konstanter Unterschied zwischen

VL und VP, da VL > VP.

In einem Zeitpunkt to wird dem Schlitten der Startbefehl mit einem Vorlauf Δ L erteilt.

Beispielsweise wird angenommen, daß alle 3000 mm ein Schnitt ausgeführt werden muß, und daß ein optimaler Vorlauf L von 200 mm berechnet worden ist. In diesem Fall wird dem Schlitten der Startbefehl bzw. -impuls nach einem Banddurchgang von 2800 mm (3000-200 = 2800) erteilt. Im Zeitpunkt to setzt sich der Schlitten also in Bewegung, und infolge seiner Beschleunigung erfolgt die Synchronisation oder Kupplung mit der Geschwindigkeit VT» in einem Zeitpunkt fi, welcher von allen möglichen und unerwarteten auch von den Betriebsbedingungen der Maschine bedingten Fehlern abhängig ist. Daraus folgt, daß die lineare gleichförmige Bewegung des Schlittens z. B. durch die kontinuierliche Linie η oder durch die gestrichelte Linie n' oder durch die Strich-Punkt-Linie n" dargestellt werden kann.

Wie auch immer die lineare Bewegung des Schlittens verläuft, erreicht der Schlitten in jedem Fall die Geschwindigkeit VP in P, P' oder P" bzw. in den Zeitpunkten r,, t\ und t"\.

Nehmen wir z. B. an, daß der Schlitten die mit der kontinuierlichen Linie π eingezeichnete lineare Bewegung ausführt, und die Geschwindigkeit VP in P und zu einem Zeitpunkt fi erreicht

Wenn der Schlitten die Geschwindigkeit VP erreicht, bewegt sich das Band mit der Geschwindigkeit VL und der Schlitten mit der Geschwindigkeit VP, welche sich von VL durch den konstanten Wert Δ V unterscheidet Die Distanz zwischen der Stelle, an welcher der Schnitt ausgeführt werden soll, und der Stellung der Messer mit Bezug auf diese Stelle, ist offensichtlich kleiner als der Vorlaufwert von 200 mm, weil inzwischen eine gewisse Bandlänge vor der am Schlitten befestigten und mit demselben verschiebbaren Längenmeßvorrichtung durchgelaufen ist: Es ist klar, daß die Meßvorrichtung während dem Vorschub des Schlittens ständig das durchgelaufene Band vermißt, und zwar nicht mit Bezug auf einen festen Punkt, sondern mit Bezug auf den Schlitten, der sich nun in Bewegung befindet

Daraus folgt daß im Augenblick t\ die anfängliche Distanz von 200 mm zwischen der Schnittstelle und den Messern um einen unbekannten Wert χ kleiner geworden ist, welcher von den oben genannten nicht voraussehbaren Fehlern abhängt und von der anfänglichen Distanz bzw. vom Vorlauf von 200 mm subtrahiert werden muß.

Vom Zeitpunkt fi bis zum Zeitpunkt f2 bewegt sich der Schlitten mit einer Geschwindigkeit VP < VL, wobei der Unterschied zwischen VP und VL konstant und positiv ist bis der Vorlauf des Schlittens gegenüber der Schneidstelle sich auf einen konstanten und vorbestimmten Wert AS (z. B. 20 mm) verringert hat. Im Zeitpunkt r₂ hält das Differentialgetriebe 17, welches dem Schlitten diesen Geschwindigkeitsunterschied Δ V entzogen hatte, mit kontrollierter negativer Beschleunigung an, so daß der Schlitten auf Grund eines genauen Gesetze' beschleunigt wird, bis er die Bandgeschwindigkeit VL erreicht und dabei genau den verbliebenen Vorlauf AS von 20 mm einbüßt.

ίο Bei dem Gesetz, auf Grund dessen der Schlitten den konstanten Geschwindigkeitsunterschied V, d. h., den Unterschied zwischen VL und VP überwinden kann, handelt es sich um eine verliehene und daher genau kontrollierbare Beschleunigung, welche durch den hydraulischen, von einem (nicht abgebildeten) Servoventil gesteuerten Stellmotor 21 erzieh wird.

Während der Beschleunigungsphase vergleicht ein

(nicht abgebildetes) elektronisches System fortlaufend die Geschwindigkeit des Stellmotors 21, z. B. durch die Erhebung der von einem mit diesem Stellmotor gekuppelten Dynamo abgegebenen Spannung. Falls

dieser Stellmotor 21 an einer der überwachten Stellen nicht mit der richtigen Geschwindigkeit drehen sollte, korrigiert das elektronische System diesen Unterschied, indem es den Förderstrom des Servoventils je nach Bedarf verstärkt oder vermindert

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß bei der Ankunft an der Stelle P, in welcher die Kupplung bzw. Synchronisation stattfindet zwischen dem Zeitpunkt t\ und f2 eine Wartezeit A entsteht, welche um einen beliebigen von unvorhergesehenen Faktoren bestimmten Wert schwanken kann, ohne die Endbeschleunigung zu beeinflussen.

Im Zeitpunkt ?3 steht der Stellmotor 21 und daher auch das Differentialkreuz 24 still, so daß sich die Abtriebswelle 30 des Reduziergetriebes mit Schaltkupplung 28 mit einer derartigen Winkelgeschwindigkeit dreht daß die Teilzylinder der Ritzel 35 der Synchronisationswelle 32 eine potentielle Umfangsgeschwindigkeit erhalten. Dadurch wird dem Schlitten 33 eine potentielle Höchstgeschwindigkeit verliehen, welche genau der Gleit- bzw. Beschickungsgeschwindigkeit des Blechbandes entspricht und zwar für die notwendige Zeitspanne, um den Schneidvorgang bei gleicher Band- und Schlittengeschwindigkeit auszuführen.

Zum Antrieb gehören außerdem einige Tacho-Geber, welche Informationen in einen logischen Zähl- und Steuerkreis eingeben, sowie eine elektronische Recheneinheit welche die von den verschiedenen auf der Maschine vorgesehenen Gebern kommenden Daten sammelt und die Signale zum Ausführen der Programme und der Arbeitsfunktionen abgibt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern der Bewegung des auf die Geschwindigkeit eines in Abschnitte vorbestimmter Länge zu trennenden Bandes beschleunigten und nach dem Schnitt zurückgeführten Messerschlittens, dessen Geschwindigkeit durch ein Differentialgetriebe verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten nach Auslösung eines Startbefehls in einer ersten Beschleunigungsphase auf eine Vorsynchronisationsgeschwindigkeit (V_p), die um eine konstante Geschwindigkeit (Δ V) unter der Bandgeschwindigkeit (V_L) liegt, und in einer zweiten Beschleunigungsphase, die eingeleitet wird, wenn zwischen dem Schlitten und der Schnittstelle auf dem Band eine konstante Strecke (AS) gemessen wird, auf die Bandgeschwindigkeit (Vl) beschleunigt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch J mit von einem Motor angetriebenen Vorzugswalzen, mit einem hin- und herverschieblich geführten Schlitten und mit einem zwischen dem Bandantrieb und dem Schlittenantrieb geschalteten, mit einem Servomotor versehenen Differentialgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Messerschlittens (33) durch eine Freilaufkupplung (31) an den Bandantrieb (11) ankuppelbar und die die Abschnittlängen erfassende Meßvorrichtung auf dem Messerschlitten angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerschlitten (33) über Ritzel (35) einer Synchronisationswelle (32) mit der Freilaufkupplung (31) verbunden ist, die über ein Untersetzungsgetriebe (28) mit der Ausgangswelle (25) des Differentialgetriebes (17) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (35) der Synchronisationswelle (32) mit Zahnstangen (36) des Messerschlittens (33) im Eingriff sind.