DE2536859A1

DE2536859A1 - Regeleinrichtung fuer herstellungs- bzw. behandlungsvorgaenge

Info

Publication number: DE2536859A1
Application number: DE19752536859
Authority: DE
Inventors: David Anthony Watkin
Original assignee: WATKIN ELLIOT SYSTEMS ENGINEER
Current assignee: WATKIN ELLIOT SYSTEMS ENGINEER
Priority date: 1974-08-28
Filing date: 1975-08-19
Publication date: 1976-03-11
Also published as: GB1485303A; DK380475A; NL7510156A; US4054823A; BE832824A; IT1033972B; SE7509507L; FR2283479B1; FR2283479A1

Description

WATKIN ELLIOTT SYSTEMS ENGINEERS LIMITED Patentanwalt

41 Preelands Road DlPL.-ING. B. SCHMlD

Bromley , Kent (Engl&nd) 7 Stuttgart 1, Falb.nh.nn.nstr. 17

OCOCQCQ

Regeleinrichtung für Herstellunga- bzw. Behandlungsvdfrgiffige^

Diese Erf indung bezieht sich auf die automatische Regelung von Herstettun^verfahrea oder Montagestras3en, in denen Produkte durch eins Serie von Vorgängen, Befördarungsstationen bzw. Arbeiten befördert werden, die in folgenden allgemein als Verarbeitungsstationen beaeichnet werden.

Genauer beaeichnet, besieht sich die Erfindung auf die Regelung des mechanischen. Handhabungssysteas und auf die Arbeitsgeschwindigkeiten des Fördersysteins innerhalb einer Herstellung. Zu solchen Einrichtungen gehören Anlagen für die Herstellung von Pasteten, Laiben, Keks, usw. oder jedee Produktes, das von Anfang an in Serien bzw. Schüben hergestellt wird. Artikel dieser Art durchlaufen während ihrer Herstellung verschiedene "Vorgänge von der ursprünglichen Formung bis zur vollendeten und fertiggestallten Ware. Das Regelsystem beschränkt sich nicht auf Nahrungsmittel, sondern kann ebensogut für die Herstellung jeder schubweise erzeugten Ware angewendet werden, die mehrere Herstellungsvorgänge durchläuft und von einer Station zur anderen mittels der sich kontinuierlich bewegenden mechanischen Forder- oder Umlaufmittel übertragen werden.

Bestehende Einrichtungen weisen Nachteile auf, da jeder Vorgang innerhalb dea Systems zu einer bestimmten Zeit fertiggestellt werden muß. Jede dieser Verarbeitungsseiten wird wahrscheinlich verschieden sein und muß wahrend eines Herstellungatages Änderungen unterworfen werden, um ein zufriedenstellendes Produkt zu ergeben. Dies bedeutet, daß zwischen den einzelnen Herstellungsvorgängen Ansammlungen vorkommen dürften oder Einlagerung zwischen den einzelnen Vorgängen notwendig sein dürfte.

Einer der Zwecke dieser Erfindung ist ein Regelsystem zu schaffen, in dem die für die Herstellung jedes Artikels oder jeder Serie von Artikeln erforderliche Zeit an die Lieferzeit des betreffenden Vorgangs angepaßt wird, um das Ansammeln von Produkten in oder zwischen den Verarbeitungsstationen zu verhindern. Dadurch wird auch eine Einlagerung zwischen den Vorgängen erübrigt.

Im Einklang mit dieser Erfindung bieten wir eine Regeleinrichtung für Herstellungsbzw. Behandlungsvorgänge, in denen Artikel oder Artikelserien durch zumindest eine Verarbeitungsstation auf einem kontinuierlichen Fördergerat fortbewegt wird, das mit elektrisch gesteuerten Antrieben mit veränderlicher Drehzahl versehen ist; zu weiteren. Teilen dieses Systems gehören elektrische Signaleinrichtungen für Erzeugung eines Artikels oder eines Seriendigitalsignals, abhängig von der Länge der mit einem Artikel oder einer Artikelserie zusammenhängenden Fördereinrichtung, ein elektrischer Zähler, der mittels eines die tatsächliche Länge darstellenden Digitalwertes eingestellt werden kann, ein elektrischer Komparator für den Empfang der Signale bei den Ausgängen der genannten Signaleinrichtungen und vom vorgenannten Zähler sowie für die Bestimmung, ob die tatsächliche Länge der Fördereinrichtung ein genaues Vielfaches der mit dem Artikel oder der Artikelserie verbundenen Länge ist, wobei der genannte Komparator bei seinem

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ORIGINAL INSPECTED

Ausgang ein Signal gibt, das im Verhältnis sur Abweichung von dem genauen Vielfachen» das dazu dient, die Geschwindigkeit des Antriebe zu steigern oder herabzusetzen, um ein genaues Vielfaches au ersielen.

Jeder Vorgang wird automatisch der nächsten Geschwindigkeit oder Verarbeitungszeit entsprechend gesteuert, wie sie von Bedienungsmann in Übereinstimmung mit der Hauptsteuerung benötigt wird; die Zwischenverarbeitungs-Übertragungssysteiae werden automatisch geregelt, um sich jedem Vorgang anzupassen. Die gesamte Anlage kann von einem Hauptoazillator oder einem Impulsgeber überwacht bzw. gesteuert werden. Dies ermöglicht die gegenseitige Übereinstimmung der Übertragungsarbeiten zwischen den einzelnen Stationen. Jede Maschine bzw. jeder einzelne Vorgang kann innerhalb der Folge der Vorgänge gestoppt werden, wobei nach dem V/iederanlassen automatisch die richtige Geschwindigkeit und Phase mit dem Best der Vorgänge synchron wieder eingestellt wird.

Das System bietet eine Methode für die Herstellung bzw. für die Behandlung eines Artikels oder einer Artikelserie in einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Verarbeitungaatationen, bei denen die Artikel bzw. die Artikelserien von einer Herstellungsstation zur nächsten mittels elektrisch angetriebener Fördermittel übertragen werden, was von einen Hauptoszillator oder Impulsgenerator gesteuert wird, wobei die für jeden Artikel bzw. für jede Artikelserie in jeder Verarbeitungsstation verbrachte Zeit an die Zuführungsge— schwi ndigkeit zu der betreffenden Station angepaßt werden kann, um die Ansaoelung von 'Waren in oder zwischen den Verarbeitungsstationen zu verhindern.

Das System term jede einzelne Maschine mit hoher Genauigkeit mittels einer Quarzuhr auf eine bestimmte Geschwindigkeit steuern.

Eine konstruktionsmäSige Ausfuhrung der Erfindung wird in den folgenden Abschnitten an Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen folgendes gezeigt wird:

Abbildung 1: Dia allgemeine Auslegung einer Serieneinrichtung für die Herstellung von Pasteten einschlieSlich einer Pastetenformungsmaschine, einer Rastvorrichtung in der die Pasteten garen und ein Ofen;
Abbildung 2 zeigt einen Impulsgeberstromkreis;
Abbildung 3 zeigt einen Geschwindigkeitssteuerkreis für den Ofen; Abbildung 4 zeigt einen Geschwindigkeitssteuerkreis für die Bastvorrichtung; Abbildung 5 zeigt einen zyklischen Steuerkreis für den Motor, der eine Verarbeitungsstation antreibt und
Abbildung 6 zeigt einen zyklischen Steuerkreis der Analogbestandteile.

Die allgemeine Auslegung eines Seriensystems wird in Abbildung 1 gezeigt. Dieses System bezieht sich auf das Formen und Backen von Pasteten und umfaßt eine bekannte Pastetenformmaschine (1O), die ungebackene Pasteten in Schüben einer bestimmten Zahl herstellt. Ein periodischer tfbertragungaaachaniamus (11) bekannter Bauart übertragt die Parallel-

Schübe von Pasteten von der Pastetenformaaschine (1O) su einem Förderband (12) und dann mittels eines weiteren periodischen ÜbertragungsaechanisEus (I3) zur Rastvorrichtung (I4}.

Die Rastvorrichtung ist ein großer Behälter, durch den die Pasteten befördert verden. Die Atmosphäre in der Rastvorrichtung vdrd axt einer bestimmten Temperatur und Feuchtigkeit gesteuert um den Teig der Pastete zu garen. Die Zeit in der Rastvorrichtung wird von der Geschwindigkeit und Tange des innerhalb der Rastvorrichtung befindlichen Förderers bestimmt. Eine weitere Beschreibung wird unterlassen, da die Rastvorrichtung von bekannter Bauart sein kann. Ein weiterer periodischer Übertragungsmechanisau3 (15) überträgt die Pasteten von der Rastvorrichtung (Η) zu einem anderen Förderband (16), das die Pasteten von der Rastvorrichtung zu einen Ofen (18) führt. Die übertragung vom Förderband (16) zum Ofen (18) wird durch einen weiteren periodischen Übertragungsmechanismus (17) durchgeführt.

Der Ofen backt die Pasteten bis zum gewünschten Stadium, wobei die Dauer des Backens von der "ext im Ofen und von dessen Temperatur bestimmt wird. Die Zeit im Ofen wird von der Geschwindigkeit des Ofenförderers bestimmt.

liLne Äbladeleista (19) bringt die Pasteten aus dem Ofen auf ein weiteres Förderband und zum Kühler (20).

Die Positionen (IO-I8) werden hinsichtlich Phase und Geschwindigkeit von Impulsen gesteuert, die von den Leitungen (30, 31 und 32) bzw. von Ausgängen (28a, 28b und 28c) eines Impulsgebers (28) empfangen werden, der die Gesamtgeschwindigkeit des Systems steuert. Der Ablader (19} wird von einem intermittierenden Motor (29) angetrieben, gesteuert durch einen Impuls vom Hauptoszillator, der vom Teiler (33) auf ein Fünftel der Eauptimpulsfrequenz geteilt wird. Eine Geschwxndigkeitseinstellungsvorrichtung (34) ist zwischen Hotor (29) und Teiler (33) vorgesehen. Der Impulsgeber (28) (siehe Abbildung 2) umfaßt einen Quarzoszillator (21) (bestehend aus einem Kristall und einer integrierenden Schaltung, Texas Instruments 7400), der seinen Ausgang an den Teiler (22) angeschlossen hat, um Taktschritte von ihm zu einem Fünftel bzw. einem Zehntel der Oszillatorfrequenz bei Ausgangen (22a und 22b) für Verwendung wie unten beschrieben zu ergeben. Die Frequenz des Oszillators ist auf 10 MHz eingestellt, so daS die wählbaren Antriebstaktschritte von 2 MHz oder 1 IiHz Frequenz von 22a bzw. 22b erhalten werden können. Auf Uunsch kann eine weitere Anzapfung (22c) beim Eingang des Teilers für eine 10 MHz Impulsquelle verwendet werden. Eine Antriebsimpulsfrequenz von 2 MHz ist bei diesem Beispiel gewählt worden.

Eine weitere Teilung mittels Teilers (23 und 24) erzeugt 1 KHz Signal bzw. 100 Hz-Signale» Die Teilungsstromkreise sind elektronische integrierte Standard-Stromkrei3bestandteile (z.B. 749O Texas) und sind allgemein bekannt.

Die 1 EHz Impulsquelle beim Ausgang des Teilers (23) wird auch dem Haupttaktgeber (26) zugeführt, der integrierte Schaltungen enthält (zum Beispiel Texas 7474 und 7473/40),

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-t-

wobei dieser Zeitgeber zwei Zeitgeber-Taktschritte von 1 ms Impulsbreite erzeugt; der zweite Impuls wird am Ende des ersten "Impulses eingeleitet. Die Frequenz dieser Impulse ist einstellbar zwischen einem Paar von Impulsen pro 0,01 Sekunden und einem Paar pro 9,99 Sekunden mittels eines variablen Zählers (25) (Tezae 7490, 7485), so verbunden um die 100 Hz-Impulsquelle vom Teiler (24) empfangen zu können und der mittels Digitaleingabe eingestellt werden kann, der bei (27) nicht dargestellt ist.

Die Geschwindigkeiten der Hastvorrichtung (I4) und des Ofens (18) werden anfänglich von. Bedienungsmann eingestellt, um korrektes Formen bzw. Backen zu gewährleisten und die Steuerkreise für die Rastvorrichtung und den Ofen, im folgenden im Verhältnis zu den Abbildungen 4 bzw. 3 beschrieben, trimmen diese Geschwindigkeiten zur nächsten gewünschten Geschwindigkeit, um die korrekte Orientierung fur die IJhftT^TwgiiwffMwnhaTHanwm und Fördereinrichtungen zu ergeben. Das gesamte System ist mit den Zeitgebertaktschritten verriegelt Auf diese Weise kann die Gesamtgeschwindigkeit des Systees durch Verstellung der Frequenz des Eauptimpulses und durch Reueinstellung des variablen Zählers (25) geändert werden.

Der Ofen (18) kann von bekannter Konstruktion sein und besitzt ein endloses Förderband aus Kettengliedern, angetrieben durch Zahnräder (nicht gezeigt) von einem Motor (38). Die Drehzahl des Motors (38) wird von einer Verstellvorrichtung (39) geregelt (z.3. von einem von Thorn hergestellten Sternantrieb) angeschlossen an Ausgang (40) eines Ofensteuerkreises (4I)·

Ein an die Antriebswelle der Kettenzahnräder angeschlossener Tachogenerator (42) ergibt einen Ausgang in Impulsform, bezeichnend für die Geschwindigkeit des Ofenförderbands, wobei dieser Ausgang zum vorerwähnten Steuerkreis (4I bei eh wgangrOTfl-rM wrinng (43) zugeführt wird. Weitere Eingänge (44« 45 und 46) des Steuerkreises sind mit den Schienen (30, 31 bzw. 32) .verbunden, welche die Zeitgeber und Antriebstaktschritte besorgen.

Der Of engeschwindigkeitssteuerkreis (4I) wird in Abbildung 3 als Blockschaltbild gezeigt. Hinsichtlich Funktion ist er ähnlich dem Drehzahlsteuerkreis der Rastvorrichtung, wie später beschrieben, ausgenommen daB der Ofenlängenzähler nicht berichtigt wird. Dies kann dadurch erklärt werden, daß das Ofenförderband nicht so lang ist und keiner Ausdehnung unterliegt. Die Ofenlänge kann daher als konstant betrachtet werden.

Der Ofengeschwindigkeitssteuerkreis (4I) umfaßt einen Zähler (55) (z.B. Texas 7493, verbunden zwischen der Bingangsklemne (43) und einen Speicher (56) (z.B. Texas 7475 Sperre,. Der Zähler (55) und der Speicher (56) sind mit den Eingangsklemmen (45 bzw. 44) verbunden. Der Ausgang des Speichers (56) liefert eine Binärziffer angelegt an die Eingänge eines schnellen Subtraktorkreises (57)(z.B. Texas 74193/7400) und einem Komparator ν (58) (z.B. Texas 7485Λ430). Ein Zähler (59) (z.B. Texas 74193) urnfaSt einen Speicher, der gemäß einem die Ofenlänge darstellenden Wert eingestellt werden kann, ist zwischen dea schnellen Subtraktor (57) und sowohl dem Komparator (58) als auch einen Fehlersperrkreis (60) (z.B. Texas 7474) angeschlossen* Der Digitalwert des Fehlers, der beim Ausgang der Fehlersperre (60) erscheint, wird zu einem Analogwert bei Klemme (40) mittels

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eines Analogs zum Digitalumsetzer (61) (z.B. Texa3 7485/7493) umgesetzt sowie durch einen dreigliedrigen Regler (62) (z.3. Texas 74t)-

Impulse bei SLngang (43) ι empfangen vom Tachometer (42), werden dem Zähler (55) zugeführt, der seine Zählung, eine Schublänge zum Speicher (56) darstellend, nach Brhalt eines Zeitgebertaktschrxttes von Klemme (44) übertragt. Kach Erhalt eines Zeitgebertaktschrittes von Klemme (45) stellt sich der Zähler wieder zurück und beginnt neu zu zählen. Die vom Speicher (56) übertragene Ziffer wird aufeinanderfolgend von der im Zähler (59) eingestellten Ofenlängennummer abgezogen und zwar bei einer Geschwindigkeit, die durch die von Klemme (46) einlangenden Antriebstaktschritte eingestellt ist und wobei der Rückstand bei jeder allmählichen Subtraktion durch Komparator (58) überprüft wird. Falls der Rückstand größer ist al3 die Hälfte der Schubnumoer in Speicher (56) wird eine weitere Subtraktion vorgenommen und wenn diese geringer ist ale die Hälfte der Schuhnummer im Speicher, wird die Subtraktion gestoppt. Beim nächsten Zeitgebertakt3chritt auf (44) wird der Rückstand zur Fehlersperre (60) übertragen. Der Zeitgebertaktschritt auf (45) gibt die Ofenlänge in den Zähler (59) ein. Der Rückstand in der Fehlersperre (60) wird zum Analog in (61) umgesetzt und zum Trimmen der Ofengeschwindigkeit um einen angemessenen ¥ert über die dreigliedrige Reglervorrichtung (62) verwendet. Auf diese ¥eise wird die Ofengeschwindigkeit so getrimmt, daß eine genaue Anzahl von Schüben auf die Ofenlänge paßt und daß sich die Produkte in der richtigen Lage befinden, um vom Tfbertragung3mechanismu3 (19) entfernt zu werden.

Die Rastvorrichtung (Η) (siehe Abbildung 1) besteht aus einem Behälter, der innen eine (nicht gezeigte) Fördereinrichtung enthält. Die zu behandelnden Produkte (in diesem Fall Pasteten) werden auf diese Weise der notwendigen atmosphärischen Umgebung unterworfen, in der sie während eines vorbestimmten. Zeiträume "ausreifen". Die Hauptgeschwindigkeit der Fördereinrichtung wird vom Bedienungsoann für einen bestimmten Artikel eingestellt und wird durch die Hauptgeschwindigkeitsregelung der Rastvorrichtung durch die bekannte Ausrüstung (nicht gezeigt) geregelt, die nicht Gegenstand dieser Erfindung ist.

Der Förderer der Rastvorrichtung ist sehr lang und zumeist schwer beladen. Das Förderband ist daher je nach Ladung einer Streckung ausgesetzt, was die genaue Fahrzeit eines Artikels durch die Rastvorrichtung beeinflußt.

Die Fördereinrichtung, die eine Kettengliedkonstruktion sein mag, wird durch Antriebs— Zahnräder am Lieferende sowie durch Leerlauf Zahnräder am Zuführende geführt. Diese Zahnräder werden am Lieferende des Förderers mittels eines Motors angetrieben.

Bin Digitaltachometer (66) ist an die Eingangswelle angebracht und wird von ihr betrieben; diese Eingangswelle trägt die Antriebszahnräder und ein zweites Digitaltachometer (67) ist angebracht, und wird von einer zweiten Welle angetrieben, welche die Leerlaufzahnräder tragt.

Die Digitaltachometer erzeugen einen Ausgangsimpuls für jeden vorbestimmten Drehwinkel

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ihrer Eingangswellen, so da3 auf jeden vorbestimmten Drehwinkel der Welle, an dem sie angebracht sind, ein Impul3 entfällt. Wenn die Länge des Förderers in. der Rastvorrichtung konstant ist, werden die Ausgangsiiapulse für eine vorbeatinnate Zeit von Tachometer ('66) und Tachometer (67) die gleichen sein, da die Zahnräder zu einer bestimmten Lange das Förderbandes angeschlossen sind. Sollte jedoch die Länge des Förderbandes infolge von Ausdehnung variieren, wird der Eingangstachometer (66) innerhalb einer bestimmten Zeit weniger Impulse liefern als Tachometer (67)·

Die Ausgange der Tachometer (66, 67) sind mit Singangsklemen (69, 68) eines Regelkreises (70) der Rastvorrichtung verbunden, wie im Einzelnen in Abbildung 4 gezeigt, während die Singangsanschlüsse (72, 73 und 74) mit Schienen (30, 31 und 32) verbunden sind. Der Regelkreis (70) umfaßt Zähler (75) (z.B. Texas 74193), in dem ein Wert eingestellt werden kann, der die Lange des Förderers der Rastvorrichtung plus Inhalt des umkehrbaren Zahlers (7I) darstellt, was sich durch die Streckung ergibt.

Die bei Eingang (68) vom Tachometer (67) enpf angenen Impulse veranlassen. Zähler (71) aufwärts zu zählen, während die bei Kingang (69) vom Tachometer (66) empfangenen Impulse den Zähler veranlassen, hinunter zu zählen.

Am Ende einer durch den Haupttaktschritt eingestellten Zeitspanne wird die Summe der Zahl im umkehrbaren Zähler (71) und die eingestellte Länge (78) in Zahler (75) eingesetzt. VJenn keine Streckung oder Änderung im Förderband der Rastvorrichtung während des Hauptimpulszeitraums vorliegt, sind die Impulse von Tachometern (66, 67) gleich und der Ausgang vom Zahler wird die gleiche Länge der Rastvorrichtung aufweisen wie vorher. Es wird daher in diesem Fall keine Verstellung an der Länge der Rastvorrichtung vorgenommen werden. Falle eine Streckung eingetreten ist, wird die im Zähler (75) eingesetzte Länge der Rastvorrichtung berichtigt werden.

Die Zahl der Impulse von Tachometer (66) zwischen den, Zeitgebertaktschritten wird ebenfalls durch einen Schubimpulszähler (76) registriert (z.B. Texas 7493) und wird dea Speichersperrstromkreis (77) zugeführt (z.B. Texas 7475). Der Zähler (76) zählt daher die Impulse von. Tachometer (66) und überträgt bei jeden Zeitgebertaktschritt die Zählung in den Speicher, stellt sich wieder nach Empfang des verzögerten Zeitgebertaktschrittes ein und beginnt die Zählung von neuem.

Während des Zeiträume zwischen Zeitgebertaktschritten wird die Zahl vom Speicher (77) aufeinanderfolgend mittels des Subtraktors (79) aus der eingestellten Zahl in die Länge der Rastvorrichtung im Zähler (75) mit einer Geschwindigkeit subtrahiert, die durch die antreibenden Taktschritte geregelt werden. Nach jeder Subtraktion wird ein Vergleich am Rückstand mittels Komparator (80) vorgenommen (z.B. Texas 7485/7430). Falls der Rückstand größer ist als die Hälfte der im Speicher (77) aufbewahrten Schubzahl, erfolgt eine weitere Subtraktion. Falls der Rückstand weniger als die Hälfte des im Speicher (77) aufbewahrten Rückstandes beträgt, wird die Subtraktion angehalten. Beim nächsten Zeitgebertaktschrltt auf (72) wird der Digitalwert des Rückstandes zur Fehlersperre (81J übertragen. ZShler (75) wird auf die tatsächliche OfenLänge neu eingestellt. Der Rück-

stand beim Ausgang der Sperre (81) (z.B. Texas 7475) wird auf den Analogwert bei der Ausgangsklemme (32) mittels eines Analogs sum Digitalumsetzer (83) umgesetzt (z.B. Texas 7485/7493) und ein dreigliedriger Regler (84) (z.B. Texas 741) und der Antriebsdrehaahlversteller (63} der Rastvorrichtung in Abbildung 1 wird in der anftSiaessenen Richtung ua einen entsprechenden Betrag getrimmt. Die Drehzahl des Motors (65) wird daher so getrimmt, daß sie einen. Nullrückstand aus den aufeinanderfolgenden Subtraktionen ergibt. Uenn dies geschieht, ist die Geschwindigkeit des Förderers der !testvorrichtung so, da3 die Gegenstände in. ihm (d.h. die Pasteten) in der richtigen Lage sind, ua durch den Übertragungsmechanismus (15) überführt zu werden, während die Geschwindigkeit der Hastvorrichtung selbst so ist, daß eine genaue Anzahl von Schüben auf die Fördererlänge der Rastvorrichtung paßt, d.h. daß die Impulse pro Schub ein genaues Vielfaches der Fordererlänge der Rastvorrichtung sind.

Wenn die Geschwindigkeit irgendeines einselnea Vorgangs geändert werden muß, um dem Produkt zu entsprechen, kann dies durch den Bedienungsoann mittels eines Drehzahlpotentioiaeters oder auf ähnliche Vieise im Hotoratromkreis erfolgen und das System wird diese notwendige Drehzahl trimmen, um sie dem Rest des Vorgangs im System anzupassen, d.h. die Kotordrehzahl kann gesteigert oder verringert werden, während die Schübe auch weiterhin der Länge des Förderers im Betrieb angepaßt bleiben.

Die Förderer und Übertragungsmechanismen, die in Abbildung 1 unter 10/11, I2/13, 15» 16 und 17 bezeichnet sind, werden mittels eines Periodenregelkreises gesteuert, bezeichnet als 85, 86, 87, 88, 89 bzw. 90.

Der Pastetenformer (1O) wird von Motor (91) angetrieben und der Übertragungsmechanismus (11) von Motor (92).

Förderer (12) und Übertragungsmechanismus (I3) sind mechanisch miteinander verbunden und werden von Motor (93) angetrieben.

tTbertragtmgsraftohftni.Bnin (15), Förderer (16) und Übertragungsaechanisnus (I7) werden von Motoren (94. 95» bzw. 96) betrieben. Ein Digitaltachoneter (97-102) ist an die Welle jedes Antriebsiaotors (91-96) angeschlossen und ein Impuls für jeden Drehwinkel wird empfangen. Drehzahlversteller (35, 36 und 37 bzw. 51, 52 und 53) (ähnlich dem Drehzahlversteller (63) sind zwischen den Motoren und Regelkreisen vorgesehen.

Eine ähnliche Anordnung kann für Kühler (20) getroffen werden und wird einschließlich Einschluß eines Regelkreises (47), Drehzahlversteller (48), Tachometer (49) und Motor (50) dargestellt, obwohl dies für manche Anwendungen nicht notwendig wäre.

Einer der periodischen Regelkreise (85) wird in Abbildung 5 genau gezeigt.

Wie aus Abbildung 5 ersichtlich, werden Impulse vom Tachometer in den Eingang (IO3) eingeführt, zu dem ein programmierbarer Zähler (I04) (z.B. Texas 74193) angeschlossen ist, so daß je ein Impuls pro Arbeitsgang des angetriebenen Mechanismus am Ausgang empfangen wird. Der notwendige Teilfaktor wird in den Zähler (IO4) im Einklang mit der

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Dauer der Arbeit dee betreffenden angetriebenen zyklischen Mechanismus programmiert. So wird ein Zeitimpuls pro Arbeitsgang der Pastetenformmaachine oder des Übertragungsnechanismus empfangen oder wird ein zyklischer Impuls für jede Fördererschublänge im Falle von Förderern empfangen.

Dieser Periodeninpuls wird in den Logikkreie (105) eingespeist (s.3. Texas 7400; zusammen mit dem Zeitgebertakt3chritt, der bei Eingang (106) eintritt. Die Logiktorschaltung (105) bestimmt, ob der Periodenimpuls vom Zähler (I04) oder der Haupttaktschritt bei Eingang (106) zuerst einlangt. Falls der Hauptimpuls zuerst einlangt, wird der Mechanismus zu langsam angetrieben und der Periodenregelkreis unternimmt die notwendigen Schritte, um die Drehzahl des Motors zu erhöhen.

Der Zeitgebertaktschritt, der zuerst ankommt, setzt die Logikschaltung (105), um es dem rückstellbaren Zähler (I07) zu ermöglichen, die Impulse vom Eingang (I03), durch zwei dividiert, zu zählen. In diesem Falle wird das Zählen von (I07) angehalten, wenn der Taktimpuls von (I04) gegeben wird. Der nächste Zeitgebertaktschritt bei (106) überträgt den Ausgang des Zahlers (107) auf die Speichersperre (108). Der Ausgang der Speichersperre (108) wird ziffernmäßig auf Analogunsetzer (I09) in ein zur Nummer proportionales positives Analogsignal umgesetzt. Dieses Signal wird zur Beschleunigung des zyklischen Mechanismus Über den dreigliedrigen Regler (HO) verwendet. Der rückstellbare Zähler (I07) wird durch die führende Vorderflanke des nächsten Impulses (Zeitgeber oder Taktimpuls) auf Null neu eingestellt, um das Zählen durch Zähler (107) zu ermöglichen.

Umgekehrt - wenn der Taktimpuls zuerst einlangt, wird der Mechanismus zu schnell getrieben, weshalb die Drehzahl des Motors reduziert wird * Dies geschieht in ähnlicher Weise durch den .Taktimpuls, der es dem rückstellbaren Zähler (IO7) ermöglicht, herunterzuzählen. Dieaaal wird der Zeitgebertaktschritt dazu verwendet, um das Zählen zu stoppen» Die sich dadurch ergebende Ergänzung einer negativen Zahl wird durch Umsetzer (I09) in ein negatives Analogsignal umgesetzt, das zur Verlangsaaung des Motors verwendet wird. Die Länge des Zeitraums zwischen den Taktschritten bestimmt die Größe der Verstellung, die an den Geschwindigkeiten vorgenommen wurde. Der tfbertragung3mechanismus und die Förderer werden mit Hilfe des zyklischen Steuerkreises an den Taktschritt verriegelt und jeder Schub von Artikeln langt am richtigen Übertragungspunkt zur richtigen Zeit ein.

Obwohl im obigen Beispiel ziffernnäßige Mittel beschrieben werden, können Analogmethoden für Teile des Systems angewendet werden. In diesem Falle können Digitalzähler durch Spannungsintegratoren ersetzt werden und die Ausgänge würden in diesem Falle zu den Spannungsspeichern zugeführt werden. Ein Beispiel eines solchen Systems ist in Abbildung 6 zur Regelung eines zyklischen Mechanismus (15O) gezeigt.

Die grundsätzliche Auslegung ist die gleiche wie für ein Digitalsystem mit der Ausnahn», daß die Logikschaltungen (154) den Ausgang von einem mittels eines Impuls-erzeugenden Tachometers (151) angetriebenen verstellbaren Zähler (153) empfangen. Die Logikschaltung

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(154) regelt die Analogachalter (155)., die positive und negative Bezugnahmen (156) bzw. (157) empfangen und die den Integrator (158) hinauf- bzw. hinunterspeisen. Wenn ein Taktschritt erfolgt, wird es vorerst dea Integrator (158) ermöglicht, hinauf zu integrieren, his er durch den Zeitiapuls gestoppt wird. Die positive Spannung wird auf den Spannungsspeicher (159) übertragen und wird beia nächsten Seitgebertakt3chritt sur Beschleunigung des Motors über die dreigliedrigen Regler (I60) und liotordrehzahltrimmung (161) beschleunigt.

Uenn ein Zeitimpuls eintritt, wird es vorerst dem Integrator (158) ermöglicht, hinunter zu integrieren, bis er von Hauptimpuls gestoppt wird. Die negative Spannung wird auf den Spannlingsspeicher (159) übertragen und wird beim nächsten Zeitgebertaktschritt dazu, verwendet, den Motor (152) über den dreigliedrigen Regler (I60) zu verlangsamen.

Zähler und Speichersperren können manchmal durch Analogintegratoren und Spannungsspeicher ersetzt werden. Digitaltachometer, Quarzoszillator und Hauptimpulsgenerator würden gleich bleiben.

In allen Fällen die das Digitalaystea betreffen, können die durch Blockdiagraana beschriebenen Regelkreise aus integrierenden Standardschaltungen, wie z.B. Binär- und Dezimalzählern, bistabilen Schaltkreisen und Logikschaltungen bestehen. Alle diese Schaltkreistechnik ist gut bekannt.

Im Analogsystem können Integratoren, Komparatoren und Muster- und Haltestromkreise verwendet werden, und zwar wieder durch Benützung von Standard-Funktionsverstärkern. Die Technik dieser Stromkreise ist ebenfalls gut bekannt.

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Claims

PAISSTÄMSFHÖCHS;

1. Eine Regeleinrichtung für Herstellungs- bzw. Behandlungsvorgänge, in denen Produkte oder Serien von Produkten durch eine Verarbeitungsstation auf einem, endlosen, mittels elektrisch gesteuerter Antriebe axt veränderlicher drehzahl angetriebenen Förderern fortbewegt werden, dadurch gekennzeichnet daß elektrische Signale erzeugende Hinrichtungen (42;. 66) um an ihrem Ausgangspunkt ein Digitalsignal für einen Artikel oder einen Schub zu erzeugen, abhängig von der Länge der Fördermittel im Zusammenhang mit einem Artikel oder einem Schub von Artikeln, elektrische 3ezugsoittel (59;75)> die mit einem Digitalwert eingestellt werden können, der die tatsächliche Lange des Forderers darstellt und elektrische Komparatoren (58; 80) für den Empfang von Signalen an den Ausgängen der vorerwähnten Signal-erzeugenden Mittel und die erwähnten Bezugsmittel und zwecks Bestimmung, ob die tatsächliche Länge des Förderers ein genaues Vielfaches der Lange darstellt, die mit dem Artikel bzw. mit der Serie von Artikeln zusammenhängt; der genannte Komparator erzeugt an seinem Ausgang ein Signal, das im Verhältnis zur Abweichung vom genauen Vielfachen steht und dazu dient, eine Steigerung oder Herabsetzung der Drehzahl der Antriebsmittel durchzuführen, um ein genaues Vielfaches zu erzielen.

2. Eine Regeleinrichtung, wie in Anspruch angeführt, dadurch gekennzeichnet, daß das

erwähnte Bezugaaittel einen einstellbaren Digitalrechner (59; 75) umfaßt und in dem ein Subtraktor (57; 79) t angeschlossen an den erwähnten Komparator eine Folgesubtraktion des genannten Artikels bzw. der genannten Artikelserie vom vorerwähnten Zähler ausfuhrt, wobei der Komparator einen Vergleich des Signals am Ausgang des Zahlers nach jeder Subtraktion mit dem Artikel - bzw. Schubsignal von dem genannten elektrische Signale gebenden Mittel ausführt und am Ausgang des genannten !Comparators ein Signal gibt, das dazu dient, dem Subtraktor zu ermöglichen, bis zum Sinken der Nummer im Zähler unter einen bestimmten Wert ein Ausgleichssignal zu geben, um die des Antriebs auszuführen.

3· Eine Regeleinrichtung laut Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Signal-erzeugende Mittel ein Digitaltachometer (42; 66) für mechanische Kupplung an den genannten Antrieb umfaßt, ferner einen Zähler (55; 76) zum Zählen der von dem genannten Tachometer ausgegebenen Signale, sowie einen Speicher (56; 77) der den Signalwert und, als Folge, die nachfolgenden berichtigten Signalwerte, gezählt durch den genannten Zähler zwischen Zeitgebertaktschritten, die zum genannten Zähler und zum genannten Speicher zugeführt werden.

4· Eine Regeleinrichtung laut Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrstromkreis (60; 81) an den Ausgang des Komparator gekuppelt ist, um das genannte Ausgleichssignal zu enthalten.

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5· Eine Regeleinrichtung laut Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Digital sum Änaloguiasetzer (61; 8j5) ι an den genannten Sperrstromkreis angeschlossen, eine Umsetzung des genannten Ausgleichsaignals ausführt damit das sich ergebende Analogsignal den Antrieb regelt.

6. Sine Hegeleinrichtung wie in irgendeinem der Ansprüche 3, 4 oder 5 vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, da3 Ausgleiehsiaöglichkeiten vorhanden sind um einen Ausgleich für die Verschiedenheit in der Länge der Förderer durchzuführen, wobei die genannten Ausgleichsmittel ein zweites Digitaltachometer (67) für mechanische Kupplung zum Förderer am Leerlaufende des Förderers, entfernt vom erstgenannten Tachometer, umfassen, sowie einen rückstellbaren Zähler (71) > der Signale von beiden Tachometern empfängt und imstande ist, mit dem genannten Wert, der die tatsächliche Länge des Förderers darstellt, eingestellt zu werden, wobei der rückstellbare Zähler ein Fehlersignal ausgibt, das von dar Differenz zwischen der eingestellten Länge und der tatsächlichen Länge des Förderers bestimmt wird, wobei das genannte Fehlersignal· zu einem weiteren Eingang der genannten Zähler each Empfang eines Seitgebertaktschritts zugeführt wird, um den genannten Ausgleich in der Länge des Förderers zu erzielen.

7* Sine Regeleinrichtung laut Anspruch 1, die Analog- und Digitaleinrichtungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator Analogschalter (155) sowie positive und negative Bezugsquellen (156; 157) enthält, wobei der Ausgang des !Comparators zu einea Auf/Ab-Integrator (158) zugeführt wird, dessen Ausgang eine Steigerung oder Herabsetzung der Drehzahl der Antriebe ausführt.

8. Eine Herstellungs- bzw. Behandlungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens zwei Verarbeitungsstationen (14; 13) Artikel oder Artikelserien auf endlosen Fördermitteln befördert './erden und daß ein. Fördermechanisnus (16) zwischen zwei Verarbeitung3stationen zur Beförderung der genannten Artikel von einer Verarbeitungsstation zur anderen besteht, daß Elektromotoren mit veränderlicher Drehzahl (65» 38, 95) welche die endlosen Fördermittel der genannten Verarbeitungsstationen bzw. den Fördennechanismus antreiben und eine Regeleinrichtung (70), wie in. irgend einem der Ansprüche 1-5 vorgesehen, zwecks Regelung der Drehzahl des Motors besteht, der einen der vorerwähnten endlosen Förderer betreibt.

9· Einrichtung laut Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den Förderer antreibende Motor einer zweiten Verarbeitungsstation mit einer Regeleinrichtung (4I) laut irgendeinem der Ansprüche 1-5 enthält.

10. Einrichtung laut Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den Förderer antreibende Motor einer zweiten Verarbeitungsstation mit einer Regeleinrichtung (4I) laut Anspruch 6 versehen ist.

60981 1/0640

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11. Einrichtung laut Ansprüchen 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Fördermechanismus antreibende Motor mittels einee zyklischen Regelkreises gesteuert wird, der folgendes enthält: ein Digitaltachometer (97) für mechanische Kupplung an den genannten Motor, einen Zähler (104)» angeschlossen an den Ausgang des Tachometers, und der mit einem Teilungsfaktor mittels einer Arbeitsperiode des Fördermechanismus bestimmt wird, eine logische Schaltung (1O5) angeschlossen an den Ausgang des Zählers und diesen in die Lage versetzt, an seinem Ausgang ein. Signal zu geben, das die Reihenfolge der Ankunft der Zeitiapulse vom genannten Zahler bestimmt

' und einen Zeitgebertakt schritt, der der genannten logischen Schaltung übermittelt wird, sowie eine Einrichtung (IO9) für die Bestimmung des zwischen dea Zeitiapule und Uhrimpuls bestehenden Fehlers und für das Vorsehen eines Fehlersignals zur Erhöhung oder Herabsetzung der Motordrehzahl.

12. Einrichtung laut Ansprach 11 dadurch gekennzeichnet, daß ein Eauptiütpulsgenerator (28) Impulse gleichzeitig an den zyklischen Regelkreis und an die genannte Regeleinrichtung übermittelt und dadurch die Verarbeitungsstation regelt.

.13. Einrichtung laut Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptimpulsgenerator einen Quarzoszillator (21), mindestens einen Teiler (22) und einen Impulsgenerator (26) umfa3t, der imstande ist, an einem Ausgang eine erste Reihe von Zeitgebertaktschritten für gleichzeitige Regelung des genannten zyklischen Regelkreises und der genannten Regeleinrichtung sowie eine zweite Serie von Zeitgebertaktschritten der gleichen Frequenz, wie die der ersten Serie zwecks Ausführung von Wiedereinstellungen der Zähler umfaßt.

14· Einrichtung laut Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator eine Triggerschaltung ist, in der die Impulse der genannten zweiten Serie durch die Enden der Impulse der genannten ersten Serie eingeleitet werden.

609811/0640

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