DE2838375C2

DE2838375C2 -

Info

Publication number: DE2838375C2
Application number: DE2838375A
Authority: DE
Inventors: Endre Ecublens Waadt/Vaud Ch Pongracz
Original assignee: Sapal SA
Current assignee: Sapal SA
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1978-09-02
Publication date: 1988-04-21
Also published as: GB2008795A; US4277731A; DE2838375A1; GB2008795B; CH617400A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Einwickelmaschine mit einer Anzahl beweglicher Elemente, deren Bewegung durch eine Steuereinrichtung gesteuert ist, die einen von einer Steuerwelle der Maschine angetriebenen und Synchronisationsimpulse mit einer der Drehzahl der Steuerwelle proportionalen Frequenz abgebenden Impulsgenerator sowie eine von diesen Synchronisationsimpulsen abgeleitete Synchronisationssignale empfangende, nach einem vorgegebenen Arbeitsprogramm arbeitende Steuerschaltung aufweist, an die die Peripheriegeräte angeschlossen sind, von denen jedes einen jeweils eines der beweglichen Elemente betätigenden Motor enthält.

Solche Maschinen werden bspw. dazu verwendet, Schokoladentafeln oder andere ähnlich geformte Produkte mit hoher Geschwindigkeit einzeln einzuwickeln.

Einwickelmaschinen weisen eine Anzahl beweglicher Elemente auf, die bei einer bisher weit verbreiteten Bauart durch eine Nockenwelle gesteuert sind. Mit anderen Worten bedeutet das, daß das einem vorbestimmten Arbeitsablauf entsprechende Programm in den Aufbau und die Anordnung der Nocken gelegt ist. Jedem Nocken sind verschiedene Übertragungselemente zugeordnet, wie Hebel, Stößel etc., wobei gegebenenfalls noch Organe zur Steuerung bestimmter Betriebsabläufe von Hand vorhanden sind. Eine solche, mit mechanischen Nocken ausgerüstete Einwickelmaschine weist grundsätzliche Nachteile insoweit auf, daß das jeweilige Arbeitsprogramm durch die Nocken und deren Anordnung starr vorgegeben ist und jede Änderung zeitaufwendige Umstell- oder Austauscharbeiten erforderlich macht. Auch erfordern Nockensteuerungen bei schnellaufenden Maschinen eine dauernde Schmierung; die Nocken erhöhen die Massenträgheit der bewegten Teile, was eine augenblickliche Sicherheits-Stillsetzung der Maschine ausschließt. Daneben sind die zwischen den Nocken und den von diesen gesteuerten Arbeitselementen vorhandenen mechanischen Bewegungsübertragungsmechanismen häufig kompliziert und störungsanfällig.

In der Praxis sind deshalb auch schon Einwickelmaschinen bekanntgeworden, bei denen anstelle der mechanischen Nockensteuerung eine elektronische Nockenabtastung verwendet wird. Bei diesen Maschinen wird jede Bewegung durch einen Einzelantrieb erzeugt, der durch ein Signal gesteuert ist, welches von einem elektronischen Nockenabtaster kommt. Solche mit Analogsignalen arbeitenden Steuerungen sind aber empfindlich. Die Digitalisierung der Signale erfordert einen zusätzlichen apparativen Aufwand. Außerdem bedingt jede Veränderung des durch den Nockenaufbau und die Nockenanordnung gegebenen Programmablaufs entsprechende Änderungen an den Nocken, die Zeit- und Arbeitsaufwand mit sich bringen.

Moderne schnellaufende Einwickel- oder Verpackungsmaschinen arbeiten mit sehr hoher Arbeitsgeschwindigkeit, die durchweg über den gesamten Regelbereich von 0 bis 100% der maximalen Arbeitsgeschwindigkeit (in der Größenordnung von bspw. 1,5 m/sec.) regelbar sein muß, wobei hohe Beschleunigungen (in der Größenordnung von bspw. 5 g) auftreten können. Mit Rücksicht auf diese Arbeitsbedingungen sowie wegen der großen Anzahl der erforderlichen Bewegungen der einzelnen Elemente, die auch sich kreuzende Bewegungen ausführen, wobei die Kinematik der Einzelbewegung veränderlich sein soll, sind digitale Steuerungen von Einzelantrieben, wie sie bei NC-Werkzeugmaschinen und numerisch gesteuerten Industrierobotern bekannt sind, für Einwickelmaschinen nicht ohne weiteres einsetzbar.

Aus dem Artikel "Elektronische Steuerungen in der Verpackungstechnik" in ELEKTRO-TECHNIK Nr. 17/1966, Seite 392 ff. ist es zwar grundsätzlich bekannt, daß bei Verpackungsmaschinen, obwohl diese meist Individualkonstruktionen sind, der Einsatz von Elektronik wegen der sich ständig wiederholenden Vorgänge besonders vorteilhaft ist, doch werden keine detaillierten konstruktiven Einzelheiten insoweit mitgeteilt.

Daneben ist aus der DE-OS 17 86 297 eine Verpackungsmaschine bekannt, bei der u.a. jede der die Verpackungsoperationen bewirkenden Einrichtungen von je wenigstens einem Kontrollorgan steuerbar ist. Dieses Kontrollorgan überwacht dabei die zu verpackenden Gegenstände, so daß die für das Einschlagen der Gegenstände erforderlichen Operationen zeitunabhängig von den Gegenständen selbst gesteuert werden. Eine solche Steuerung ist nur für spezielle Einsatzzwecke brauchbar.

Bekannt ist es außerdem aus der DE-OS 21 27 223, bei einem Verpackungsautomaten zum Formen, Füllen und Verschließen von Schlauchbeuteln ein Programmwerk mit elektronischem Signalspeicher einzusetzen, während aus der US-PS 39 74 432 es bekannt ist, eine elektronische Steuerung für sich ständig wiederholende Vorgänge mit Synchronisationsimpulsen zu versorgen, die von einem ersten Geber einmal pro Umdrehung und von einem zweiten Geber in höherer Frequenz proportional zum Drehwinkel abgegeben werden. Dieses Steuerungssystem ist nicht für eine Einwickelmaschine, sondern insbesondere für eine Glasformmaschine bestimmt. Bei einer aus der US-PS 40 23 327 bekannten Steuerung für eine Verpackungsmaschine sind mehrere Einzelbewegungen auf elektronischem Wege miteinander koordiniert, wobei eine Zentraleinheit die Steuerung übernimmt.

Schließlich ist noch aus der DE-OS 26 27 131 eine automatische, zyklisch arbeitende Maschine zur Konditionierung prismatischer Erzeugnisse, d. h. eine Verpackungsmaschine bekannt, von der die Erfindung ausgeht und die mit einer elektrischen Synchronisation ihrer beweglichen Elemente arbeitet, wobei die elektrische Synchronisation durch einen einem kontinuierlich rotierenden Phasensynchronisator zugeordneten Impulsgenerator bewirkt wird, der eine Folge phasenverschobener Synchronisationsimpulse gleicher Frequenz abgibt. Dabei ist eine diese Synchronisationsimpulse empfangende Steuerschaltung vorgesehen, an die Peripheriegeräte angeschlossen sind, die mit jeweils einem Motor betriebene bewegliche Elemente aufweisen. Die um feste Winkelinkremente gegeneinander phasenverschobenen und genau bestimmten Stellungen der Steuerwelle zugeordneten Impulse können in starrer Phasenzuordnung zum Maschinenzyklus eine einfache Startreihenfolge der einzelnen Elemente durch Schließen der Erregerkreise von Elektromagneten oder Elektromotoren bestimmen, doch ist es auch möglich, durch Kombination mehrerer Impulse während einer vorbestimmten Betriebsdauer die Stromzufuhr zu solchen Elektromagneten oder Elektromotoren aufrecht zu erhalten. Die Steuerschaltung erlaubt aber keine elektronische Programmierung des von einem beweglichen Element während der Einschaltdauer seines Motors genau zurückgelegten Bewegungsweges oder eines vorbestimmten zeitabhängigen Geschwindigkeitsverlaufes der Bewegung dieses Elementes.

Die Anpassungsfähigkeit einer solchen Einwickelmaschine an wechselnde und schwierige Betriebsverhältnisse ist deshalb begrenzt, abgesehen davon, daß sich kreuzende Bewegungen zweier oder mehrerer beweglicher Elemente zusätzliche Betriebszeit beanspruchende Sicherheitseinrichtungen erforderlich machen würden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den erläuterten Nachteilen von Einwickelmaschinen mit mechanischer Nockensteuerung oder elektronischer Nockenabtastung abzuhelfen und eine im Betrieb anpassungsfähige und leicht handzuhabende Einwickelmaschine mit elektronischer Steuerung der Einzelantriebe ihrer beweglichen Elemente zu schaffen, die mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit arbeiten kann, wobei die Herstellungs- und Betriebskosten niedrig sowie Änderungen und Anpassungen leicht ausführbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Einwickelmaschine erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet.

Die Steuerschaltung erlaubt es, im Zusammenwirken mit den Schrittmotoren die von den einzelnen beweglichen Elementen während der Bewegung zurückgelegten Wege in Abhängigkeit von einem zugeordneten Drehwinkel der Steuerwelle innerhalb eines Maschinenzyklus exakt programmgemäß festzulegen, wobei einzelne oder alle dieser Bewegungen auch sich kreuzen können. Der den einzelnen Bewegungen zugeordnete Drehwinkel der Steuerwelle ist von der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine unabhängig. Die Bewegungsabläufe sind frei programmierbar, wobei es die den einzelnen Schrittmotoren zugeordneten Steuerrechner auch erlauben, wahlweise bestimmte Elemente mit unterschiedlichem zeitlichem Verlauf ihrer Geschwindigkeit zu bewegen. Der übergeordnete Rechner steuert als Zentraleinheit den Arbeitszyklus der Einwickelmaschine. In seinem Speicher ist in dem Arbeitsprogramm die Aufeinanderfolge der einzelnen Bewegungen und Bewegungsabläufe der verschiedenen beweglichen Elemente gespeichert. Zu dem jeweils programmgemäß gewählten Zeitpunkt in dem Arbeitszyklus der Maschine übermittelt er dem ebenfalls programmgemäß ausgewählten Peripheriegerät eine Information über die Art der auszuführenden Bewegung und einen Startimpuls zum Beginn dieser Bewegung. Der dem mit einer autonomen Steuerung versehenen Schrittmotor zugeordnete, schnell arbeitende Steuerrechner erzeugt, in Abhängigkeit von den von der Zentraleinheit erhaltenen Daten, die zur entsprechenden Steuerung des Schrittmotors erforderliche Impulsfolge.

Eine solche Einwickelmaschine ist insbesondere auch für eine Hybridausführung geeignet, bei der lediglich ein Teil der beweglichen Elemente durch die Steuerrechner und ein anderer Teil der beweglichen Elemente durch eine mit der Steuerwelle der Maschine kinematisch starr gekuppelte Nockenwelle gesteuert ist. In diesem Sinne können auch vorhandene mechanisch gesteuerte Einwickelmaschinen nachgerüstet werden.

Weiterbildungen der Einwickelmaschine sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den mechanischen Teil eines Peripheriegerätes einer Einwickelmaschine gemäß der Erfindung in schematischer perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Prinzips der Erzeugung der Signale FI, REV und SYNCHR bei der Einwickelmaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Steuerung der Einwickelmaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 4 und 5 eine Einwickelmaschine gemäß der Erfindung in Hybridbauart, jeweils in einer Seitenansicht.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine experimentelle Hybrid-Maschine. Diese Hybrid-Maschine bildet eine spezielle Ausführungsform der Maschine, die dann von Interesse ist, wenn nicht die gesamte klassische Maschinensteuerung aufgegeben, sondern diese nur verbessert werden soll. Es handelt sich hierbei demgemäß um einen speziellen Anwendungsfall der Erfindung, der interessante Möglichkeiten eröffnet.

Fig. 1 zeigt ein peripheres Gerät zur Erzeugung einer linearen Bewegung mittels eines umlaufenden Motors. Ein Schrittmotor 1 ist auf dem in der Figur nicht dargestellten Maschinengestell mittels vier in Bohrungen 19 eingesetzter Schrauben befestigt. Der Schrittmotor 1 treibt über ein Rad 3 einen Zahnriemen 2 an. Der Zahnriemen 2 läuft über ein Umlenkrad 4 und über ein Spannrad 5. Drei Zähne des horizontalen Trums des Zahnriemens 2 sind zwischen einem Klemmstück 6 und einem Gegenklemmstück 7 eingeklemmt. Das Klemmstück 6 und das Gegenklemmstück 7 sind auf einem Antriebsblock 8 befestigt, der linear beweglich ist. Der Antriebsblock 8 gleitet auf zwei Führungsstangen 9, 10, die in Wandteilen 16, 17 verankert sind. Der hintere Wandteil 16 und der vordere Wandteil 17 sind ebenfalls an dem Maschinengestell befestigt. Der Antriebsblock 8 trägt außerdem das Werkzeug. Bei in die hintere Stellung zurückgeführtem Antriebsblock 8 ragt eine an dem Antriebsblock 8 befestigte Fahne 11 in einen Schlitz, der an einem fotoelektrischen Geber 13 (Gabellichtschranke) vorgesehen ist, dessen Signal von einem Rechner für die Ingangsetzung der Maschine verwendet wird, wie dies noch beschrieben werden wird. Dieser Geber 13 ist auf dem hinteren Wandteil 16 angeordnet. Ein hinterer Anschlag 14 verhindert, daß die Fahne 11 aus dem Schlitz wieder austritt; gleichzeitig begrenzt er die nach hinten gerichtete Linearbewegung. Ein anderer Anschlag 15 begrenzt die nach vorne gerichtete lineare Bewegung. Der Schrittmotor 1 trägt einen zweiten Wellenzapfen 40 auf der dem Antriebsrad 3 gegenüberliegenden Seite. Auf diesem zweiten Wellenzapfen 40 ist der Rotor eines inkrementalen Impulsgenerators 18 angeordnet, dessen Stator an dem vorderen Lagerschild des Schrittmotors 1 befestigt ist. Der Impulsgenerator 18 weist zwei Kanäle auf, welche es gestatten, die Drehrichtung zu unterscheiden.

Als Hinweis sei erwähnt, daß ein Schrittmotor 1 verwendet ist, bei dem zweihundert Schritte einer Umdrehung entsprechen. Der inkrementale Impulsgenerator 18 weist zweihundert Striche pro Umdrehung auf, wobei diese Striche axial auf einer Zylinderfläche angeordnet sind, womit den von einem Axialspiel herrührenden Schwierigkeiten abgeholfen ist. Der für das Peripheriegerät verwendete schnelle Steuerrechner (Prozessor) 21 ist mit zwei Speichern versehen, bei denen es sich um löschbare und wieder programmierbare PROMS mit 256 Byts handelt. Naturgemäß gibt es eine Menge anderer entsprechender Elemente, die der Fachmann in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten auswählen kann.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Erzeugung der Signale SY, FI und REV. Eine Steuerwelle 43 der Hauptmaschine 30 versetzt eine Fahne 39 (Steuerglied) in Umdrehung. Die Fahne 39 geht einmal pro Maschinenumdrehung durch den Schlitz eines optoelektrischen Gebers 32 durch. Das Ausgangssignal des Gebers 32 läuft über einen elektronischen Schalter 36, wenn dieser in der Stellung 1 steht und bildet das Signal SY. Die Steuerwelle 43 treibt außerdem ein mit dem Faktor 8 multiplizierendes mechanisches Multiplikationsglied 33 an, während durch eine Abtriebswelle 44 des Multiplikationsglieds 33 der Rotor eines drehbaren inkrementalen Signalgenerators (Drehgebers) 34 mit einer Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird, die 8mal größer als die der Steuerwelle 43 ist.

Das Ausgangssignal des Signalgenerators 34 wird einem elektronischen Frequenzverdoppler 35 eingespeist, von dem aus es bei in der Stellung 1 stehendem elektronischen Schalter 36 weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird das Signal FI erzeugt, das lediglich durch periodische Impulse gebildet ist, deren Frequenz proportional der Drehzahl der Maschine ist. Wenn die Steuerwelle 43 der Maschine mit einer Drehzahl von 300 UpM umläuft, ist die Frequenz des Signals FI gleich 64 kHz. Das Signal REV wird von einem elektronischen Divisionsglied 37 (Frequenzteiler) abgeleitet, das eine Division durch 128 vornimmt. Bei 300 UpM der Maschine ist die Frequenz des REV-Signales gleich 500 Hz. Der elektronische Schalter 36 gestattet es, auch dann Impulse abzugeben, wenn die Steuerwelle 43 der Hauptmaschine 30 stillsteht. Wenn nämlich der elektronische Schalter 36 in seiner Stellung 2 steht, erzeugt ein interner Taktgeber 31 das Signal FI, während das Signal SY von dem Signal REV durch ein elektronisches Divisionsglied 38 (Frequenzteiler) abgeleitet wird, das durch den Faktor 100 teilt.

Beispielhaft kann erwähnt werden, daß der verwendete inkrementale Signalgenerator 34 800 radiale Striche auf einer Scheibe trägt. Das mit dem Faktor 8 multiplizierende mechanische Multiplikationsglied 33 und der elektronische Frequenzverdoppler 35 gestatten es, die Ergebnisse zu simulieren, die sich mit einem inkrementalen Signalgenerator mit einer 16mal höheren Auflösung ergeben hätten. Versuche haben gezeigt, daß es auf diese Weise unter bestimmten Umständen möglich ist, die hohen Kosten zu vermeiden, die durch einen inkrementalen Signalgenerator mit sehr hoher Auflösung bedingt sind.

Fig. 3 zeigt schematisch die Steuerelektronik. Der übergeordnete Rechner 20 enthält in seinem Speicher mehrere Programme, deren Auswahl mit Hilfe eines Programmwählers 23 vorgenommen wird. Der Programmwähler 23 kann durch ein Eingabefeld gebildet sein, wie es bestimmte Mikro- oder Miniprozessoren haben. Selbstverständlich kann der Rechner mit beliebig komplizierten Platinen ausgerüstet sein. Der übergeordnete Rechner 20 empfängt die Signale SY und REV. Er liefert über eine Steuerleitung 45 die einzelnen Befehle zu jedem der schnellen untergeordneten Steuerrechner (Prozessor) 21. Die Steuerrechner 21 empfangen ein gemeinsames Signal FI, das es ihnen gestattet, die Intervalle der der Steuerschaltung 22 des Schrittmotors 1 in Abhängigkeit von dem jeweils durch den übergeordneten Rechner 20 zugeordneten Programm und von der Drehzahl der Hauptmaschine 30 übermittelten Impulsfolgen zu berechnen. Jedem Schrittmotor sind ein drehbarer inkrementaler Impulsgenerator 18 und ein optoelektrischer Geber 13 zugeordnet. Das Ausgangssignal des Gebers 13 wird unmittelbar auf den Eingang des übergeordneten Rechners 20 gegeben, während die zweiphasigen Ausgangssignale des drehbaren inkrementalen Impulsgenerators 18 in dem untergeordneten schnellen Steuerrechner (Prozessor) 21 verarbeitet werden, der im Falle des Auftretens eines Fehlers den Eingriff des übergeordneten Rechners veranlaßt.

Betriebsweise: 1) Ingangsetzen

Damit die Anlage den für die Ingangsetzung der Maschine 30 zulässigen Zustand erkennen kann, muß jede Bewegung zunächst zu dem hinteren Anschlag 14 zurückgeführt werden, bei dem die Fahne 11 (Auslöseglied) in den Schlitz des Gebers 13 ragt. Die Hauptmaschine 30 muß in einer Neutralstellung stehen, in der die Fahne 39 (Steuerglied) sich in dem Schlitz des Gebers 32 befindet.

Der Programmwähler 23 steht in der Stellung, die dem jeweils gewünschten Maschinenprogramm entspricht. Eine bestimmte Stellung des Programmwählers 23 stellt eine Wahl bezüglich der folgenden Variablen dar:
Ausgangsstellung (relative Nullstellung) jeder einzelnen Bewegung,
Folge der Operationen in dem Arbeitszyklus der Maschine,
der für die Ausführung jeder Operation zugeordnete Winkelweg,
Richtung jeder einzelnen Bewegung,
Kinematik jeder einzelnen Bewegung.

Wenn nach dem Auftreten des Start-Impulses alle Bedingungen für die Ingangsetzung der Maschine erfüllt sind, erfolgt die Überführung in die Ausgangsstellung bei den einzelnen Bewegungen nach folgendem Schema:

Der Schrittmotor 1 empfängt Impulse fester Frequenz des von dem Signal des internen Taktgebers 31 abgeleiteten Signals REV. Der Antriebsblock 8 bewegt sich auf den Führungsstangen 9, 10 mit konstanter Geschwindigkeit vor. Die Fahne 11 (Auslöseglied) kommt in eine Stellung, in der das Ausgangssignal des Gebers 13 sich von 1 in 0 ändert. Diese Stellung ist als die absolute Nullstellung der Bewegung definiert. Ausgehend von dieser Stellung führt das sich bewegende Gerät eine programmierte und durch das Programm des übergeordneten Rechners 20 gesteuerte Vorbewegung mit stets konstanter Geschwindigkeit aus. Der Schrittmotor 1 wird im Start-Stop-Betrieb verwendet. Die neue Stellung des Werkzeuges (bewegliches Element) 12 ist als die der auf dem Programmwähler 23 gewählten Stellung zugeordnete relative Nullstellung der Bewegung definiert. Die Bewegungen werden nacheinander in einer programmierten Folge bis zum Erreichen der jeweiligen relativen Nullstellung ausgeführt. Wenn die letzte Bewegung der Folge die relative Nullstellung erreicht hat, ist die Initialisierung der Maschine beendet; sie kann damit ihren Arbeitszyklus beginnen.

2) Arbeitszyklus

Der Beginn des Arbeitszyklus der Maschine ist dadurch definiert, daß das Signal des Gebers 32 sich von 1 in 0 ändert (die Fahne 39 (Steuerglied) tritt aus dem Schlitz des Gebers 32 aus).

Das Signal des Gebers 32 ist mit SY bezeichnet und definiert die absolute Nullstellung der Maschine.

Der Arbeitszyklus der Maschine ist durch den übergeordneten Rechner 20 gesteuert. Zwischen zwei negativen Flanken des SY-Signals liegen 100 Impulse des Signales REV. Das bedeutet, daß der übergeordnete Rechner 20 innerhalb des Arbeitszyklus der Maschine Winkelinkremente von 3,6° unterscheidet.

Die auf dem Programmwähler 23 gewählte Stellung definiert die Winkelinkremente, bei denen die jeweiligen Operationen ausgelöst werden müssen. Der übergeordnete Rechner 20 übermittelt die Parameter der Bewegung in das Eingangsregister des untergeordneten Steuerrechners 21 der jeweiligen Bewegung und gibt den Start-Impuls.

Von diesem Augenblick an ist die Bewegung vollständig durch den untergeordneten schnellen Steuerrechner (Prozessor) 21 der jeweiligen Bewegung gesteuert.

Der untergeordnete Steuerrechner 21 dekodiert das von dem übergeordneten Rechner 20 empfangene binäre Wort und erzeugt ein Drehrichtungssignal sowie eine Schrittimpulsfolge für die autonome Steuerschaltung 22 des Schrittmotors 1. Das von dem übergeordneten Rechner 20 empfangene Wort enthält die folgenden Daten:
7 Bits zur Definition des Bewegungsablaufes, 1 Bit zur Definition der Bewegungsrichtung und 8 Bits zur Definition des für die Bewegung in dem Arbeitszyklus der Maschine zur Verfügung stehenden Winkelweges.

Bei der hier beschriebenen einfachen Ausführungsform ist die Kinematik der Bewegung starr. Die Beschleunigung und die Verzögerung sind zueinander symmetrisch. Die Geschwindigkeitskurve verläuft exponentiell. Die ersten 15 Intervalle werden berechnet; die Geschwindigkeit bleibt sodann konstant. Bei dieser einfachen Ausführungsform wird der für die Bewegung zur Verfügung stehende Winkelweg nicht unmittelbar in den untergeordneten schnellen Steuerrechner eingegeben. Es wird vielmehr ein Korrekturfaktor mit 8 Bit übertragen, der derart vorausberechnet wurde, daß der jeweils gewünschte Bewegungsweg innerhalb des gewünschten Winkelweges des Arbeitszyklus der Maschine zurückgelegt wird. Der Korrekturfaktor ist in diesem Fall durch zwei BCD-Zahlen gegeben und von 01 bis 99 programmierbar. Bei einer fortgeschrittenen Ausführungsform wird der zur Verfügung stehende Winkelweg des Arbeitsspieles der Maschine dem untergeordneten schnellen Steuerrechner mittels 8 binärer Bits eingegeben, wobei 4 zusätzliche Bits es gestatten, unter den 16 verschiedenen Kinematiken eine Auswahl in der Weise zu treffen, daß entweder die mathematische Beziehung für die Berechnung der Intervalle verändert oder der Winkelweg der Beschleunigung und jener der Verzögerung verändert und damit der zur Verfügung stehende Winkelweg asymmetrisch aufgeteilt werden.

Die vorliegende Beschreibung beschränkt sich auf die einfache Ausführungsform. Die Kinematik ist durch 16 Binärwerte ausgedrückt, die in dem Speicher des untergeordneten schnellen Steuerrechners gespeichert sind.

Das von dem untergeordneten Steuerrechner als Taktsignal verwendete Signal ist das Signal FI, dessen Frequenz proportional der Drehzahl der Maschine ist. Ein zwischen zwei Schrittimpulsen des Schrittmotors berechnetes Intervall ist durch eine durch einen der 16 gespeicherten Binärwerte gegebene Zahl der Perioden des Signales FI bestimmt. Der Korrekturfaktor wirkt über einen RATE MULTIPLIER mit zwei Dekaden unmittelbar auf das Signal FI ein.

3) Überwachungseinrichtung

Der untergeordnete Steuerrechner 21 ist zur Feststellung eines bei der Ausführung der jeweiligen Bewegung gegebenenfalls auftretenden Fehlers eingerichtet. Dazu wurde eine kombinierte Überwachungseinrichtung geschaffen.

Auf der einen Seite wird die Zahl der von dem Motor in der richtigen Drehrichtung in einem Intervall ausgeführten Schritte gezählt, das mit dem ersten, der Steuerschaltung des Motors zugeführten Schritt-Impuls beginnt und das nach einer kleinen, vorprogrammierten Zeitverschiebung bezüglich des letzten der Motorsteuerung zugeführten Schritt-Impulses endet. Diese Zahl wird mit der programmierten Impulszahl verglichen; wenn die Schrittzahl kleiner ist als die Zahl der programmierten Impulse, wird ein Signal "Ausführungsfehler" abgegeben.

Auf der anderen Seite wird für jedes der beiden berechneten Intervalle überwacht, ob die Bewegung blockiert wurde oder nicht. Wenn bei beiden Programmintervallen der Motor keinen Schritt ausführt, wird ein Signal "Bewegung blockiert" abgegeben. Wenn eines der beiden Signale auftritt, übermittelt der untergeordnete schnelle Steuerrechner dem übergeordneten Rechner 20 einen Befehl zur Betriebsunterbrechung. Der übergeordnete Rechner 20 verarbeitet diesen Befehl und löst das entsprechende Sicherheitsunterprogramm aus (beispielsweise lagerichtige Sicherheits-Stillsetzung der Maschine).

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Hybridmaschine. Die eingetragenen Bezugszeichen entsprechen Teilen, welche bereits im vorstehenden beschrieben worden sind; die anderen veranschaulichten Teile sind üblicher Bauart und deshalb im einzelnen nicht beschrieben.

Claims

1. Einwickelmaschine mit einer Anzahl beweglicher Elemente, deren Bewegung durch eine Steuereinrichtung gesteuert ist, die einen von einer Steuerwelle der Maschine angetriebenen und Synchronisationsimpulse mit einer der Drehzahl der Steuerwelle proportionalen Frequenz abgebenden Impulsgenerator sowie eine von diesen Synchronisationsimpulsen abgeleitete Synchronisationssignale empfangende, nach einem vorgegebenen Arbeitsprogramm arbeitende Steuerschaltung aufweist, an die Peripheriegeräte angeschlossen sind, von denen jedes einen jeweils eines der beweglichen Elemente betätigenden Motor enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß die Motoren als Schrittmotoren (1) ausgebildet sind,
daß die Steuerschaltung einen übergeordneten Rechner (20) mit wenigstens einem das Arbeitsprogramm enthaltenden Speicher und jedes Peripheriegerät einen von dem übergeordneten Rechner (20) gesteuerten untergeordneten Steuerrechner (Prozessor) (21) enthält, welcher seinerseits den Schrittmotor (1) steuert,
daß sie einen von einem Steuerglied (39) der Steuerwelle (43) gesteuerten Geber (32) aufweist, der an seinem Ausgang aus jeweils einem Impuls pro Umdrehung der Steuerwelle (43) bestehende, für eine Nullstellung der Steuerwelle kennzeichnende Signale (SY) abgibt,
daß dem Eingang des übergeordneten Rechners (20) die für die Nullstellung der Steuerwelle (43) kennzeichnenden Signale (SY) und Synchronisationssignale (REV) sowie den Eingängen der einzelnen Steuerrechner (21) ebenfalls Synchronisationssignale (FI) zugeführt werden und
daß an den Eingang des übergeordneten Rechners (20) wenigstens ein mit einem Auslöseglied (11) eines zugeordneten beweglichen Elementes (12) zusammenwirkender Geber (13) angeschlossen ist, der dem übergeordneten Rechner (20) ein Signal zuleitet, welches angibt, daß das bewegliche Element (12) sich in einer Ausgangsstellung befindet und daß der Rechner das Ingangsetzen der Maschine in Abhängigkeit von dem Empfang dieses Signales einleiten kann.

2. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich ein Teil der beweglichen Elemente (12) durch die Steuerrechner (21) und ein anderer Teil der beweglichen Elemente (12) durch eine mit der Steuerwelle (43) der Maschine kinematisch starr gekuppelte Nockenwelle gesteuert ist.

3. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Taktgeber (31), einen diesem nachgeschalteten elektronischen Schalter (36) und einen an den elektronischen Schalter (36) angeschlossenen Frequenzteiler (38) enthält, und daß die Synchronisationssignale (SY, FI) auf der Ausgangsseite des Taktgebers (31) mittels des elektronischen Schalters (36) und des Frequenzteilers (38) erzeugt werden.

4. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Peripheriegeräte einen zweiphasigen Impulsgenerator (18) enthält, der durch den zugehörigen Schrittmotor (1) angetrieben ist und dem Steuerrechner (21) Impulse zuführt, deren Zahl proportional der Zahl der von dem Schrittmotor (1) ausgeführten Schritte ist, und daß der Steuerrechner (21) zur Verarbeitung dieser Signale in einem Überwachungsprogramm für die jeweils angesteuerte Bewegung eingerichtet ist und beim Auftreten eines Fehlers eine entsprechende Information dem übergeordneten Rechner (20) zuleitet, dessen Speicher ein Sicherheitsprogramm enthält, entsprechend dem die Fehlerinformation verarbeitet und entweder die Stillsetzung der Maschine oder eine andere Sicherheitsmaßnahme oder die Betriebsfortsetzung befohlen werden.

5. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Peripheriegeräte einen mit dem zugeordneten Schrittmotor (1) gekuppelten Riemen (2) aufweist, durch den das bewegliche Element (12) über ein fest mit diesem verbundenes und an dem Riemen (2) befestigtes Antriebsteil (8) angetrieben ist.

6. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schrittmotoren (1) ein Linearmotor ist.

7. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Frequenzteiler (37) enthält, der aus den Synchronisationssignalen (FI) für die Steuerrechner (21) die Synchronisationssignale (REV) für den übergeordneten Rechner (20) durch Teilung durch einen festen Wert erzeugt.