DE3016692A1

DE3016692A1 - Verfahren und vorrichtung zum schneiden von flachmaterial in einer geschlossenen schleife mit veraenderlichem verstaerkungsfaktor.

Info

Publication number: DE3016692A1
Application number: DE19803016692
Authority: DE
Inventors: Heinz Joseph Gerber; Leonard West Hartford Conn. Rich
Original assignee: Gerber Garment Technology Inc 06074 South Windsor Conn; Gerber Garment Technology Inc
Current assignee: Gerber Scientific Inc
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1981-03-19
Also published as: GB2057957A; GB2057957B; DE3016692C2; ATA81280A; SE445528B; FR2464806A1; ES489123A0; FI800509A; IT8067374A0; US4331051A; FR2464806B1; ES490378A0; ES8104935A1; FI68013B; JPS6347596B2; AT371849B; CA1146655A; ES8100137A1; FI68013C; IT1127966B

Description

PATENTANWÄLTE

D-1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68 D-8 MÜNCHEN 22 · Wl DEN MAYERSTRASSE 49

BERLIN: DIPL.-ΙΝΘ. R. MÜ LLER-BÖRNER

GERBER GARMENT

TECHNOLOGY INC München: dipl.-ing. hans-heinrich wey

DlPl ING. EKKEHARD KÖRNER

Berlin, den 28. April I98O

Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Flachmaterial in einer geschlossenen Schleife mit veränderlichem Verstärkungsfaktor

(Priorität: U.S.Ser.No. 073,871 vom 10. September 1979)

25 Seiten Beschreibung mit
lh Patentansprüchen
3 Blatt Zeichnungen

MP - 27 570

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BERLIN: TELEFON (030)83120 88 MÜNCHEN: TELEFON (O 89 )22 BB 85

KABEL: PROPINDUS ■ TELEX O184OS7 KA'.EL: prx^pifO^MS -TELEX OS 24-244

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Torrichtung zum Schneiden von schlaffem Flachmaterial mit einer Steuerung in geschlossener Schleife und insbesondere auf eine automatisch gesteuerte Schneidmaschine mit einer starren, einseitig eingespannten Messerklinge, die entlang einer Schneidbahn durch das Flachmaterial" vorrückt und die mittels eines Seitenbelastungssensors leicht aus einer Berührungsstellung heraus ausgerichtet wird, um den die Klinge aus ihrer gewünschten Schneidstellung herausbiegenden Belastungen entgegenzuwirken.

Die US-PS 4 133 235 der Anmelderin offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von schlaffem Flachmaterial für Kleidungsstücke, Polsterwaren und andere Artikel. Die offenbarte Maschine macht von einer hin-und herbewegten Messerklinge Gebrauch* die, von einem Werkzeugschlitten herabhängend, einseitig eingespannt ist und die entlang einer Schneidbahn unter programmierter Steuerung in Schneidbeziehung zu einem Stapel oder einer Auflage des Flachmaterials, vorgerückt wird. Während des Schneidvorgangs dringt das herabhängende Ende der Messerklinge in den Materialsfapel ein, und auf die Klinge wirken von der Wechselwirkung der Klinge und des Materials entwickelte Belastungen ein. Seitliche Belastungen haben ein Verbiegen des herabhängenden Endes der Messerklinge zur Folge, wodurch, ungeachtet der Genauigkeit, mit der das obere Ende der Klinge von den Werkzeugschlitten bewegenden Antriebsmotoren positioniert worden ist, Schneidabweichungen entstehen.

Um die von den seitlichen Belastungen hervorgerufene Schneidabweichung zu korrigieren., mißt ein Sensor die an die Klinge angelegten'Belastungen und bewirkt über eine Rückkoppelungs-

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schaltung eine leichte Ausrichtung oder Gierung der Klinge aus einer mit der Schneidbahn tangential in Berührung stehenden Stellung heraus und auf die Seite der Schneidbahn zu, von der aus eine unausgeglichene Belastung angelegt wird. Durch die Wiederausrichtung bei entlang der Schneidbahn vorrückender Messerklinge wird den seitlichen Belastungen entgegengewirkt, was ein genaues Schneiden des schlaffen Flachmaterials zur Folge hat.

Es wurde festgestellt, daß bei hohen Schneidraten, d.h. wenn das Schneidmesser und das Flachmaterial mit hohen Geschwindigkeiten einander zugeführt werden, die an das Schneidmesser angelegten Belastungen höhere Pegel als bei niedrigen Schneidraten erreichen, was zur Folge hat, daß die Korrekturausrichtungen des Messers zu stark ausfallen. Unter diesen Umständen wird das Messer übersteuert und eine wellenförmige Schnittlinie entlang von Schneidbahnen erzeugt, die sonst gerade sein oder eire sanfte, allmähliche Krümmung aufweisen sollten.

Darüberhinaus ist festgestellt worden, daß, obwohl eine Verringerung des Betrages der Korrekturausrichtung das wellenförmige Schneiden entlang von Hochgeschwindigkeitssegmenten der Schneidbahn beseitigt, eine entsprechende Unzulänglichkeit in anderen kritischen Schneidsituationen entsteht, wenn es einer Korrekturausrichtung bei niedriger -Geschwindigkeit bedarf. Beispielsweise" ist bei der Berührung zweier Schneidbahnen ein verhältnismäßig hoher Gierbetrag erforderlich, um ein Springen des Schneidmessers in die benachbarte Schneidbahn zu verhindern, wenn gerade der zweite Schnitt durch den Berührungspunkt hindurch ausgeführt wird.

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Dementsprechend ist festgestellt worden, daß die Schwankungen in den Seitenkraftpegeln, die bei unterschiedlichen Schneidgeschwindigkeiten anzutreffen sind, sich auf die Steuerung der Messerausrichtung in geschlossener Schleife mittels eines Seitenbelastungssensors störend auswirken. Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem zu überwinden und ein Schneiden hoher Genauigkeit mit einer Messerklinge unter einer breiten Palette von Schneidbedingungen zu erreichen. Insbesondere soll mit der vorliegenden Erfindung ein genaues Schneiden über einen breiten Bereich von Schneidgeschwindigkeiten erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Steuern des Schneidens von Flachmaterial bei automatisch gesteuerten Maschinen. Die Maschine hat ein Schneidmesser, das durch das Flachmaterial entlang einer Schneidbahn mittels Antriebsmotoren und zugeordneter Steuerung vorrückt, die die Bewegungen des Messers bestimmen. Die Motoren steuern nicht nur die Geschwindigkeit des Messers entlang der Bahn, sondern auch die Ausrichtung des Messers relativ zur Bahn.

Die Einrichtung zum Erfühlen der Belastung ist. dem Schneidmesser und dem Material zum Ermitteln von durch das Material während des Schneidens an das Messer angelegten seitlichen Belastungen betriebswirksam zugeordnet. Die vorzugsweise mit dem Messer verbundene Fühleinrichtung erzeugt Belastungssignale, die diejenigen seitlichen Belastungen darstellen, welche das Messer aus der gewünschten Schnittlinie im Material ablenken; .

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Eine Rückkoppelungseinrichtung koppelt die Belastungssignale aus dem Sensor mit den Motorsteuerungen zum Abgleichen der Messerausrichtung und richtet insbesondere das Messer auf die Seite der Schneidbahn zu aus, von der aus eine unausgeglichene Belastung angelegt wird. Der Grad 'der Ausrichtung hängt zwar von der ermittelten Belastung ab, bewirkt jedoch eine Verringerung der Belastungen während des Vorrückens des Messers entlang der Schneidbahn.In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hat die Rückkoppelungseinrichtung einen veränderlichen Verstärkungsfaktor, um die Wirkung des .Seitenbelastungssignals einzustellen .

Mit der Rückkoppelungseinrichtung ist eine Verstärkungsfaktoreinstelleinrichtung zum Einstellen eines veränderlichen Verstärkungsfaktors in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit, mit der das Messer durch das Material vorrückt, verbunden. Insbesondere wird der Verstärkungsfaktor bei höheren Schneidgeschwindigkeiten oder Zuführraten vermindert, so daß weniger Korrekturausrichtung stattfindet. Umgekehrt wird bei niedrigeren Geschwindigkeiten die Korrekturausrichtung verstärkt, so daß eine Umkehrbeziehung zwischen dem Verstärkungsfaktor der Rückkoppelungseinrichtung und der Schneidgeschwindigkeit hergestellt wird.

Die Einstellung des Rückkoppelungsverstärkungsfaktors als Funktion der Schneidgeschwindigkeit gestattet es dem Messer, mit hohen Geschwindigkeiten entlang verhältnismäßig gerader oder sanft gekrümmter Segmente eines Musters vorzurücken, ohne daß aufgrund hoher Belastungsfaktoren ein wellenförmiger Schnitt erzeugt wird. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten, wenn sich also die Wahrscheinlichkeit erhöht, in kritische Schneid-

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Situationen zu geraten, wird der Verstärkungsfaktor der Rückkoppelungseinrichtung vergrößert, so daß das Schneidmesser gegebenenfalls stärkere Korrekturdrehungen ausführt. Daher wird der Gesamtschneidbetrieb durch Herstellen einer Umkehrbeziehung zwischen der Schneidgeschwindigkeit und dem Belastungssignalverstärkungsfaktor verbessert.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird nachstehend näher erläutert .

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer automatisch

gesteuerten Schneidmaschine, bei der -die vorliegende - . Erfindung Verwendung findet;

Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild, das ein System zur Steuerung in geschlossener Schleife veranschaulicht, bei dem an ein Schneidmesser angelegte seitliche Belastungen zum Steuern der Klingenausrichtung verwendet werden;

Fig. 3 ist eine fragmentarische Seitenansicht des Zuschneidetisches, des Messers und des Preßfußes und zeigt einen Abschnitt des Sensors zum Messen der an das Messer angelegten seitlichen Belastungen;

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Preßfuß in Fig. 3 und . zeigt den Sensor zum Messen der an das Schneidmesser angelegten seitlichen Belastungen;

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Fig. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schneidmessers in einer Flachmaterialauflage und zeigt die Wirkung der seitlichen Belastung auf das Messer;

Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht auf das Schneidmesser, während es sich durch gewebtes Flachmaterial in einem Winkel zu den Fasern bewegt;

Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht auf das Schneidmesser an mehreren Stellen entlang der Schneidbahn und zeigt die Ausrichtung des Schneidmessers, die von dem Seitenbelastungssensor bewirkt wird;

Fig. 8 ist ein Diagramm, das die UmkehrbeZiehung des Verstärkungsfaktors der geschlossenen Schleife und der Schneidgeschwindigkeit bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, und

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Umkehrbeziehung des Verstärkungsfaktors der geschlossenen Schleife und der Schneidgeschwindigkeit bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine automatisch gesteuerte Schneidmaschine, die allgemein mit 10 bezeichnet ist und zu der Art gehört, bei der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Die Schneidmaschine 10 schneidet in einer Markierung Musterstücke aus einer einzelnen oder mehrschichtigen Auflage L aus Flachmaterial aus gewehten und nichtgewebten Stoffen, Papier, Pappe, Leder, Kunststoffen oder anderen Materialien. Die dargestellte Maschine ist eine numerisch gesteuerte

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!Schneidmaschine mit einer Steuerung oder einer Datenverarbeitungsanlage 12 zum Ausüben der Funktion eines Datenprozessors, mit einem, sich hin- und herbewegenden Schneidmesser 20 und einem Zuschneidetisch 22, der ein durchlässiges Vakuumbett 24 besitzt, das eine Auflagefläche bildet, auf der die Auflage ausgebreitet ist. Aus einem Programmband 16 liest die Datenverarbeitungsanlage 12 die digital dargestellten Daten, die die Ümrißlinien der zuzuschneidenden Musterstücke bilden, und aus einem intern gespeicherten Schneidmaschinenprogramm erzeugt sie Maschinenkommandos, die auf den Zuschneidetisch durch ein Steuerkabel 14 übertragen werden. Am Tisch erzeugte Signale werden, wie weiter unten ausführlicher beschrieben, ebenfalls von dem Tisch zurück auf die Datenverarbeitungsanlage 12 über das Kabel übertragen. Während ein Programmband als maßgebliche Quelle für Schneiddaten dargestellt wurde, versteht es sich von selbst, daß andere Digital- oder Analogdaten-Ein^ gebeeinrichtungen wie ein Linienfolgegerät, das in der US-PS 4 133 234 der Anmelderin dargestellt und beschrieben ist, mit der gleichen-Leichtigkeit verwendet werden können.

Das durchlässige Vakuumbett 24 kann aus einem geschäumten Material oder vorzugsweise aus Borsten mit oberen freien Enden bestehen, die die Auflagefläche des Tisches bilden. In die Borsten kann beim Durchqueren einer Schneidbahn P in der Auflage durch das sich hin- und herbewegende Messer ohne Beschädigung entweder "des Messers oder des Tisches eingedrungen werden. Das Bett wendet ein Vakuumsystem einschließlich der Vakuumpumpe 25 an, die ausführlicher in den US-PS'en 3 495 492 und 3 7β5 289 der Anmelderin beschrieben und dargestellt ist.

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Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, kann ein luftundurchlässiger Überzug über der mehrschichtigen Auflage L positioniert sein, um das Volumen der durch die Auflage gezogenen Luft zu vermindern. Daraufhin entzieht das Vakuumsystem dem Bett 2k und der Auflage L Luft, wie in Fig. 3 dargestellt, um die Auflage starrer zu machen und um das Auflager zumindest in dem Bereich, in dem das Schneidwerkzeug arbeitet, stellungsgebunden fest auf dem Tisch zusammenzupressen oder zu verdichten. Eine starrgemachte Auflage neigt dazu, auf das Schneidmesser gleichförmiger zu reagieren, und sie ist daher "normalisiert". Eine starrgemachte Auflage erhöht ebenfalls die Arbeitsleistung der vorliegenden Erfindung, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird.

Das sich hin- und herbewegende Schneidmesser 20 ist über der Auflagefläche des Tisches mittels des X-Schlittens und des Y-Schlittens 28 hängend angeordnet. Der X-Schlitten 26 übersetzt in der dargestellten X-Koordinatenrichtung auf einem Satz von Zahnstangen 30 und 32 vor und zurück. In die Zahnstangen wird durch (nicht dargestellte) Ritzel eingegriffen, die durch einen X-Antriebsmotor 3^ in Erwiderung auf Maschinenkommandosignale aus der Datenverarbeitungsanlage 12 gedreht werden. Der Y-Schlitten 28 ist an dem X-Schlitten 26 für eine Bewegung relativ zu dem X-Schlitten in der Y-Koordinatenrichtung angebracht und wird durch den Y-Antriebsmotor und eine Führungsschraube 38 übersetzt, die den Motor mit dem Schlitten verbindet. Wie der Antriebsmotor 34, so wird auch der Antriebsmotor 36 durch Maschinenkommandosignale aus der Datenverarbeitungsanlage (DVA) 12 erregt. Koordinierte Bewegungen der Schlitten 26 und 28 werden durch die DVA in

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Erwiderung auf die digital dargestellten Daten erzeugt, die dem Programmband l6 entnommen werden, um das sich hin- und herbewege-ride Schneidmesser entlang einer Schneidbahn P zu übersetzen.

Das Schneidmesser 20 ist eine starre- ^Messerklinge und hängt vorspringend von einer drehbaren Plattform, 40 herab, die an dem vorspringenden Ende des Y-Schlittens 28 befestigt ist. Die Plattform und das Schneidmesser werden um eine Θ-Achse (Fig. 3), die sich längs über das zu dem Flachmaterial rechtwinklige Messer erstreckt, mittels eines Θ-Antriebsmotors 44 (dargestellt in Fig. 2), der ebenfalls aus der DVA 12 gesteuert wird, gedreht. Der Motor und, die drehbare Plattform üben die Funktion einer Ausrichtung des. Schneidmessers an jeder Stelle entlang der Schneidbahn P aus. Die drehbare Plattform 40 ist vertikal verstellbar und bewegt die scharfe vordere Schneide des Schneidmessers in und außer Schneideingriff mit dem Flachmaterial auf dem Tisch. Ein (nicht dargestellter) Höhenrichtmotor zum Bewegen der Plattform wird ebenfalls von der DVA 12 gesteuert. Das Schneidmesser wird ebenfalls durch einen Hubmotor 42, der oberhalb der Plattform 40 abgestützt wird, hin- und herbewegt. Zwecks genauerer Beschreibung eines Messerantriebs- und -tragmechanismus sei auf die US-PS 3 955 458 der Anmelderin verwiesen.

Ein in Fig. 3 und 4 ausführlicher dargestellter Preßfuß ist mittels zweier senkrechter Ständer 52 und 54 von der drehbaren Plattform 40 herabhängend angeordnet, die mit der Plattform so gleitbar verbunden sind, daß der Preßfuß während des Schneidens unter seinem eigenen Gewicht auf ' der oberen Auflageschicht ruht. Der Preßfuß umgibt das

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Schneidmesser 20 und besitzt einen mittigen Schlitz 56, durch welchen sich das Messer hin- und herbewegt. Das Schneidmesser und der Fuß drehen sich zusammen mit der Plattform kO um die Θ-Achse, und deshalb wird zu jeder Zeit die gleiche Lagebeziehung zwischen dem Messer und dem Fuß aufrechterhalten. Dementsprechend sind die scharfe Schneide des Messens und die flache hintere Kante in ein.er zentralen Ebene des Fußes zwischen den Ständern 52 und 5²^ ausgerichtet, und die Ständer sind stets rückwärts von dem Messer beim Vorwärtsbewegen desselben entlang einer Schneidbahn P angeordnet.

Fig. 2 zeigt ein Steuersystem für die automatisch gesteuerte Maschine 10. Schneiddaten auf dem Programmband l6 oder aus einer anderen Quelle werden von dem Schneidmaschinenprogramm, das in der DVA 12 gespeichert ist, dazu benutzt, um grundlegende oder fundamentale Maschinenkommandos zu erzeugen, die den X-Antriebsmotor 3^ und den Y-Antriebsmotor 36 betreiben und das Schneidmesser relativ zu der Flachmaterialauflage entlang einer vorbestimmten Schneidbahn übersetzen, übersetzungskommandos, die das Schneidmesser relativ zu dem Flachmaterial vorwärtsbewegen, werden durch logische Verschiebungsschaltungen 60 erzeugt und in Form von digitalen oder analogen Signalen auf den X- und den Y-Antriebsmotor J>h und 36 über X- und Y-Antriebseinrichtungen bzw. über Verstärker 62 und 64 übertragen. Die aus der Schaltung 60 auf die Verstärker übertragenen Signale legen auch die Geschwindigkeit, mit der die Motoren 3^ und 36 angetrieben werden, und die sich ergebende Geschwindigkeit des Messers entlang der Schneidbahn durch das Flachmaterial fest. Bei einem Ausführungsbeispiel der

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Erfindung können die Signale digitale Motorimpulse in Impulszügen sein, wobei jeder Impuls ein Verschiebungsinkrement entlang einer der X- oder Y-Koordinatenachsen und die Impulswiederholungsfrequenz die Bewegungsrate oder -geschwindigkeit entlang der Achse darstellen.

Hinzu kommt, daß die logischen Winkelschaltungen 70 bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung Schneiddaten empfangen und grundlegende digitale oder analoge Signale entwickeln, die durch eine Θ-Antriebseinrichtung oder einen Verstärker 72 über eine Summierverbindung 102 auf den Θ-Antriebsmotor 44 übertragen werden. Die logischen Winkelschaltungen können aber auch die grundlegenden Signale-. aus der von den Schaltungen 60 gelieferten Verschiebungsinformation errechnen. Die grundlegenden Signale aus den logischen Winkelschaltungen drehen das Schneidmesser in eine Stellung, die allgemein ausgerichtet mit oder tangential zu der Schneidbahn an jeder Stelle entlang der Bahn ist. Auf diese Weise bestimmen die Antriebsmotoren 34·," 36 und vollständig die Stellung des Schneidmessers in dem Flach-, material und die Rate, mit der das Schneidmesser und das Material relativ zueinander während des Schneidvorgangs vorgeschoben werden.

Fig. 5 verdeutlicht ein Problem, das vorliegt, wenn seitliche, entlang beider Seiten des Schneidmessers 20 verteilte Kräfte unausgeglichen sind. Es versteht sieh von selbst, daß die seitliche Nettokraft F, die durch die Wechselwirkung zwischen Messer und Flachmaterial entlang dem herabhängenden Ende des Messers erzeugt wird, das Messer ablenkt oder in die durch gestrichelte Linien angedeutete Stellung verbiegt. Ohne Korrekturtätigkeit und ohne Beachtung der Genauigkeit, mit

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der die Servoraechanismen das obere Ende des Messers festlegen, wird das Messer in der oberen Schicht der Auflage einer Schneidbahn nachfolgen, die geringfügig unterschiedlich gegenüber der Schneidbahn in der unteren Schicht ist, und die Musterstücke aus den jeweiligen Schichten werden eine geringfügig unterschiedliche Form haben. Natürlich sollten alle Musterstücke identisch sein und mit der programmierten Schneidbahn übereinstimmen.

In der Praxis können seitliche oder unausgeglichene, auf das Messer wirkende Kräfte eine Anzahl von Ursachen haben. Fig. 6 stellt das Schneidmesser 20 dar, wie es sich in Schneideingriff durch gewebtes Flachmaterial in einem Winkel zu den Fasern T und F vorwärtsbewegt. Die parallelen Fasern T sind quer zu den parallelen Fasern F verlaufend dargestellt, könnten aber verschiedene geometrische Beziehungen haben, und andere Fasern könnten ebenfalls in dem Gewebe eingeschlossen sein. Es ist ersichtlich, daß die Fasern T, die in einem spitzen Winkel zu dem Messer verlaufen, durch das Messer, bevor sie geschnitten werden, geringfügig auf eine Seite geschoben werden. Wenn die Fasern verschoben werden, üben sie auf das Messer eine Reaktionskraft aus, und die Summe der Kräfte kann in einer mehrschichtigen Materialauflage wesentlich sein und den in Fig. 5 gezeigten Biegeeffekt erzeugen, ithnliche Effekte werden bei gewirkten Stoffen und anderen Materialien beobachtet. Faktoren, die die in Fig. dargestellte Erscheinung beeinflussen, schließen die Winkelbeziehung zwischen Schneidmesser und Fasern, den Schärfungswinkel, die Messerschärfe, die Größe und die Form und die Stärke der Fasern ein.

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Eine andere Ursache.für unausgeglichene, auf das Schneidmesser wirkende Kräfte hängt mit der Auflage zusammen. Schlaffes Flachmaterial neigt dazu., einen.. schwächeren Druck oder eine kleinere Unterstützung"auf. der Seite des Messers zu schaffen, die sich dicht an der Auflägekante oder einer öffnung innerhalb der Auflage wie einem vorausgegangenen Schnitt befindet. Zum.Beispiel ist in Fig. "7 ein Schneidmesser 20 in aufeinanderfolgenden Stellungen entlang einer Schneidbahn Pl dargestellt, während sich das Messer in dichter Nachbarschaft zu einem vorher gemachten Schnitt auf der Schneidbahn P2 bewegt. In der Nähe des vorherigen Schnittes entlang der Schneidbahn P2 kann das Flachmaterial zwischen den Bahnen leichter nachgeben und die seitliche Unterstützung an der einen" Seite des Messers in der Nähe der Bahn P2 -vermindern. Dies hat eine unausgeglichene Klingenbelastung auf dem Messer zur Folge, durch die das Messer abgelenkt werden würde, wenn keine Korrekturtätigkeit vorgenommen wird, wie sie in Fig. 7 dargestellt und weiter unten ausführlicher . beschrieben ist. .

In Übereinstimmung mit den Lehren der vorerwähnten US-PS h 133 235 werden die unausgeglichenen, durch das schlaffe Flachmaterial an das Messer 20 angelegten seitlichen Belastungen.

ermittelt und bei der Steuerung in geschlossener Schleife der Fig. 2 dazu verwendet, die Messerklinge leicht zu der Seite der Schneidbahn hin auszurichten oder zu gieren, von der aus die unausgeglichene Belastung angelegt wird. Durch Ausrichten der.Klinge auf diese Weise wird den unausgeglichenen Kräften nicht nur entgegengewirkt, sondern diese werden auch während des Vorrückens des Messers vorzugsweise auf Null verringert. Wenn die Kräfte verringert -werden, werden auch die

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Klingenverbiegung und die Materialverschiebung verringert , und das Messer folgt der programmierten Schneidbahn durch das Material genauer.

In Fig. 2 ist ein Sensor 76 für eine seitliche Belastung mit der Messerklinge 20 verbunden, um die unausgeglichenen seitlichen Belastungen zu ermitteln. Der Sensor liefert ein Belastungssignal j das auf die Gierkorrekturschaltungen 100 im Θ-Kommandokanal rückgekoppelt wird, um die Klinge entgegengesetzt zu den erfühlten Belastungen zu gieren.

Ein Ausführungsbeispiel des Seitenbelastungssensors 76 ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. An dem Preßfuß ist eine kreisrunde Einbauplatte 80 befestigt, die zwei Führungsrollen 82 und 84 trägt, die an einander gegenüberliegenden Seiten des Schneidmessers 20 in rollendem Kontakt mit dem Messer angeordnet sind. Auf diese Weise behält die Platte eine feste Stellungsbeziehung seitlich vom Messer bei und folgt den seitlichen Bewegungen des Messers nach.

Ein erschütterungsfreier Aufsatz 86 für die Platte 80 ist am Preßfuß 50 durch Bolzen 88 und 90 befestigt und weist zwei elastische Arme 92 und 94 auf, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Platte 80 befestigt sind. Die Federkonstante der Arme 92 und 94 ist relativ hoch gemacht, so daß die Rollen 82 und 84 eine gewisse seitliche Starrheit zum Schneidmesser hin schaffen, aber gleichzeitig eine begrenzte seitliche Verschiebung des Messers unter Belastung erlauben. Somit sind die Verschiebungen der Platte 80 direkt proportional den an das Messer angelegten

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Belastungen, und ein Stellungswandler 96 In Form eines linearvariablen Differential-Transformators (LVDT) kann als der Sensor 76 für die seitliche Belastung in Pig. 2 dienen.

Für die Längspositionierung des Messers sorgen eine Führungswalze 120 an der flachen hinteren Schneide und ein mit den Ständern 52 und 54 verbundenes und die Walze haltendes Joch 122.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß der für eine gegebene Kraft erforderliche Gierkorrekturbetrag oder -grad nicht der gleiche unter allen Bedingungen ist. Insbesondere dann, wenn das Schneidmesser sich mit einer hohen Streckengeschwindigkeit relativ zu dem schlaffen Flachmaterial bewegt, sind höhere Seitenbelastungspegel· vorhanden. Wenn die höheren Belastungen durch den Sensor 76 unmittelbar auf die Gierkorrekt ur.schaltungen 100 rückgekoppelt werden, wird ein stärkerer Gierkorrekturgrad hervorgerufen, als tatsächlich berechtigt ist,, und der Θ-Motor 44 wird übersteuert. Beispielsweise wird, wenn das Schneidmesser sich mit hohen Streckengeschwindigkeiten entlang im allgemeinen gerader Konturen eines Musterstücks bewegt, durch die Übersteuerung des Θ-Motors 44 das Messer veranlaßt, eher einen wellenförmigen Schnitt als den programmierten geraden oder sanft gekrümmten Schnitt zu erstellen.

Zu diesem Zweck und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist in der Rückkoppelungsschaltung ein Verstärker 98 mit veränderlichem Verstärkungsfaktor und eine

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Verstärkungsfaktoreinstelleinrichtung zum Einstellen des Verstärkerfaktors in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit vorgesehen, mit der das Messer und das Material relativ zueinander vorgeschoben werden. Die beim Ausführungsbeispiel in Pig. 2 dargestellte Verstärkungsfaktoreinstelleinrichtung besteht aus einem X-Tachometer 110, einem Y-Tachometer 112 · und einer Rechenschaltung 114, die die Geschwindigkeit ermitteln, mit der das Schneidmesser 20 durch die Antriebsmotoren 34 und 36 vorgerückt wird. Beim Ausführungsbeispiel des Steuersystems, in dem Motorimpulse aus der Verschiebungsschaltungsanordnung 60 auf die X-Achsen-Antriebseinrichtung 62 übertragen werden, werden die Impulse an das' X-Tachometer 110 angelegt, und das Tachometer erzeugt eine Spannung E , die proportional der Impulswiederholungsfrequenz oder Geschwindigkeit des Schneidmessers entlang der X-Koordinatenachse ist. Auf ähnliche Weise mißt das Y-Tachometer 112 die Impulswiederholungsfrequenz der Y-Achsen-Motorimpulse und erzeugt ein Spannungssignal E , das proportional der Geschwindigkeit des Schneidmessers entlang der Y-Koordinatenachse ist. Die Rechenschaltung 114 bestimmt die sich ergebende Geschwindigkeit des Schneidmessers nach dem pythagoräischen Lehrsatz, und das sich ergebende Signal aus der Schaltung 114 wird auf den Verstärker 98 zum Einstellen des Verstärkerfaktors übertragen.

Die Einstellung des Faktors des Verstärkers 98 durch das Geschwindigkeitssignal aus der Rechenschaltung 114 wird in eine umgekehrte Beziehung zur Geschwindigkeit gebracht. Mit anderen Worten: Der Verstärkerfaktor wird herabgesetzt, während die Geschwindigkeit des Schneidmessers zunimmt. Bei der Umkehrbeziehung hat das durch den Sensor 76 gelieferte Belastungssigrnal, während die Vorschubrate des Messers und

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des Materials ansteigt, eine vermindernde Wirkung, und folglich· werden bei höheren Vorschubraten kleinere Gierkorrektursignale von der Korrekturschaltung 100 erzeugt. Umgekehrt werden, größere Gierkorrektursignale bei niedrigen Vorsehubraten erzeugt.

Die Umkehrbeziehung mindert die. Empfindlichkeit der Rückkoppelungsschaltung gegenüber Belastungen bei hohen Vorschubraten und verhindert eine Übersteuerung des Θ-Äntriebsmotors in der Vorwärtsschleife. Wellenförmige "Schnitte entlang gerader oder sanft gekrümmter Schneidbahnen werden vermieden. Gleichzeitig wird ein ordnungsgemäßer Verstärkungsfaktor bei niedrigen Geschwindigkeiten aufrechterhalten, von denen häufig bei schwierigeren Schnitten Gebrauch gemacht wird, wo eine Klingengierung in Erwiderung auf die erfühlten Belastungen bestimmt eine Hilfe ist.

Fig. 8 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte lineare Verstärküngsfaktor-Geschwindigkeit-Umkehrbeziehung veranschaulicht. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 98 ein Maximum oder 100 %, und dieser Paktor nimmt bei sich erhöhender Geschwindigkeit allmählich und proportional ab. Wenn die Geschwindigkeit einen vorbestimmten Wert Sl erreicht, wird der Verstärkungsfaktor ganz auf Null herabgesetzt. Unter diesen Bedingungen ist die Gierkorrekturschaltung bei Geschwindigkeiten unter Sl funktionsfähig und wird über dieser Geschwindigkeit wirksam ausgeschaltet.

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Fig. 9 veranschaulicht eine weitere beispielhafte Verstärkungsfaktor-Geschwindigkeit-Umkehrbeziehung, die über den gesamten Schneidgeschwindigkeitsbereich hinweg einen gewissen Gierkorrekturgrad beibehält. Bei niedrigen Geschwindigkeiten von weniger als S2 arbeitet der Verstärker 98 auf seinem maximalen Faktor ohne eine Veränderung. Wenn die Geschwindigkeiten in dem Bereich zwischen S2 und S3 erhöht werden, nimmt der Verstärkungsfaktor proportional bis zu einem Restpegel auf 10 % seines Maximums ab. Bei Geschwindigkeiten über S3 hält der Verstärker den Pegel des Restfaktors.

Natürlich können noch andere Arten von Verstärkungsfaktorbeziehungen, und zwar sowohl lineare als auch nichtlineare, Verwendung finden.

Zusammenfassend sei gesagt, daß die vorliegende Erfindung sich auf eine Steuerung in geschlossener Schleife für die Schneidmaschine 10 bezieht, bei der die an das Schneidmesser 20 angelegten Gierkorrektursignale nicht nur eine Funktion der an das Messer angelegten seitlichen Belastung, sondern auch der Geschwindigkeit sind, .mit der das Messer relativ zu dem schlaffen Flachmaterial vorgeschoben wird. Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, versteht es sich von selbst, daß zahlreiche Veränderungen und Auswechselungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Die Tachometer 110 und 112 und die Rechenschaltung 114 der Verstärkungsfaktoreinstelleinrichtung zeigen z.B. nur einen Weg auf, auf dem der Geschwindigkeitspararr.^ter zum Einstellen des Faktors des Verstärkers 98 abgeleitet werden kann. Es können auch

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andere Ableitungseinrichtungen verwendet- oder das Geschwindigkeitssignal unmittelbar aus den Signalen erhalten -werden, die aus dem Programmband l6 an die Verschiebungslogikschaltungsanordnung 60 angelegt werden. Die Erfindung ist des weiteren insbesondere bei Schneidmaschinen wie der Maschine 10 von Nutzen₃ die ein durchlässiges Vakuumbett 24 aufweist. Durch das Vorhandensein eines Vakuums . innerhalb des gerade geschnittenen Flachmaterials wird das Signal/Rausch-Verhältnis des aus dem Belastungssensor J6 abgeleiteten Signals vergrößert und auf diese Weise ein klareres Rückkoppelungssignal für die Verstärkung und eine verstärkte Erwiderung bei niedrigen Vorschubraten geliefert Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eher zum Zwecke der Veranschaulichung als der Beschränkung beschrieben worden.

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Claims

Patentansprüche

ί 1 .JAutomatisch gesteuerte Schneidmaschine mit einem Schneidmesser, das mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Ausrichtungen mittels Antriebsmotoren und Antriebsmotorsteuerungen entlang einer Schneidbahn durch schlaffes Flachmaterial vorrückt, und mit einer Messerausrichtungssteuerung, die einen dem Schneidmesser, und dem Material betriebsschlüssig zugeordneten Belastungssensor'zum Ermitteln von durch das Material während des Schneidens an das Messer angelegten seitlichen Belastungen und Erzeugen von die seitlichen Belastungen darstellenden Belastungssignalen und eine die Belastungssignale mit den Motorsteuerungen koppelnde Rückkoppelungsschleife zum Steuern der Messerausrichtungen in Übereinstimmung mit den ermittelten seitlichen Belastungen und dadurch zum Verringern der Belastungen, während das Messer entlang der Schneidbahn vorrückt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkoppelungsschleife einen veränderlichen. Verstärkungsfaktor, um die Wirkung des Seitenbelastungssignals auf die Messerausrichtungen abzugleichen, und eine Verstärkungsfaktoreinstellsteuerung (114) hat, die mit der Rückkoppelungsschleife zum Einstellen des veränderlichen Verstärkungsfaktors in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit verbunden ist, mit der das Messer durch das Material vorrückt.

2. Automatisch gesteuerte Schneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Verstärkungsfaktoreinstellsteuerung (114) den Verstärkungs-

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faktor der Rückkoppelungsschleife in umgekehrter Beziehung zur Geschwindigkeit, des Schneidmesser durch das Material einstellt.

3. Automatisch gesteuerte Schneidmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrbeziehung der Verstärkungsfaktoreinstellsteuerung eine Linearbeziehung (Fig. 8, S) innerhalb eines gegebenen. Geschwindigkeitsbereichs ist.

h. Automatisch gesteuerte Schneidmaschine für schlaffes Plachmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkoppelungsschleife eine Gierkorrektursteuerung (100) einschließt, die Korrektursignale erzeugt, welche die Messerausrichtung auf die Seite der Schneidbahn zu vorspannen, von der aus eine unausgeglichene seitliche Belastung an das Messer angelegt wird.

5. Automatisch gesteuerte Schneidmaschine für schlaffes · Flachmaterial nach Anspruch !,dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß die 'Verstärkungsfaktoreinstellsteuerung einen Sensor (110,112) einschließt, der die Geschwindigkeit des Schneidmessers entlang der Schneidbahn durch das Material erfühlt und ein Verstärkungsfaktoreinstellsignal aus der erfühlten Geschwindigkeit erzeugt, und daß die Rückkoppelungsschleife mit der Verstärkungsfaktoreinstellsteuerung verbunden ist und auf das Verstärkungsfaktoreinstell·- signal aus dem Sensor anspricht.

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Automatisch gesteuerte Maschine zum Schneiden von Flachmaterial nach Anspruch 1 mit einer einseitig eingespannten j starren Messerklinge, wobei die Klinge in zwei Koordinatenrichtungen durch das Material entlang einer Schneidbahn mittels eines ersten Antriebsmotors und Steuerungen, die einer ersten Koordinatenrichtung zugeordnet sind, und eines zweiten Antriebsmotors und Steuerungen, die einer zweiten Koordinatenrichtung zugeordnet sind, vorgerückt wird, wobei die Klinge des weiteren um eine im allgemeinen rechtwinklig zum Flachmaterial liegende Achse und relativ zu den Koordinatenrichtungen mittels eines dritten Antriebsmotors und Steuerungen ausgerichtet wird, dadurch gekennze ichnet, daß die Rückkoppelungsschleife einen Verstärker (98) mit veränderlichem Verstärkungsfaktor einschließt, der mit dem Seitenbelastungssensor verbunden ist und Signale einer unausgeglichenen Belastung aus dem Sensor auf unterschiedlichen Verstärkungsfaktorpegeln verstärkt, wobei der Verstärker witerhin in überwachender Beziehung mit den Steuerungen des dritten Antriebsmotors verbunden ist, um die Messerklinge auf eine Seite der Schneidbahn zu_s und zwar entgegengesetzt zu den erfühlten, unausgeglichenen seitlichen Belastungen, gemäß dem verstärkten Belastungssignal auszurichten, und daß die Verstärkungsfaktoreinstellsteuerung mit dem Verstärker mit veränderlichem Verstärkungsfaktor gekoppelt ist, um den veränderlichen Verstärkungsfaktor in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit der von dem ersten und dem zweiten Antriebsmotor bewirkten Vorwärtsbewegung der Klinge einzustellen.

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7. Automatisch gesteuerte Maschine zum Schneiden von Flachmaterial mit einem einseitig eingespannten Schneidmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichne daß die Verstärkungsfaktoreinstellsteuerung zwei Ge- schwindigkeitssensoren (110,112), die jeweils dem ersten. und dem zweiten Antriebsmotor zugeordnet sind, um die Geschwindigkeiten zu messen, mit. denen das Messer entlang der beiden Koordinatenrichtungen vorgerückt wird, und einen Rechner (114) enthält, um die Geschwindigkeit des in den beiden Koordinatenrichtungen durch das Material schneidenden Messers zu bestimmen und ein Signal zum Einstellen des Verstärkerfaktors zu erzeugen.

8. Automatisch gesteuerte Maschine zum Schneiden eines Stapels von schlaffem Plachmaterial nach Anspruch 7-, gekennzeichnet d u r c h e in Vakuumsystem zum Evakuieren des Stapels von Plachmaterial,. um das Ansprechen des Seitenbelastungssensors auf Messerbelastung zu verstärken.

9. Verfahren zum Schneiden von schlaffem Plachmaterial mittels eines Schneidmessers mit

a) Vorrücken des Schneidmessers und des Flachmaterials relativ zueinander in Schneideingriff und in allgemeiner Berührung mit einer gewünschten Schneidbahn;

b) Erfühlen von seitlichen Belastungen, die durch das Plachmaterial an das Messer während des Vorrückens desselben angelegt werden; und

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c) leichtem Ausrichten des Messers aus einer mit der Schneidbahn in Berührung stehenden Stellung heraus während des Vorrückens des Messers, um den an das Messer angelegten seitlichen Belastungen entgegenzuwirken,

gekennzeichnet durch Regulieren des Betrages, um den das Messer aus der Berührungsstellung zur Schneidbahn heraus ausgerichtet wird, in Übereinstimmung mit der erfühlten seitlichen Belastung auf dem Messer und der Geschwindigkeit, mit der das Messer und das Material relativ zueinander vorgerückt werden.

10. Verfahren zum Schneiden von schlaffem Flachmateriäl nach Anspruch 9₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Regulieren das Vermindern des Betrages, um den das Messer aus der Berührungsstellung heraus ausgerichtet wird, bei einer gegebenen seitlichen Belastung während des Anwachsens der Vorrückgeschwindigkeit umfaßt.

11. Verfahren zum Schneiden von schlaffem Flachmaterial nach Anspruch 9₅ dadurch gekennzeichnet, daß das Regulieren das Regulieren des Betrages umfaßt, um den das Messer in direkter Beziehung zu der erfühlten seitlichen Belastung und in umgekehrter Beziehung zu der Vorrückgeschwindigkeit ausgerichtet wird.

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12. Verfahren zum Schneiden von schlaffem Flachmaterial nach Anspruch 9, bei dem das Erfühlen das Erzeugen eines die erfühlten seitlichen Belastungen auf dem Schneidmesser darstellenden Signals einschließt, d a d u r c h g e ke nn ze i chne t, daß das Ausrichten und das Regulieren das Verstärken des erfühlten Seitenbelastungssignals mit einem einstellbaren Verstärkungsfaktor; das Einstellen des Verstärkungsfaktors nach oben und nach unten in umgekehrter Beziehung zur Vorrückgeschwindigkeit des Schneidmessers und des Flachmaterials und das Ausrichten des Messers aus der Beruhrungsstellung um einen Betrag heraus, der von dem verstärkten Belastungssignal bestimmt wird, umfassen.

13. Verfahren zum Schneiden von schlaffem Flachmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrücken das Vorrücken einer starren, einseitig eingespannten Messerklinge entlang einer Schneidbahn relativ zum Flachmaterial in Schneidbeziehung und das Ausrichten das Ausrichten der vorrückenden Messerklinge auf die Seite der Schneidbahn zu, von der aus eine die einseitig eingespannte Messerklinge verbiegende seitliche Belastung angelegt wird, umfassen.

14. Verfahren zum Schneiden von schlaffem Flachmaterial nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade vom Messer geschnittene mehrschichtige Flachmaterialauflage während des Vorrückens und des Erfühlens evakuiert wird.

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