DE3211797C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssteuer- und Synchro­ nisiersystem zum synchronisierten Steuern einer Fördereinrich­ tung und einer Abgabeeinrichtung. Solche Systeme finden bei Zuführungsvorrichtungen, Abfüllstationen zum Füllen von Kanistern und Flaschen, Filmwickelvorrichtungen und andere Arten von Maschi­ nen wie Werkzeugmaschinen, Förderern, Säummaschinen, Siegelungs­ maschinen, Druckmaschinen und Stanzmaschinen Anwendung.

Bisher finden Systeme Anwendung, die Nocken, Nockenscheiben, Gelenken, beispielsweise Indexierungsnocken, Maltesergetrieben, Ratschengetrieben und dergleichen aufweisen. Solche Systeme erfordern eine aufwendige und extrem genaue Fertigung, wodurch sie relativ teuer sind und ihre Festlegung viel Zeit in Anspruch nimmt. Darüber hinaus erfordert die Justierung solcher Systeme bei einer Veränderung der zeitlichen Aufeinanderfolge der ein­ zelnen Arbeitsabläufe, der Arbeitsraten oder der Periode der einzelnen Arbeitszyklen einen erheblichen Zeit- und Arbeits­ aufwand, weil sie schwierig durchzuführen sind.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Regelung der Beladung eines Hauptbandförderers, der mit mehreren Zubringerförderern zu­ sammenarbeitet, wobei das Durchsacken des Bandes des Haupt­ förderers und der Zubringerförderer Mittel beeinflußt, durch die der Zubringerförderer vorübergehend angehalten oder zumindest verlangsamt wird, dessen gehäufte Last sich mit der Last des Hauptbandförderers gleichzeitig ihrer Vereini­ gungsstelle nähert, um die Gefahr des Zusammentreffens zu vermeiden (DE-PS 8 11 935). Die Triebwerke der Zubringerför­ derer weisen eine Kupplung auf, die mittels elektrischer, mechanischer oder Druckmittelübertragung von Auslösevorrich­ tungen betätigt wird. Ein intermitterendes Antriebssystem ist vorgesehen, wobei einer von insgesamt drei Zubringerför­ derern weiter entfernt von der Abwurfstelle des Hauptförderers ist und deshalb weniger häufig dem selbsttätigen Anhalten und Wiederingangsetzen ausgesetzt als die beiden anderen. Die selbsttätige Steuerung des erstgenannten Zubringerförderers arbeitet dabei durch Anhalten und Anlaufenlassen des Förder­ motors, während die selbsttätige Steuerung der beiden anderen Zubringerförderer durch Entkuppeln und Wiederkuppeln des För­ derbandes von bzw. an einen Motor arbeitet, der mit konstanter Geschwindigkeit läuft. Im einzelnen ist eine Ratenabfüllein­ richtung bekannt, die mit einer Vorrichtung zur Transport­ steuerung von Werkstücken aus einem ggf. Lücken aufweisenden Eingabemagazin über eine aus wenigstens einer Bearbeitungs­ station bestehenden Bearbeitungsstrecke in ein Ausgabemagazin im Zusammenhang steht (DD-PS 1 32 581). Vorgesehen ist dabei, daß dem Eingabemagazin ein Eingabezähler und dem Ausgabemaga­ zin ein Ausgabezähler zugeordnet sind. Die Ausgänge des Ein­ gabezählers sind mit einem Registerblock mit Schieberegistern verbunden, deren Ausgänge mit den Ausgängen des Ausgangszählers in Äquivalenzschaltung verknüpft sind. Die dabei und mit ande­ ren Komponenten gebildete Logikschaltung stellt im wesentlichen einen Rechner zur Erzeugung von Ratenpulssignalen dar. Schließ­ lich sind Kodiereinrichtungen bekannt, die bei Vorrichtungen zur Steuerung von Förderanlagen Anwendung finden, bei denen einzelne Stationen mit einem Fahrmittel und Stationen über Informationsleitungen mit einem zentralen Steuergerät verbunden sind (DE-OS 24 42 659). Das zentrale Steuergerät ist über eine gemeinsame Informationsleitung mit allen Stationen parallel verbunden, wobei die Information kodiert über die Informations­ leitung übertragbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein ökonomisches intermittierendes Antriebssystem zu schaffen, das einfach und zeitsparend herzustellen ist. Das erfindungsgemäße inter­ mittierende Antriebssystem soll einfach zu justieren sein, wenn sich die zeitliche Aufeinanderfolge der Arbeitsabläufe, die Arbeitsrate und/oder die Periode der Arbeitszyklen ändert.

Der Lösung dieser Aufgabe dient die Ausbildung eines Antriebs­ steuer- und -synchronisiersystems zum synchronisierten Steuern einer Fördereinrichtung und einer Abgabeeinrichtung gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1. Die Erfindung gemäß dem Patentanspruch 1 wird durch die Merkmale der Unteransprüche in vorteilhafter Weise weitergebildet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der mehrere Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm bei einer erfindungs­ gemäßen Lösung;

Fig. 2 bis 5 elektrische Schaltkreise von Rechnern, wie sie ein intermittierendes Antriebssystem gemäß der Erfindung bilden;

Fig. 6 einen elektrischen Kreis für einen Antriebskreis;

Fig. 7a eine Grafik mit charakteristischen Kurven zur Dar­ stellung der Beziehung von Arbeitsrate und Zeit in einem intermittierenden Antriebskreis;

Fig. 7b eine Grafik zur Erläuterung der Beziehung von Raten­ pulssignaldichte und Zeit in demselben Antriebskreis;

Fig. 8a die Vorderansicht einer Abfülleinrichtung;

Fig. 8b einen Teilschnitt nach der Linie A-A in Fig. 8a;

Fig. 9a die Vorderansicht einer anderen Abfülleinrichtung;

Fig. 9b einen Teilschnitt nach der Linie B-B in Fig. 9a;

Fig. 10a, 10b und 10c drei verschiedene Arten von Beschleunigungskurven für intermittierende Antriebe;

Fig. 11a eine andere Lösung gemäß der Erfindung;

Fig. 11b einen Querschnitt nach der Linie C-C in Fig. 11a;

Fig. 12 eine Grafik zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Schrittschaltmotors gemäß Fig. 11;

Fig. 13a eine andere erfindungsgemäße Lösung und

Fig. 13b einen Querschnitt nach der Linie D-D in Fig. 13a sowie

Fig. 13c eine Variante in einer Fig. 13b entsprechenden Darstellung.

Fig. 1 stellt ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Lösung dar. Dabei ist 1 eine Codiereinrichtung (encoder) zur Ermittlung der Betriebsstellung einer Vorrichtung 2, die eine beliebige Bezugseinrichtung sein kann, beispielsweise Abfüllstationen, Zuführungsstationen für Behälter und Deckel, Bögen und Umschläge und dergleichen. Dem Antrieb der Bezugseinrichtung dient ein Motor 3. Sie arbeitet, wenn seine Last angetrieben wird. Mit 9 ist eine Einrichtung bezeichnet die mittels Referenzsignalen f die Arbeitsrate der Bezugseinrichtung 2 ermittelt, die arbeitet, wenn eine Last durch die Codiereinrichtung angetrieben wird. Mit 4 ist ein Rechner bezeichnet, der Serien von Pulsratensignalen "b" als Antwort auf empfangene, von der Einrichtung 9 ausgehende Signale "e" erzeugt. Mit 5 ist ein Antriebskreis bezeichnet, der die Last mittels eines Schrittschaltmotors 7 mit der gleichen Rate und Aufeinanderfolge antreibt, wie die Codiereinrichtung 2 und zwar als Folge der empfangenen Pulsratensignale synchron mit denen der Codiereinrichtung 2.

Im einzelnen ist das System wie folgt aufgebaut und arbeitet es wie folgt:

Im Rechner 4 werden Taktimpulse von 1 M-Hertz mit einem Kristalloszillator 10 erzeugt (Fig. 2). Die erzeugten Taktimpulse "d" werden in Terminals Φ ₁ und Φ ₂ einer MP-Einheit 13 durch Wellenformgestaltungskreise 11 und 12 eingegeben. Von der MP-Einheit 13 werden nacheinander Adressensignale erzeugt und durch einen Adressensammler 14 in P-ROM (A) 15, P-ROM (B) 16, RAM 18, Taktgeber 24 und Koppelsystem PIA (A) 20, PIA (B) 22, PIA (C) 23 eingegeben (Fig. 1, 3, 4, 5).

Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist folgende:

P-ROM (A) 15 speichert Hauptprogramme (Monitore oder Programme zur Steuerung der Antriebsquantitäten oder Antriebswinkel von gesteuerten Vorrichtungen).

P-ROM (B) 16 speichert Daten zum variablen Betätigen des Taktgebers 24.

RAM 18 speichert einen Teil der Hauptprogramme und wird als Register der MP-Einheit 13 verwendet.

Der Taktgeber 24 unterbricht die MP-Einheit 13 und gibt die Zeiten.

Die Koppelsysteme PIA (A) 20, PIA (B) 22 und PIA (C) 23 übertragen Eingangs- oder Ausgangssignale von anderen benachbarten Vorrichtungen. Auf diese Weise werden Datensignale, die den Adressensignalen entsprechen von P-ROM (A) 15, P-ROM (B) 16 und RAM 18 gelesen und durch einen Datensammler 17 zur MP-Einheit 13 geschickt. Die MP-Einheit 13 liest, berechnet und schreibt ent­ sprechend den erhaltenen Datensignalen.

Eine noch mehr ins Einzelne gehende Beschreibung der Arbeitsweise ist nicht notwendig, weil sie der Arbeitsweise üblicher Rechner entspricht.

Auf diese Weise steuert die MP-Einheit 13 die anzutreibende Last 6 synchron mit der Bezugseinrichtung 2. Im vorliegenden Fall sind die von der MP-Einheit 13 durch PIA (A) 20 erzeugten Signale variable Ratenspulssignale "b". Sie bilden eine Serie von Ratenpulssignalen, deren Dichte sich innerhalb einer Periode T sich wiederholender Zyklen verändert (Fig. 7b).

Eine Serie von Ratenpulssignalen "b" wird dem Antriebskreis 5 zugeführt (Fig. 1, 6) und zwar über PIA (A) 20 gemäß Fig. 1, 5. Elektrischer Strom fließt in Spulen 7 a, 7 b, 7 c 7 d, 7 e des Schrittschaltmotors 7, so daß die Last 6 angetrieben wird. Die Stellung der Last 6 wird mit einer Codiereinrichtung 21 ermittelt und zur MP-Einheit 13 als Referenzsignal "c" durch PIA (B) 22 des Rechners 4 zurückgeführt (Fig. 1, 4).

Die Stellung und die Rate der Bezugseinrichtungen 2 werden mit der Codier­ einrichtung 1 ermittelt und die Signale der Ratenfühleinrichtung 9 werden in die MP-Einheit 13 als Referenzsignale "a" und "e" durch PIA (C) 23 des Rechners 4 eingegeben.

Inzwischen verändert das Koppelsystem 24 gemäß Fig. 1, 3 mit den Codierein­ richtungen 1 und 21 der Ratenfühleinrichtung 9 die Ratenpulssignale "b" und steuert die Periode eines Zyklus um die gewünschte Rate zu erhalten.

Auf diese Weise werden die Ratenpulssignale "b" genau in Übereinstimmung mit dem Zustand sowohl der Bezugseinrichtung 2, als auch der Last 6 gesteuert, so daß die Last mit einer Rate in genauer Übereinstimmung mit der Pulsdichte angetrieben wird (Fig. 7a).

Zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in Fig. 8 und Fig. 9 dar­ gestellt. Fig. 8 zeigt dabei eine Tassenfüllvorrichtung vom linearen Typ. Fig. 9 zeigt eine Tassenfüllvorrichtung vom drehenden Typ.

Ein Schrittschaltmotor 7 x gemäß Fig. 8b wird intermittierend mit einer Rate gemäß Fig. 7a entsprechend aufgenommenen Pulssignalen "b" angetrieben. Dadurch arbeitet ein Förderer 30 inmittierend im Uhrzeigersinn (rechtsherum) mit konstanten Werten (Fig. 8a). Tassen 31 werden mittels der Förderer 30, eine nach der anderen in eine Position genau unterhalb einer Tassenfüllvorrichtung 2 a gebracht, wo die Tassen mit einer Flüssigkeit 32 gefüllt werden. Daraufhin gelangen die gefüllten Tassen unter eine Deckelzuführeinrichtung 2 c, wo sie mit jeweils einem Deckel zugedeckt werden. Während dieser Arbeits­ vorgänge werden die Stellung des Förderers 30, der von dem Schrittschaltmotor 7 x angetrieben wird und der drei weiteren Vorrichtungen 2 a, 2 b und 2 c von der rotierenden Codiervorrichtung 21 bzw. 1 ermittelt. Die Vorschubrate des Förderers 30 und die Arbeitsrate der drei weiteren Vorrichtungen 2 a, 2 b und 2 c werden mittels Fühlvorrichtungen 9 ermittelt.

Die ermittelten Stellungen und die Raten werden dem Rechner 4 als Referenz­ signale "a", "b" und "c" übermittelt. Auf diese Weise treibt der Schrittschaltmotor 7 x den Förderer 30 in genauer zeitlicher Folge und ebensolchen Raten in auf­ einanderfolgenden Schritten an, und zwar in synchroner Zuordnung zu den Vor­ richtungen 2 a, 2 b und 2 c.

Bei der Lösung nach Fig. 9b wird ein Schrittschaltmotor 7 y intermittierend mit konstantem Winkel (bei der Lösung nach Fig. 9a beträgt dieser Winkel 60°) angetrieben, so daß eine Indexierungsscheibe 41, die auf der Achse 40 des Schritt­ schaltmotors 7 y befestigt ist, im Uhrzeigersinn um jeweils 60° gedreht wird (Fig. 9a) mit einer Rate gemäß Fig. 7a. Auf der Indexierungsscheibe 41 sind sechs Haltezangen 42 befestigt, die Tassen 43 tragen, die ihnen nacheinander von einer zeitlich gesteuerten, spiralförmigen Zuführungsvorrichtung 2 d aus zugeführt werden. Die Tassen 43 werden im Bereich 44 mit einer Flüssigkeit gefüllt, wobei dieser Bereich unterhalb einer Füllstation 2 e liegt (Fig. 9b). Die gefüllten Tassen werden in einer nicht dargestellten Siegelungsstation mit Aluminiumfolie ver­ siegelt, die sich an die Füllstation anschließt. Daraufhin werden die Tassen im Bereich einer Kappenzuführungsstation 2 f (Fig. 9b) mit Kappen 45 verschlossen. Die auf diese Weise gefüllten und verschlossenen Tassen werden mittels einer Vorrichtung 2 g abtransportiert. Die Stellung und die Rate der von dem Schritt­ schaltmotor 7 y angetriebenen Indexierungsscheibe 41 sowie der drei weiteren Vorrichtungen 2 d, 2 e und 2 f werden mit der rotierenden Codiereinrichtung 21 und 1 und die Ratenfühlvorrichtung 9 ermittelt. Die ermittelten Werte werden als Referenzsignale "a", "b" und "e" in den Rechner 4 eingegeben. entsprechend treibt der Schrittschaltmotor 7 y intermittierend die Indexierungsscheibe 41 in konstantem Winkel in genauer Zeitfolge und Rate synchron mit anderen Be­ zugseinrichtungen 2 d, 2 e und 2 f an.

An der Stelle des Schrittschaltmotors 7 x bzw. 7 y kann auch ein Gleichstrommotor verwendet werden.

Die Beschleunigungskurve für den intermittierenden Antrieb muß nicht eine Sinuslinie gemäß Fig. 10a sein, die dem Charakter der Kurve gemäß Fig. 7a entspricht. Sie kann auch trapezförmig sein (Fig. 10b) oder dreieckförmig (Fig. 10c).

Bei der Lösung gemäß Fig. 11a, 11b läuft ein reziproker Schrittschaltmotor 7 v, mittels eines Ratenpulssignales "b". Ein Zapfen 50 der Welle 51 wirkt mit einer Zahnstange 52 zusammen, die von einer stationären Stange 53 getragen wird und hierzu durch ein Gleitlager 54 hindurchgeführt ist.

An der Oberseite der Zahnstange 52 sind Stützen 55 um Zapfen 56 drehbar befestigt, wobei die Stützen 55 gleiche Abstände voneinander haben. Diese Stützen 55 weisen Finger 57 zum Stoßen von Blanketten 58 auf. Zwischen die Zahnstange 52 und die Stützen 55 sind Federn 59 eingesetzt, die die Finger 57 unter Vorspannung nach oben drücken. Unter Blanketten werden im vorlie­ genden Zusammenhang beispielsweise Briefumschläge verstanden.

Bei dieser Ausführungsform dreht sich der Schrittschaltmotor 7 v reziprok gemäß dem Takt nach Fig. 12 und ein Finger 57 stößt gegen das hintere Ende der Blankette 58 in deren aus Fig. 11 entnehmbaren Längsrichtung nach rechts. Läuft der Schrittschaltmotor 7 v in entgegengesetzter Richtung um, so bewegen sich die Finger 57 in der Darstellung der Fig. 11 nach links und der jeweils nächste Finger kommt auf dem Ende der Blankette zur Auflage. Sobald der jeweils nächste Finger 57 von der Unterseite der Blankette 58 freikommt, dreht er sich nach oben und wirkt auf das hintere Ende der Blankette 58. Auf diese Weise wird der nächste Finger die Blankette 58 durch einen Stoß während der nächsten Periode T stoßen.

Bei dieser Lösung ist kein mechanisches Hebelgestänge zum Zusammenarbeiten mit einer anderen Vorrichtung notwendig. Der Stoß kann ohne Regelgestänge und dergleichen verändert werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13a, 13b wird ein Linearmotor 7 w mittels Ratenpulssignalen "b" betrieben. Mit 70 ist eine feste Skala des Motors 7 w, mit 71 ein Gleitstück bezeichnet. Eine Tragstange 72 ist auf der Oberseite des Gleitstückes 71 befestigt. Auf der Tragstange 72 sind in regelmäßiger Aufeinander­ folge Finger 73 drehbar und unter Vorspannung stehend gelagert. Einer der Finger 73 wirkt auf das hintere Ende einer Platte 74, beispielsweise einer Metalltafel, die einer Presse zugeführt werden soll, oder einen Papierbogen, der einer Druck­ maschine zugeführt werden soll. Im Fall einer breiten Platte 74 können gemäß Fig. 13c mehrere Finger 73, 73 in zwei Reihen vorgesehen sein.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist die gleiche, wie die der Vorrichtung gemäß Fig. 11. Bei dieser Lösung ist jedoch der Aufbau besonders einfach, weil kein Getriebe, beispielsweise ein Zapfen und eine Zahnstange notwendig ist, das Verluste an Antriebsenergie und Lagerspiele zur Folge hätte.

Wie weiter oben bereits ausgeführt, wird bei der Erfindung der Lastantriebs­ motor mit einer Serie von Ratenpulssignalen gesteuert, weshalb ein intermit­ tierendes System ökonomisch und rasch arbeitend eingesetzt werden kann und verschiedenartige Systeme ohne aufwendige Mechanismen wie Hebelgestänge und Zahnstangengetriebe, Nocken und dergleichen intermittierend angetrieben werden können.

Darüber hinaus kann das System einfach auf jede Veränderung der zeitlichen Aufeinanderfolge der Arbeitsspiele, der Rate oder der Perioden der Antriebszyklen eingestellt werden, indem einfach das P-ROM-Element ausgewechselt wird, in dem das Programm zur Erzeugung einer Serie von Ratenimpulssignalen ge­ speichert ist.

Bei einer üblichen mechanischen Indexierungsvorrichtung rotiert eine Eingangs­ achse kontinuierlich, während eine Ausgangsachse intermittierend rotiert. Der Indexierungswinkel, ein Schrittschaltwinkel, die Anzahl der Stationen und die Beschleunigungskurven sind charakteristische Faktoren solcher Vorrichtungen. Es ist deshalb schwierig, diese vorbestimmten Faktoren zu ändern, ohne die zugehörige Indexierungsvorrichtung und andere zugeordnete Baugruppen zu verändern.

Andererseits ist gemäß der Erfindung das intermittierende Antriebssystem bei jeder Art der Veränderung flexibel und die oben beschriebenen Nachteile bekannter Lösungen sind vermieden. Der Einstell- oder Indexierungswinkel, ein Schritt­ schaltwinkel, die Anzahl der Stationen und die Beschleunigungskurzen können ohne großen Aufwand verändert werden, indem lediglich ein Element, P-ROM-(B) 16 verändert wird, soweit es sich im Bereich der Antriebsumdrehung befindet.

Claims (6)

1. Antriebssteuer- und -synchronisiersystem zum synchronisierten Steuern einer Fördereinrichtung und einer Abgabeeinrichtung, gekennzeichnet durch
eine Positionsreferenzeinrichtung (12) zur Lieferung eines Positionsreferenzsignales;
eine Codiereinrichtung (1) zum Ermitteln und Codieren eines Ausgangssignales der Positionsreferenzeinrichtung (12);
eine Ratenermittlungseinrichtung (9) zur Aufnahme eines Aus­ gangssignales der Codiereinrichtung (1) zum Ermitteln der Arbeits­ rate der Positionsreferenzeinrichtung (12);
einen digitalen Rechner (4) mit eine Aufnahme für Signale (a, e) der Codiereinrichtung (1) und der Ratenermittlungseinrich­ tung (9);
zumindest eine mechanische Ladeeinrichtung (6) und
einen Antriebsmotor (7) für die Ladeeinrichtung (6), wobei der digitale Rechner (4) Ratenimpulssignale erzeugt, um den Antriebsmotor (7) direkt zu steuern und die Arbeitsweise der mechanischen Ladeeinrichtung (6) mit der Arbeitsweise der Positionsreferenzeinrichtung (12) synchroni­ siert ist.

2. Antriebssteuer- und -synchronisiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsmotor (7) ein Steuerkreis zugeordnet ist, dem eine Serie von Ausgangssignalen des digitalen Rechners (4) zugeführt werden.

3. Antriebssteuer- und -synchronisiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (7) ein Schrittschaltmotor ist.

4. Antriebssteuer- und -synchronisiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (7) ein von variablen Ratensignalen gesteuerter Gleichstrommotor ist.

5. Antriebssteuer- und -synchronisiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsreferenzeinrichtung (12) eine von einer Mehrzahl von Abgabeeinrichtungen in der Fördereinrichtung ist.

6. Antriebssteuer- und -synchronisiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeeinrichtung (16) eine Behälterabgabestation einschließt, der eine Behälterfüllstation und eine Behälterverschließstation nachgeschaltet sind, wobei der digitale Rechner (4) Signale erzeugt, die die Arbeitsweise dieser Stationen mit einem Fördermittel (30) unter Einschluß der Positionsreferenzeinrichtung (12) synchronisiert.