DE3407258C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der genauen Stellung eines beweglichen Glieds - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestim­ mung der genauen Stellung eines beweglichen Glieds und/ oder zur Bestimmung einer von einer Stellung des Glieds aus auszuführenden Korrekturbewegung mittels einer Beob­ achtungs- und Aufzeichnungsmeßvorrichtung. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfah­ rens, insbesondere zum Längsaufschneiden einer bewegten Papierbahn, bei der die Stellung einer Schneidvorrichtung und/oder eine Korrekturbewegung der Schneidvorrichtung mittels einer beweglichen Beobachtungs- und Aufzeichnungs­ meßvorrichtung bestimmbar ist.

In einer Maschine zum Längsaufschneiden einer lau­ fenden Papierbahn sind in der Querrichtung der Maschine eine Anzahl von Schneidmessern angeordnet, die die Bahn in mehrere parallele Bahnabschnitte aufteilen. Der Ort der Schneidmesser bestimmt die Breite der geschnittenen Bahn­ abschnitte. Die Schneidmesser müssen äußerst genau in der Querrichtung der Maschine positioniert werden, um die ge­ wünschte Schneidbreite zu erhalten. Wenn ein abgenutztes Schneidmesser durch ein neues ausgewechselt wird, muß letzteres wieder sehr genau positioniert werden. Das ge­ naue Positionieren eines Schneidmessers in einer gewünsch­ ten Stellung war bisher problematisch und es bestand ein beträchtliches Risiko einer ungenauen Positionierung.

Es ist bekannt, ein System zu benutzen, bei dem die exakte Positionierung eines Schneidmessers erfolgt, indem jede Positionierbewegung von einer Bezugsstellung aus beginnt.

Zum Verändern der Schneidmesserstellung wird also zuerst das Schneidmesser in die Bezugsstellung gebracht. Von die­ ser Bezugsstellung aus wird das Schneidmesser eine be­ stimmte Strecke bewegt, die sich auf der Basis der ge­ wünschten Schneidstellung bestimmt. Nach dieser Bewegung wird jedoch die tatsächliche Stellung des Schneidmessers nicht überprüft. Das System hat mehrere Nachteile. Die Be­ wegung des Schneidmessers zur Bezugsstellung und von die­ ser zur gewünschten Stellung ist zeitaufwendig. Die Bezugs­ stellung selbst kann einen Meßfehler verursachen, wenn sie nicht korrekt angeordnet ist. Die Bewegung zur gewünschten Stellung kann einen Übertragungsfehler einschließen, der nicht festgestellt wird, bis eine unrichtige Schneidbreite ein Faktum ist, oder es muß alternativ eine zusätzliche Kontrollmessung gemacht werden. Außerdem kann die Abnut­ zung der Schneidmesser Meß- und Stellungsfehler verursa­ chen, wenn die Abnutzung den Schneidpunkt bezüglich der Stellung des Meßpunkts verändert.

Aus der GB-A-2 093 189 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der axialen Position eines Maschinenelements auf einer Welle be­ kannt. Die Vorrichtung weist hierfür einen Berührungswandler auf, der an eine radiale Fläche des Maschinenelements angelegt wird. Zusätzlich umfaßt die Vorrichtung einen Stellungswandler in Form eines Lesekopfes, der zusammen mit dem Beobachtungswandler entlang einer elektrisch kodierten Meßstange entlangbewegt wird, die eine Erfassung der absoluten Position ermöglicht. Diese Vorrichtung ist zum einen zeitaufwendig, weil zum Anfahren jeder Meßstelle eine gewisse Zeit notwendig ist. Zum anderen ist die Vorrichtung wegen der elektrisch und/oder magnetisch kodier­ ten Positionsmeßstange des Stellungswandlers sehr kostenaufwen­ dig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer die tatsächliche Stellung eines beweglichen Glieds, z. B. die Stellungen einer Anzahl von Schneidvorrichtungen in einer Papierbahn Schneid-Aufwickelmaschine, direkt gemessen wer­ den kann, ohne daß das Glied nach jeder Messung zu einer Bezugsstellung be­ wegt werden muß. Weiterhin soll die für die Stellungsmes­ sungen benötigte Zeit verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Ver­ fahren bzw. mit einer Vorrichtung gelöst, wie sie in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet sind. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nach der Erfindung kann die Stellung eines beweg­ lichen Glieds durch einen Beobachtungswandler gemessen werden, indem dieser zu einer Beobachtungsstellung bewegt wird, wobei die Stel­ lung des Beobachtungswandlers hinsichtlich seiner Entfernung von ei­ ner Bezugsstellung von einem Stellungswandler erfaßt wird. Indem der Beobachtungswandler zuerst in die eine und dann in die entgegengesetzte Rich­ tung zur Ausführung von Meßbeobachtungen bewegt wird, wird die Stellung des beweglichen Glieds überprüft oder es wird eine neue Stellung bestimmt, wenn die Stellung des beweg­ lichen Glieds nach der ersten Messung korrigiert worden ist.

Durch Erfassen der Stellung der Schneidkante einer Schneidvorrichtung kann immer die exakte Schneidstellung genau bestimmt werden, unabhängig von irgendwelchen Ände­ rungen in anderen Teilen der Schneidvorrichtung. Die Schneidstellung wird vorteilhafterweise durch Erfassen der Stel­ lung der Schneidkante des unteren eines Paars von Schneid­ messern gemessen. Die Bewegung des Beobachtungswandlers kann durch einen geeigneten Antrieb erfolgen.

Es wird eine ohne mechanischen Kontakt arbeitende Meßvorrichtung, z. B. eine optische Vorrichtung, benutzt. Der Stellungswandler kann von demselben Stützelement gehalten und mittels desselben Antriebs bewegt werden wie der Beobachtungswandler. Der Antrieb kann ein Spindelmechanismus oder dgl. sein.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Antrieb ein endloses Förderband mit Führungen und Rollen. Die Bewegung des Bandes wird durch den Stellungswandler überwacht und der Beobachtungswandler ist auf dem Band befestigt und folgt dessen Bewegung. Der Beobachtungswandler ist ein berührungsloser Sensor, der vorgesehen ist, um eine Bezugsfläche in der Bezugsstellung des Systems und die Schneidkante des Schneidmessers, z. B. den untersten Punkt des Schneidmessers zu erfassen.

Die Erfindung wird nachfolgend in zwei Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zum Längsaufschneiden einer bewegten Papierbahn,

Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt einer zweiten Aus­ führungsform der Erfindung, und

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Trägeranordnung für die Schneidvorrichtung.

In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Papierbahn, die in den Fig. 1 und 2 eine Schneidstation senkrecht zur Zeichenebene durchläuft. In der Schneidstation sind Schneid­ vorrichtungen 2 aus je einem Paar rotierender Schneidmes­ ser angeordnet, von denen ein unteres Schneidmesser 4 sich unterhalb der Bahn und ein oberes Schneidmesser 5 oberhalb der Bahn befindet. Die Schneidmesser 4, 5 sind in der Quer­ richtung A der Bahn 1 längs derer gesamten Breite 3 inner­ halb zweier entsprechender Grenzen 9 und 18 des Meßsystems bewegbar. Die Schneidmesser sind mittels Tragarmen 21 an Führungen 22 gehalten. Jeder Tragarm hält mittels eines Lagers 20 ein rotierendes Schneidmesser. Die Schneidmesser 4, 5 schneiden die Bahn 1 längs in mehrere Längsabschnitte 1a. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Schneidvorrich­ tungen 2 entspricht der Breite 3a des geschnittenen Bahn­ abschnitts 1a.

Die Messung der Stellung der Schneidmesser 4, 5 in der Querrichtung der Bahn 1 erfolgt mittels einer Meßvor­ richtung, die einen die Stellung der Schneidmesser 4, 5 er­ fassenden Beobachtungswandler 7 und ein den Bewegungsbe­ reich des Wandlers 7 begrenzendes oder dessen Bezugsstel­ lung 9 bestimmendes Stop- oder Bezugsglied 8 aufweist. Der Beobachtungswandler 7 kann ein berührender oder berührungs­ freier Sensor sein, wie z. B. ein optischer, akustischer oder elektromagnetischer Sensor. Die Stellung des Wandlers 7 gibt, wenn er die Schneidmesser 4, 5 erfaßt, eine Bestim­ mung der Stellung der Schneidmesser mit Bezug zur Bezugs­ stellung 9, die fest oder einstellbar sein kann. Das die Bezugsstellung 9 bestimmende Bezugsglied 8 kann eine ver­ setzte Hilfsstellung 8a haben.

In der Ausführungsform von Fig. 1 wird der Wandler 7 mit Hilfe eines Antriebs 6 in Form eines Förderers in der Querrichtung der Bahn 1 bewegt. Der Förderer weist ein endloses Förderband 10, in einem Rahmen 15 gelagerte Band­ rollen 11 und eine Bandabstützung 12 auf. Ein Beobachtungs­ wandler 7 ist auf eine von dem Band 10 getragene Wandler­ stütze 14 montiert. Ein Stellungswandler 13 ist zur Auf­ zeichnung des Ortes des Beobachtungswandlers 7 mit einer der Bandrollen 11 verbunden. Die Bandabstützung 12 hält den Wandler 7 in genau aufrechter Lage und seine Beobach­ tungsrichtung senkrecht zur Bahn 1. Der Förderer 10, 11 kann durch einen (nicht gezeigten) Elektromotor angetrie­ ben werden. Die Leitungen zur Übertragung der Signale von den Wandlern 7 und 13 zu einer Aufzeichnungsvorrichtung sind ebenfalls nicht gezeigt. Zwei alternative Stellungen 16 und 17 einer Schneidvorrichtung 2 sind dargestellt. Die erste Stellung 16 ist eine Vor-der-Messung Stellung und die zweite Stellung 17 ist eine Endstellung, die aufgrund einer sich auf die Messungen stützenden Korrekturbewegung 19 erhalten wird.

In Fig. 2 sind die Bahn 1 und die Schneidmesser 4 und 5 nur schematisch gezeigt, da die zugehörigen Einzel­ heiten den in Fig. 1 gezeigten entsprechen. Ein Beobach­ tungswandler 7 und ein Stellungswandler 13 sind von einer gemeinsamen Wandlerstütze 14 gehalten, die sich auf Füh­ rungen 26 in der Querrichtung der Bahn 1 bewegt. Diese Be­ wegung wird mittels einer Drehspindel 10a eines Antriebs 6 erhalten. Für die Spindel 10a und ihren Antriebsmotor sowie für die Führungen 26 und für eine Stellungsskala 13a sind Stützen 25 vorgesehen. Der Beobachtungswandler 7 ist ein optischer Sender-Empfänger auf Laserbasis, der mit ei­ nem Strahlungsimpuls 7a zur Erfassung der Schneidkante der Schneidmesser 4, 5 arbeitet. Der Stellungswandler 13 und die Stellungsskala 13a wirken elektromagnetisch zusammen. Die Stellungsskala 13a kann eine Magnetisierung haben, die in der Richtung A stellungsabhängig ist.

Fig. 3 zeigt die Stützanordnung eines oberen Schneidmessers 5. Das Schneidmesser 5 ist an einem Tragarm 21 mon­ tiert, und es ist in den Richtungen des Pfeils B frei dreh­ bar. Mit 24 ist die Schneidkante bezeichnet. Ein Glied 21a verbindet den Tragarm 21 mit einem Schlitten 23, der mit­ tels einer Förderstange 22a auf Führungen 22b bewegbar ist. Der Schlitten 23 hat in der Axialrichtung der Führun­ gen 22b eine kurze Ausdehnung, vorzugsweise von weniger als 20 cm. Der Schlitten 23 ist mit einer lösbaren Klemm­ vorrichtung versehen, die ihn auf der Förderstange 22a verriegelt, um eine Verschiebebewegung zu erhalten. Der Schlitten 23 ist mit Mitteln versehen, um den Tragarm 21 vertikal zu bewegen (Pfeil C). Die Förderstange 22a kann eine axial bewegliche Stange, eine Drehspindel oder dgl. sein.

Der Meß- und Positioniervorgang wird nachfolgend mit Bezug zur Fig. 1 beschrieben. Die Stellung der Schneidmesser 4, 5 wird durch den Beobachtungs­ wandler 7 erfaßt, wenn er sich an der Schneidkante der Schneidmesser 4, 5, vorbeibewegt. Eine Bezugsstellung 9 für den Wandler 7 wird mittels des Bezugsglieds 8 (oder 8a) und des Stellungswandlers 13 aufgezeichnet. In der Praxis erfolgt die Bestimmung der Bezugsstellung, indem der Wandler 7 in Leseberührung mit dem Bezugsglied 8 gebracht wird. Durch Benutzung eines Mikroprozessors können der Ausgang des Stellungswandlers 13 und des Beobachtungswandlers 7 gleichzeitig aufgezeichnet werden. Diese Anordnung kann auch benutzt werden, wenn die Bezugsstellung 9 durch Bewe­ gen des Bezugsglieds auf eine neue Stellung 8a eingestellt worden ist. Die Beobachtungsfunktion des Wandlers 7, 13 wird dann gestoppt oder gestartet, wenn der Wandler 7 die Referenzgliedstellung 8a passiert. Anstelle des Stoppens der Beobachtungsfunktion der Wandler 7, 13 kann auch eine Anordnung zum Stoppen der Bewegung des Förderers 10, 11 be­ nutzt werden. In diesem Fall ist das Bezugsglied 8 z. B. ein den Förderer 10, 11 stoppender oder startender Grenz­ schalter. Die aufgezeichnete Bezugsstellungsablesung kann zum Nullpunkt der Aufzeichnung gemacht werden, wodurch die von dem Wandler 7 erfaßten Stellungen 16, 17 und die ent­ sprechende Ablesung des Stellungswandlers 13 Meßwerte als solche werden. Nach der Aufzeichnung der Bezugsstellung 9 braucht der Wandler 7 nicht mehr in diese Stellung zu­ rückgebracht werden. Zur Vereinfachung wird nun eine Si­ tuation beschrieben, in der die Stellungen aller Schneid­ vorrichtungen 2 zwischen dem Wandler 7 und der rechten Meßgrenze 18 sind. Die Messung wird nur für eine Schneid­ vorrichtung beschrieben.

Der Wandler 7 wird durch den Förderer 10, 11 in die Richtung zur rechten Meßgrenze 18 bewegt. Wenn er die Schneidvorrichtung 2 passiert, erfaßt er die Stellung 16 dieser Vorrichtung durch Abtasten z. B. der Kante des unte­ ren Schneidmessers 4. Die Aufzeichnung der Ablesung des Stellungswandlers 13 erfolgt vorzugsweise gleichzeitig durch Verwendung des Erfassungssignals des Wandlers 7 als Auslöser.

Die die Stellung 16 der Schneidvorrichtung angeben­ de Ablesung wird mit einem der gewünschten Stellung ent­ sprechenden Wert verglichen. Wenn die aktuelle Stellung 16 der Schneidvorrichtung von der gewünschten Stellung ab­ weicht, wird eine Korrekturbewegung 19 in eine neue Stel­ lung 17 ausgeführt. Der Wandler 7 wird dann in die entge­ gengesetzte Richtung zur Bezugsstellung 9 bewegt, wobei die durch die Korrekturbewegung 19 erreichte Stellung 17 gemessen wird. Wenn keine Korrekturbewegung ausgeführt worden ist, wird eine Überprüfung in Form einer wiederhol­ ten Messung der Stellung 16 erhalten.

Die Bewegung der Schneidvorrichtung wird mit Bezug zur Fig. 3 beschrieben. Ein einzelnes Schneidmesser 5 wird in die Axialrichtung der Führungen 22b bewegt, indem der Schlitten 23 auf der sich axial bewegenden Förderstange 22a festgeklemmt wird. Auf diese Weise können mehrere Schneidmesser 5 gleichzeitig um eine gleiche Strecke be­ wegt werden. Die Schneidmesser 5 können auch um unterschied­ liche Strecken bewegt werden, indem die Verbindung zwischen den Schlitten 23 und der Förderstange 22a gesteuert wird. Beide Schneidmesser 4, 5 einer Schneidvorrichtung 2 (Fig. 1) können gleichzeitig bewegt werden, indem ihre Verbindung mit den zugehörigen Förderstangen und die Stangenbewegun­ gen in exakt derselben Weise gesteuert werden. Nach einem Auswechseln eines Schneidmessers kann der Abstand zwischen den Schneidmessern 4, 5 durch Bewegen nur eines Schneidmes­ sers eingestellt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausfüh­ rungsformen beschränkt, Abwandlungen sind innerhalb des Rahmens beigefügter Ansprüche möglich.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung der genauen Stellung (16, 17) eines beweglichen Glieds (2), insbesondere einer Längsschneideeinrichtung (2) in einer Bahnschneide-Vorrichtung, und/oder zum Bestimmen einer von einer Stellung des Glieds (2) aus durchzuführenden Korrektureinstellung (19) des Glieds (2) mit Hilfe einer Beobachtungs- und Aufzeichnungsmeßvorrichtung (7, 13), die aus einem in durch einen Antrieb (6) bewegbaren Beobachtungswandler (7) und einem in Verbindung mit einem bewegten Teil des Antriebs (6) stehenden Stellungswandler (13) besteht, wobei die Stellung des Glieds (2) und/oder eine erforderliche Korrekturbewegung dadurch bestimmt werden, daß der Beobachtungswandler (7) relativ zur Stellung des Glieds (2) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß ein berührungslos arbeitender Beobachtungswandler (7) und ein Stellungswandler (13) verwendet werden, der die Stellung des Beobachtungswandlers (7) relativ zu einer vorgegebenen Bezugsstellung (9) mißt, und
daß die Bestimmung einer durch eine Korrektureinstellung (19) erhaltenen neuen Stellung des Glieds (2) oder eine wiederholte Bestimmung einer Stellung (16) des Glieds (2) durch ein zweites Vorbeibewegen des Beobachtungswandlers (7) an dem Glied (2) in entgegengesetzter Richtung erfolgt.

2. Vorrichtung zur Bestimmung der genauen Stellung (16, 17) eines beweglichen Glieds (2), insbesondere einer Längsschneideeinrichtung (2) in einer Bahnschneide-Vorrichtung, und/oder zum Bestimmen einer von einer Stellung des Glieds (2) aus durchzuführenden Korrektureinstellung (19) des Glieds (2), mit einer Beobachtungs- und Aufzeichnungsmeßvorrichtung (7,13), die aus einem in Querrichtung der aufzuschneidenden Bahn (1) durch einen Antrieb (6) bewegbaren Beobachtungswandler (7) und einem in Verbindung mit einem bewegten Teil des Antriebs (6) stehenden Stellungswandler (13) besteht, wobei die Stellung des Glieds (2) und/oder eine erforderliche Korrekturbewegung dadurch bestimmbar sind, daß der Beobachtungswandler (7) relativ zur Stellung des Glieds (2) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Beobachtungswandler (7) berührungslos arbeitet und der Stellungswandler (13) derart ausgebildet ist, daß er die Stellung des Beobachtungswandlers (7) relativ zu einer vorgegebenen Bezugsstellung (9) mißt, wobei ein Bezugsglied (8) zur Bestimmung der Bezugsstellung (9) vorgesehen ist, und
daß die Bestimmung einer durch eine Korrektureinstellung (19) erhaltenen neuen Stellung des Glieds (2) oder eine wiederholte Bestimmung einer Stellung (16) des Glieds (2) durch ein zweites Vorbeibewegen des Beobachtungswandlers (7) an dem Glied (2) in entgegengesetzter Richtung erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beobachtungswandler (7) zur Erfassung der Schneidkante (24) der Längsschneideeinrichtung (2) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschneideeinrichtung (2) ein oberes Schneidmesser (5) und ein unteres Schneidmesser (4) aufweist, und daß der Beobachtungswandler (7) zur Erfassung der Schneidkante (24) des unteren Schneidmessers (4) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Beobachtungswandler (7) mit einer bewegbaren Trägerstütze (14) des Antriebs (6) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb eine Drehspindel (10a) oder dgl. aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Antrieb (6) ein endloses Förderband (10) und eine Bandabstützung (12) so­ wie Bandrollen (11) aufweist, von denen eine mit Stellungswandler (13) zur Erfassung der Bewegung des För­ derbands (10) versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Beobachtungswandler (7) ein Kon­ taktsensor ist, der vorgesehen ist, um in Kontakt mit zu­ mindest einem Bezugsglied (8) bei der Bezugsstellung (9) und mit einer Schneidkante (24) einer der Schneidvorrich­ tungen (2) zu kommen.