DE3926413C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ungleichförmigkeitsantrieb entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Ungleichförmigkeitsantriebe finden beispiels­ weise Anwendung bei Schlauchziehmaschinen für die Kunst­ stoff- und Papiersackherstellung, bei denen der Klebung, der Schweißung, der Perforation oder dergleichen dienen­ de Werkzeuge taktweise auf ein gleichförmig bewegtes bahnförmiges Material zur Einwirkung gebracht werden, und zwar während eines definierten Wegintervalls und - bezogen auf das bewegte Material - in definierten, das Format der Papier- oder Kunststoffsäcke und damit den Arbeitstakt bestimmenden Wegabständen. Während des genannten Wegintervalls wird eine weitestgehende Gleich­ heit der Geschwindigkeit des Materials und des Werkzeugs angestrebt, welches aufgrund seiner taktförmigen Arbeitsweise entlang geschlossener Kurven geführt ist, die sich in Ebenen senkrecht zur Ebene des Materials erstrecken. Ein voller Umlauf entlang dieser Kurve entspricht einem Arbeitstakt, wobei der, dem genannten Wegintervall entsprechende anteilige Winkelbereich dem Gleichlaufbereich entspricht, während welchem der genannte Gleichlauf zwischen dem Material und dem Werkzeug angestrebt wird.

Es sind Schlauchziehmaschinen bekannt, bei denen eine Reihe von mit Abstand und parallel zueinander geführten bahnförmigen Materialien nacheinander eine Perforations- und eine Querklebungsstation sowie ein System von Aus­ gleichswalzen durchlaufen, welche Stationen mit den entsprechenden Werkzeugen ausgerüstet sind. Die genann­ ten Bahnen durchlaufen diese Maschinen mit konstanter Geschwindigkeit, wobei die einstellbaren Ausgleichswalzen dem Ausgleich von Laufwegunterschieden dienen. Zur Formatänderung müssen die genannten Stationen aufeinander zu bzw. voneinander entfernt werden. Üblicherweise sind zum Antrieb der Werkzeuge der beiden Stationen Kurbelschleifengetriebe eingesetzt, deren Kurbelschleifen um 180° gegeneinander versetzt angeordnet sind, so daß sich für das Werkzeug entlang der genannten Kurve ein ungleichförmiger Drehantrieb ergibt. Nachteilig bei diesen bekannten Maschinen ist, daß trotz der versetzten Anordnung der Kurbelschleifen Restschwingungen auf das Maschinengehäuse übertragen werden, wobei ferner mit diesen Getrieben die angestrebte Gleichheit der Geschwindigkeiten von Werkzeug und Material aufgrund der Kinematik der Kurbelschleifengetriebe bekanntermaßen nur unvollkommen erreichbar ist. Als konstruktiv aufwendig anzusehen ist das System der zwecks Änderung des Taktabstandes verschiebbaren Anordnung wenigstens einer der genannten Stationen sowie die Notwendigkeit der Anordnung entsprechend verstellbarer Ausgleichswalzen, welches für ein genaues Zusammenführen der einzelnen bahnförmigen Materialien bei diesen bekannten Maschinen notwendig ist.

Aus der DE-OS 37 15 146 ist ein Gleichlaufantrieb für Verpackungsmaschinen, insbesondere ein Getriebe bekannt, durch welches die gleichförmige Rotationsbewegung einer Eingangswelle ausgangsseitig in die, entlang einer modifizierten Ellipse geführte Bewegung einer Kurbel umgesetzt wird, welche Kurbel ihrerseits zur taktweisen Führung eines Werkzeugs dient. Die Modifizierung der Ellipse erfolgt derart, daß deren, beiderseits der großen Achse liegende Abschnitte begradigt sind, wobei diese begradigten Abschnitte zur Parallelführung von Werkzeug und Material im Gleichlaufbereich benutzt werden. Bekannt ist aus dieser Druckschrift ferner, dem genannten Getriebe einen Ungleichförmigkeitsantrieb vorzuschalten, dessen Zweck darin gesehen wird, durch Variierung der Drehzahlen während der Gleichlaufphase einerseits und der Rückführphase andererseits die Taktabstände zu variieren. Aufgrund der, durch die Geometrie des Getriebes festgelegten Länge des Gleichlaufbereichs ändert sich hierbei entsprechend den geänderten Taktabständen der Streckenanteil des Taktabstandes, während welchem ein Gleichlauf von Werkzeug und Material gegeben ist.

Aus der DE 27 50 384 C2 ist eine Rotorschneideeinrichtung zum Zerschneiden einer Materialbahn in Abschnitte von vorgegebener Länge bekannt, bei welcher ein Schneidrotor mittels eines entsprechend ausgebildeten Antriebssystems - über eine volle Umdrehung gesehen - ungleichförmig steuerbar ist, und zwar derart, daß sich ein Gleichlaufabschnitt ergibt, in dem die Drehgeschwindigkeit des Schneidrotors an die Materialbahngeschwindigkeit angeglichen ist und ein sonstiger Bereich, in dem der Schneidrotor in die Ausgangsposition zurückgeführt wird, in der ein Schneidvorgang beginnt, wobei sich beide Abschnitte zeitlich und räumlich zu einem Arbeitstakt komplettieren. Durch Variierung des letztgenannten Bereichs ist bei unveränderter Materialbahngeschwindigkeit der Arbeitstakt und damit der Abstand zwischen zwei Schnitten bzw. die Formatlänge variierbar. Die Ungleichförmigkeit des Umlaufs des Schnittrotors wird durch Kombinationen vorgegebener durch Beschleunigungs- bzw. Verzögerungskoeffizienten charakterisierter Rampenfunktion gesteuert, welche an ihren Endbereichen jedoch stets durch Unstetigkeitspunkte des Drehzahlverlaufs gekennzeichnet sind. Letztere bringen eine gewisse Neigung zu Schwingungen mit sich, welche Drehzahl- und Durchsatzbegrenzungen sowie verhältnismäßig schwere, massereiche Konstruktionsformen zur Folge haben.

Aus "Technische Rundschau" 48/87, Seiten 58 bis 62 sind Mehrmotorenantriebssysteme, speicherprogrammierbare Regelungen und digitale Drehzahlmeßverfahren bekannt, insbesondere Prozeßregelungen, welche auf eine Drehmoment- und Drehzahlsteuerung mehrerer Motoren in zeitlich vorgegebener Folge gerichtet sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Ungleichförmig­ keitsantrieb der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend auszugestalten, daß in konstruktiv einfacher Weise der Arbeitstakt und damit die Formatlänge des zur Verwendung als Verpackungsmaterial bestimmten bahnartigen Materials veränderbar ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Ungleichförmigkeitsantrieb durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist zunächst einmal die steuerungstechnische Zusammenfassung wenigstens zweier, nach vorgebbaren Drehzahl-Drehwinkel-Programmen ungleichförmig steuerbarer Motoren mittels einer Folgesteuerung, und zwar derart, daß in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Arbeitstakt sowie einem Taktabstand die wenigstens zwei Motoren bzw. beiden Gruppen von Motoren nacheinander zeitlich gestaffelt entsprechend den ihnen jeweils zugeordneten, taktweise ablaufenden Drehzahl-Drehwinkelprogrammen ausgesteuert werden. Beide Motoren bzw. Gruppen von Motoren können jeweils identische Drehzahl-Drehwinkel­ programme aufweisen - diese können jedoch auch verschie­ den sein. Wesentlich ist lediglich, daß der Arbeitstakt aller Drehzahl-Drehwinkelprogramme als solcher gleich ist, jedoch entsprechend dem Taktabstand zu unterschied­ lichen Zeitpunkten beginnt. Unter Taktabstand soll hier der Zeitabstand zwischen den Anfangszeitpunkten der bei den beiden Motoren bzw. Gruppen von Motoren ablaufenden Drehzahl-Drehwinkelprogramme bzw. der Zeitabstand zwischen den Eingriffen der wenigstens zwei unterschiedlichen, in unterschiedlichen Bearbeitungsstationen befindlichen Werkzeuge bezeichnet werden, wohingegen mit Arbeitstakt der konkrete Ablauf eines Drehzahl-Drehwinkelprogramms - über eine volle Umdrehung einer Taktwelle - bezeichnet sein soll. Die eingesetzten Motoren können grundsätzlich beliebig sein, sie müssen lediglich zur drehwinkelgenauen Steuerung ihrer Antriebsdrehzahl geeignet und demzufolge mit entsprechenden Regelungs- bzw. Steuerungselementen ausgerüstet sein. Es können ferner im Bedarfsfall mehr als zwei Motoren bzw. Gruppen von Motoren in diesem Sinne steuerungstechnisch miteinander verknüpft sein. Geht man beispielsweise von einem Ungleichförmigkeitsantrieb mit zwei, zeitlich gestaffelt ausgesteuerten Motoren aus, denen jeweils ein bestimmtes Werkzeug zugeordnet ist, beispielsweise ein Klebewerkzeug sowie ein Perforationswerkzeug, die nacheinander auf das genannte Material einwirken, ist durch den Abstand deren Einwirkungsstellen eine Formatlänge gegeben, wobei der Abstand zwischen den Einwirkungsstellen zweier gleicher Werkzeuge der Länge eines Arbeitstaktes - in der Ebene des bahnförmigen Materials gesehen - entspricht. Man erkennt, daß aufgrund des vergleichsweise einfachen Funktionszusammenhangs zwischen Taktabstand, Arbeitstakt, Bahnweg und Formatlänge letztere bei unveränderter räumlicher Anordnung der Werkzeuge lediglich durch Veränderung dieser genannten Parameter variierbar ist. Angewandt auf eine Schlauchziehmaschine bedeutet dies, daß die Perforations- und Klebestationen ortsfest angebracht werden können und daß ein genaues Zusammenführen mehrerer Bahnen ohne das eingangs genannte System einstellbarer Ausgleichswalzen möglich ist. Somit liefert der erfindungsgemäße Ungleichförmigkeitsantrieb die wesentliche Voraussetzung für eine konstruktive Vereinfachung von Verpackungsmaschinen bei gleichzeitig sehr flexibler Einstellmöglichkeit hinsichtlich der Formatlänge. In Abhängigkeit von einem vorgebbaren Arbeitstakt sowie dem Vorschub des bahnförmigen Materials werden die wenigestens zwei Motoren bzw. Gruppen von Motoren somit zeitlich gestaffelt nacheinander angesteuert, wobei die Ungleichförmigkeit der Drehzahl beider Motoren gleichartig sein kann, die individuellen Drehzahlprogramme jedoch phasenverschoben ablaufen. Dies bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, daß die, unterschiedlichen Bearbeitungen des bahnförmigen Materials dienenden, innerhalb der Verpackungsmaschine unterzubringenden Bearbeitungsstationen ortsfest angeordnet sein können, so daß Änderungen der Formatlänge steuerungstechnisch auf bloße Änderungen des Arbeitstaktes sowie des Vorschubs zurückführbar sind. Als Eingangsgrößen für die Steuerung fungieren somit die Drehzahl einer, den Arbeitstakt bestimmenden Taktwelle einerseits sowie eine, den Vorschub des bahnförmigen Materials andererseits bestimmenden Vorzugswelle. Die Ungleichförmigkeit der Umläufe der einzelnen Motoren ist nach wenigstens einem vorgebbaren Drehzahl-Drehwinkelprogramm steuerbar, wobei die Ungleichförmigkeit durch wenigstens eine elektronisch gespeicherte, analytische, über eine Taktwellenumdrehung stetige Funktion gesteuert wird, der die Rolle eines drehwinkelabhängigen Sollwertgebers zukommt. Die Parameter Arbeitstakt und Taktabstand sind jeweils aus mittels Drehwinkelgebern ermittelten Meßsignalen ableitbar, wobei die Drehwinkelgeber durch die Drehbewegung einer Taktwelle bzw. einer Vorzugswelle beeinflußt werden. Während die Taktwelle Anfangs- und Endzeitpunkt eines vollständigen Arbeitstaktes vorgibt bzw. durch ihre Drehzahl die Arbeitsgeschwindigkeit, ist aus der Drehung der Vorzugswelle ein Meßsignal für den Weg des bahnförmigen Materials gegeben, welches zur Festlegung der Zeitpunkte des zeitlich gestaffelten Ansteuerns der genannten Motoren bzw. Motorengruppen umsetzbar ist. Es ist eine besondere Baugruppe vorgesehen, welche der Bildung von Anfangssignalen der Arbeitstakte der einzelnen Motoren bzw. Gruppen von Motoren dient, welche Arbeitstakte sich um wählbare Wegintervalle unterscheiden. Aufgrund der steuerungstechnischen Verknüpfung der einzelnen Motoren über dieses Wegintervall/diese Wegintervalle laufen deren Arbeitstakte automatisch in entsprechender zeitlicher Staffelung ab. Es werden somit die einzelnen Motoren nacheinander angesteuert, woraufhin das diesem jeweils zugeordnete Drehzahl-Drehwinkelprogramm abläuft.

Jede, einem Motor zugeordnete Baugruppe der Steuer- und Regelelektronik umfaßt entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4 jeweils wenigstens ein Speicherelement zur Speicherung wenigstens einer, die Ungleichförmigkeit der Drehbewegung während eines Arbeitstaktes beschreibenden Funktion. Diese Funktion, welche vorzugsweise zwischen zwei Grenzfunktionen stufenlos wählbar ist, wird zu Beginn eines jeden Arbeitstaktes erneut aufgerufen und zur ungleichförmigen Steuerung des Motors benutzt. Da über die Variierung der Ungleichförmigkeitsfunktion der Gleichlaufbereich veränderbar ist und eine Änderung des Gleichlaufbereichs mit einer Änderung der Geschwindigkeit in diesem Bereich verbunden ist, ist insbesondere bei der stufenlosen Verstellbarkeit dieser Funktion eine optimale Anpassung an unterschiedliche Vorzugsgeschwindigkeiten gegeben. Die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 sind auf weitere alternative Ausgestaltungen der Anordnung des Werkzeugs gerichtet, durch welche unmittelbar die Formatlänge beeinflußbar ist. So kann durch Anordnung von beispielsweise kleinen Werkzeugen - in gleichmäßiger Verteilung entlang des Umfangs der jeweiligen Antriebswelle die sich ergebende Formatlänge auf 1/n einer Bezugslänge verkürzt werden.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 sind die zwischen den Arbeitstakten der einzelnen Motoren bzw. Gruppen von Motoren bestehenden Wegverschiebungen wählbar und können für jeden Motor der einen Gruppe individuell vorgegeben werden. Die Wegverschiebungen können jedoch auch für alle Motoren einere Gruppe untereinander gleich sein.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 besteht die Möglichkeit, die Anfangszeitpunkte der den einzelnen Motoren zugeordneten Arbeitstakte einer Gruppe individuell einzustellen. In Verbindung mit feststehenden, untereinander gleichen Zeitverschiebungen der Arbeitstakte der Motoren der zweiten Gruppe ergibt sich hierdurch bei Schlauchziehmaschinen, bei denen mehrere Materialbahnen zueinander parallel geführt werden, die Möglichkeit, durch Verschiebung der genannten Anfangszeitpunkte Laufwegunterschiede der Bahnen auszugleichen, so daß das System der in diesem Zusammenhang bekannten Ausgleichswalzen entfallen kann.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Perforations- und Querklebungsteils einer an sich bekannten Schlauchzieh­ maschine für die Papiersackherstellung;

Fig. 2 eine Schemadarstellung des, der Perforation und Querklebung zugeordneten Antriebes;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei­ spiels eines erfindungsgemäßen Ungleichförmigkeitsan­ triebs für die Perforation und die Querklebung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbei­ spiels eines Ungleichförmigkeitsantriebs ähnlich demje­ nigen nach Fig. 3;

Fig. 5 eine Abwandlung des Blockschaltbilds gemäß den Fig. 3 und 4;

Fig. 6 eine weitere Abwandlung des Blockschaltbilds, insbesondere eine Anwendung des erfindungsgemäßen Systems bei Mehrmotorenantrieben;

Fig. 7 eine Abwandlung des Blockschaltbilds gemäß Fig. 6;

Fig. 8 eine Darstellung möglicher Konstruktionsvarianten der Perforationsmesser- und Querklebungsträger;

Fig. 9 eine diagrammartige Darstellung des Funktionszu­ sammenhangs zwischen dem ausgangsseitigen Drehwinkel des Ungleichförmigkeitsantriebs und demjenigen der Taktwelle.

Mit 1 sind in Fig. 1 mehrere, übereinander geführte, zur kontinuierlichen Herstellung von sackartigen Verpackun­ gen dienende, aus Papier oder Kunststoff bestehende Bahnen bezeichnet. Die Bahnen 1 werden von zeichnerisch nicht dargestellten Rollen abgespult und durchlaufen eine Vorrichtung 2 global in Richtung des Pfeiles 3. Die Bahnen 1 unterliegen innerhalb der Vorrichtung diversen Behandlungsschritten wie z.B. dem Anbringen von Perfo­ rationen, Klebungen bzw. Verschweißungen und dergleichen und liegen an der Stelle 4 als Ausgangsprodukt in der Form eines schlauchartigen, durch Querklebungen und Perforationen unterteilten Verpackungsmaterials vor.

Bei sämtlichen der genannten Behandlungsschritte wirken auf die innerhalb der Vorrichtung 2 mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegten Bahnen diverse Behandlungswerk­ zeuge ein, die oberhalb und/oder unterhalb der Bahn angeordnet sind, die taktweise zur Einwirkung auf die Bahnen gelangen und während der Einwirkung entlang einem, im folgenden als Gleichlaufbereich bezeichneten Streckenelement im wesentlichen geschwindigkeitsgleich zu der jeweiligen Bahn 1 geführt werden sollen. Dieser Gleichlaufbereich bestimmt bei gegebener Geschwindigkeit der Bahn 1 den Weg, während welchen das Werkzeug in Wechselwirkung mit dieser tritt. Die einzelnen Werkzeuge sind demzufolge an zeichnerisch nicht dargestellten Trägern gelagert und - senkrecht zur Ebene der einzel­ nen Bahn 1 gesehen - entlang geschlossener Kurven ge­ führt, wobei der genannte Gleichlaufbereich ein Element dieser Kurven ausmacht und wobei bei gegebener Geschwin­ digkeit der Bahn 1 die für einen vollständigen Umlauf der Träger entlang der genannten Kurven benötigte Zeit als der Arbeitstakt festgelegt ist, nämlich der Abstand - in Längsrichtung der einzelnen Bahn 1 gesehen - zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten der bewegten Bahn, an der das genannte Werkzeug zum Einsatz gelangt. Während innerhalb des genannten, vorzugsweise parallel zu der Bahn 1 verlaufenden Gleichlaufbereichs die Geschwindig­ keit des genannten Trägers durch die Geschwindigkeit der Bahn 1 vorgegeben ist, kann dessen Geschwindigkeit während des übrigen Teils der genannten Kurve, des Rücklaufbereichs unter Einsatz eines Ungleichförmigkeits­ antriebs in weiten Grenzen verändert werden, so daß entsprechend dem Ausmaß dieser Veränderungen bei gegebe­ ner Geschwindigkeit der Bahn Änderungen des Arbeitstaktes bei ansonsten unverändertem Gleichlaufbereich möglich sind. Rücklaufbereich und Gleichlaufbereich ergänzen sich naturgemäß stets zu einer vollen Umdrehung der Taktwelle.

Entlang der Führung der einzelnen Bahn 1 kommen unter­ schiedliche Werkzeuge bzw. Werkzeugsätze zum Einsatz, die wiederum ihrerseits einer besonderen Steuerung bedürfen. Lediglich beispielhaft sind in Fig. 1 mit 5 eine Perforations- und mit 6 eine Querklebungsstation bezeichnet, die - in Richtung des Pfeiles 3 gesehen - somit in Vorschubrichtung der Bahnen 1 mit Abstand voneinander innerhalb der Vorrichtung 2 angeordnet sind. Beide Stationen 5, 6 sind gerüstartig aufgebaut und umfassen jeweils eine Vielzahl von Perforations- und Querklebungswerkzeugen die in zeichnerisch nicht näher dargestellter Weise an Trägern befestigt sind und jeweils gleichzeitig zur Einwirkung gelangen. Entsprechend dem Abstand der beiden Stationen 5, 6 voneinander ist bei gegebener Vorschubgeschwindigkeit der Bahnen 1 das Format - in Richtung des Pfeiles 3 gesehen - der jeweils durch eine Querklebung und eine Perforation begrenzten einzelnen Verpackungseinheiten festgelegt, nachdem die, im Rahmen der einzelnen Stationen 5, 6 befindlichen Werkzeuge im wesentlichen gleichzeitig zur Einwirkung auf die Bahnen 1 gelangen. Zur Formatänderung, d.h. zur Veränderung des Abstands einer Querklebung von einer Perforation ist das, die Perforationsstation 5 bildende Gerüst innerhalb der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles 3 verschiebbar angeordnet, wobei eine Verschiebeposition in strichpunktierter Form 5′ wiedergegeben ist. Man erkennt, daß aufgrund des Funktionszusammenhangs zwischen dem Taktabstand, der Vorschubgeschwindigkeit der Bahnen, dem Gleichlaufbereich sowie der - über eine volle Umdre­ hung gesehen - Charakteristik des Ungleichförmigkeitsan­ triebs bei Änderung des Taktabstands im Bereich der letztgenannten drei Funktionsgrößen entsprechende Anpas­ sungen vorgenommen werden müssen. Man erkennt ferner, daß zwischen den Arbeitstakten beider Stationen 5, 6 aufgrund des genannten Formats und - hiermit verbunden - des Taktabstands eine enge funktionale Abhängigkeit besteht.

Mit 7 ist ein an sich bekanntes System von Ausgleichswal­ zen bezeichnet, die beim Zusammenführen der Bahnen 1 dem Ausgleich von Laufwegunterschieden dienen.

Das Gruppen von in Durchlaufrichtung eines zu behandelnden bahnförmigen Materials mit Abstand voneinander angeordneten Werkzeugen zugeordnete Antriebs­ system ist speziell auf die obengenannte Problematik zugeschnitten, d.h. es wird den einzelnen Werkzeuggruppen ein Ungleichförmigkeitsantrieb zugeordnet, der von einer überlagerten, auf eine zyklische Arbeitsweise der An­ triebssysteme hin ausgerichteten Steuerung geführt ist. Die Grundgedanken des erfindungsgemäßen Antriebssystems sind jedoch nicht nur bei Vorrichtungen gemäß Fig. 1 anwendbar - ihre Anwendung kommt vielmehr stets in solchen Zusammenhängen in Betracht, bei der zwei oder auch mehr zyklisch und damit in koordinierter Weise zusammenwirkende Ungleichförmigkeitsantriebe bei konti­ nuierlichen Fertigungsprozessen zusammenwirken. Die folgende, den genauen Aufbau der Antriebssysteme betreffende Beschreibung ist somit lediglich beispielhaft auf zwei, in Materialflußrichtung hintereinander angeordnete Antriebe beschränkt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau des Antriebs­ systems in allgemeinster Form. Es geht hierbei um ein Antriebssystem 8, dessen Eingangsgröße eine Taktwelle 9 oder ein sonstiger Zeitgeber ist und deren Ausgangsgrößen zwei ungleichförmige Drehbewegungen 10, 11 sind, deren Ungleichförmigkeitscharakteristik steuerbar ist. Letzte­ re Drehbewegungen sind die Drehbewegungen, denen jeweils die Träger im Rahmen der Perforations- bzw. der Querklebungsstation 6 unterliegen. Diese Träger können durch diese Drehbewegung in einer parallel zur Ebene der Bahnen 1 geführten Position geführt werden. Sie werden in jedem Fall zyklisch im Sinne vorgegebener Taktzeiten der Bahn genähert und führen - in Ebenen senkrecht zu den Bahnen 1 gesehen - Bewegungen entlang einer geschlossenen Kurve aus.

In den Fig. 3 bis 8 sind Funktionselemente, die mit denjenigen der Fig. 1 und 2 übereinstimmen, entsprechend beziffert, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Merkmale verzichtet wird.

Fig. 3 zeigt ein erstes Schaltschema eines Antriebssystems in einfachster Form. Es wird dieses im folgenden anhand lediglich zweier Motoren 12, 13 erläutert, wobei erstgenannter Motor der Perforations­ station 5 und letztgenannter der Querklebungsstation 6 zugeordnet ist. Die Elektromotoren 12, 13 sind derart beschaffen, daß eine drehwinkelgenau entsprechende Drehzahlsteuerung möglich ist, und zwar entsprechend einer vorgebbaren Drehzahl-Drehwinkel-Charakteristik. Ihre Antriebswellen 14, 15 stehen mit zeichnerisch nicht dargestellten Getrieben in Verbindung, die das mecha­ nische Bindeglied zu einem Träger darstellen, der auf­ grund der Übertragungscharakteristik des Getriebes in einem Gleichlaufbereich parallel zu der zu behandelnden Bahn 1 geführt sein kann.

Mit 16, 17 sind inkremental arbeitende Drehwinkelgeber des Motors 12 und des Motors 13 bezeichnet, die ihrer­ seits wiederum mit individuell einem jedem Motor 12, 13 zugeordneten elektrischen Baugruppen 18, 19 in Verbin­ dung stehen, welche summarisch die dem einzelnen Motor zugeordneten steuer- und regelelektronischen Bauteile umfassen. Letztgenannte Bauteile können zu Wartungs- und Inspektionszwecken modulartig aufgebaut sein und beispielsweise aus einem Anlaufschaltungs-, einem Ver­ sorgungs-, einem Kondensator-, einem Servo- und einem Diagnosemodul bestehen. Diese Baugruppen 18, 19 sind naturgemäß auf die Beschaffenheit bzw. das Meßprinzip der Drehwinkelgeber 16, 17 und der Motore 12, 13 zuge­ schnitten, so daß in diesen Baugruppen stets die voll­ ständige Information betreffend den momentanen Drehwin­ kel sowie die Drehzahlen der Antriebswellen 14, 15 und die Ströme der Motoren zur Verfügung steht.

Mit 20 sind Leitungsgruppen bezeichnet, die bei beiden Motoren 12, 13 diese mit den Baugruppen 18, 19 verbinden und der Übertragung von Meßdaten dienen, während mit 21 wiederum beiden Motoren zugeordnete Leitungsgruppen bezeichnet sind, welche der Übertragung von Steuerungs­ daten einschließlich der Energieversorgung dienen. Die Pfeile auf den jeweiligen Leitungsgruppen deuten hierbei die Richtung des jeweiligen Informations-und Energie­ flusses an.

Die Baugruppen 18, 19 fungieren regelungstechnisch als Sollwertgeber für die Drehwinkel der Antriebswellen 14, 15, wobei diese Sollwerte aus Meßwerten abgeleitet werden, die über Leitungsgruppen 22, 23, jeweils indivi­ duell den Baugruppen 18, 19 übertragen werden. Die über die Leitungsgruppen 22, 23 übertragenen Meßwerte betreffen Drehwinkelinformationen, die wie folgt gebildet werden:

Als Eingangsgrößen zur Ermittlung der genannten Meßwerte fungieren wiederum inkremental arbeitende Drehwinkelge­ ber 24, 25, von denen der erstgenannte einer Vorzugswelle 26 und der letztgenannte der Taktwelle 9 zugeordnet ist. Im Verlauf der, den Drehwinkelgeber 24 mit der Baugruppe 19 verbindenden Leitungsgruppe 23 befindet sich eine weitere Baugruppe 27, die ihrerseits über eine Leitungs­ gruppe 28 mit der Leitungsgruppe 22 in Verbindung steht.

Durch die Drehung der Taktwelle 9 wird die Zeitdauer eines Arbeitstaktes, welcher einer vollen Umdrehung der genannten Wellen entspricht, festgelegt. Einer vollen Umdrehung der Taktwelle 9 entspricht auch eine volle Umdrehung der Antriebswelle 14, während welcher das in Fig. 2 nicht gezeigte Werkzeug in einem Gleichlaufbereich beispielsweise parallel zu der Bahn 1 geführt ist und anschließend in seine Ausgangslage überführt wird, an die sich der nächste Takt anschließt. Über die Taktwelle 9 wird somit der Anfangsimpuls gesetzt, der über die Baugruppe 18 entsprechend einer vorgegebenen Drehzahl- Drehwinkel-Kurve ausgehend von dem genannten Anfangspunkt über den Gleichlaufbereich zurück zum Anfangspunkt führt. Entsprechend der genannten Kurve erfolgt hierbei die Drehung der Antriebswelle 14 - über eine volle Umdrehung und damit einen Arbeitstakt gesehen - ungleich­ förmig, wobei die, dem jeweiligen Drehwinkel zugeordnete Drehzahl durch die Baugruppe 18 festgelegt ist und über die Leitungsgruppe 21 dem Motor 12 übertragen wird. In dem in Fig. 3 gezeigten einfachsten Fall ist hierbei nur eine bestimmte Kurve möglich, welche über einen in der Baugruppe 19 vorhandenen Rechner proportional verschoben werden kann.

Aus den, über den Drehwinkelgeber 24 gelieferten Infor­ mationen über den Drehwinkel und damit die Drehzahl der Vorzugswelle 26 in Verbindung mit den, über die Leitungsgruppe 28 übertragenen Drehwinkelinformationen des Drehwinkelgebers 25, insbesondere den durch diesen gegebenen Startimpuls für einen Arbeitstakt ist mittels der Baugruppe 27 entsprechend einer vorgegebenen Format­ länge, nämlich dem Abstand zwischen einer Querklebung und einer Perforation der zu behandelnden Bahn 1 das Ausmaß einer Zeitverschiebung eines Startimpulses ermit­ telbar, der anschließend über die Leitungsgruppe 23 und die Baugruppe 19 die gegenüber dem Motor 12 phasenver­ schobene Aussteuerung des Motors 13 bewirkt. Beide, jeweils im wesentlichen durch Motoren 12, 13 und Baugrup­ pen 18, 19 definierbare, untereinander gleiche Funktions­ einheiten gelangen somit entsprechend der, durch die Baugruppe 27 vorgegebenen einstellbaren Phasenverschie­ bung nacheinander zum Einsatz. Den Motoren 12, 13 ist somit eine, durch die Taktwelle 9 bestimmte Folgesteue­ rung überlagert, welche bei gegebener Drehzahl der Taktwelle 9 durch Variierung des Ausmaßes der genannten Phasenverschiebung über die Baugruppe 27 Formatänderun­ gen ermöglicht. Über die Baugruppen 18, 19 wird somit lediglich im Rahmen eines Arbeitstaktes ein bestimmter Kurvenverlauf, nämlich das Ausmaß und die genaue Charak­ teristik der Ungleichförmigkeit der Drehbewegung der Antriebswellen 14, 15 vorgegeben. Durch die Art der in diesen Baugruppen 18, 19 vorprogrammierten Ungleichförmig­ keitskurven ist auch die Länge des Gleichlaufbereichs vorgegeben.

Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Schalt­ schemas unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 3 lediglich darin, daß einer jeden Baugruppe 18, 19 diverse Speichereinheiten 29 sowie jeweils ein Wahlschalter 30, 31 zugeordnet sind. Die Speichereinheiten 29 sind schematisch jeweils in einzelne Funktionsblöcke aufge­ spalten, von denen jeder der Speicherung einer bestimm­ ten Ungleichförmigkeitskurve dient und wobei mittels der Wahlschalter 30, 31 über die Baugruppen 18, 19 jeweils eine bestimmte wählbare Kurve dem Betrieb der Motoren 12, 13 zugrunde gelegt werden kann. Die Wahlschalter 30, 31 können einzeln betätigt werden - sie können jedoch auch - wie in der Zeichnungsfigur 4 durch die strichpunk­ tierte Linie angedeutet - mechanisch oder in sonstiger Weise gekoppelt werden, so daß in einer Schalterstellung die Ungleichförmigkeitskurven beider Motoren 12, 13 festgelegt sind. Die Wirkungsweise des Schaltschemas gemäß Fig. 4 entspricht im übrigen demjenigen der Fig. 3.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 und 4 sind Drehwinkelgeber 24, 25 vorgesehen, die an irgend einer Stelle mit der Vorzugswelle 26 bzw. der Taktwelle 9 zusammenwirken. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind diese Drehwinkelgeber 24, 25 unmittelbar dem Vorzugsmotor 32 bzw. dem Taktwellenmotor 33 zugeordnet. Der Funktionsablauf der phasenverschobenen Steuerung der Motoren 12, 13 entspricht im übrigen demjenigen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele.

Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt eine Ausgestaltung bzw. Erweiterung des in Fig. 5 gezeig­ ten Schaltschemas auf mehrere Motoren für Perforations- und Querklebungsstationen dar. Ausgangspunkt dieser Folgesteuerung sind wiederum Drehwinkelgeber 24, 25 der Vorzugswelle 26 bzw. der Taktwelle 9. Ziel dieser Folge­ steuerung ist die gleichzeitige Steuerung dreier Motoren 12, 12′, 12′′ für Perforationen, welchen Motoren jedoch unterschiedliche Startimpulse und damit Arbeitstakte zugeordnet sind. Ziel der Folgesteuerung ist ferner die gleichzeitige Steuerung zweier Motoren 13, 13′ für Quer­ klebungen, deren Startimpulse zeitlich denjenigen des Motors 12 nachgeordnet sind, deren Impulsverschiebung bzw. Phasenverschiebung gegenüber den jeweiligen Motoren 12, 12′ durch die Baugruppe 27 vorgegeben und aus einem, von dem Drehwinkelgeber 24 abgeleiteten Meßwert ent­ sprechend einer vorgegebenen Formatlänge gegeben ist. Die, den Motoren 12, 13 entsprechenden Steuerungselemente der Motoren 12′, 13′ bzw. 12′′ und 13′′ sind jeweils durch Hinzufügen eines ′,′′ bezeichnet worden und unter­ einander gleichartig ausgebildet.

Mit 34, 34′ und 34′′ sind jeweils Wahltaster bezeichnet, die in Verbindung mit Baugruppen 35, 35′ und 35′′ jeweils der Einstellung unterschiedlicher Startimpulse für die nachgeordneten Motoren dienen, wobei durch diese Impuls­ verschiebung die Funktion der an sich bekannten Aus­ gleichswalzen (Fig. 1) ersetzt wird. Hierbei ist jeder Bahn 1 ein derartiger Wahltaster 34, 34′, 34′′ zugeordnet. Über den Wahlschalter 30 wird die, einer jeden der Baugruppen 18, 18′, 18′′; 19, 19′, 19′′ jeweils zugeordnete Ungleichförmigkeitskurve unter Mitwirkung der Speicher­ einheit 29 festgelegt.

Man erkennt aus obigen Ausführungen, daß zum einen die Funktion der bekannten Ausgleichswalzen, nämlich der Ausgleich von unterschiedlichen Laufwegunterschieden nunmehr auf elektronischem Wege durch entsprechende Betätigung der Wahltaste 34, 34′, 34′′ bewirkbar ist. Man erkennt ferner, daß der Betrieb der Motoren 13, 13′ und damit die Querklebung in gleicher Weise von der, über die Baugruppe 27 vorgegebenen Impulsverschiebung gegen­ über dem Startimpuls der Baugruppe 18 abhängt. Die Wirkungsweise der Baugruppen 18, 19 entspricht im übrigen derjenigen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele.

Das Schaltschema gemäß Fig. 7 entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 6, mit der Ausnahme, daß die Dreh­ winkelgeber 24, 25 unmittelbar einem Vorzugswellenmotor 32 bzw. einem Taktwellenmotor 33 zugeordnet sind.

Fig. 8 zeigt einige unterschiedliche Ausführungsformen von Perforationsmesserträgern, die jeweils um Achsen 36 senkrecht zur Zeichenebene drehbar angeordnet sind. Die Achsen 36 verlaufen hierbei jeweils in Ebenen parallel zu den Bahnen und senkrecht zur Vorzugsrichtung. Mit 37 und 38 sind hiernach Perforationsmesserträger für lange bzw. kurze Formate bezeichnet, wohingegen mit 39 ein solcher Perforationsmesserträger bezeichnet ist, bei dem zwei Messerarme - um 180° zueinander versetzt auf einer Welle angeordnet ist, wodurch die Formatlänge bei anson­ sten unveränderten Verhältnissen halbierbar ist. Für Leimauftragsformatträger gelten gleiche Gesichtspunkte.

Die grafische Darstellung gemäß Fig. 9 dient der Verdeut­ lichung der über die Baugruppen 18, 19 vorgebbaren Ungleichförmigkeitskurven, welche die Zuordnung des Drehwinkels der Antriebswellen 14, 15 zum Drehwinkel der Taktwelle wiedergeben. Es ist demzufolge auf der Abszisse mit ϕ_T der Drehwinkel der Taktwelle über eine volle Umdrehung aufgetragen und auf der Ordinate mit ϕ_A der Drehwinkel einer Antriebswelle - wiederum über eine volle Umdrehung. Die gerade Linie 40 gibt hierbei den Verlauf des Drehwinkels der Antriebswelle bei gleichför­ mig verlaufender Charakteristik zu, d.h. bei Proportiona­ lität zwischen ϕ_A und ϕ_T. Diese Linie 40 dient als Vergleichsmaßstab für das Ausmaß der Ungleichförmigkeit der Drehbewegung der Antriebswelle, welche durch ein wechselndes Vor- und Nacheilen gegenüber dem Drehwinkel der Taktwelle charakterisiert ist.

Mit 41, 42, 43 bzw. 41′, 42′, 43′ sind eine Reihe von Funktionen bezeichnet, die unterschiedlichen Ungleich­ förmigkeitskurven entsprechen, denen allen jedoch gemein­ sam ist, daß sie zu einem definierten Drehwinkel der Taktwelle, hier bei 0° beginnen, im weiteren Verlauf des Drehwinkels der Taktwelle gegenüber der Linie 40 vor- bzw. nacheilen, um schließlich am Ende einer vollen Umdrehung wieder in der gleichen Phasenlage wie bei 0° mit der Linie 40 zusammenfallen. Die Funktionen 41, 42, 43 sind hierbei dadurch charakterisiert, daß diese beginnend bei 0° gegenüber der Linie 40 zunächst voreilen, während die übrigen Funktionen 41′, 42′, 43′ zunächst nacheilen. Die Funktionen 41, 42 wechseln ihre Phasenlage gegenüber der Linie 40 einmal, die Funktionen 43, 43′ hingegen zweimal. Aus letzterem folgt, daß die Funktionen 43, 43′ solchen Ungleichförmigkeitskurven zugeordnet sind, bei denen eine Umdrehung zwei Arbeitsbereiche und damit zwei Gleichförmigkeitsbereiche zugeordnet sind, bei denen das Werkzeug zur Einwirkung auf die Bahn gebracht wird. Solches könnte beispielsweise mit Perforationsmesser- bzw. Leimauftragsformatträgern 39 erreicht werden.

Die unterschiedlichen Funktionen 41, 42, 43 bzw. 41′, 42′, 43′ lassen ferner unterschiedliche Gleichlaufbereiche erkennen, die jeweils mit 44, 45, 46 bzw. 44′, 45′, 46′ be­ zeichnet sind. Letztgenannte Gleichlaufbereiche sind den Funktionen 41 bis 43 zugeordnet. Sämtliche Gleichlaufbe­ reiche charakterisieren Drehwinkel der Taktwelle, die bei 0° beginnen und durch eine weitestgehende Proportio­ nalität zwischen ϕ_A und ϕ_T gekennzeichnet sind. Die Funktionen 43 und 43′ weisen jeweils zweite Gleichlauf­ bereiche 46′′, 46′′′ auf, die jeweils mit dem Taktwellen­ winkel 180° beginnen und sich wiederum über unterschied­ liche Winkelbereiche der Taktwelle erstrecken. Man erkennt, daß die einzelnen Funktionen 41 bis 43′ analy­ tisch durch wenige Parameter beschreibbar und damit in einfacher Weise in einem entsprechenden Programmspeicher wie beispielsweise den Speichereinheiten 29 für den Steuerungsablauf vorgebbar sind. Man erkennt ferner, daß durch Variation dieser Parameter ein nahezu stufenloser Übergang von den jeweiligen Grenzfunktionen 41′ bis 41 möglich ist. Diese Variationsmöglichkeit ist durch die Pfeile 47 schematisch angedeutet.

Claims (8)

1. Ungleichförmigkeitsantrieb für Verpackungsmaschinen wobei ein bahnartiges Material gleichförmig bewegt wird und während der Bewegung der Einwirkung von an bewegten Trägern angeordneten Werkzeugen ausgesetzt ist, welche Träger jeweils in einem Gleichlaufbereich (44, 45, 46; 44′, 45′, 46′; 46′′, 46′′′) einer zu dem Material geschwindigkeitsgleiche Führung unterliegen, wobei wenigstens zwei, gemäß einem vorgebbaren Drehzahl-Drehwinkelprogramm jeweils ungleichförmig steuerbare Motoren (12, 12′, 12′′, 13, 13′) vorgesehen sind, wobei die Motoren jeweils unterschiedlichen Trägern bzw. Werkzeugen zugeordnet sind und wobei - entlang des bahnartigen Materials - mit Abstand voneinander angeordnete Bearbeitungsstationen (5, 6) vorgesehen sind, in denen jeweils wenigstens ein Träger bzw. Werkzug geführt ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Bearbeitungsstationen (5, 6) ortsfest angeordnet sind,
• - daß den Motoren (12, 12′, 12′′, 13, 13′) eine Folgesteuerung (18, 19, 18′, 19′, 18′′) zugeordnet ist zur zeitlich gestaffelten, taktweisen Ansteuerung der Motoren in Abhängigkeit von einem vorgebbaren, das Zeitintervall zwischen zwei Eingriffen desselben Werkzeugs beschreibenden Arbeitstakt sowie von einem Taktabstand der den Zeitabstand zwischen den Eingriffen der wenigstens zwei unterschiedlichen, in unterschiedlichen Bearbeitungsstationen (5, 6) befindlichen Werkzeuge beschreibt,
• - daß zwei Drehwinkelgeber (24, 25) zur Erzeugung von Meßsignalen vorgesehen sind, aus denen der Arbeitstakt und der Taktabstand ableitbar sind, wobei der erste Drehwinkelgeber (24) einer den Vorzug des bahnartigen Materials bewirkenden Vorzugswelle (26) bzw. einem entsprechenden Vorzugsmotor (32) und wobei der zweite Drehwinkelgeber (25) einer Taktwelle (9) bzw. einem entsprechenden Taktwellenmotor (33) zugeordnet ist,
• - daß aus dem, mittels des zweiten Drehwinkelgebers (25) erzeugten Meßsignal ein den Anfang eines Arbeitstaktes darstellendes erstes Signal ableitbar ist, durch welches das Drehzahl-Drehwinkelprogramm des/der Motoren einer ersten Bearbeitungsstation (5) steuerbar ist,
• - daß das mittels des ersten Drehwinkelgebers (24) erzeugte Meßsignal einer, eine wählbare, den Taktabstand beschreibende Wegverschiebung einstellenden elektronischen Baugruppe (27) zuführbar ist, mittels der ein gegenüber dem ersten Signal um das Ausmaß der Wegverschiebung zeitlich verschobenes zweite Signal ableitbar ist, durch welches das Drehzahl-Drehwinkelprogramm des/der Motoren einer anderen in Durchlaufrichtung des bahnartigen Materials gesehen - auf die erste Bearbeitungsstation (5) folgenden - Bearbeitungsstation (6) steuerbar ist und
• - daß die Folgesteuerung jedem Motor zugeordnete Baugruppen (18, 18′, 18′′, 19, 19′) der Steuer- und Regelelektronik zur Verarbeitung der ersten oder der zweiten Signale umfaßt und die zeitlich aufeinander folgende taktweise Ansteuerung der Motoren entsprechend einer die Ungleichförmigkeit des Drehzahl-Drehwinkelprogramms analytisch beschreibenden, durch wenigstens einen Gleichlaufbereich (44, 45, 46; 44′, 45′, 46′, 46′′, 46′′′) charakterisierten, periodischen, über eine Umdrehung der Taktwelle stetigen Funktion (41, 42, 43; 41′, 42′, 43′) ausführt.

2. Ungleichförmigkeitsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Baugruppe (18, 18′, 18′′, 19, 19′) zusätzlich wenigstens ein elektronisches Speicherelement (29) zur Speicherung wenigstens einer, die Ungleichförmigkeit beschreibenden, durch einen bestimmten Gleichlaufbereich (44, 45, 46; 44′, 45′, 46′; 46′′, 46′′′) charakterisierten Funktion (41, 42, 43; 41′, 42′, 43′) umfaßt.

3. Ungleichförmigkeitsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Speicherelement (29) ein Wahlschalter (30, 31) zur Auswahl einer bestimmten, die Ungleichförmigkeit beschreibenden Funktion (41, 42, 43; 41′, 42′, 43′) zugeordnet ist.

4. Ungleichförmigkeitsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Funktion in einem Intervall zwischen zwei Grenzfunktionen (41, 41′; 42, 42′; 43, 43′) stufenlos wählbar ist.

5. Ungleichförmigkeitsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Arbeitstakt ein einziges Werkzeug zugeordnet ist, so daß jede Funktion (41, 42; 41′, 42′) nur einen Gleichlaufbereich (44′, 45′; 44, 45) pro Arbeitstakt aufweist.

6. Ungleichförmigkeitsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Arbeitstakt n Werkzeuge zugeordnet sind, deren Winkelabstand - über den Umfang der Antriebswelle des genannten Trägers gesehen - 2π/n beträgt, so daß jede Funktion (43, 43′) n Gleichlaufbereiche pro Arbeitstakt aufweist.

7. Ungleichförmigkeitsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Motoren (12, 12′, 12′′; 13, 13′) zumindest ein Drehwinkelgeber (16, 16′, 16′′; 17, 17′) zugeordnet ist und daß mehrere Motoren (13, 13′) individuell oder gruppenweise entsprechend der wählbaren Wegverschiebungen ansteuerbar sind, wobei diese Wegverschiebungen gegenüber wenigstens einem wählbaren Anfangszeitpunkt gegeben sind.

8. Ungleichförmigkeitsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Anfangszeitpunktes eines Arbeitstaktes jedem Motor (12, 12′, 12′′) ein Wahltaster (34, 34′, 34′′) zugeordnet ist und daß die Motoren (12, 12′, 12′′; 13, 13′) steuerungstechnisch gruppenweise derart zusammengefaßt sind, daß jeweils wenigstens einem, zu einem wählbaren Anfangszeitpunkt ansteuerbaren Motor (12, 12′, 12′′) jeweils wenigstens ein bzw. eine Gruppe von entsprechend der wählbaren Wegverschiebung ansteuerbaren Motoren (13, 13′) zugeor­ dnet ist.