DE4412120A1 - Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl eines rotierenden Teils für eine Stanzschneidvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl eines rotierenden Teils relativ zu einem anderen rotierenden Teil. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Stanzschneidvorrichtung zum Stanzschneiden von Bögen aus Wellpappe und dergleichen zum Herstellen von Wellpappezuschnitten. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl der Gegenwalze re­ lativ zur Stanzwalze, um Änderungen des Durchmessers der Gegenwalze als Folge der normalen Abnutzung auszugleichen.

Bei einer Stanzschneidvorrichtung, die typischerweise einen Abschnitt einer flexographischen Druck-Stanzschneidmaschine bildet, schneidet eine Stanzwalze mit einem oder mehreren Stanzblättern Wellpappezuschnitte an einer Gegenwalze. Die Zuschnitte werden nacheinander durch einen Spalt zwischen der Stanzwalze und der Gegenwalze gefördert. Sowohl die Stanzwalze wie auch die Gegenwalze werden drehbar angetrie­ ben. Die Gegenwalze wird typischerweise über ein Getriebe von der Stanzwalze angetrieben; das bedeutet, daß der An­ trieb der Gegenwalze mechanisch mit dem Antrieb der Stanz­ walze gekuppelt ist. Die Gegenwalze ist üblicherweise mit einem Überzug in Form einer Decke oder eines Tuches, typi­ scherweise aus einem Urethan- oder Polyurethanmaterial, versehen, in dem die Messer der Stanzwalze während des Stanzschneidvorgangs eindringen. Der Ausdruck "Stanzschnei­ den" soll das Herstellen von Schwächungslinien zum Bilden von Faltlinien und/oder das vollständige Durchschneiden der Zuschnitte umfassen.

Üblicherweise sind die Stanzblätter gezahnt, und durch das wiederholte Eindringen der gezahnten Stanzblätter in den elastischen Überzug wird die Oberfläche des Überzuges all­ mählich eingeschnitten bzw. aufgerissen. Der Überzug muß dann ersetzt werden. Als Folge der normalen Abnutzung werden die Überzugoberflächen unregelmäßig und der Gesamtdurchmes­ ser der mit dem Überzug versehenen Gegenwalze wird kleiner.

Die Gegenwalze ist typischerweise im Rahmen der Maschine so gelagert, daß sie bei Abnutzung des Überzugs der Gegenwalze in Richtung auf die Stanzwalze verstellt werden kann, um zu erreichen, daß die Stanzblätter korrekt in den Überzug ein­ dringen. Außerdem wurden Anordnungen vorgeschlagen, mit de­ nen die Gegenwalze mit einer geringfügig anderen Drehzahl als die Stanzwalze gedreht werden soll. Eine derartige An­ ordnung ist die sogenannte "one tooth hunting ratio", bei der die Stanzwalze und die Gegenwalze durch zwei Zahnräder miteinander verbunden sind, von denen das eine einen Zahn weniger als das andere hat. Beispielsweise hat das Zahnrad der Stanzwalze 101 Zähne und das Zahnrad der Gegenwalze 100 Zähne. Auf diese Weise wiederholt sich das Eindringmuster der Stanzblätter erst nach 100 Umdrehungen der Gegenwalze. Hierdurch wird die Abnutzungsgeschwindigkeit des Überzugs der Gegenwalze verlangsamt. Da jedoch die Walzen üblicher­ weise mit mehr als 100 U/min rotieren, wiederholt sich das Eindringmuster in dem Überzug der Gegenwalze relativ oft.

Bei dem Versuch, dieses Problem zu lösen, wurden Abziehvor­ richtungen (Trimmer) für den Überzug der Gegenwalze ent­ wickelt, um die Lebensdauer des Überzugs zu verlängern und die Produktqualität zu verbessern, indem die durch den nor­ malen Betrieb abgenutzten Oberflächen des Überzugs abgezogen werden, so daß sie wiederverwendbar sind. Dies kann die Lebensdauer des Überzugs verlängern, abgesehen davon, daß sich die Lebensdauer durch Verwendung von Überzügen ver­ längern läßt, die dicker sind als die üblicherweise verwen­ deten Überzüge. Ein Abziehwerkzeug in Form eines Schneidmes­ sers wird neben der Gegenwalze vorgesehen. Wenn eine Ober­ flächenbearbeitung des Überzugs der Gegenwalze auszuführen ist, wird das Abziehwerkzeug mit dem Überzug in Berührung gebracht, und das Abziehwerkzeug wird während der Drehung der Gegenwalze, ähnlich wie bei einer Drehbank, axial ent­ lang des Überzuges der Gegenwalze bewegt. Das Abziehwerkzeug kann dann die Oberfläche des Überzugs wieder auf einen gleichförmigen Durchmesser bringen. Dadurch, daß die Über­ züge der Gegenwalze regelmäßig abgezogen werden und somit die Oberfläche der Gegenwalze nahezu gleichförmig gehalten wird, wird die Qualität der Schwächungs- und Schnittlinien verbessert, und zwar als Folge der gleichförmigen Eindring­ tiefe der Stanzblätter in den Überzug der Gegenwalze. Bei Maschinen, die nicht mit Abziehvorrichtungen für die Über­ züge ausgerüstet sind, müssen die Stanzblätter in nicht ab­ genutzten Bereichen tiefer eindringen, um für ein adäquates Eindringen in abgenutzten Bereichen zu sorgen.

Als unausweichliche Folge des Stanzschneidvorgangs und des Abziehvorgangs wird der Gesamtdurchmesser der mit dem Über­ zug versehenen Gegenwalze allmählich kleiner, und zwar ins­ besondere nach jedem Abziehvorgang. Es ist daher erforder­ lich, die Gegenwalze näher an die Stanzwalze heranzubewegen, um die erwünschte Eindringtiefe zu erzielen. Dies kann da­ durch erreicht werden, daß die Gegenwalze innerhalb exzent­ rischer Gehäuse gelagert wird, so daß eine Drehung der ex­ zentrischen Gehäuse die Gegenwalze in Richtung auf die Stanzwalze oder von ihr weg bewegt.

Ein schwierigeres Problem als Folge des Abziehvorgangs be­ steht darin, daß bei der Abnahme des Gesamtdurchmessers der Gegenwalze die Tangentialgeschwindigkeit an einem beliebigen Punkt ihrer Oberfläche kleiner wird, wenn man von einer kon­ stanten Drehzahl ausgeht. Die Tangentialgeschwindigkeit ist in der Tat direkt proportional zu dem Durchmesser der Walze.

Die Folge ist, daß die Tangentialgeschwindigkeit der Gegen­ walze relativ zur Tangentialgeschwindigkeit der Stanzwalze kleiner wird, es sei denn, man sorgt dafür, daß die Drehzahl der Gegenwalze erhöht wird, um einen Ausgleich für die Durchmesserabnahme zu schaffen. Wenn eine derartige Maßnahme nicht vorgesehen wird, erfahren die Zuschnitte, die durch den Spalt zwischen der Stanzwalze und der Gegenwalze wan­ dern, einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen ihrer Ober­ seite und Unterseite. Die Folge ist ein Rutschen und ein mangelhafter Stanzschneidvorgang einschließlich einem Ein­ reißen, gezackten Schnitten und Schnitten, die nicht inner­ halb der erwünschten Dimensionstoleranzen liegen.

Vorbekannte Versuche, die Drehzahl der Gegenwalze zu ver­ stellen, um einen Ausgleich für den Abziehvorgang zu schaf­ fen, verwendeten relativ komplexe mechanische Getriebean­ ordnungen zwischen der Stanzwalze und der Gegenwalze. Als Beispiel offenbart das U.S. Patent 4,736,660 eine Stanz­ schneidvorrichtung und eine Getriebeanordnung, bei der ein harmonischer Antrieb in einem Getriebezug zwischen der Ge­ genwalze und der Stanzwalze verwendet wird. Zufällige Ge­ schwindigkeitsänderungen werden bei einem Verstellmotor mit einem drehbaren Eingang für den harmonischen Antrieb er­ zeugt, um das Übersetzungsverhältnis des harmonischen An­ triebs zeitweise zu ändern. Dieses Patent offenbart ferner einen Getriebezug zwischen der Stanzwalze und der Gegenwalze mit mehreren Zahnradpaaren unterschiedlicher Übersetzungs­ verhältnisse, um für eine sehr lange Zeitdauer zwischen Wie­ derholungen der Schneidblatt-Eindringmuster in dem Überzug der Gegenwalze zu sorgen.

Dieses Patent offenbart ferner, die Umfangsgeschwindigkeit der Gegenwalze relativ zu der der Stanzwalze dadurch zu ver­ stellen, daß der Durchmesser der Gegenwalze abgefühlt und das Übersetzungsverhältnis zwischen der Gegenwalze und der Stanzwalze auf der Grundlage der abgefühlten Durchmesserän­ derung der Gegenwalze mechanisch geändert wird. Das Patent offenbart die Verwendung von Schallwellen, um die Position der Oberfläche des Gegenwalzenüberzuges abzufühlen oder die Position des Gegenwalzenüberzuges durch mechanische Berüh­ rung abzufühlen oder die Position der Drehachse der Gegen­ walze abzufühlen, nachdem sie relativ zu der Stanzwalze zum Erzielen der erwünschten Eindringtiefe bewegt wurde.

Die von dem U.S. Patent 4,736,660 vorgeschlagenen Lösungen sind, zurückhaltend ausgedrückt, aufwendig. Die in diesem Patent vorgesehenen Getriebeanordnungen sind außerordentlich kompliziert, erfordern eine präzise Einstellung und neigen zu Fehlausrichtungen, Abnutzung, Durchrutschen und Spiel bzw. Totgang im Getriebezug und unterliegen weiteren prakti­ schen Einschränkungen.

Die vorliegende Erfindung zielt unter anderem darauf ab, eine Lösung für das Problem vorzuschlagen, die Verringerung des Gesamtdurchmessers einer mit einem Überzug versehenen Gegenwalze als Folge der Abnutzung und des Abziehvorgangs auszugleichen, ohne zumindest einige der Nachteile der vor­ bekannten Lösungen in Kauf nehmen zu müssen.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Bei der bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung wird die Gegenwalze von der Stanzwalze mechanisch abgekop­ pelt und die Gegenwalze wird unabhängig von der Stanzwalze angetrieben. Die Drehzahl der Stanzwalze und der Gesamt­ durchmesser der mit einem Überzug versehenen Gegenwalze wer­ den abgefühlt und dazu benutzt, einen mit der Gegenwalze gekuppelten getrennten Antriebsmotor zu steuern, der die Gegenwalze mit einer solchen Drehzahl antreibt, daß die Tangentialgeschwindigkeit der Stanzwalze und der Gegenwalze im wesentlichen gleich sind. Dies setzt den Geschwindig­ keitsunterschied, dem die Kartonzuschnitte bei ihrer Bewe­ gung zwischen der Stanzwalze und der Gegenwalze ausgesetzt sind, auf ein Minimum herab und sorgt für ein stufenlos veränderbares "Nacheilverhältnis", um die Abnutzung gleich­ mäßiger über den gesamten Umfang der Gegenwalze zu vertei­ len.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Einsatz dickerer Überzüge für die Gegenwalze, so daß eine beträchtliche An­ zahl von Abziehvorgängen durchgeführt werden kann.

Im weitesten Sinne schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl eines zweiten rotie­ renden Teils veränderlichen Durchmessers relativ zu einem ersten rotierenden Teil konstanten Durchmessers, mit einer Einrichtung, die das erste Teil um eine Achse mit einer ersten Solldrehzahl dreht, einem ersten Fühler, der eine Istdrehzahl des ersten Teils abfühlt, einem zweiten Fühler, der einen Ist-Durchmesser des zweiten Teils abfühlt oder eine verwandte Messung durchführt (wie z. B. die Position der Gegenwalze abzufühlen, nachdem sie verstellt wurde, um nach dem Abziehen der Gegenwalze die korrekte Beziehung zwischen den Walzen wieder herzustellen), Steuermitteln, die in Ab­ hängigkeit von dem ersten und zweiten Fühler ein Antriebs­ signal erzeugen, um das zweite Teil mit einer zweiten Soll­ drehzahl anzutreiben, die eine Funktion der Istdrehzahl des ersten Teils ist, und einem Antrieb, der in Abhängigkeit von dem Antriebssignal das zweite Teil mit der zweiten Solldreh­ zahl antreibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Stanzschneidvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 zur Darstellung von Einzelheiten der Stanz­ schneidvorrichtung in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 zum Veranschaulichen der exzentrischen Lager der Gegenwalze;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 zum Veranschaulichen von Einzelheiten der Fühler für die Drehzahl der Gegenwalze und den Gesamt­ durchmesser der Gegenwalze;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 zur Veranschaulichung einer Kupplung zwischen der Gegenwalze und dem Fühler für die Walzenge­ schwindigkeit;

Fig. 6 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Servorsteu­ eranlage zum Steuern der Drehzahl der Gegenwalze in Abhängigkeit von dem Fühler für die Drehzahl der Stanzwalze und den Fühler für den Gesamtdurch­ messer der Gegenwalze.

Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen. Fig. 1 zeigt stark vereinfacht eine Seitenansicht einer Stanzschneid­ vorrichtung 10, die typischerweise einen Abschnitt eines Flexodruckers bzw. einer Flexofalt-Klebemaschine bildet, wie sie bei der Herstellung von Wellpappe verwendet wird. (Wenn­ gleich die Erfindung in Verbindung mit einer Maschine zum Herstellen von Wellpappe beschrieben wird, versteht es sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf die Herstellung eines bestimmten Produktes bzw. auf eine spezielle Maschine be­ schränkt ist).

Die Stanzschneidvorrichtung 10 weist eine obere Stanzwalze 12 und eine untere Gegenwalze 14 auf, die auf einen Well­ pappezuschnitt 16 einwirken, der durch den Spalt zwischen der Stanzwalze 12 und der Gegenwalze 14 durchläuft. Die Zuschnitte 16 werden der Stanzwalze 12 und der Gegenwalze 14 in bekannter Weise durch eine Zuführwalze 18 zugeführt. Eine Abziehvorrichtung 20 ist vorgesehen, um den Überzug 22 der Gegenwalze 14 abziehen zu können; hierdurch wird die Ober­ fläche des Überzuges 22 wieder hergestellt und der mit dem Überzug versehenen Gegenwalze 14 ein gleichförmiger Durch­ messer verliehen. In herkömmlicher Weise bewegt sich die Abziehvorrichtung 20 axial entlang der Außenfläche der Ge­ genwalze 14, und zwar auf einer Führungsstange 24, die sich quer über die Stanzschneidvorrichtung 10 erstreckt, wenn der Überzug 22 der Gegenwalze abgezogen wird. Die Abziehvor­ richtung 20 ist mit einem Abziehblatt bzw. -messer 26 verse­ hen, das einen erwünschten Betrag des Überzuges 22 entfernt. Die Abziehvorrichtung 20 ist an sich bekannt und braucht hier nicht weiter beschrieben zu werden.

Zusätzlich zu Fig. 1 wird nun auf die Fig. 2 und 3 Bezug ge­ nommen. Die Stanzwalze 12 ist in Lagern 28 und 30 drehbar gelagert, die in Seitenrahmen 32 und 34 vorgesehen sind. Die Stanzwalze 12 weist einen metallischen Zylinder auf, der an Wellen 36 und 38 angebracht ist. Ein oder mehrere Stanzwerk­ zeuge 40 zum Herstellen von Schwächungslinien und Schneid­ werkzeuge 42 zum Herstellen von Schnitten sind an der Stanz­ walze 12 angebracht, wobei jedes Werkzeug aus einem Stanz­ bzw. Schneidblatt besteht, das von der Stanzwalze 12 radial absteht. Die Stanzwalze 12 wird von einem Antriebszahnrad 44 angetrieben, das mit dem Hauptantrieb (der der Klarheit we­ gen weggelassen wurde) des Flexodruckers gekuppelt ist.

Die Gegenwalze 14 ist unterhalb der Stanzwalze 12 drehbar gelagert und so angeordnet, daß die Stanz- bzw. Schneidwerk­ zeuge 40 und 42 in den Überzug 22 der Gegenwalze eindringen können, wenn sie einen Zuschnitt 16 bearbeiten. Der Überzug 22 kann als kontinuierlicher Zylinder ausgebildet sein oder aus mehreren ringförmigen Abschnitten bestehen, die am Um­ fang der Gegenwalze 14 angebracht (und von diesem entfern­ bar) sind. Vorzugsweise besteht der Überzug 22 aus einem Urethan- oder Polyurethanmaterial.

Die Gegenwalze 14 weist zwei axial verlaufende Wellen 46 und 48 auf, durch die die Gegenwalze 14 zwischen den Seitenrah­ men 32 und 34 in Exzentern 50 und 52 drehbar gelagert ist. Die Exzenter 50 und 52 sind an Zahnrädern 54 und 56 ange­ bracht und durch Klemmplatten 58 und 60 daran befestigt. Beide Exzenter 50 und 52 sind in Bohrungen des entsprechen­ den Seitenrahmens 32 bzw. 34 in Drehrichtung verstellbar ge­ lagert. Durch eine Drehverstellung der Exzenter 50 und 52 wird die Gegenwalze 14 nach oben oder unten bewegt, um den richtigen Abstand zwischen der Stanzwalze 12 und der Gegen­ walze 14 herzustellen. Zu diesem Zweck sind die Exzenter 50 und 52 mittels einer manuellen Verstellvorrichtung 62 ver­ stellbar. Die Verstellvorrichtung 62 umfaßt ein Handrad 64 und eine Gruppe von Zahnrädern 66, 68, 70 und 72, die mit­ einander kämmen und die Möglichkeit bieten, die Zahnräder 54 und 56 durch das Handrad 64 zu drehen. Eine Anzeigevorrich­ tung 74 zum Anzeigen der Position der Gegenwalze wird eben­ falls von dem Handrad 64 über Zwischenzahnräder 76 und 78 angetrieben. Durch eine Drehung des Handrades 64 wird eine Anzeige 80 relativ zu einem ortsfesten Zeiger 82 gedreht.

Wenngleich die Einzelheiten der Verstellvorrichtung für die Gegenwalze nicht wesentlich für die Erfindung sind, ist je­ doch darauf hinzuweisen, daß eine Drehung des Handrades 64 eine Drehung des Zahnrades 66 zur Folge hat, das auf einer mit dem Handrad 64 gemeinsamen Welle 84 angebracht ist. Das Zahnrad 66 kämmt mit dem Zahnrad 68, das an einer mit den Zahnrädern 70 und 72 gemeinsamen Welle 86 angebracht ist. Eine Drehung des Handrades 64 wird somit auf die Zahnräder 70 und 72 über die Zahnräder 66 und 68 sowie die Welle 86 übertragen. Die Zahnräder 70 und 72 kämmen mit den Zahn­ rädern 54 und 56, was sie veranlaßt, sich in der gleichen Richtung zu drehen. Wie am besten in Fig. 1 zu sehen ist, ist die Achse der Exzenter 50 und 52 zu der Achse der Gegen­ walze 14 beabstandet, so daß eine Drehung der Zahnräder 54 und 56 eine Bewegung der Gegenwalze 14 in Richtung auf die Stanzwalze 12 bzw. weg von ihr zur Folge hat.

Wie oben beschrieben, wird die Stanzwalze 12 von dem Haupt­ maschinenantrieb über ein Zahnrad 44 auf der Welle 38 der Stanzwalze angetrieben. Die Drehzahl der Stanzwalze 12 wird von einer Wellen-Kodiervorrichtung 88 abgefühlt, die mit der Welle 36 der Stanzwalze gekuppelt ist. Wie am besten in den Fig. 4 und 5 zu sehen ist, ist die Kodiervorrichtung 88 mit der Welle 36 der Stanzwalze über eine Zahnradkupplung 90 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 gekuppelt. Die Zahnrad­ kupplung 90 besteht aus einem Zahnrad 92, das mit der Welle 36 drehbar ist, und einem damit kämmenden Zahnrad 94, das mit einer Welle 96 drehbar ist, welche mit der Kodierein­ richtung 88 gekuppelt ist. Die Welle 96 ist vorzugsweise in einem Lager 98 drehbar gelagert. Die Zahnradkupplung 90 ist von einem Gehäuse 100 umgeben. Aufgrund des 1 : 1 Überset­ zungsverhältnisses der Zahnradkupplung 90 erzeugt eine voll­ ständige Umdrehung der Stanzwalze 12 eine vollständige Um­ drehung der Welle 96 der Kodiervorrichtung 88. Bei dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel erzeugt die Kodiervorrichtung 88 5000 Impulse für jede vollständige Umdrehung. Die Aus­ gangsimpulse der Kodiervorrichtung 88, die die Drehzahl der Stanzwalze 12 darstellen, werden für den Antrieb der Gegen­ walze 14 benutzt, wie im folgenden beschrieben wird.

Die Gegenwalze 14 ist sowohl von der Stanzwalze 12 wie auch dem Hauptantrieb der Maschine mechanisch getrennt. Sie wird von einem elektrischen Motor 102 (Fig. 2) unabhängig ange­ trieben. Der Motor 102 ist an der Außenseite eines Antriebs­ gehäuses 104 angebracht, das eine Kupplung zum Kuppeln der Abtriebswelle 106 des Motors 102 mit der Welle 46 der Gegen­ walze umschließt. Die Kupplung entspricht einer Universal­ kupplung. Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, ist die Ab­ triebswelle 106 des Motors 102 über eine Feder-Nut-Verbin­ dung 108 mit einer länglichen Platte 110 drehfest verbunden. Die gegenüberliegenden Enden der länglichen Platte 110 tra­ gen Rollenanordnungen 112 und 114, die von U-förmigen Schlitzen 116 und 118 in einer allgemein kreisförmig ge­ schlitzten Platte 120 aufgenommen werden. Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, besitzt die geschlitzte Platte 120 U-förmige Schlitze in 90° Abständen um ihren Umfang herum. Die Rollenanordnungen 112 und 114 sitzen in diametral gegenüber­ liegenden Schlitzen 116 und 118. Ein zweiter Satz diametral gegenüberliegender Schlitze 122 und 124 sind senkrecht zu Schlitzen 116 und 118 angeordnet. Die Schlitze 122 und 124 nehmen zwei Rollenanordnungen 126 und 128 auf, die auf einer zweiten länglichen Platte 130 angebracht sind. Die Platte 130 ist so gelagert, daß sie mit der Welle 46 der Gegenwalze drehbar ist.

Wie ersichtlich, verleiht eine Drehung der Abtriebswelle 106 des elektrischen Motors 102 der mit der Welle 106 drehfest verbundenen Platte 110 eine Drehbewegung. Die Drehbewegung der Platte 110 wird auf die geschlitzte Platte 120 über­ tragen, und zwar durch die Rollenanordnungen 112 und 114, die mit den Schlitzen 116 und 118 in Eingriff stehen. Die Drehung der geschlitzten Platte 120 verleiht ihrerseits der Platte 130 eine Drehbewegung, und zwar durch die Schlitze 122 und 124, welche die Rollenanordnungen 126 und 128 auf­ nehmen. Da die Platte 130 mit der Welle 46 der Gegenwalze drehbar ist, wird die Drehbewegung letztlich auf die Gegen­ walze 14 übertragen. Es sei darauf hingewiesen, daß die den Motor 102 mit der Gegenwalze 14 kuppelnde Antriebsanordnung keine präzise Ausrichtung zwischen der Achse der Abtriebs­ welle 106 des Motors und der Welle 46 der Gegenwalze erfor­ dert. Vielmehr erlaubt die Kupplungsanordnung Bewegungen der Welle 46 der Gegenwalze, wenn die Gegenwalze 14 zum Ver­ stellen des Abstandes zwischen der Stanzwalze 12 und der Ge­ genwalze 14 relativ zur Stanzwalze 12 bewegt wird. Die Kupp­ lungsanordnung ermöglicht ferner Axialbewegungen der Gegen­ walze 14 relativ zum Motor 102.

Die Position der Gegenwalze 14 relativ zur Stanzwalze 12 wird elektronisch mittels eines Bewegungsmeßwandlers 132 abgefühlt, der ein linearer Bewegungsmeßwandler (linear displacement transducer LDT) oder irgendein anderer Bewe­ gungsmeßwandler sein kann. Ein Ende 134 des Wandlers 132 ist an dem Seitenrahmen 32 beispielsweise mittels eines Bügels 136 befestigt. Das gegenüberliegende Ende 138 des Wandlers 132 ist an dem freien Ende 140 eines Arms 142 befestigt, der mit seinem anderen Ende um einen Ansatz 144, ebenfalls am Seitenrahmen 32, angelenkt ist. An dem freien Ende 140 des Arms 142 ist ein Nockenfolgeglied 146 angebracht, das am Außenumfang einer Nockenscheibe 148 entlangläuft. Die Nockenscheibe 148 ist an dem Exzenter 54 so angebracht, daß sie zur Achse der Gegenwalze 14 koaxial verläuft. Wenn somit die Position der Gegenwalze 14 relativ zur Stanzwalze 12 durch Drehen des Exzenters 54 verstellt wird, bewegt sich die Nockenscheibe 148 auf die Stanzwalze 12 zu oder von ihr weg. Hierbei bewegt sich der Arm 142, wobei die Bewegung auf den Wandler 132 übertragen wird. Die vom Wandler 132 abge­ fühlte Bewegung bzw. Verschiebung stellt somit die Position der Gegenwalze 14 und somit den Durchmesser der Gegenwalze 14 dar, vorausgesetzt, daß die Position der Gegenwalze 14 nach dem Abziehvorgang korrekt verstellt wurde, um die rich­ tige Beziehung zwischen der Stanzwalze und dem Umfang der Gegenwalze wieder herzustellen. Das Ausgangssignal des Wand­ lers 132 kann zusammen mit dem Ausgangssignal der Wellen- Kodiereinrichtung 88 verarbeitet werden, um Antriebssignale für den elektrischen Motor 102 zu erzeugen, so daß der elek­ trische Motor 102 die Gegenwalze mit einer solchen Drehzahl antreibt, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Gegenwalze 14 der Oberflächengeschwindigkeit der Stanzwalze 12 ent­ spricht, wie nun beschrieben wird.

Fig. 6 zeigt als vereinfachtes Blockschaltdiagramm ein Aus­ führungsbeispiel einer Servosteuerschaltung zum Steuern der Drehzahl der Gegenwalze in Abhängigkeit von Eingangssigna­ len, die die Drehzahl der Stanzwalze und den Gesamtdurchmes­ ser der Gegenwalze darstellen. Ehe die Schaltung in Fig. 6 beschrieben wird, sei erwähnt, daß die genauen Schaltungs­ einzelheiten zum Steuern der Drehzahl der Gegenwalze kein wesentliches Merkmal der Erfindung sind. Das heißt, daß die Fühlersignale des Wandlers 132 und der Kodiereinrichtung 88 in unterschiedlicher Weise verarbeitet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise läßt sich die Schaltung der Fig. 6 in diskreten Schaltungsele­ menten, d. h. in Hardware, verwirklichen, oder sie kann in einem Mikroprozessor oder einer anderen Art programmierbaren Steuergeräts, d. h. in Software, verwirklicht werden.

Es wird nun auf Fig. 6 genauer Bezug genommen. Die Drehzahl der Gegenwalze 14 wird durch eine Servoeinrichtung 150 in Abhängigkeit von Eingangssignalen gesteuert, die von dem Wandler 132 und der Kodiereinrichtung 88 abgegeben werden, welche mit der Stanzwalze 12 gekoppelt sind. In Fig. 6 ist der Wandler 132 durch den LDT-Block 152 wiedergegeben und die Kodiereinrichtung 88 durch den Block 154. Das Ausgangs­ signal der Servoeinrichtung 150 wird dazu benutzt, die Dreh­ zahl des mit der Gegenwalze gekuppelten Motors 102 zu steu­ ern. Der Motor 102 ist in Fig. 6 durch den Block 156 darge­ stellt.

Im Betrieb wird die Stanzwalze 12, wie bereits beschrieben, über das Zahnrad 44 drehbar angetrieben, und sie ist mit der Kodiereinrichtung 154 gekoppelt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Beim Drehen veranlaßt die Stanzwalze 12 somit die Ko­ diereinrichtung 154, in bekannter Weise Ausgangsimpulse zu erzeugen, die die Drehbewegung der Stanzwalze 12 darstellen. Vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, ist die Ko­ diereinrichtung 154 ein 5000-Linien-Kodierer (wie z. B. ein Dynapar 5000 line direct read encoder), der mit der Stanz­ walze 12 über eine Zahnradkupplung mit dem Übersetzungsver­ hältnis 1 : 1 gekuppelt ist, so daß eine Umdrehung der Stanz­ walze 12 5000 Ausgangsimpulse der Kodiereinrichtung 154 zur Folge hat. Die Anzahl der Ausgangsimpulse der Kodierein­ richtung 154 pro Zeiteinheit stellt die Drehzahl der Kodier­ einrichtung und somit die Drehzahl der Stanzwalze 12 dar. Die Ausgangsimpulse der Kodiereinrichtung 154 bilden ein Eingangssignal für die Servoeinrichtung 150, wie in Fig. 6 zu sehen ist. Die Servoeinrichtung 150 ist vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, eine digitale Einrichtung.

Ein zweites Eingangssignal für die Servoeinrichtung 150 ist ein Signal von dem Wandler 152. Der Wandler 152 ist vor­ zugsweise ein LDT oder ein anderer geeigneter Bewegungs­ wandler und erzeugt als solcher ein Ausgangssignal in Form eines Analogsignals. In diesem Fall wird das analoge Aus­ gangssignal des Wandlers 152 zuerst in einem Analog/Digital- Wandler 158 (A/D) verarbeitet, so daß das Eingangssignal für die Servoeinrichtung 150 in der korrekten digitalen Form vorliegt. Wie bereits oben beschrieben, ist das Ausgangs­ signal des Wandlers 152 ein Signal, das den Gesamtdurchmes­ ser der Gegenwalze 14 darstellt.

Wenn Signale vorliegen, die die Drehzahl der Stanzwalze 12 und den Gesamtdurchmesser der Gegenwalze 14 darstellen, ist es einfach, ein Steuersignal für den Antriebsmotor 156 ab­ zuleiten, derart, daß der Motor 158 die Gegenwalze 14 mit einer solchen Drehzahl antreibt, daß die Oberflächenge­ schwindigkeit der Gegenwalze 14 der Oberflächengeschwin­ digkeit der Stanzwalze 12 entspricht.

Eine typische Gegenwalze kann einen Anfangsradius von 266,7 mm (10,5 inch) und eine Winkelgeschwindigkeit von bei­ spielsweise 100 U/min haben. Ihre Oberflächengeschwindigkeit beträgt daher 266,7 × 100 × 2π mm (10,5 × 100 × 2π inch) pro Minute, also ungefähr 279 cm/s (9,16 ft/s). Es sei nun ange­ nommen, daß der Radius der Gegenwalze als Folge eines Ab­ ziehvorganges, bei dem die Oberfläche des Überzuges 22 der Gegenwalze entfernt worden ist, kleiner geworden, wobei der neue Radius 260,3 mm (10,25 inch) beträgt. (Es sei daran erinnert, daß sämtliche Zahlenwerte nur beispielhaft gegeben werden, um die Betriebsweise der Erfindung zu veranschau­ lichen und nicht notwendigerweise identisch sind mit Zahlen­ werten, die in der Praxis anzutreffen sind.) Um in diesem Fall die Gegenwalzen-Oberflächengeschwindigkeit von 279 cm/s (9,16 ft/s) wieder herzustellen, ist es erforderlich, die Drehzahl der Gegenwalze um das Verhältnis 266,7 : 260,3 (10,5 : 10,25) zu erhöhen, also auf ungefähr 102,5 U/min.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Servoeinrichtung 150 werden die Impulse der Kodiereinrichtung 154 gezählt, um eine Drehzahl der Stanzwalze abzuleiten. Diese Drehzahl wird dazu benutzt, diejenige Drehzahl abzuleiten, mit der die Gegenwalze ange­ trieben werden sollte, damit sie im wesentlichen die gleiche Oberflächengeschwindigkeit wie die Stanzwalze hat. Gleich­ zeitig wird das Signal des Wandlers 152 verarbeitet, um eine Zahl für den Radius der Gegenwalze abzuleiten. Auf dieser Grundlage kann eine geeignete Drehzahl durch eine Folge von von der Servoeinrichtung 150 an den Motor 156 abgegebenen Ausgangsimpulsen dargestellt werden, die die erforderliche Drehzahl des Motors 150 bewirken. Diese Drehzahl kann der Drehzahl, mit der die Gegenwalze zu drehen ist, gleich sein oder auch nicht. Wenn der Motor der Gegenwalze mit einer anderen Drehzahl angetrieben werden soll, kann eine Kupplung mit einem geeigneten Übersetzungsverhältnis eingesetzt wer­ den, so daß die Drehzahl der Gegenwalze den gewünschten Wert hat. Ein Tachometer 160 für den Motor der Gegenwalze kann vorgesehen werden, um die innere Schleife der Servoein­ richtung 150 zu schließen, indem ein die Drehzahl der Gegen­ walze 14 darstellendes Signal an die Servoeinrichtung 150 zurückgeführt wird. Dies erlaubt eine eng angepaßte Dreh­ zahlsteuerung des Motors 156 und setzt Servoschwingungen auf ein Minimum herab.

Außerdem ist eine Folge-Kodiereinrichtung 162 vorzugsweise mit dem Motor 156 gekoppelt, und das Signal der Folge­ Kodiereinrichtung 162 wird zu der Servoeinrichtung 150 rück­ gekoppelt. Diese Rückkopplung bildet die äußere Schleife der Servoeinrichtung und dient dazu, die Drehposition der Gegen­ walze 14 mit der Drehposition der Stanzwalze 12 zu synchro­ nisieren. Die Servoeinrichtung 150 paßt daher die Drehung der Gegenwalze 14 an die Drehung der Stanzwalze 12 an, so daß sie synchron umlaufen, so wie wenn die Gegenwalze 14 mit der Stanzwalze 12 mechanisch gekuppelt wäre. Es dürfte aus dem Obigen ersichtlich sein, daß die Servoeinrichtung der vorliegenden Erfindung mehr als eine einfache Servoein­ richtung zur Geschwindigkeitsregelung ist, und eine Posi­ tionsregelung umfaßt, derart, daß die Drehposition der Ge­ genwalze relativ zur Drehposition der Stanzwalze geregelt werden kann.

Ein Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Servo­ einrichtung 150 Feineinstellungen im Verhältnis der Drehzahl der Gegenwalze zur Drehzahl der Stanzwalze liefern kann, in­ dem sie die Frequenz der von der Servoeinrichtung 150 an den Motor 156 abgegebenen Ausgangsimpulse verstellt. Bei einer gegebenen Maschinendrehzahl und einem gegebenen Durchmesser der Gegenwalze gibt es idealerweise ein festliegendes Ver­ hältnis zwischen den Drehzahlen der Gegenwalze und der Stanzwalze. Genau dieses Verhältnis läßt sich durch die er­ wähnte Feineinstellung-Eigenschaft der Erfindung ändern, um die unvermeidlichen Unterschiede in den Herstellungstole­ ranzen auszugleichen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Servoeinrichtung kleine Unterschiede im Gesamtdurchmesser der Gegenwalze um den Umfang der Gegenwalze herum bei ihrer Drehung ausgleicht. Diese Unterschiede resultieren aus un­ vermeidlichen Unterschieden in der Decke des Gegenwalzen­ überzuges an verschiedenen Stellen der Gegenwalze.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl eines zweiten rotierenden Teils (14) veränderlichen Durchmessers relativ zu einem ersten rotierenden Teil (12) konstanten Durchmes­ sers, mit einer Einrichtung (44), die das erste Teil um eine Achse mit einer ersten Solldrehzahl dreht, einem ersten Fühler (88), der eine Istdrehzahl des ersten Teils abfühlt, einem zweiten Fühler (132), der einen Ist-Durchmesser des zweiten Teils abfühlt oder eine verwandte Messung durch­ führt, Steuermitteln (150), die in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Fühler ein Antriebssignal erzeugen, um das zweite Teil mit einer zweiten Solldrehzahl anzutreiben, die eine Funktion der Istdrehzahl des ersten Teils ist, und einem Antrieb (102), der in Abhängigkeit von dem Antriebs­ signal das zweite Teil mit der zweiten Solldrehzahl an­ treibt.

2. Vorrichtung zum Steuern der Oberflächen-Umfangs­ geschwindigkeit eines zweiten rotierenden Teils (14) verän­ derlichen Durchmessers relativ zu der Oberflächen-Umfangs­ geschwindigkeit eines ersten rotierenden Teils (12) kon­ stanten Durchmessers, mit einem Antrieb (44), der das erste rotierende Teil um eine Achse mit einer vorgegebenen Dreh­ zahl antreibt, um dem ersten rotierenden Teil eine erste Soll-Oberflächenumfangsgeschwindigkeit zu verleihen, einem ersten Fühler (88), der eine Istdrehzahl des ersten rotie­ renden Teils abfühlt, einem zweiten Fühler (132), der einen Istdurchmesser des zweiten rotierenden Teils abfühlt oder eine verwandte Messung ausführt, Steuermitteln (102), die auf den ersten und zweiten Fühler ansprechen, um (a) von der Istdrehzahl des ersten rotierenden Teils eine Ist-Oberflä­ chenumfangsgeschwindigkeit des ersten rotierenden Teils abzuleiten, (b) aus der Ist-Oberflächenumfangsgeschwindig­ keit des zweiten rotierenden Teils eine Solldrehzahl für das zweite rotierende Teil zu bestimmen, welche eine Oberflä­ chenumfangsgeschwindigkeit des zweiten rotierenden Teils zur Folge hat, die im wesentlichen gleich der Ist-Oberflächenge­ schwindigkeit des ersten rotierenden Teils ist, und (c) ein Antriebssignal zu erzeugen, um das zweite rotierende Teil mit der Solldrehzahl anzutreiben, und einem Antrieb (102), der in Abhängigkeit von dem Antriebssignal das zweite rotie­ rende Teil antreibt.

3. Stanzschneidvorrichtung mit einer Stanzwalze (12) und einer Gegenwalze (14), die mit einem Überzug (22) ver­ sehen ist, wobei die Stanzwalze und die Gegenwalze um zuein­ ander parallele und beabstandete Achsen drehbar sind; einer Einrichtung (44), die die Stanzwalze um ihre Achse mit einer ersten Solldrehzahl dreht; einer Kodiereinrichtung (88), die eine Istdrehzahl der Stanzwalze abfühlt; einem Meßwandler (132), der einen Ist-Durchmesser der Gegenwalze abfühlt oder eine verwandte Messung durchführt; Steuermitteln (150), die in Abhängigkeit von der Kodiereinrichtung und dem Meßwandler ein Antriebssignal erzeugen, um die Gegenwalze mit einer zweiten Solldrehzahl anzutreiben, die eine Funktion der Ist­ drehzahl der Stanzwalze und des Ist-Durchmessers der Gegen­ walze ist; und einem Antrieb (102), der in Abhängigkeit von dem Antriebssignal die Gegenwalze mit der zweiten Solldreh­ zahl antreibt, so daß die Stanzwalze und die Gegenwalze im wesentlichen die gleiche Oberflächen-Umfangsgeschwindigkeit haben.

4. Stanzschneidvorrichtung nach Anspruch 3, gekenn­ zeichnet durch eine zweite Kodiereinrichtung (154), die die Drehposition der Gegenwalze abfühlt und ein die Drehposition der Gegenwalze darstellendes Signal an die Steuermittel zu­ rückgibt, um das Antriebssignal der Steuermittel so zu modu­ lieren, daß die Drehposition der Gegenwalze mit der Drehpo­ sition der Stanzwalze synchronisiert wird.

5. Stanzschneidvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein Tachometer (160), das eine Istdreh­ zahl der Gegenwalze abfühlt und ein die Istdrehzahl der Ge­ genwalze darstellendes Signal an die Steuermittel zurück­ gibt, um die Istdrehzahl der Gegenwalze im wesentlichen gleich der zweiten Solldrehzahl zu halten.

6. Stanzschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwandler ein Bewe­ gungsmeßwandler ist.

7. Stanzschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel eine Servoeinrichtung aufweisen.

8. Stanzschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel eine manuelle Verstelleinrichtung zum manuellen Verstellen des Verhältnisses der zweiten Drehzahl zu der ersten Drehzahl aufweisen.

9. Stanzschneidvorrichtung mit einer Stanzwalze (12) und einer Gegenwalze (14), die mit einem Überzug (22) ver­ sehen ist, wobei die Stanzwalze und die Gegenwalze um zuein­ ander parallele und beabstandete Achsen drehbar sind; einer Einrichtung (44), die die Stanzwalze um ihre Achse mit einer ersten Solldrehzahl dreht; einer Kodiereinrichtung (88), die eine Istdrehzahl der Stanzwalze abfühlt; einem Bewegungsmeß­ wandler (132), der einen Istdurchmesser der Gegenwalze ab­ fühlt oder eine verwandte Messung durchführt; Steuermittel (150), die in Abhängigkeit von der Kodiereinrichtung und dem Meßwandler ein Antriebssignal erzeugen, um die Gegenwalze mit einer zweiten Solldrehzahl anzutreiben, die eine Funk­ tion der Istdrehzahl der Stanzwalze und des Istdurchmessers der Gegenwalze ist; einem Antrieb (102), der in Abhängigkeit von dem Antriebssignal die Gegenwalze mit der zweiten Soll­ drehzahl antreibt, so daß die Stanzwalze und die Gegenwalze im wesentlichen die gleiche Oberflächen-Umfangsgeschwindig­ keit haben, einer zweiten Kodiereinrichtung (154), die die Drehposition der Gegenwalze abfühlt und ein die Drehposition der Gegenwalze darstellendes Signal an die Steuermittel zu­ rückgibt, um das Antriebssignal der Steuermittel so zu modu­ lieren, daß die Drehposition der Gegenwalze mit der Drehpo­ sition der Stanzwalze synchronisiert wird, einem Tachometer (160), der eine Istdrehzahl der Gegenwalze abfühlt und ein die Istdrehzahl der Gegenwalze darstellendes Signal an die Steuermittel zurückführt, um die Istdrehzahl der Gegenwalze im wesentlichen gleich der zweiten Solldrehzahl zu halten, und einer manuellen Verstelleinrichtung (62), durch die das Verhältnis der zweiten Drehzahl zu der ersten Drehzahl manuell verstellbar ist.