DE68923885T2

DE68923885T2 - Verfahren zum automatischen Positionierung von Messerhaltern.

Info

Publication number: DE68923885T2
Application number: DE68923885T
Authority: DE
Inventors: William R Miller; Earl A Sexton
Original assignee: Tidland Corp
Current assignee: Tidland Corp
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2009-05-31
Also published as: US5125301A; DE68903535T2; EP0499340B1; EP0499340A2; EP0347060A1; DE68903535D1; DE68923885D1; JP2837179B2; EP0499340A3; EP0347060B1; JPH0248200A; CA1337494C

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur automatischen Positionierung mehrerer werkzeughaltenden Schlitten in bezug aufeinander längs eines langgestreckten Führungskörpers. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf die Positionierung von solchen Schlitten, die Schneid-, Rill- und Ritzwerkzeuge in einer Reihe quer zu einer sich in Längsrichtung bewegenden Papierbahn aufweisen oder die mit irgendwelchen anderen Werkzeugen oder Instrumenten versehen sind, welche in bezug auf ein Material oder einen Gegenstand variabel plaziert werden müssen.
Ein Typ eines automatischen Systems, das in der Vergangenheit zur Positionierung einer Reihe aus werkzeugbestückten Schlitten benutzt wurde, verwendet auf jedem Schlitten einen individuellen Stellmotor, wie beispielsweise in den US-Patenten 3 176 566 und 4 649 782 sowie dem Britischen Patent 2072563 dargestellt. Ein solcher separater Stellmotor auf jedem Schlitten bedeutet jedoch erhebliche Zusatzkosten, eine komplizierte Steuerung und Wartungsauforderungen an das System und beschränkt die zur Bewegung jedes Schlittens zur Verfügung stehende Menge an Energie.
Ein weiterer bekannter Typ eines automatischen Positionierungssystems verwendet einen einzigen motorisierten Antrieb für die Positionierung mehrerer werkzeugbestückter Schlitten in bezug aufeinander. Beispiele für diese Kategorie von Systemen sind in den US-Patenten 3 540 340, 3 834 258, 3 882 764, 4 125 076, 4 188 846, 4 261 239 und 4 592 259 dargestellt. Diese verwenden Antriebselemente, bestehend aus Schraubspindeln, Gleitstangen und dergleichen, die in der Lage sind, alle Schlitten gleichzeitig zu bewegen und jeden Schlitten durch selektives Ineingriff- und Außereingriffbringen des Schlittens in bezug auf das Antriebselement zu positionieren. All diese Systeme haben jedoch, was die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Positionierung anbelangt, wesentliche Nachteile, die ihre Brauchbarkeit und Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Bei den meisten dieser Systeme ergibt sich die Beschränkung der Geschwindigkeit als Folge des Unvermögens des Antriebselementes, die betreffenden Schlitten bei ihrer erneuten Einstellung gleichzeitig in zwei Richtungen zu bewegen. Stattdessen müssen alle Schlitten gewöhnlich zunächst in eine Richtung bewegt werden, um einige von ihnen zu positionieren, und danach in die entgegengesetzte Richtung, um den Rest zu positionieren, eine Tatsache, die ein zeitaufwendiges, vielstufiges Verfahren erfordert. Sogar ein System wie das in dem US-Patent 4 125 076 gezeigte, das obere und untere, hin- und hergehende Gleitstangen verwendet, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, um die Schlitten gleichzeitig in zwei Richtungen zu fahren, kann keine Verbesserung bezüglich der Geschwindigkeit schaffen, da die Positionierungsbewegung auf Grund der reziproken Wirkung der Stangen intermittierend statt kontinuierlich ist. Darüber hinaus verursachen die vielfachen Kupplungseingriffe und -außereingriffe, die erforderlich sind, um einen Schlitten mit Hilfe eines reziproken Antriebselementes in eine einzige Richtung zu bewegen, einen erheblichen Anstieg der Quote an Positionierungsfehlern sowie einen übermäßigen Systemverschleiß.
Ein weiterer nachteiliger Faktor aller bekannter automatischer Systeme, der sowohl die Geschwindigkeit als auch die Genauigkeit beeinträchtigt, ist die Benutzung impulszählender Stationssensoren für die Anzeige der Position jeden Schlittens. Derartige Positionssensoren, wie sie beispielsweise im US-Patent 3 540 340 dargestellt sind, geben die Schlittenposition nur in Abhängigkeit von einer Bezugs- oder "Ausgangs"-Position durch Zählimpulse an, wenn sich der Schlitten relativ zu der Bezugspositionn bewegt. Solche Impulse können von einem Zähler ausgelassen oder unterdrückt werden, wodurch die Genauigkeit nachteilig beeinflusst wird. Darüber hinaus können, falls die Energiezufuhr aus irgendeinem Grunde unterbrochen wird, die gespeicherten Zählimpulse aller Positionssensoren verloren gehen, wodurch eine zeitaufwendige Rückführung aller Schlitten in die Bezugsposition notwendig wird, um eine erneute Eichung der Positionssensoren zu ermöglichen, bevor die Position bestimmt werden oder eine neue Positionierung vorgenommen werden kann.
Ein weiteres Problem bekannter automatischer Systeme, das auf ihre Genauigkeit nachteilige Wirkungen hat, betrifft die Auslegung ihrer Bremskonstruktionen, durch die jeder Schlitten an dem Führungskörper arretiert wird, um ihn in der richtigen Position zu halten. Derartige Bremsen weisen normalerweise auf dem Schlitten montierte Bremsschuhe oder Bremsklötze auf oder vergleichbare Reibungseingriffskörper, die mit einer Oberfläche des Führungskörpers in einer Richtung quer zu der Positionierungsrichtung in Gleitberührung treten, sobald die Bremse betätigt wird. Die gleitende Verbindung des Eingriffskörpers mit seinem Schlitten, die die Querbewegung ermöglicht, erzeugt zwischen dem Eingriffskörper und dem Schlitten in Positionierungsrichtung einen Verlust an Toleranz. Dies wiederum erlaubt ein gewisses Spiel in der Schlittenposition in bezug auf den Eingriffskörper, wodurch der Schlitten innerhalb eines begrenzten Bereiches geringfügig unterschiedliche Positionen und keine einzige präzise Position einnehmen kann, wenn die Bremse in Eingriff gebracht wird. Schlitzmesser und ähnliches Zubehör zum Schneiden des sich bewegenden Bahnmaterials, beispielsweise Papier, erzeugen eine erhebliche Menge an Partikelmasse in der den Schlitten und den Führungskörper umgebenden Luft. Bei den meisten bekannten automatischen Positionierungssystemen sind die aufeinanderpassenden Oberflächen, die der Schlitten mit dem Führungskörper bzw. dem Antriebskörper verbinden, diesen Teilchen ausgesetzt, wodurch die genaue maschinell bearbeiteten, aufeinanderpassenden Oberflächen sich zusetzen und abschleifen, so daß die Bewegung behindert und Verschleiß verursacht wird. Gelegentlich sind faltenbalgartige Abdeckungen zwischen den Schlitten verwendet worden um zu versuchen, diese Oberflächen gegen die Teilchen zu schützen, jedoch verhindern solche Abdeckungen die Positionierung der entsprechenden Schlitten in enger Nachbarschaft zueinander und erfordern außerdem eine erhebliche Wartung, um sie in gutem Zustand zu halten.
Alle bekannten automatischen Systeme haben elektrische und pneumatische Leitungen, die zu den entsprechenden Schlitten führen und welche auf Grund der Beweglichkeit der Schlitten ein erhebliches Steuerproblem mit sich bringen, um übermäßigen Verschleiß, Abknicken und freie Zugänglichkeit der Leitungen für äußere Gefahren zu verhindern. Darüber hinaus ist der Platz, der zur Aufnahme des Führungskörpers, seiner entsprechenden Schlitten und der vielen sich bewegenden Leitungen erforderlich ist, gewöhnlich extrem groß, wodurch die Installation schwierig wird, da dieser Platz mit dem Raumbedarf der zugehörigen Bahnbehandlungseinrichtung kollidiert.
In den Fällen, in denen obere und untere automatische Einzelantrieb-Positionierungssysteme kopfseitig und bodenseitig des Bahnmaterials verwendet werden, wird das Platzproblem dadurch vergrößert, daß die oberen und unteren Antriebssysteme mechanisch miteinander verbunden sind, so daß sie von einem einzigen Motor synchron angetrieben werden, wie dies beispielsweise durch die in den US-Patenten 3 540 340, 3 882 764, 4 188 846, 4 261 239 und 4 592 259 beschriebenen Systemen der Fall ist. Darüber hinaus macht eine derartige Verbindung der beiden Antriebskörper die Wartung und den Austausch der entsprechenden oberen und unteren Antriebskörper sowie Anderungen ihrer Relativlage zueinander schwierig, weil sie mechanisch nicht unabhängig sind.
Schließlich erfordert die Art und Weise, in der die bisherigen automatischen Systeme die Vielzahl von Schlitten automatisch und präzise positionieren, sowohl Leerlaufbewegung und höchst komplizierte Computersofhvare um sicherzustellen, daß die entsprechenden Schlitten sich während des Positionierungsprozesses in ihren Bewegungen nicht gegenseitig behindern, was sowohl die Geschwindigkeit als auch die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die beanspruchte Erfindung schafft ein System mit mehreren werzeugbestückten oberen Schlitten und mehreren entsprechenden werkzeugbestückten unteren Schlitten, die auf entsprechenden oberen und unteren parallelen, länglichen Führungskörpern beweglich gelagert sind und das eine Einrichtung zur veränderlichen Positionierung dieser Schlitten auf den genannten Führungskörpern aufweist, wobei diese Einrichtung versehen ist mit
a) entsprechenden oberen und unteren Antriebsmittel zur gleichzeitigen Bewegung der oberen und unteren Schlitten synchron zueinander, während entsprechende Paare dieser oberen und unteren Schlitten auf den oberen und unteren Führungskörpern in vorbestimmte Positionen auf diesen Führungskörpern in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
b) die oberen und unteren Antriebsmittel einen beweglichen oberen gewöhnlichen Antriebskörper bzw. einen beweglichen unteren gewöhnlichen Antriebskörper, zwischen denen sich keinerlei mechanische Antriebsverbindung befindet, aufweisen sowie Eingriffsmittel auf jedem der oberen und unteren Schlitten, die wahlweise mit den oberen und unteren Antriebskörpern in und außer Eingriff bringbar sind;
c) obere und untere Positionierungsfühler zur Ermittlung der Positionen der oberen und unteren Schlitten auf den oberen und unteren Führungskörpern vorgesehen sind; und
d) Synchronisierungsmittel vorhanden sind, die auf die oberen und unteren Positionsfühler ansprechen, um die Bewegung der beweglichen oberen und unteren Antriebskörper zu steuern und die Eingriffsmittel so zu betätigen, daß die Bewegung jedes Paares oberer und unterer Schlitten trotz nicht vorhandener mechanischer Antriebsverbindung synchronisiert wird.
Bei der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtung wird durch die Antriebskörper eine hohe Stellgeschwindigkeit, verbunden mit einem hohen Maß an Positionierungsgenauigkeit erreicht, wobei die Antriebskörper eine nicht hin- und hergehende Bewegung ausführen und nicht desto trotz in der Lage sind, die Schlitten gleichzeitig in zwei Richtungen zu bewegen. Die Antriebskörper können motorgetriebene, endlose, flexible Zugglieder sein, die von Trommeln oder Kettenrädern angetrieben werden, von denen jeder zwei parallele Teile besitzt, die sich in nicht hin- und hergehender Weise in entgegengesetzte Richtungen bewegen, wobei jeder Teil wahlweise mit irgendeinem der Schlitten in und außer Eingriff bringbar ist. Alternativ dazu könnten die Antriebskörper auch viele andere Formen aufweisen, so beispielsweise die Form einer in einer Richtung rotierenden, glatten Stange, die wahlweise mit jedem zweier entgegengesetzt geneigter Lager auf jedem Schlitten in Eingriff bringbar ist oder mit einem Paar entgegengesetzt drehender oder gegenläufiger paralleler, länglicher Schraubspindeln, von denen jede wahlweise mit einem entsprechenden Schlitten in Eingriff bringbar ist. In jedem Fall sind die Antriebskörper nicht hin- und herbeweglich und benötigen deshalb keine vielfältigen Eingriffs- und Außereingriffsoperationen, um einen Schlitten in irgend eine bestimmte Richtung zu bewegen. Stattdessen sind die Antriebskörper in der Lage, jeden Schlitten in einer nicht hin- und hergehenden Bewegung über einen maximalen Bewegungsbereich zu bewegen.
Wenigstens bei bevorzugten Ausführungsformen werden Genauigkeit und Geschwindigkeit des Systems weiter durch Benutzung elektrisch betriebener Positionssensoren auf jedem der Schlitten vergrößert, die zur absoluten Anzeige der Positionen jedes Schlittens auf dem Führungskörper dienen, ohne daß irgend eine Bezugs- oder "Ausgangs"-Position benötigt wird. Derartige Positionssensoren übertragen verschiedene diskrete Signale für unterschiedliche Positionen jedes Schlittens und können deshalb, wenn das System aus irgend einem Grund abgeschaltet wird, sofort alle Schlittenpositionen bei der Wiedereinschaltung des Systems anzeigen, ohne daß die Schlitten zunächst zwecks Eichung in eine Bezugsposition gebracht werden müssen. Ein solches Positionssensorsystem ist außerdem gegen Fehlzählung von Impulsen gefeit.
Die Positionierungsgenauigkeit wird auch durch ein Bremssystem verbessert, das, obgleich es einen auf einem Schlitten montierten Betätigungskörper aufweist, der sich quer zu der Positionierungsrichtung, wie beim Stand der Technik zu finden, bewegt, einen neuartigen Reibungseingriffskörper benutzt, der zwischen dem Betätigungskörper und dem Führungskörper angeordnet ist und jegliche Relativbewegung zwischen dem Schlitten und dem Eingriffskörper in der Positionierungsrichtung verhindert. Dadurch wird es dem Schlitten ermöglicht, eine einzige, präzise Position in bezug auf den Führungskörper beizubehalten, wenn die Bremse betätigt wird.
Der Schutz der zusammenpassenden Eingriffsoberflächen, die jeden Schlitten mit seinem entsprechenden Führungskörper und Antriebskörper verbinden, und mit dem vermieden wird, daß diese Oberflächen den in der Luft befindlichen Materialteilchen ausgesetzt werden, wird durch ein Gehäuse erreicht, das sowohl die Antriebsvorrichtung als auch die Schlitten umgibt, während es trotzdem den Schlitten ermöglicht, ihre Messer oder anderen Werkzeuge außerhalb des Gehäuses zu tragen. Das Gehäuse weist vorzugsweise einen leichten Überdruck auf, um das Eindringen von Staubteilchen zu verhindern.
Dasselbe Gehäuse umschließt auch die elektrischen Leitungen und Fluidleitungen, die zu jedem Schlitten führen, um sie zu schützen. Die Leitungen sind kompakt in einer Reihe von sich in Längsrichtung überlappenden Bandkabeln mit in Querrichtung beabstandeten, parallelen Teilen ausgebildet, die ineinander gesetzt sind und sich auf dem Führungskörper in Längsrichtung erstrecken.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die oberen und unteren Antriebskörper auch durch getrennt gespeiste obere und untere Motoren angetrieben, die die Körper unabhängig antreiben, und die Synchronisation wird durch Rückkopplung von den Schlittenpositionssensoren und der resultierenden Steuerung jedes in Kupplungseingriff befindlichen Schlittenantriebskörpers aufrechterhalten.
Größere Einfächheit und Zuverlässigkeit des Positionierungssystems sowie eine weitere Verbesserung der Geschwindigkeit werden durch ein Positionierungsverfahren erreicht, das, obgleich alle Schlitten gleichzeitig in ihre vorbestimmte Zielpositionen bewegt werden, die Schlitten in einer Aufeinanderfolge präzise anordnet, und zwar unabhängig von der Entfernung, über die jeder Schlitten bewegt werden muß, um seine spezielle Zielposition zu erreichen, wobei die Reihenfolge progressiv vom geringsten zum größten Abstand läuft.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen noch besser verstanden.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer beispielsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, wobei Teile weggebrochen sind, um die darunterliegende Strukur sichtbar zu machen.
Fig. 2 ist eine teilweise, vereinfachte Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine vergrößterte, detaillierte Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1.
Fig. 4 ist eine geschnittene, teilweise Rückansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 3.
Fig. 5 ist eine geschnittene, teilweise Draufsicht längs der Linie 5-5 in Fig. 4.
Fig. 6 ist ein vereinfachtes elektrisches und pneumatisches Schaltdiagramm für das System von Fig. 1.
Fig. 7A, 7B und 7C sind ein vereinfachtes logisches Fließbild, mit dem die Steuerung des Systems programmiert wird, um die verschiedenen Schlitten zu positionieren.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In den Figuren 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems dargestellt, das längliche, kanalförmige obere und untere Führungskörper 10 bzw. 11 aufweist, zwischen denen sich eine ununterbrochene Materialbahn 14 in Längsrichtung bewegt, die durch langgestreckte Rollen 16 und 18 abgestützt ist. Auf den Führungskörpern 10 und 12 sind in Querrichtung beabstandete Reihen von oberen Werkzeugen 20 und unteren Werkzeugen 22 angeordnet, die beispielsweise Halter für entsprechende rotierende Schneidmesserpaare 24, 26 zum Schneiden des Bahnmaterials 14 in Längsstreifen bestimmter Breite aufweisen, die von dem Abstand der Werkzeuge 20, 22 auf den Führungnskörpern abhängt. Alternativ dazu können andere Werkzeugtypen auf den Führungskörpern 10 und 12 befestigt sein, so beispielsweise Rillmesser, Ritzwerkzeuge, Abtaster, automatische Werkzeuge u. dgl.. Die Verwendung von nur einem Führungskörper reicht aus, wenn die Querpositionierung von nur einer einzigen Werkzeugreihe für eine bestimmte Operation verlangt wird.
Die Beschreibung der Führungskörper und ihrer entsprechenden Positionierungskonstruktion erfolgt nur mit Bezug auf den oberen Führungskörper 10, da der untere Führungskörper im wesentlichen identisch ist, obgleich er um seine Längsachse unter einem Winkel zu dem oberen Führungskörper 10 ausgerichtet ist. Wie hauptsächlich aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, weist die Rückwand 10a des Führungskörpers 10 obere und untere langgestreckte Schienen 28 und 30 auf, die eine Reihe von in Querrichtung beabstandeter im allgemeinen C-förmiger Schlitten 32 tragen, indem sie mit oberen und unteren geraden Rollenlagern 34, die auf jedem Schlitten 32 befestigt sind, in Eingriff stehen, so daß die entsprechenden Schlitten entlang der Längsachse des Führungskörpers 10 bewegt werden können. Eine selektive Bewegung des Schlittens 32 wird mit Hilfe eines flexiblen, endlosen, stählernen Antriebsbandes 36 erreicht, das durch eine Antriebstrommel 38 in einer Richtung angetrieben wird, die ihrerseits über einen Riemen 42 von einem Motor 40 angetrieben wird. Die Trommel 38 und der Motor 40 sind vorzugsweise auf einem Wagen 44 montiert, der eine begrenzte Längsbewegung in bezug auf den Führungskörper 10 als Folge irgend eines Ungleichgewichtes zwischen der Spannung im Band 36 und der entgegenwirkenden Kraft einer einstellbaren Schraubenfeder 46 ausführt. Eine Leerlauftrommel 48 für das Band 36 ist an dem Führungskörper 10 an seinem entgegengesetzten Ende drehbar gelagert. Das Band 36 weist ein Paar in Querrichtung beabstandete, sich entgegengesetzt bewegende, parallele Teile auf, die einen oberen Teil 36a und einen unteren Teil 36b bilden. Wie auch aus Fig. 4 entnehmbar, ist der obere Bandteil 36a mit jedem Schlitten 32 als Folge der Aktivierung bzw. Deaktivierung einer oberen Kupplungsanordnung 50 wahlweise in Eingriff und außer Eingriff bringbar. Infolge des pneumatischen Betätigungsdruckes in der Kupplungssteuerleitung 50a bei Aktivierung des Magnetventils 50b (Fig. 6) klemmt die Kupplungsanordnung das Band zwischen die Kupplungsbacken und einen Bandeingriffskörper 32a auf dem Schlitten und bildet eine Bandeingriffstastvorrichtung, die geöffent und geschlossen werden kann. Umgekehrt werden bei Entspannung des pneumatischen Druckes in der Leitung 50a als Folge der Abschaltung des Ventils 50b die Kupplungsbacken zurückgezogen, wodurch sich zwischen der Kupplungsanordnung und dem Körper 32a ein Spaft öffnet, durch den hindurch das Band frei schlüpfen kann. In gleicher Weise ist der Bodenteil 36b des Bandes 36 wahlweise durch eine untere Kupplungsanordnung 52 in Abhängigkeit von dem Druck und der Druckentlastung in der pneumatischen Leitung 52a, verursacht durch Aktivierung oder Deaktivierung des Magnetventils 52b (Fig. 6) wahlweise in und außer Eingriff bringbar, wobei die Kupplungsbacken mit dem Schlittenteil 32b zusammenwirken, um eine Bandeingriffstastvorrichtung ähnlich der oberen Vorrichtung zu bilden. Wenn somit das Band 36 in einer kontinuierlichen Bewegung in einer Richtung angetrieben wird, bewirkt eine gleichzeitige Aktivierung der Kupplungsanordnungen 50 irgend eines der Schlitten 32, durch die der obere Teil 36a des Bandes in Eingriff kommt, eine simultane Bewegung dieser Schlitten in derselben Richtung. Wenn umgekehrt die simultane Aktivierung der unteren Kupplungsanordnungen 52 irgend eines der Schlitten beim Eingriff des unteren Teils 36b des Bandes bewirkt, dann werden diese Schlitten gleichzeitig in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Natürlich muß, während die eine Kupplungsanordnung eines bestimmten Schlittens mit einem Teil des Bandes in Eingriff steht, die andere Kupplungsanordnung desselben Schlittens außer Eingriff stehen, so daß sich der andere Teil des Bandes frei durch die Tastanordnung hindurchbewegen kann. Die Kupplungsanordnungen 50 und 52 jedes Schlittens 32 werden unabhängig so gesteuert, daß der eine Schlitten mit dem oberen Teil 36a des Bandes in Eingriff kommen kann, während der andere Schlitten gleichzeitig mit dem unteren Teil 36b in Eingriff steht, wodurch beide Schlitten gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen laufen. Wenn mehrere Schlitten mit dem Band 36 in Eingriff stehen, werden sie alle gleichzeitig bewegt, und zwar einige in der einen Richtung und die anderen in der entgegengesetzten Richtung, und zwar in Abhängigkeit von den neuen Positionen, in die sie bewegt werden sollen. Jeder Schlitten ist über seinen maximalen Bewegungsbereich in einer kontinuierlichen Bewegung in jeder Richtung bewegbar, wofür keine intermittierenden Kupplungseingriffe und -außereingriffe erforderlich sind, um die Bewegung aus der einen Position in eine andere zu bewirken.
Jeder Schlitten 32 ist mit einem elektrisch betriebenen Positionssensor 54 ausgestattet, der ein Ritzel 56 aufweist, das mit einer Zahnstange 58, die auf dem Führungskörper 10 angebracht ist, in drehbarem Eingriff steht. Obgleich die einzelnen Schlittenpositionssensoren dem Impulszählertyp, Rotationscodierertyp entsprechen können, ist der vorzugsweise benutzte Positionssensor ein absoluter Sensor, der, statt von einer Bezugsposition kommende Impulse zu zählen, ein entsprechendes diskretes Signal für jede unterschiedliche Position des Schlittens 32 erzeugt, und zwar über dessen maximalen Bewegungsbereich auf dem Führungskörper 10. Derartige Positionssensoren sind beispielsweise aus dem US-Patent 4 730 110 bekannt, auf das hier Bezug genommen wird.
Immer wenn sowohl die Kupplungsanordnungen irgendeines Schlittens 32 mit dem Band 36 außer Eingriff sind, wird der Schlitten mit Hilfe der oberen und unteren Bremsanordnungen 60 und 62, die mit den oberen und unteren Wänden 10b, 10c des Führungskörpers in Eingriff treten, an dem Führungskörper 10 blockiert. Jede der oberen und unteren Bremsanordnungen 60 bzw. 62 weist ein Paar Betätigungskörper 64 auf, die in Abhängigkeit von dem in der pneumatischen Betätigungsleitung 66 herrschenden Druck, verursacht durch Aktivierung des Magnetventils 66b (Fig. 6) in Richtung im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens 32 auf dem Führungskörper 10 ausfahrbar sind. Die Betätigungskörper 64 kommen nicht direkt mit dem Führungskörper 10 in Eingriff, stattdessen ist zwischen den Bremsbetätigungskörpern 64 und dem Führungskörper 10 ein Eingriffskörper 68 aus elastischem Federstahl gelegt. Der zentrale Teil jedes Eingriffskörpers 68 ist mit dem Schlitten 32 durch einen entsprechenden Verbindungsblock 70 (Fig. 4) so fest verankert, daß seine Bewegung relativ zu dem Schlitten in Längsrichtung des Führungskörpers 10 selbst dann verhindert wird, wenn seine Elastizität es seinen Enden ermöglicht, sich in Abhängigkeit von den Bremsbetätigungskörpern 64 in Querrichtung in bezug auf den Schlitten zu bewegen. Somit führt das Losgelöstsein der Betätigungskörper 64, das notwendig ist, um ihre Querbewegung und Rückziehbewegung in bezug auf den Schlitten zu ermöglichen, nicht zu einer entsprechenden Lösung des Schlittens in bezug auf den Führungskörper 10, wenn die Bremsanordnungen betätigt werden. Somit halten die Schlitten 32 die präzisen Positionen in bezug auf den Führungskörper ein, wenn die Bremsen betätigt sind.
Die Enden des Führungskörpers 10 sind mit aufrechten Körpern 69 und 71 bedeckt, während die Vorderseite durch eine obere Deckplatte 72 und eine untere Deckplatte 74 abgedeckt ist, die sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Führungskörpers erstrecken, wobei sich zwischen ihnen ein mittlerer Längsspalt 76 befindet. Auf der Rückseite des Schlitzes 76, innerhalb des Gehäuses, das von dem Führungskörper 10 gebildet wird, befindet sich ein dünnes, flexibles, stählernes Dichtungsband 78, das den Spaft 76 schließt, wobei es die oberen und unteren Spaltränder überlappt. Der Zweck des Dichtungsbandes 78 besteht darin, das Führungskörpergehäuse zu komplettieren, das die Schlitten 32, den Antriebskörper 36 und die entsprechende Kupplung sowie die Bremsanordnungen auf jedem Schlitten umgibt, so daß das Eindringen von in der Luft befindlichen Teilchen in das Gehäuse verhindert wird. Nicht desto trotz muß das Dichtungsband 78 zulassen, daß jeder Schlitten 32 ein diesbezügliches Werkzeug, wie es beispielsweise bei 20 oder 22 dargestellt ist, außerhalb des Gehäuses trägt. Wie insbesondere aus den Figuren 3, 4 und 5 ersichtlich, weist die Vorderseite jedes Schlittens 32 ein Paar senkrechter Schlitze 80 aufs die in ihr ausgebildet sind und durch die sich das Band 78 zwischen dem vorderen und hinteren Ende des Schlittens in herkömmlicher Weise ähnlich demjenigen verschiebt, das auf stangenlosen fluidgetriebenen Zylindern benutzt wird. Das Band 78 ist an beiden Enden des Führungskörpers 10 so befestigt, daß es sich nicht in Längsrichtung bewegen kann. Wenn sich daher der Schlitten in Längsrichtung in bezug auf den Führungskörper bewegt, gleitet das Band 78 aufliegend durch die Schlitze 80, wobei es seine Dichtungsberührung mit den oberen und unteren Deckplatten 72 und 74 beibehält, ausgenommen dort, wo es durch die Schlitze 80 hinter der Stirnfäche jedes Schlittens läuft. Die Schlitze 80 werden von Buchsen 82 gebildet, so daß ihr Spiel in bezug auf das Band 78 geringstmöglich ist, wodurch verhindert wird, daß Teilchenmaterial durch die Schlitze 80 ins Innere des Führungskorpergehauses gelangt. Die tragende Aufnahme des außeren Werkzeugs wird mit Hilfe des zentralen Teils 32c der Stirnfläche des Schlittens erreicht, die mit dem Rest des Schlittens dadurch in Verbindung steht, daß sie mit dem Kopf und dem Boden der Schlitze verbunden ist. Da es in den meisten Fällen erforderlich ist, dem äußeren Werkzeug Fluidenergie zuzuführen, wird der zentrale Teil 32c der Schlittenstirnfläche gleichermaßen für eine Fluidleitung 84 benutzt, die bei dem in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiel dazu dient, das obere Messer 24 senkrecht vorwärts zu schieben oder zurückzuziehen und es auch in bezug auf sein mit ihm in bekannter Weise zusammenwirkendes unteres Messer 26 axial zu bewegen. Falls gewünscht, um die Dichtung zwischen dem Band 78 und den vorderen Deckplatten 72 und 74 optimal zu gestalten, können die Deckplatten permanentmagnetisiert sein, so daß sie das Band 78 anziehen. Obgleich andere Dichtungselemente, beispielsweise elastische Flügel oder Dichtungsringe aus Gummi oder dergleichen an Stelle des Stahlbandes 78 Verwendung finden könnten, wird das Band 78 vorzugsweise benutzt, da es wesentlich verschleißfester ist als andere mögliche alternative Einrichtungen. Das Innere des Führungskörpergehäuses wird vorzugsweise unter geringen Luftüberdruck gesetzt, der aus dem pneumatischen Energiesystem zugeführt wird, um somit das Eindringen irgendwelcher teilchenförmiger Stoffe in das Gehäuse in noch stärkerem Maße zu verhindern.
Fluid und elektrische Energie für jeden Schlitten 32 werden durch entsprechende flexible, hybride Wandkabel, wie bei 86, 88 und 90 gezeigt, zugeführt, welche zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Führungskörpergehäuses durch eine Verbindungsanordnung 91 verbunden sind, die an der Rückwand 10a des Führungskörpers 10 befestigt ist und elektrische Stecker und Steckdosen und eine pneumatische Schnelltrennkupplung aufweist. Eine solche Verbindungsanordnung kann auch als Quelle für Druckluft in dem Gehäuse dienen. Die Anzahl der Bandkabel hängt von der Anzahl der Schlitten 32 ab, die durch die Kabel versorgt werden sollen. Wie am besten aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, weist jedes Bandkabel eine Fluidenergieleitung 32 auf, die von Reihen elektrischer Leitungen 94 flankiert ist. Die elektrischen Leitungen jedes Kabels verbinden einen entsprechenden Anschlußblock 96 an jedem Schlitten 32, während die Fluidenergieleitung 32 durch ein T-Stück 95 mit anderen Leitungen verbunden ist, die an innere Öffnungen im Schlitten (nicht gezeigt) an eine untere Magnetventilanordnung 98 (Fig. 3) angeschlossen sind, die die Ventile 50b, 52b und 66b zur Steuerung der Bremsen- und Kupplungsanordnungen enthält, sowie an ein oberes Magnetventil 99 zur Steuerung des Werkzeugs 20 über die Leitung 84. Diese Ventile werden durch Signale gesteuert, die über die elektrischen Leitungen 94 übertragen werden. Wie aus den Figuren 1 und 4 ersichtlich, weist jedes Kabel 86, 88 und 90 entsprechende untere und obere Teile aufs so beispielsweise 86a und 86b des Kabels 86, die sich mit Abstand parallel zu einander in entgegengesetzte Richtung in Längsrichtung des Führungskörpers 10 erstrecken. Darüber hinaus sind die Kabel 86, 88 und 90 so zusammengesteckt, daß ihre entsprechenden unteren Teile in einer senkrechten Reihenfolge und ihre entsprechenden oberen Teile in der entgegengesetzten senkrechten Reihenfolge so angeordnet sind, daß beide Teile des Kabels 90 zwischen den entsprechenden Teilen des Kabels 88 sitzen und beide Teile des Kabels 88 in ähnlicher Weise zwischen den Teilen des Kabels 86 sitzen. Die Fluidenergieleitungen 92 sind einander abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen von den entsprechenden Mittellinien der Bandkabel versetzt angeordnet, wie in Fig. 3 dargestellt, um auf diese Weise den gewünschten kompakten Zusammenhalt der Kabel in bezug aufeinander beizubehalten. Dieser Schlitten 32 hat eine Öffnung, die sich in Längsrichtung durch ihn hindurcherstreckt, begrenzt durch ihren sich nach hinten öffnenden C-förmigen Querschnitt, der einen Durchgang sowohl der oberen als auch der unteren Teile der zusammengesetzten Bandkabel durch die entsprechenden Schlitten in Längsrichtung des Führungskörpers ermöglicht, um auf diese Weise eine außerordentlich kompakte, geschützte Anordnung zu schaffen, die die Kabel frei von äußeren schädlichen Einflüssen häft.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird der Betrieb des Systems durch einen herkömmlichen Regler 100 auf Mikrocomputerbasis gesteuert, der die Operatorbefehlssignale von einer Datenstation 102 empfängt und systembezogene veränderliche Informationen auf den Bildschirm 102a der Ausgabestation überträgt. Der Regler empfängt ebenfalls Eingangssignale von verschiedenen Sensoren und Übermittlern, die in dem System verwendet werden, insbesondere der entsprechenden Schlittenpositionssensoren 54 und der Rotationscodierer 104, die die Geschwindigkeit und die von den Bändern 36 zurückgelegte Entfernung mit Hilfe der Codiereranschlüsse entweder direkt an den Bändern, wie in Fig. 1 dargestellt oder an den rotierenden Wellen der Antriebsmotoren 40 abtasten. In Abhängigkeit von diesen Eingangssignalen regelt der Regler unabhängig den Betrieb der verschiedenen Magnetventile auf jedem Schlitten 32 (nur die Ventile eines Schlittens sind in Fig. 6 dargestellt), die die Brems- und Kupplungsanordnungen und das zu dem Schlitten gehörige Werkzeug steuern. Der Regler regelt außerdem die Aktivierung und Deaktivierung eines Paars separater elektrischer Motoren 50, von denen der eine zu dem oberen Führungskörper 10 und der andere zu dem unteren Führungskörper 12 zum Antreiben der entsprechenden Antriebsbänder 36 gehört. Zwischen den entsprechenden Antriebsmotoren 40 ist keine Antriebsverbindung notwendig, obgleich die Bewegung der oberen Werkzeuge 20 und unteren Werkzeuge 22 synchronisiert werden muß, da die Synchronisation der oberen und unteren Werkzeuge durch den Regler erreicht wird, indem er die oberen und unteren Motoren 40 und die entsprechenden Bremsanordnungen und Kupplungsanordnungen der Schlitten regelt.
Der Regler 100 ist so programmiert, daß die Positionen der entsprechenden Schlitten 32 im allgemeinen gemäß dem logischen Fließdiagramm der Figuren 7A, 7B und 7C gesteuert werden. Nach dem Einschalten des Systems bewirkt der Regler, daß auf dem Bildschirm 102a die vorhandenen Positionen der entsprechenden Schlitten angezeigt werden, und zwar sowohl grafisch als auch numerisch. Diese Positionsinformation wird dem Operator sofort zur Verfügung gestellt, ohne daß die Schlitten in eine Bezugsposition bewegt werden müssen, da die Positionssensoren 54 nicht von der Speicherung einer Impulszählung zur Positionsanzeige abhängen. Vielmehr überträgt jeder Positionssensor 54 ein diskretes Signal an den Regler, das die absolute Position seines betreffenden Schlittens angibt, so daß dem Regler sofort ermöglicht wird, die entsprechenden Schlittenpositionen auf dem Bildschirm anzuzeigen. Dies erspart nicht nur beim anfänglichen Starten des Systems erhebliche Zeit, sondern auch bei der Wiederaufnahme des Betriebs nach einem zeitweiligen Stromausfäll. In Abwesenheit irgendeines Operatorbefehls von dem Ausgang 102, der den Beginn einer Neupositionierung verlangt, überträgt der Regler weiter Bildschirmsignale, die die augenblickliche Position jedes Schlittens 32 anzeigen. Wenn er jedoch einen Umpositionierungsbefehl empfängt, führt der Regler die Umpositionierung der Schlitten entweder nach einer vorbestimmten Positionierungsanweisung aus, die in seinem Speicher gespeichert und dem Zugriff durch den Operator mit einer entsprechenden Programmnummer offen ist. Er führt sie aus auf Grund der Eingabe einer detaillierten Information durch den Operator, die von der Anzahl aktiver Messer und den gewünschten neuen Bahnbreiten abhängt. Der Regler bewirkt dann, daß der Bildschirm 102a die angestrebten neuen Positionen der Schlitten anzeigt und überprüft, ob die neuen Positionen mit den Möglichkeiten der geregelten Einrichtung kompatibel sind um sicherzustellen, daß keine physikalisch unmöglichen Positionen der Werkzeuge befohlen werden. Wenn die neuen Positionen mit der Einrichtung kompatibel sind, zeigt der Operator auf dem Bildschirm 102 an, ob oder ob nicht gewünscht wird, daß die neuen Positionen abgespeichert werden und falls ja, dann ordnet der Operator der neuen Information eine Programmnummer zu, und sie wird gespeichert. Daraufhin zeigt der Operator an, ob oder ob nicht die oberen Messer während der Neupositionierung angehoben werden sollen. Dies braucht nicht notwendigerweise zu geschehen, wenn sich zwischen den Messern keine Bahn befindet oder falls verlangt wird, daß die Messer neu positioniert werden, ohne mit der sich bewegenden Bahn außer Eingriff zu kommen. Letzteres ist auf Grund der hohen Positionierungsgeschwindigkeit und der Genauigkeit der verwendeten Schlittenpositionierungsfolge, wie im folgenden erläutert, machbar. Nachdem der Operator einen "go"-Schalter betätigt hat, rechnet der Regler 100 die Differenz zwischen der neuen Position für jeden Schlitten und seiner augenblicklichen Position aus, um die entsprechenden Entfernungen und Fahrtrichtungen zu bestimmen die für jeden Schlitten zur Erreichung seiner neuen Position erforderlich sind. Durch Steuerung der entsprechenden Magnetventile, die die Kupplungs- und Bremseinrichtungen an jedem Schlitten betätigen, deaktiviert der Regler die Bremsanordnungen an jedem Schlitten, der sich in eine neue Position bewegen soll, und aktiviert die jeweilige obere oder untere Kupplungsanordnung jedes Schlittens, die der verlangten Bewegungsrichtung entspricht. Der Regler identifiziert den Schlitten (adressierter Schlitten oder entsprechenden oberen und unteren Paare adressierter Schlitten), der sich um wenigstens die vorgegebene Entfernung bewegen muß, um seine neue Position zu erhalten, und befiehlt dem Motor 40, das Antriebsband 36 um diese vorbestimmte Entfernung zu bewegen. Während dieser Bewegung überwacht der Regler die von dem Rotationscodierer 104, der zu dem Motor 40 oder sein Band gehört, die kommenden Signale und vergleicht diese Signale mit dem Entfernungsbefehlssignal, bis die verglichenen Signale gleich sind. Sobald die verglichenen Signale gleich sind, wird der Motor 40 gestoppt, die Bremsenanordnungen des adressierten Schlittens werden betätigt und seine aktivierte Kupplungsanordnung wird deaktiviert. Mittlerweile sind alle anderen Schlitten, die in gleicher Weise in neue Positionen bewegt werden müssen, gleichzeitig mit dem adressierten Schlitten in entsprechende Richtungen in ihre neuen Positionen verfahren worden. Nach dem Stillstand des Motors 40 werden jedoch die aktivierten Kupplungsanordnungen aktiviert gehalten. Zu diesem Zeitpunkt liest der Regler alle Signale der Positionssensoren 54, berechnet die entsprechenden Entfernungen und Bewegungsrichtungen neu, die für jeden Schlitten bleiben, um seine neue Position zu erreichen, und wiederholt den obigen Positionierungsprozeß. Wenn der vorher adressierte Schlitten ordnungsgemäß positioniert worden ist, wird keine weitere Bewegungsdistanz für diesen Schlitten angezeigt, und der Regler 100 bestimmt deshalb, welcher der verbleibenden Schlitten der geringsten Distanz entspricht, die erforderlich ist, um seine neue Position zu erreichen und bezeichnet diesen Schlitten als den nächsten adressierten Schlitten, wobei der vorherige Positionierungsvorgang mit Bezug auf diesen Schlitten wiederholt wird. Alternativ wird, falls der vorher adressierte Schlitten nicht seine ordnungsgemäße Position erreicht hat, sein Positionssensor anzeigen, daß eine weitere Bewegung erforderlich ist, und er wird dementsprechend weiterbewegt. Die obigen Positionierungsvorgangszyklen werden so lange wiederholt, bis alle Schlitten ordnungsgemäß positioniert worden sind.
Ein Vorteil der obigen der Reihe nach erfolgenden "Adressierung" der Schlitten zu Positionierungszwecken nach der geringsten zurückzulegenden Entfernung besteht in der weiteren Verringerung der Leerlaufbewegung über das Maß hinaus, das die simultane Bewegung der Schlitten in zwei Richtungen liefert. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Funktionen des Reglers vereinfacht werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Systems steigt, indem er die Fähigkeit erhält, nur einen einzigen adressierten Schlitten zu irgendeinem Zeitpunkt anzusteuern, um die befohlenen Entfernungs- oder Positionssignale mit entsprechenden Rückkopplungssignalen zu vergleichen. Darüber hinaus wird die Reihenfolge der Positionierung entsprechend der zurückzulegenden Entfernung vereinfacht und damit die Reglerfunktion der Sicherstellung, daß kein sich bewegender Schlitten mit einem bereits positionierten und gebremsten Schlitten kollidiert, verläßlicher gemacht. Für den unwahrscheinlichen Fall, daß eine solche Kollision auf Grund einer gewissen Fehlfunktion des Systems eintritt, wird der Kollisionsstoß abgefedert, um Beschädigungen zu vermeiden, und zwar sowohl durch die elastische Antriebsschlittenfeder 46 als auch durch die Tatsache, daß die Kupplungsanordnungen in bezug auf das Antriebsband 36 bei abnormal hoher, die Schlittenbewegung hemmender Kraft schleifen können.

Claims

1. Ein System aus mehreren werkzeughaltenden oberen Schlitten (20) und mehreren entsprechenden werkzeughaltenden unteren Schlitten (22), die längs oberer bzw. unterer paralleler, länglicher Führungskörper (10, 12) beweglich gelagert sind und mit einer Vorrichtung zur variablen Positionierung der Schlitten auf den Führungskörpern, wobei

a) die Vorrichtung obere und untere Antriebsmittel zur gleichzeitigen Bewegung der oberen und unteren Schlitten, synchron aufeinander abgestimmt, aufweist, wobei entsprechende Paare der oberen und unteren Schlitten auf den oberen und unteren Führungskörpern in vorbestimmte Positionen gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

b) die oberen und unteren Antriebsmittel einen beweglichen oberen gewöhnlichen Antriebskörper (36) bzw. einen beweglichen unteren gewöhnlichen Antriebskörper (36), zwischen denen sich keinerlei mechanische Antriebsverbindung befindet, aufweisen sowie Eingriffsmittel (50, 52) auf jedem der oberen und unteren Schlitten, die wahlweise mit den oberen und unteren Antriebskörpern in und außer Eingriff bringbar sind;

c) obere und untere Positionsfühler (54, 104) zur Ermittlung der Positionen der oberen und unteren Schlitten auf den oberen und unteren Führungskörpern vorgesehen sind; und

d) Synchronisierungsmittel (100) vorhanden sind, die auf die oberen und unteren Positionsfühler ansprechen, um die Bewegung der beweglichen oberen und unteren Antriebskörper zu steuern und die Eingriffsmittel so zu betätigen, daß die Bewegung jedes Paares oberer und unterer Schlitten trotz nicht vorhandener mechanischer Antriebsverbindung synchronisiert wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur veränderlichen Positionierung der Schlitten ferner entsprechend flexible Kabel (86, 88, 90) aufweist, die mit den entsprechenden Schlitten (20) verbunden sind, um jedem Schlitten Energie zuzuführen, wobei jedes Kabel einen ersten und einen zweiten Teil aufweist, die sich in einer Richtung entlang der entsprechenden länglichen Führungskörper im wesentlichen parallel zueinander und mit Abstand voneinander in Richtung quer zu dieser Längsrichtung erstrecken, wobei die entsprechenden ersten Teile jedes Kabels im wesentlichen parallel zueinander in einer ersten Querreihe und die entsprechenden zweiten Teile der Kabel im wesentlichen parallel zueinander in einer zweiten Querreihe angeordnet sind, die der ersten Querreihe gegenüberliegt, so daß die ersten und zweiten Teile eines Kabels durch einen ersten Querabstand und die ersten und zweiten Teile jedes anderen Kabels durch verschiedene Querabstände voneinander getrennt sind, die zunehmend größer sind als der erste Querabstand.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Positionsfühler entsprechende Sensoren (104) aufweisen, die eine Reihe identischer Signalimpulse erzeugen, deren Anzahl proportional der Bewegung der entsprechenden Schlitten relativ zu den Führungskörpern ist, und daß die Positionsfühler ferner entsprechende Sensoren (54) aufweisen, die für jede unterschiedliche Position jedes entsprechenden Schlittens ein anderes besonderes digitales Signal erzeugen.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur veränderlichen Positionierung der Schlitten ferner eine Einrichtung (100) zur kontinuierlichen Aufrechterhaltung des Eingriffs jedes Schlittens mit seinem entsprechenden üblichen Eingriffskörper aufweist, bis der entsprechende Schlitten seine vorbestimmte Position erreicht hat und die dann zeitweilig den üblichen Antriebskörper stoppt, den entsprechenden Schlitten mit dem üblichen Antriebskörper außer Eingriff bringt und den entsprechenden Schlitten mit seinem Führungskörper verriegelt.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Positionsfühler selektiv erregbare und entregbare elektrisch betriebene Positionssensoren (54) zur individuellen Anzeige der Position jedes Schlittens auf den oberen und unteren Führungskörpern aufweisen, wobei diese Sensoren mit Mitteln versehen sind, die die Position in Abhängigkeit von der Erregung oder Einschaltung der Sensoren nach ihrer Entregung oder Abschaltung anzeigen, ohne daß irgendeine Bewegung der Schlitten nach der Erregung der Sensoren stattgefunden hat.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur variablen Positionierung der Schlitten ferner Gehäuseelemente (72, 74, 78) auf einem entsprechenden Führungskörper aufweist, die sowohl die Antriebsmittel als auch die zugehörigen Schlitten mit dem Führungskörper umgeben, um in der Luft befindliche Teilchen am Eintreten in die Gehäuseelemente im wesentlichen zu hindern, während dem Schlitten ermöglicht wird, außerhalb dieser Gehäuseelemente befindliche Werkzeuge aufzunehmen.