EP0501123A1 - Vorrichtung zum Positionieren der Schneidkanten von Kreismesserpaaren einer Längsschneidmaschine für Bahnen aus Papier - Google Patents

Vorrichtung zum Positionieren der Schneidkanten von Kreismesserpaaren einer Längsschneidmaschine für Bahnen aus Papier Download PDF

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EP0501123A1
EP0501123A1 EP92100653A EP92100653A EP0501123A1 EP 0501123 A1 EP0501123 A1 EP 0501123A1 EP 92100653 A EP92100653 A EP 92100653A EP 92100653 A EP92100653 A EP 92100653A EP 0501123 A1 EP0501123 A1 EP 0501123A1
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EP
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knife
sensor
carriage
positioning
piston
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EP92100653A
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Reiner Wittendorfer
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JM Voith GmbH
Original Assignee
JM Voith GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/26—Means for mounting or adjusting the cutting member; Means for adjusting the stroke of the cutting member
    • B26D7/2628—Means for adjusting the position of the cutting member
    • B26D7/2635—Means for adjusting the position of the cutting member for circular cutters

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • the strain on the circular knives is very high at high speeds of up to 3000 m per minute. That is why the wear is very high. This applies in particular to the so-called bottom knife, which is cup-shaped. To eliminate irregularities in wear, the circular knives must therefore be reground from time to time. You do this with the bottom knife by regrinding the edge of the pot so that the pot becomes "lower". This can be amounts of up to 2 mm.
  • DE-OS 31 44 714 The basic idea of taking wear of the circular knives into account in the control can be seen in its own right from DE-OS 31 44 714. However, this is a device of a non-generic type, since each carriage has its own displacement drive motor. Wear electrodes are assigned to each slide, which supply the control system with electrical signals for adjusting the slide in question to compensate for knife wear. DE-OS 31 44 714 does not show how this is to be accomplished in detail and how, in particular, a corresponding measure is to be implemented on a generic longitudinal cutting device.
  • each knife carriage has a fixed (carriage-fixed) mark which, measured in the direction of travel of the carriage, is at a certain distance from the cutting edge of the lower knife. If a lower knife is reground and reassembled on the slide, the slide is guided past a fixed position sensor. Two signals are generated: one when passing the cutting edge on the position sensor, and the other when passing the carriage-fixed mark on the position sensor. The signals are fed into a microprocessor control. This control is intended to ensure precise positioning, taking into account the material decrease on the lower knife generated by grinding, by producing a correction measure.
  • a relative measure is thus initially obtained; from this an absolute measure for the actual knife position must first be determined by means of the control.
  • the invention has for its object to design a device according to the preamble of claim 1 such that the cutting edges can be positioned quickly and properly.
  • the control effort required for this should be less than since then.
  • the decisive idea here is to provide a fixed (machine-fixed) mark instead of a sled-fixed mark, and also one or more sensors that can be moved parallel to the carriageway of the knife carriage instead of fixed sensors.
  • these will be optical sensors.
  • this sensor is expediently mounted on a measuring slide that runs on a rail. In this case, the measuring slide with the sensor on it is moved past the individual knife slides and their cutting edges, always when changing a cutting position, for example when starting up the slitter rewinder, after replacing an old knife with a new one and after sharpening a knife .
  • the paper web runs vertically in the direction indicated by the arrow in FIG. 1 between the deflection rollers 2, 3, which are mounted in the machine frame M, and is cut longitudinally there.
  • the supply roll and the partial rolls on which the partial webs produced by the longitudinal cuts are rewound are not shown.
  • the division of the web is carried out by cooperating circular knives, namely the so-called lower knife 4 and the upper knife 5.
  • the lower knife 4 is mounted on a lower knife carriage, designated as a whole by 6, which is guided on a rail 7 connected to the machine frame M and extending across the width of the web .
  • a transport rod 8 is displaceable in the longitudinal direction, with which the lower knife carriage 6 can be connected as desired, in order to be able to move it along the rail 7 into a desired position, which corresponds to the position of the cut in the path 1.
  • the lower knife 4 is driven in the specified sense, while the upper knife 5 has no drive, but only runs loosely. It is mounted on the upper knife carriage, designated as a whole as 9, which, like the lower knife carriage 6, can be displaced by a transport rod 10 along a rail 11, which extends across the web width and is fastened to the machine frame M.
  • a pneumatic piston / cylinder unit 12 is arranged on the lower knife carriage 9, the piston 13 of which can be extended against the action of a spring 14 perpendicular to the path 1 against the lower knife carriage 6.
  • the piston / cylinder unit 12 serves to control the adjustment of the upper knife 5 against the lower knife 4, the piston / cylinder unit 16 brings about the abutment of the upper knife 5 on the front edge 19 of the lower knife 4 forming the cutting edge, a predetermined cutting pressure being maintained.
  • the control is done by everyone Upper knife carriage 9 associated solenoid valve 20 which, when actuated, allows compressed air from the supply line 21 to pass via the line 22 behind the piston 13 of the piston / cylinder unit 12, whereby the upper knife 5 according to FIG. 1 is shifted to the right.
  • the channel 23 formed in the piston 13 and the piston rod 15 comes into connection with the compressed air supply line 22 and receives the piston / cylinder unit 16 compressed air, so that the upper knife 5 is pulled against the end face 19 of the lower knife 4.
  • the actuation takes place in a sequence that prevents the upper knife 5 from bumping against the circumference of the lower knife 4.
  • the compressed air is brought in via a line 26.
  • the locking and unlocking device explained in more detail in connection with FIGS. 6 and 7 is such that it either releases the slides 6, 9 on the rails 7, 11 and simultaneously couples with the transport rods 8, 11 or decouples from them and on the rails 7, 11 locked.
  • the actuation of the locking and unlocking device is done by the solenoid valve 30 via lines 27, 28 on the carriage 6, 9 simultaneously, so that both carriages 6, 9 can be moved simultaneously.
  • the two deflection rollers 2 and 3 can again be seen, as well as a movable sensor 31, a measuring slide 32, a rail 33 assigned to it and a machine-fixed mark 34.
  • the sensor 31 and the measuring slide 32 can be displaced in the direction of the double arrow A; the direction of measurement is indicated by arrow B.
  • the actual position values are formed with the help of an up / down counter.
  • a reference point (switch cam or scale mark) is approached and the counter is set to zero. This reference point corresponds to the scale zero point.
  • the counter is counted up with each travel step in one direction and the counter is counted down with each travel step in the other direction.
  • the actual position value in relation to the reference point is always in the counter.
  • Each of the knife edges gives a signal i, which are added up by the control.
  • the edge knife at the end of the measuring section is an exception.
  • This process must take place within a distance of approximately 150 mm, since the distance from the lower knife to the lower knife can be at least 180 mm.
  • the corresponding sensor must give an impulse to the control and the incremental measured value is recorded.
  • the switching process takes place without another edge signal.
  • the final value of the signal impulses reverses the movement process. This means that the maximum value of the signal pulses then causes the direction to be reversed and the piston to change speed.
  • the reverse gear takes place at the rapid traverse speed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren der Schneidkanten von Kreismesserpaaren (4,5) einer Längsschneidmaschine für Bahnen aus Papier oder dergleichen, mit die Messer tragenden Messerschlitten sowie mit quer zur Maschinenrichtung verlaufenden, die Messerschlitten tragenden Schienen, ferner mit einer ortsfesten Marke (34). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein parallel zur Fahrbahn der Messerschlitten bewegbarer Sensor (31) zum Erfassen der Abstände zwischen den Schneidkanten der Kreismesser (4,5) und der ortsfesten Marke (34) vorgesehen ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus DE 34 17 042 C2 bekannt geworden.
  • Die Beanspruchung der Kreismesser ist bei den hohen Geschwindigkeiten von bis zum 3000 m pro Minute ganz erheblich. Deswegen ist auch der Verschleiß sehr hoch. Dies gilt insbesondere für das sogenannte Untermesser, das topfförmig ausgebildet ist. Um Unregelmäßigkeiten des Verschleißes zu beseitigen, müssen die Kreismesser deshalb von Zeit zu Zeit nachgeschliffen werden. Man macht dies beim Untermesser dadurch, daß man den Topfrand nachschleift, so daß der Topf "niedriger" wird. Hierbei kann es sich um Beträge von bis zu 2 mm handeln.
  • Wenn sich die Positionierung darauf beschränkt, die Schlitten an eine bestimmte Stelle zu bringen und sich durch das Abschleifen die Lage der Schneidkante gegenüber dem Schlitten verändert hat, geht diese Verlagerung bei der Breite der erzeugten Teilbahnen ein, die also um entsprechende Beträge von ihrem Sollmaß abweichen.
  • In vielen Fällen ist dies nicht zulässig. Es ist bekannt, die Veränderung der Lage der Schneidkanten durch das Abschleifen durch Beilagescheiben auszugleichen. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig und fehlerträchtig, weil die benötigten Beilagescheiben durch an jedem Messerpaar vorzunehmende Messungen ermittelt werden müssen und durch Toleranzen bedingte Fehler verbleiben.
  • Der Grundgedanke, den Verschleiß der Kreismesser bei der Steuerung zu berücksichtigen, geht für sich genommen aus der DE-OS 31 44 714 hervor. Es handelt sich hierbei aber um eine nicht gattungsgemäße Vorrichtung, indem nämlich jeder Schlitten einen eigenen Verschiebeantriebsmotor aufweist. Jedem Schlitten sind Verschleißelektroden zugeordnet, die der Steuerung elektrische Signale zur Nachstellung des betreffenden Schlittens zum Ausgleich des Messerverschleißes zuführen. Wie dies im einzelnen bewerkstelligt werden soll und wie insbesondere eine entsprechende Maßnahme an einer gattungsgemäßen Längsschneidevorrichtung verwirklicht werden soll, geht aus der DE-OS 31 44 714 nicht hervor.
  • Gemäß der eingangs genannten Veröffentlichung weist jeder Messerschlitten eine feste (schlittenfeste) Marke auf, die - in Verfahrrichtung des Schlittens gemessen - einen bestimmten Abstand zur Schneidkante des Untermessers aufweist. Wird ein Untermesser nachgeschliffen und wieder auf den Schlitten montiert, so wird der Schlitten an einem ortsfesten Stellungssensor vorbeigeführt. Dabei werden zwei Signale erzeugt: Das eine beim Passieren der Schneidkante am Stellungssensor, und das andere beim Passieren der schlittenfesten Marke am Stellungssensor. Die Signale werden einer Mikroprozessor-Steuerung eingespeist. Diese Steuerung soll für ein genaues Positionieren unter Berücksichtigung der durch das Schleifen erzeugten Materialabnahme am Untermesser sorgen, indem sie ein Korrekturmaß herstellt.
  • Hierbei wird somit zunächst ein Relativmaß gewonnen; hieraus muß erst noch ein Absolutmaß für die tatsächliche Messerposition mittels der Steuerung ermittelt werden.
  • Diese bekannte Vorrichtung und das zugehörende Verfahren haben jedoch die folgenden Nachteile:
    Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Sensoren. Deshalb kann es vorkommen, daß ein Messerpaar in den Verfahrbereich eines anderen Messerpaares hineingefahren werden muß, um an dem ihm zugeordneten Sensor vorbeibewegt zu werden. Ist dies der Fall, so daß ein bereits positioniertes Messerpaar bzw. müssen die betreffenden Messerschlitten verfahren werden, um schließlich auf die ursprünglich eingestellten Positionen wieder zurückzukehren. Dabei entstehen folgende Nachteile: Zunächst ist mehr Zeit erforderlich, um die einzelnen Schneidkanten einwandfrei zu positionieren. Weiterhin ist ein erheblicher Steuerungsaufwand notwendig. Schließlich besteht die Gefahr von Positionier-Ungenauigkeiten, und zwar aufgrund eines zusätzlichen Meßfehler-Risikos sowie aufgrund der Trägheit des Systems, wobei auch noch die nachteiligen Hysterese-Effekte eintreten können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß die Schneidkanten schnell und einwandfrei positioniert werden können. Der hierzu notwendige Steuerungsaufwand soll geringer sein, als seither.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Dabei besteht der entscheidende Gedanke darin, statt einer schlittenfesten Marke eine ortsfeste (maschinenfeste) Marke vorzusehen, ferner statt ortsfester Sensoren einen oder mehrere parallel zur Fahrbahn des Messerschlittens verfahrbare Sensoren.
  • Im allgemeinen werden dies optische Sensoren sein. Außerdem wird dieser Sensor zweckmäßigerweise auf einem Meßschlitten montiert, der auf einer Schiene läuft. In diesem Falle wird der Meßschlitten mit dem darauf befindlichen Sensor an den einzelnen Messerschlitten und deren Schneidkanten vorbeibewegt, und zwar immer bei Änderung einer Schneidposition, beispielsweise bei Inbetriebnahme der Rollenschneidmaschine, nach dem Austausch eines alten Messers gegen ein neues, und nach dem Schleifen eines Messers.
  • Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
    • Figur 1 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch den wesentlichen Teil der Vorrichtung.
    • Figur 2 zeigt eine Ansicht gemäß Figur 1 von oben, teilweise im Schnitt.
    • Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht in Bahnförderrichtung.
    • Figur 4 zeigt den Ablaufplan der Steuerung.
    • Figur 5 veranschaulicht einige Messerpaare in verschiedenen Abtastpositionen.
  • Die Papierbahn läuft zwischen zwei Umlenkwalzen 2, 3, die im Maschinengestell M gelagert sind, vertikal in der durch den Pfeil in Fig. 1 angegebenen Richtung durch die Vorrichtung und wird dort längsgeschnitten. Die Vorratsrolle und die Teilrollen, auf welche die durch die Längsschnitte erzeugten Teilbahnen wieder aufgewickelt werden, sind nicht dargestellt.
  • Die Teilung der Bahn erfolgt durch zusammenwirkende Kreismesser, nämlich das sogenannte Untermesser 4 und das Obermesser 5. Das Untermesser 4 ist an einem als Ganzes mit 6 bezeichneten Untermesserschlitten gelagert, der an einer mit dem Maschinengestell M verbundenen quer über die Bahnbreite reichenden Schiene 7 geführt ist. In der Schiene 7 ist eine Transportstange 8 in Längsrichtung verschiebbar, mit der der Untermesserschlitten 6 nach Wunsch verbindbar ist, um ihn längs der Schiene 7 in eine gewünschte Position, die der Lage des Schnittes in der Bahn 1 entspricht, verlagern zu können.
  • Das Untermesser 4 ist in dem angegebenen Sinne angetrieben, während das Obermesser 5 keinen Antrieb aufweist, sondern lediglich lose mitläuft. Es ist an dem als Ganzes mit 9 bezeichneten Obermesserschlitten gelagert, der ebenso wie der Untermesserschlitten 6 von einer Transportstange 10 längs einer sich quer über die Bahnbreite erstreckenden, am Maschinengestellt M befestigten Schiene 11 verlagerbar ist. Auf dem Untermesserschlitten 9 ist eine pneumatische Kolben/Zylindereinheit 12 angeordnet, deren Kolben 13 gegen die Wirkung einer Feder 14 senkrecht zur Bahn 1 gegen den Untermesserschlitten 6 ausfahrbar ist. Am vorderen Ende der Kolbenstange 15 sitzt eine weitere Kolben/Zylindereinheit 16, deren Achse sich parallel zur Achse des Untermessers 4 erstreckt und deren Kolben gegen die Wirkung einer Feder 18 derart verlagerbar ist, daß das Obermesser 5 gemäß Fig. 2 nach oben mitgenommen wird.
  • Die Kolben/Zylindereinheit 12 dient der Steuerung der Anstellung des Obermessers 5 gegen das Untermesser 4, die Kolben/Zylindereinheit 16 der Herbeiführung der Anlage des Obermessers 5 an dem stirnseitigen die Schneidkante bildenden Rand 19 des Untermessers 4, wobei ein vorgegebener Schneiddruck eingehalten wird. Die Steuerung erfolgt durch ein jedem Obermesserschlitten 9 zugeordnetes Magnetventil 20, welches bei Betätigung Druckluft aus der Zuleitung 21 über die Leitung 22 hinter den Kolben 13 der Kolben/Zylindereinheit 12 gelangen läßt, wodurch das Obermesser 5 gemäß Fig. 1 nach rechts verlagert wird. Ist die Verlagerung erfolgt, kommt auch der in dem Kolben 13 und der Kolbenstange 15 ausgebildete Kanal 23 mit der Druckluftzuleitung 22 in Verbindung und erhält die Kolben/Zylindereinheit 16 Druckluft, so daß das Obermesser 5 gegen die Stirnfläche 19 des Untermessers 4 gezogen wird. Die Betätigung erfolgt also in einer Reihenfolge, die verhindert, daß das Obermesser 5 gegen den Umfang des Untermessers 4 stoßen kann.
  • Ein Magnetventil 30, welches jedem Messerpaar 4, 5 bzw. jedem Schlittenpaar 6, 9 zugeordnet ist, dient zu Herbeiführung der Ver- und Entriegelung der Schlitten 6, 9 an den zugehörigen Schienen 7, 11. Die Druckluft wird über eine Leitung 26 herangeführt. Die im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 noch näher erläuterte Ver- und Entriegelungseinrichtung ist so beschaffen, daß sie entweder die Schlitten 6, 9 an den Schienen 7, 11 freisetzt und gleichzeitig mit den Transportstangen 8, 11 koppelt oder davon entkoppelt und an den Schienen 7, 11 verriegelt. Die Betätigung der Ver- und Entriegelungsvorrichtung geschieht durch das Magnetventil 30 über Leitungen 27, 28 an den Schlitten 6, 9 gleichzeitig, so daß beide Schlitten 6, 9 gleichzeitig bewegt werden können.
  • In Figur 3 erkennt man wieder die beiden Umlenkwalzen 2 und 3, außerdem einen verfahrbaren Sensor 31, einen Meßschlitten 32, eine diesem zugeordnete Schiene 33 und eine maschinenfeste Marke 34. Der Sensor 31 und der Meßschlitten 32 sind in Richtung des Doppelpfeiles A verschiebbar; die Meßrichtung ist durch Pfeil B gekennzeichnet.
    • Arbeitsweise der Vorrichtung
  • Bei der Verwendung eines inkrementalen Wegmeßsystems werden mit Hilfe eines Vorwärts-/Rückwärtszählers die Lageistwerte gebildet.
  • Vor Arbeitsbeginn wird ein Referenzpunkt (Schaltnocke oder Maßstabsmarke) angefahren und der Zähler auf Null gesetzt. Dieser Referenzpunkt entspricht dem Maßstabsnullpunkt.
  • Bei jedem Verfahrschritt in die eine Richtung wird der Zähler hochgezählt und bei jedem Verfahrschritt in die andere Richtung wird der Zähler heruntergezählt.
  • Dies ist notwendig, um eine Kontrolle für den augenblicklichen Standort des Abtastkopfes zu haben, falls ein Defekt oder ähnliches auftritt.
  • So steht im Zähler stets der Lage-Istwert, bezogen auf den Referenzpunkt.
  • In Figur 4 sind die einzelnen Aufgaben der Steuerung schematisch wiedergegeben.
  • Die einzelnen Punkte des Ablaufplanes sind in Figur 5 erläutert.
  • Ist ein Messer nachgeschliffen worden, bzw. findet die Inbetriebnahme der Rollenschneidmaschine statt, so gibt man die Nummern der Messer ein, deren Position festgestellt werden soll.
  • Beim Drücken des Starttasters fährt der Kolben im Eilgang (vE = 200 mm/s) los. Überfährt er die Bezugsmarke muß der Zähler auf Null gesetzt werden.
  • Jede der Messerkanten gibt ein Signal i, die von der Steuerung aufaddiert werden.
  • Besteht die Aufgabe darin, z.B. die Lage des Messers Nr. 4 zu bestimmen, fährt der Kolben solange im Eilgang, bis im Zähler

    i = z*-1
    Figure imgb0001
    mit z* = 2*z-1
    Figure imgb0002

    Signale addiert wurden.
  • Eine Ausnahme stellt das Randmesser am Ende der Meßstrecke dar.
  • Hier berechnet sich der Wert nach der Formel

    z* = 2*z
    Figure imgb0003

    Ist die Messerkante i = z*-1 erreicht, so schaltet die Vorschubsteuerung auf die langsame Geschwindigkeit vS = 10 mm/s um.
  • Dieser Vorgang muß innerhalb einer Strecke von ungefähr 150 mm ablaufen, da der Abstand von Untermesser zu Untermesser minimal 180 mm betragen kann.
  • Wird nun die Messerkante z* im Schleichgang überfahren, muß der entsprechende Sensor einen Impuls an die Steuerung geben und der inkrementale Meßwert wird aufgenommen.
  • Die Abtasteinheit bewegt sich solange mit der Geschwindigkeit v = 10 mm/s weiter, bis die nächste Messerkante (z*+1) bemerkt wird.
  • Beim Randmesser am Ende der Meßstrecke findet der Umschaltvorgang ohne ein weiteres Kantensignal statt. Hier steuert der Endwert der Signalimpulse den Bewegungsvorgang um. Das bedeutet der Maximalwert der Signalimpulse bewirkt dann die Richtungsumkehr und eine Geschwindigkeitsänderung des Kolbens.
  • Der Rückwärtsgang erfolgt mit der Eilgangsgeschwindigkeit.
  • Beim Erreichen des an den Zylinder angebauten Signalgebers erfolgt die Rückmeldung, daß der Kolben sich in der hinteren Endlage befindet.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zum Positionieren der Schneidkanten von Kreismesserpaaren einer Längsschneidmaschine für Bahnen aus Papier oder dergleichen, mit die Messer tragenden Messerschlitten sowie mit quer zur Maschinenrichtung verlaufenden, die Messerschlitten tragenden Schienen, ferner mit einer ortsfesten Marke, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein parallel zur Fahrbahn der Messerschlitten bewegbarer Sensor zum Erfassen der Abstände zwischen den Schneidkanten (19) der Kreismesser (4, 5) und der ortsfesten Marke vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein optischer Sensor ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor von einem Sensorschlitten getragen ist, und daß eine Meßschiene vorgesehen ist, die parallel zu den Schienen für die Messerschlitten angeordnet ist, und die den Meßschlitten aufnimmt.
EP92100653A 1991-02-27 1992-01-16 Vorrichtung zum Positionieren der Schneidkanten von Kreismesserpaaren einer Längsschneidmaschine für Bahnen aus Papier Withdrawn EP0501123A1 (de)

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