SE441810B - Metod och anordning for skerning av arkmaterial i slutna slingor - Google Patents

Description

7804091-2 Det är känt att använda automatiskt reglerad skärmaskin för att skära sådana mjuka arkmaterial, som förekommer i kläder, stoppningar och andra föremål. Konventionella sådana maskiner får information från de artiklar eller mönster som ska skäras ut från en mall. Mallen är en tätt anordnad uppsättning av mönsterstycken som ligger intill varandra för skärning från ett upplägg av arkmaterial. Konturerna på mönsterstyckena, vilka begränsar de skärbanor som ska följas av skärkniven utgör rådata, vilka används av I den automatiskt reglerade skärmaskinen för att styra skärkniven, och dessa " data översätts av maskinen till maskinstyrsignaler genom lämpliga mekanismer.

' Exempelvis kan mallen digitalmarkeras för att reducera konturerna till punktdata, ooh därefter behandlas dessa punktdata genom en dator eller data- behandlare för att alstra maskinstyrsignaler, vilka åstadkommer en förskjut- ning av skärkniven och arkmaterialet i förhållande till varandra. Malldatana kan förbehandlas och registreras för senare användning i en skärmaskin eller _ så kan datana behandlas under själva skärningsoperationen.

Andra informationssystem kan användas för att inhämta och därefter ut-W nyttja rådata. Exempelvis kan linjefäljare användas för att transpouera mall- data från ett grafiskt material eller schabloner, och datana kan därefter s bearbetas av andra mekanismer, vilka exempelvis kan innehålla antingen analoga eller digitala utrustningar.

Vid de flesta tidigare kända automatiska skärsystem är skäroperationen väsentligen fixerad genom i förväg åstadkomna program och malldata. Manöv- reringen av skärkniven längs den önskade skärlinjen regleras alltså i enlighet med relativt standardmässiga rutiner, som visar sig allmänt lämp- liga för många skärningsförhållanden men inte nödvändigtvis för alla skär- förhållanden och inte heller för okonventionella förhållanden. Exempelvis kan standardskärningsoperationen inte vara lämpad eller ge en dålig resultat :vid vissa typer av mjuka arkmaterial, med upplägg av väsentligt djup eller , till och med ett enda upplägg arkmaterial som visar olika skäregenskaper " under olika förhållanden. I det amerikanska patentet 3,803.96O visas ett system, som innebär en förbättring jämfört med tidigare system genom att det finns en viss grad av flexibilität i skärprogrammet genom att den _ person, som sifferregistrerar mallen kan under vissa omständigheter införa speciella skärknivsmanövrer såsom sidovridning eller girning och reducerade __matningshastigheter. Med girning avses vridningen av skörbladet bort från ett läge tangentiellt med skärbanan eller parallellt med banans hastighets- väktor för kniven. Ändå vore det önskvärt med ett mer flexibelt och mer responsibelt regleringssystem. 7804091-2 Det är alltså önskvärt att åstadkomma en automatisk skärmggßflmmewilken kan svara mot olika skärförhållanden allteftersom de uppträder under en skärningsoperation. Genom inställning eller initiering av speciella regle- ringsfunktioner under skärningsoperationens förlopp i motsvarighet till avkända förhållanden får man en förbättring av den totala verkan hos en automatisktreglerad skärmaskin och man får en förbättrad kvalitet på den resulterade produkten. i Ett regleringssystem för sluten slinga till en automatiskt reglerad skärmaskin beskrivs vid det amerikanska patentet 3,848.490. Vid detta tidigare patent används en tryckavkünnare eller tryckcensor för att observera tidigare skärsnítt i arkmaterialet, vilka ligger i omedelbar närhet av skärkniven, och en korrigerande inställning av den automatiska regleríngsmekanismen för kniven åstadkoms såsom respons på återföringssignaler, som alstras av 7 tryckcensorn. Den korrigerande inställningen kan reducera matningshastig- heten när skärkniven passerar det tidigare skärsnittet eller man kan ge bladet ett girningskommando, vilket åstadkommer en vridning av bladet något ut ur linjeinriktning med den önskade skärbanan i samma område.

Det antas att mer meningsfull information beträffande sköroperationen kan erhållas kontinuerligt från samverkan mellan skärkniven och skärmateria- let och att korrigerande inställningar eller andra operationer kan utföras i enlighet därmed. Det är därför ett allmänt ändamål med uppfinningen att åstadkomma en metod och anordning vid sluten slinga för reglering av skör- kniven genom avkänning av en eller flera skärningsparametrar allteftersom kniven rör sig under skärning av materialet, varefter man utnyttjar dessa parametrar för att modifiera skärningsoperationen.

Uppfinningen avser alltså en metod och anordning för skärning av ark- material i slutna slingor. Anordningen för att genomföra metoden består av en automatiskt reglerad skörmaskin med en skärkniv och ett skärbord, som bildar en bärande yta, på vilken arkmaterialet placeras i utbrett läge under skörningen. Maskinen innehåller motorer för att driva skörkniven och arkmaterialet i förhållande till varandra under skärningen, och motorerna I är förbundna med regleringsorgan för att åstadkomma regleringssignaler, vilka styr skärkniven genom materialet efter en i förväg fastställd skärbana.

Avkönningsorgan eller censororgan är verksam förbundna med skärkniven och skärmaterialet för att observera en skärningsparameter, som uppenbarar sig i skärkniven och materialet under skärningsoperationen och för att alstra en motsvarande signal, som representerar denna parameter. Exempelvis kan avkänningsorganet utgöras av en last- eller tryckavkännare, som är ansluten till skärkniven, och som avkänner krafter som alstras på kniven genom samverkan mellan kniven och materialet, och dessa krafter utgör en .-. 7so4o91-2, fy väsentlig parameter för att avslöja senare följande förhållanden under skärningsoperationen. Ãterföringsorgan förbinder avkönningsorganet med regleringsorganet för att åstadkomma ytterligare regleringssignaler och för att styra skär- kniven genom arkmaterialet i enlighet med de avkända skärningsparametrarna.

I de fall då avkännaren utgör en belastningsavkännare kan återförings- signalerna från avkännaren utnyttjas för att åstadkomma en gírning eller _ ~ vridning av skärkniven, för att reglera matningshastigheten,.ändra kniv- hastigheten eller slaglöngden eller för att åstadkomma andra manövreringar eller regleringsfunktíoner. 7 I d Avkännings- och återkopplingsorganen ger knivupplysningar till skär- maskinen och medger att funktionella ändringar sker i regleringssystemet för den slutna slingan i verklig tid. Den totala skärningsoperationen förbättras och den resulterande produkten kan skäras mer exakt och lättare under en mängd olika situationer.

Uppfinningen ska nu beskrivas mer i detalj under hänvisning till bifogade ritningar. På ritníngarna visar figur 1 i perspektiv en automatiskt reglerad skärmaskin, vid vilken uppfinningen kan användas. Figur 2 är ett schematiskt diagram, som illustrerar regleringssystemet för den slutna slingan till maskinen vid en utföringsform av uppfinningen. Figur 3 är en fragmentarisk vertikalprojektion med vissa delar sektionerade av en pressarfot anordnad runt skärkniven och med avkännare för att observera skärningsparametrar. Figur 4 är en horisontalprojektion av pressarfoten och avkännarorganen i figur 3. Figur 5 är en tvärsektion av skärkniven och arkmaterialupplögget som illustrerar effekten av sidobelastningar på skär- kniven. Figur 6 är en fragmentarisk horisontalprojektion av skärknivemdå den skär genom ett vävt material i viss vinkel mot fibrerna. Figur 7 är en fragmentarisk horísontalprojektion av arkmaterialupplägget, som illustrerar den automatiska knivmanövrering, som åstadkoms av regleringssystemet för den slutna slingan enligt figur 2. Figur 8 år ett diagram som illustrerar den matningshastíghetsvariation, som åstadkoms av regleringssystemet av den slutna slingan enligt figur 2 längs den skärningsbana som illustreras i figur 7. Figur 9 är ett schematiskt diagram, som illustrerar ett reglerings- system för sluten slinga för maskinen vid en annan utföringsform av upp- finningen, och figur 10 är ett schematiskt diagram som illustrerar ett regleringssystem för sluten slinga till ytterligare en annan utförings- form av uppfinningen. K Figur 1 illustrerar en automatiskt reglerad skärmaskin,allmönt berecknat ¶ 10, vilken är av den typ, där uppfinningen kan utnyttjas. Skärmaskinen 10 skär mönsterstycken i mallformer från ett enstaka eller flerfaldiga upplägg L 7804091-2 5 av arkmaterial vilket kan vara vävda eller icke-vävda tyger, PGPPHI, K°If°"9f I . - ' d a kin är en leder, syntetmaterial eller andra material. Den illustrera e fi\S in _ .. . - 12 numeriskt reglerad skarmaskin med en regleringsenhet eller dat0r I $°m D U ' ' håller en fram- och atergoen- fungerar som en databehandlare, och maskinen inne de skärkniv 20 och ett skärbord 22 med en genomtränglig vakuumbädd 24, som bildar en stödyta, på vilken upplägget L vreds ut. Från ett programband 16 läser datorn 12 sifferregistrerade data, som begränsar konturerna på de mönsterstycken som ska skäras, och från ett internt lagrat skärmaskin- program alstrar datorn maskinstyrsignaler, som överförs till skärbordet via en regleringskabel 14. De signaler, som alstras vid bordet, och som kommer att beskrivas mer i detalj nedan överförs även från bordet tillbaka till datorn genom kabeln 14. Även om ett programband visats såsom grundkällan för skärdata är det uppenbart, att andra digitala eller analoga ingående dataanordningar kan användas såsom en linjeföljare av den typ som visas och beskrivs i det svenska patentet 78/04092-O._ Den genomträngliga vakuumbädden 24 kan bestå av ett skummaterial eller företrädesvis av borst, vars övre fria ändar bildar bärytan till bordet.

Borsten kan trängas igenom av den fram- och åter-gående skärkniven 20 utan att vare sig kniven eller bordet skadas allteftersom skärbanan P i upplägget L fäljes. Bädden innehåller ett vakuumsystem med en vakuumpump 25, och den är av den typ som beskrivs och illustreras mer i detalj í de amerikanska patenten 3,495.492 och 3,765.289. Även om detta inte visas i figur l så kan ett för luft ogenomtröngligt utskikt placeras över det flerskiktiga upplägget L för att reducera den volym luft, som sugs genom upplägget. Vakuumsystemet evakuerar därefter luft från bädden 24 och upplägget L såsom visas i figur 3 för att göra upplägget stadigare och för att pressa samman eller kompaktera upplägget tätt mot bordet åtminstone i den zon, där skärkniven arbetar. Ett stabili- serat upplägg tenderar att motverka skärkniven mer likformigt, och det är 7 därför "normaliserat". Ett stabiliserat upplägg förbättrar även effekten av föreliggande uppfinning såsom kommer att förklaras mer i detalj nedan.

Den fram- och återgående skärkniven 20 är uppburen över bärytan till bordet av en X-vagn 26 och en Y-vagn 28. X-vagnen 26 rör sig fram och tillbaka i den visade X-koordinatriktningen på en uppsättning kuggstänger 30 och 32.

Kuggstängerna samverkar med (icke visade) kugghjul, som drivs av en X-drivmotor 34, som svar på maskinstyrsignaler från datorn 12. Y-vagnen 28 är monterad på X-vagnen 26 för rörelse samtidigt med X-vagnen i Y-koordinat- riktningen, och Y-vagnen förskjuts av en Y-drivmotor 36 och en ledskruv 38 som förbinder motorn med vagnen. Liksom drivmotorn 34 påverkas drivmotorn 36 av maskinstyrsignaler från datorn 12. Datorn åstadkommer samordnade rörelser 7804991-20 för vagnarna 26 och 28 såsom svar på sifferregístrerade data, som hämtas från programbandet 16, så att den fram- och återgående skörkniven 29 förskjuts längs skärbanan P.

Skärkninven 20 börs upp vridbar kring en vertikal axel från en vridbor plattform 40, som är fäst vid en utskjutande ände på Y-vagnen 28 P1qff_ formen och skärkniven vrids kring en 0-axel (figur 3), som löper i blodets * längdriktning och vinkelrätt mot arkmaterialet och vridningen åstadkoms I _ genom en 0-drivmotor 44 (visad i figur 2), vilken likaledes regleras av datorn 12. Motorn 44 och den roterbara plattformen 40 tjänar till att orientera skärkniven 20 i varje enskild punkt längs skärbanan P Den vrid bara plattformen 40 är vertikalt reglerbar och lyfter den i den främre eggen skarpa kniven in i och ut ur sköringrepp med arkmaterialet på bordet En (icke Viêfldl lyftmotor för reglering av plattformen regleras likaledes av d -- - .. .. ,, n _ atorn 12. Skarkniven ar aven fram- och atergaende och drivs av en slagmotor 42, vilken är monterad ovanför plattformen 40. För en mer detaljerad be- skrivning av knivens driv- och bärmekanism hänvisas till det amerik n k GSU patentet 3,955.458. " En pressarfot 50 visas mer i detalj i figurerna 3 och 4. Denna pressar- fot bärs upp från den vridbara plattformen 40 med hjälp av två stycken V vertikala stag 52 och 54, vilka är förskjutbart anslutna till plattformen så att pressarfoten under skärningen vilar på det översta skiktet av upp- lägget med sin egen vikt. fressarfoten omger skärkniven 20 och är utformad med ett centralt spår 56, i vilket bladet kan röra sig fram och tillbaka.

Skärkniven och pressarfoten ör vridbara tillsammans kring 0-axeln tillsammans _ med plattformen 40, och därmed bibehålls alltid lägesförhållandet mellan kniven och foten. Den skarpa främre eggen på kniven och den trubbiga bakre eggen på kniven löper följaktligen i linje med ett centralt plan till pressarfoten mellan bärstagen 52 och 54, och stagen är alltid belägna bakom kniven när den rör sig längs med skärbanan P. 7 Enligt en aspekt på uppfinningen hämtas den knivinformation, som be- stämmer en skärningsparameter från kniven och leds tillbaka till datorn 12 för reglering av den slutna slingan för maskinen 10 för att alstra till- kommande maskinstyrsignaler, vilka reglerar eller adderas till de grund- läggande maskinstyrsignalerna och modifierar skärknívens rörelser eller initierar andra maskinfunktíoner. 7 Figur 2 illustrerar ett exempel av ett regleringssystem för slutna slingor och det sätt, på vilket den avkända skärparametern utnyttjas för manövrering av kniven. Skärdata på programbandet 16 eller från någon annan s datakälla utnyttjas av'skärmaskinprogrammet, som är upplagrad i datorn 12, ___7,__ 78Ü4Û9l~2 så att alstra grundläggande eller fundamentala maskinstyrningar, vilka påverkar X~drivmotorn 34 och Y~drivmotorn 36 och förskjuter skårkuüvcY\ i förhållande till arkmaterialupplägget längs en förut bestämd skärbana.

Translationskommandona, vilka driver skörkniven i förhållande till arkf materialet alstras av logiska förflyttningskretsar 60, vilka kan finnas i linjeföljaranordningen eller liknande,liksom även numeriska reglerings- anordníngar, och vilka innehåller en inställbar matningshastighetskrets, och dessa kommandon överförs i form av digitala eller analoga signaler till X-drivmatorn 34 och Y-drivmotorn 36 via X och Y-dirvorgan eller förstärkare 62 resp, 64. Vid denna utföríngsfarm av uppfinningen mottar dessutom vinkel- logikkretsar 70 skärdata och skapar fundnmvntala digitala eller analoga signaler, vilka överförs till 0-drivmotorn 44 via ett O-drivorgan eller en förstärkare 72. De grundläggande signalerna från vinkellogikkretsarna vrider skärkniven till läge väsentligen i linje med eller tangentiellt med skärbanan i varje enskild punkt längs denna bana. Drivmotorerna 34, 36 och 44 bestämmer sålunda fullständigt knivbladets läge i arkmaterialet och den hastighet, med vilken kniven och materialet matas i förhållande till varandra under skörningsoperationen.

För att kunna övervaka skärningsoperationen och åstadkomma modifieringar eller tillägg till de grundläggande maskinstyrningarna under skärningen är en sidobelastningscensor 76 ansluten till skärkniven 20, och den alstrar återföringssignaler, vilka överförs till förflyttningslokigkretsarna 60 eller vinkellogikkretsarna 70 eller bådadera för sluten-slingaregleríngen.

En sidobelastning för skärkniven som skapas genom samverkan mellan kniven och arkmaterialet kan exempelvis utnyttjas för att addera girningssignaler till 0-styrsignalerna och därigenom vrida knivbladet något ut ur läge i linje med skärbanan. Girningssígnalen, vilken alstras av logikkretsarna 70, vrider knivbladet och orienterar bladet så att skäreggen riktas något mot den sida av skärbanan, från vilken krafterna på kniven appliceras, så att dessa krafter reduceras eller företrädesvis upphävs när bladet rör sig vidare längs banan.

Figur 5 visar problemet, som korrigeras när sidokrafter, som fördelar sig på båda sidor om skärkniven 20 balanseras. Det är uppenbart, att netto- » sidokrafterna F alstras genom samverkan mellan bladet och arkmaterialet längs den nedhängcnde änden på bladet och får bladet att böja ut till det med streckade linjer visade läget. Utan korrigering och oberoende av den noggrannhet, med vilken servomekanismen placerar överänden på knivbladet följer kniven skärbanan i det översta skiktet av upplägget, vilken bana skiljer sig från skärbanan i det understa skiktet, och mönsterstyckena 7sn4Q91<2 8 f” ' - o, o . , _ __ ran respektive skikt far nagot olika fann. Givetvis bor alla nqënsyer- _ stycken vara identiska och motsvara den progrqmmerqde Skürbunqn G - - N. . . . .

Id ena: aët vrid: knivbladet med hjalp av girningssignaler mot den si a av ° ° . s ar anan, ran vilken krafterna appliceras reduceras de obalanse- I rade krafterna mellan bladet och arkmaterialet företrädesvis t'1l O " - .. . . I l nar kniven ror sig vidare, För detta ändamål är sidobelastningscensorn 76 ansluten till knívblodet för att observera sidobelastníngar, och återföríngssignaler från censorn' får vinkellogikkretsarna 70 i O-styrkanalen att reagera på dessa belast- níngar och alstra gírningssignaler, vilka korrigerar knivbladets läge i arkmoterialet. I vinkellogikkretsarna i datorn 12 utnyttjas återförings- signalerna på olika sätt för att alstra girningssignaler, vilka komplet- terar de grundläggande O-styrsignalerna. Exempelvis kan återkopplingssig- I nalerna i realiteten ändra logiken eller algolen, som datastyr 0-styrsignalen i datorn såsom antyds i figur 2, eller så kan återföríngssígnalerna utnyttjas i en separat krets i datorn för att alstra en separat signal, som algebraiskt kombineras med 0-styrsignalen såsom visas vid utföringsformen i figur 9 som ska beskrivas nedan. Knivbladet kommer alltså att efter reaktion på krafterna att röra sig genom arkmaterialet utan den ogynnsamma inverkan från dessa knivbladskrafter och utan utböjning betoende på den knivbladsinformatíon, som härrör från censorn 76.

I praktiken kan sidobelastningskrafterna eller obalanskrafterna på skärkniven skapas av olika skäl. Figur 6 visar hur skärkníven 20 rör sig under skärning genom ett vävt arkmaterial i en vinkel mot fibrerna T och F.

De parallella fibrerna T löper vinkelrätt mot de parallella fibrerna F men kan ha olika geometriska förhållanden och andra fibrer kan även finnas i Väven. Det kan observeras, att fibrerna T löper i spetsig vinkel mot kniven och skjuts något åt sidan innan de skärs av. När fibrerna förskjuts utövar de en reaktionskraft på knívblodet och vid ett flerskiktigt upplägg av I _ material kan summan av krafterna bli väsentlig och åstadkomma en sådan V böjningseffekt som visas i figur 5. Liknande effekter observeras i stickade och andra material. Faktorer, som påverkar det i figur 6 illustrerade fenomenet är vinkelförhållandet mellan knívblodet och fibrerna eggvinkeln, blodets skärpa, storlek och form samt hållfastheten på fibrerna. _, Andra orsaker till uppkomsten av obalanserade krafter på knívblodet är förknippade med upplägget. Mjuka arkmaterial tenderar att åstadkomma ett svagare tryck eller ett svagare stöd på den sida av kniven som är belägen intill uppläggets kanter eller intill en öppning i upplägget såsom en tidigare skärsnitt. I figur 5 illustreras exempelvis ett knivblad 20 i 7804091-2 olika successiva lägen längs skärbanan P1 allteftersom kniven förflyttar sig nörd intill ett tidigare snitt, som följer skärbanan P2. I närheten av det tidigare snittet längs skärbanan P2 kan arkmaterialet mellan banorna lättare ge efter och reducera sidokrafterna på den sida av knivbladet, som ligger intill banan P2. Med sidobelastningscensorn ansluten till sluten- slíngasystemet enligt figur 2 förflyttar sig knivbladet i figur 7 mot den närmast belägna punkten och vrids något ut ur linjeinriktning med _ skärbanan P1 och bort från det tidigare snittet beroende på det svagare stödet på den vänstra sidan om bladet och den högre belastningen på den högra sidan. Den största girningsvinkeln observeras i punkten närmast skärbanan P2 för att motverka den största obalansen i sidokrafterna på knivbladet i denna punkt. Därefter försvinner gradvis girníngskorrektions- signalen allteftersom kniven fortsätter längs skärbanan P1 och avviker från skärbanan P2. De illustrerade girningsvinklarna på skärkniven har över- * givits i förklarande syfte och i allmänhet bör vinklarna inte överskrida 100, medan dock vinklar om upptill 25° eller mer i vissa fall kan utnyttjas.

Det är underförstått, att det i bland kan vara att föredra att anordna mönsterstyckena på något litet avstånd från varandra än tangerande varandra.

Om banorna i figur 7 tangerar varandra kan kniven falla in i det tidigare snittet i banan T2 nära tangeringspunkten, och man får då ingen sídobelastning i denna punkt. Om girningskorrektionen uteslutande härstammar från sido- belastningscensorn 76 får man då inte heller någon korrektionsgirning för att återföra bladet så att det följer banan P1 till dess kniven rört sig i snittet efter banan P2 förbi tangeringspunkten. Om banorna däremot placeras nära intill varandra får man en korrektionsgirning i varje punkt i närheten av banan P2 och man erhåller en mer exakt skärning.

För att återgå till figur 2 kan det observeras att kraftåterföringssigna- lerna från censorn 76 även påläggs förskjutningslogikkretsarna 60. I dessa kretsar 60 påtvingar återföringssignalerna en reducering av matningshastig- heten längs skärbanan under samma förhållanden som skapar gírningskommandon i vínkellogikkretsarna 70. Den reducerade matningshastigheten medger en girningskorrektion närhelst den behövs längs skärbanan trots att den ligger i 0-kanalservosystemet och den reducerar den totala belastningsfaktorn i knivbladet vid kritiska punkter längs skärbanan. Matníngshastigheten på skärkniven 20 längs banan P1 i figur 7 reduceras alltså allteftersom kniven rör sig i omedelbar närhet till det tidigare snittet längs skärbanan P2 och ökar efter det att den närmast belägna punkten passerats. Ändringen av hastighetsprofilen eller matningshastigheten på skärkniven när denna rör sig förbi den närmast belägna punkten illustreras i hastignets/förskjutnings~ 7so4ß91-2 ew diagrammet i figur 8. Minímihastígheten motsvarar den punkt på skšrbanân Pl som ligger närmast skärbanon P2.

Såson angivits ovan kan förskjutningssignalerna eller 0-komandosígnaler- na modifieras av den skärningsparameter, som observeras av censorn 76 an- tingen individuellt eller i kombination. Vidare kan den~ankända skärnings- parametern utnyttjas för att korrigera eller modifiera andra reglerade variabel såsom knivhastigheten eller slaghastigheten.

Avkänningen av knivbladskrafterna kan åstadkommas med hjälp av en bladstyrmekanism i pressarfoten 50 i figurerna 3 och 4. Tillsammans med pressarfoten är en cirkulär monteringsskiva 80 anordnad, vilken stödjer två stycken styrrullar 82 och 84, som är anordnade på motsatta sidor om w knivbladet 20 och står i rullkontakt med knivbladet. Skivan 80 bibehåller alltså ett fast sidoläge till knivbladet och avkänner sidorörelser i bladet.

Ett fjädrande fästorgan 86 för skivan 80 är fäst i pressarfoten 50 med hjälp av bultar 88 och 90, och det innehåller två stycken flexibla armar 92 och 94, som är fästa på diametralt motsatta sidor om skivan 80. Fjäder- konstanten till armarna 92 och 94 är utformad relativt hög, så att rullarna 82 och 84 åstadkommer en viss mån av sidostyvhet för skärkniven men samtidigt medger en begränsad sidoförskjutning av kniven vid belastning. Förflytt- ningarna av skivan 80 är därför direkt proportionella mot de krafter som " appliceras på skivan, och en posítionsomvandlare 96 i form av en linjärt variabel differentialtransformator LVDT kon tjäna såsom censor 76 i figur 2.

Uppfinningen är företrädesvis även använd i kombination med en luft- genomtränglig vakuumbädd 24 i skärmaskinen 10 i figur l. När upplägget L av arkmaterial stabiliserats genom att vakuum applicerats åtminstone intill kniven så alstras de krafter som verkar mellan kniven och materialet snabbare och blir starkare för ett givet fel. Kraftåterföringssignalerna har därför, en högre signalkvalitet och tydlighet, och sluten-slingarregleringssystemet I kan ge ett förbättrat svar beroende på denna tidigare signal. De eftergiv- liga borsten i bädden 24 hjälper dessutom till att skapa krafter på kniv- bladet genam.materialet, De fira ändarna på borsten tillåter inte att mate- , rialet glider på bärytan till bordet, och de böjer av eftergivligt till- sammans med'materialet när krafter skapas mellan knivbladet och det understa skiktet av materialupplägget. Materialet hålls därför fast fjädrande genom förbindelsen mellan borsten och materialskikten, och detta hjälper till att skapa krafter i den undre delen av knivbladet, speciellt när materialet är mycket mjukt och inte kan överföra kompressorskrafter i planet.

En annan utföríngsform av regleringssystemet för den slutna slingan illustreras i figur 9, där motsvarande element har samma hdnvisningsbeteck- ningar som anvönds tidigare. Vid denna utforíngsform databehandlas först vinkeln på knivbladet från programbandets 16 data med hjölp av vinkellogik- kretsen 70, och därefter modifieras eller kompletteras den både av ett listregistrerat girningsprogram 98 och den dynamiska girningssignal, som härrör från sidobelastningscensorn 76, som ör ansluten till knivbladet.

Kroftsignalen från censorn återförs till en girningskorrektionskrets 100, vilken alstrar girningssignalen oberoende av girningslogikkretsarna 70.

Girningssignalen, som härrör från censorn kombineras med den grundläggande O-styrd signalen och en listregistrerad gírningssignal vid en summerings- punkt 102. När krafterna reducerats så reduceras även knivbladsböjningen och materialskiftningen, och bladet följer mer exakt den programmerade skärbanan genom materialet.

Den registrerade eller i listform upptagna girningssignulen kan av- läsas från ett upplagrat program, vilket tidigare ästadkommits i datorn l2, exempelvis som en funktion av skärbanans geometri istället för som en vari- abel parameter såsom sidokrafter, som observeras av censorn 76. Andra regi- strerade girningsprogram och metoder för att erhålla sådana signaler be- skrivs och illustreras mer i detalj i patenten 78/04090-4 och 7ß/04092-Û.

De i summeringspunkten 102 kombinerade signalerna bildar en enda maskinstyrsignal, som överförs till 0-drivorganet, vilket påverkar 0-driv- motorn 44 och oríenterar kniven. Det är underförstått, att det registrerade girningsprogrammet i de fall då en sådan registrerad girning används i kombination med girning härrörande från knivbladskrafter ger de primära korrigeringarna för reducering av knivbladsbelastningen, förutsatt att det är korrekt valt, och att de mer begränsade och finare korrigeringarna alstras av återföringssignalerna från belastningsovkännaren. Reglerings- systemet kan alltså användas både separat eller i förbindelse med andra korrigeringssystem för att förbättra noggrannheten.

Girningssignalen från korrigeringskretsen 100 matas till en girnings- hastighetskrets 104. Den hastighet, varmed girningen ändras bestäms av kretsen 104 och överförs till förflyttningslogikkretsen 60 i stället för återföringssignalen för att reducera matningshastigheten på knivbladet längs skärbanan. Förskjutníngsstyrsignalerna från kretsarna 60 reducerar därför matningshastigheten på knivbladet så snart girningskorrígeringar görs, och reduceríngen är proportionell mot storleken på ändringen av den angivna girningen.

Figur 10 illustrerar ytterligare en annan utföringsform av reglerings- systemet för sluten slinga, och även har motsvarande element givit samma hönvisningsbeteckningar som vid tidigare beskrivna anordningar. Vid denna utföringsform övervakas skärníngsparametrarna under skörningsoperaiionen _ ---- -_ \_\\\ ÛUAIilfy 7804091-2 1 ,2 av en framför- och -bakom belastningscensorn 110, vilken observerar bakom- _varande krafter som appliceras på skärbladet när det fors längs skärbanan._ De bakomvarande krafterna är representativa för ett antal skärningspara- -metrar såsom skärpan i skärbladet, ett avbrutet blad, tätheten eller hårdheten på arkmaterialet, djupet på materialupplägget och en öppning i _ upplägget såsom ett tidigare skärsnitt eller ytterkanten på ett upplägg.

Framför- och -bakom censorn 110 vid den i figur 10 illustrerade utfö- ringsformen av regleringsanordningen utnyttjas för att modifiera matnings- hastigheten i färflyttningslogikkretsarna 60 och även för att initiera en verkan av en knivskärperegulator l12 via en nivådetektor 114. Förflyttnings- _logikkretsarna 60 svarar på återföríngssignaler från censorn 11O genom att reducera matníngshastigheten på skärbladet längs skärbanan på samma sätt som belastningssignalerna vid utföringsformen enligt Figur 2. Den reducerade matningshastigheten får den fram- och återgående kniven att utföra ett större antal =körslag för varje enhetslängd av skärbanan, vilket under- lättar skärningsbördan och samtidigt reducerar den påkänníng som åstad- koms av knivbladets fram- och bakbelastning. Ett sådant svar av reglerings- mekanismen åstadkommer en automatisk infällning av matningshastigheten på skärkniven i enlighet med svårigheten eller hårdheten hos arkmaterialet som ska skäras, höjden på materialupplögget och skärpan i blodets skäregg.

Om så önskas kan förskjutningslogiken begränsas till att reducera hastigheten på skärbladet endast över en viss i förväg vald kraftnivå. I Förskjutningslogikkretsarna kan även anpassas för att reducera hastig- heten på skärbladet under en i förväg fastställd kraftnivå. Om exempelvis skärbladet når ytterkanten på arkmaterialupplägget eller närmar sig ett tidigare snitt i mitten av upplägget under det att skärbladet rör sig med maximal hastighet är det lämpligt att hastigheten reduceras. Om vidare _ bladet bryts av och den bakomvarande kraften försvinner helt då X- och _ Y-vagnarna stoppas helt. Förflyttningslogikkretsarna kan därför innehålla flera nivådetektorer för att avgrena ett område med bakomvarande krafter, vid vilka bladet kan antas arbeta. Återföringssignalen för bakomvarande kraft, vilka appliceras på för- flyttningslogikkretsarna 60 appliceras även på nivådetektorn 114 för att alstra en signal om slö egg när krafterna överskrider en i förväg fastställd nivå över den som åstadkommer en variering av matningshastigheten på skär- bladet. Signalen för slött blad påläggs skärperegulatorn 112 och initierar en verkan hos knivseggskärparen. Eftersom eggskärparen normalt inte fungerar förrän skärbladet når en viss lämplig stoppunkt längs skärbanan såsom en 'skarp vinkel eller ett hörn som gör det nödvändigt att lyfta blafet ur ,, 7804091-2 ingrepp med orkmaterialet kan signalen fo: slö bladegg ubwyttjas år att ställa in skarperegulatorn för verkan vid nagra lyftning av nladet.

Bakomkraftsignalen kan även användas för att reglera bladhastigheten eller slaghastigheten såsom ett alternativ till eller i förening med regleringen av matningshastigheten. Som regel anger kraftigare bakomvarande krafter svårare skärning beroende på tyngre el=er hårdare material och tjockare materiolupplägg. I sådana situationer är ett större antal slag per förflyttad längdenhet önskvärd, och återföringssignalen för belast- ningscensorn 110 åstadkommer lätt den nödvändiga informationen för reglering av hastigheten på slagmotorn 42 (figur 1). Om minskningen av de bakomvarande krafterna vid ytterkanten på materialupplägget påkallar en minskning av matningshastigheten genom materialet för bladet kan i sådant fall återförings- signalen även reducera slaghastigheten för att minska den värme som utvecklas av skärbladet och därigenom förhindra antändning eller bränning av ark- materialet. Givetvis kan en avkännare av skärbladstemperaruren tjäna samma verkan. Ett avkänningsorgan för att observera bakomvarande krafter på skärbladet visas även i pressarfoten 50 i figurerna 3 och 4 såsom en del av bladstyrmekanismen. En styrrulle 120 anligger mot den plana bakkanten på skärbladet och bärs upp av ett ok 122, som är fäst i bärstagen 52 och 54 för pressarfoten. Oket är utformat med fjädrande armar 124 och 126, vilka har en fjäderkonstant, som valts för att tillåta någon förskjutning bakåt av styrrullen 120 och skörbladet 20 när bakåtkrafter appliceras på bladet.

En positionsomvandlare i form av en ytterligare linjärt variabel differential- transformator (LVD) observerar förflyttningar hos oket och bladet och alstrar en signal, som är proportionell både mot förflyttningen och bakåtkraften.

Oket och omvandlaren är alltså ekvivalenta med belastningscensorn 110 i figur 10 och åstadkommer en återföringssignal, som är lämpat för användning i färflyttníngslogikkretsen 60 och nivådetektorn 114.

Sammanfattningsvis har en automatiskt reglerad skärmaskin beskrivits i anslutning till olika utföringsformer av ett regleringssystem för skärning av slutna slingor, vilket svarar gentemot skär«ï Jsparametrar under en skärningsoperation. Uppgifter härrörande från skärningsparametrarna återförs till sluten-slinga-systemet och modífierar eller adderas till de grundläg- gande maskinstyrsignalerna för att ge en skärning, som fullföljs med större noggrannhet, verkningsgrad och lätthet. Skärningsparamvtrar, som åstad- kommer nyttig information beträffande samverkun mellan skärbladet och arkmaterialet kan bestå i sidokrafter, vilka vanligen är vinkelräta mot skärningsbanan, och bakåtriktade krafter, vilka vanligen löper i linje med skärningsbanan. Den energi och kraft som påläggs skärbladet genom de»s 1304091-2 g 14 påverkningsmekanism kan även övervakas av den ulforderliga spänningen och strömstyrkan för att driva slagmotorn 42, och ytterligare andra skårnings- parametrar såsom vridmoment, temperatur och värme kan ge meningsfull in- formation separat eller i kombination för regleringsmekanismen. När väl en sköruingsparameter observerats kan återföringssignaler, som relateras till denna parameter behandlas av regleringssystemet för den slutna slingan för att modifiera skärningsoperationen enligt linjära eller alternativt non- linjära funktionerr Även om uppfinningen beskrivits med avseende på ett antal utförings- exempel kan ytterligare modifieringar och substitutioner förekomma inom uppfinningens ram. Clika typer av avkänningsorgan kan utnyttjas för att avkänna skärningsparametrarna. I stället för positionsomvandlaren, som mäter den av krafterna åstadkomna utböjningen av skärbladet kan en tryck- mätare anslutas utanför eller inuti bladet eller dess bärorgan för samma ändamål. Givetvis kan även andra typer av avkännare användas, t.ex. optiska, termiska, kapacitiva eller magnetiska avkännare. Även om de illustrerade och beskrivna avkännarna har varit mer direkt anslutna till skärbladet så kan samverkan mellan bladet och arkmaterialet ha samma eller mer uppen- bara effekter på arkmaterialet, och därför kan avkännare användas, som är ' närmare anslutna till materialet. Uppfinningen är användbar tillsammans med andra typer av skärblad, exempelvis de som visas i det amerikanska patentet 3.245.295, vilka blad samverkar med fot, som rör sig undßr ett materialupplägg på en icke genomtränglig bäddr Regleringssystemet för skärning av den slutna slingan kan påverkas intermittent eller kan åstad- komma ökad korrigering i motsvarighet till sigraler, som identifierar kritiska skärningsställen såsom tangeringspunkter eller nï-belägna ställen.

Vid system som utnyttjar linjeföljare kan exempelvis en tangeringspunkt identifieras av línjeföljaren såsom en förväntad tangering, och linje- följaren kan öka responsen på återföring>signalen från skärbhodet för att öka utvridningen eller girningen eller för att öka retardotionen som åstadkoms av bladkrafterna. I andra system kan givetvis identifieringen av kritiska ställen åstadkommas med andra källor såsom automatiska mall-V skapare, vilka åstadkommer en placering av mönsterstycken i en mall eller med hjälp av regleringsdatorn, vilken behandlar sifferregistrerade data och alstrar maskinkommandon. Uppfinningen har alltså beskrivits och visas i ett flertal utföringsformer endasr i illustrativt men icke begränsande syfte.

Claims (13)

7804091-2 15 P a t e n t k r a v

1. l. Metod för skärning av arkmaterial med hjälp av en automatiskt reglerad skärmaskin innehållande ett skärverktyg (20) i form av ett kniv- blad samt en avkännare (76; ll0) för observering av vissa skärningsför- hâllanden i närheten av skärbladet och därmed för reglering av skärnings- operationen, och vid vilken metod man skapar grundläggande maskinkommando-_ signaler för förskjutning av skärbladet (20) och arkmaterialet (L) i för- hållande till varandra längs en förutbestämd skärbana med skärbladet (20) i skärande kontakt med arkmaterialet (L), och varvid man avkänner skär- ningsförhâllandena i närheten av skärbladet (20) med hjälp av avkännaren (76; ll0) och alstrar ytterligare maskinkommandosignaler baserade pa de avkända signalerna i och för styrning av skärbladet (20) allteftersom bladet rör sig längs skärbanan, k ä n n e t e c k n a d av att avkän- ningen av skärningsförhâllandena och skapandet av de ytterligare kommando- signalerna består i att man avkänner sidolaster som appliceras mot kniv- bladet (20) av arkmaterialet (L) allteftersom knivbladet (20) framförs i skärande kontakt med arkmaterialet (L), och att man alstrar ytterligare kommandosignaler för styrning av skärbladet (20) längs skärbanan i mot- svarighet till de avkända sidolasterna.

2. Metod enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att steget med att skapa grundläggande maskinkommandosignaler bestär i att komandosignaler för orientering av skärbladet (20) alstras för vridning av skärbladet kring en axel, som löper vinkelrätt mot materialet (L), varigenom skärblandet orienteras i förhållande till skärbanan (P) i varje punkt av skärbanan, och av att steget med att skapa ytterligare maskin- kommandosignaler bestär i att skärbladets orienteringskommandon modifieras i enlighet med de avkända sidolasterna för förskjutning av skärbladet mot den sida av skärbanan, från vilken de avkända lasterna appliceras.

3. Metod enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att steget med att alstra de ytterligare kommandosignalerna bestar 1 att man skapar en reducerad matningshastighet fràn sidan med de avkända sidolasterna och reglerar relativrörelsen mellan verktyget och materialet '“ '- -~\ - Püüöstä QUALITY _78o4o91-2 I 16' längs skärbanan med den reducerade matningshastigheten.

4. Metod enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att steget med modifiering av kommandona för skärbladets orientering består i att kommandona modifieras i varje punkt av skärbladet till upp- hävning av sidolasterna vid bladets framföring längs skärbanan.

5. Metod enligt patentkravet 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av att arkmaterialet breds ut i ett flertal skikt av materialupplägg för skärning och evakuering av luft i materialupplägget i och för sammanpress- ning och Stabilisering av materialet för att möjliggöra en mer exakt obser- vering av sidolasterna.

6. Automatiskt reglerad skärmaskin för noggrann skärning av mjukt material och bestående av ett skärblad (20) med en skarp främre egg, ett skärbord (22) med en bärande yta, på vilken arkmaterial (L) är upplagt i utbrett läge för skärning av skärbladet (20), en motor (34, 36) för för- skjutning av skärbladet (20) och arkmaterialet (L) i förhållande till varandra under skärningen, regleringsorgan (l2) anslutna till motorn (34, 36) och anordnade att avge regleringssignaler till motorn för styrning av skärbladet (20) genom arkmaterialet (L) längs en förutbestämd skärbana e(P), och en avkännare (76; ll0), som är verksamt förbunden med skärbladet (20) för att observera vissa förhållanden i närheten av skärbladet (20) under skärningsoperationen, och en återkopplingsslinga, som sammankopp- lar avkännaren (76; ll0) med regleringsorganen (12) för att skapa ytter- ligare regleringssignaler för reglering av skärbladet (20) längs skärba- nan (P) k ä n n e t e c k n a d av att avkännaren (76; ll0) är utformad och anordnad så att den avkänner sidolaster som av arkmaterialet (L) appli- ceras mot skärbladet (20) när skärbladet och arkmaterialet rör sig i för- hållande till varandra under skärningen, och av att återkopplingsslingan är anordnad att avge ytterligare regleringssignaler för styrning av skär- bladet under rörelsen genom materialet i motsvarighet till de sidolas- ter som observerats av avkännaren (75; ll0).

7. Anordning enligt patentkravet 6, vid vilken skärbladet (20) sträcker sig genom arkmaterialet längs en axel, som är väsentligen vinkel~ rätt mot materialet (L), och där en orienteringsmotor (44) vrider skär- bladet och arkmaterialet i förhållande till varandra kring den nämnda vinkelräta axeln i och för orientering av bladet i varje punkt av skär- banan, k ä n n e t e c k n a d av att âterkopplingsslingan är kopplad även till orienteringsmotorn (44) för orientering av skarbladet i enlig- het med de observerade sidolasterna. 7804091-2 l7

8. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d av att áterkopplingsslingan och orienteringsmotorn (l2) vrider skärbladet (20) i sa- dan riktning att de uppkomna sidolasterna reduceras.

9. Anordning enligt patentkravet 6, vid vilken styrorganen (l2) för styrning av skärbladet (20) längs den förutbestämda skärbanan (P) är utforma- de sä att de skapar matningshastigheten för skärbladet längs banan, k ä n n e- t e c k n a d av att avkännaren (76) och återkopplingsslingan är anslutna till regleringsorganen (12) så att de gemensamt justerar matningshastigheten

10. l0. Anordning enligt patentkravet 6 innehållande en skarbladgejd (52, 54) som bär upp skärbladet (20) längs en axel väsentligen vinkelrätt mot ark- materialet (L), k ä n n e t e c k n a d av att avkännaren (76) är monterad mellan skärbladgejden (52, 54) och skärmaskinen för att avkänna sidolaster pa skärbladet (20) under skärningen.

11. ll. Anordning enligt patentkravet 6, vid vilken en pressarfot (50) om- ger skärbladet (20) och vilar ovanpå arkmaterialet (L) under skärningen, k ä n n e t e c k n a d av att skärbladgejden (52, 54) och lastavkannaren (76) är monterade pä pressarfoten (50).

12. l2. Anordning enligt något av patentkraven 6-ll, vid vilken skärbla- det utgörs av ett fribärande monterat fram- och ätergâende skärblad, k ä n- n e t e c k n a d av att skärbordet (22) utgörs av en genomgtranglig avkuum- bädd (24) som bildar en stödyta, pä vilken arkmaterialet (L) är utbrett, och av att vakuumbädden (24) är genomtränglig för skärbladet (20) när bladet rör sig fram och tillbaka under skärningen.

13. Anordning enligt något av patentkraven 6-l2, k a n n e t e c k- n a d av att regleringsorganen innehåller ett fast register av tillkonnande regleringssignaler, och av att återkopplingskretsen är ansluten till reglerings- organen och utformad sä att den åstadkommer äterföringssignaler, som identi- fierar utvalda tillkommande regleringssignaler i registret.