Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum zeitgleichen Zusammenführen eines kontinuierlich angetriebenen ersten Teiles mit einem intermittierend angetriebenen zweiten Teil an einer ortsfesten Stelle, mit einer Einschaltsteuerung für den intermittierenden Antrieb, die auf das Vorbeilaufen des ersten Teiles an einer der ortsfesten Stelle vorgelagerten Steuerstelle anspricht, um nach einer von der Geschwindigkeit des ersten Teiles abhängigen Verzögerungszeit den intermittierenden Antrieb einzuschalten.
Solche Einrichtungen finden ihre Anwendung überall dort, wo ein intermittierender Antrieb auf einen kontinuierlichen Antrieb derart abzustimmen ist, dass von den beiden Antrieben bewegte Teile zu gleicher Zeit und am gleichen Ort zusammentreffen.
Als Beispiel sei das mit einem hin und her antreibbaren Markierorgan auszuführende Markieren eines bestimmten (z. B. jedes hundertsten) Stückes aus einer regelmässigen Folge vieler solcher Stücke, welche kontinuierlich an dem Markierorgan vorbeigefördert werden, genannt.
Ähnliche Anwendungsbeispiele finden sich an kontinuierlich bewegten Fertigungsstrassen, auf denen gleichzeitig Produkte gleicher Art (z. B. elektrische Schalter), jedoch in verschiedenen Ausführungsformen (z. B. mit Ruhekontakten oder mit Arbeitskontakten) vollautomatisch montiert werden.
Die örtliche Koinzidenz der beiden Antriebe, d. h. der Ort des Aufeinandertreffens des intermittierend angetriebenen mit dem kontinuierlich angetriebenen Teil ist durch die Bewegungsbahnen der beiden angetriebenen Teile gegeben. Die örtliche Koinzidenz genügt aber für ein Zusammenführen der beiden Teile nicht. Es muss vielmehr auch die zeitliche Koinzidenz erfüllt sein, d. h. die beiden Teile müssen gleich- zeitig am Ort, wo sich die beiden Bewegungsbahnen treffen, eintreffen.
Um diese zeitliche Koinzidenz zu erreichen, sind Einrichtungen der eingangs genannten Art bekannt geworden.
Dabei wird - zur Gewinnung einer Art Vorgabezeit an einer dem vorgesehenen Ort des Aufeinandertreffens vorgelagerten Stelle der Bewegungsbahn des kontinuierlich angetriebenen Teiles - in der Folge Steuerstelle genannt das Vorbeilaufen des kontinuierlich angetriebenen Teiles erfasst und damit der intermittierende Antrieb in Gang gesetzt.
Solche Einrichtungen arbeiten aber nur so lange befriedigend, als die Geschwindigkeitsänderungen des kontinuierlichen Antriebes nicht zu hohe Werte annehmen.
Bedenkt man, dass der kontinuierlich angetriebene Teil schon bei Geschwindigkeiten in der Grössenordnung von 35 m/min, die heute ohne weiteres im Bereich der Fördertechnik liegen, zum Durchlaufen einer Strecke von 50 mm eine Zeit von nur 0,086 sec benötigt, lassen sich deutlich die Schwierigkeiten abschätzen, die zur Gewährleistung nicht nur der zeitlichen Koinzidenz der beiden Antriebe, sondern auch der örtlichen Koinzidenz ohne Inkaufnahme einer zu Unregelmässigkeiten führenden Streuung zu überwinden sind.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Über- windung dieser Schwierigkeiten.
Sie beruht auf der Erkenntnis, dass die Berücksichtigung einer nur von der Geschwindigkeit des kontinuierlichen Antriebes und vom Abstand zwischen der Steuerstelle und der Auftreffstelle allein abhängige Vorgabezeit nicht genügt, um die angestrebte Präzision der örtlichen Koinzidenz zu erreichen.
Es muss vielmehr zur Bestimmung der Vorgabezeit ein weiterer Faktor berücksichtigt werden, der bei den bisher bekannten Einrichtungen vernachlässigt wurde. Dieser Faktor hängt mit den Gegebenheiten jedes intermittierenden Antriebes zusammen, die darin bestehen, dass ein solcher Antrieb zunächst eingeschaltet werden muss (sei es über Schalter oder Kupplungen), und dass anschliessend der Antrieb den angetriebenen Teil bis auf eine vorbestimmte Endgeschwindigkeit während einer von der Massenträgheit des Systems abhängigen Zeit beschleunigen muss. Für diese Operationen ist ebenfalls Zeit aufzuwenden, wozu noch andere Verlustzeiten infolge Schlupfes in der intermittierend einzuschaltenden Antriebsvorrichtung kommen.
Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die derart ausgebildet ist, dass auch die Summe der zuletzt genannten, aber bisher unberücksichtigt gebliebenen Zeiten in Betracht gezogen wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die vorgeschlagene Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltsteuerung eine Verzögerungszeit-Charakteristik nach folgender Gleichung aufweist:
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in der s die Strecke zwischen der ortsfesten Stelle und der
Steuerstelle und t, eine von der Anlaufzeit des intermittierenden Antriebes abhängige Zeit bedeuten.
Dabei soll unter dem Begriff Anlaufzeit die Summe der bisher unberücksichtigt gebliebenen Zeiten, wie sie weiter oben angeführt sind und die bei jedem Einschaltvorgang eines intermittierenden Antriebes notwendigerweise aufzuwenden sind, verstanden werden.
Diese Anlaufzeit kann sich aus einer (meistens konstanten) Ansprechzeit der den intermittierenden Antrieb einschaltenden Schaltung und einer Beschleunigungszeit zusammensetzen, die ihrerseits von der Endgeschwindigkeit des intermittierenden Antriebes und von der Massenträgheit der und allenfalls vom Schlupf zwischen den zu diesem Antrieb gehörenden Bestandteilen abhängig ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand eines im Druckereigewerbe verwendeten Paketauslegers näher beschrieben. Seine Aufgabe besteht darin, eine Anzahl Exemplare in einem kontinuierlich fortbewegten Strom von Druckprodukten abzuzählen, nach Erreichen der vorbestimmten Anzahl Exemplare eine Trennschaufel in den Strom einzuschlagen und aus den dadurch entstehenden Stromabschnitten einzelne Pakete zu bilden. Die an diesem Paketausleger vorgesehene Einrichtung dient mithin dazu, den Antrieb der (intermittierend angetriebenen) Trennschaufel so zu steuern, dass deren Einschlag in den Strom genau dann erfolgt, wenn dasjenige (kontinuierlich angetriebene) Exemplar, das an den stromaufwärts angeordneten Zähler (Steuerstelle) den Auslöseimpuls verursacht hat, die Einschlagstelle der Schaufel erreicht.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch die Anordnung des Paketauslegers,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung für die Anordnung der Fig. 1,
Fig. 3 eine der Stufen der Blockschaltung nach Fig. 2, und
Fig. 4 eine Schaltung, die dem Blockschaltbild nach Fig. 3 entspricht.
Aus Fig. 1 ist ein kontinuierlich laufendes Förderband 1 ersichtlich, mit dem eine Vielzahl von teilweise sich überlappenden Einzelexemplaren 2 eines Druckereierzeugnisses kontinuierlich fortbewegt werden.
Der aus den Einzelexemplaren 2 bestehende sog. Schuppenstrom soll nun in Abschnitte von einer vorbestimmten Anzahl Einzelexemplaren unterteilt werden. Die Auszählung erfolgt mittels eines Zählers 4, der einen die vorlaufenden Falze der Einzelexemplare 2 bestreichenden Fühler 5 aufweist, der über einen Kontakt 6 Impulse erzeugt, die vom Vorwahl-Zählwerk im Zähler 4 gezählt werden.
Um eine Strecke s stromabwärts (Pfeil 7) in bezug auf den Fühler 5 ist der Einschlagpunkt der Trennschaufel 3 angeordnet, welche um eine ortsfeste Achse 8 im Sinne des Pfeiles 9 intermittierend angetrieben ist.
Dieser Antrieb der Schaufel 3 ist über Kupplungen (nicht dargestellt) vom Antrieb des Förderbandes 1 abgenommen.
Der Einschaltimpuls für diese nicht dargestellten Kupplungen gelangt nun vom Vorwahlzähler über die in Fig. 2 dargestellte Schaltung zu den Kupplungen.
Daraus (Fig. 2) ist ersichtlich, dass diese Schaltung neben dem Vorwahlzähler 4 und dem diesem vorgeschalteten Impulsgeber 5, 6 zwei Zeitglieder aufweist. Das erste Zeitglied ist ein Verzögerungsglied 10 und verzögert den beim Erreichen der vorbestimmten Anzahl Einzelexemplare 2 erzeugten Ausgangsimpuls des Vorwahlzählers 4 um eine von der Geschwindigkeit v des Bandes 1 und von der Strecke s abhängige Zeit. Diese Verzögerungszeit beträgt im vorliegenden Falle (#####), wobein eine positive Zahl grösser als 1 ist,
Das zweite Zeitglied ist ein Korrekturglied 11 und ergänzt die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 10 um einen weiteren Betrag, der von der Anlaufzeit ta im Sinne der zuvor gegebenen Definition abhängig ist.
Mathematisch entspricht diese Ergänzung der Zeit
EMI2.1
Das Korrekturglied kann nicht nur den Beitrag ta allein liefern, weil dieser negativ ist und dementsprechend allein gesehen eine Vorverlegung des Einschaltzeitpunktes zu einer Zeit bedingen würde, bei der der Einschaltzeitpunkt bereits verflossen ist.
Die Summe der von den beiden Zeitgliedern bewirkten Gesamtverzögerung tv ergibt sich somit wie folgt:
EMI2.2
Das Korrekturglied 11 besteht im wesentlichen (Fig. 3) aus einem Multivibrator 12, einem spannungsabhängigen Netzwerk 13 und aus einem Tachogenerator 14.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, weist der Multivibrator zwei Transistoren T1 und T2 auf. Die Basis des ersten Transistors T1 ist an den Ausgang des Verzögerungsgliedes 10 angeschlossen, während der Kollektor des zweiten Transistors T2 über einen Kopplungskondensator C2 den über einen Ausgangsverstärker nicht dargestellt) zu der Antriebskupplung 15 der Trennschaufel führenden Ausgang bildet.
Die Basis des zweiten Transistors T2 ist über einen Kondensator C1 mit dem Kollektor des ersten Transistors T1 verbunden sowie über das spannungsabhängige Netzwerk 13 mit dem Ausgang des Tachogenerators 14. Der Tachogenerator 14 ist seinerseits mit dem kontinuierlichen Antrieb des Bandes 1 verbunden und liefert eine Spannung, die direkt proportional zur Geschwindigkeit des Bandes ist.
Bevor der Steuerimpuls aus dem Vorwahlzähler 4 über das erste Verzögerungsglied 10 zum Multivibrator 12 des Korrekturgliedes 11 gelangt, ist der Transistor T1 gesperrt und der Transistor T2 leitend. Der monostabile Multivibrator 12 ist in seiner stabilen Lage. Dementsprechend liegt die eine Elektrode des Kondensators C1 über R2 am Spannungsnullpunkt, die andere Elektrode über die Diode D und die Basis-Emitterstrecke des Transistors T2 an der negativen Spannungsquelle - U. Der Kondensator C1 weist somit eine Ladung auf, die durch das Potential - U sowie durch seine Kapazität gegeben ist.
Gelangt der im Verzögerungsglied 10 verzögerte Steuerimpuls an die Basis des Transistors T1, so wird dieser leitend und der monostabile Multivibrator kippt in seine unstabile Lage. Die Basis des Transistors T2 wird durch den Kondensator C1 in Sperrichtung vorgespannt, dabei hat die Diode D den Zweck, unzulässig hohe Sperrspannungen an der Basis des Transistors T2 zu verhindern. (Transistor T2 wird gesperrt.) Der Ladungsüberschuss im Kondensator C1, der durch die nunmehr verminderte Potentialdifferenz gegeben ist, entlädt sich nun über das spannungsabhängige Netzwerk 13 gegen die positive Spannung des Tachogenerators. Sobald der Kondensator C1 so weit entladen ist, dass die Diode D in Durchlassrichtung betrieben wird und somit der Transistor T2 Basisstrom erhält, wird der Transistor T2 wieder leitend und der monostabile Multivibrator kippt in seine stabile Lage zurück.
Die Rückkippflanke dient als Auslöseimpuls für den Ausgangsverstärker (nicht dargestellt), welcher die Kupplung 15 des Trennschaufelantriebes steuert.
Je höher die vom Tachogenerator 14 gelieferte Spannung (d. h. je höher die Geschwindigkeit des Bandes 1), desto kürzer wird die Rückkippzeit des Multivibrators; und zwar nimmt die Rückkippzeit wegen des spannungs abhängigen Netzwerks überproportional in bezug auf die Tachospannung ab, womit gewährleistet ist, dass die Impulsverzögerung plus Schlupf (bzw. Beschleunigungs-) Anteil, multipliziert mit der entsprechenden Bandgeschwindigkeit über den gesamten Geschwindigkeitsbereich einen konstanten Weg ergibt.
Die Reihenfolge der beiden Zeitglieder 10, 11 in der Schaltung lässt sich vertauschen, denn beide liefern einen positiven Anteil an die Gesamtverzögerungszeit tv.
Bei einer besonderen Ausführungsform kann sogar das Verzögerungsglied 10 entfallen. Dies ist dann der Fall, wenn die Steuerstelle sehr nahe an der ortsfesten Stelle angeordnet ist, d. h. wenn die Strecke s sehr kurz ist. Dies würde im Sinne der im Zusammenhang mit den Gliedern 10, 11 gebrauchten Gleichungen bedeuten, dass n = 1 gewählt wird.
Dann würde der vom Verzögerungsglied 10 anfallende Beitrag an die Gesamtverzögerungszeit gleich null, d. h. das Verzögerungsglied 10 kann entfallen. Bedingung ist allerdings, dass die Anlaufzeit ta in jedem Falle kleiner oder gleich # ist.
The present invention relates to a device for the simultaneous merging of a continuously driven first part with an intermittently driven second part at a stationary point, with a switch-on control for the intermittent drive, which responds to the passage of the first part at a control point upstream of the stationary point to switch on the intermittent drive after a delay time dependent on the speed of the first part.
Such devices are used wherever an intermittent drive is to be matched to a continuous drive in such a way that parts moved by the two drives come together at the same time and in the same place.
One example is the marking of a specific (e.g. every hundredth) piece from a regular sequence of many such pieces, which are continuously conveyed past the marking element, to be carried out with a marking element that can be driven back and forth.
Similar application examples can be found on continuously moving production lines on which products of the same type (e.g. electrical switches), but in different embodiments (e.g. with break contacts or with make contacts) are assembled fully automatically.
The local coincidence of the two drives, i.e. H. the place where the intermittently driven part meets the continuously driven part is given by the movement paths of the two driven parts. The local coincidence is not sufficient to merge the two parts. Rather, the temporal coincidence must also be fulfilled, i.e. H. the two parts must arrive simultaneously at the place where the two movement paths meet.
In order to achieve this temporal coincidence, devices of the type mentioned above have become known.
To obtain a kind of default time at a point on the path of movement of the continuously driven part upstream of the intended place of encounter - hereinafter referred to as the control point, the passing of the continuously driven part is recorded and the intermittent drive is set in motion.
Such devices only work satisfactorily as long as the speed changes of the continuous drive do not assume too high values.
If you consider that the continuously driven part needs a time of only 0.086 seconds to travel a distance of 50 mm at speeds in the order of magnitude of 35 m / min, which is nowadays easily found in the field of conveyor technology, the difficulties become clear Estimate which must be overcome to guarantee not only the temporal coincidence of the two drives, but also the local coincidence without accepting a scatter leading to irregularities.
The present invention now aims to overcome these difficulties.
It is based on the knowledge that taking into account a default time that is only dependent on the speed of the continuous drive and the distance between the control point and the point of impact is not sufficient to achieve the desired precision of the local coincidence.
Rather, a further factor must be taken into account to determine the default time, which was neglected in the previously known devices. This factor is related to the conditions of every intermittent drive, which consist in the fact that such a drive must first be switched on (be it via switches or clutches), and that the drive then the driven part up to a predetermined final speed during one of the inertia of the system-dependent time. Time must also be spent on these operations, to which there are other lost times due to slippage in the drive device to be switched on intermittently.
Accordingly, it is the object of the invention to create a device of the type mentioned at the outset which is designed in such a way that the sum of the times mentioned last but not taken into account up to now is also taken into account.
To solve this problem, the proposed device is characterized in that the switch-on control has a delay time characteristic according to the following equation:
EMI1.1
in the s is the distance between the fixed point and the
Control point and t mean a time that depends on the start-up time of the intermittent drive.
The term start-up time should be understood to mean the sum of the times that have not been taken into account up to now, as listed above and which must necessarily be used each time an intermittent drive is switched on.
This start-up time can consist of a (mostly constant) response time of the circuit that switches on the intermittent drive and an acceleration time, which in turn depends on the final speed of the intermittent drive and on the inertia of the and possibly on the slip between the components belonging to this drive.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is described in more detail below with reference to a package delivery device used in the printing industry. Its task is to count a number of copies in a continuously moving stream of printed products, after reaching the predetermined number of copies, to strike a separating blade into the flow and to form individual packages from the flow sections thus created. The device provided on this bundle boom is used to control the drive of the (intermittently driven) separating shovel in such a way that its impact into the flow occurs exactly when the (continuously driven) copy that is connected to the upstream counter (control station) is Has caused the trigger pulse has reached the point of impact on the shovel.
It shows:
Fig. 1 schematically the arrangement of the package delivery,
FIG. 2 is a block diagram of the control circuit for the arrangement of FIG. 1,
3 shows one of the stages of the block circuit according to FIG. 2, and
FIG. 4 shows a circuit which corresponds to the block diagram of FIG.
From Fig. 1, a continuously running conveyor belt 1 can be seen with which a plurality of partially overlapping individual copies 2 of a printed product are continuously moved.
The so-called imbricated flow consisting of the individual copies 2 is now to be divided into sections of a predetermined number of individual copies. The counting takes place by means of a counter 4 which has a sensor 5 which sweeps the leading folds of the individual copies 2 and which generates pulses via a contact 6, which are counted in the counter 4 by the preselection counter.
The point of impact of the cutting blade 3, which is intermittently driven about a fixed axis 8 in the direction of arrow 9, is arranged a distance s downstream (arrow 7) with respect to the sensor 5.
This drive of the shovel 3 is removed from the drive of the conveyor belt 1 via couplings (not shown).
The switch-on pulse for these clutches, not shown, now reaches the clutches from the preset counter via the circuit shown in FIG.
It can be seen from this (FIG. 2) that this circuit has two timing elements in addition to the preset counter 4 and the pulse generator 5, 6 connected upstream of it. The first timing element is a delay element 10 and delays the output pulse of the preset counter 4 generated when the predetermined number of individual copies 2 is reached by a time dependent on the speed v of the belt 1 and the distance s. In the present case, this delay time is (#####), where a positive number is greater than 1,
The second timing element is a correction element 11 and supplements the delay time of the delay element 10 by a further amount which is dependent on the start-up time ta in the sense of the definition given above.
Mathematically, this addition corresponds to the time
EMI2.1
The correction element cannot only supply the contribution ta alone, because this is negative and, accordingly, seen alone would require the switch-on time to be brought forward to a time at which the switch-on time has already passed.
The sum of the total delay tv caused by the two timing elements is thus as follows:
EMI2.2
The correction element 11 essentially (FIG. 3) consists of a multivibrator 12, a voltage-dependent network 13 and a tachometer generator 14.
As can be seen from FIG. 4, the multivibrator has two transistors T1 and T2. The base of the first transistor T1 is connected to the output of the delay element 10, while the collector of the second transistor T2 via a coupling capacitor C2 forms the output leading to the drive coupling 15 of the separating vane via an output amplifier (not shown).
The base of the second transistor T2 is connected to the collector of the first transistor T1 via a capacitor C1 and to the output of the tacho generator 14 via the voltage-dependent network 13. The tacho generator 14 is in turn connected to the continuous drive of the belt 1 and supplies a voltage, which is directly proportional to the speed of the belt.
Before the control pulse from the preset counter 4 reaches the multivibrator 12 of the correction element 11 via the first delay element 10, the transistor T1 is blocked and the transistor T2 is conductive. The monostable multivibrator 12 is in its stable position. Correspondingly, one electrode of the capacitor C1 is connected to the voltage zero point via R2, the other electrode via the diode D and the base-emitter path of the transistor T2 to the negative voltage source - U. The capacitor C1 thus has a charge that is carried by the potential - U as well as given by its capacity.
If the control pulse delayed in the delay element 10 reaches the base of the transistor T1, it becomes conductive and the monostable multivibrator tilts into its unstable position. The base of the transistor T2 is biased in the reverse direction by the capacitor C1, the purpose of the diode D here being to prevent impermissibly high reverse voltages at the base of the transistor T2. (Transistor T2 is blocked.) The excess charge in the capacitor C1, which is given by the now reduced potential difference, is now discharged via the voltage-dependent network 13 against the positive voltage of the tacho generator. As soon as the capacitor C1 is discharged to such an extent that the diode D is operated in the forward direction and the transistor T2 thus receives base current, the transistor T2 becomes conductive again and the monostable multivibrator tilts back into its stable position.
The tilting back edge serves as a trigger pulse for the output amplifier (not shown) which controls the clutch 15 of the separating vane drive.
The higher the voltage supplied by the tachogenerator 14 (i.e. the higher the speed of the belt 1), the shorter the tilt back time of the multivibrator becomes; In fact, due to the voltage-dependent network, the tilt-back time decreases disproportionately in relation to the tachometer voltage, which ensures that the pulse delay plus slip (or acceleration) component, multiplied by the corresponding belt speed, results in a constant path over the entire speed range.
The order of the two timing elements 10, 11 in the circuit can be interchanged because both provide a positive component of the total delay time tv.
In a particular embodiment, the delay element 10 can even be omitted. This is the case when the control point is arranged very close to the stationary point, i. H. if the distance s is very short. In the sense of the equations used in connection with the elements 10, 11, this would mean that n = 1 is selected.
Then the contribution of the delay element 10 to the total delay time would be zero, i.e. H. the delay element 10 can be omitted. However, the condition is that the start-up time ta is less than or equal to # in any case.