DE102006023798B3

DE102006023798B3 - Vorrichtung zur Steuerung einer Papierschneidemaschine

Info

Publication number: DE102006023798B3
Application number: DE200610023798
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. Michaelis
Original assignee: WESSEL-HYDRAULIK GmbH; Wessel Hydraulik GmbH
Current assignee: WESSEL-HYDRAULIK GmbH; Wessel Hydraulik GmbH
Priority date: 2006-05-20
Filing date: 2006-05-20
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-05-21
Also published as: US20070267072A1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung einer Papierschneidemaschine, die einen Pressbalken und einen Messerbalken aufweist, wobei der Pressbalken von einem durch eine Feder vorgespannten, einseitig wirkenden hydraulischen Pressenzylinder und der Messerbalken von einem Rotationsmotor betätigbar ist, der über ein Getriebe und eine Reibkupplung mit einem Messerbalken koppelbar ist und wobei die Reibkupplung von einem hydraulischen, von einer Feder vorgespannten Kupplungszylinder betätigbar ist, mit einer hydraulischen Druckquelle, die über eine erste Druckleitung und einem steuerbaren Schaltventil mit dem Pressenzylinder verbunden ist, zwei parallelen mit der Druckleitung verbundenen steuerbaren Umlaufventilen, die in ihrer Ruhestellung die Druckleitung mit dem Tank verbinden, einer steuerbaren Schnittandeuterventilanordnung, die den Druck vom Pressenzylinder und die zu diesem fließende Menge an Hydraulikmedium begrenzt, einer mit der ersten hydraulischen Druckquelle oder einer separaten zweiten hydraulischen Druckquelle verbundenen zweiten Druckleitung zum Kupplungszylinder, zwei mit der Druckleitung verbundenen steuerbaren zweiten Umlaufventilen, die in ihrer Ruhestellung die zweite Druckleitung mit dem Tank verbinden und einer Steuervorrichtung für die Ansteuerung der einzelnen steuerbaren Ventile, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der ersten Umsteuerventile von einem elektrisch ansteuerbaren Proportionalventil gebildet ist und eine elektrische Steuervorrichtung ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung einer Papierschneidemaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Papierschneidemaschinen, die auch als Planschneidemaschinen bezeichnet werden, weisen einen Preßbalken (Niederhalter) und einen Messerbalken auf. Beide Balken werden von einer oberen Totpunktstellung zu einer unteren Totpunktstellung und umgekehrt verfahren. Es ist bekannt, den Preßbalken mit Hilfe eines Hydraulikzylinders in die untere Totpunktstellung zu verfahren und den Rückhub von einer Feder durchführen zu lassen. Der Messerbalken wird üblicherweise von einem Rotationsmotor betätigt, der über ein Getriebe mit dem Messerbalken gekoppelt ist. Im Antriebsstrang ist eine Reibkupplung angeordnet, die von einem Hydraulikzylinder (Kupplungszylinder) betätigt wird. Auf der Welle des Antriebsmotors sitzt üblicherweise eine Schwungmasse als Energiespeicher.
Bei einem Schnittvorgang wird zunächst mit einem zeitlichen Vorsprung von z.B. 0,5 bis 1,0 Sekunden der Preßbalken auf den darunter liegenden Papierstapel gefahren. Die Klemmkraft wird durch den eingestellten hydraulischen Druck bestimmt. Dieser muß so groß sein, dass sich beim Schnitt der Stapel nicht verschiebt, andererseits auch keine Beschädigungen am Schneidgut verursacht werden. Zeitlich verzögert wird das Messer mit Hilfe des Motors und des Schneckengetriebes und des Kurbelgetriebes nach unten bewegt. Sobald das Messer des Messerbalkens den Stapel erreicht hat, wird der Schnitt durchgeführt. In dieser Phase muß der Kupplungszylinder einen ausreichenden Kupplungsdruck erzeugen, dass ein ausreichender Reibschluß in der Kupplung stattfindet. Der Schneidvorgang ist beendet, wenn das Messer seinen unteren Totpunkt erreicht hat. Dort trifft es mit einer Kunststoffleiste (Schneidleiste) zusammen und bewegt sich anschließend nach oben.
Während der Aufwärtsbewegung des Messerbalkens bleibt der Preßbalken auf dem Stapel, damit das Schneidgut nicht verschoben wird. Wenn der Messerbalken in der oberen Totpunktstellung angekommen ist, wird der Preßbalken für den Rückhub freigeschaltet. Für den Rückhub sorgt eine mit dem Pressenzylinder zusammenwirkende Feder.
Vorrichtungen zur Steuerung einer Papierschneidemaschine, wie sie oben erläutert wurde, sind etwa in DE 198 53 136 C1 oder DE 195 33 252 C1 beschrieben. Daneben findet sich ein solcher Stand der Technik auch in O+P „Ölhydraulik und Pneumatik" 40 (1996) Nr. 4, Seiten 249 bis 252. Auf diese wird nachfolgend kurz eingegangen.
Es ist aus DE 101 05 712 C1 und DE 100 41 261 A1 bekannt, in der Druckleitung zwischen der Pumpe und dem Pressenzylinder zwei Umlaufventile zu schalten etwa als 5/2-Wegeventile mit drei Eingängen und zwei Ausgängen, welche parallel die Druckleitung mit dem Tank verbinden, wenn sie in Öffnungsstellung sind. Die doppelte Anordnung der Umlaufventile ist aus Sicherheitsgründen vorgesehen, falls ein Ventil ausfällt. Die Umlaufventile werden z.B. auch angesteuert, wenn verhindert werden soll, dass ein Preßbalken betätigt wird bzw. während seiner Betätigung diese fortsetzt, weil z.B. ein Körperteil unterhalb des Preßbalkens gelangt. Dies wird bekanntlich durch eine Lichtschranke oder dergleichen ermittelt. Bei Ansteuerung des Preßbalkens wird dieser mit dem Druck der Hydraulikpumpe beaufschlagt. Damit zu Bewegungsbeginn der Preßbalken nicht zu stark beschleunigt wird, was zu einer ungleichförmigen Bewegung führen kann, ist bekannt, einen Druckspeicher parallel zu schalten, durch welchen der Druckaufbau im Preßzylinder erst allmählich vonstatten geht.
Sollen möglichst viele Schnitte pro Zeiteinheit erzielt werden, wird der Preßbalken am Ende eines Schnittes nur eine geringe Strecke gegenüber dem Papierstapel angehoben. Hierdurch wird die Fahrzeit des Preßbalkens in die obere Totpunktstellung vermieden sowie auch die Zeit für den vollen Arbeitshub. Um eine derartige Optimierung (Schnittoptimierung) zu erreichen, ist eine zusätzliche Ventilanordnung erforderlich.
Um bei empfindlichen Schnittgütern wie Folien, Durchschreibepapier oder Kunstdruckpapier Schäden durch das Aufsetzen des Preßbalkens mit zu großem Druck zu vermeiden, ist ebenfalls eine Ventilanordnung vorgesehen, welche die Geschwindigkeit des Preßbalkens vor dem Aufsetzen reduziert.
Bekannt ist auch eine sog. Schnittandeuterfunktion bei Papierschneidemaschinen, bei welcher der Preßbalken mit Hilfe eines Fußpedals auf den Tisch heruntergefahren wird von der oberen Totpunktstellung zur unteren Totpunktstellung. Hierbei wird mit Hilfe eines Schiebers je nach seiner Stellung ein Arbeitsdruck zwi schen 10 und 20 bar erzeugt. Während dieser Funktion kann der Bediener den Papierstapel z.B. von Hand ausrichten und zum Schnitt vorbereiten. Hierzu muß er in den gefährlichen Arbeitsbereich der Maschine eingreifen. Eine Lichtschranke blockiert die Schnittauslösung. Gleichzeitig darf der Preßbalken nur unter einer geringen Kraftwirkung nach unten verfahren werden, um Quetschungen und Verletzungen zu vermeiden. Bei der bekannten Ausführung betätigt das Fußpedal über eine Mechanik einen Ventilschieber, um die Sicherheitskraft zu erreichen. Um eine temperaturunabhängige hydraulische Schaltung zu erhalten, wird ein temperaturstabiles Sicherheitsventil eingesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung einer Papierschneidemaschine zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik einen geringeren Aufwand erfordert und die zugleich eine Einsparung an Energie ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mindestens eines der ersten Umlaufventile von einem elektrisch ansteuerbaren Proportionalventil gebildet und eine elektrische Steuervorrichtung steuert das Proportionalventil an. Vorzugsweise sind beide Umlaufventile für die Ansteuerung des Preßzylinders von Proportionalventilen gebildet.
Im Kreis des Pressenzylinders läuft das Hydraulikmedium in der Ruhestellung von der Pumpe über beide Umlaufventile, insbesondere beide Proportionalventile zum Tank zurück. Diese erzeugen einen relativ niedrigen Umlaufdruck von etwa 2-3 bar und sind bis zum maximalen Arbeitsdruck ansteuerbar. Während der Pressung beim Schnitt kann der Pressenzylinder in gewünschter Weise über die Ansteuerung eines der beiden Proportionalventile beliebig angesteuert werden, sodass z.B. eine Rampenfunktion verwirklicht werden kann, wonach erst nach einer gewissen Zeit der volle Arbeitsdruck im Pressenzylinder aufgebaut ist. Die Rampenfunktion bewegt sich z.B. zwischen 10 und 20 bar über einen Zeitraum von 100 bis 200 ms. Ein zusätzliches Dämpfungselement etwa in Form eines Speichers kann entfallen.
Wenn der Messerbalken seine untere Position (untere Totpunktstellung) erreicht hat, können die Umlaufventile des Pressenbalkenkreises auf Umlauf geschaltet werden, und das Steuerventil zum Preßzylinder wird in die Sperrstellung geschaltet, wodurch der Energiebedarf im Pressenkreis minimiert ist.
Eine Schnittandeuterfunktion kann sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch verwirklichen lassen, dass gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ein steuerbares Schaltventil und eine Drossel zur Begrenzung parallel zu den Umlaufventilen geschaltet ist. Mit Hilfe der Umlaufventile, die als Proportionalventile ausgeführt sind und des Schaltventils lassen sich alle Funktionen für eine Schnittandeuterfunktion realisieren, und zwar mit einem minimalen ventiltechnischen Aufwand. Es ist möglich, mit einen Proportionalventil eine beliebige Druckeinstellung vorzunehmen, wobei das parallel geschaltete Proportionalventil für einen um 10 % höheren Druck ausgelegt bzw. angesteuert ist. Dabei ist es beliebig, welches der beiden Proportionalventile die Druckeinstellung übernimmt. Dies ist in der elektrischen Steuervorrichtung vorgegeben. Wird mit der Zulaufleitung ein Drucksensor verbunden, ist es auch möglich, den eingestellten Druck über einen gesamten Temperaturbereich konstant zu regeln. Zur Ansteuerung des Preßbalkens bei der Schnittandeuterfunktion kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung ein Potentiometer als Signalgeber vorgesehen werden, über den der Druck am Proportionalventil und damit im Preßzylinder eingestellt wird. Damit sind weitere Bauteile, wie sie üblicherweise bei bekannten Papierschneidemaschinen verwendet werden, nicht mehr erforderlich.
Es wurde bereits erwähnt, dass in manchen Fällen ein sanftes Aufsetzen des Preßbalkens auf dem Papierstapel während der Abwärtsbewegung erwünscht ist. Dies kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls mit Hilfe eines drucksensorgesteuerten Proportionalventils erzielt werden. So kann z.B. erreicht werden, dass der Preßbalken mit etwas über 10 bar auf den Papierstapel aufsetzt, wonach anschließend der gewünschte Preßdruck eingeregelt wird. Mit Hilfe eines Sensors läßt sich im übrigen eine Regelung auf einen vorgegebenen Druck erreichen, der unabhängig von äußeren Umständen wie Temperatur oder dergleichen, ist.
Mit Hilfe der Erfindung ist es auch möglich, eine spezifische Flächenpressung zu erzielen, die unabhängig davon ist, welche Breite das Schneidgut hat. Mit Hilfe eines oder mehrerer Sensoren läßt sich die Breite des Preßguts ermitteln und in den Rechner der elektronischen Steuervorrichtung geben. Diese ermittelt daraus den gewünschten spezifischen Druck und stellt ihn über das Proportionalventil ein.
Wie im Pressenkreis sind auch im Schneidkreis zwei Umlaufventile vorgesehen, welche in der Ruhestellung das Hydraulikmedium zum Tank zurückleiten. Beim Schnitt werden beide Umlaufventile angesteuert, um am Steuerventil des Kupplungszylinders den erforderlichen Druck einzustellen. Der von dem Kupplungszylinder aufzubringende Kupplungsdruck ist abhängig von Maschinentyp und liegt etwa zwischen 50 und 100 bar. Eine Bremseinrichtung führt zu einem Messerstillstand, sobald der Druck ausgeschaltet ist, um einen gefährlichen Messenachlauf zu vermeiden. Erfindungsgemäß ist nun für die Ansteuerung des Kupplungszylinders ebenfalls ein Proportionalventil vorgesehen, über das der gewünschte Druckaufbau erzielt werden kann. Da die Messerbewegung nicht senkrecht ist, sondern unter einem Winkel von etwa 45° erfolgt, entstehen bei Beschleunigungen des Messerbalkens erhebliche Seitenkräfte. Dies kann bei nicht fest verankerten Maschinen zu einem Wandern der Maschine führen. Außerdem ist die Geräuschent wicklung sehr stark. Mit Hilfe des Proportionalventils kann der Druckaufbau so erfolgen, dass die Kupplungsbeläge sanft anpressen, was zu einem kurzzeitigen Schleifen und einer sanften Beschleunigung des Messers führt. Die Seitenkräfte werden hierdurch erheblich reduziert und eine Verankerung der Maschine kann entfallen.
Wenn das Messer stumpf ist, muß es durch ein anderes ersetzt werden. Hierzu ist bekannt, die Kupplung in kurzen Intervallen anzusteuern und das Messer tippend in die untere Totpunktstellung zu verfahren. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung kann im Tippbetrieb der Kupplungsdruck auf z.B. 30 bar begrenzt werden. Besondere hydraulische Zusatzeinrichtungen sind hierfür nicht erforderlich.
Bei der bekannten Steuervorrichtung für den Schneidbetrieb bzw. für den Kupplungszylinder ist der Kupplungsdruck während der gesamten Laufzeit des Messers wirksam. Bei der Erfindung wird der Kupplungsdruck nach dem Ende des Schneidvorgangs, d.h. wenn der Messerbalken den unteren Totpunkt erreicht hat, reduziert, sodass ein schwächerer Reibschluß in der Kupplung erfolgt, der jedoch ausreicht, um die Aufwärtsbewegung des Messers zu bewirken. Es wurde bereits erwähnt, dass zwischen dem Antrieb des Messerbalkens und dem Getriebe ein Rotationsspeicher geschaltet ist. Bei der zuletzt erwähnten Funktion der Herabsetzung des Kupplungsdrucks wird eine Energieeinsparung in der Form erzielt, dass der Rotationsspeicher schon während des Hochlaufens des Messerbalkens wieder geladen werden kann. Außerdem wird zum angegebenen Zeitpunkt der Pressbalken hydraulisch gesperrt, wodurch die Pumpe nur den Umlaufdruck aufbauen muß, was eine weitere Energieersparnis bedeutet.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und von zwei Drucksensoren in den beiden Steuerkreisen kann auch ein Diagnoseprogramm verwirklicht werden. Das Programm kann bei jeder neuen Inbetriebnahme oder auch nach festge legten Betriebsstunden zyklisch abgearbeitet werden. In der Umlaufstellung müssen die Umlaufventile, die erfindungsgemäß von Proportionalventilen gebildet sind, einen niedrigen Umlaufdruck erzeugen. Bleibt während der Testphase ein Umlaufventil geschlossen und entsteht ein Druck höher als ein vorgegebener Maximaldruck, hat ein Umlaufventil nicht geöffnet. Auch im Steuerkreis des Kupplungszylinders können das Proportionalventil und das Umlaufventil nacheinander angesteuert werden, wobei in keinem Falle ein Druckaufbau erfolgen darf. Während des Betriebs können die beiden Steuerkreise mit Hilfe der Drucksensoren ebenfalls überwacht werden, um bei Abweichung von vorgegebenen Sollwerten eine Fehleranzeige vorzunehmen.
Anstelle eines zweiten Proportionalventils als Umlaufventil im Steuerkreis für den Pressenzylinder kann auch ein Wegeventil verwendet werden, das drei Schaltstellungen aufweist, nämlich Umlaufstellung, Drosselstellung und Sperrstellung. Ein derartiges Ventil arbeitet ebenfalls proportional, um in der Drosselstellung einen gewünschten Durchströmquerschnitt zu realisieren. Ein derartiges Ventil kann z.B. im Ruhezustand die zweite Umlauffunktion (redundant) und beim Pressen die Preßfunktion verwirklichen. Bei der Schnittandeuterfunktion kann es z.B. für die Druckregelung sorgen, damit ein kleiner Druck von etwa 10 bis 20 bar erzielt wird. Die Funktionen Schnittoptimierung und sanftes Pressen können daher ebenfalls mit einer derartigen Ventilkombination durchgeführt werden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert.
1 zeigt eine hydraulische Schaltungsanordnung für eine Steuervorrichtung nach der Erfindung.
2 zeigt eine gegenüber 1 geänderte hydraulische Schaltungsanordnung für eine Steuervorrichtung nach der Erfindung.
In 1 sind ein Pressenzylinder 10 und ein Kupplungszylinder 12 zu erkennen. Sie sind beide einseitig wirkend, wobei die Kolben durch eine Feder 12a bzw. 14 zurückgestellt werden. Der Pressenzylinder 10 betätigt den Preßbalken einer nicht gezeigten Papierschneidemaschine, wobei bei Aufbringen eines hydraulischen Druckes der Preßbalken von der oberen in die untere Totpunktstellung verstellt wird. In der umgekehrten Richtung sorgt die Feder 12a für den Rückhub. Der Kupplungszylinder 12 betätigt die Kupplungselemente einer Reibkupplung, wobei das Öffnen oder Trennen der Kupplung mit Hilfe der Feder 14 erfolgt. Die Kupplung dient bekanntlich zum Aufbau des Triebstrangs zwischen einem Antriebsmotor, z.B. einem Elektromotor und dem ebenfalls nicht gezeigten Messerbalken der Papierschneidemaschine, wobei an der Abtriebsseite der Kupplung ein Schneckengetriebe sitzt, das über ein Kurbelgetriebe den Messerbalken betätigt. Eine derartige Konstruktion ist an sich bekannt.
In 1 fördert eine Pumpe 16 hydraulisches Medium über einen Filter 18 in eine erste Druckleitung 20. Diese ist über ein Steuerventil 22 mit dem Kolbenraum des Pressenzylinders 10 verbunden. Ein erstes Proportionalventil 24 und ein zweites Proportionalventil 26 sind an die Druckleitung 20 angeschlossen, wie auch ein Schaltventil 28 (Zweiwegeventil). Alle Ventile 22 bis 28 sind mit Hilfe einer elektrischen Steuerung 30, die hier nur schematisch angedeutet ist, ansteuerbar.
Die elektrische Steuerung enthält auch einen Prozessor, mit dem die verschiedenen, noch zu beschreibenden Funktionen nach vorgegebenen Programmen verwirklicht werden können.
Die Proportionalventile 24, 26 können auf einen gewünschten Druck eingestellt werden, d.h. bei voller Aufschaltung läuft das Hydraulikmedium in eine Tankleitung 32, die zum Tank 34 geführt ist. Je nach Ansteuerung wird der Druck in der Druckleitung 20 variiert, sodass ein beliebiger Druck am Pressenzylinder 10 er zeugt werden kann, wenn das Steuerventil 22 aufgesteuert wird, was ebenfalls mit Hilfe der elektrischen Steuerung 30 erfolgt. Das Ventil 28 ist ein reines Schaltventil, das entweder geöffnet oder geschlossen ist. In seinem Kreis liegt eine Drossel 36, welche die Strömungsmittelmenge begrenzt, die zum Tank 34 fließt.
An die Druckleitung 20 ist auch ein Drucksensor 38 angeschlossen, dessen Signale auf die elektrische Steuervorrichtung 30 gegeben werden.
In 1 ist schließlich auch ein Drehpotentiometer 40 zu erkennen, dessen Ausgang auf die elektrische Steuervorrichtung 30 geht.
Eine weitere Pumpe 42 ist über einen Filter 44 mit einer weiteren Druckleitung 46 verbunden, die mit dem Kolbenraum des Kupplungszylinders 12 verbunden ist. Die Pumpe 42 kann jedoch auch in Fortfall kommen, wenn eine gemeinsame Pumpe mit zusätzlichem Mengenteiler für beide Zylinder 10, 12 verwendet wird. An die zweite Druckleitung 46 ist ein Proportionalventil 48 angeschlossen sowie ein Schaltventil 50, welche beide Steuersignale von der elektrischen Steuervorrichtung 30 erhalten. An die Druckleitung 46 ist auch ein weiterer Drucksensor 52 angeschlossen.
Die gezeigte Schaltungsanordnung ist ausreichend, um alle Funktionen bei einer Papierschneidemaschine zu realisieren. Diese werden nachfolgend kurz erläutert.
In der Ruhestellung der Papierschneidemaschine muß gewährleistet sein, dass keine Betätigung der Zylinder 10, 12 erfolgt. In diesem Fall sind die Ventile 24, 26 des Pressenkreises und die Ventile 48 und 50 des Schneidkreises geöffnet. Dadurch kann das Hydraulikmedium frei in den Tank 34 zurückströmen, wobei ein gewisser Umlaufdruck von 2-3 bar in Kauf genommen wird. Dieser würde jedoch nicht ausreichen, eine Betätigung der Zylinder 10, 12 zu bewirken, auch wenn das Steuerventil 22 geöffnet ist. Zu Beginn des Schneidvorgangs wird das Steuerventil 22 von der Steuervorrichtung aufgesteuert. Der gewünschte Preßdruck wird z.B. über das Proportionalventil 24 eingestellt, wobei das Proportionalventil 26 einen mit etwa 10 bar höheren Druck angesteuert wird. Die Funktionen der Proportionalventile 24, 26 können jedoch auch vertauscht werden. Um zu verhindern, dass der Pressenzylinder 10 gleich mit dem vollen Preßdruck beaufschlagt wird, wird das Proportionalventil 24 mit einer Rampenfunktion von z.B. 10 bis 20 bar über einen Zeitraum von etwa 100 bis 200 Millisekunden angesteuert. Das Schaltventil 28 kann bei dem beschriebenen Vorgang auch geschlossen sein, muß jedoch spätestens nach dem Schließen der Proportionalventile 24, 26 geschlossen werden. Hat der Preßbalken den Auflagepunkt erreicht und der Messerbalken den Schneidvorgang beendet, wird das Steuerventil 22 geschlossen. Die Proportionalventile 24, 26 können voll geöffnet werden, wodurch der Energiebedarf im Pressenkreis minimiert ist.
Um empfindliche Schnittgüter vor Schäden zu bewahren, kann der Preßbalken so angesteuert werden, dass er sanft auf den Papierstapel aufsetzt. Dies geschieht ebenfalls durch Ansteuerung des Proportionalventils 24, und zwar nach Maßgabe eines nicht gezeigten Sensors, der ermittelt, wenn sich der Preßbalken dem Papierstapel nähert. Anschließend kann der gewünschte Preßdruck wieder aufgebaut und mit Hilfe des Drucksensors 38 auf den in der elektrischen Steuervorrichtung 30 vorgegebenen Solldruck geregelt werden.
Bei einem gewissen Preßdruck am Pressenzylinder 10 fährt der Pressenzylinder federbeaufschlagt in Richtung obere Totpunktstellung, und zwar mit relativ geringer Geschwindigkeit. Sobald der Druck erhöht wird, wird der Preßbalken wieder in Richtung untere Totpunktstellung verstellt, was mit einem vorgegebenen Druck erfolgt. Die Zeitdauer, in der dieser Vorgang erfolgt, kann von der Steuervorrichtung 30 vorgegeben werden, wodurch z.B. das Proportionalventil 24 vorübergehend einen Druck im Preßzylinder 10 von z.B. < 10 bar aufbaut (Schnittoptimierung). Anschließend wird in der beschriebenen Art und Weise ein weiterer Schnitt ausgelöst.
Die sog. Schnittandeuterfunktion wird dadurch erzielt, dass die Steuervorrichtung das Schaltventil 28 öffnet, wodurch die Drossel 36 die maximale Hydraulikmenge begrenzt, die zum Pressenzylinder 10 fließen kann. Eines der Proportionalventile 24, 26 gibt dabei einen Druck vor, welcher durch das Potentiometer 40 eingestellt wird. Das Potentiometer wird entweder von Hand oder Fuß eines Bedieners betätigt und erlaubt dadurch die Einstellung eines vorgegebenen Drucks im Pressenzylinder über eines der Proportionalventile 24, 26, wobei das zweite wiederum auf einen 10 % höheren Druck eingestellt wird. Auf diese Weise läßt sich der Arbeitsdruck z.B. zwischen 10 und 20 bar einstellen.
Für den Schneidkreis wird der Umlauf durch das Proportionalventil 48 und das Schaltventil 50 realisiert. Auch hier wird ein Umlaufdruck von < 3 bar erzielt. Zum Schneiden werden beide Ventile 48, 50 geschlossen, wobei am Proportionalventil 48 der Kupplungsdruck eingestellt wird. Er liegt zwischen 50 und 100 bar. Um eine zu starke Beschleunigung des Messerbalkens zu verhindern, kann der Kupplungsdruck zunächst sanft aufgebaut werden, sodass die Kupplung mehr oder weniger schleift. Dadurch werden die auf die Schneidmaschine wirkenden Seitenkräfte erheblich verringert.
Nach dem Erreichen des unteren Totpunkts wird das Proportionalventil 48 auf einen niedrigeren Druck gestellt, der ausreicht, den Messerbalken in die obere Totpunktstellung zu bewegen. Bekanntlich kann die Kupplungskraft umso geringer sein, je geringer die aufzubringende Kraft für den Messerbalken ist. Während des Rückhubs kann der Rotationsspeicher, der üblicherweise vorgesehen ist, bereits wieder geladen werden, was eine Energieeinsparung beim Betrieb der Papierschneidemaschine ermöglicht.
Mit Hilfe des Drucksensors 38 und des weiteren Drucksensors 52 kann eine Diagnose vorgenommen werden. In der Umlaufstellung im Pressenkreis müssen beide Proportionalventile 24, 26 geöffnet sein. Hierbei darf der Druck eine gewisse Höhe nicht übersteigen.
Das Gleiche betrifft die Ventile 50, 48, die beim Umlauf ebenfalls nur einen minimalen Druck erzeugen dürfen. Auch während des Betriebes können die beiden Steuerkreise für die Zylinder 10, 12 überwacht werden. Bei einer Regelung der aufzubringenden Kräfte kann über den gesamten Arbeitstemperaturbereich ein gewünschter Preßdruck aufrechterhalten werden.
Die hydraulische Schaltungsanordnung nach 2 unterscheidet sich von der nach 1 nur geringfügig. Es werden daher gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der Anordnung nach 2 sind die Ventile 28, 24 nach 1 durch ein Dreiwegeventil 56 ersetzt, das ebenfalls durch die elektrische Steuervorrichtung 30 angesteuert wird. Es weist drei Schaltstellungen auf, nämlich Sperrstellung, Durchgangsstellung und Drosselstellung. Die Umlaufstellung entspricht der Umlaufstellung des Proportionalventils 24 nach 1. Im Pressenbetrieb wird das Ventil 56 in die Sperrstellung geschaltet. Die Drosselstellung wird benötigt etwa bei der Schnittandeuterfunktion, um eine Druckregelung auf einen gewünschten Sicherheitsdruck bei vorgegebener Durchflußmenge zu erzielen. Hierbei wird ein Druck von z.B. 10 bis 20 bar eingestellt. Die Funktionen „Schnittoptimierung" und „sanftes Pressen" können entweder mit dem Ventil 26 oder dem Ventil 56 verwirklicht werden.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung einer Papierschneidemaschine, die einen Preßbalken und einen Messerbalken aufweist, wobei der Preßbalken von einem durch eine Feder vorgespannten, einseitig wirkenden hydraulischen Pressenzylinder und der Messerbalken von einem Rotationsmotor betätigbar ist, der über ein Getriebe und eine Reibkupplung mit einem Messerbalken koppelbar ist und wobei die Reibkupplung von einem hydraulischen, von einer Feder vorgespannten Kupplungszylinder betätigbar ist, mit einer hydraulischen Druckquelle, die über eine erste Druckleitung und einem steuerbaren Schaltventil mit dem Pressenzylinder verbunden ist, zwei parallelen mit der ersten Druckleitung verbundenen steuerbaren ersten Umlaufventilen, die in ihrer Ruhestellung die erste Druckleitung mit dem Tank verbinden, einer steuerbaren Schnittandeuterventilanordnung, die den Druck vom Pressenzylinder und die zu diesem fließende Menge an Hydraulikmedium begrenzt, einer mit der ersten hydraulischen Druckquelle oder einer separaten zweiten hydraulischen Druckquelle verbundenen zweiten Druckleitung zum Kupplungszylinder, zwei mit der zweiten Druckleitung verbundenen steuerbaren zweiten Umlaufventilen, die in ihrer Ruhestellung die zweite Druckleitung mit dem Tank verbinden und einer Steuervorrichtung für die Ansteuerung der einzelnen steuerbaren Ventile, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der ersten Umlaufventile (24, 26) von einem elektrisch ansteuerbaren Proportionalventil gebildet ist und eine elektrische Steuervorrichtung vorgesehen ist, zumindest zur Ansteuerung des Proportionalventils.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ersten Umlaufventile Proportionalventile (24, 26) sind, und die Schnittandeuterventilanordnung ein steuerbares Schaltventil (28) und eine Drossel (36) zur Mengenbegrenzung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite der ersten Umlaufventile ein drei Stellungen aufweisendes steuerbares Wegeventil (56) ist, mit einer Sperrstellung, einer Drosselstellung und einer Umlaufstellung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (38) mit der ersten Druckleitung (20) verbunden ist, dessen Ausgang mit der elektrischen Steuervorrichtung (30) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuervorrichtung (30) ein Ablaufprogramm enthält, zur Ansteuerung der einzelnen Ventile nach Maßgabe der Betätigungsschritte von Preß- und/oder Messerbalken.
Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass Solldruckwerte für den Pressenzylinder (10) in der elektrischen Steuervorrichtung (30) abgelegt sind, die mit den vom Drucksensor (38) kommenden Istdruckwerten verglichen werden, zwecks Regelung des Drucks am Pressenzylinder (10) in den jeweiligen Betriebszuständen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (24, 26) von der elektrischen Steuervorrichtung (30) über eine Rampenfunktion angesteuert wird zwecks langsamen Druckaufbaus am Pressenzylinder (10) während der Startphase.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuervorrichtung (30) die Umlaufventile auf Umlauf schaltet und das Steuerventil (22) sperrt, wenn der Messerbalken seine untere Totpunktstellung erreicht hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuervorrichtung (30) das Proportionalventil (24, 26) nach Erreichen des unteren Totpunkts des Pressenbalkens zur Herabsetzung des Drucks in der ersten Druckleitung (20) auf einen reduzierten Wert ansteuert, wodurch sich der Preßbalken um einen kleinen Betrag von einem Papierstapel abhebt, wonach ein weiterer Preßzyklus des Preßbalkens von der elektrischen Steuervorrichtung (30) initiiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandssensor den Abstand des Preßbalkens vom Papierstapel mißt und die elektrische Steuervorrichtung (30) das Proportionalventil (24, 26) zur vorübergehenden Herabsetzung des Drucks in der ersten Druckleitung (20) auf einen reduzierten Druckwert ansteuert, wenn ein Signal des Abstandssensors die Annäherung des Preßbalkens am Papierstapel erfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein manuell betätigbarer elektrischer Signalgeber (40) mit der elektrischen Steuervorrichtung (30) verbunden ist, die elektrisch das Schaltventil (28) mit Drossel (36) öffnet und das Wegeventil (56) ansteuert, wenn der elektrische Signalgeber (40) ein Signal erzeugt und das Proportionalventil (24, 26) nach Maßgabe der Höhe des elektrischen Signals angesteuert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Breitensensor vorgesehen ist, der die Breite des Papierstapels mißt und das Proportionalventil (24, 26) von der elektrischen Steuervorrichtung (30) so angesteuert wird, dass eine vorgegebene spezifische Flächenpressung durch den Preßbalken erzeugt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auch eines der zweiten Umlaufventile ein Proportionalventil (48) ist, das von der elektrischen Steuervorrichtung (30) ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuervorrichtung (30) in der oberen Totpunktstellung des Messerbalkens das Proportionalventil (48) so ansteuert, dass in einer Startphase des Messerbalkens ein vorübergehend geringerer Druck in der zweiten Druckleitung (46) erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuervorrichtung (30) das Proportionalventil (48) nach Erreichen der unteren Totpunktstellung auf einen reduzierten Druck in der zweiten Druckleitung (46) ansteuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der elektrischen Steuerfunktion (30) verbundene zweiter Drucksensor (52) an die zweite Druckleitung (46) angeschlossen ist.