DE2838375A1 - Einwickelmaschine - Google Patents

Description

SAPAL Soclete Anonyme des Plieuses Automatiques,

44, Avenue du Tir Federal, 1024 Ecublens, Vaud / Schweiz

Einwickelmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einwickelmaschine mit einer Anzahl beweglicher Elemente, deren Bewegung durch eine Steuereinrichtung gesteuert ist.

Derartige Maschinen werden beispielsweise dazu verwendet, Schokoladetafeln oder andere in entsprechender Weise in Erscheinung tretende Produkte mit hoher Geschwindigkeit einzeln einzuwickeln.

Eine Einwickelmaschine üblicher Bauart weist eine Anzahl beweglicher Elemente auf, die durch eine Nockenwelle gesteuert sind. Mit anderen Worten ist das einem vorbestimmten Arbeitsablauf entsprechende Programm in den Aufbau und die Anordnung der Nocken gelegt. Jedem Nocken sind verschiedene übertragungselemente zugeordnet,wie Hebel, Stößel etc., wobei gegebenenfalls noch Organe zur Steuerung bestimmter Betriebsabläufe von Hand vorhanden sind.

Die gebräuchliche!mit mechanischen Nocken ausgerüstete Maschine weist eine Reihe von Nachteilen auf:

Die Änderung eines Bewegungsablaufs erfordert einen Steuereingriff von Hand und das Tätigwerden eines qualifizierten Mechanikers.

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Die Änderung der Ausgangsstellung der Bewegung (Abstimmung oder relative Nullstellung der Bewegung) erfordert ebenfalls teure Arbeitszeit eines Mechanikers.

Die Änderung des Bewegungsbeginns bezüglich des absoluten Nullpunkts des Arbeitszyklus der Maschine erfordert ein Lösen und Wiederverkeilen der Nocken.

Die Änderung der Kinematik der Bewegung oder des der Ausführung der Bewegung zugeordneten Winkels in dem Arbeitszyklus der Maschine erfordert jeweils die Herstellung eines neuen Nocken.

Der Übergang von einem Bewegungsprogramm eines Arbeitszyklus der Maschine auf ein anderes (beispielsweise die Verriegelung der Bewegung unter bestimmten Bedingungen) ist lediglich mittels einer speziellen und teuren Konstruktion möglich.

Der Austausch eines Nocken erfordert einen erheblichen Zeitaufwand.

Die Nocken von schnell laufenden Maschinen erfordern eine dauernde Schmierung (Ölbad).

Die große Massenträgheit der mit Nocken besetzten Nockenwelle macht eine augenblickliche Unterbrechung einer Bewegung bei einer Sicherheits-Stillsetzung der Maschine unmöglich.

Der häufig große Abstand zwischen dem Werkzeug (beispielsweise einem Faltorgan) und dem Nocken macht eine beträchtliche Zahl von Maschinenelementen erforderlich, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines mechanischen Fehlers erhöht wird.

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Die Zuordnung neuer Funktionen zu einer bereits vorhandenen Maschine (neue Funktionen, die bei dem Entwurf der Maschine nicht vorgesehen waren) stellt den Konstrukteur häufig vor eine unlösbare Aufgabe.

Die Konstruktion einer neuen Maschine ist langwierig, weil jedesmal von neuem das Maschinengestell mit der Nockenwelle und dem Ölbad konstruiert werden muß.

Die aufgeführten Nachteile sind insbesondere dann schwerwiegend, wenn es sich um eine regelbare Universalmaschine handelt, die im Betrieb häufigen Formatänderungen ausgesetzt ist.

Eine Verbesserung besteht bereits im Ersatz der mechanischen Nocken durch elektronische Nockenabtaster. In diesem Falle wird jede Bewegung durch einen Einzelantrieb hervorgerufen, der durch ein Signal gesteuert ist, welches von einem elektronischen Nockenabtaster kommt. Trotzdem verbleiben noch Nachteile:

Die Regelung ist empfindlich. Es handelt sich um Analogsignale. Die Digitalisierung der Signale ist mit zusätzlichen Geräten möglich.

Die Änderung der Kinematik der Bewegung oder des der Durchführung dieser Bewegung zugeordneten Winkels im Arbeitszyklus der Maschine erfordert die Herstellung eines neuen Nocken.

Die Einstellung der Ausgangsstellung und die Aufrechterhaltung der relativen Nullstellung erfordern bei einem derart gesteuerten System teure Lage- oder Stellungsfühler.

Ein anderer Weg zur Abhilfe der Nachteile mechanischer Nocken besteht in der Verwendung einer digitalen Steuerung

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zur Programmierung einer Bewegung eines Einzelantriebs. Dafür finden sich Beispiele in zwei Bereichen:

a) bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen,

b) bei numerisch gesteuerten Industrierobotern.

In beiden Bereichen lassen sich folgende gemeinsame chrakteristische Umstände feststellen:

Die Zahl der Bewegungen ist begrenzt.

Die Kinematik der Bewegungen ist einfach.

Die Beschleunigungen sind gering.

Die Bewegungen überkreuzen sich nicht.

Die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschinen ist starr (gegebenenfalls gibt es eine zweite oder dritte Arbeitsgeschwindigkeit) .

Diese Systeme sind für schnell laufende Einwickelmaschinen nicht brauchbar, welche die folgenden Eigenschaften aufweisen:

Große Anzahl von Bewegungen.
Veränderliche Kinematik.

Hohe Beschleunigung (in der Größenordnung von beispielsweise 5 g).

Sich kreuzende Bewegungen.

Eine Arbeitsgeschwindigkeit, die in dem ganzen Regelbereich regelbar ist, welcher sich von 0 bis 100% der maximalen

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Arbeitsgeschwindigkeit erstreckt (in der Größenordnung von 1,5 m/sek.beispielsweise).

Aufgabe der Erfindung ist es, den erwähnten Nachteilen von Einwickelmaschinen mit Nocken oder elektronischer Nockenabtastung abzuhelfen und eine im Betrieb anpassungsfähige und leicht handzuhabende Einwickelmaschine zu schaffen, die mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit arbeiten kann, wobei die Herstellungs- und Betriebskosten niedrig sowie Änderungen und Anpassungen leicht ausführbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Einwickelmaschine erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Synchronisationsimpulse abgebenden Impulsgenerator und eine diese Synchronisationsimpulse empfangende sowie einen Rechner mit wenigstens einem in einem Speicher gespeicherten Arbeitsprogramm enthaltende Steuerschaltung aufweist, an deren Rechner Peripheriegeräte angeschlossen sind, von denen jedes einen von dem Rechner gesteuerten Steuerrechner enthält, durch welchen ein jeweils eines der beweglichen Elemente betätigender Schrittmotor gesteuert ist.

Eine solche Maschine ist insbesondere für eine Hybridausbildung geeignet, die einerseits von einer Hauptwelle aus gesteuerte mechanische Nocken oder_f wie bei den bekannten Maschinen,von einer mit der Hauptwelle starr gekuppelten Nockenwelle gesteuerte elektronische Nockenabtaster aufweist und andererseits mit erfindungsgemäßen Einrichtungen versehen ist. In diesem Falle wird die Synchronisation bei der Steuerung in der folgenden Weise erzielt: Der Impulsgenerator ist an die Steuerwelle angekuppelt und derart betätigt, daß er Impulse mit einer zu der Drehzahl der Steuerwelle proportionalen Frequenz abgibt.

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Analog betrachtet, spielt die Steuerschaltung mit ihrem Rechner die Rolle der Nockenwelle, während das Peripheriegerät dem Nocken entspricht. Der Impulsgenerator, der aus einem Synchronisations-Zeitgeber bestehen kann, wirkt analog dem Antrieb der bekannten Nockenwelle.

Bei einer typischen Ausführungsform enthält die Steuerschaltung einen Mikro-Rechner. Dieser steuert den Arbeitszyklus der Maschine. In seinem Speicher ist in Programmform die Aufeinanderfolge der einzelnen Bewegungen gespeichert. Er übermittelt die Ordnung der jeweiligen Bewegung dem ausgewählten Peripheriegerät zu dem jeweils gewähltem Zeitpunkt in dem Arbeitszyklus der Maschine, ebenso wie den Startimpuls zur Ausführung der entsprechenden Bewegung. Jedes Peripheriegerät weist einen Schrittmotor mit autonomer Steuerung und einen schnell arbeitenden Steuerrechner auf, welcher einen Impulszug zur Steuerung des Schrittmotors in Abhängigkeit von Parametern erzeugt, die er von der Systemsteuereinheit erhalten hat. Der im weiteren auch Schnellrechner genannte Steuerrechner benutzt einen zentralen Bezugswert der Arbeitsgeschwindigkeit, der entweder von einem Oszillator oder einem von der Hauptmaschine angetriebene^ umlaufenden Impulsgenerator geliefert wird. Darüberhinaus enthält jedes Peripheriegerät einen auf seinen Motor aufgekeilten Impulsgenerator, der dazu dient, die Ausführung der jeweiligen Aufgabe zu überwachen; zusätzlich ist ein mit einem Schlitz versehener Auslöser vorgesehen, der es gestattet, die absolute Nullstellung der jeweiligen Bewegung festzulegen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

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Fig. 1 den mechanischen Teil eines Peripheriegerätes einer Einwickelmaschine gemäß der Erfindung in schematischer perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Prinzips der Erzeugung der Signale "FI", "REV" und "SYNCHR" bei der Einwickelmaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Steuerung der Einwickelmaschine gemäß der Erfindung ,

Fig. 4 eine Einwickelmaschine gemäß der Erfindung in ^un Hybridbauart, jeweils in einer Seitenansicht.

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Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine experimentelle Hybrid-Maschine. Diese Hybrid-Maschine bildet eine spezielle Ausführungsform der Maschine, die dann von Interesse ist, wenn nicht die gesamte klassische Maschinensteuerung aufgegeben, sondern diese nur erfindungsgemäß verbessert werden soll. Es handelt sich hierbei demgemäß um einen speziellen Anwendungsfall der Erfindung, der interessante Möglichkeiten eröffnet. Die Beschreibung bezieht sich außerdem insbesondere auf eine Prototype, auf der die Anpassungsfähigkeit der Maschine an verschiedene Anwendungsfälle und deren hervorragende Kompatibilität mit bekannten Mechanismen untersucht worden sind.

Fig. 1 zeigt ein peripheres Gerät zur Erzeugung einer linearen Bewegung mittels eines umlaufenden Motors. Ein Schrittmotor 1 ist auf dem in der- Figur nicht dargestellten Maschinengestell mittels vier in Bohrungen 19 eingesetzter Schrauben befestigt. Der Schrittmotor 1 treibt über ein Rad 3 einen Zahnriemen 2 an. Der Zahnriemen 2 läuft über ein ümlenkrad 4 und über ein Spannrad 5. Drei Zähne des horizontalen Trums des Zahnriemens 2 sind zwischen einem Klemmstück 6 und einem Gegenklemmstück 7 eingeklemmt. Das Klemmstück 6 und das Gegenklemmstück 7 sind auf einem Antriebsblock 8 befestigt, der linear beweglich ist. Der Antriebsblock 8 gleitet auf zwei Führungsstangen 9, 10, die in Wandteilen 16, 17 verankert sind. Der hintere Wandteil 16 und der vordere Wandteil 17 sind ebenfalls an dem Maschinengestell befestigt. Der Antriebsblock 8 trägt außerdem das bei 12 angedeutete Werkzeug. Bei in die hintere Stellung zurückgeführtem Antriebsblock 8 ragt eine an dem Antriebsblock 8 befestigte Fahne 11 in einen Schlitz, der an einem fotoelektrischen Fühler 13 vorgesehen ist, dessen Signal von einem Rechner für die Ingangsetzung der Maschine verwendet wird, wie dies noch beschrieben werden wird. Dieser im weiteren "Schlitzaus-

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löser" genannte Fühler 13 ist auf dem hinteren Wandteil angeordnet. Ein hinterer Anschlag 14 verhindert, daß die Fahne 11 aus dem Schlitz wieder austritt; gleichzeitig begrenzt er die nach hinten gerichtete Linearbewegung. Ein anderer Anschlag 15 begrenzt die nach vorne gerichtete lineare Bewegung. Der Schrittmotor 1 trägt einen zweiten Wellenzapfen 40 auf der dem Antriebsrad 3 gegenüberliegenden Seite. Auf diesem zweiten Wellenzapfen 40 ist der Rotor eines inkrementalen Signalgenerators 18 angeordnet, dessen Stator an dem vorderen Lagerschild des Schrittmotor 1 befestigt ist. Der Signalgenerator weist zwei Kanäle auf, welche es gestatten, die Drehrichtung zu unterscheiden.

Als Hinweis sei erwähnt, daß für die Prototype ein Schrittmotor 1 Type 21-4288D 200 der Marke Sigma Instruments Inc. verwendet worden ist, bei dem zweihundert Schritte einer Umdrehung entsprechen. Der gewählte inkrementaIe Signalgenerator 18 war von der Type Trim-Step der Marke Trump-Ross und weist zweihundert Spuren pro Umdrehung auf, wobei diese Spuren axial auf einer Zylinderfläche angeordnet sind, womit den von einem Axialspiel herrührenden Schwierigkeiten abgeholfen ist. Der für das Peripheriegerät verwendete Schnellrechner war von der Type RCA CDP 1802 "COSMAC"; er war mit zwei Speichern INTEL 1702 A versehen, bei denen es sich um löschbare und wieder programmierbare PROMS (programmable read-only memory) mit 256 Bytes handelte. Naturgemäß gibt es eine Menge anderer entsprechender Elemente, die der Fachmann in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten auswählen kann.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Erzeugung der Signale "SYNCHR", "FI" und REV". Die Welle der Hauptmaschine 30 versetzt eine Fahne 39 in Umdrehung. Die Fahne 39 geht einmal pro Maschinenumdrehung durch den Schlitz eines Schlitzauslösers 32 hindurch. Das Ausgangs^-

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signal des Schlitzauslösers 32 läuft über einen elektronischen Schalter 36, wenn dieser in der Stellung 1 steht und bildet das Signal "SYNCHR". Die Welle 43 treibt außerdem ein mit dem Faktor 8 multiplizierendes mechanisches Multiplikationsglied 33 an, während durch eine Abtriebswelle 4 4 des Multiplikationsglieds 33 der Rotor eines drehbaren inkrementalen Signalgenerators 34 mit einer Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird, die 8 mal größer als die der Maschinenwelle 4 3 ist.

Das Ausgangssignal des Signalgenerators 34 wird einem elektronischen Frequenzverdoppler 35 eingespeist, von dem aus es bei in der Stellung 1 stehendem elektronischen Schalter 36 weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird das Signal "FI" erzeugt, das lediglich durch periodische Impulse gebildet ist, deren Frequenz proportional der Drehzahl der Maschine ist. Wenn die Welle 43 der Maschine mit einer Drehzahl von 300 UpM umläuft, ist die Frequenz des Signals "FI" gleich 64 kHz. Das Signal "REV" wird von einem elektronischen Divisionsglied 37 abgeleitet, das eine Division durch 128 vornimmt. Bei 300 UpM der Maschine ist die Frequenz des "REV"-Signales gleich 500 Hz. Der elektronische Schalter 36 gestattet es, auch dann Impulse abzugeben, wenn die Welle 43 der Hauptmaschine 30 stillsteht. Wenn nämlich der elektronische Schalter 36 in seiner Stellung 2 steht, erzeugt ein interner Zeitgeber 31 das Signal "FI", während das Signal "SYNCHR" von dem Signal "REV" durch ein elektronisches Divisionsglied 38 abgeleitet wird, das durch den Faktor 100 teilt.

Beispielhaft kann erwähnt werden, daß der für die Prototype der Maschine verwendete inkrementale Signalgenerator 34 der Type Rotaswitch der Marke Disc Instruments Inc. war und 800 radiale Spuren auf einer Scheibe trug. Das mit dem Faktor 8 multiplizierende mechanische Multiplikationsglied 33 und der elektronische Frequenzverdoppler 35 ge-

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statten es, die Ergebnisse zu simulieren, die sich mit einem inkrementalen Signalgenerator mit einer 16 mal höheren Auflösung ergeben hätten. Versuche haben gezeigt, daß es auf diese Weise unter bestimmten Umständen möglich ist, die hohen Kosten zu vermeiden, die durch einen inkrementalen Signalgenerator mit sehr hoher Auflösung bedingt sind.

Fig. 3 zeigt schematisch die Steuerelektronik. Für den Rechner der oben erwähnten Prototype wurde ein Rechner INTEL 8085 mit löschbaren und wieder programmierbaren PROM-Speichern der Type INTEL 1702 A-2 verwendet. Naturgemäß gibt es auch hier eine Menge anderer entsprechender Teile, die zu dem gleichen Zweck verwendet werden könnten. Der Rechner enthält in seinem Speicher mehrere Programme, deren Auswahl mit Hilfe eines Programmwählers 23 vorgenommen wird. Der Programmwähler 23 kann durch eine Steuerplatine gebildet sein, die bestimmte Mikro- oder Minirechner trägt. Selbstverständlich kann der Rechner mit einer so kompliziert wie nötig ausgebildeten Steuereinheit oder -platine ausgerüstet sein. Der Rechner 20, der im weiteren Systemsteuereinheit benannt ist, empfängt die Signale "SYNCHR" und "REV". Die Systemsteuereinheit 20 liefert über eine Leitung 44 die einzelnen Befehle zu jedem Schnellrechner 21. Die Schnellrechner 21 empfangen ein gemeinsames Signal "FI", das es ihnen gestattet, die Intervalle der dem Steuerkreis 22 des Schrittmotors 1 in Abhängigkeit von dem jeweils durch die Systemsteuereinheit zugeordneten Programm und von der Drehzahl der Hauptmaschine 30 übermittelten Impulszüge zu berechnen. Jedem Schrittmotor sind ein drehbarer inkrementaler Signalgenerator 18 und ein Schlitzauslöser 13 zugeordnet. Das Ausgangssignal des Schlitzausiösers 13 wird unmittelbar auf den Eingang der Systemsteuereinheit gegeben, während die zweiphasigen Ausgangssignale des drehbaren inkrementalen Signalgenerators in dem Schnellrechner 21 verarbeitet werden, der im Falle

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des Auftretens eines Fehlers den Eingriff der Systemsteuereinheit erforderlich macht.

Betriebsweise:

1) Ingangsetzen

Damit die Anlage den für die Ingangsetzung der Maschine zulässigen Zustand erkennen kann, muß jede Bewegung zunächst zu dem hinteren Anschlag 14 zurückgeführt werden, bei dem die Fahne 11 in den Schlitz des Auslösers 13 ragt. Die Hauptmaschine 30 muß in einer Neutralstellung stehen, in der die Fahne 39 sich in dem Schlitz des Auslösers 32 befindet. Der Programmwähler 23 steht in der Stellung, die dem jeweils gewünschten Maschinenprogramm entspricht. Eine bestimmte Stellung des Prograinmwählers 23 stellt eine Wahl bezüglich der folgenden Variablen dar:

Ausgangsstellung (relative Nullstellung) jeder einzelnen Bewegung,

Folge der Operationen in dem Arbeitszyklus der Maschine, der für die Ausführung jeder Operation zugeordnete Winkel, Richtung jeder einzelnen Bewegung, Kinematik jeder einzelnen Bewegung.

Wenn nach dem Auftreten des Start-Impulses alle Bedingungen für die Ingangsetzung der Maschine erfüllt sind, erfolgt die Überführung in die Ausgangsstellung bei den einzelnen Bewegungen nach folgendem Schema:

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Der Schrittmotor 1 empfänqt Impulse fester Frequenz des von dem Signal des internen Zeitgebers 31 abgeleiteten Signals "EEV". Der Antriebsblock 8 bewegt sich auf den Führungsstangen 9, 10 mit konstanter Geschwindigkeit vor. Die Fahne 11 kommt in eine Stellung, in der das Ausgangssignal des Schlitzauslösers 13 sich von 1 in 0 ändert. Diese Stellung ist als die absolute Nullstellung der Bewegung definiert. Ausgehend von dieser Stellung führt das sich bewegende Gerät eine programmierte und durch das Programm der Systemsteuereinheit 20 gesteuerte Vorbewegung mit stets konstanter Geschwindigkeit aus. Der Schrittmotor 1 wird bei der Start-Stop-Steuerung verwendet. Die neue Stellung des Werkzeuges 12 ist als die der auf dem Programmwähler 23 gewählten Stellung zugeordnete relative Nullstellung der Bewegung definiert. Die Bewegungen werden nacheinander in einer programmierten Folge bis zum Erreichen der jeweiligen relativen Nullateüe ausgeführt. Wenn die letzt Bewegung der Folge die relative Nullstellung erreicht hat, ist die Ingangsetzung der Maschine beendet; sie kann damit ihren Arbeitszyklus beginnen.

2) Arbeitszyklus

Der Beginn des Arbeitszyklus der Maschine ist dadurch definiert, daß das Signal des Schlitzauslösers 32 sich von 1 in 0 ändert.(die Fahne 39 tritt aus dem Schlitz des Auslösers 32 aus).

Das Signal des Schlitzauslösers 32 ist mit "SYNCHR" bezeichnet und definiert die absolute Nullstellung der Maschine.

Der Arbeitszyklus der Maschine ist durch die Systemsteuereinheit gesteuert. Zwischen zwei negativen Flanken des "SYNCHR"-Signals liegen 100 Impulse des Signales "REV". Das bedeutet, daß die Systemsteuereinheit 20 Winkelinkremente von 3,6° innerhalb des Arbeitszyklus der Maschine unterscheidet,

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Die auf dem Programmwähler 23 gewählte Stellung definiert die Winkelinkremente,bei denen die jeweiligen Operationen ausgelöst werden müssen. Die Systemsteuereinheit 20 übermittelt die Parameter der Bewegung in das Eingangsregister des Schnellrechners der jeweiligen Bewegung und gibt den Start-Impuls.

Von diesem Augenblick an ist die Bewegung vollständig durch den Schnellrechner (PRORAP) der jeweiligen Bewegung gesteuert.

Der Schnellrechner dekodiert das von der Systemsteuereinheit empfangene binäre Wort und erzeugt das Signal"SENS OUT" sowie den Impulszug "STEP IN" für die autonome Steuerung 22 des Schrittschaltmotors 1. Das von der Systemsteuereinheit 20 empfangene Wort enthält die folgenden Daten:

7 Bits zur Definition des Bewegungsweges, 1 Bit zur Definition der Bewegungsrichtung und 8 Bits zur Definition des für die Bewegung in dem Arbeitszyklus der Maschine zur Verfügung stehenden Winkels.

Bei der hier beschriebenen einfachen Ausführungsform ist die Kinematik der Bewegung starr. Die Beschleunigung und die Verzögerung sind zueinander symmetrisch. Die Geschwindigkeitskurve ist exponentiell. Die ersten 15 Intervalle werden berechnet; die Geschwindigkeit bleibt sodann konstant. Bei dieser einfachen Ausführungsform wird der für die Bewegung zur Verfügung stehende Winkel nicht unmittelbar in den Schnellrechner eingegeben. Es wird vielmehr ein Korrekturfaktor mit 8 Bit übertragen, der derart vorausberechnet wurde, daß der jeweils gewünschte Bewegungsweg innerhalb des gewünschten Winkels des Arbeitszyklus der Maschine zurückgelegt wird. Der Korrekturfaktor ist in diesem Fall durch zwei BCD-Zahlen gegeben und von 01 bis 99 programmierbar. Bei einer fortgeschrittenen Ausführungsform wird der zur

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Verfügung stehende Winkel des Arbeitsspieles der Maschine dem Schnellrechner mittels 8 binärer Bits eingegeben, wobei 4 zusätzliche Bits es gestatten, unter den 16 verschiedenen Kinematiken eine Auswahl in der Weise zu treffen, daß entweder die mathematische Beziehung für die Berechnung der Intervalle verändert oder der Winkel der Beschleunigung und jener der Verzögerung verändert und damit der zur Verfügung stehende Winkel asymmetrisch aufgeteilt werden.

Die vorliegende Beschreibung beschränkt sich auf die einfache Ausführungsform. Die Kinematik ist durch 16 Binärwerte ausgedrückt, die in dem Speicher des Schnellrechners gespeichert sind.

Das von dem Schnellrechner als Taktsignal verwendete Signal ist das Signal "FI", desse» Frequenz proportional der Drehzahl der Maschine ist. Ein zwischen zwei "STEP IN"-Impulsen des Schrittmotors berechnetes Intervall ist durch eine durch einen der 16 gespeicherten Binärwerte gegebene Zahl der Perioden des Signales "FI" bestimmt. Der Korrekturfaktor wirkt über einen RATE MULTIPLIER mit zwei Dekaden unmittelbar auf das Signal "FI" ein.

3) überwachungseinrichtung

Der Schnellrechner 21 ist zur Feststellung eines bei der Ausführung der jeweiligen Bewegung gegebenenfalls auftretenden Fehlers eingerichtet. Dazu wurde eine kombinierte überwachungseinrichtung geschaffen.

Auf der einen Seite wird die Zahl der von dem Motor in der richtigen Drehrichtung in einem Intervall ausgeführten Schritte gezählt, das mit dem ersten,der Steuerung des Motors zugeführten "STEP IN"-Impuls beginnt und das nach einer kleinen,vorprogrammierten Zeitverschiebung bezüglich des letzten der Motorsteuerung zugeführten

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"STEP IN"-Impulses endet. Diese Zahl wird mit der programmierten Impulszahl verglichen; wenn die Schrittzahl kleiner ist als die Zahl der programmierten Impulse, wird ein Signal "Ausführungsfehler" abgegeben.

Auf der anderen Seite wird für jedes der beiden berechneten Intervalle überwacht, ob die Bewegung blockiert wurde oder nicht. Wenn bei beiden Programmintervallen der Motor keinen Schritt ausführt, wird ein Signal "Bewegung blockiert" abgegeben. Wenn eines der beiden Signale auftritt, übermittelt der Schnellrechner der Systemsteuereinheit einen Befehl zur Betriebsunterbrechung. Die Systemsteuereinheit verarbeitet diesen Befehl und löst das entsprechende Sicherheitsunterprogramm aus (beispielsweise lagerichtige Sicherheits-Stillsetzung der Maschine).

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Hybridmaschine. Die eingetragenen Bezugszeichen entsprechen Teilen, welche bereits im vorstehenden beschrieben worden sind; die anderen veranschaulichten Teile sind üblicher Bauart und deshalb im einzelnen nicht beschrieben.

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Leerseite

Claims (13)

Patentanwälte frpl.-ln.j.W.Ärmrnn Dr.-Ing. R. Rüger 7300 Esslingen (Neckar). Webergasse 3, Postfach 348

1. September 1978 Telefon

PA 64 rÜeh Stuttgart (0711)35 65 39

35 9619

Telex 07 256610 stnru

Telegramme Patentsc'iutz Esslingenneckar

P atentansprüche

/ 1. jEinwickelmaschine mit einer Anzahl beweglicher EIe- ^-^ mente, deren Bewegung durch eine Steuereinrichtung gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Synchronisationsimpulse abgebenden Impulsgenerator (34) und eine diese Synchronisationsimpulse empfangende sowie einen Rechner (20) mit wenigstens einem in einem Speicher gespeicherten Arbeitsprogramm enthaltende Steuerschaltung aufweist, an deren Rechner (20) Peripheriegeräte angeschlossen sind, von denen jedes einen von dem Rechner (20) gesteuerten Steuerrechner (Prozessor) (21) enthält, durch welchen ein jeweils eines der beweglichen Elemente (12) betätigender Schrittmotor (1) gesteuert ist.

2. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerrechner (21) mit den Synchronisationsimpulsen gespeist ist.

3. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (34) mit einer Steuerwelle der Maschine gekuppelt und derart betätigt ist, daß er Impulse mit einer der Drehzahl der Steuerwelle (43) proportionalen Frequenz abgibt.

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4. Einwickelmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (34) ein kinematisch mit der Steuerwelle (43) gekuppeltes, umlaufendes Teil (39) aufweist, das mit einem die Synchronisationsimpulse abgebenden fotoelektroschen Fühler

(32) zusammenwirkt.

5. Einwickelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der beweglichen Elemente durch eine mit einer Steuerwelle (43) der Maschine kinematisch starr gekuppelte Nockenwelle und ein anderer Teil der beweglichen Elemente durch die Steuerrechner (21) gesteuert ist.

6. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen durch einen internen Taktgeber (31) gesteuerten Impulsgenerator aufweist.

7. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Steuerrechner (21) in digitaler Form mehrere für eine Bewegung mögliche Kinematiken gespeichert sind und daß das Signal, mit dem der Rechner (20) eine bestimmte Tätigkeit des Steuerrechners (21) ansteuert, in digitaler Form eine Angabe über die Wahl der jeweiligen Kinematik , außerdem eine Angabe über die Amplitude sowie des Teiles des Arbeitszyklus der Maschine enthält, welcher dieser Bewegung zugeordnet ist.

8. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Peripheriegeräte einen zweiphasigen Impulsgenerator (18) enthält, der durch den Schrittmotor (1) angetrieben ist und dem Steuerrechner (21) Impulse zuführt, deren Zahl proportional der Zahl der Schritte des Schrittmotors (1) ist

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und daß der Steuerrechner (21) zur Verarbeitung dieser Signale in einem Überwachungsprogramm für die jeweils angesteuerte Bewegung eingerichtet ist und beim Auftreten eines Fehlers eine entsprechende Information dem Rechner (20) zuleitet, welcher ein Sicherheitsprogramm enthält, entsprechend dem die Fehlerinformation verarbeitet und entweder die Stillsetzung der Maschine oder eine andere Sicherheitsmaßnahme oder die Betriebsfortsetzung befohlen werden.

9. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, bei der zur Ausführung verschiedener Aufgaben die Bewegungen der beweglichen Elemente wenigstens teilweise für die einzelnen Aufgaben verschieden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (20) mehrere Programme enthält und die Steuerschaltung eine Programmwähleinrichtung (23) aufweist, durch die bei dem Rechner das einer bestimmten Aufgabe zugeordnete Programm wirksam gemacht werden kann.

10. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Peripheriegeräte einen umlaufenden, einen Riemen (2) antreibenden Schrittmotor (1) aufweist, durch dessen Riemen (2) das bewegliche Element (12) über ein fest mit diesem verbundenes und an dem Riemen (2) befestigtes Antriebsteil (8) angetrieben ist.

11. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schrittmotoren (1) ein Linearmotor ist.

12. Einwickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingabeteil des Rechners (20) wenigstens ein Fühler (13) angeschlossen ist, der mit einem Auslöseglied (11) des beweglichen Elementes (12) zusammen-

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wirkt und dem Rechner (20) ein Signal zuleitet, welches angibt, daß das bewegliche Element (12) sich in einer zurückgezogenen Stellung befindet und daß der Rechner (20) in Abhängigkeit von diesem Signal die Ingangsetzung der Maschine einleiten kann.

13. Einwickelmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Fühler (32) aufweist, der mit einem mit der Steuerwelle (43) fest verbundenen Steuerglied (39) zusammenwirkt und dessen Ausgang an einen Eingang des Rechners (20) angeschlossen ist und durch den dem Rechner (20) die Angabe übermittelt wird, daß die
Steuerwelle (43) in ihrer Nullstellung steht.

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