DE3042897A1

DE3042897A1 - Hin- und hergehende mitlaufende schere

Info

Publication number: DE3042897A1
Application number: DE19803042897
Authority: DE
Inventors: Shigeki Tokyo Hayashi; Mitsuo Kobe Hyogo Kusakabe
Original assignee: NUSCO KK; Kusakabe Denki KK
Current assignee: NUSCO KK; Kusakabe Denki KK
Priority date: 1979-11-22
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1981-06-11
Also published as: DE3042897C2; JPS5676398A; US4350065A

Description

Hin- und hergehende mitlaufende Schere

Die Erfindung betrifft eine Schere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Schere ist so ausgelegt, daß das Material geschnitten wird, indem ein Werkzeughalter sich hin- und hergehend parallel zum bewegten Material, bei dem es sich um ein Rohr, um Blech oder dergleichen handeln kann, bewegt und das von dem Werkzeughalter gehaltene Schneidwerkzeug mittels einer Presse vertikal bewegt wird, während der Werkzeughalter mit gleicher Geschwindigkeit wie das Material läuft.

Bei einer herkömmlichen hin- und hergehenden, mitlaufenden Schere (die nachfolgend vereinfacht nur noch Schere genannt wird) wird der Werkzeughalter zwischen einer unteren Schiene und einer oberen Schiene gehalten und gleitet entlang diesen Schienen. Der Pressenstempel ist an der oberen Schiene befestigt, und jeweils das Ende von zwei Kurbelarmen, die in der Verlaufsrichtung der Schiene angeordnet sind, ist frei drehbar an der Oberseite des Stempels angebracht. Das jeweilige andere Ende dieser beiden Kurbelarme ist mit einem jeweiligen Zahnrad verbunden. Zwischen diesen beiden Zahnrädern ist ein mit ihnen im Eingriff stehendes Antriebszahnrad angeordnet.

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Die Antriebswelle des AntriebsZahnrads ist über eine Kupplung mit einem Schwungrad gekoppelt, das von einem Motor angetrieben wird. Das Einrücken und Ausrücken der Kupplung wird durch pneumatische Steuerung vorgenommen.

Eine Reibscheibenbremse ist zur Steuerung der Rotation der Antriebswelle bei ausgerückter Kupplung vorgesehen. Wenn das Antriebszahnrad eine Umdrehung ausführt, macht die obere Schiene über die Kurbelarme und den Stempel eine Vertikalbewegung in Richtung auf die untere Schiene.

Hierbei wird auch das obere Messer, das vom Werkzeughalter gehalten wird, vertikal bewegt und schneidet in Zusammenarbeit mit dem unteren Messer des Werkzeughalters das zwischen den beiden Messern bewegte bzw. befindliche Material. Das heißt die Maschine schneidet das Material aufgrund eines Pressvorgangs. In dem Zustand, wo die Laufgeschwindigkeit des Materials mit der Laufgeschwindigkeit des Werkzeughalters übereinstimmt und das Material um die SoIlschnittlänge über das Schneidwerkzeug vorsteht, wird das Antriebs zahnrad um eine Umdrehung gedreht,, um das obere Messer vertikal zu bewegen und das Material in der eingestellten Länge zu schneiden.

Wie sich aus der soweit erfolgten Beschreibung ergibt, erfolgt die Steuerung des Antriebszahnrads bei der herkömmliehen Schere mittels einer Kupplung und Bremse. Die Kupplung wird pneumatisch gesteuert, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit verglichen mit einer Steuerung durch elektrische Signale langsam ist. Daher ist es schwierig eine exakte Schnittzeitsteuerung zu erreichen. Die Dämpf- oder Bremskraft der Bremse wird durch die Umgebungstemperatur beeinflußt. Mit zunehmender Anzahl von Benutzungen steigt die Temperatur der Reibscheibe, was zu einer Undefinierten Stopposition der oberen Schiene führt. Es ist bei der herkömmlichen Schere daher unmöglich, das Schneidwerkzeug bei kontinuierlichem Betrieb automatisch auszutauschen.

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Wenn, wie beschrieben, ferner infolge sowohl der Ungenauigkeit im Schnittzeitpunkt durch die Kupplungssteuerung und infolge der Ungenauigkeit der Stopposition der oberen Schiene wegen eines Temperaturanstiegs der Bremse der Werkzeughalter gegenüber dem mittleren Teil von Stempel und oberer Schiene in deren Verlaufrichtung versetzt ist, wird die Verteilung des Schneidwiderstands in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung um den mittleren Teil der oberen Schiene unausgeglichen. Das Ergebnis ist, daß die Maschine keinen guten Schnitt ausführt. Da ferner sowohl die Kupplung als auch die Bremse eine kurze Lebensdauer besitzen, erfordern sie einen häufigen Austausch. Infolge der Betriebsverzögerung, die diese beiden Elemente aufweisen, ist die Anzahl von Schneidvorgängen pro Zeiteinheit begrenzt, was einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit unmöglich macht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schere der bezeichneten Art zu schaffen, bei der die Stopposition des oberen Messers immer fest ist und demzufolge der Austausch des Schneid-Werkzeugs ohne Verzögerung vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Bei einer hin- und herbewegten, mitlaufenden Schere, bei der ein Werkzeughalter in Transportrichtung eines bewegten Materials hin- und herläuft und das Material dadurch geschnitten wird, daß ein vom Werkzeughalter gehaltenes Schneidwerkzeug mit einem Pressenmechanismus gesteuert wird, ist erfindungsgemäß ein erster Gleichstrommotor vorgesehen, dessen Welle mit dem Pressenmechanismus gekoppelt ist, so daß der Pressenmechanismus durch das Drehmoment dieses ersten Gleichstrommotors gesteuert wird. Die Drehung des ersten Gleichstrommotors wird ihrerseits von einer ersten numerischen Steuerung gesteuert. Ferner ist ein zweiter Gleichstrommotor vorgesehen, durch dessen Rotation die

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hin- und hergehende Bewegung des Werkzeughalters bewirkt wird. Die Rotation des zweiten Gleichstrommotors wird von einer zweiten numerischen Steuerung entsprechend der Schnittlänge des Materials gesteuert. Wenn beispielsweise die Differenz zwischen der eingestellten Schnittlänge (Sollschnittlänge) und der Entfernung, um die das Material bewegt wurde, unter einem bestimmten Wert liegt, wird veranlaßt, daß sich der Werkzeughalter von einer vorgegebenen Position in gleicher Richtung wie das Material bewegt und, wenn der Werkzeughalter eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, wird die Rotation des ersten Gleichstrommotors eingeleitet, um einmal den Pressenmechanismus zum Schneiden des Materials vertikal zu bewegen. Nach dem Schnitt wird der Werkzeughalter in die vorbestimmte Position zurückgeführt und unter dem Einfluß der zweiten numerischen Steuerung dort gestoppt.

Durch Einsetzen numerischer Steuerungen sowohl für die Bewegungssteuerung des Werkzeughalters als auch für die Steuerung des Pressenmechanismus kann das Material geschnitten werden, wenn der Werkzeughalter in eine bestimmte Position gelaufen ist, wodurch ein konstantes mechanisches Gleichgewicht ohne Einwirken einer übermäßigen Kraft auf irgendeinen Teil sichergestellt werden kann. Es ist insbesondere möglich, daß der Schnitt im mittleren Teil des Stempels des Pressenmechanismus ausgeführt wird. Dabei kann man einen günstigen Schnitt ohne Beschädigung der Maschine oder des Schneidwerkzeugs erreichen. Im Stoppzustand, wo der Werkzeughalter in eine vorbestimmte Position zurückgekehrt ist, kann das obere Messer des Schneidwerkzeugs vom Werkzeughalter immer an einer bestimmten Position liegen, wodurch der Austausch des oberen Messers erleichtert wird. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen ferner dazu, daß die Anzahl von Schnitten pro Zeiteinheit gegenüber der bei einer herkömmlichen Maschine erhöht werden kann. Außerdem

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besitzt die erfindungsgemäße Schere eine hohe Lebensdauer und erzeugt nahezu keinen Lärm.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild hauptsächlich

des elektrischen Teils einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer anderen Aus

führungsform eines Schnittbefehlgebers,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines

Beispiels der Zuordnung innerhalb des Pressenmechanismus, seines Antriebs, des Werkzeughalters und der Führungsschienen für den Werkzeughalter,

Fig. 4 eine Vorderansicht, die die Zuordnung

zwischen dem Werkzeughalter und den Führungsschienen erkennen läßt,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Anordnung von

Fig. 4 und

Fig. 6 eine Seitenansicht eines herkömmlichen

Antriebs für den Pressenmechanismus. 30

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schere wird ein Material 11, etwa ein Rohr oder Blech, kontinuierlich bewegt, wie dies durch den Pfeil 12 angedeutet ist, und zwar beispielsweise in der Zeichnung von links nach rechts. Ein Werkzeugständer

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oder -halter 13 führt eine hin- und hergehende Bewegung in der Transportrichtung des Materials 11 aus. Der Werkzeughalter 13 wird zwischen einer unteren Schiene 14 und einer oberen Schiene 15 gehalten und gleitet entlang diesen Schienen. Beispielsweise ist die Welle eines Antriebsmotors 16 über ein Untersetzungsgetriebe 17 mit einem Ritzel 18 gekoppelt, welches im Eingriff mit einer Zahnstange 19 steht. Die Zahnstange 19 ist mit dem Werkzeughalter 13 verbunden und bewegt sich parallel zum Material 11.

Im Ausgangszustand befindet sich der Werkzeughalter 13 an einer Ruhestellung genannten Position. Wenn sich das Material 11 um einen einer Sollschnittlänge entsprechenden Wert bewegt hat, wird damit begonnen, den Werkzeughalter 13 zu beschleunigen. In einem Zustand, bei dem sich der Werkzeughalter 13 mit derselben Geschwindigkeit wie das Material 11 bewegt und daß Material 11 um die Sollschnittlänge über Messer 21, 22 des Werkzeughalters 13 herausragt, senkt sich die obere Schiene 15, damit das obere Messer 21 des Werkzeughalters 13 rasch nach unten bewegt wird und zusammen mit dem unteren Messer 22 das Material 11 schneidet. Nachdem das Material 11 auf diese Weise geschnitten wurde, wird der Werkzeughalter 13 entgegengesetzt zur Transportrichtung des Materials 11 in die Ruhestellung zurückbewegt und .wartet auf den nächsten Schneidvorgang.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Mechanismus zum Anheben und Senken der oberen Schiene 15. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Mechanismus handelt es sich mit der Ausnahme eines Antriebsmotors 75 und eines Untersetzungsgetriebes 76 um den gleichen Pressenmechanismus, wie er bei der herkömmlichen Schere eingesetzt wird.

Zahnräder 27 und 28 sind zu beiden Seiten eines Zahnrads 35

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angeordnet, welches an einer Antriebswelle 25 befestigt ist. Die Zahnräder 27 und 28 stehen mit dem Zahnrad 26 im Eingriff. An der Welle jedes der Zahnräder 27 und 28 ist ein Ende eines jeweiligen Kurbelarms 31 und 32 im rechten Winkel zu dieser Welle befestigt. Das andere Ende jedes dieser Kurbelarme 31 und 32 ist drehbar in eine jeweilige auf der Oberseite eines Stempels 33 der Presse angebrachte Halblagerschale 34 eingeführt. An der Unterseite des Stempels 33 ist die obere Schiene 15 parallel zu diesem Stempel befestigt. Wenn sich demzufolge die Antriebswelle 25 dreht/ drehen sich die Kurbelarme 31 und 32 gleichzeitig, so daß die obere Schiene 15, die parallel zur unteren Schiene 14 verläuft, eine Vertikalbewegung und eine hin- und hergehende Bewegung in der Transportrichtung des Materials ausführt.

Im Werkzeughalter 13, der in Fig. 3 vereinfacht gestrichelt und im einzelnen in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, ist ein Träger 36 derart auf der oberen Schiene 14 angeordnet, daß er sich unter der Führung von oberer und unterer Schiene 15 und 14 bewegen kann. Auf dem Träger 36 ist eine feste Platte 37 montiert. Senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trägers 36 sind auf der festen Platte 37 zwei zylindrische Körper 38 angebracht. Oberhalb des Trägers 36 und diesem gegenüberliegend befindet sich eine bewegliche Platte 42, die mit Hilfe von Haltemitteln 41 (siehe Fig. 4 und 5) an der oberen Schiene 15 derart gehalten wird, daß sie auf der Unterseite der unteren Schiene 15 beweglich ist. In jeden der zylindrischen Körper 38 ist einer von zwei Führungsständern 43 eingeführt, deren jeweiliges eines Ende an der Unterseite der beweglichen Platte 42 befestigt ist. In der Mitte zwischen diesen beiden Führungsständern 43 ist das obere Messer 21 an der Mitte der Unterseite der beweglichen Platte 42 in deren Breitenrichtung befestigt. Das untere Messer 22 ist an der festen Platte 37 befestigt. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem zu schneidenden Material 11 um ein Rohr, und es sind zusätzliche Messer 22a und 22b

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dem unteren Messer 22 zugewandt sind, das ein Loch 20 zur Durchführung des Rohrs aufweist. Das obere Messer 21 bewegt sich zwischen dem unteren Messer 22 und den Messern 22a und 22b aufwärts und abwärts.

In dem Zustand, in dem sich das Zahnrad 26, das in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde, nicht dreht, befindet sich der Stempel 33 am weitesten von der unteren Schiene 14 entfernt, so daß die bewegliche Platte 42 mit Hilfe der Haltemittel 41 von der oberen Platte 15 angehoben ist und das obere Messer 21 über dem Material 11 gehalten wird, ohne es zu berühren. Wenn das Zahnrad 26 gedreht wird, bewegt sich der Stempel 33 nach unten und stößt die bewegliche Platte 42 abwärts. Durch diesen Vorgang kommt das untere Ende des oberen Messers 21 unterhalb des Materials 11 und schneidet dieses in Zusammenarbeit mit dem unteren Messer 22. Mit der Aufwärtsbewegung des Stempels 33 kehrt dann auch das obere Messer 21 in seine Ausgangslage zurück. Mit anderen Worten wird das Material mit Hilfe des Pressenmechanismus abgeschnitten.

Bei der herkömmlichen Schere wurde zur Steuerung des Zahnrads 26 eine sogenannte Kupplung und Bremse verwendet. Wie in Fig. 6 dargestellt, wird ein Schwungrad 46 mit Hilfe eines Riemens 45 ständig von einem Induktionsmotor 44 in Rotation gehalten. Eine Bremse 49 für die Antriebswelle 25 ist an einer Seite einer Halteplatte 50 vorgesehen, die mit seinem Lager die Antriebswelle 25 hält. Die Kupplung 47 für das Schwungrad 46 ist am Ende der Antriebswelle 25 angebracht. Wenn die Kupplung 47 eingerückt ist, ist die Bremse 49 gelöst, so daß die Drehung des Schwungrads 46 auf die Antriebswelle 25 übertragen wird. Einrücken und Ausrücken der Kupplung 47 erfolgt allgemein durch pneumatische Steuerung über einen Zylinder 48. Die Bremse 49 stoppt die Antriebswelle 25 unmittelbar, wenn die Kupplung 47 ausgerückt wird.

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Diese herkömmliche Kupplungs- Bremsensteuerung der Antriebswelle 25 hat folgende Nachteile. Ungleich elektrischen Signalen besitzen pneumatische Signale eine Verzögerung und, da sie nicht schnell reagieren, einen Steuerungszeitfehler. Demzufolge ist es sehr schwierig, die Schnittzeit richtig zu steuern. Da ferner eine Reibungsplatte als Bremse 49 verwendet wird, wird die Bremskraft der Bremse 49 von der Umgebungstemperatur beeinflußt. Mit zunehmendem Einsatz steigt die Temperatur der Reibungsplatte, was mit einer erheblichen Änderung des mittels der Bremse erzielten Stopwinkels verbunden ist. Aus diesem Grund ist es schwierig, den Stempel 33 an einer festen Position zu stoppen. Der Stempel 33 wird nicht immer an einer bestimmten Position gestoppt. Infolge dieser Ungenauigkeit der Stopposition des Schneidwerkzeugs ist es schwierig, einen automatischen Austausch des Schneidwerkzeugs während eines kontinuierlichen Betriebs vorzunehmen. Es bleibt im herkömmlichen Fall daher nur die Möglichkeit, den Transport des Materials 11 zu stoppen und das Schneidwerkzeug dann von Hand zu wechseln.

Da die Steuerung des Schneidwerkzeugs durch Verwendung von Kupplung und Bremse in der oben beschriebenen Weise ungenau ist, ist der Werkzeughalter 13 in vielen Fällen bei Durchführung des Schnitts aus der Mitte der oberen Schiene 15 in Materialtransportrichtung versetzt. Aus diesem Grund ist es schwierig, einen geeigneten Schneidzustand aufrechtzuerhalten, bei dem der Schneidwiderstand in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung um den Mittelabschnitt verteilt ist. Ferner besitzt das Kupplungs- und Bremssystem eine begrenzte Anzahl von Betätigungen pro Minute und zwar infolge der Betriebsverzögerung und der Wärmeerzeugung. Diese Zahl liegt bei 40 bis 50 pro Minute höchstens. Da eine pneumatische Steuerung verwendet wird, wird beim Aufbringen und Ablassen der Druckluft ein erhebliches Lärmgeräusch verursacht, was einen der Gründe der Umweltbelastung durch die Fabrik darstellt. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß ein schwerwiegender Fehler des Kupplungs- und Brems-

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systems darin liegt, daß die Lebensdauer von Kupplung und Bremse sehr kurz ist und diese sehr oft ersetzt werden müssen.

Es wird nun eine Schere gemäß der Erfindung beschrieben.

Bei dieser wird der Mitlauf des Werkzeughalters 13 numerisch gesteuert. Beispielsweise steht eine Längenmeßrolle 53 in der in Fig. 1 gezeigten Weise in Berührung mit dem Material 11. Ein Längenmeßkodierer 54 wird durch die Drehung der Längenmeßrolle 53 angetrieben und erzeugt pro vom Material 11 zurückgelegter Längeneinheit eine feste Anzahl von Längenmeßimpulsen. Die Längenmeßimpulse v/erden mittels eines Frequenz/Spannungs-Umsetzers 55 in ein Geschwindigkeitssignal umgesetzt, das der Geschwindigkeit des Materials 11 entspricht. Gleichzeitig werden die Längenmeßimpulse von einem Längenmeßzähler 56 gezählt. Der Längenmeßzähler 56 wird bei jedem Schneidprogramm zurückgesetzt, und sein Zählerstand entspricht dem vom Material 11 zurückgelegten Weg. Die Differenz zwischen dem Zählerstand L1 des Längenmeßzählers 56 und einer Sollschnittlänge LO,- die an einer Schnittlängeneinstelleinrichtung/eingestellt ist, wird mittels eines Digitaladdierers 58 erhalten. Das Ausgangssignal des Addierers 58 stellt die Restlänge dar, um die das Material 11 noch an dem Schneidwerkzeug vorbeilaufen muß. Dieses Ausgangssignal wird mit Hilfe eines Digital/ Analog-Umsetzers 59 in ein analoges Signal umgeformt. Die Differenz zwischen diesem umgeformten Ausgangssignal und dem Ausgangssignal vom Frequenz/Spannungs-Umsetzer 55 liefert ein Analogaddierer 61. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Digital/Analog-Umsetzers 59 vom Ausgangssignal des Frequenz/Spannungs-ümsetzers 55 subtrahiert. Wenn demzufolge die Restlänge lang ist, übersteigt das Ausgangssignal des Digital/Analog-Umsetzers 59 dasjenige des Frequenz/Spannungs-Umsetzers 55, so daß das Ausgangssignal des Addierers 61 eine negative Polarität aufweist.

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Die Polarität des Ausgangssignals des Addierers 61 wird mit Hilfe eines Polaritätsdetektors 62 ermittelt. Wenn diese Polarität negativ ist, ist ein Auswahl-Schalter 63 auf einen mit dem Ausgang des Digital/Analog-ümsetzers 64 verbundenen Kontakt geschaltet. Ist das Ausgangssignal vom Addierer 61 positiv, dann ist der Schalter 63 auf einen mit dem Ausgang des Analogaddierers 61 verbundenen Kontakt geschaltet. Wenn der Transport des Materials 11 vorangeschritten ist und der von ihm zurückgelegte Weg sich der Sollschnittlänge nähert, dann wird die Restlänge kleiner, so daß das Ausgangssignal des Analogaddierers 61 positiv wird und der Schalter 63 zur Seite des Analogaddierers 61 umgeschaltet wird. Folglich wird das vom Analogaddierer 61 kommende positive Signal über einen Analogaddierer 65 an einen Geschwindigkeitssteuerverstärker 66 angelegt. Eine Thyristorsteuerung 67 wird vom Ausgangssignal des Verstärkers 66 gesteuert und speist ihrerseits den Gleichstrommotor 16. In diesem Moment beginnt sich der Werkzeughalter 13, der sich in der Ruhestellung befand, in der Laufrichtung des Materials 11 zu bewegen.

Ein Kodierer 68 für den Materialhalter wird vom Motor 16 gedreht und erzeugt pro Längeneinheit der mitlaufenden Bewegung des Werkzeughalters 13 eine feste Anzahl von Impulsen.

Diese Impulse werden in eine der Frequenz der Impulse entsprechende Spannung umgesetzt, und zwar mittels eines Frequenz/Spannungs-Umsetzers 69. Das umgesetzte Ausgangssignal entspricht der Mitlaufgeschwindigkeit des Werkzeughalters 13 und wird dem Analogaddierer 65 zugeführt, um von dessen vom Schalter 63 kommenden Eingangssignal subtrahiert zu werden. Die Impulse vom Kodierer 68 werden außerdem an Zähler 71 und 72 geliefert, die Werte entsprechend dem vom Werkzeughalter 13 zurückgelegten Weg zählen. Der Zählerstand L2 des Zählers 72 wird in den Digitaladdierer 58 eingegeben, um zur Sollschnittlänge LO addiert zu werden,

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so daß sich das Material 11 um ein zusätzliches, dem vom Werkzeughalter 13 zurückgelegten Weg entsprechendes Stück bewegt. Wenn die über die Schneidwerkzeuge 21 und 22 vorstehende Länge des Materials gleich der Sollschnittlänge LO ist, bewegen sich das Material 11 und der Werkzeughalter 13 mit derselben Geschwindigkeit. In später erläuterter Weise wird unter dieser Voraussetzung der Schnittbefehl erzeugt.

Wenn das Material 11 abgeschnitten ist, wird der Längenmeßzähler 56 zurückgesetzt. Als Folge davon steigen die Ausgangssignale des Addierers 58 und des Digital/Analog-Umsetzers stark an, wird das Ausgangssignal des Analogaddierers 61 negativ und wird der Schalter 63 zum Ausgang des Digital/ Analog-Umsetzers 64 umgeschaltet. Der Digital/Analog-Umsetzer 64 wird dazu verwendet, den Zählerstand des Zählers 71 in ein analoges Signal umzusetzen. Das Ausgangssignal· dieses Digital/Analog-Umsetzers wird dem Addierer 65 in der gleichen Polarität wie das Ausgangssignal des Frequenz/Spannungs-Umsetzers 69 zugeführt. Demzufolge wird das Eingangssignal des Geschwindigkeitssteuerverstärkers 66 negativ, so daß sich die Drehrichtung des Motors 16 umkehrt und der Werkzeughalter 13 beginnt, sich in entgegengesetzter Richtung zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt besitzt das Ausgangssignal des Frequenz Spannungs-Umsetzers 69 eine gegenüber der Zeitspanne, zu der der Werkzeughalter 13 in Richtung der Materialbewegung lief, umgekehrte Polarität.

Der Zähler 71 zählt jetzt die Impulse vom Kodierer 68 abwärts. Wenn sich der Werkzeughalter 13 um die Strecke, die er mit dem Material 11 mitgelaufen ist, zurückbewegt hat, erhält deshalb das Ausgahgssignal des Zählers 71 einen Wert nahe Null, während der Werkzeughalter 13 in seine Ruhestellung zurückkehrt und dort stoppt. Der Schneidvorgang wird dann wiederholt, in dem die beschriebenen Abläufe wiederholt werden.

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Bei dieser Erfindung ist der Gleichstrommotor 75 mit dem Pressenmechanismus gekoppelt, und die Vertikalbewegung der Presse erfolgt unter numerischer Steuerung bezogen auf den Lauf des Werkzeughalters 13. Beispielsweise, wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, ist die Welle des Motors 75 über ein Untersetzungsgetriebe 76 mit der Antriebswelle 25 gekoppelt. Ein Kodierer 77 wird vom Motor 75 gedreht und erzeugt, beispielsweise, dreihundertsechzig Impulse, während das Zahnrad 76 eine Umdrehung ausführt. Diese Impulse werden mittels eines Frequenz/Spannungs-Umsetzers 78 in ein Signal umgesetzt, das der Rotations- bzw. Winkelgeschwindigkeit des Zahnrads 76 entspricht und an einen Analogaddierer 79 geliefert wird. Die Impulse vom Kodierer 77 werden außerdem einem Zähler 81 geliefert und von ihm gezählt. Das Ausgangssignal eines nicht gezeigten Fühlers zur Ermittlung der Ursprungsdrehstellung des Zahnrads 26 wird einem Anschluß 82 des Zählers 81 geliefert. Der Zähler 81 wird auf einen Wert (360 bei diesem Beispiel) voreingestellt, der der Position des Fühlers nach einer Umdrehung entspricht. Die Differenz zwischen dem Zählerstand des Zählers 81 und dem mittels einer Einstelleinrichtung 84 eingestellten Wert, der bei diesem Beispiel 360 ist, wird von einem Addierer 85 ermittelt und als Positionsrückkopplungssignal verwendet. Das Ausgangssignal des Addierers 85 wird mittels eines Digital/Analog-Umsetzers 86 in ein analoges Signal umgesetzt und dieses über den Addierer 79 einem Geschwindigkeitssteuerverstärker 87 geliefert. Eine Thyristorsteuerung 88 wird vom Ausgangssignal des Verstärkers 87 gesteuert und speist ihrerseits den Gleichstrom-Motor 75.

Wie zuvor beschrieben ist, wenn sich das Zahnrad 26 wieder in seiner Ausgangsdrehstellung befindet, das Ausgangssignal des Addierers 85 nahezu Null, so daß der Motor 75 fast stillsteht und das Zahnrad 26 in der Ausgangswinkelstellung hält. Wenn beispielsweise ein Schnittbefehl-Signal an einen

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Anschluß 83 gegeben wird, wird der Zähler 81 auf einen der Startposition entsprechenden Zählerstand zurückgesetzt. Das Ausgangssignal des Addierers 85 ist etwa 360 und wird in ein analoges Signal umgesetzt und über den Addierer 79 und den Verstärker'87 der Thyristorsteuerung 88 geliefert. Als Folge davon beginnt der Motor 75 zu laufen. Der Kodierer 77 wird dann gedreht und erzeugt Impulse, die vom Zähler 81 gezählt werden. Wenn das Zahnrad 26 sich dem Ende einer Umdrehung nähert, dann nähert sich der Zählerstand des Zählers 81 bei diesem Beispiel 360, und der Motor 75 beginnt zu bremsen und das Zahnrad 26 in der Ausgangswinkelstellung zu stoppen. Auf diese Weise macht das Zahnrad 26, wenn ein Schnittbefehl gegeben wird, genau eine Umdrehung, während durch die Vertikalbewegung des oberen Messers 21 ein Schnitt-Vorgang ausgeführt wird. Das Messer behält nach dem Ende des Schnitts die vorbestimmte Position.

Der einfachste Weg zur Erzeugung des Schnittbefehls für den Anschluß 83 besteht darin, in Beziehung mit der Bewegungssteuerung des Werkzeughalters 13 festzustellen, wann der Zählerstand des Zählers 71 einen vorgegebenen Wert erreicht hat und das hierauf erzeugte Ausgangssignal· als Schnittbefehl zu verwenden. Bei der Erfindung, wo sowohl das Schneidwerkzeug als auch der Werkzeughalter numerisch gesteuert werden, ist es leicht, den Schneidvorgang an der Mitte des Stempels 33 auszuführen. Die Umlaufzeit vom Start der Drehung des Zahnrads 26 aus der ursprünglichen Winkelste^ung bis zum Erreichen der Schnittwinkelstellung, in der das obere Messer mit dem Material in Eingriff kommt, ist genau festgelegt.

Die für den Werkzeughalter 13 erforderliche Zeit vom Start aus der Ruhestellung bis zum Erreichen der Mitte des Stempels 33 ist abhängig von der Materialgeschwindigkeit genau festgelegt. Daher ist es ausreichend, den Zeitpunkt der Erzeugung des Schnittbefehls vom Zähler 71 so auszuwählen, daß der Schnitt an der Mitte des Stempels 33 beginnt. Für den Fall,

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daß die Materialgeschwindigkeit verschiedene Werte annimmt, wird das Signal vom Längenmeßkodierer 54 gemäß Darstellung in Fig. 2 einer arithmetischen Einheit 91 zugeführt. Diese arithmetische Einheit speichert die Arbeitszeit des Zahnrads 26 vom Start zur Schnittwinkelstellung und die Mitlaufzeit, die von der Materialgeschwindigkeit und der Entfernung von der Ruhestellung des Werkzeughalters zur Mitte des Stempels 33 abhängt. Die Materialgeschwindigkeit wird aus den vom Längenmeßkodierer 54 einlaufenden Impulsen errechnet und in bezug auf die errechnete Geschwindigkeit eine gespeicherte Mitlaufzeit ausgelesen. Basierend auf der ausgelesenen Mitlaufzeit und der Arbeitszeit wird eine Restlänge errechnet, bei der der Schnittbefehl auszugeben ist. Die momentane Restlänge, nämlich das Ausgangssignal vom Addierer 58, wird der arithmetischen Einheit 91 zugeführt.

Wenn die momentane Restlänge mit der vor Ausgabe des Schnittbefehls errechneten Restlänge übereinstimmt, wird ein Schnittbefehl-Signal an den Anschluß 83 geliefert. Es ist auch möglich, dadurch zum selben Ergebnis zu kommen, daß von vorneherein Restlängen, bei denen der Schnittbefehl auszugeben ist, entsprechend den verschiedenen Materialgeschwindigkeiten gespeichert werden, daß eine Restlänge entsprechend einer festgestellten Materialgeschwindigkeit ausgelesen wird und daß diese Restlänge mit der momentanen Restlänge vom Addierer 58 verglichen wird. Da der Abstand zwischen der Ruhestellung und der Stempelmitte sowie die Arbeitszeit vom Start des Zahnrads 26 zum Schnittwinkel konstant sind, ist auch die Alternative möglich, den Schnittbefehl unter Verwendung dieser Konstanten und der ermittelten Materialgeschwindigkeit aufgrund einer arithmetischen Operation auszugeben. Auf jeden Fall kann, wenn die Materialgeschwindigkeit niedrig ist, der Schnittbefehl einige Zeit nach dem Start des Werkzeughalters ausgegeben werden. Wenn die Materialgeschwindigkeit hoch und die Pressenarbeitszeit lang ist, kann der Schnittbefehl vor de . Bewegungsstart des Werkzeug-

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halters ausgegeben werden.

Wie zuvor beschrieben/ ist bei der erfindungsgemäßen hin- und herbeweglichen, mitlaufenden Schere die Stopposition des oberen Messers 21 stets fest, da die Steuerung des Schneidwerkzeugs oder die Vertikalbewegung des Pressenstempels durch eine numerische Steuerung in bezug auf den Mitlauf des Werkzeughalters 13 ausgeführt wird. Wenn der Werkzeughalter 13 zu seiner Ruhestellung zurückkehrt, sind daher die vertikale und die horizontale Lage des oberen Messers 21 durch die numerische Steuerung stets fixiert. Dies läßt es zu, daß ein abgenutztes oberes Messer 21 in der Ruhestellung schnell durch ein neues ausgetauscht wird. Darüberhinaus ist es möglich, den Schneidvorgang an der Mitte des Stempels 33 auszuführen und die auf den Stempel 33 ausgeübte Kraft wirksam auf das Schneidwerkzeug zu übertragen. Da keine übermäßige Kraft auf die Maschine und das Schneidwerkzeug ausgeübt wird, werden diese nicht beschädigt und besitzen eine hohe Lebensdauer.

Ferner ist es möglich, einen kontinuierlichen Schneidvorgang ohne Stoppen des Zahnrads 26 bei jedem Schnitt auszuführen. So ist es beispielsweise möglich, den Schnitt dadurch vorzunehmen, daß das Zahnrad 26, welches gebremst wird, wenn das Ausgangssignal des Digitaladdierers 58 oder die Restlänge kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, erneut beschleunigt wird. Dies macht es möglich, sehr viel mehr Schnitte pro Minute als mit der herkömmlichen Schere auszuführen. Da ferner Kupplung und Bremse nicht verwendet werden, wird kein Lärm verursacht und die Lebensdauer der Maschine erheblich verlängert .

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Claims

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NUSCO KABUSHIIiI KAISKA 80/8779

5-11, Haramachida 5-chorae, Machida-shi, HO/mü Tokyo, Japan und

KUSAKABE DENKI KABUSHIKI KAISHA
2-20, Ashiharadori 6-chome, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo, Japan

Patentansprüche

^J · Schere, bei der ein Werkzeughalter hin- und herbeweglich in der Laufrichtung eines transportierten zu schneidenden Materials mitläuft und ein am Werkzeughalter befestigtes Schneidwerkzeug zum Schneiden des Materials mittels des Stempels eines Pressenmechanismus vertikal bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß zum Antrieb des Pressenmechanismus (25 bis 28, 31 bis 34) ein erster Gleichstrommotor (75) vorgesehen ist, der mittels einer ersten numerischen Steuerung (77, 78, 79, 81, 84, 85, 86) in Beziehung zur Bewegung des Werkzeughalters (13) zur einmaligen vertikalen Bewegung des Stempels (33) steuerbar ist, wenn der Werkzeughalter (13) eine bestimmte Position passiert hat, daß ein zweiter Gleichstrommotor (16) mit einem Antriebsmechanismus für die hin- und hergehende Bewegung des Werkseughalters (13) gekoppelt ist, daß eine Schnittlängeneinstelleinrichtung (57) zur Einstellung einer Schnittlänge des Materials vorgesehen ist und daß der zweite Gleichstrom-

München: R. Kramer Dipl.-ing. · V/. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Oipl.-Ing. Wiesbaden · P G Blumbarii Dipl.-Ing. · P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-An*. bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-lng. Dipl.-W.-ing.

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motor (16) zum Antrieb des Werkzeughalters (13) durch eine zweite numerische Steuerung (54 bis 59, 61 bis 69, 71, 72) in Beziehung zur eingestellten Schnittlänge und zur Bewegung des Materials steuerbar ist. 5
2. Schere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste numerische Steuerung umfaßt:

Einen ersten Kodierer (77), der jedesmal einen Impuls erzeugt, wenn der erste Gleichstrommotor (75) sich um einen Einheitswinkel gedreht hat;

eine Presseneinstelleinrichtung (84) zur Einstellung der Impulsanzahl, die dem Umlaufwinkel des ersten Gleichstrommotors (75) entspricht, der erforderlich ist, um den Pressenstempel (33) einmal vertikal und hin- und herzubewegen;

eine erste Digitalsubtraktionseinrichtung (85), die die Anzahl der vom Kodierer (77) kommenden Impulse von der eingestellten Impulsanzahl von der Presseneinstelleinrichtung (84) subtrahiert;

eine erste Digital/Analog-Umsetzeinrichtung (86) zur Umsetzung des Subtraktionsergebnisses in ein analoges Signal;

eine erste Geschwindigkeitsdetektoreinrichtung (78) zur Feststellung der Umlaufgeschwindigkeit des ersten Gleichstrommotors (75);

einen ersten Analogsubtrahierer (79), der die Differenz zwischen der mittels der ersten Geschwindigkeitsdetektoreinrichtung (78) festgestellten Geschwindigkeit und dem Ausgangssignal der ersten Digital/Analog-Umsetzeinrichtung (86) erzeugt; und

eine Einrichtung (87, 88) zur Steuerung des ersten Gleichstrommotors (75) mit dem Ausgangssignal des Analogsubtrahierers (79).
3. Schere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-

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net , daß die Presseneinstelleinrichtung (84) auf einen Wert eingestellt wird, der die Ursprungsposition angibt, so daß, als Antwort auf einen Schnittbefehl, die erste numerische Steuerung den Pressenstempel (33) einmal vertikai und hin- und herbewegt und an der Ursprungsposition stoppt und während der normalen Zeit diesen Pressenstempel an der Urprungsposition hält.
4. Schere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein erster Zähler (81) vorgesehen ist und die Impulse vom ersten Kodierer (77) zählt, daß die erste Digitalsubtraktionseinrichtung (85) die Differenz zwischen dem Zählerstand des ersten Zählers (81) und dem eingestellten Wert von der Presseneinstelleinrichtung (85) erzeugt und daß der erste Zähler (81) zur Steuerung einer Drehung des ersten Gleichstrommotors (75) von dem Schnittbefehl zurücksetzbar ist.
5. Schere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Werkzeughalter (13) zwischen einer oberen und einer unteren Schiene (14, 15) angeordnet ist und von diesen Schienen geführt wird, daß ein Teil (42) des Werkzeughalters (13), an dem ein oberes Messer (21) des Schneidwerkzeugs (21, 22) installiert ist, vertikal beweglich ist und gleichzeitig mit der oberen Schiene (15) in Vertikalrichtung im Eingriff steht derart, daß dieses Teil (42) längs der oberen Schiene (15) frei beweglich ist, und daß der Pressenmechanismus umfaßt: den Pressenstempel (33), der an der oberen Schiene (15) befestigt ist, sowie einen ersten und einen zweiten Kurbelarm (31, 32) von denen ein Ende, die in Bewegungsrichtung des Materials (11) ausgerichtet sind, drehbar mit dem Pressenstempel (33) verbunden ist, während die anderen Enden der Kurbelarme (31, 32) miteinander gekoppelt sind derart, daß sie vom ersten Gleichstrommotor (75) gleichzeitig in

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derselben Richtung drehbar sind.
6. Schere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (71; 91) zur Lieferung des Schnittbefehls an die erste numerische Steuerung vorhanden ist, derart, daß das obere Messer (21) etwa in der Mitte zwischen den beiden Kurbelarmen (31, 32) auf das Material (11) drückt und es schneidet.
7. Schere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite numerische Steuerung umfaßt:

einen zweiten Kodierer (54), der jedesmal einen Impuls erzeugt, wenn sich das Material (11) um eine Längeneinheit bewegt;

eine zweite Digitalsubtraktionseinrichtung (58), die die Differenz zwischen der Anzahl der vom zweiten Kodierer (54) erzeugten Impulse und der eingestellten Länge der Schnittlängeneinstelleinrichtung (57) erzeugt;

eine zweite Digital/Analog-Umsetzeinrichtung zur Umsetzung der Differenz in ein analoges Signal;

eine zweite Geschwindigkeitsdetektoreinrichtung zur Ermittlung der Laufgeschwindigkeit des Materials (11); eine zweite Analogsubtraktionseinrichtung (61), die die Differenz zwischen der Materialgeschwindigkeit und dem Analogsignal von der zweiten Digital/Analog-Umsetzeinrichtung (59) erzeugt;

eine Steuerungseinrichtung, die, wenn die Differenz von der zweiten Digitalsubtraktionseinrichtung (58) einen bestimmten Wert annimmt, den zweiten Gleichstrommotor (16) mittels des Ausgangssignals der zweiten Analogsubtraktionseinrichtung (61) in Vorwärtsrichtung antreibt und eine Bewegung des Werkzeughalters (13) in gleicher Richtung wie das Material von einer bestimmten Position bewirkt;

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einen dritten Kodierer (68) , der jedesmal einen Impuls erzeugt, wenn sich der zweite Gleichstrommotor (16) um einen Einheitswinkel dreht;

eine Einrichtung (72) zur Addition der Anzahl der vom dritten Kodierer (68) erzeugten Impulse zum Ausgangssignal der zweiten Digitalsubtraktionseinrichtung (58);

eine dritte Geschwindigkeitsdetektoreinrichtung (69) zur Ermittlung der Umlaufgeschwindigkeit des zweiten Gleichstrommotors (16);

eine Einrichtung (65) zur Subtraktion der festgestellten Geschwindigkeit vom Ausgangssignal der zweiten Analogsubtraktionseinrichtung (59); und

eine Werkzeughalter-Rückführeinrichtung (64, 71), die, nachdem das Schneidwerkzeug (21, 22) das Material (11) geschnitten hat, den zweiten Gleichstrommotor (16) in umgekehrter Richtung dreht, um den Werkzeughalter (13) in einer Richtung entgegengesetzt zur Materiallaufrichtung um die Strecke zurückzuführen, die er vorgelaufen ist, und den Werkzeughalter in der bestimmten Position zu stoppen.
8. Schere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Werkzeughalter-Rückführeinrichtung umfaßt:

einen umkehrbaren Zähler (71), der die Impulse vom dritten Kodierer (68) aufwärtszählt, während der Werkzeughalter (13) in gleicher Richtung wie das Material (11) läuft, und die Impulse vom dritten Kodierer (68) abwärtszählt, während der Werkzeughalter (13) in Richtung entgegengesetzt zum Material (11) läuft;

eine dritte Digital/Analog-Umsetzeinrichtung (64) zur Umsetzung des Zählerstands des umkehrbaren Zählers (71) in ein analoges Signal; und

eine Schalteinrichtung (62, 63), die nach dem Schnitt das Ausgangssignal der dritten Digital/Analog-Umsetzeinrichtung (64) als Steuersignal für den zweiten Gleichstrommotor (16) anstelle des Ausgangssignals der zweiten Analogsubtraktions-

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einrichtung (61) liefert.
9. Schere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung (62, 63) eine Einrichtung

(62) zur Ermittlung der Polarität des Ausgangssignals der zweiten Analogsubtraktionseinrichtung (61) aufweist, wodurch das Ausgangssignal der zweiten Analogsubtraktionseinrichtung (61) oder das Ausgangssignal der dritten Digital/ Analog-Umsetzeinrichtung (64) abhängig von der festgestellten Polarität auswählbar ist.
10. Schere nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die, wenn der umkehrbare Zähler (71) einen bestimmten Wert gezählt hat, während der Werkzeughalter

(13) in gleicher Richtung wie das Material (11) läuft, diesen Zählwert feststellt und den Schnittbefehl erzeugt.
11. Schere nach einem der Ansprüche 7 bis 9, g e -

kennzeichnet durch eine arithmetische Einheit (91), die das Ausgangssignal des zweiten Kodierers (54) und das Ausgangssignal der zweiten Digitalsubtraktionseinrichtung (58) erhält und den Schnittbefehl zu einem von der Laufgeschwindigkeit des Materials (11) abhängenden Zeitpunkt erzeugt.

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