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Verfahren zum kontinuierlichen Zuführen eines auf einer
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Vorratsrolle aufgewickelten bandförmigen Gutes zu einer das Gut schrittweise
in Abschnitten vorgegebener Länge aufnehmenden Verarbeitungsmaschine und Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens Beschreibung: Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Zuführen eines auf einer
Vorratsrolle aufgewickelte, bandförmigen Gutes zu einer das Gut schrittweise in
Abschnitten vorgegebener Länge aufnehmenden Verarbeitungsmaschine.
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Bei dem bandförmigen Gut kann es sich um eine Bahn aus Papier, Karton,
Pappe, Kunststoff, Metall oder einem anderen Werkstoff handeln, aber auch um längere
Teilabschnitte solcher Bahnen. Das Gut kann auch ein Draht, Faden od. dgl. sein.
Die Verarbeitungsmaschine soll einen Abschnitt vorbestimmter Länge des Gutes aufnehmen
und
beispielsweise diesen Abschnitt von dem übrigen Teil des bandförmigen
Gutes abtrennen oder in sonstiger Weise behandeln, beispielsweise eine Ausstanzung
aus diesem Abschnitt vornehmen.
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Der Verarbeitungsprozeß selbst ist diskontinuierlich. Auf der Vorratsrolle
kann das bandförmige Gut mit großer Länge aufgewickelt sein. Derartige Vorratsrollen
können ein erhebliches Gewicht haben. Wird das Gut von einer solchen Vorratsrolle
in Ubereinstimmung mit der Arbeitsweise der Verarbeitungsmaschine schrittweise abgezogen,
dann sind für jeden einzelnen Schritt erhebliche Energien zum Beschleunigen und
Abbremsen der Vorratsrolle notwendig. Wenn die Antriebskraft auf die Vorratsrolle
über den abgezogenen Teil des Gutes übertragen wird, treten in dem Gut dabei hohe
Beanspruchungen auf, die ein Abreißen oder Verformen des Gutes verursachen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum kontinuierlichen Zuführen eines auf einer Vorratsrolle aufgewickelten, bandförmigen
Gutes zu einer das Gut schrittweise in Abschnitten vorgegebener Länge aufnehmenden
Verarbeitungsmaschine vorzuschlagen, wobei die von der Vorratsrolle abgezogene Länge
im Mittel der von der Verarbeitungsmaschine aufgenommenen Länge des Gutes entspricht.
Die tatsächliche Abschnittslänge soll dabei mit hoher Genauigkeit dem gewünschten
Wei entsprechen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schrittzahl
pro Zeiteinheit gemessen, eine der vorgegebenen Länge der jeweiligen Abschnitte
entsprechender Wert mit dem der Schrittzahl entsprechenden Wert multipliziert und
das Produkt aus Schrittzahl von vorgegebener Länge als Führungsgröße einem Antrieb
für die kontinuierliche Zufuhr des Gutes vorgegeben wird. Durch den kontinuierlichen
Abzug des Gutes von der Vorratsrolle ergeben
sich im Gut gleichbleibende,
relativ niedrige Beanspruchungen.
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Störungen im Arbeitsablauf durch eine zu hohe Beanspruchung des Gutes
werden vermieden. Durch den Wegfall der periodischen Beschleunigung und Abbremsung
der Vorratsrolle ist die für den Antrieb der Vorratsrolle erforderliche Leistung
relativ gering.
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Die kontinuierlich von der Vorratsrolle pro Zeiteinheit abgezogene
Menge des Gutes läßt sich auf einfache Weise an die Arbeits geschwindigkeit der
Verarbeitungsmaschine anpassen und die gewünschte Abschnittslänge mit hoher Genauigkeit
festlegen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist
vorgesehen, daß die Schrittzahl digital gemessen, die vorgegebene Länge digital
eingestellt, die Schrittzahl mit der Länge digital multipliziert und danach das
Produkt in eine analoge Führungsgröße umgewandelt wird. Auf diese Weise läßt sich
eine große Genauigkeit des kontinuierlichen Bandabzuges erreichen.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens besteht erfindungsgemäß
im wesentlichen darin, daß ein an der Verarbeitungsmaschine angeordneter digitaler
Geber für die Schrittzahl und ein digitaler Geber für die Einstellung eines der
vorgegebenen Länge entsprechenden Wertes je mit einem Eingang eines Rechenwerkes
verbunden sind, dessen Ausgang an einem Digital Analog-Umsetzer angeschlossen ist,
dem ein Motor für den Antrieb einer das Gut bewegenden Antriebswalze nachgeschaltet
ist. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich durch einen konstruktiv einfachen Aufbau
aus.
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Die Erfindung läßt sich insbesondere bei einer als Stanzmaschine ausgebildeten
Verarbeitungsmaschine verwirklichen, wo es auf die genaue Lage des Stanzwerkzeuges
in Bezug auf den in die Stanzmaschine eingeführten Abschnitt ankommt.
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Die Verarbeitungsmaschine kann dabei selbst die Antriebs- und Führungswalzen
für den schrittweisen Vorschub der auf die vorgebene Länge einstellbaren Abschnitte
des Gutes aufweisen.
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Zweckmäßigerweise wird das Gut unmittelbar im Anschluß an die Vorratsrolle
zwischen einer Führungswalze und einer Antriebswalze bewegt, wobei die Antriebswalze
von dem Motor angetrieben wird.
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Die Ausbildung des Rechenwerkes und des Digital/Analog-Umsetzers als
Bestandteil eines Mikrorechners führt zu einer zuverlässigen und wirtschaftlichen
Lösung.
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Die Entkoppelung des schrittweisen Vorschubes des bandförmigen Materials
zur Verarbeitungsmaschine von der Vorratsrolle, die kontinuierlich laufen soll,
erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, daß das Gut zwischen der von dem Motor angetriebenen
Antriebswalze und der von der Verarbeitungsmaschine schrittweise betätigten Antriebswalze
eine durchhängende Vorratsschlaufe bildet.
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Dabei kann die Auslenkung der Vorratsschlaufe des Gutes durch Strahlschranken
überwacht werden, die im Abstand übereinander längs des Auslenkungsbereichs angeordnet
sind.
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Eine besondere Kontrolle der Funktion der beiden Antriebe erfolgt
dadurch, daß je eine der Strahlschranken der oberen und der unteren Grenzlage der
Vorratsschlaufe zugeordnet ist und bei Einnahme der Grenzlage durch das Gut ein
Abschaltsignal für die Motoren erzeugt wird.
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Die im mittleren Bereich der Auslenkung der Vorratsschlaufe angeordneten
Strahlschranken sind bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung an eine Auswerteschaltung
angeschlossen,
die je nach dem Ausgangssignal der einen oder anderen
Strahlschranke einen über ein Addier/Subtrahier-Werk mit der Ausgangsgröße des Rechenwerkes
vorzeichenrichtig zu verrechnenden Wert erzeugt, der beispielsweise ein Bit sein
kann. Auf diese Weise wird die Schlaufenauslenkung innerhalb eines vorwählbaren
Schwankungsbereiches gehalten.
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Auch das Addier/Subtrahier-Werk kann der Einfachheit halber ein Bestandteil
des Mikrorechners sein.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist
die Auswerteschaltung an einen Geber angeschlossen, durch den bei Betätigung durch
die Verarbeitungsmaschine, z.B. einen Stanzbalken, die Auswerteschaltung freigebbar
ist.
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Der digitale Geber ist vorzugsweise als Kodierscheibe ausgebildet,
die über eine Zähl- und Anzeigeeinrichtung an das Rechenwerk gelegt und vom Hauptmotor
der Verarbeitungsmaschine angetrieben ist.
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Die Kodierscheibe kann dabei zweckmäßigerweise sechzig Strichmarkierungen
oder ein ganzzahliges Vielfaches davon längs eines Umfangsweges enthalten, der von
der Strahlschranke abgetastet wird.
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Die Ausgangssignale der die Kodierscheibe abtastenden Strahlschranke
können in der Zähl- und Anzeigeeinrichtung periodisch aufsummiert, angezeigt und
das Rechenwerk weitergeleitet werden.
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So kann beispielsweise die Summierung nach jeweils zehn Sekunden eine
Sekunde lang durchgeführt werden.
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Der Motor für den Antrieb einer das Gut kontinuierlich bewegenden
Antriebswalze ist ferner vorzugsweise das Stellglied eines Drehzahlregelkreises,
dem die Führungsgröße als Sollwert der Drehzahl zugeführt wird.
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand
der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen
oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigt: Fig. 1 schematisch eine die Erfindung aufweisende Vorrichtung
zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 2 im Blockdiagramm steuerungstechnische
Einzelheiten für die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung.
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Auf einer drehbar gelagerten Vorratsrolle 1 ist ein band- oder bahnförmiges
'iegsames- Gut, beispielsweise eine Bahn 2 aus Karton, Papier, Kunststoff oder Metall
aufgewickelt. Das Gut 2 wird von und zwischen einer Antriebswalze 3 und einer Führungswalze
4 hindurchbewegt. Nach Antriebswalze 3 und Führungswalze 4 nimmt das Gut 2 in Förderrichtung
eine Vorratsschlaufe 5 vorgegebener Auslenkung ein. Im Anschluß an die Vorratsschlaufe
5 gelangt das Gut zu einer weiteren Antriebswalze 6 und einer Führungswalze 7, von
welchen und zwischen welchen hindurch das Gut 2 schrittweise auf einen Auflagetisch
8 einer Verarbeitungsmaschine 9 geschoben wird, welche beispielsweise als Stanzmaschine
mit einem Stanzwerkzeug
10 ausgebildet sein kann.
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Die Verarbeitungsmaschine 9 hat einen Hauptmotor 11, der über eine
nicht näher dargestellte Königswelle das Stanzwerkzeug 10 antreibt, welches in diesem
Falle Stanzhübe ausführt. Vom Stanzwerkzeug 10 wird das auf dem Arbeitstisch 8 liegende
Ende 12 des Gutes 2 bearbeitet, also beispielsweise Teile ausgestanzt und/oder als
solches von dem übrigen zugeführten bandförmigen Gut 2 abgetrennt. Danach wird das
Ende 12 vom Arbeitstisch 8 entfernt, bevor ein neuer Abschnitt des Gutes 2 auf den
Arbeitstisch geschoben wird. Die Länge des Abschnittes kann je nach dem Verarbeitungsprozeß
verschieden groß sein. Vielfach werden aus dem bahnförmigen Gut 2 auch nur Teile
ausgestanzt, so daß ein vollständiges Abtrennen des Gutes 2 bei jedem Stanzhub nicht
erforderlich ist.
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Der schrittweise Vorschub des Gutes 2 auf den Arbeitstisch 8 wird
von den Antriebs- und Führungswalzen 6, 7 durchgeführt, die mit den Stanzhüben synchronisierte
Drehbewegungen um vorgebene Drehwinkel ausführen. Die schrittweisen Drehbewegungen
werden von dem Hauptmotor 11 über einen nicht dargestellten Mechanismus gesteuert.
Das Gut 2 wird auf diese Weise schrittweise in Abschnitten vorgegebener Länge der
Verarbeitungsmaschine 9 zugeführt.
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Die Antriebswalze 3 wird von einem Elektromotor 13 kontinuierlich
in Drehung versetzt. Deshalb wird das Gut kontinuierlich von der Vorratsrolle 1
abgezogen und in die Vorratsschlaufe 5 gefördert. Die Walzendrehzahl der Antriebswalze
3 wird dabei so eingestellt, daß die von der Vorratsrolle 1 abgezogene Länge des
Gutes 2 im Mittel der von der Verarbeitungsmaschine 9 schrittweise benötigten Abschnittslänge
entspricht.
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Zu diesem Zweck ist an der Verarbeitungsmaschine 9 ein Geber 14 vorhanden,
der eine der Schrittzahl der Gutvorschübe pro Zeiteinheit entsprechende Meßgröße
liefert. Der Geber 14 ist mit seinem Ausgang an eine Steuerung 15 angeschlossen,
die ein Ausgangssignal an den Motor 13 abgibt, dessen Drehzahl diesem Ausgangssignal
proportional ist. An die Steuerung 15 ist weiterhin als Geber 32 eine Eingabeschaltung
angeschlossen, die beispielsweise aus einzelnen Elementen für die Handeingabe von
Daten besteht. Bei diesen Elementen handelt es sich z.B. um Schalter 33, mit denen
Daten digital eingegeben werden können. Die Eingabeschaltung kann aber auch Daten
über die Länge der auf den Arbeitstisch 8 geschobenen Bandabschnitte von der Antriebswalze
6 emorangen. Bei Handeingabe wird an den Schaltern 33 ein der Länge des ie Schritt
in die Verarbeitungsmaschine 9 eingeschobenen Abschnittes des Gutes 2 entsprechender.
z.B. gleichbleibender Wert eingestellt, der auch der Antriebswalze 6 vorgegeben
ist. Der von dem Geber 14 erzeugte Meßwert wird in der Steuerung 15 mit dem der
vorgegebenen Länge entsprechenden Wert multipliziert. Das Produkt aus Schrittzahl
und vorgegebener Länge wird als Führungsgröße dem Motor 13 für den kontinuierlichen
Antrieb der Antriebswalze 3 vorgegeben. Der Ausgleich zwischen der kontinuierlichen
Bewegung des Gutes 2 und dem schrittweisen Vorschub in die Verarbeitungsmaschine
9 findet in der Vorratsschleife 5 statt. Die Größe der Vorratsschleife 5 entspricht
einem Vielfachen der vorgegebenen Länge der Absc.rnitte.
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Die Vorratsschleife 5 wird von Strahlschranken, beispielsweise Lichtschranken,
überwacht. Dargestellt sind vier, je aus einem Sender und einem Empfänger bestehende
Lichtschranken 16, 17, 18 und 19. Der Sender der Lichtschranken 16 bis 19 wird von
einer Spannungsquelle 20 gespeist. Die Empfänger der Lichtschranken 16 bis 19 sind
mit der Steuerung 15 verbunden. Die Lichtschranken 16 bis 19 sind im Abstand übereinander
parallel zur Auslenkung der Vorratsschleife 5 angebracht. Wenn die Vorratsschleife
5 in dem Bereich der von der jeweiligen Lichtschranke überwachten Zone gelangt,
wird der Lichtstrahl unterbrochen.
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Diese Unterbrechung dient als Maß für eine vorgegebene Auslenkung
der Vorratsschleife 5.
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Der Geber 14 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Es handelt sich um eine
mit dem Hauptmotor 11 über eine Welle 21, beispielsweise der Motorwelle, verbundene
Kodierscheibe, auf der in gleichmäßigen Abständen helle und dunkle Strichmarken
längs des Umfangsrandes verteilt angeordnet sind. Die Strichmarken werden von einer
weiteren Strahlschranke 22 abgetastet, an die eine Zänl-und Anzeigeeinrichtung 23
angeschlossen ist. Die Zähl- und Anzeige einrichtung 23 ist Bestandteil der Steuerung
15. Die Zähl- und Anzeigeeinrichtung 23 enthält einen nicht näher dargestellten
Zähler, in dem die von der Strahlschranke 22 bei der Abtastung der sich drehenden
Kodierscheibe ausgegebenen Impulse aufsummiert werden. Die Kodierscheibe kann beispielsweise
sechzig dunkle Markierungen längs ihres Umfangsrandes enthalten. Je Umdrehung werden
dann sechzig Impulse erzeugt. Wenn z.B. in periodischen Abständen von zehn Sekunden
der Zähler für die Impulse der Strahlschranke 22 während einer Sekunde geöffnet
wird, dann entspricht der Zählerinhalt nach dem Ablauf dieser Zeit der Anzahl von
Umdrehungen pro Minute. Dieser Wert wird angezeigt und einem Rechenwerk 24 zugeführt,
dessen weiterer Eingang an den Geber 32 angeschlossen ist.
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Das Rechenwerk 24 erzeugt das Produkt der an seinen Eingängen anstehenden
Größen. Das Produkt, eine digitale Größe, wird in einem Addier/Subtrahier-Werk oder
Multiplizierwerk 25 zugeführt, dem ein Digital/Analog- Umsetzer 26 nachgeschaltet
ist. Der Digital/Analog-Umsetzer 26 speist einen Drehzahlregelkreis 27, an den der
Motor 13 angeschlossen ist. Mit dem Motor 13 ist ein Tachogenerator 28 verbunden,
der eine dem Istwert der Drehzahl entsprechende Größe in den Drehzahlregelkreis
27 einspeist.
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Der zweite Eingang des Addier/Subtrahier-Werkes 25 steht mit einer
Auswerteschaltung 29 in Verbindung, die an die Empfänger der Lichtschranken 16 17,
18 und 19 angeschlossen ist. Die Auswerteschaltung 29 enthält einen weiteren Eingang;
der mit einem
Geber 30 verbunden ist. Der Geber 30 wird von einem
Stanzbalken 31 der als Stanzmaschine ausgebildeten Verarbeitungsmaschine 9 in einer
bestimmten Stellung betätigt. In dieser Stellung wird das Ausgangssignal der Auswerteschaltung
29 freigegeben.
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Die Lichtschranken 17 und 19 sind dem oberen und dem unteren Grenzwert
der Auslenkung der Vorratsschleife 5 zugeordnet. Sobald die obere Lichtschranke
16 durch den Empfang des Sendelichtstrahles anspricht, wird die Anordnung gemäß
Fig. 1 abgeschaltet.
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Die Anordnung wird auch abgeschaltet, wenn die untere Lichtschranke
19 eine Unterbrechung des Sendelichtstrahles durch die Vorratsschleife 5 feststellt.
Die Abschaltung wird durch ein Meldesignal der Auswerteschaltung 29 ausgelöst. Die
Stromkreise für dieses Meldesignal sind nicht dargestellt.
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Die Lichtschranken 17 und 18 erzeugen eine vorzeichenabhängige Addition
von Werten im Addier/Subtrahier-Werk oder Multiplizierwerk 25. Wenn die Lichtschranke
17 den Empfang des Sendelichtstrahles feststellt, wird dies als Meldung für die
Vergrößerung der Vorratsschlaufe 5 ausgewertet. Deshalb wird im Werk 25 eine digitale
Zahl addiert oder multipliziert, mit welcher die Führungsgröße vergrößert wird.
Damit steigt die Drehzahl des Motors 13 etwas an. Stellt dagegen die Lichtschranke
18 die Unterbrechung des Sendelichtstrahles fest, dann wird diese Tatsache als Meldung
für eine Verk'einerung der Vorratsschlaufe. 5 ausgewertet, indem im Addier/ Subtrahier-Werk
25 von der von dem Rechenwerk 14 ausgehenden Zahl ein bestimmter Wert abgezogen
wird. Damit nimmt die Drehzahl des Motors 13 etwas ab. Die Zahl, die jeweils im
Addier/-Subtrahier-Werk 25 mit dem Ausgangswert des Rechenwerkes vereinigt wird,
hat einen Wert von wenigstens einem Bit.
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Das Rechenwerk 24, das Addier/Subtrahier-Werk 25 und auch der Digital/Analog-Umsetzer
26 lassen sich vorzugsweise durch einen
Mikrorechner realisieren,
der wenigstens einen Mikroprozessor enthält. Ein solcher Mikrorechner führt die
Funktion des Rechenwerkes 24, nämlich die Multiplikation der Eingangsgrößen, und
des Addier/Substrahier-Werkes 25 aus. Ferner steuert der Mikrorechner den Zähler
und die Ausgabeelemente in der Zähl- und Anzeigeeinrichtung 23.
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Der Motor 13 treibt die Antriebswalze 3 mit einer Drehzahl an, die
der Ausgangsspannung des Digital-Analog-Umsetzers 26 proportional ist. Diese Ausgangsspannung
bildet in diesem Fall den Sollwert der Regelgröße für den Drehzahlregler 27, der
für eine gleichbleibende Drehzahl der Antriebswalze 3 sorgt. Dieser Sollwert der
Regelgröße bringt die Zuführungsgeschwindigkeit der Bahn in Übereinstimmung mit
der mittleren Vorschubgeschwindigkeit, die sich während eines bestimmten Zeitabschnittes
aus der Länge der schrittweise der Verarbeitungsmaschine 9 zugeführten Abschnitte
und aus der Schrittzahl ergibt.
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Bei gewissen Materialien können sich die Zugspannungen Längenänderungen
ergeben. Beispielsweise sind häufig die von der Antriebswalze 3 und der Führungswalze
4 auf das band- oder bahnförmige Gut 2 ausgeübten Zugspannungen wegen der Drehbewegung
der Vorratsrolle 1 höher als die von der Antriebswalze 6 und der Führungswalze 7
hervorgerufenen Zugspannungen. Auch kann der Schlupf zwischen den Walzen 3, 4 und
den Walzen 6, 7 geringzügig voneinander abweichen. Deswegen sind Abweichungen der
Längen zwischen dem kontinuierlich zugeführten Material und dem in die Verarbeitungsmaschine
9 eingegebenen Material trotz der Vorgabe der Führungsgröße möglich. Um diese Unterschiede
auszugleichen, sind die Strahlschranken 17, 18 in Verbindung mit der Auswerteschaltung
29 vorgesehen, um der Führungsgröße über das Addier/Subtrahier-Werk 25 eine weitere
Größe zu überlagern, mit welcher die Vorratsschlaufe 5 auf vorgegebene Grenzen hin
eingestellt wird.
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Statt zweier Strahlschranken 17, 18 können auch mehrere Strahlschranken
in kleinerem Abstand voneinander angeordnet sein, um eine feinstufigere Einstellung
der Schleifenauslenkung zu erzielen.
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Bezugszeichenliste: 1 Vorratsrolle 2 Gut 3 Antriebswalze 4 Führungswalze
5 Vorratsschlaufe 6 Antriebswalze 7 Führungswalze 8 Auflagetisch 9 Verarbeitungsmaschine
(Stanzmaschine) 10 Stanzwerkzeug 11 Hauptmotor 12 Bahnende 13 Motor 14 Geber 15
Steuerung 16 Stahlschranke 16 Strahlschranke 18 Strahlschranke 19 Strahlschranke
20 Spannungsquelle 21 Welle 22 Strahlschranke 23 Anzeigeeinrichtung 24 Rechenwerk
25 Addier/Subtrahier-Werk, Multiplizierwerk 26 Digital/Analog-Umsetzer 27 Drehzahlregelkreis
28 Tachogenerator 29 Auswerteschaltung 30 Geber
31 Stanzbalken
32 Geber 33 Schalter
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