DE4436034A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von Bogen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von BogenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum paßgerechten Aus
richtung von Bogen vor der Übergabe an eine Bogen verarbei
tende Maschine, insbesondere eine Druckmaschine, mittels
eines im Maschinentakt hin- und herbewegbaren Mitnehmers,
dem die Bogen zugeführt werden und der in Abhängigkeit von
einem Meßsignal von einem Motor angetrieben wird. Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchfüh
rung des Verfahrens.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind aus der
DE 33 11 186 C2 bekannt. Das bekannte Verfahren arbeitet
mit einem mit Maschinengeschwindigkeit rotierenden Aus
richtzylinder, dem die Bogen über einen Anlegetisch schup
penförmig versetzt zugeführt werden. Auf dem Ausricht
zylinder erfolgt in zeitlicher Reihenfolge zuerst die Vor
derkantenausrichtung und danach die Seitenkantenausrich
tung. Während die Vorderkantenausrichtung durch eine für
alle Bogen gleiche Beschleunigung und abrupte Abbremsung an
Vordermarken erfolgt, ist für die Seitenkantenausrichtung
eine individuelle Steuerung der Bogenausrichtung mittels
eines als Endschalter wirkenden Sensors vorgesehen. Der
einzelne Bogen wird dabei mit einer Saugziehleiste erfaßt,
die durch einen Motor und eine Steuerkurve quer zur Förder
richtung der Bogen hin- und herbewegbar ist. Dabei ist der
Bewegungsverlauf der Saugziehleiste für alle Bogen gleich;
er wird nur in Abhängigkeit von dem Sensorsignal früher
oder später abgebrochen.
Da für das Ausrichten der Bogen jeweils nur ein Bruchteil
des Maschinentaktes zur Verfügung steht und die Ausricht
einrichtungen für bestimmte maximale Abweichungen der Bogen
von der Soll-Lage ausgelegt werden müssen, sind bei hohen
Maschinengeschwindigkeiten für die zur Ausrichtung benutz
ten Mitnehmer häufig Beschleunigungswerte erforderlich, die
kaum noch zu realisieren sind. Entsprechend groß sind die
zwischen Mitnehmer und Bogen erforderlichen Haftkräfte und
die mit unerwünschten Schwingungen verbundenen Massen
kräfte.
Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ergeben sich
bei dem vorbekannten Verfahren die folgenden Nachteile. Die
Beschleunigung der Bogen in Förderrichtung ist ungesteuert,
muß also auf die maximale Abweichung von der Soll-Lage ab
gestellt sein und ist für kleinere Abweichungen von der
Soll-Lage daher unnötig hoch. Das führt dazu, daß Bogen
teilweise mit großer Geschwindigkeit gegen die Vordermarken
prallen und entweder zurückfedern oder aber beschädigt wer
den. Für die Seitenkantenausrichtung wird durch das indivi
duelle Unterbrechen der Bewegung quer zur Förderrichtung
demgegenüber zwar eine Verbesserung erreicht. Weil aber die
individuelle Abweichung von der Soll-Lage erst gegen Ende
des Ausrichtvorgangs festgestellt wird, müssen alle Bogen
auch hier zunächst mit den für maximale Abweichung erfor
derlichen hohen Werten beschleunigt und verzögert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Ausrichten von Bogen er eingangs genannten Art anzugeben,
das eine Ausrichtbewegung jedes einzelnen Bogens mit mög
lichst niedriger Geschwindigkeit und niedriger Beschleuni
gung bzw. Verzögerung ermöglicht. Bei der Ankunft an den
Vorder- bzw. Seitenmarken soll die Geschwindigkeit der
Bogen unabhängig von der anfänglichen Bogenlage möglichst
klein sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für dadurch gelöst, daß
- - für den Mitnehmer vorab eine normierte Bewegungsfunk tion s₀ = f(t) erstellt und im Speicher einer elektro nischen Steuereinrichtung abgelegt wird,
- - im Betrieb die Abweichung eines Bogens von einer Soll- Lage durch einen Sensor ermittelt und ein der Abwei chung entsprechendes Signal generiert wird,
- - in der elektronischen Steuereinrichtung unter Benutzung des Signals und der normierten Bewegungsfunktion für jeden Bogen eine individuelle Bewegungsfunktion si= f(t) berechnet und
- - von der elektronischen Steuereinrichtung in Abhängig keit von der individuellen Bewegungsfunktion Ansteuer befehle für den Motor erzeugt werden und der Mitnehmer dementsprechend bewegt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient die normierte
Bewegungsfunktion dazu, die Bewegung eines Mitnehmers "im
Prinzip" festzulegen und die individuelle Anpassung dieser
Bewegung auf die jeweilige Abweichung von der Soll-Lage
durch entsprechende Abwandlung der abgelegten Funktions
werte vorzunehmen. Diese Vorgänge laufen in elektronischen
Steuereinrichtungen so schnell ab, daß zwischen Ermittlung
des Signalwertes und Beginn der Ausrichtbewegung genügend
Zeit bleibt, das für jeden Bogen individuell erforderliche
Ansteuerprogramm fertigzustellen. Bevor der Motor zur Bewe
gung des Mitnehmers angesteuert wird, bevor also Energie in
das System eingespeist wird, ist der gesamte Ansteuervor
gang elektronisch - und d. h. mit sehr geringem Energieauf
wand - so festgelegt, daß für das Ausrichten der Bogen
praktisch nur die jeweils kleinstmögliche Bewegungsenergie
aufgewendet werden muß. Dementsprechend wird auch nur mit
den unbedingt erforderlichen Beschleunigungskräften gear
beitet, was sich günstig auf die Massenkräfte und den Ver
schleiß auswirkt und die Bogenbeanspruchung klein hält.
Weiterhin ist von Vorteil, daß die Ausrichtbewegung der
jeweiligen Bogenlage individuell angepaßt werden kann.
Die normierte Bewegungsfunktion s₀ = f(t) umfaßt eine Mit
nahmephase sm = f(t), während der der Bogen vom Mitnehmer
erfaßt und in die Soll-Lage transportiert wird und eine
Rückführphase, in der der Mitnehmer in eine Startposition
zurückgeführt wird. Zwischen Mitnahmephase und Rückführ
phase sowie zwischen Rückführphase und Mitnahmephase kann
zweckmäßigerweise je eine Stillstandsphase vorgesehen sein,
in der der Mitnehmer keine Ausricht- oder Rücklaufbewegung
ausführt (s₁ = s₂ = const.), in der aber die Bogen übernom
men und abgegeben werden können. Die zeitliche Summe von
Mitnahmephase, Rückführphase und Stillstandsphasen ent
spricht der Zeit eines Maschinentaktes T.
Die Bewegungsfunktion wird vorzugsweise für maximale
Maschinengeschwindigkeit und minimale Abweichung von der
Soll-Lage normiert und vorab, d. h. vor Inbetriebnahme des
Verfahren zur Bogenausrichtung für die jeweils vorgesehene
Maschinengeschwindigkeit modifiziert. Man kann die für eine
bestimmte Maschinengeschwindigkeit modifizierte Bewegungs
funktion s₀ = f(t) in Form einer Tabelle in der elektroni
schen Steuereinrichtung ablegen und die individuelle Bewe
gungsfunktion si = f(t) durch Multiplikation der Tabellen
werte mit einem der Abweichung von der Soll-Lage entspre
chenden Faktor erzeugen.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vor
gesehen, daß für die Ausrichtung der Bogen quer zur Förder
richtung (Seitenausrichtung) eine normierte Bewegungsfunk
tion x₀ = f(t) vorgesehen wird, bei der die Mitnahmephase
15 bis 25% der Maschinentaktzeit T beträgt. Die Still
standsphasen können je 7 bis 15% der Maschinentaktzeit T
einnehmen. Die Mitnahmephase umfaßt einen Beschleunigungs
abschnitt und einen Verzögerungsabschnitt, die derartig
aufeinander abgestimmt sind, daß die Geschwindigkeit der
Bogen beim Einlauf in die seitliche Soll-Lage sehr gering,
vorzugsweise gleich Null ist. Die normierte Bewegungsfunk
tion für die Mitnahmephase entspricht zweckmäßigerweise
einer Sinusfunktion, etwa nach der Formel
x₀ = 1 + sin (Ωt + α) ,
wobei
x₀ = Position des Mitnehmers zum Zeitpunkt t
α = -90°
Ω = 2 π/TM
TM = 0,15 bis 0,25 T und
T = Maschinentaktzeit
bedeuten.
x₀ = Position des Mitnehmers zum Zeitpunkt t
α = -90°
Ω = 2 π/TM
TM = 0,15 bis 0,25 T und
T = Maschinentaktzeit
bedeuten.
Die individuelle Bewegungsfunktion für die Mitnahmephase
entspricht dann der Formel
xi = A {1 + sin (Ωt + α)} ,
wobei der Faktor A von der individuellen Abweichung eines
Bogens von der Soll-Lage abhängt.
Die normierte Bewegungsfunktion für die Rückführphase kann
ebenfalls im wesentlichen einer Sinusfunktion entsprechen,
wobei lediglich TM durch TR zu ersetzen ist und TR dem Teil
der Maschinentaktzeit entspricht, der nach Abzug der Zeiten
für die Mitnahmephase und für die Stillstandsphasen für die
Rücklaufphase übrigbleibt. In der Praxis wird man mit einer
kleinen Restgeschwindigkeit am Ende des Verzögerungsab
schnitts arbeiten und die Bewegung der Bogen quer zu ihrer
Förderrichtung durch einen Seitenanschlag begrenzen.
Für die Ausrichtung der Bogen in Förderrichtung
(Vorderkantenausrichtung) wird eine normierte Bewegungs
funktion y₀ = f(t) vorgesehen, bei der die Mitnahmephase
bezogen auf die Fördergeschwindigkeit der Bogen einen Be
schleunigungsabschnitt und einen Verzögerungsabschnitt um
faßt, wobei der Beschleunigungsabschnitt nur in Abhängig
keit von der Maschinengeschwindigkeit, der Verzögerungsab
schnitt jedoch in Abhängigkeit von der Maschinengeschwin
digkeit und von der ermittelten Abweichung von der Soll
age modifiziert wird. Im übrigen können die für die Sei
tenausrichtung beschriebenen Maßnahmen sinngemäß auch für
die Vorderkantenausrichtung benutzt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung vor
geschlagen, die gekennzeichnet ist durch
- - eine Zuführeinrichtung, mit der die Bogen mit Förderge schwindigkeit schuppenförmig versetzt zugeführt werden,
- - eine Ausrichteinrichtung mit wenigsten einem Mitnehmer für die Seiten- und/oder Vorderkantenausrichtung, wenigsten einem zugehörigen Motor, wenigstens einem Sensor zur Ermittlung der Abweichung von der Soll-Lage, einer elektronischen Steuereinrichtung sowie mindestens einem Anschlag für die Seiten- und/oder Vorderkanten ausrichtung und
- - einer Übergabeeinrichtung zur Übergabe der paßgerecht ausgerichteten Bogen an eine bogenverarbeitende Maschine.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen,
daß die Mitnehmer aus einem Saugziehorgan bestehen, das im
Maschinentakt mit Unterdruck beaufschlagbar ist, und daß
die elektronische Steuereinrichtung einer elektronischen
Steuereinrichtung der bogenverarbeitenden Maschine im Sinne
einer "Master-Slave"-Schaltung untergeordnet ist. Dabei ist
es vorteilhaft, wenn die Einstellung der normierten Bewe
gungsfunktionen x₀ = f(t) bzw. y₀ = f(t) auf einen geänder
ten Maschinentakt durch die elektronische Steuereinrichtung
der bogenverarbeitenden Maschine erfolgt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in der
Zeichnung dargestellten Diagramme und Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine im Sinne der Erfindung transformierte Sinus
funktion,
Fig. 2 eine bezüglich Mitnahme- und Rückführphase unsym
metrische Sinusfunktion,
Fig. 3 eine Sinusfunktion gemäß Fig. 2 mit Stillstands
phasen,
Fig. 4 eine Tabelle für die Mitnahme- und Rückführphase
für eine Taktzeit von 240 ms,
Fig. 5 eine Darstellung der den Weg, die Geschwindigkeit
und die Beschleunigung des Mitnehmers zur seitli
chen Bogenausrichtung beschreibenden Funktionen
für verschiedene Seitenabweichungen des Bogens,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer ersten
Sensoranordnung zur Erfassung der seitlichen
Bogenlage,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer zweiten Sen
soranordnung zur Erfassung der seitlichen Bogen
lage,
Fig. 8 eine vereinfachte Dargestellung eines Ausfüh
rungsbeispiels für einen Mitnehmer,
Fig. 9 eine Darstellung der Funktionen für den Weg, die
Geschwindigkeit, die Beschleunigung und den Ruck
eines Bremsbands zur Verlangsamung von Bogen bei
verschiedenen Verzögerungswegen.
Für die Bewegung eines Mitnehmers zum Ausrichten von Bogen
kann man von einer Sinusfunktion ausgehen, deren volle
Periode von 360° für jeden Bogen einmal vollständig durch
laufen werden muß. Der gesamte Bewegungsablauf - ausgehend
von einer Startposition über den Punkt maximaler Auslenkung
und wieder zurück in die Startposition - muß innerhalb der
von der bogenverarbeitenden Maschine vorgegebenen Taktzeit
T vollendet sein, die somit maßgeblich in der Bewegungs
funktion zu berücksichtigen ist. Dies gilt sowohl für die
Vorderkantenausrichtung wie auch für die Seitenkantenaus
richtung, wobei der Startpunkt für den Zeitpunkt t = 0 geo
metrisch eine Stelle der Ausrichteinrichtung ist, die sich
in Förderrichtung der Bogen mit Maschinengeschwindigkeit
bewegt, quer dazu aber unveränderlich ist. Bezogen auf den
so definierten Startpunkt könnten Vorderkanten- und Seiten
kantenausrichtung mit der gleichen Bewegungsfunktion
beschrieben werden. Die im folgenden auf die Seitenkanten
ausrichtung abgestellten Erläuterungen gelten daher sinnge
mäß auch für die Vorderkantenausrichtung.
In Fig. 1 ist eine normale Sinusfunktion dargestellt, wo
bei der Koordinatenschnittpunkt allerdings auf der Zeit
achse um 90° nach links und auf der Auslenkachse um den
Wert 1 nach unten verschoben ist. Mit der Kreisfrequenz
Ω = 2π/T hat die zugehörige Bewegungsfunktion dann die Formel
x₀ = 1 + sin (Ωt - 90),
wobei die Mitnahmephase von 0 bis 180 und die Rückführ
phase von 180° bis 360° reicht.
Steht für den gesamten Bewegungszyklus aus irgend welchen
Gründen nicht die volle Taktzeit zur Verfügung, macht
sich dies in einer entsprechenden Erhöhung der Kreisfre
quenz bemerkbar. So kann man je nach Ausführung der Aus
richteinrichtung das Ausrichten der Vorderkanten und der
Seitenkanten zeitlich nacheinander oder gleichzeitig aus
führen. Dementsprechend muß die Taktzeit T der bogenver
arbeitenden Maschine auf die beiden Ausrichtvorgänge auf
geteilt werden oder sie kann im wesentlichen insgesamt
genutzt werden.
In gleicher Weise können Änderungen des Maschinentaktes
in der Bewegungsfunktion berücksichtigt werden, wobei
diese Modifikation - anders als die noch zu beschreibende
individuelle Modifikation in Abhängigkeit von der ermit
telten Abweichung von einer Soll-Lage - für eine ganze
Charge von Bogen vor Inbetriebnahme der Ausrichteinrich
tung in der elektronischen Steuereinrichtung vorgenommen
wird, die im Sinne einer "Master-Slave"-Schaltung von der
Steuereinrichtung der bogenverarbeitenden Maschine abhän
gig sein kann.
In Fig. 2 ist eine andere Modifikation dargestellt. Für
die Mitnahmephase ist hier nur ein Viertel der Taktzeit
vorgesehen und für die Rückführphase der Rest. Dement
sprechend gilt für die Mitnahmephase eine höhere Kreis
frequenz als für die Rückführphase und die gesamte Bewe
gungsfunktion setzt sich aus zwei Abschnitten zusammen.
x₀₁ = 1 + sin (Ω₁t - 90)
x₀₂ = 1 + sin (Ω₂t - 90)
Fig. 3 zeigt die Bewegungsfunktion gemäß Fig. 2, jedoch
mit zwischengeschalteten Stillstandsphasen T₀₁ und T₀₂
zwischen den Mitnahme- und Rückführphasen TM und TR. In
den Stillstandsphasen werden die Bogen vom Mitnehmer er
faßt bzw. wieder abgegeben. Dementsprechend setzt sich
hier die gesamte Bewegungsfunktion aus vier Abschnitten
zusammen.
Aus dem oberen Diagramm in Fig. 5 ist ersichtlich, wie
die Bewegungsfunktion gemäß Fig. 3 an die ermittelten
Abweichungen der einzelnen Bogen von einer Soll-Lage
angepaßt wird. Je nachdem, ob eine Abweichung von z. B. 2,
8 oder 16 mm festgestellt wird, muß der Mitnehmer eine
maximale Auslegung aus der Startposition von 2, 8 oder 16
mm erreichen. In der Formel für die Bewegungsfunktion
wird dies durch einen Faktor A berücksichtigt:
xi = A {1 + sin (Ωt - 90)}
Erfindungsgemäß wird eine normierte Bewegungsfunktion im
Speicher der elektronischen Steuereinrichtung abgelegt,
was in Form einer Tabelle gemäß Fig. 4 geschehen kann.
Steht für den gesamten Bewegungszyklus eine Taktzeit von
240 ms zur Verfügung und sollen davon auf die Mitnahme
phase 60 ms entfallen, dann erhält man für die normierte
Bewegungsfunktion zu den in Spalte 1 angegebenen Zeiten
die in Spalte 5 angegebenen Positionswerte, die nach Mul
tiplikation mit dem für jeden Bogen individuell geltenden
Faktor A zu den in der letzten Spalte angegebenen Posi
tionswerten - hier für eine Abweichung von 8 mm - führen.
Durch entsprechende Ansteuerung des Motors ist dafür ge
sorgt, daß der Mitnehmer zu den angegebenen Zeiten die
angegebenen Positionen erreicht. Dabei ist vorgesehen,
daß die Bogen am Ende der Mitnahmephase nur noch eine
sehr geringe Geschwindigkeit haben. Theoretisch könnten
man die Bewegungsfunktion so wählen, daß die Geschwindig
keit Null ist. In diesem Fall könnte man ohne mechanische
Anlagen auskommen. In der Praxis wird man aus Gründen der
Betriebssicherheit eher mit einer kleinen Restgeschwin
digkeit und mit mechanischen Anlagen arbeiten.
Zur der normierten Bewegungsfunktion
x₀ = 1 + sin (Ωt - 90)
gehört die Geschwindigkeit
v₀ = Ω cos (Ωt - 90)
und die Beschleunigung
a₀ = - Ω² sin (Ωt - 90)
In gleicher Weise lassen sich die Geschwindigkeiten und
Beschleunigungen zu den Bewegungsfunktionen der Fig. 2
bis 4 ermitteln, die dann der Auslegung der Ausrichtein
richtung zugrunde gelegt werden können.
In Fig. 5 sind über der Zeitachse t von 0° bis 360° von
oben nach unten der Weg xi = f(t) in mm, die Geschwindig
keit vi = f(t) in m/s und die Beschleunigung ai = f(t) in
m/s² jeweils für eine Seitenabweichung von 1, 8 und 16 mm
dargestellt. Wegen der unsymmetrischen Aufteilung der
gesamten Taktzeit in Mitnahmephase und Rückführphase mit
jeweils dazwischenliegenden Stillstandsphasen steht für
die Bewegung in der Mitnahmephase weniger Zeit zur Verfü
gung als in der Rückführphase. Daraus folgt, daß in der
Mitnahmephase - etwa 0° bis 85° - wesentlich höhere
Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte erreicht wer
den, als in der Rückführphase - etwa 130° bis 360° -
Außerdem wird deutlich, daß die Geschwindigkeits- und
Beschleunigungswerte umso größer sind, je größer die aus
zugleichende Seitenabweichung der Bogen ist. Im darge
stellten Beispiel ergeben sich für einen Seitenausgleich
von 16 mm die größten Geschwindigkeitswerte zu
vmax = 0,535 m/s bzw. -0,228 m/s und die größten
Beschleunigungswerte zu amax = ± 29,452 m/s².
Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit zur Erfassung der Seiten
abweichung von einem Seitenanschlag 1, bei der der Sensor
2 auf der selben Seite angeordnet ist wie der Seitenan
schlag 1. Diese Art der Meßwertverfassung erfordert ein
"Zeitfenster", in dem der auszurichtende Bogen 5 weder
überdeckt noch unterschuppt ist. Mit anderen Worten, die
Seitenlage des auszurichtenden, an den Vordermarken 3
anliegenden Bogens 5 ist erfaßbar, ohne daß der einlau
fende Bogen 4 oder der nachfolgende Bogen 6 den Meßvor
gang stören. Sind diese Bedingungen nicht gegeben, kann
gemäß Fig. 7 der Sensor 2 gegenüber vom Seitenanschlag 1
angeordnet werden, wobei der Sensor 2 der formatabhängig
einstellbar ist. Der Sensor 2 ist in einem Bereich ange
ordnet, in dem die Seitenlage des an den Vordermarken 3
anliegenden, auszurichtenden Bogens erfaßbar ist, weil
der einlaufende Bogen 4 bereits an der Seitenkante 1 aus
gerichtet ist und der nachfolgende Bogen 6 den Sensor 2
noch nicht erreicht hat.
Fig. 8 zeigt schematisch dargestellt ein Ausführungsbei
spiel für einen Mitnehmer, der aus einem mit Unterdruck
beaufschlagbaren Saugkasten 11 mit perforierter Arbeits
fläche besteht. Der Saugkasten 11 ist in Pfeilrichtung
hin- und herbewegbar, in der Führung 12 gelagert und mit
einem Anschluß 13 für eine Unterdruckquelle versehen, der
dichtend in einem in einer Gehäusewand 15 gehaltenen
Rohr 14 verschiebbar angeordnet ist. Der Saugkasten 11
ist über einen Arm 16 mit einer Spindelmutter 17 verbun
den, die von einer durch einen Motor 20 angetriebenen, in
den Lagern 19 gehaltenen Spindel transversal hin- und
herbewegbar ist. Der Motor 20 wird von einer elektroni
schen Steuereinrichtung 21 erfindungsgemäß entsprechend
einer vorgegebenen und entsprechend der Maschinenge
schwindigkeit und der individuellen Abweichung der Bogen
von der Seiten-Soll-Lage modifizierten Bewegungsfunktion
angesteuert. Dabei wird die erforderliche translatorische
Bewegung des Saugkastens 11 durch eine entsprechende Vor
wärts- und Rückwärtsbewegung der Spindel 18 erzeugt.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß selbstver
ständlich auch andere Rast-in-Rast-Bewegungsverläufe
gewählt werden können. In jedem Fall erhält man eine
Funktion s = f(t), die den gesamten Bewegungsablauf
beschreibt und zweckmäßigerweise tabellarisch abgelegt
wird. In jedem Fall gilt auch, daß Änderungen des Maschi
nentaktes zu einer Änderung des "Zeitmaßstabes" der
Tabelle führen und dann für die gesamte Betriebsphase
gelten und daß die individuellen Abweichungen der einzel
nen Bogen multiplikativ in die Amplitudenwerte eingehen.
Die elektronische Umsetzung der jeweils geltenden Tabelle
in die Ansteuerbefehle für den Motor erfolgt in der für
Motoransteuerungen bekannten Weise.
Das Diagramm in Fig. 9 veranschaulicht eine Bogenver
langsamung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die bei
spielsweise mit einem Förderband mit einer bestimmten
Geschwindigkeit zugeführten Bogen werden individuell mit
Hilfe eines Bremsbands verlangsamt, so daß sie mit
gleichbleibend geringer Geschwindigkeit an den Vordermar
ken ankommen. Hierzu wird die Position der Bogenvorder
kante auf dem Förderband zu einer bestimmten Taktzeit der
den Bogen verarbeitenden Maschine mit Hilfe eines Sensors
gemessen, wobei das Förderband mit konstanter Geschwin
digkeit betrieben wird. Je nach der gemessenen Bogenlage
wird dann der Bogen durch das im Bereich der Bogenanlage
angeordnete Bremsband verzögert, wobei dieses von einem
Motor angetrieben wird, der entsprechend der gemessenen
Bogenlage von einher elektronischen Steuereinrichtung
gesteuert wird.
Da die Übernahme des Bogens durch das Bremsband bei der
konstanten Fördergeschwindigkeit des Förderbands erfolgen
muß, ist die zuvor beschriebene Veränderung einer
Geschwindigkeitstabelle durch Multiplikation mit einem
Faktor für diese Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah
rens weniger geeignet. Es wurde jedoch gefunden, daß sich
aus Beschleunigungstrapezen mit Hilfe einer digitalen
Steuerung geeignete Bewegungen zusammensetzen lassen, um
eine vorteilhafte Bogenverzögerung zu erreichen. Zunächst
wird mit einem ersten Beschleunigungstrapez das Bremsband
aus der Ruhe auf die konstante Fördergeschwindigkeit der
Bogen gebracht. Dieses erste Beschleunigungstrapez ist in
dem Beschleunigungsdiagramm in Fig. 9 mit den Eckpunkten
I, II, III, IV bezeichnet. Nach dem ersten Beschleuni
gungstrapez folgt eine Phase konstanter Geschwindigkeit,
die der Fördergeschwindigkeit entspricht und der Über
nahme des Bogens durch das Bremsband dient. Anschließend
wird der von dem Bremsband angesaugte Bogen mit einem
zweiten negativen Beschleunigungstrapez abgebremst, so
daß er die Vordermarken nur mit sehr niedriger Geschwin
digkeit erreicht. Das zweite Beschleunigungstrapez hat
die Eckpunkte V, VI, VII, VIII. Während das erste
Beschleunigungstrapez unverändert bleibt, wird das
zweite, negative Beschleunigungstrapez entsprechend der
jeweils gemessenen Lage des Bogens durch Veränderung in
seiner Höhe und seiner Länge an die individuellen Bogen
wege angepaßt. Die hierbei erreichten Bogenbewegungen
weichen zwar von der idealen Lösung bezüglich maximaler
Beschleunigung und Ankunftszeit proportional zur Fehllage
ab. Im Diagramm gemäß Fig. 9 sind die Beschleunigungen
und Ankunftszeiten für einen Verzögerungsweg von 70 mm
(durchgezogene Linie) und Fehllagen von ± 5 mm darge
stellt. Dabei schwankt die maximale Beschleunigung um
etwa 7,5%, die Ankunftszeit variiert um ± 10° bei 160°
Verzögerungsdauer. Es zeigt sich somit, daß diese Abwei
chungen vergleichsweise so niedrig sind, daß die mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren erreichbaren Vorteile bei
weitem überwiegen.
Die Veränderung der Ankunftszeit ist bei der Verwendung
von Beschleunigungstrapezen zur digitalen Ansteuerung des
Bremsmotors nötig, um bei Einhaltung einer Ankunftsge
schwindigkeit von nahe Null die Anpassung an
unterschiedliche Bogenwege zu erreichen. Mit Hilfe von
anderen mathematischen Bewegungsfunktionen, wie z. B.
Polynomen vom Grad 5 oder höher, läßt sich eine optimale
Verzögerung auch bei konstanter Verzögerungszeit errei
chen. Der Rechenaufwand würde hierdurch jedoch ganz
erheblich erhöht und zur Erzeugung einer hierfür erfor
derlichen Tabelle und deren Einspeisung reicht die zur
Verfügung stehende Zykluszeit kaum aus. Die Schwankungen
in der Ankunftszeit bei dem beschriebenen Verfahren sind
jedoch nicht mit den bekannten Spät- oder Frühbögen zu
vergleichen. Im Gegensatz zu diesen besitzen alle nach
dem beschriebenen Verfahren verzögerten Bögen die gleiche
niedrige Ankunftsgeschwindigkeit.
Claims (22)
1. Verfahren zum paßgerechten Ausrichten von Bogen vor der
Übergabe an eine bogenverarbeitende Maschine, insbeson
dere eine Druckmaschine, mittels eines im Maschinentakt
hin- und herbewegbaren Mitnehmers, dem die Bogen zuge
führt werden und der in Abhängigkeit von einem Meßsi
gnal von einem Motor angetrieben wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- - für den Mitnehmer vorab eine normierte Bewegungs funktion s₀ = f(t) erstellt und im Speicher einer elektronischen Steuereinrichtung abgelegt wird,
- - im Betrieb die Abweichung eines Bogens von einer Soll-Lage durch einen Sensor ermittelt und ein der Abweichung entsprechendes Signal generiert wird,
- - in der elektronischen Steuereinrichtung unter Benut zung des Signals und der normierten Bewegungsfunk tion für jeden Bogen eine individuelle Bewegungs funktion si = f(t) berechnet und
- - von der elektronischen Steuereinrichtung in Abhän gigkeit von der individuellen Bewegungsfunktion An steuerbefehle für den Motor erzeugt werden und der Mitnehmer dementsprechend bewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die normierte Bewegungsfunktion s₀ = f(t) eine Mitnahmephase
sm = f(t) und eine Rückführphase sr = f(t) umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Mitnahmephase und Rückführphase eine Still
standsphase s₁ = const. vorgesehen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Rückführphase und Mitnahmephase ebenfalls eine
Stillstandsphase s₂ = const. vorgesehen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die zeitliche Summe von Mitnahmephase, Rückführphase
und Stillstandsphasen der Zeit eines Maschinentaktes
entspricht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Bewegungsfunktion s₀ = f(t) für
maximale Maschinengeschwindigkeit und minimale Abwei
chung von der Soll-Lage normiert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die normierte Bewegungsfunktion vorab für die jeweils
vorgesehene Maschinengeschwindigkeit modifiziert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die für eine bestimmte Maschinenge
schwindigkeit modifizierte Bewegungsfunktion s₀ = f(t)
in Form einer Tabelle in der elektronischen Steuerein
richtung abgelegt ist und daß die individuelle Bewe
gungsfunktion si = f(t) durch Multiplikation der Tabel
lenwerte mit einem der Abweichung von der Soll-Lage
entsprechenden Faktor erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß für die Ausrichtung der Bogen quer
zur Förderrichtung (Seitenausrichtung) eine normierte
Bewegungsfunktion x₀ = f(t) vorgesehen wird, bei der
die Mitnahmephase 15 bis 25% der Maschinentaktzeit T
beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Stillstandsphase 7 bis 15% der Maschinentaktzeit
beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß für die Ausrichtung der Bogen in För
derrichtung (Vorderkantenausrichtung) eine normierte
Bewegungsfunktion y₀ = f(t) vorgesehen wird, bei der
die Mitnahmephase bezogen auf die Fördergeschwindigkeit
der Bogen einen Beschleunigungsabschnitt und einen Ver
zögerungsabschnitt umfaßt, wobei der Beschleunigungsab
schnitt nur in Abhängigkeit von der
Maschinengeschwindigkeit, der Verzögerungsabschnitt
jedoch in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit
und von der ermittelten Abweichung von der Soll-Lage
der einzelnen Bogen modifiziert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmephase der nor
mierten Bewegungsfunktion einen Beschleunigungsab
schnitt und einen Verzögerungsabschnitt umfaßt, die
derartig aufeinander abgestimmt sind, daß die Geschwin
digkeit der Bogen beim Einlauf in die Soll-Lage sehr
gering ist, vorzugsweise gleich Null ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die normierte Bewegungsfunktion für die Mitnahmephase
im wesentlichen einer Sinusfunktion entspricht.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die normierte Bewegungsfunktion für die Mitnahmephase
der Formel
x₀ = 1 + sin (Ωt + α)entspricht, wobei
x₀ = Position des Mitnehmers zum Zeitpunkt t
α = -90°
Ω = (2 π/TM)
TM = 0,15 bis 0,25 T und
T = Maschinentaktzeit
bedeuten.
x₀ = Position des Mitnehmers zum Zeitpunkt t
α = -90°
Ω = (2 π/TM)
TM = 0,15 bis 0,25 T und
T = Maschinentaktzeit
bedeuten.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die individuelle Bewegungsfunktion für die Mitnahme
phase der Formel
xi = A {1 + sin (Ωt + α)}entspricht, wobei der Faktor A von der individuellen
Abweichung eines Bogens von der Soll-Lage abhängt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die normierte Bewegungsfunktion für
die Rückführphase ebenfalls im wesentlichen einer
Sinusfunktion gemäß Anspruch 13 entspricht, wobei
lediglich TM durch TR zu ersetzen ist und TR dem Teil
der Maschinentaktzeit T entspricht, der nach Abzug der
Zeiten für die Mitnahmephase und die Stillstandsphasen
für die Rücklaufphase übrigbleibt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bewegung der Bogen quer zu
ihrer Förderrichtung durch einen Seitenanschlag be
grenzt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die normierte Bewegungsfunktion y₀ = f(t) aus Beschleu
nigungstrapezen (I-IV; V-VII) zusammengesetzt ist,
wobei das Beschleunigungstrapez (V-VIII) entsprechend
der gemessenen Bogenlage durch Veränderung seiner Höhe
und Länge an den jeweiligen Bogenweg angepaßt wird.
19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch
- - eine Zuführeinrichtung, mit der die Bogen mit För dergeschwindigkeit schuppenförmig versetzt zugeführt werden,
- - eine Ausrichteinrichtung mit wenigsten einem Mitneh mer für die Seiten- und/oder Vorderkantenausrich tung, wenigsten einem zugehörigen Motor, wenigstens einem Sensor zur Ermittlung der Abweichung von der Soll-Lage, einer elektronischen Steuereinrichtung sowie mindestens einem Anschlag für die Seiten- und/oder Vorderkantenausrichtung und
- - eine Übergabeeinrichtung zur Übergabe der paßgerecht ausgerichteten Bogen an eine bogenverarbeitende Maschine.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mitnehmer aus einem Saugziehorgan bestehen, das
im Maschinentakt mit Unterdruck beaufschlagbar ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuer
einrichtung einer elektronischen Steuereinrichtung der
bogenverarbeitenden Maschine im Sinne einer "Master-
Slave"-Schaltung untergeordnet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellung der normierten Bewegungsfunktionen
x₀ = f(t) bzw. y₀ = f(t) auf einen geänderten Maschi
nentakt durch die elektronische Steuereinrichtung der
Bogen verarbeitenden Maschine erfolgt.
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- 1994-10-08 DE DE19944436034 patent/DE4436034C2/de not_active Expired - Fee Related
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