DE19537025A1 - Synchronous feed and withdrawal of material for machines - Google Patents
Synchronous feed and withdrawal of material for machinesInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zur synchronen Beschickung und Entnahme von jeglichem Material beliebiger Größe für Maschinen zur Bearbeitung verschiedenster Teile.Device for the synchronous loading and unloading of any material any Size for machines for processing various parts.
In Fertigungsanlagen werden verschiedene Materialien den Maschinen zugeführt bzw. nach Bearbeitung entnommen. Das Material wird zu diesem Zweck auf- bzw. abgespult.In production plants, various materials are fed to or after the machines Processing removed. For this purpose, the material is wound up or unwound.
Bisher wurden die Wickelvorrichtungen durch Kontaktplatten oder andere Schalter kurzzeitig und ruckartig betrieben. Dadurch kam es zu Verwindungen und Beschädigungen des Materials oder der fertigen Produkte sowie zu großen Belastungen der Antriebe und Maschinen.So far, the winding devices by contact plates or other switches were briefly and operated jerkily. This resulted in twisting and damage to the material or the manufacture products as well as heavy loads on the drives and machines.
Es ist von entscheidender Bedeutung, daß die Materialgeschwindigkeit beim Auf- und Abspulen exakt der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine angepaßt wird. Dazu ist es erforderlich, die Drehzahl der Wickelvorrichtung ständig nachzuregeln, da sich sowohl mit jeder Umdrehung der Radius des gespulten Materials verändert als auch die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine schwanken kann. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst.It is critical that the material speed when winding and unwinding is exactly adapted to the working speed of the machine. This requires that Constantly readjust the speed of the winding device, since both with each revolution of the Radius of the wound material changes as well as the working speed of the machine can fluctuate. This problem is solved by the present invention.
Es ist mit Hilfe dieser Erfindung auch möglich, daß aus einer Maschine austretende Material sofort zur weiteren Bearbeitung einer anderen Maschine zuzuführen, da die Arbeitsgeschwindigkeiten synchronisiert werden können. Dadurch ist das Auf- und anschließende Abspulen nicht mehr notwendig und führt zu erheblichen Zeiteinsparungen im Produktionsablauf.It is also possible with the aid of this invention that material emerging from a machine immediately to be fed to another machine for further processing, since the working speeds can be synchronized. As a result, the winding and subsequent unwinding is no longer necessary and leads to considerable time savings in the production process.
Beschädigung der Produkte durch den beim Wickeln entstehenden Druck werden ausgeschlossen. Die Kombination eines Ultraschallsensors in Verbindung mit einem Frequenzumrichter zur synchronen Steuerung eines Drehstrom-Kurzschlußläufermotors stellt eine äußerst kostengünstige Variante dar.Damage to the products due to the pressure generated during winding is excluded. The combination of an ultrasonic sensor in connection with a frequency converter Synchronous control of a three-phase squirrel-cage motor is an extremely inexpensive one Variant.
Es ist problemlos möglich einen hohen Anteil bereits bestehender Anlagen mit relativ geringem Aufwand umzurüsten.It is easily possible to have a high proportion of existing systems with a relatively low one Convert effort.
Der Durchhang des Materials zwischen Maschine (2) und Haspel (1), hervorgerufen durch die Gravitation, wird als Regelgröße ständig erfaßt und als Stellgröße in Form einer proportionalen Drehfeldfrequenz dem Antriebsmotor oder dem für die Arbeitsgeschwindigkeit verantwortlichem Bauteil zugeführt. Eine Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine oder eine zu große bzw. zu kleine Drehzahl der Materialspule wird über die Erfassung des Materialdurchhanges Δ1 durch den Meßsensor stetig in eine Drehzahländerung des Antriebes umgesetzt. Dadurch wird erreicht, daß die Materialgeschwindigkeit genau der Arbeitsgeschwindigkeit der Fertigungsmaschine oder umgekehrt angepaßt wird. Bei absolut gleicher Geschwindigkeit des Materials (7) und der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine (2) ergibt sich eine Ideallinie (4) des Materialdurchhanges. Eine Differenz dieser beiden Geschwindigkeiten ruft ein Abweichen der Materialführung nach oben (Δ1₁) oder nach unten (Δ1₂) hervor. Durch den fest angebrachten Entfernungsmessensor (3) erfolgt die Erfassung der Abweichung Δ1₁ und Δ1₂ und eine Umsetzung in ein analoges Regelsignal für den Antrieb (Bild 4).The sag of the material between the machine ( 2 ) and the reel ( 1 ), caused by gravity, is continuously recorded as a control variable and fed to the drive motor or the component responsible for the working speed as a control variable in the form of a proportional rotating field frequency. A change in the working speed of the machine or a speed of the material spool that is too high or too low is continuously converted into a speed change of the drive by the measurement sensor by detecting the material sag Δ1. It is thereby achieved that the material speed is adapted exactly to the working speed of the manufacturing machine or vice versa. If the speed of the material ( 7 ) and the working speed of the machine ( 2 ) are absolutely the same, there is an ideal line ( 4 ) of the material sag. A difference between these two speeds causes a deviation of the material guide upwards (Δ1₁) or downwards (Δ1₂). The fixed distance measuring sensor ( 3 ) detects the deviation Δ1₁ and Δ1₂ and converts it into an analog control signal for the drive ( Fig. 4).
Beispielsweise konnte bei einer Kombination von Abwickelhaspel, Ultraschallsensor und Stanz automat eine Regelgenauigkeit von ± 0,05 Hz für das Drehfeld des Getriebemotors der Haspel erreicht werden. Dies entspricht, bei einem 6-poligen Drehstrom-Kurzschlußläufermotor mit nachgeschaltetem Getriebe (Untersetzung 100 : 1) und einem angenommenen Spulendurchmesser von 0,5 m, einer Differenz der Abwickelgeschindigkeit von 0,5 mm/s.For example, with a combination of decoiler, ultrasonic sensor and punch Automatically a control accuracy of ± 0.05 Hz for the rotating field of the gear motor of the reel can be achieved. This corresponds with a 6-pole three-phase squirrel-cage motor downstream gearbox (gear ratio 100: 1) and an assumed coil diameter of 0.5 m, a difference in unwinding speed of 0.5 mm / s.
Mit dem hierbei verwendeten Ultraschallsensor ist es möglich, Entfernungen von 0 bis 8 Meter genau zu messen, wobei der Materialdurchmesser nur 0,3 mm betrug. Andere Sensoren, z. B. Radar, Infrarot o. ä., können auch eingesetzt werden. Allerdings ist es zwingend erforderlich den zu messenden Abstand in ein analoges Signal umzusetzen ohne dabei mechanischen Kontakt mit dem Material entstehen zu lassen. Eine Erfassung der Materialbahn mit mehreren übereinander angeordneten Lichtschranken führt zwangsläufig zu einer Digitalisierung des Regelsignals und damit zu einer ruckartigen Bewegung des Materials.With the ultrasonic sensor used here, it is possible to cover distances of 0 to 8 meters to measure exactly, the material diameter was only 0.3 mm. Other sensors, e.g. B. radar, Infrared or similar can also be used. However, it is imperative to converting the measuring distance into an analog signal without mechanical contact with the To create material. An acquisition of the material web with several one above the other Arranged light barriers inevitably lead to digitization of the control signal and thus a jerky movement of the material.
Für die Anordnung des Sensors gibt es mehrere Möglichkeiten. Dabei ist es beispielsweise denkbar, den Entfernungsmessensor (3) so zu positionieren, daß der Materialdurchhang Δlgesamt zwischen Wickelvorrichtung (1) und Maschine (2), wie im Bild 4 dargestellt, erfaßt wird. Eine weitere Va riante wäre den Abstand zwischen Wickelvorrichtung (1) und Maschine (2) auf ein Minimum zu reduzieren und den Durchhang der ersten losen Wicklung (9) der Materialspule zu erfassen (Bild 5).There are several options for arranging the sensor. For example, it is conceivable to position the distance measuring sensor ( 3 ) in such a way that the total material sag Δl between the winding device ( 1 ) and the machine ( 2 ) is detected, as shown in Figure 4. Another variant would be to reduce the distance between the winding device ( 1 ) and the machine ( 2 ) to a minimum and to detect the sag of the first loose winding ( 9 ) of the material spool ( Fig. 5).
Bei einer vertikalen Anordnung der Wickelachse (5) einer Wickelvorrichtung (1) lenkt man das Material so um, daß nach einer Hilfsrolle (6) ein meßbarer Durchhang Δ1 vor Eintriff in die Maschine (2) entsteht (Bild 6).In the case of a vertical arrangement of the winding axis ( 5 ) of a winding device ( 1 ), the material is deflected such that after an auxiliary roller ( 6 ) there is a measurable sag Δ1 before it enters the machine ( 2 ) ( Figure 6).
Ist bei dieser Anordnung auf Grund der mechanischen Stabilität des Materials (z.Bsp. Bleche) kein Durchhang meßbar, so müssen mehrere Sensoren (3) eine Ausbiegung des Materials (7) in horizontaler Richtung erfassen (Bild 7).If there is no sag in this arrangement due to the mechanical stability of the material (e.g. sheet metal), several sensors ( 3 ) must detect a deflection of the material ( 7 ) in the horizontal direction ( Figure 7).
Bei der Verwendung von mehreren Sensoren (mindestens 4) ist auch eine Erfassung im gravi tationsfreien Raum möglich (Bild 8).If several sensors (at least 4) are used, detection in a gravitation-free room is also possible ( Figure 8).
Zur Verarbeitung des analogen Meßsignals bietet sich bei der Steuerung von Drehstrom-Kurz schlußläufermotoren ein Frequenzumrichter an. Die Umsetzung des Eingangsignals in eine variable Drehfeldfrequenz bietet die Möglichkeit, die Steuerung an jeden Verwendungszweck anzupassen. Es können beispielsweise minimale und maximale Drehfeldfrequenz, Hoch- und Ablaufzeiten, verschiedene Festfrequenzen, Drehrichtungen oder ganze Parametersätze vorgegeben werden. Die Verarbeitungskennlinie kann zur Optimierung linear oder quadratisch gewählt werden.The three-phase short can be used to process the analog measurement signal to a frequency converter. The conversion of the input signal into a variable Rotating field frequency offers the possibility of adapting the control to every purpose. For example, minimum and maximum rotating field frequency, ramp-up and deceleration times, Different fixed frequencies, directions of rotation or entire parameter sets can be specified. The Processing characteristics can be selected linear or quadratic for optimization.
Für die Sicherheit der gesamten Anlage bei auftretenden Störungen der Maschine und/oder des Haspelantriebes kann ein variabler Bereich der Materialführung, mittels zweier Schaltpunkte für minimalen und maximalen Materialdurchhang, definiert werden. Befindet sich das Material nicht innerhalb beider Schaltpunkte oder außerhalb des Erfassungsbereiches des Sensors, kann die Maschine und der Haspelantrieb sofort abgeschaltet werden. Eine Wiederinbetriebnahme der gesamten Anlage erfolgt je nach Anforderung nur nach Betätigen einer Freigabetaste oder automatisch bei vorhandenem Material innerhalb des Erfassungsbereiches. Andere Kom binationen oder Steuermöglichkeiten sind auch denkbar.For the safety of the entire system in the event of malfunctions of the machine and / or the Reel drive can be a variable range of material management, using two switching points for minimum and maximum material sag. The material is not there within both switching points or outside the detection range of the sensor, the The machine and the reel drive are switched off immediately. A restart of the entire system, depending on requirements, only after pressing a release button or automatically with existing material within the detection area. Other com combinations or control options are also conceivable.
Durch manuelle Betätigung von Tastern an der Steuerung ist ein Betrieb des Antriebes möglich, um die Funktion der Fertigungsmaschine kurzzeitig vor oder nach dem Wechsel der Materialspule zu ermöglichen. Nach dem Montieren einer neuen Materialspule ist es notwendig, eine bestimmte Materiallänge abzuwickeln, um den Arbeitsvorgang wieder fortzusetzen. Genauso wichtig ist es am Ende einer Spule noch vorhandenes Restmaterial verarbeiten zu können. Da sich in beiden Fällen unter Umständen kein Material im Erfassungsbereich des Sensors befindet, ist diese manuelle Steuermöglichkeit erforderlich.The operator can be operated by manually pressing buttons on the control the function of the production machine briefly before or after changing the material spool enable. After assembling a new material spool it is necessary to choose a specific one Unwind length of material to continue the process. It is just as important on To be able to process remaining material at the end of a spool. Because in both cases If there is no material in the detection range of the sensor, this is manual Tax option required.
Für die Verwendung der Haspel entweder als Ab- oder Aufspuleinrichtung kann ein Umschalter am Gerät vorgesehen werden. Dieser bewirkt eine Invertierung der Meßgröße am Abstandssensor und sichert somit die richtige Funktion in beiden Betriebsarten. Eine automatische Umschaltung der Wickelvorrichtung je nach Einsatz ist auch denkbar.A switch can be used on the reel to use it either as a winder or a winder Device can be provided. This causes the measured variable at the distance sensor and thus ensures the correct function in both operating modes. An automatic switchover of the Winding device depending on the application is also conceivable.
verarbeitende Industrie: Zuführung von Drähten, Blechstreifen oder Hilfsstoffen für Stanz- Schweiß- oder Biegeautomaten. Entnahme der Produkte und aufspulen.processing industry: feeding of wires, sheet metal strips or auxiliary materials for stamping Automatic welding or bending machines. Remove the products and wind them up.
Textilindustrie: Extrusionsfolien; Aufspleißen der Folie über eine Nadelwalze in Fäden z. B. Fäden
aus isotaktischem Polypropylen
Papierherstellung und Verarbeitung: Steuern der Papierzuführung; Auf- und Abwickeln.Textile industry: extrusion films; Fanning the film over a needle roller in threads z. B. threads of isotactic polypropylene
Paper making and processing: controlling paper feeding; Winding and unwinding.
BezugszeichenlisteReference list
1 Wickelvorrichtung
2 Maschine
3 Sensor
4 Ideallinie des Materialdurchhanges bei vist = vsoll
5 Wickelachse
6 Hilfsrolle
7 Material
8 Erfassungsbereich des Sensors
9 1. lose Wicklung des Materials 1 winding device
2 machine
3 sensor
4 Ideal line of the material sag at v ist = v soll
5 winding axis
6 auxiliary role
7 material
8 Detection area of the sensor
9 1. loose winding of the material
Claims (2)
Die Erfassung der notwendigen Regelgröße erfolgt absolut berührungslos, so daß eine nachteilige Veränderung des Materials ausgeschlossen ist.
- 1.1. Kombination einer Wickelvorrichtung (1), einer Maschine (2) und einem zwischen beiden
angeordnetem Entfernungsmessensors (3).
Der Sensor ermittelt die Differenz (Δ1) des Materials (7) zur Ideallinie (4) und regelt mit Hilfe dieses Wertes eine absolut synchrone Anpassung der Materialgeschwindigkeit an die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine (Bild 1).
Dieses Prinzip läßt sich sowohl zum Beschicken als auch zur Entnahme von Material aus Maschinen anwenden. - 1.2. Kombination von zwei oder mehreren Maschinen (2) zur Synchronisation der Arbeitsgeschwindigkeiten nach dem in 1.1 beschriebenen Prinzip der Steuerung (Bild 2).
- 1.3. Kombination mehrerer Wickelvorrichtungen (1) mit einer Maschine (2) nach dem in 1.1. beschriebenen Prinzip der Steuerung (Bild 3).
The required control variable is recorded absolutely without contact, so that an adverse change in the material is excluded.
- 1.1. Combination of a winding device ( 1 ), a machine ( 2 ) and a distance sensor ( 3 ) arranged between the two.
The sensor determines the difference (Δ1) of the material ( 7 ) from the ideal line ( 4 ) and uses this value to regulate an absolutely synchronous adaptation of the material speed to the working speed of the machine ( Fig. 1).
This principle can be used both for loading and removing material from machines. - 1.2. Combination of two or more machines ( 2 ) for the synchronization of the working speeds according to the principle of control described in 1.1 ( Figure 2).
- 1.3. Combination of several winding devices ( 1 ) with one machine ( 2 ) according to the in 1.1. Principle of control described ( Figure 3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1995137025 DE19537025A1 (en) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | Synchronous feed and withdrawal of material for machines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1995137025 DE19537025A1 (en) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | Synchronous feed and withdrawal of material for machines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19537025A1 true DE19537025A1 (en) | 1997-04-10 |
Family
ID=7774041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1995137025 Ceased DE19537025A1 (en) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | Synchronous feed and withdrawal of material for machines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19537025A1 (en) |
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1995
- 1995-10-05 DE DE1995137025 patent/DE19537025A1/en not_active Ceased
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