DE2405684A1

DE2405684A1 - CONTROL SYSTEM FOR CUTTING MACHINES

Info

Publication number: DE2405684A1
Application number: DE19742405684
Authority: DE
Inventors: Edward James Dyer
Original assignee: Cranfield Institute of Technology
Current assignee: Cranfield Institute of Technology
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1974-02-06
Publication date: 1974-09-05
Also published as: GB1459763A

Description

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CRANEFIELD INSTITUTE OF TECHNOLOGY
of Cranefield, Bedfordshire, EnglandCRANEFIELD INSTITUTE OF TECHNOLOGY
of Cranefield, Bedfordshire, England

Patentanmeldung
Steuersystem für QuerschneidemaschinenPatent application
Control system for cross cutting machines

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für Querschneidemaschinen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 umrissen sind, und die zum Schneiden von Bahnen verwendet werden, die von kontinuierlichen Rollen mit bahnenförmigem Material, z.B. Papier und Karton, stammen. Solche üblichen Maschinen umfassen Querschneideeinrichtungen, Zuführungs- bzw.. Vorschubeinrichtungen für die Zuführung bahnenförmigen Materials in die Querschneideeinrichtung, eine erste Antriebseinrichtung für den Antrieb der Vorschubeinrichtung und eine zweite Antriebseinrichtung für den Antrieb der Querschneideeinrichtung. Bei derartigen bekannten Maschinen sind bisher lediglich mechanische Einrichtungen verwendet worden, um die gewünschte Bahnenlänge einzustellen.The invention relates to a control system for cross-cutting machines, as outlined in the preamble of claim 1, and which are used for cutting webs that from continuous rolls of sheet material, e.g. Paper and cardboard. Such customary machines include cross-cutting devices, feed or feed devices for feeding sheet-like material into the cross-cutting device, a first drive device for the drive the feed device and a second drive device for driving the cross-cutting device. With such known Machines have hitherto only been used mechanical devices to set the desired web length.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maschinen dieser Art zu vereinfachen und zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Steuersystem für eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs· 1 angegebene Maschine erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 und für weitere Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben ist.It is an object of the present invention to simplify and improve machines of this type. This task is carried out by a control system for a machine as specified in the preamble of claim 1 achieved according to the invention, as shown in the characterizing part of claim 1 and for further refinements is specified in the subclaims.

Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung umfaßt einen Signalvergleicher zur Erzeugung eines Steuersignals für die eine der genannten Antriebseinrichtungen, und zwar erste Geschwindigkeitsprüf- und Signaleinrichtungen zur Erzeugung eines für denA preferred embodiment according to the invention comprises a signal comparator for generating a control signal for the one of the mentioned drive devices, namely first speed test and signaling devices for generating one for the

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Vergleicher bestimmten Signals eines tatsächlichen Wertes, abhängig von der Verschiebung bzw. Veränderung der mechanischen Ausgangsleistung der erwähnten einen Antriebseinrichtung, und zweite Geschwindigkeitsprüf- und Signaleinrichtungen zur Erzeugung eines für den Vergleicher bestimmten Signals eines Sollwertes entsprechend der Verschiebung bzw. Veränderung der mechanischen Ausgangsleistung der anderen Antriebseinrichtung. Vorzugsweise ist eine Signa!umsteuernde/Einrxchtung vorgesehen zur Einstellung des Wertes, der durch eines der Signale des tatsächlichen und des Sollwertes repräsentiert wird, um die Schnittlänge des Materials zu steuern. Zum Beispiel kann die zweite Signaleinrichtung eine Einrichtung umfassen, die auf die andere Antriebseinrichtung anspricht, um ein Signal zu erzeugen, das der Verschiebung der anderen Antriebseinrichtung entspricht. Diese umsteuernde Einrichtung ist zur einstellbaren Umsteuerung des Signals verbunden bzw. angeschlossen, um von diesem das Signal des Sollwertes zu erhalten, das zu dem Signal vor der Umsteuerung eine solche Beziehung hat, daß die Signale des tatsächlichen Wertes und des Sollwertes vorgegebene Beziehung miteinander haben, und zwar in einem stabilen Zustand der Vorrichtung, während die eine Antriebseinrichtung in einer von der anderen Antriebseinrichtung abhängigen und von der Einstellung der Umsteuereinrichtung abhängigen Weise arbeitet, wobei diese Einstellung die Schnittlänge des Materials bestimmt .Comparator specific signal of an actual value, dependent from the shift or change in the mechanical output power of the aforementioned one drive device, and the second Speed testing and signaling devices for generating a setpoint signal intended for the comparator corresponding to the shift or change in the mechanical output power of the other drive device. Preferably a signal reversing / device is provided for setting of the value represented by one of the actual and setpoint signals to the length of cut of the material to control. For example, the second signaling device may comprise a device that is responsive to the other drive device, to generate a signal corresponding to the displacement of the other drive device. This reversing device is connected or connected for the adjustable reversal of the signal in order to receive the signal of the setpoint from this, which has such a relationship to the signal before the reversal that the signals of the actual value and the setpoint have a predetermined relationship with each other, namely in a stable state of the device while the one driving device operates in a manner dependent on the other drive device and on the setting of the reversing device, this setting determines the cutting length of the material.

Entsprechend einem von zwei bevorzugten Systemen ist die erste Antriebseinrichtung die führende (master) und das Servosystem ist ein solches System, das eine integrierende und vergleichende Einrichtung hat, die einerseits von einer ersten Signaleinrichtung gespeist wird, dessen Signal der Geschwindigkeit der zweiten Antriebseinrichtung entspricht, und die andererseits von einer eine einstellbare Amplitude umsteuernden, vorzugsweise vervielfältigenden, Einrichtung gespeist wird, wobei diese wiederum durch eine zweite Signaleinrichtung beaufschlagt wird, deren Signal der Geschwindigkeit des Bahnmaterials entspricht. Das Aus-According to one of two preferred systems, the first drive device is the master and the servo system is such a system that has an integrating and comparing device, on the one hand by a first signaling device is fed, whose signal corresponds to the speed of the second drive device, and the other hand from a an adjustable amplitude reversing, preferably duplicating, device is fed, which in turn is acted upon by a second signal device, the signal of which corresponds to the speed of the web material. The end-

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gangssignal der integrierenden und vergleichenden Einrichtungen erzeugt ein Steuersignal für die Position (oder die abgelaufene Länge), um die zweite Antriebseinrichtung zu steuern-output signal of the integrating and comparing devices generates a control signal for the position (or the expired Length) to control the second drive device

Bei einer Variation dieses Systems ist die ämplitudeneinstellbare umsteuernde Einrichtung (jetzt vorzugsweise.eine Teilereinrichtung) dazu verwendet, das Ausgangssignal der ersten signalgebenden Einrichtung zu verarbeiten entsprechend der Geschwindigkeit der zweiten Antriebseinrichtung, ehe dieses Signal der integrierenden und vergleichenden Einrichtung zugeführt wird.In a variation of this system, the amplitude adjustable Reversing device (now preferably a divider device) used to process the output signal of the first signaling device according to the speed the second drive device before this signal is fed to the integrating and comparing device.

Entsprechend dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform des Systems nach der Erfindung ist der zweite Primär-Antriebsmotor führend (master) und die zweite signalgebende Einrichtung zur Erzeugung eines Signals entsprechend der Geschwindigkeit desselben (des master) ist über eine einstellbare amplitudenumsteuernde bzw. -verändernde (vorzugsweise teilende) Einrichtung mit der integrierenden und vergleichenden Einrichtung verbunden, und zwar entgegengesetzt der ersten signalgebenden Einrichtung, die vorgesehen ist, ein Signal zu erzeugen, das der Geschwindigkeit des Bahnmaterials entspricht. Das Ausgangssignal der integrierenden und vergleichenden Einrichtung kann einer geführten Einrichtung (slave) über eine Servoschleife zugeführt werden. Der Sollwert derselben ist das erwähnte Ausgangssignal. Dieses System kann auch in einer Vfeise verändert werden, ähnlich desjenigen, das zuerst beschrieben ist, und zwar durch Verwendung · der umsteuernden bzw. verändernden Einrichtung zur Verarbeitung des Signals, das die Geschwindigkeit des Bahnmaterials gibt.According to this second preferred embodiment of the system according to the invention, the second prime mover is the prime mover leading (master) and the second signaling device for generating a signal corresponding to the speed of the same (of the master) is communicated via an adjustable amplitude-changing or amplitude-changing (preferably dividing) device connected to the integrating and comparing device, opposite to the first signaling device, the it is provided to generate a signal which corresponds to the speed of the web material. The output of the integrating and comparing device can be fed to a slave device via a servo loop. Of the The nominal value of the same is the aforementioned output signal. This system can also be changed in a way similar to the one that is described first by using the reversing means for processing of the signal that gives the speed of the web material.

Diese voranstehend beschriebenen Ausführungsformen können in vereinfachter Ausführung vorgesehen sein, bei denen Einrichtungen zur Prüfung der Geschwindigkeit des ersten primären Antriebsmotors als indirekte Einrichtung zur Erzeugung eines Signals vorgesehen sind, das die Geschwindigkeit des Materials wiedergibt. These embodiments described above can be provided in a simplified version in which devices for testing the speed of the first primary drive motor as an indirect device for generating a signal are provided that reflects the speed of the material.

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Nachfolgend werden Ausflihrungsformen nach der Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf beigefügte Figuren beschrieben. Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematische Darstellungen von vier Papierschneidemaschinen mit elektronischem Steuersystem. Dabei zeigt Fig.3 eine solche vereinfachte Ausführungsform und Fig.4 eine alternative Ausgestaltung als Blockdiagramm für eine vereinfachte Ausführungsform.Embodiments according to the invention are described below on the basis of examples with reference to the accompanying figures. Figures 1 to 4 show schematic representations of four paper cutting machines with an electronic control system. 3 shows such a simplified embodiment and FIG. 4 shows an alternative embodiment as a block diagram for a simplified embodiment.

Eine Jede Figur zeigt eine Querschneidemaschine mit einem Paar Querschneidemessern 1, die von einem elektrischen Motor 2 angetrieben sind. Es ist ein Schwungrad 3 zwischen die Messer 1 und dem Motor 2 eingefügt, um Veränderungen der zyklischen Geschwindigkeit bzw. Umdrehungsgeschwindigkeit zu begrenzen. Das Schwungrad 3 ist mit den Messern 1 über eine nichtlineare Koppelmechanik 4 verbunden, die die Messergeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit der Papierbahn während des Schneidens synchronisiert. Wie an sich bekannt, umfaßt eine solche Mechanik zwei Viergelenk-Kopplungen. Die Mechanik ist so einstellbar, daß sie zu den einzelnen Bedingungen paßt und diese Einstellung kann mittels eines elektrischen Steuersignals erfolgen, das von einem Servosystem, wie es nachfolgend beschrieben ist, abgeleitet wird. Eine Bahn 5 wird durch eine Zugwalze 8 gezogen, die von einem Elektromotor 9 angetrieben wird. Mit dem Motor 2 ist ein Tachodynamo bzw. -generator 10 gekoppelt, dessen Ausgangssignal-Amplitude proportional der Geschwindigkeit der rotierenden Messer ist.Each figure shows a cross-cutting machine with a pair Cross cutting knives 1 driven by an electric motor 2 are. There is a flywheel 3 inserted between the knife 1 and the motor 2 in order to change the cyclical speed or to limit the speed of rotation. The flywheel 3 is connected to the knives 1 via a non-linear coupling mechanism 4, which synchronizes the knife speed with the speed of the paper web during cutting. As is known per se, such a mechanism comprises two four-bar couplings. The mechanics are adjustable so that they Fits to the individual conditions and this setting can be made by means of an electrical control signal, which is from a Servo system, as described below, is derived. A web 5 is pulled by a pull roller 8, which is of a Electric motor 9 is driven. A speedometer or generator 10 is coupled to the engine 2, its output signal amplitude is proportional to the speed of the rotating blades.

Bei der Ausführungsform nach Fig.1 ist ein weiterer Tachogenerator 13 auf Walzen angebracht, die in tragender Berührung mit der Oberfläche der Papierbahn sind. Vorzugsweise ist dieser Tachogenerator so nahe wie möglich den Querschneidemessern angeordnet (wie mit gestrichelten Linien gezeigt), um ein Maximum an Genauigkeit zu erreichen. Eine andere Stellung vor der Zugwalze 8 ist für dünnes Material, wie z.B. Papier, zweckmäßig, das nicht ausreichend steif genug ist, die Walzen in der dargestelltenIn the embodiment according to FIG. 1 there is a further tachometer generator 13 mounted on rollers which are in bearing contact with the surface of the paper web. This is preferably a tachometer generator placed as close as possible to the cross cutting knives (as shown with dashed lines) to a maximum To achieve accuracy. Another position in front of the draw roller 8 is useful for thin material such as paper, but this is not sufficiently rigid enough, the rollers in the illustrated

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"stromabwärts" gelegenen Position anzutreiben. Die Ausgangs-Signa lamplitude des Tachogenerators 13 ist dementsprechend proportional der Bahngeschwindigkeit.to drive "downstream" position. The output signal amplitude of the tachometer generator 13 is correspondingly proportional the track speed.

Die Ausgangssignale der Tachogeneratoren werden in einem integrierenden Differenzverstärker 12 verglichen, d.h. werden einander entgegengesetzt eingegeben. Da die geforderte Bahnlänge umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit des Schneidmessers ist, wird das Signal des Tachogenerators 13 dem Verstärker 12 über einen einstellbaren Operationsverstärker 17 zugeführt, der als ■Vervielfacher arbeitet. Der Verstärker 17 umfaßt einen Verstärker 18 mit hoher Verstärkung, einen Widerstand 19 und eine einstellbare Gruppe von Widerständen 20. Die Widerstandsgruppe wird mittels Dekadenschalter 11 betrieben, d.h. in den Schaltungskreis ein- und ausgeschaltet. Die Anordnung kenn eine solche sein, daß einer von vier Widerständen pro Dekade entsprechend einem Muster binärer Gewichte ausgewählt ist. Ein jeder Schalter ist in der Lage, eine jede von zehn Stellungen "0" bis "9" anzunehmen. "0000" entspricht maximalem Widerstand (im wesentlichen Schnittlänge =0) und "9999" bedeutet minimaler Widerstand (maximale Schnittlänge).The output signals of the tacho generators are integrated in an integrating Differential amplifiers 12 are compared, i.e. are inputted in opposition to each other. Because the required track length is inversely proportional to the speed of the cutting knife, the signal of the tachometer generator 13 is fed to the amplifier 12 via an adjustable operational amplifier 17, which as ■ Multiplier is working. The amplifier 17 comprises an amplifier 18 with high gain, a resistor 19 and an adjustable group of resistors 20. The resistor group is operated by means of decade switch 11, i.e. in the circuit on and off. The arrangement can be such that one out of four resistors per decade accordingly a pattern of binary weights is selected. Each switch is capable of any of ten positions "0" to "9" to accept. "0000" corresponds to maximum resistance (essentially cutting length = 0) and "9999" means minimum resistance (maximum cutting length).

Das Ausgangssignal des Verstärkers 12, der das Zeitintegral der Differenz zwischen seinen EingangsSignalen wiedergibt, d.h. den Fehler in der Distanz, die die Messer gelaufen sind, wird einem Geschwindigkeitsservo zugeführt, der'einen Tachogenerator 10, einen Differenzverstärker 14 und einen Hochleistungsverstärker . 1.6, der eine Antriebsgleichspannung für den Motor 2 liefert, umfaßt. Das Ausgangssignal des Tachogenerators 10 liefert das Eingangssignal des tatsächlichen Geschwindigkeitswertes für den Verstärker 14. Vorwärts kopplung zum Verstärker 14 ist vom Ausgang des Verstärkers 17 vorgesehen, um eine Kompensation von Geschwindigkeits-Laufzeit-Fehlern zu erreichen. ' Infolge der Integration ist der Arbeitsablauf über alles derjenige eines Servo einer Position oder einer durchlaufenen Distanz.The output signal of the amplifier 12, which is the time integral of the The difference between its input signals, i.e. the Errors in the distance that the knives have run is fed to a speed servo, the 'a tacho generator 10, a differential amplifier 14 and a high power amplifier. 1.6, which supplies a DC drive voltage for motor 2, includes. The output signal of the tachometer generator 10 provides that Actual speed value input to amplifier 14. Feed forward to amplifier 14 is from the output of the amplifier 17 is provided in order to achieve a compensation for speed run-time errors. 'As a result of integration the overall workflow is that of a servo of a position or a traveled distance.

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Fig.2 zeigt eine Abwandlung, bei der der Motor 2 führend ist (master). Dementsprechend ist ein Tachogenerator 15 hinzugefügt , um ein Signal des tatsächlichen Wertes der abschließenden ' Steuerschieife zu haben. Des weiteren ist der Operationsver-* stärker 17 dahingehend verändert, deß sich die einstellbaren Widerstände nunmehr im Eingang des Verstärkers 18 befinden, um einen Teilereffekt zu geben. Die Schalterstellung "0000" (minimale Schnittlänge) entspricht daher noch dem maximalen Widerstand, der faktisch den Motor 9 stoppt.Fig.2 shows a modification in which the engine 2 is leading (master). Accordingly, a tachometer generator 15 is added to a signal of the actual value of the final 'To have tax loop. Furthermore, the operational amplifier 17 is changed to the effect that the adjustable Resistors are now in the input of the amplifier 18 in order to give a divider effect. The switch position "0000" (minimum Cutting length) therefore still corresponds to the maximum resistance that actually stops the motor 9.

Bei den obigen Ausführungsformen ist die angegebene Anordnung der Widerstände speziell derart sicherzustellen, daß die Schaltstellungen in direkter Beziehung mit der Bahnlänge sind, ohne Umrechnung oder Kalibrierung. Dies ist jedoch nicht notwendig und, eis Beispiel, kann die Anordnung bzw. Ausführung des Operationsverstärkers, der bei. der Ausführungsform nach Fig.2 verwendet ist, anstelle desjenigen in der Ausführungsform nach Fig.1 dort verwendet werden, wozu man lediglich eine Umkehr der Bemessung der Dekadenschalter nötig hat.In the above embodiments, the specified arrangement of the resistors is specifically to ensure that the switching positions are in direct relation to the web length, without conversion or calibration. However, this is not necessary and, as an example, the arrangement or design of the operational amplifier, the at. the embodiment of Figure 2 is used instead of that in the embodiment of Figure 1 can be used where you only need to reverse the dimensioning of the decade switches.

Es ist möglich, den Tachogenerator 13 einzusparen und das Signal des Tachogenerators 15 als der Bahngeschwindigkeit entsprechendes Signal zu verwenden. Diese Vereinfachung kann angewendet werden bei einer Ausführungsform sowohl nach Fig.1 als auch nach Fig.2. Es ist angenommen, daß ein vernachlässigbarer Schlupf, zwischen dem Papier, das zu schneiden ist, und der Zugwalze 8 besteht. Fig.3 zeigt eine solche AusfUhrungsform dieser Vereinfachung eines Systems nach Fig.1. In diesem Falle liefert der Tachogenerator 15 das Eingangssignal für den Operationsverstärker. It is possible to save the tachometer generator 13 and the signal of the tachometer generator 15 as corresponding to the web speed Signal to use. This simplification can be used in an embodiment both according to FIG. 1 and according to FIG Fig. 2. It is assumed that a negligible slip, between the paper to be cut and the draw roller 8. 3 shows such an embodiment of this simplification of a system according to Fig.1. In this case, the tachometer generator 15 supplies the input signal for the operational amplifier.

Fig.A zeigt eine weitere Alternative,in der die Dekadenschalter dazu verwendet sind, den "tatsächlichen¹¹ Wert anzupassen, der von dem slave an den integrierenden Verstärker ΐ2 geliefert wird. In diesem Falle ist für den Verstärker 14 eine variableFig.A shows a further alternative in which the decade switches are used ^{to adjust the "actual 11} value that is supplied by the slave to the integrating amplifier ΐ2. In this case, the amplifier 14 is variable

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Rückkopplung vorgesehen, die mit den Dekadenschaltern 11 gekuppelt ist, um eine richtige Umlaufverstärkung für das Servosystem zu erhalten.Feedback provided, which is coupled to the decade switches 11 is to get a proper orbital gain for the servo system to obtain.

Verschiedene Abwandlungen können an dem oben beschriebenen System ausgeführt werden. So können z.B. verschiedene Anordnungen der geschalteten Widerstände anstelle der Widerstände 20 verwendet werden, oder es können diese Widerstände alle zusammen eingespart werden und z.B. durch ein Potentiometer mit vielfacher Umdrehung ersetzt werden.Various modifications can be made to the system described above. For example, different arrangements of the switched resistors can be used instead of the resistors 20, or these resistors can all be used together can be saved and e.g. replaced by a potentiometer with multiple turns.

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Claims

!. ^ Control system for a cross-cutting machine with a cross-cutting device, with a feed device for feeding sheet-like material into the cross-cutting device, with a first drive device for driving the feed device and with a second drive device for operating the cross-cutting device, characterized in that an electronic analog servo system for controlling one of the drive devices (9 or 2) depending on the mode of operation of the other drive device (2 or 9) is provided to the length of the web cut by the cross-cutting device (1) To keep proportions (6) essentially constant, the servo system signaling devices (10, 13, 15) for generating of setpoints and actual values of the system, these devices being speed measuring and testing devices and the system also includes integrating devices downstream of the speedometers has to provide position control of the other drive means.

2. Control system according to claim 1, characterized in that e t that a comparator is provided for generating a control signal for one of the drive devices (2, 9) is, with a first speed checking and signaling device (10, 13, 15) to the comparator a signal an actual value corresponding to the change in the mechanical output of the first drive device (2, 9) feed, and with second speed test and signals devices (13, 15, 10) to the comparator a signal of a setpoint corresponding to the change in the mechanical Feed the output of the other drive device.

3. Control system according to claim 2, characterized e t that an adjustable, amplitude reversing

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or changing device (17) is provided for setting a value, this value being the signal of the actual value or set point to control the length of the cut material.

4. Control system according to claim 3 »marked thereby e t that the reversing or changing device is connected in such a way that it receives the signal of the second Signal device (13, 15) reversed or changed.

5. Control system according to claim 3, characterized in that e t that the reversing or changing device (17) is connected in such a way that it receives the signal of the first Signal device (10) reversed or changed.

6. Control system according to one of claims 1 to 5? characterized in that the first drive device (9) is the other of the drive devices.

7. Control system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second drive device (2) is the other of the drive devices.

8. The control system of claim 6 (wherein claim 6 of claim 3 and 4 is dependent) or according to claim 7 (wherein claim 7 is dependent on claims 3 and 5), thereby g e k e η η ζ e i c h η e t that the reversing device is an amplitude-multiplying device.

9. A control system according to claim 6 (wherein claim 6 is dependent on claims 3 and 5) or according to claim 7 (wherein claim 7 of claim 3 and 4 is dependent), characterized in that the reversing device is a Amplitude, dividing device is.

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10. Control system according to one of claims 3 Ms 5 and 8 and 9 or 6 (with claim 6 depending on claim 3), characterized in that the output signal is the Comparison device with one of the drive devices via a speed control servc loop is connected, the setpoint for this from the comparator is fed.

11. Control system according to claim 5 and 10 (depending on claim 8 or 9) »characterized in that the The reversing device is mechanically coupled to a device for adjusting the gain of the servo loop.

12. Control system according to claim 3 or according to one of claims 4 to 11 (depending on claim 3) _f, characterized in that the Umsteuierenden'Einrichtung is a resistance device (20) with a variably adjustable resistance value.

13 · Control system according to claim 12, characterized in that it is k e η η ζ ei chn e t that the resistance device (20) has a number of resistors and decade switches (11).

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