Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum zeitgleichen Zusammenführen eines kontinuierlich angetriebenen ersten Teiles mit einem intermittierend angetriebenen zweiten Teil an einer ortsfesten Stelle, mit einer Einschaltsteuerung für den intermittierenden Antrieb, die auf das Vorbeilaufen des ersten Teiles an einer der ortsfesten Stelle vorgelagerten Steuerstelle anspricht, um nach einer von der Geschwindigkeit des ersten Teiles abhängigen Verzögerungszeit den intermittierenden Antrieb einzuschalten.
Solche Einrichtungen finden ihre Anwendung überall dort, wo ein intermittierender Antrieb auf einen kontinuierlichen Antrieb derart abzustimmen ist, dass von den beiden Antrieben bewegte Teile zu gleicher Zeit und am gleichen Ort zusammentreffen.
Als Beispiel sei das mit einem hin und her antreibbaren Markierorgan auszuführende Markieren eines bestimmten (z. B. jedes hundertsten) Stückes aus einer regelmässigen Folge vieler solcher Stücke, welche kontinuierlich an dem Markierorgan vorbeigefördert werden, genannt.
Ähnliche Anwendungsbeispiele finden sich an kontinuierlich bewegten Fertigungsstrassen, auf denen gleichzeitig Produkte gleicher Art (z. B. elektrische Schalter), jedoch in verschiedenen Ausführungsformen (z. B. mit Ruhekontakten oder mit Arbeitskontakten) vollautomatisch montiert werden.
Die örtliche Koinzidenz der beiden Antriebe, d. h. der Ort des Aufeinandertreffens des intermittierend angetriebenen mit dem kontinuierlich angetriebenen Teil ist durch die Bewegungsbahnen der beiden angetriebenen Teile gegeben. Die örtliche Koinzidenz genügt aber für ein Zusammenführen der beiden Teile nicht. Es muss vielmehr auch die zeitliche Koinzidenz erfüllt sein, d. h. die beiden Teile müssen gleich- zeitig am Ort, wo sich die beiden Bewegungsbahnen treffen, eintreffen.
Um diese zeitliche Koinzidenz zu erreichen, sind Einrichtungen der eingangs genannten Art bekannt geworden.
Dabei wird - zur Gewinnung einer Art Vorgabezeit an einer dem vorgesehenen Ort des Aufeinandertreffens vorgelagerten Stelle der Bewegungsbahn des kontinuierlich angetriebenen Teiles - in der Folge Steuerstelle genannt das Vorbeilaufen des kontinuierlich angetriebenen Teiles erfasst und damit der intermittierende Antrieb in Gang gesetzt.
Solche Einrichtungen arbeiten aber nur so lange befriedigend, als die Geschwindigkeitsänderungen des kontinuierlichen Antriebes nicht zu hohe Werte annehmen.
Bedenkt man, dass der kontinuierlich angetriebene Teil schon bei Geschwindigkeiten in der Grössenordnung von 35 m/min, die heute ohne weiteres im Bereich der Fördertechnik liegen, zum Durchlaufen einer Strecke von 50 mm eine Zeit von nur 0,086 sec benötigt, lassen sich deutlich die Schwierigkeiten abschätzen, die zur Gewährleistung nicht nur der zeitlichen Koinzidenz der beiden Antriebe, sondern auch der örtlichen Koinzidenz ohne Inkaufnahme einer zu Unregelmässigkeiten führenden Streuung zu überwinden sind.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Über- windung dieser Schwierigkeiten.
Sie beruht auf der Erkenntnis, dass die Berücksichtigung einer nur von der Geschwindigkeit des kontinuierlichen Antriebes und vom Abstand zwischen der Steuerstelle und der Auftreffstelle allein abhängige Vorgabezeit nicht genügt, um die angestrebte Präzision der örtlichen Koinzidenz zu erreichen.
Es muss vielmehr zur Bestimmung der Vorgabezeit ein weiterer Faktor berücksichtigt werden, der bei den bisher bekannten Einrichtungen vernachlässigt wurde. Dieser Faktor hängt mit den Gegebenheiten jedes intermittierenden Antriebes zusammen, die darin bestehen, dass ein solcher Antrieb zunächst eingeschaltet werden muss (sei es über Schalter oder Kupplungen), und dass anschliessend der Antrieb den angetriebenen Teil bis auf eine vorbestimmte Endgeschwindigkeit während einer von der Massenträgheit des Systems abhängigen Zeit beschleunigen muss. Für diese Operationen ist ebenfalls Zeit aufzuwenden, wozu noch andere Verlustzeiten infolge Schlupfes in der intermittierend einzuschaltenden Antriebsvorrichtung kommen.
Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die derart ausgebildet ist, dass auch die Summe der zuletzt genannten, aber bisher unberücksichtigt gebliebenen Zeiten in Betracht gezogen wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die vorgeschlagene Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltsteuerung eine Verzögerungszeit-Charakteristik nach folgender Gleichung aufweist:
EMI1.1
in der s die Strecke zwischen der ortsfesten Stelle und der
Steuerstelle und t, eine von der Anlaufzeit des intermittierenden Antriebes abhängige Zeit bedeuten.
Dabei soll unter dem Begriff Anlaufzeit die Summe der bisher unberücksichtigt gebliebenen Zeiten, wie sie weiter oben angeführt sind und die bei jedem Einschaltvorgang eines intermittierenden Antriebes notwendigerweise aufzuwenden sind, verstanden werden.
Diese Anlaufzeit kann sich aus einer (meistens konstanten) Ansprechzeit der den intermittierenden Antrieb einschaltenden Schaltung und einer Beschleunigungszeit zusammensetzen, die ihrerseits von der Endgeschwindigkeit des intermittierenden Antriebes und von der Massenträgheit der und allenfalls vom Schlupf zwischen den zu diesem Antrieb gehörenden Bestandteilen abhängig ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand eines im Druckereigewerbe verwendeten Paketauslegers näher beschrieben. Seine Aufgabe besteht darin, eine Anzahl Exemplare in einem kontinuierlich fortbewegten Strom von Druckprodukten abzuzählen, nach Erreichen der vorbestimmten Anzahl Exemplare eine Trennschaufel in den Strom einzuschlagen und aus den dadurch entstehenden Stromabschnitten einzelne Pakete zu bilden. Die an diesem Paketausleger vorgesehene Einrichtung dient mithin dazu, den Antrieb der (intermittierend angetriebenen) Trennschaufel so zu steuern, dass deren Einschlag in den Strom genau dann erfolgt, wenn dasjenige (kontinuierlich angetriebene) Exemplar, das an den stromaufwärts angeordneten Zähler (Steuerstelle) den Auslöseimpuls verursacht hat, die Einschlagstelle der Schaufel erreicht.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch die Anordnung des Paketauslegers,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung für die Anordnung der Fig. 1,
Fig. 3 eine der Stufen der Blockschaltung nach Fig. 2, und
Fig. 4 eine Schaltung, die dem Blockschaltbild nach Fig. 3 entspricht.
Aus Fig. 1 ist ein kontinuierlich laufendes Förderband 1 ersichtlich, mit dem eine Vielzahl von teilweise sich überlappenden Einzelexemplaren 2 eines Druckereierzeugnisses kontinuierlich fortbewegt werden.
Der aus den Einzelexemplaren 2 bestehende sog. Schuppenstrom soll nun in Abschnitte von einer vorbestimmten Anzahl Einzelexemplaren unterteilt werden. Die Auszählung erfolgt mittels eines Zählers 4, der einen die vorlaufenden Falze der Einzelexemplare 2 bestreichenden Fühler 5 aufweist, der über einen Kontakt 6 Impulse erzeugt, die vom Vorwahl-Zählwerk im Zähler 4 gezählt werden.
Um eine Strecke s stromabwärts (Pfeil 7) in bezug auf den Fühler 5 ist der Einschlagpunkt der Trennschaufel 3 angeordnet, welche um eine ortsfeste Achse 8 im Sinne des Pfeiles 9 intermittierend angetrieben ist.
Dieser Antrieb der Schaufel 3 ist über Kupplungen (nicht dargestellt) vom Antrieb des Förderbandes 1 abgenommen.
Der Einschaltimpuls für diese nicht dargestellten Kupplungen gelangt nun vom Vorwahlzähler über die in Fig. 2 dargestellte Schaltung zu den Kupplungen.
Daraus (Fig. 2) ist ersichtlich, dass diese Schaltung neben dem Vorwahlzähler 4 und dem diesem vorgeschalteten Impulsgeber 5, 6 zwei Zeitglieder aufweist. Das erste Zeitglied ist ein Verzögerungsglied 10 und verzögert den beim Erreichen der vorbestimmten Anzahl Einzelexemplare 2 erzeugten Ausgangsimpuls des Vorwahlzählers 4 um eine von der Geschwindigkeit v des Bandes 1 und von der Strecke s abhängige Zeit. Diese Verzögerungszeit beträgt im vorliegenden Falle (#####), wobein eine positive Zahl grösser als 1 ist,
Das zweite Zeitglied ist ein Korrekturglied 11 und ergänzt die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 10 um einen weiteren Betrag, der von der Anlaufzeit ta im Sinne der zuvor gegebenen Definition abhängig ist.
Mathematisch entspricht diese Ergänzung der Zeit
EMI2.1
Das Korrekturglied kann nicht nur den Beitrag ta allein liefern, weil dieser negativ ist und dementsprechend allein gesehen eine Vorverlegung des Einschaltzeitpunktes zu einer Zeit bedingen würde, bei der der Einschaltzeitpunkt bereits verflossen ist.
Die Summe der von den beiden Zeitgliedern bewirkten Gesamtverzögerung tv ergibt sich somit wie folgt:
EMI2.2
Das Korrekturglied 11 besteht im wesentlichen (Fig. 3) aus einem Multivibrator 12, einem spannungsabhängigen Netzwerk 13 und aus einem Tachogenerator 14.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, weist der Multivibrator zwei Transistoren T1 und T2 auf. Die Basis des ersten Transistors T1 ist an den Ausgang des Verzögerungsgliedes 10 angeschlossen, während der Kollektor des zweiten Transistors T2 über einen Kopplungskondensator C2 den über einen Ausgangsverstärker nicht dargestellt) zu der Antriebskupplung 15 der Trennschaufel führenden Ausgang bildet.
Die Basis des zweiten Transistors T2 ist über einen Kondensator C1 mit dem Kollektor des ersten Transistors T1 verbunden sowie über das spannungsabhängige Netzwerk 13 mit dem Ausgang des Tachogenerators 14. Der Tachogenerator 14 ist seinerseits mit dem kontinuierlichen Antrieb des Bandes 1 verbunden und liefert eine Spannung, die direkt proportional zur Geschwindigkeit des Bandes ist.
Bevor der Steuerimpuls aus dem Vorwahlzähler 4 über das erste Verzögerungsglied 10 zum Multivibrator 12 des Korrekturgliedes 11 gelangt, ist der Transistor T1 gesperrt und der Transistor T2 leitend. Der monostabile Multivibrator 12 ist in seiner stabilen Lage. Dementsprechend liegt die eine Elektrode des Kondensators C1 über R2 am Spannungsnullpunkt, die andere Elektrode über die Diode D und die Basis-Emitterstrecke des Transistors T2 an der negativen Spannungsquelle - U. Der Kondensator C1 weist somit eine Ladung auf, die durch das Potential - U sowie durch seine Kapazität gegeben ist.
Gelangt der im Verzögerungsglied 10 verzögerte Steuerimpuls an die Basis des Transistors T1, so wird dieser leitend und der monostabile Multivibrator kippt in seine unstabile Lage. Die Basis des Transistors T2 wird durch den Kondensator C1 in Sperrichtung vorgespannt, dabei hat die Diode D den Zweck, unzulässig hohe Sperrspannungen an der Basis des Transistors T2 zu verhindern. (Transistor T2 wird gesperrt.) Der Ladungsüberschuss im Kondensator C1, der durch die nunmehr verminderte Potentialdifferenz gegeben ist, entlädt sich nun über das spannungsabhängige Netzwerk 13 gegen die positive Spannung des Tachogenerators. Sobald der Kondensator C1 so weit entladen ist, dass die Diode D in Durchlassrichtung betrieben wird und somit der Transistor T2 Basisstrom erhält, wird der Transistor T2 wieder leitend und der monostabile Multivibrator kippt in seine stabile Lage zurück.
Die Rückkippflanke dient als Auslöseimpuls für den Ausgangsverstärker (nicht dargestellt), welcher die Kupplung 15 des Trennschaufelantriebes steuert.
Je höher die vom Tachogenerator 14 gelieferte Spannung (d. h. je höher die Geschwindigkeit des Bandes 1), desto kürzer wird die Rückkippzeit des Multivibrators; und zwar nimmt die Rückkippzeit wegen des spannungs abhängigen Netzwerks überproportional in bezug auf die Tachospannung ab, womit gewährleistet ist, dass die Impulsverzögerung plus Schlupf (bzw. Beschleunigungs-) Anteil, multipliziert mit der entsprechenden Bandgeschwindigkeit über den gesamten Geschwindigkeitsbereich einen konstanten Weg ergibt.
Die Reihenfolge der beiden Zeitglieder 10, 11 in der Schaltung lässt sich vertauschen, denn beide liefern einen positiven Anteil an die Gesamtverzögerungszeit tv.
Bei einer besonderen Ausführungsform kann sogar das Verzögerungsglied 10 entfallen. Dies ist dann der Fall, wenn die Steuerstelle sehr nahe an der ortsfesten Stelle angeordnet ist, d. h. wenn die Strecke s sehr kurz ist. Dies würde im Sinne der im Zusammenhang mit den Gliedern 10, 11 gebrauchten Gleichungen bedeuten, dass n = 1 gewählt wird.
Dann würde der vom Verzögerungsglied 10 anfallende Beitrag an die Gesamtverzögerungszeit gleich null, d. h. das Verzögerungsglied 10 kann entfallen. Bedingung ist allerdings, dass die Anlaufzeit ta in jedem Falle kleiner oder gleich # ist.