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DE19520568C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Schneidwerkzeuges beim Zerschneiden eines zusammenhängenden Bandes aus plastisch verformbaren Material - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Schneidwerkzeuges beim Zerschneiden eines zusammenhängenden Bandes aus plastisch verformbaren Material

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DE19520568C1
DE19520568C1 DE19520568A DE19520568A DE19520568C1 DE 19520568 C1 DE19520568 C1 DE 19520568C1 DE 19520568 A DE19520568 A DE 19520568A DE 19520568 A DE19520568 A DE 19520568A DE 19520568 C1 DE19520568 C1 DE 19520568C1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Position eines Schneidwerkzeuges beim Zerschneiden eines zusammenhängenden Bandes aus plastisch verformbaren Material, das auf einem Strang aneinanderstoßender Unterformen gefördert wird, in einzelne Formstücke.
Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise bei der Herstellung von Betondachsteinen nach dem Strangpreßverfahren benötigt. Dabei wird auf einen kontinuierlich geförderten Strang von aneinanderstoßenden Unterformen gleicher Länge eine Frischbetonschicht als zusammenhängendes Band aufgebracht, das auf der Oberseite durch Formwerkzeuge entsprechend der für Betondachsteine üblichen Oberflächenkontur geformt wird. Diese kontinuierlich aufgebrachte Frischbetonschicht wird anschließend in einer Schneidstation jeweils am Ende einer jeden Unterform mittels eines als Messer ausgebildeten Schneidwerkzeuges zerschnitten, so daß jede Unterform ein einzelnes Formstück trägt, hier einen Betondachsteinrohling. Dazu ist es erforderlich, das Schneidwerkzeug so zu positionieren, daß der Schnitt stets exakt an der Stoßstelle zwischen zwei Unterformen erfolgt. Üblicherweise bewegt sich der Strang in horizontaler Richtung und das Schneidwerkzeug in vertikaler Richtung. Um ein Abheben der Formstücke von den Unterformen beim Herausziehen des Schneidwerkzeuges zu verhindern, bewegt sich das Schneidwerkzeug während des Schnitts mit derselben Horizontalgeschwindigkeit wie die Unterformen selbst.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorhergehend beschriebenen Herstellverfahrens ist aus der DE 22 52 047 C3 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist das von einem Druckluftzylinder betätigte Schneidwerkzeug an einem in horizontaler Richtung reversierbar bewegbaren Schlitten montiert, wobei der Schlitten über eine Kurbel und eine Pleuelstange angetrieben wird. Die Kurbel ist über Ketten mit dem Antrieb einer Förderkette verbunden, die den Strang der aneinanderstoßenden Unterformen kontinuierlich fördert. Hierbei sind die Drehbewegung der Kurbel und die Vorschubbewegung der Förderkette so aufeinander abgestimmt, daß die Kurbel eine volle Umdrehung ausführt, während das von dem Strang von Unterformen geförderte Band aus Frischbeton um die Länge einer Unterform gefördert wird.
Die Verarbeitungseigenschaften des Frischbetons sind u. a. vom Feuchtigkeitsgehalt des Frischbetons abhängig. Bei unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten ergeben sich bei der Formung des Frischbetons unterschiedlich große Reibungswiderstände, die unterschiedliche Längendehnungen der Förderkette bewirken. Infolge der Längendehnung der Förderkette wird das von dem Strang von Unterformen geförderte Band aus Frischbeton bei einer Umdrehung der Kurbel nicht mehr um die Länge einer Unterform gefördert, so daß die Position des Schneidwerkzeuges beim Zerschneiden des Bandes relativ zu der Stoßstelle zweier Unterformen verschoben ist, und das Band nicht mehr an der Stoßstelle zwischen den Unterformen geschnitten wird. Es entsteht Schnittversatz. Das Schneidwerkzeug kann in diesem Fall beim Zerschneiden des Bandes auf eine der Unterformen aufschlagen, so daß Schneidwerkzeug und Unterform beschädigt werden können.
Bei dem bekannten Herstellverfahren wird die Position des Schneidwerkzeuges einmalig auf die Verarbeitungseigenschaften des Frischbetons abgestimmt. Hierbei wird der bei Produktionsbeginn auftretende Schnittversatz ausgeglichen. Der Ausgleich des Schnittversatzes erfolgt bei der bekannten Vorrichtung, indem die Position des Schneidwerkzeuges relativ zur Förderrichtung des Bandes verändert wird. Hierzu wird der das Schneidwerkzeug tragende Schlitten um den Betrag der Längendehnung der Förderkette verschoben, bis das Schneidwerkzeug das Band wieder exakt an der Stoßstelle zweier Unterformen zerschneidet. Da der Feuchtigkeitsgehalt des Frischbetons keine konstante Größe ist, verändern sich die Verarbeitungseigenschaften des Frischbetons während der Produktion, so daß sich der Betrag der Längendehnung der Förderkette verändert und erneut Schnittversatz entsteht. Eine kontinuierliche Überwachung von Schnittversatz erfolgt bei dem bekannten Herstellverfahren nicht, so daß ein während der Produktion entstehender Schnittversatz selten bemerkt und durch eine Veränderung der Position des Schneidwerkzeuges ausgeglichen wird.
Aus der DE 34 22 642 A1 ist eine Vorrichtung zum Schneiden eines von einer Fördereinrichtung geförderten Strangs aus plastischer Masse bekannt. Die Vorrichtung weist einen mit einem Schneidwerkzeug versehenen Schneidwagen auf, der mittels eines hydraulischen Arbeitszylinders in Förderrichtung des Strangs reversierend bewegbar ist. Um zu gewährleisten, daß der Schneidwagen stets mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wird wie der zu zerschneidende Strang, sind am Schneidwagen als Sensoren zwei in Förderrichtung des Strangs zueinander beabstandete Lichtschranken vorgesehen, die beim Passieren des freien Endes des Strangs Signale abgeben aus denen die Geschwindigkeit des Strangs ermittelbar ist. Die ermittelte Geschwindigkeit des Strangs wird mit der Geschwindigkeit des Schneidwagens verglichen. Falls eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Strang und Schneidwagen besteht, wird ein elektrohydraulisches Servoventil angesteuert, das auf den den Schneidwagen antreibenden Arbeitszylinder einwirkt und damit die Geschwindigkeit des Schneidwagens bzw. des Schneidwerkzeugs verändert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Schneidwerkzeuges beim Zerschneiden eines zusammenhängenden Bandes aus plastisch verformbaren Material, zu schaffen, bei dem zum Ausgleich von Schnittversatz eine automatische und von den Verarbeitungseigenschaften des Materials abhängige Korrektur der Position des Schneidwerkzeuges erfolgt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Zerschneiden des Bandes jede Unterform mit dem auf ihr liegenden Formstück an zwei Sensoren vorbei geführt wird, wobei der erste Sensor ein von der Anwesenheit der Unterform in seiner Intensität abhängiges erstes Signal und der zweite Sensor ein von der Anwesenheit des Formstückes in seiner Intensität abhängiges zweites Signal abgibt, daß die Signale beim Passieren des Endes der Unterform bzw. des Formstückes dahingehend ausgewertet werden, ob zuerst die Änderung der Intensität des ersten oder des zweiten Signals auftritt, und daß zumindest ein Steuerungssignal gebildet wird, aufgrund dessen die Position des Schneidwerkzeuges relativ zur Förderrichtung des Bandes verändert wird, bis die Änderungen der Intensitäten beider Signale gleichzeitig auftreten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Position des Schneidwerkzeuges einmal bei Produktionsbeginn auf die Verarbeitungseigenschaften des plastisch verformbaren Materials abgestimmt, so daß das Schneidwerkzeug das Band exakt an der Stoßstelle zwischen zwei Unterformen zerschneidet und das einzelne Formstück deckungsgleich auf der Unterform liegt. Beim Vorbeiführen der Unterform und des daraufliegenden einzelnen Formstückes an den Sensoren werden daher erste und zweite Signale abgegeben, deren Intensität sich beim Passieren der Enden von Unterform und Formstück gleichzeitig ändert.
Eine Änderung der Verarbeitungseigenschaften des plastisch verformbaren Materials während der Produktion kann eine Vergrößerung der Längendehnung der Förderkette bewirken. In diesem Fall ist die Position des Schneidwerkzeuges relativ zur Stoßstelle der Unterformen in Förderrichtung verschoben, so daß das Band zu früh zerschnitten wird, und das Ende der Unterform unter dem daraufliegenden geschnittenen Formstück hervorragt. Beim Passieren der Enden von Unterform und Formstück ändert sich die Intensität des ersten Signales daher später als die Intensität des zweiten Signales. Aufgrund der Auswertung wird ein negatives Steuerungssignal erzeugt, aufgrund dessen die Position des Schneidwerkzeuges entgegen der Förderrichtung des Bandes verschoben wird. Die Verschiebung des Schneidwerkzeuges wird durch ein zweites Steuerungssignal beendet, sobald die Auswertung der Signale ergibt, daß die Änderung der Intensitäten beider Signale wieder gleichzeitig auftritt.
Bewirkt die Änderung der Verarbeitungseigenschaften eine Verringerung der Längendehnung der Förderkette, so ist die Position des Schneidwerkzeuges relativ zur Stoßstelle der Unterformen und entgegen der Förderrichtung verschoben, so daß das Band zu spät zerschnitten wird und das Ende des Formstückes über die Unterform hinausragt. In diesem Fall ändert sich beim Passieren der Enden von Unterform und Formstück die Intensität des ersten Signales früher als die Intensität des zweiten Signales. Aufgrund der Auswertung wird ein positives Steuerungssignal erzeugt, aufgrund dessen die Position des Schneidwerkzeuges in Förderrichtung des Bandes verschoben wird. Die Verschiebung des Schneidwerkzeuges wird wiederum durch ein zweites Steuerungssignal beendet, sobald die Auswertung der Signale ergibt, daß die Änderung der Intensitäten beider Signale wieder gleichzeitig auftritt.
Beim Vorbeiführen von Unterformen mit deckungsgleich auf ihnen liegenden Formstücken kann es infolge zufällig verkanteter Unterformen vorkommen, daß sich die Intensität der Signale nicht gleichzeitig ändert, so daß die Signale fälschlicherweise als Schnittversatz ausgewertet werden. Um in diesem Fall eine sofortige Veränderung der Position des Schneidwerkzeuges zu verhindern, ist es vorteilhaft, das Steuerungssignal erst zu erzeugen, wenn die Auswertung mehrerer Signalpaare gleiche Ergebnisse gezeigt hat.
Bei einem Defekt der Sensoren oder bei einem Stillstand der Produktion kann es vorkommen, daß von den Sensoren ein Dauersignal oder überhaupt kein Signal abgegeben wird. Eine ständige Funktionsüberwachung der Sensoren und ein Erkennen eines Produktionsstillstandes ist möglich, wenn die Zeitdauer der ersten und/oder der zweiten Signale mit einer Soll­ zeitdauer verglichen wird. Werden die Signale beispielsweise für eine längere Zeitdauer erzeugt als die zum Vorbeiführen von Unterform und Formstück an den Sensoren benötigte Zeit, so steht die Produktion still oder die Sensoren sind defekt. Zum gleichen Zweck kann die Zeitdauer der ersten und/oder der zweiten Signale mit dem zeitlichen Soll-Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unterformen bzw. Formstücken verglichen werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Vorrichtung verwendet werden, die einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor, eine Auswerteeinheit, eine mit der Auswerteeinheit verbundene Steuereinheit und eine von der Steuereinheit ansteuerbare Vorschubeinrichtung für ein Schneidwerkzeug aufweist.
Eine Korrektur der Position des Schnittes kann unverzüglich vorgenommen werden, wenn die von den Sensoren abgegebenen Signale von der Auswerteeinheit ausgewertet und das Ergebnis der Auswertung an die Steuereinheit übermittelt wird. Dies kann in einfacher Weise geschehen, wenn Auswerte- und Steuereinheit miteinander kombiniert als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgeführt sind. Die Steuereinheit kann mittels eines von ihr erzeugten ersten Steuerungssignals eine Vorschubeinrichtung ansteuern, die das Schneidwerkzeug relativ zur Förderrichtung des Bandes und in die zum Ausgleich des Schnittversatzes erforderliche Richtung bewegt. Ermittelt die Auswerteeinheit bei der Auswertung der Signale keinen Schnittversatz mehr, d. h. die Intensität beider Signale ändert sich wieder gleichzeitig, so erzeugt die Steuereinheit ein zweites Steuerungssignal, woraufhin die Vorschubeinrichtung die Bewegung des Schneidwerkzeuges beendet.
Eine berührungslose und verschleißfreie Erfassung von Unterform und Formstück kann erfolgen, wenn die Sensoren auf elektromagnetische Wellen, vorzugsweise auf Infrarotwellen, ansprechen, die an der Unterform bzw. am Formstück reflektiert werden. Also Sensoren können auch Lichtschrankensysteme verwendet werden.
Die Auswerteeinheit kann einen Zählerbaustein aufweisen, der aufeinanderfolgende gleiche Signalpaare registriert und erst bei einer bestimmten Anzahl von Wiederholungen die Erzeugung des ersten Steuerungssignals durch die Steuereinheit zuläßt. Auf diese Weise kann bei einer zufällig auftretenden Änderung der Intensitäten der Signale und einer daraus resultierenden Auswertung eine sofortige Veränderung der Position des Schneidwerkzeuges unterbunden werden.
Um die Zeitdauer des ersten und/oder des zweiten Signales mit einer Soll-Zeitdauer vergleichen zu können, kann die Auswerteeinheit ein Zeitglied aufweisen.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgendem näher erläutert wird.
Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Feststellung der Position eines Schneidwerkzeuges beim Zerschneiden eines zusammenhängenden Bandes aus plastisch verformbaren Material in einzelne Formstücke in der Seitenansicht.
In Fig. 1. ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Feststellung der Position eines Schneidwerkzeuges 12 beim Zerschneiden eines zusammenhängenden Bandes 14 aus plastisch verformbaren Material in einzelne Formstücke 16 in der Seitenansicht dargestellt. Die Vorrichtung 10 ist bei der Herstellung von Betondachsteinen im Strangpreßverfahren eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird auf einen von einer Transporteinrichtung 18 kontinuierlich geförderten Strang von aneinanderstoßenden Unterformen 20 ein endloses Band 14 aus Frischbeton aufgebracht, das auf der Oberseite durch Formwerkzeuge der für Betondachsteine üblichen Oberflächenkontur entsprechend geformt wird. Dieses kontinuierlich aufgebrachte Band 14 wird anschließend von dem Strang von Unterformen 20 einer Schneidstation 22 zugeführt, wo es in einzelne Formstücke 16 zerschnitten wird.
Die Transporteinrichtung 18 weist ein Gestell 24 auf, in dem eine in Förderrichtung 26 umlaufende Förderkette 28 angeordnet ist, die den Strang von Unterformen 20 fördert. Die Schneidstation 22 weist ein in einer Schwalbenschwanzführung 30 gelagertes Gestell 32 auf, an dem ein in horizontaler Richtung reversierbar bewegbarer Schlitten 34 angeordnet ist, der über eine Kurbel 36 und eine Pleuelstange 38 angetrieben wird. Die Kurbel 36 und die Förderkette 28 der Transporteinrichtung 18 werden durch denselben Antrieb angetrieben, wobei die Drehbewegung der Kurbel 36 und die Vorschubbewegung der Förderkette 28 so aufeinander abgestimmt, daß die Kurbel 36 eine volle Umdrehung ausführt, während das von dem Strang von Unterformen 20 transportierte Band 14 um die Länge einer Unterform 20 gefördert wird. Am Schlitten 34 der Schneidstation 22 ist das durch einen Druckluftzylinder 40 betätigbare als Messer ausgebildete Schneidwerkzeug 12 montiert, das das Band 14 durch eine vertikale Schnittbewegung jeweils am Ende einer jeden Unterform 20 zerschneidet, so daß jede Unterform 20 ein einzelnes Formstück 16 trägt, hier einen Betondachsteinrohling.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist zwei Sensoren 42, 44 auf, die je einen Sender für Infrarotwellen aufweisen und auf reflektierte Infrarotwellen ansprechen. Die Sensoren 42, 44 sind in einer Ebene liegend unmittelbar hinter dem Schneidwerkzeug 12 der Schneidstation 22 angeordnet, wobei der erste Sensor 42 seitlich am Gestell 24 der Transporteinrichtung 18 und der zweite Sensor 44 oberhalb der Transporteinrichtung 18 am Gestell 32 der Schneidstation 22 angeordnet ist. Auf diese Weise wird nach dem Zerschneiden des Bandes 14 jede Unterform 20 mit dem auf ihr liegenden Formstück 16 an den Sensoren 42, 44 vorbeigeführt. Hierbei wird vom ersten Sensor 42 ein von der Anwesenheit der Unterform 20 in seiner Intensität abhängiges erstes Signal und von dem zweiten Sensor 44 ein von der Anwesenheit des Formstückes 16 in seiner Intensität abhängiges zweites Signal abgegeben. Die Sensoren 42, 44 sind mit einer Auswerteeinheit 46 verbunden, die die von den Sensoren 42, 44 abgegebenen Signale auswertet. Die Auswertung der Signale erfolgt beim Passieren des Endes der Unterform 20 bzw. des Formstückes 16 wobei festgestellt wird, ob zuerst die Änderung der Intensität des ersten oder des zweiten Signals auftritt. Die Auswertung ergibt die Information, ob ein Schnittversatz vorhanden ist und in welche Richtung eine zum Ausgleich des Schnittversatzes erforderliche Verschiebung des Schneidwerkzeuges 12 erfolgen muß. Die Auswerteeinheit 46 ihrerseits ist mit einer Steuereinheit 48 verbunden, an die das Ergebnis der Auswertung übermittelt wird. Ist ein Schnittversatz vorhanden, so erzeugt die Steuereinheit 48 ein erstes Steuerungssignal, aufgrund dessen eine Vorschubeinrichtung 50 angesteuert wird, die die Position des Schneidwerkzeuges 12 relativ zur Förderrichtung 26 des Bandes 14 verändert. Die Vorschubeinrichtung 50 ist über eine Schubstange 52 mit dem Gestell 32 der Schneidstation 22 verbunden, so daß das Schneidwerkzeug 12 zusammen mit dem Gestell 32 der Schneidstation 22 in die zum Ausgleich des Schnittversatzes erforderliche Richtung verschiebbar ist. Die Vorschubeinrichtung 50 verschiebt das Schneidwerkzeug 12 solange bis die Änderung der Intensitäten beider Signale wieder gleichzeitig erfolgt und die Auswerteeinheit 46 keinen Schnittversatz mehr ermittelt. Die Steuereinheit 48 erzeugt daraufhin ein zweites Steuerungssignal, welches die Vorschubeinrichtung 50 abschaltet und so die Verschiebung des Schneidwerkzeuges 12 beendet.
Die Auswerteeinheit 46 weist einen Zählerbaustein auf, der erst drei aufeinanderfolgende, gleiche Signalpaare registriert bevor das Ergebnis der Auswertung an die Steuereinheit 48 übermittelt und von dieser ein erstes Steuerungssignal erzeugt wird. Ferner ist die Auswerteeinheit 46 mit einem Zeitglied versehen, das die Zeitdauer der ersten und zweiten Signale mit der zum Vorbeiführen von Unterform 20 und Formstück 16 an den Sensoren 42, 44 erforderlichen Zeitdauer vergleicht.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung der Position eines Schneidwerkzeuges (12) beim Zerschneiden eines zusammenhängenden Bandes (14) aus plastisch verformbaren Material, das auf einem Strang aneinanderstoßender Unterformen (20) gefördert wird, in einzelne Formstücke (16), dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zerschneiden des Bandes (14) jede Unterform (20) mit dem auf ihr liegenden Formstück (16) an zwei Sensoren (42, 44) vorbei geführt wird, wobei der erste Sensor (42) ein von der Anwesenheit der Unterform (20) in seiner Intensität abhängiges erstes Signal und der zweite Sensor (44) ein von der Anwesenheit des Formstückes (16) in seiner Intensität abhängiges zweites Signal abgibt, daß die Signale beim Passieren des Endes der Unterform (20) bzw. des Formstückes (16) dahingehend ausgewertet werden, ob zuerst die Änderung der Intensität des ersten oder des zweiten Signals auftritt, und daß zumindest ein Steuerungssignal gebildet wird, aufgrund dessen die Position des Schneidwerkzeuges (12) relativ zur Förderrichtung (26) des Bandes (14) verändert wird, bis die Änderungen der Intensitäten beider Signale gleichzeitig auftreten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal erst erzeugt wird, wenn die Auswertung mehrerer Signalpaare gleiche Ergebnisse gezeigt hat.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der ersten und/oder zweiten Signale mit einer Soll-Zeitdauer verglichen wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen ersten Sensor (42) und einen zweiten Sensor (44), eine Auswerteeinheit (46), eine Steuereinheit (48) und eine von der Steuereinheit (48) ansteuerbare Vorschubeinrichtung (50) für das Schneidwerkzeug (12) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (42, 44) auf reflektierte elektromagnetische Wellen, vorzugsweise auf Infrarotwellen, ansprechen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (46) einen Zählerbaustein aufweist, der aufeinanderfolgende, gleiche Signalpaare registriert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (46) zum Vergleich der Zeitdauer des ersten und/oder des zweiten Signales mit einer Soll- Zeitdauer ein Zeitglied aufweist.
DE19520568A 1995-06-06 1995-06-06 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Schneidwerkzeuges beim Zerschneiden eines zusammenhängenden Bandes aus plastisch verformbaren Material Expired - Fee Related DE19520568C1 (de)

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