DE69524587T2

DE69524587T2 - Elektronisch gesteuerte hochgeschwindigkeit-zuführvorrichtung für eine druckmaschine

Info

Publication number: DE69524587T2
Application number: DE69524587T
Authority: DE
Inventors: Joseph P. Gentile; Daniel G. Lukas; Vaughn H. Martin
Original assignee: VAMCO INT Inc
Current assignee: Nidec Vamco Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: WO1995023107A1; CA2183783C; US5868296A; US5720421A; CA2183783A1; ATE210592T1; EP0754158B1; EP0754158A1; DE69524587D1; DE69524587T3; EP0754158B2; EP0754158A4

Description

1. Gegenstand der Erfindung: Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein auf Zuführvorrichtungen für Druckmaschinen zum Zuführen von Beschickungsmaterial in eine Stanzpresse und speziell eine elektronisch gesteuerte Zuführvorrichtung, die Beschickungsmaterial einer Stanzpresse mit hoher Geschwindigkeit zuführt.
2. Hintergrund der Erfindung: Eine Zuführvorrichtung für eine Druckmaschine wird oft in Verbindung mit einer automatischen Stanzpresse benutzt, um das aufgewickelte Beschickungsmaterial der Presse zuzuführen. Eine gängige Methode des Zuführens von Beschickungsmaterial in die Presse ist das Hindurchpassieren des Beschickungsmaterials durch ein Paar von Zuführwalzen, die auf das Material Reibung ausüben und zusammenwirkend rotieren, um der Presse das Beschickungsmaterial zuzuführen. Durch Synchronisieren der Rotation der Zuführwalzen mit der Geschwindigkeit der Presse wird das Beschickungsmaterial der Presse mit einer zweckmäßigen Geschwindigkeitseinstellung zugeführt.
Wenn eine Presse einen Stanzvorgang durchführt, ist es oft wünschenswert, die Stanzlöcher so akkurat wie möglich auszurichten. Eine Methode, dies zu bewerkstelligen, verwendet Führungsstifte in der Presse, die das Material berühren, kurz bevor die Presse das Material stanzt. Die Führungsstifte zum Berühren des Materials sind in einer Region angebracht, wo bereits Löcher durch die Presse gestanzt worden sind. Das Material wird ungefähr zur korrekten Stelle durch eine Zuführvorrichtung vorgeschoben. Eine präzisere Positionierung des Materials geschieht dann dadurch, dass die Führungsstifte in die vorher gestanzten Löcher einklinken und diese dadurch mit den Führungsstiften ausrichten. Für diese Ausrichtung muss jedoch die Spannung, welche die Zuführwalzen der Zuführvorrichtung auf das Beschickungsmaterial ausüben, gelöst werden.
Die Geschwindigkeit, mit der eine Presse arbeiten kann, wird jedoch durch verschiedene Faktoren begrenzt, unter anderem durch die Art, in der die Zuführwalzen bewegt werden, die Art, wie die Vorwärtsbewegung des Materials durch die Zuführwalzen mit der Stanzbewegung der Presse synchronisiert ist, die Art, wie die Zuführwalzen vom Beschickungsmaterial während der Ausrichtung durch die Führungsstifte gelöst werden, und die Art, wie das Lösen der Zuführwalzen mit der Stanzbewegung der Presse synchronisiert ist.
US-A-5 197 645 offenbart eine Zuführvorrichtung für eine Presse zum Speisen der Presse mit Beschickungsmaterial. Der Abstand, um den sich die Walzen der Zuführvorrichtung voneinander wegbewegen, um die Spannung vom Beschickungsmaterial zu lösen, kann durch Raststifte und eine Stopp-Platte, die einen stufenförmigen Querschnitt hat, eingestellt werden. Während des Betriebs bewirkt eine manuelle seitliche Bewegung der Stopp-Platte ein Verstellen des stufenförmigen Querschnitts, um die Bewegung der oberen Walze weg vom Beschickungsmaterial zu erhöhen bzw. zu verringern.
US-A-5 150 022 offenbart eine Zuführvorrichtung für eine Presse zum Speisen der Presse mit Beschickungsmaterial. Der Abstand, um den sich die Walzen der Zuführvorrichtung von einander wegbewegen, um die Spannung vom Beschickungsmaterial zu lösen, kann durch eine Schraube eingestellt werden, welche die Winkelbewegung eines Trennarmes begrenzt. Der Trennarm ist mit einer der Walzen der Zuführvorrichtung für die Presse verbunden, so dass die Winkelbewegung des Trennarmes insofern die Spannung vom Beschickungsmaterial löst.
US-A-4 788 908 offenbart eine Zuführvorrichtung für eine Presse zum Speisen der Presse mit Beschickungsmaterial. Die Zuführvorrichtung für die Presse umfasst ein automatisches Ablösezeit-Kontrollsystem, das den Zeitpunkt des Ablösens und Umklammerns durch den Lösemechanismus korrigiert, und zwar als Antwort auf das Verändern der Geschwindigkeit der Presse und der Anlaufzeit des Lösemechanismus, während die Zuführvorrichtung für die Presse in Betrieb ist.
US-A-4 614 099 offenbart ein Walzwerk zum Walzen von Blatt und Platte, wobei das Walzwerk unter anderem eine bessere Kontrolle des Druckes gestattet, der auf das zu bearbeitende Werkstück ausgeübt wird. Fluidzylinder sind paarweise zwischen Lagergehäusen der Reduzierwalze angebracht, um eine Spreizung zwischen oberer und unterer Reduzierwalze zwischen den Betriebsvorgängen zu erzielen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Zuführvorrichtung für eine Druckmaschine bereitgestellt, die eine Beförderungseinheit zum Festhalten und Vorschieben des Beschickungsmaterials zur Druckmaschine umfasst, und
einen Mechanismus, der auf eine Abtasteinheit reagiert, die mit der Druckmaschine verbunden ist, um die Beförderungseinheit in Kontakt mit dem Beschickungsmaterial zu bringen bzw. den Kontakt der Beförderungseinheit mit dem Beschickungsmaterial zu lösen,
gekennzeichnet durch ein Stellorgan zum stufenlosen Variieren des Abstandes zwischen den beiden Elementen der Beförderungseinheit, während die Zuführvorrichtung in Betrieb ist.
Vorteilhafterweise umfasst der Mechanismus das Stellorgan.
Vorzugsweise operiert das Stellorgan während des Ausrichtens des Beschickungsmaterials in der Druckmaschine.
Vorteilhafterweise umfasst das Stellorgan:
mindestens eine drehbare Schraube und
eine Leistungseinheit zum Drehen der mindestens einen drehbaren Schraube in entgegengesetzte Richtungen.
Vorzugsweise umfasst das Stellorgan:
einen Keil,
eine Leistungseinheit, die mit dem Keil verbunden ist, um bei Betrieb der Druckmaschine den Keil linear zu bewegen, und
einen Nockenstößel, der mit der Beförderungseinheit funktionsmäßig verbunden ist,
wobei während des Betriebs der Abstand zwischen den beiden Elementen der Beförderungseinheit proportional zur linearen Position des Keils zum Nockenstößels ist.
Vorteilhafterweise umfasst die Zuführvorrichtung weiterhin eine Einheit zum Kontrollieren des Betriebs des Stellorgans während des Betriebs und/oder des Stillstands der Druckmaschine.
Vorzugsweise kann die Kontrolleinheit während des Betriebs ein erstes Signal von der Abtasteinheit empfangen, das auf den Beginn eines ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes der Druckmaschine schließen lässt, und kann ein erstes Kommandosignal erzeugen und an die Leistungseinheit übertragen, um die Antriebseinheit in die erste Richtung zu bewegen, und
die Kontrolleinheit kann ein zweites Signal von der Abtasteinheit empfangen, das auf die Beendigung des ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes der Druckmaschine schließen lässt, und kann ein zweites Kommandosignal erzeugen und an die Leistungseinheit übertragen, um die Antriebseinheit in die zweite Richtung zu bewegen.
Vorteilhafterweise umfasst die Antriebseinheit eine erste Zuführwalze,
eine zweite Zuführwalze, die relativ zur ersten Zuführwalze so angeordnet ist, dass während des Betriebs das Beschickungsmaterial zwischen der ersten und zweiten Zuführwalze hindurchpassieren kann, und eine Dreheinheit, die mit der ersten Zuführwalze einheitlich verbunden ist.
Vorzugsweise besitzt die erste Zuführwalze eine Zuführwalzenwelle, und die Dreheinheit umfasst einen Motor mit hohem Drehmoment, der direkt an der Zuführwalzenwelle angebaut ist.
Vorteilhafterweise umfasst die Zuführvorrichtung für eine Druckmaschine ferner eine einstellbare Druckeinheit, die mit der Antriebseinheit verbunden ist, wobei diese einstellbare Druckeinheit in der Lage ist, während des Betriebs mit der Abtasteinheit und dem Stellorgan zu kommunizieren, und die einstellbare Druckeinheit auch während des Betriebs in der Lage ist, die Antriebseinheit weitgehend entgegengesetzt zur ersten Richtung zu bewegen, und zwar als Antwort auf das Wahrnehmen der Beendigung des ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes durch die Abtasteinheit.
Vorzugsweise umfasst die Zuführvorrichtung weiterhin die Abtasteinrichtung, die während des Betriebs die Winkelposition der Zuführwalzenwelle der Druckmaschine abtastet.
Vorteilhafterweise umfasst die Zuführvorrichtung weiterhin eine Eingabeeinheit für den Benutzer zum Eingeben von einem oder mehreren Parametern in die Kontrolleinheit zum Kontrollieren des Stellorgans.
Vorzugsweise umfasst die Eingabeeinheit einen Computer, der während des Betriebs ein Signal entsprechend dem einen oder mehreren Parametern erzeugt und dieses Signal an die Kontrolleinheit zum Kontrollieren des Betriebs des Stellorgans überträgt.
Vorteilhafterweise umfasst die Zuführvorrichtung weiterhin Mittel zum Abtasten der Position der ersten Zuführwalze.
Vorzugsweise umfasst die Zuführvorrichtung weiterhin Mittel zum Abtasten der Position der zweiten Zuführwalze.
Vorteilhafterweise kann die Kontrolleinheit zum Kontrollieren des Betriebs des Stellorgans während des Betriebs weiterhin die Dreheinheit kontrollieren.
Weiterhin wird das erfindungsgemäße System durch einen Mikroprozessor elektronisch gesteuert. Solch eine Kontrolle gestattet das Lösen der Spannung der Zuführwalzen am Beschickungsmaterial während der Justierung der Führungsstifte synchron zum Druckvorgang der Druckmaschine, ohne eine mechanische Verbindung zur Druckmaschine und gestattet einen stabilen Betrieb der Druckmaschine und der Zuführvorrichtung bei hohen Geschwindigkeiten.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

Fig. 1 zeigt zwei Zuführwalzen für eine Druckmaschine, wobei die erste Walze durch einen Servomotor angetrieben wird, der mit der ersten Walze einheitlich verbunden ist.
Fig. 2 zeigt zwei Zuführwalzen für eine Druckmaschine, wobei die erste Walze durch eine Riemen/Riemenscheiben-Anordnung angetrieben wird.
Fig. 3 zeigt zwei Zuführwalzen für eine Druckmaschine, wobei die erste Walze durch einen konventionellen Servomotor mit Direktantrieb über eine flexible Kupplung angetrieben wird.
Fig. 4 ist ein Seitenriss einer Zuführvorrichtung, die zwei Zuführwalzen besitzt, wobei die zweite Walze mit einer beweglichen Abstützung entsprechend der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
Fig. 5 ist eine Ansicht entlang Linie II-II von Abb. 4.
Fig. 6 ist eine Ansicht entlang Linie III-III von Abb. 4.
Fig. 7 ist ähnlich zu Fig. 4, und stellt einen Seitenriss einer anderen Ausführung einer Zuführvorrichtung dar, die zwei Zuführwalzen besitzt, wobei die zweite Walze mit einer beweglichen Abstützung entsprechend der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
Fig. 8 ist eine Ansicht entlang Linie II-II von Fig. 7.
Fig. 9 ist eine Ansicht entlang Linie III-III von Fig. 7.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Zuführvorrichtung mit zwei Zuführwalzen, wobei die zweite Walze mit einer beweglichen Schwenkstütze entsprechend der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Zuführvorrichtung mit zwei Zuführwalzen, wobei die zweite Walze mit einer beweglichen Abstützung entsprechend der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Zuführvorrichtung mit zwei Zuführwalzen, wobei die zweite Walze mit einer beweglichen Abstützung entsprechend der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
Fig. 13 ist eine Ansicht entlang Linie III-III von Fig. 12.
Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Zuführvorrichtung mit zwei Zuführwalzen, wobei die zweite Walze mit einer beweglichen Abstützung entsprechend der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
Fig. 15 ist eine Ansicht entlang der Linie III- III von Fig. 14.
Fig. 16 ist eine schematische Darstellung eines Funktionsgebers mit einer Eingangs-Wellenform und resultierenden Ausgangs-Wellenformen.
Fig. 17 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines amplitudenmodulierten Ausgangssignals aus einem Funktionsgeber.
Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung, um die diskreten Winkelpositionen der relevanten Wellen zu bestimmen, wenn ein Funktionsgeber verwendet wird.
Fig. 19 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Codeumsetzers.
Fig. 20 zeigt ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung, um die diskrete Winkelposition der relevanten Wellen mit einem optischen Codeumsetzer zu bestimmen.
Fig. 21 ist eine schematische Darstellung weiterer Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Fig. 22 zeigt schematisch den Betrieb der vorliegenden Erfindung in einer mehrdimensionalen Umgebung.
Fig. 23 zeigt den Stand der Technik im Zusammenhang mit einem Kontrollsystem und dem Mensch-Maschine- Interface.
Fig. 24 zeigt das Kontrollsystem und das erfindungsgemäße Mensch-Maschine-Interface.

Beschreibung der bevorzugten Ausführung(en)

In Fig. 1 wird der Antriebsmechanismus der Zuführwalzen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Antriebskraft wirkt auf die Zuführwalze 14, die sich mit der Zuführwalze 16 kooperativ dreht, um auf das Beschickungsmaterial 7 eine Antriebskraft zu übertragen, das zwischen den Zuführwalzen hindurchpassiert. Die Antriebskraft wird durch einen Servomotor 13 geliefert, der mit der Zuführwalzenwelle 18 einheitlich verbunden ist. Sensor 4 ist zur Bestimmung der Position der angetriebenen Walzenwelle vorhanden. Vorzugsweise sollte der Servomotor 13 ein besonderer Motor mit sehr hohem Drehmoment (12-polig) sein, der direkt an der Walzenwelle 18 angebaut ist. Die Statorwicklung 8 des Servomotors 13 ist vorzugsweise im Gehäuse 5 montiert, das mit dem Rahmen 20 starr verbunden ist.
Dieser Lösungsweg eliminiert Bandbreiten- Begrenzungen der Riemen, Riemenscheiben und flexiblen Kupplungen. Die Rotormagneten sind praktisch (nicht effektiv) direkt an der Walzenwelle montiert. Dies ergibt eine Systembandbreite, die 100 bis 1000 mal höher ist als die der Methode mit der direkten Kupplung nach Fig. 3. Der Lösungsweg der vorliegenden Erfindung verwendet einen Motor, der eine perfekte Geschwindigkeits-/Drehmomenten- Charakteristik besitzt. 4, 6, 8, 12 und 18-polige Motoren mit Außendurchmessern von 1.25" bis zu 10" und andere praktische Baulängen können verwendet werden.
Dementsprechend ist der Motor (in jeglicher Hinsicht) an die Anwendung perfekt angepasst. Darüber hinaus ist solch ein Motor kleiner, leichter, billiger und zuverlässiger als die Motoren, die bei den herkömmlichen Riemen- /Riemenscheiben- und Direktantriebslösungen verwendet werden.
Fig. 2 stellt eine herkömmliche Riemen- /Riemenscheiben-Antriebslösung dar, die in Zuführvorrichtungen verwendet wird. Eine Antriebskraft wirkt auf die Zuführwalze 14, die sich mit der Zuführwalze 16 kooperativ dreht, um auf das Beschickungsmaterial 7 eine Kraft zu übertragen, das zwischen den Zuführwalzen hindurchpassiert. Die Antriebskraft wird durch einen Servomotor 13 bereitgestellt. Die Antriebskraft wird zwischen Servomotor 13 und Zuführwalze 14 durch einen Synchronriemen 3b und Riemenscheiben 3a und 3c übertragen.
In einem Riemen-/Riemenscheibensystem wird die reflektierte Trägheit (Lastträgheit) durch das Quadrat des Verhältnisses der Durchmesser der Riemenscheiben reduziert. Das ist vorteilhaft für Systeme mit schlecht konstruierten Walzen mit hoher Trägheit. Die Motorgeschwindigkeit wird vorzugsweise der Walzengeschwindigkeit angepasst. Die meisten Außenbord- Servomotoren sind für einen Geschwindigkeitsbereich von 3000 bis 6000 U/min. ausgelegt und die durchschnittlichen Zuführwalzen erreichen Geschwindigkeiten von 500 bis 1000 U/min. Eine Riemenscheibenreduktion von 2 : 1 bis 4 : 1 entspricht dem Standardservomotor (geringes Drehmoment/hohe Geschwindigkeit) zum Antrieb der Walzen.
Trotz dieser zwei Vorteile der riemengetriebenen Systeme arbeiten diese ziemlich schlecht. Obwohl die Verringerung der Trägheit eine Kontrolle bei schlecht konstruierten Walzen (hohe Trägheit) erlaubt, sind die Vorteile bei gut konstruierten Walzen (dünnwandig, geringe Trägheit) verschwindend gering. Dies ist deshalb der Fall, weil die Motor/Riemen/Riemenscheiben-Dynamik der limitierende Faktor ist, und nicht die Trägheit der Walzen bzw. die des Materials. Kurz gesagt wird die Lösung das Problem. Die Riemen-/Riemenscheiben- Konstruktion besitzt eine ziemlich geringe Bandbreite und eine geringe, wenig gedämpfte, Resonanzfrequenz. Dies bereitet einige große Probleme bei Systemen mit vielen Druckanschlägen pro Minute (über 400 D./min.).
Fig. 3 zeigt die herkömmliche Direktantriebslösung, die in Zuführvorrichtungen verwendet wird. Eine Antriebskraft wirkt auf die Zuführwalze 14, die sich mit der Zuführwalze 16 kooperativ dreht, um auf das Beschickungsmaterial 7 eine Antriebskraft zu übertragen, das zwischen den Zuführwalzen hindurchpassiert. Die Antriebskraft wird durch einen Servomotor 13 bereitgestellt. Die Antriebskraft wird zwischen Servomotor 13 und Zuführwalze 18 durch eine flexible Kupplung 6 übertragen.
In herkömmlichen Direktantriebslösungen ist ein Außenbordservomotor mit der Zuführwalze typischerweise durch eine flexible Kupplung mit geringem Spiel und geringer Trägheit verbunden. Diese Lösung ist besser als die Riemen-/Riemenscheibensysteme, da die geringe, wenig gedämpfte Resonanzfrequenz des Riemens eliminiert wird. Die meisten Hersteller von Direktantriebssysteme bieten heute ihre riemengetriebenen Gegenstücke zu deutlich höheren Preisen an.
Es gibt jedoch auch Nachteile bei der Direktantriebslösung. So verliert man die zwei oben genannten Vorteile des Riemen-/Riemenscheibensystems, sofern man Direktantriebsmethode verwendet. Der erste Vorteil (Verringerung der Trägheit) ist nicht so wichtig, da durch ein gutes Walzendesign die Anfangsträgheit der Walzen verringert werden kann. Der Verlust des zweiten Vorteils ist schwerwiegend, da Standard- und auch Spezialservomotoren für hohe Geschwindigkeiten im Vergleich zu (eher geringem) Drehmoment konstruiert sind. Dies ist vor allem eine Frage der Bauweise. Dünne, lange Motoren sind der Standard und sind für die meisten Hersteller einfacher zu verschrauben. Diese Motoren haben eine geringe Anzahl von Polen, (die Anzahl der Pole entspricht der Anzahl der Magneten rund um den Motor) und zwar typischerweise 4 Pole. Diese geringe Anzahl von Polen gibt dem Motor kraft Natur der Sache ein geringes Drehmoment und eine hohe Geschwindigkeit. Dies zwingt Hersteller von Zuführvorrichtungen dazu, teure Motoren großer Baulänge zu verwenden, um das benötigte Drehmoment zu erhalten. Vielleicht besteht der größte Nachteil bei herkömmlichen Direktantriebslösungen darin, dass die Bandbreite des gesamten Systems nicht entscheidend erhöht wird. Die flexible Kupplung zwischen Motor und Zuführvorrichtung bringt ein Spiel und eine durchschlagende Federkonstante mit sich, egal wie gut diese Kupplung ist. Dies verursacht einige ernsthafte Probleme im Regelkreis. Auch wenn das System eine geringe Trägheit während des Betrieb sowie einen Motor mit genügend Drehmoment besitzt, und der Motor auch über mehr als ausreichend Geschwindigkeit verfügt, ist es nicht möglich, das Potential auszuschöpfen, da es zu Problemen mit der Stabilität des Regelkreises kommt.
In Fig. 4 bis 6 ist die vorliegend bevorzugte Ausführung einer Zuführvorrichtung für eine Druckmaschine dargestellt, die jeweils durch die Referenznummer 10 identifiziert und entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
Die Zuführvorrichtung 10 überbringt streifenförmiges metallenes Beschickungsmaterial 7 an eine Druckmaschine 11 (schematisch in Abb. 21 dargestellt) wobei das Beschickungsmaterial eine oder mehrere Druckplatten passiert, die einen Druckvorgang auf dem Beschickungsmaterial vornehmen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält die Zuführvorrichtung 10 einen Zuführwalzenantriebsmechanismus. Eine Antriebskraft wirkt auf die Zuführwalze 14, die sich mit der Zuführwalze 16 kooperativ dreht, um auf das Beschickungsmaterial 7 eine Antriebskraft zu übertragen, das zwischen den Zuführwalzen hindurchpassiert. Die Antriebskraft wird durch einen Servomotor 13 geliefert, der mit der Zuführwalzenwelle 18 eine Einheit bildet. Sensor 4 ist zur Bestimmung der Position der angetriebenen Walzenwelle vorhanden.
Die Zuführvorrichtung 10 umfasst ferner eine Einheit zum Festhalten des Beschickungsmaterials, vorzugsweise in der Form von Zuführwalzen 14 und 16, die das Beschickungsmaterial klammern und zusätzlich zur Druckmaschine in vorausgewählten Längen vorschieben. Entsprechend dem bevorzugten und illustrierten Operationsmodus schieben die Zuführwalzen 14 und 16 das Beschickungsmaterial geradlinig durch eine nichtkontinuierliche und nichtoszillierende, schrittweise, intervallförmige Drehbewegung der Walzen vor, die durch den Servomotor angetrieben werden. Es ist verständlich, dass die Zuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung wie auch immer in ihrer Eignung nicht auf servogetriebene Zuführwalzen beschränkt ist, sondern auch beliebige Walzen oder Zangen verwenden kann, bei denen der Zuführapparat durch die Druckmaschine mit Kraft mittels einer Kraftübertragung durch Getriebe, Riemen oder Kette versorgt wird, die direkt mit der Kurbelwelle der Druckmaschine verbunden sind. Die Zuführung wird dadurch aufgewertet, dass die Art, wie die Zuführwalzen 14 und 16 angetrieben werden unproblematisch mit dem Lösemechanismus der Walzen der vorliegenden Erfindung zusammenspielt und bedarf daher keiner tieferen Diskussion, außer um ein ausreichendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln.
Ebenso gibt es für den Fall, dass die Zuführvorrichtung als oszillierende Zuführvorrichtung konstruiert ist und auch als solche fungiert, ein anderen Mechanismus zum Festhalten des Beschickungsmaterials, nämlich eine Klammervorrichtung, die das Beschickungsmaterial während des Zurückspringens der Zuführwalzen festhält. In diesem Fall können Struktur und Funktion des im folgenden beschriebenen Lösemechanismus für das Beschickungsmaterial anderen Lösemechanismen für das Beschickungsmaterial angepasst werden.
Die Walzen 14 und 16 klammern und ziehen das Beschickungsmaterial von einer Versorgungsquelle wie einer Rolle oder ähnlichem, während das Material simultan zur Druckmaschine vorgeschoben wird. Wie am besten in Fig. 5 dargestellt, ist die Zuführwalze 14 einheitlich mit einer ersten Welle 18 verbunden, die drehbar durch ein passendes Lager in einem Gehäuse 20 für die Zuführvorrichtung gestützt wird.
Die Zuführwalze 16 ist mit der zweiten Welle 24 einheitlich verbunden. Die zweite Welle 24 ist zur Drehung in den Lagern 26 gelagert, die durch einen Schwenkrahmen des Lösemechanismus der Walzen getragen werden. Daher ist die Zuführwalze 16 schwenkbar an den Schwenkrahmen 30 montiert.
Bei einer typischen Zuführoperation wird die Zuführwalze 14 (die "angetriebene" Walze mittels ihrer Verbindung zum Servomotor 13 durch die erste Welle 18) in entgegengesetztem Uhrzeigersinn entsprechend Fig. 4 gedreht, während die Zuführwalze 16 (die "faule" Walze aufgrund ihrer freien Drehbarkeit) im Uhrzeigersinn aufgrund der Reibung und des Klammerkontaktes mit der oberen Oberfläche des Beschickungsmaterials gedreht wird. Der Lösemechanismus der Zuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung besitzt eine Vorrichtung mit einer wesentlichen Eigenschaft zum Trennen des Festhaltemechanismus, z. B. den Zuführwalzen 14, 16, der Klammervorrichtung oder ähnlichem, und zwar zum Trennen des Kontaktes mit dem Beschickungsmaterial beim Wahrnehmen des Beginns von mindestens einem ausgewählten zyklischen Arbeitstakt, sowie zum sanften Wiederherstellen des Kontaktes mit dem Beschickungsmaterial beim Wahrnehmen der Beendigung des ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes. Der einzige zyklische Arbeitstakt, währenddessen die Zuführwalzen 14 und 16 der Zuführvorrichtung 10 keinen Kontakt mit dem Beschickungsmaterial besitzen, ist die Ausrichtungsphase. Jedoch ist der hier offenbarte Lösemechanismus auch auf Klammervorrichtungen anwendbar, die in Zuführvorrichtungen für oszillierende Druckmaschinen verwendet werden, die den Materialstreifen während der Druckbewegung entsprechend der Zeitspanne klammern, in der die oszillierenden Zuführwalzen in ihre Ausgangsposition gebracht werden.
In jedem Falle umfasst der Lösemechanismus, der das Beschickungsmaterial vom Festhaltemechanismus trennt und es wieder mit dem Festhaltemechanismus in sanften Kontakt bringt, vorzugsweise eine Kombination von untereinander zusammenhängenden Komponenten, die zusammenwirken, um den gewünschten Effekt der vorliegenden Erfindung zu erzielen.
Genauer gesagt ist es wünschenswert, dass der Lösemechanismus mindestens ein stufenlos regelbares Stellorgan 38 enthält ("stufenlos regelbar" bedeutet stufenlos einstellbar innerhalb der erwarteten Arbeitsparameter der Zuführvorrichtung 10). Entsprechend der vorliegend bevorzugten Ausführung, besteht das Stellorgan aus einer Schraube 40, die einheitlich mit dem ersten Enden der Welle des Stellorgans 42 verbunden ist, wobei die Welle drehbar durch passende Lager in einem Gehäuse für das Stellorgan 44 gelagert ist, das wiederum mit dem Gehäuse der Zuführvorrichtung 20 verbunden ist. Das entgegengesetzte Ende der Welle des Stellorgans ist mit der Ausgangswelle der Antriebseinheit für das Stellorgan 46 beweglich verbunden, das aus einem Hochgeschwindigkeits-Servo-Umkehrmotor besteht. Die vorliegend bevorzugte Ausführung verwendet ein stufenlos regelbares Stellorgan 38, jedoch ist die Zuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht auf die Verwendung eines regelbaren Stellorgans beschränkt. Anstatt dessen können auch zwei oder mehr stufenlos regelbare Stellorgane verwendet werden.
Bezugnehmend auf die Fig. 4 bis 6 ist es ersichtlich, dass die Schraube 40 gewindeartig in die Innengewindeeinheit 48, so z. B. eine Mutter oder ähnliches, greift, die oberhalb des Lagerblockes befestigt ist. Eine Welle 54 wird zur Drehung in Lager 56 gelagert, die von einem schwenkbaren Rahmen 30 getragen werden. Der schwenkbare Rahmen 30 ist zur Drehbewegung über die Drehwelle 52 gelagert. Stellorgane 70 üben einstellbaren Druck nach unten auf den schwenkbaren Rahmen 30 aus, und verursachen dadurch, dass das Beschickungsmaterial zwischen den Zuführwalzen 14 und 16 ergriffen wird. Die vorliegend bevorzugte Ausführung verwendet zwei Airbags, jedoch könnte das Stellorgan 70 ebenfalls aus einem Airbag, einem Luftzylinder, einem hydraulischen Zylinder oder einer Feder bestehen.
Wie jetzt abzusehen ist, führt die Drehung der Antriebseinheit des Stellorgans 46 in eine erste Richtung zu einer Drehung der Schraube 40, um über die Welle eine erhöhte Kraft nach oben auszuüben, um der Kraft entgegenzutreten, die durch die Stellorgane 70 erzeugt wird und um den Rahmen 30 zum Schwenken zu veranlassen und die frei drehbare Zuführwalze 16 dadurch unterstützt ebenfalls zu einem Schwenken nach oben um Welle 52 zu veranlassen und dadurch das Beschickungsmaterial von der angetriebenen Zuführwalze 14 zu trennen. Eine entgegengesetzte Drehung der Antriebseinheit des Stellorgans 46 führt zu einem entgegengesetzten Ergebnis. Dieses ist, dass der schwenkbare Rahmen 30 und die frei bewegliche Walze 16 nach unten um die Welle 52 schwenken, wobei die frei bewegliche Walze 16 in Kontakt mit dem Material gebracht wird. Es ist verständlich, dass die Zuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung, im besonderen der Lösemechanismus, der regelbare Stellorgane 38 enthält, in seiner Anwendbarkeit nicht auf verschiedene Stellorgane begrenzt ist, die mit der Antriebseinheit 46 für das Stellorgan bzw. die Stellorgane eine Einheit bildet.
Anstatt dessen kann das regelbare Stellorgan durch eine geeignete kraftübertragende Einheit angetrieben werden, wie z. B. ein Getriebe, einen Riemen oder eine Kette, die direkt mit der Ausgangswelle eines separaten Motors verbunden sind, der keine Einheit mit der Antriebseinheit bildet.
Obwohl die vorliegend bevorzugte Ausführung des Stellorgans 38 aus einer Schraube 40 und einer Welle 42 für das Stellorgan besteht, ist es verständlich, dass das Stellorgan 38 und die Antriebseinheit für das Stellorgan 46 ein stufenlos regelbares Stellorgan sein können. Diese enthalten servo-geregelte hydraulische Zylinder und Ventilanordnungen, lineare Servomotoren und ähnliche, lineare Schrittmotoren, Schwingspulenservomotoren, lineare Schwingspulenmotoren und elektromagnetische lineare Stellorgane, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Der Vorteil der Verwendung einer Schraube besteht besonders bei einem steilen Gewindesteigwinkel darin, dass die Schraube schnell in eine und dann in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden kann, um die Festhaltevorrichtung für das Beschickungsmaterial während eines ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes mit dem Beschickungsmaterial in Kontakt zu bringen bzw. diesen Kontakt zu lösen, wobei dies innerhalb einer sehr kurzen Phase wie dem Ausrichten geschieht.
Die Fig. 7 bis 9 repräsentieren eine zweite vorliegend bevorzugte Ausführung einer Zuführvorrichtung für eine Druckmaschine mit einer beweglichen Walzenabstützung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde und mit der Referenznummer 100 bezeichnet ist. In den Fig. 7 bis 9 zeigen dieselben Referenzen ähnliche Elemente, die ähnliche Funktionen wie die bereits in Fig. 4 bis 6 so weit diskutierten Element haben. Insofern werden nur noch solche Elemente oder Funktionen detailliert beschrieben werden, die von ihren Gegenstücken in Fig. 4 bis 6 deutlich abweichen.
Die Zuführvorrichtung 100 unterscheidet sich von der Zuführvorrichtung 10 dadurch, dass die Stellorgane 70 entfernt worden sind. Anders als die Zuführvorrichtung 10 enthält die Zuführvorrichtung 100 eine herkömmliche Antriebseinheit 12, die aus einem Gestänge, einer Scheibe oder einem Zahn besteht, die durch eine geeignete Antriebseinheit wie z. B. einem Getriebe, einem Riemen oder einer Kette angetrieben werden, die direkt mit der Ausgangswelle des Servomotors 13 verbunden sind. Obwohl es in der Abbildung nicht dargestellt ist, kann die Ausgangswelle des Servomotors 13 kraftübertragend mit der ersten Welle 18 verbunden werden, um die Zuführwalze 14 anzutreiben.
Die stufenlos regelbaren Stellorgane 38 und die Antriebseinheit für die Stellorgane 46 stellen die Kraft zur Verfügung, die über die frei bewegliche Walze 16 zum Ergreifen des Beschickungsmaterials 7 zwischen frei beweglicher Walze 16 und angetriebener Walze 14 auf das Beschickungsmaterial 7 ausgeübt wird. Mit einer unabhängigen Operation des Stellorgans 38 kann Beschickungsmaterial, dessen Querschnitt nicht vollständig rechtwinklig ist, in der Zuführvorrichtung untergebracht werden und eine differentielle Klemmkraft kann durch den Festhaltemechanismus auf das Beschickungsmaterial ausgeübt werden, sofern dies gewünscht wird oder erforderlich ist. Es ist verständlich, dass die Zuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung und im besonderen der Lösemechanismus, der variable Stellorgane enthält, in seiner Anwendbarkeit nicht auf Stellorgane beschränkt ist, die mit der Antriebseinheit für die Stellorgane 46 einheitlich verbunden sind, Stattdessen können die variablen Stellorgane 38 separat oder zusammen durch eine geeignete kraftübertragende Einheit wie z. B. Getriebe, Riemen oder Kette angetrieben werden, wobei diese kraftübertragenden Einheiten direkt mit der Ausgangswelle eines separaten Nicht-Integral-Motors- bzw. Motoren verbunden sind.
Obwohl die vorliegend bevorzugte Ausführung des Stellorgans 38 aus einer Schraube und einer Welle für das Stellorgan besteht, soll verstanden werden, dass das Stellorgan 38 und die Antriebseinheit 46 für das Stellorgan ein beliebiges stufenlos regelbares Stellorgan sein können. Diese enthalten servo-geregelte hydraulische Zylinder und Ventilanordnungen, lineare Servomotoren und ähnliche, lineare Schrittmotoren, Schwingspulenservomotoren, lineare Schwingspulenmotoren und elektromagnetische lineare Stellorgane, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Der Vorteil der Verwendung von Schrauben besteht besonders bei einem steilen Gewindesteigwinkel darin, dass die Schraube schnell in eine und dann in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden kann, um die Festhaltevorrichtung für das Beschickungsmaterial während eines ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes mit dem Beschickungsmaterial in Kontakt zu bringen bzw. diesen Kontakt zu lösen, wobei dies innerhalb einer sehr kurzen Phase wie dem Ausrichten geschieht.
Die Fig. 10 repräsentiert eine dritte vorliegend bevorzugte Ausführung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde und mit der Referenznummer 110 bezeichnet ist. In Fig. 10 zeigen dieselben Referenzen ähnliche Elemente, die ähnliche Funktionen wie die bereits in Abb. 4 bis 6 so weit diskutierten Elemente haben. Insofern werden nur noch solche Elemente oder Funktionen detailliert beschrieben werden, die von ihren Gegenstücken in Fig. 4 bis 6 deutlich abweichen. Die Zuführvorrichtung 110 unterscheidet sich von der Zuführvorrichtung 10 durch die Art der verwendeten stufenlos regelbaren Stellorgane. In dieser Ausführung besteht das Stellorgan aus einem Mitnehmerteil 154, das mit der Verbindung 153 einheitlich verbunden ist, und dessen anderes Ende mit dem Hebelarm 30 verbunden ist. Das Mitnehmerteil 154 sitzt auf einem Keil 155, der durch eine Schraube 156 drehbar mit der Antriebseinheit für das Stellorgan 46 (einem Hochgeschwindigkeits-Umkehr- Servomotor) verbunden ist. In sonstiger Hinsicht ist die Funktionsweise der Zuführvorrichtung 110 im wesentlichen die gleiche wie die der Zuführvorrichtung 10.
Obwohl die vorliegend bevorzugte Ausführungsform eine Schraube 156 und rotierende Antriebseinheit 46 für das Stellorgan verwendet, soll verstanden werden, dass der Keil 155 auch durch irgendein stufenlos regelbares Stellorgan hin- und herbewegt werden kann. Diese können servo-geregelte hydraulische Zylinder und Ventilanordnungen, lineare Servomotoren und ähnliche, lineare Schrittmotoren, Schwingspulenservomotoren, lineare Schwingspulenmotoren und elektromagnetische lineare Stellorgane sein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Der Vorteil der Verwendung einer Schraube besteht besonders bei einem steilen Gewindesteigwinkel darin, dass die Schraube schnell in eine und dann in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden kann, um die Festhaltevorrichtung für das Beschickungsmaterial während eines ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes mit dem Beschickungsmaterial in Kontakt zu bringen bzw. diesen Kontakt zu lösen, wobei dies innerhalb einer sehr kurzen Phase wie dem Ausrichten geschieht.
Die Fig. 11 repräsentiert eine vierte vorliegend bevorzugte Ausführungsform, die entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde und mit der Referenznummer 120 bezeichnet ist. In Fig. 11 zeigen dieselben Referenzen ähnliche Elemente, die ähnliche Funktionen wie die bereits in Fig. 4 bis 6 so weit diskutierten Element haben. Insofern werden nur noch solche Elemente oder Funktionen detailliert beschrieben werden, die von ihren Gegenstücken in Fig. 4 bis 6 deutlich abweichen. Die Zuführvorrichtung 120 unterscheidet sich von der Zuführvorrichtung 10 durch die Art der verwendeten stufenlos regelbaren Stellorgane. In dieser Ausführungsform bestehen die Stellorgane aus einer Verbindung 158, die mit der Antriebseinheit für das Stellorgan 46 einheitlich verbunden ist, und deren anderes Ende mit einer Verbindung 159 durch einen schwenkbaren Stift 160 drehbar verbunden ist. Die Verbindung 159 ist durch einen schwenkbaren Stift 161 am anderen Ende mit dem Schwenkarm 30 drehbar verbunden. In sonstiger Hinsicht ist die Funktionsweise der Zuführvorrichtung 120 im wesentlichen die gleiche wie die der Zuführvorrichtung 10.
Die Fig. 12 und 13 repräsentieren eine fünfte vorliegend bevorzugte Ausführungsform einer Zuführvorrichtung für eine Druckmaschine, die entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde und mit der Referenznummer 130 bezeichnet ist. In den Fig. 12 und 13 zeigen dieselben Referenzen ähnliche Elemente, die ähnliche Funktionen wie die bereits in Fig. 4 bis 6 so weit diskutierten Element haben. Insofern werden nur noch solche Elemente oder Funktionen detailliert beschrieben werden, die von ihren Gegenstücken in Fig. 4 bis 6 deutlich abweichen.
Die Zuführvorrichtung 130 unterscheidet sich von der Zuführvorrichtung 10 dadurch, dass der Schwenkrahmen 30 und die meisten seiner zugehörigen Teile eliminiert worden sind. Daher ist die frei drehbare Zuführwalze 16 am entgegengesetzten Ende in Lagerblöcken 51 gelagert, die an eine Platte 28 gebunden sind. Druck wird nach unten gerichtet auf die Platte 28 durch die Stellorgane 70 ausgeübt, und über die Lagerblöcke 51 und die Walzenwelle 24 auf die frei drehbare Walze 16 übertragen. Daher reagiert der Lösemechanismus auf ein lineares Hin- und Herbewegen besser als auf ein Schwenken der Zuführwalze 16 zum Beschickungsmaterial oder vom Beschickungsmaterial weg bzw. als die Zuführwalze 14 auf eine Operation der stufenlos regelbaren Stellorgane 38. In sonstiger Hinsicht ist die Funktionsweise der Zuführvorrichtung 130 im wesentlichen die gleiche wie die der Zuführvorrichtung 10.
Die Fig. 14 und 15 repräsentieren eine sechste vorliegend bevorzugte Ausführungsform einer Zuführvorrichtung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde und mit der Referenznummer 140 bezeichnet ist. In Fig. 14 zeigen dieselben Referenzen ähnliche Elemente, die ähnliche Funktionen wie die bereits in Fig. 7 bis 9 so weit diskutierten Element haben. Insofern werden nur noch solche Elemente oder Funktionen detailliert beschrieben werden, die von ihren Gegenstücken in Fig. 7 bis 9 deutlich abweichen.
Die Zuführvorrichtung 140 unterscheidet sich von der Zuführvorrichtung 100 dadurch, dass der Schwenkrahmen 30 und die meisten seiner zugehörigen Teile eliminiert worden sind. Daher ist die frei drehbare Zuführwalze 16 am entgegengesetzten Ende in Lagerblöcken 51 gelagert, die an eine Platte 28 gebunden sind. Daher reagiert der Lösemechanismus auf ein lineares Hin- und Herbewegen besser als auf ein Schwenken der Zuführwalze 16 zum Beschickungsmaterial oder vom Beschickungsmaterial weg bzw. die Zuführwalze 14 auf eine Operation der stufenlos regelbaren Stellorgane 38. In sonstiger Hinsicht ist die Funktionsweise der Zuführvorrichtung 140 im wesentlichen die gleiche wie die der Zuführvorrichtung 100.
Um ein mechanisches System mit einer hohen Bandbreite zu kontrollieren, ist ein gleichermaßen hohes Bandbreitenkontrollsystem erforderlich. Dieses umfasst Servo-Stellorgane hoher Bandbreite, Servo-Verstärker, Kontrollalgorithmen und Rückkoppelungsvorrichtungen. Der im Gewerbe der Zuführvorrichtungen bevorzugte Rückkoppelungsmechanismus ist ein elektromagnetostriktives Gerät, wie z. B. ein Signalwandler, eine Gleichlaufeinrichtung, eine linear variabler Verstell- Messwandler (LVDT) oder eine InductosynTM Messskala. Diese Geräte sind von sich aus robust, da sie aus wenig mehr als laminierten Stahlkernen und Kupferwindungen bestehen. Es gibt wenig, was zerbrechen kann und sie können den starken Schock und die Vibrationen der metallstanzenden Umgebung aushalten.
Jedoch benutzen nur sehr wenige Hersteller von Zuführvorrichtungen elektromagnetostriktive Rückkoppelungsmechanismen und keiner kann einen hohen Bandbreitenregelungskreis (über 2000 Hz) erreichen. Dies ist deshalb so, da das Umwandeln des rückgekoppelten Signals in eine verwendbare Positionsinformation ein komplexer und zeitintensiver Prozess ist. Dieser Prozess wird allgemein als Signalgeber/Digital-Umwandlung oder RDC bezeichnet.
Fig. 16 zeigt eine schematische Darstellung für einen typischen Signalwandler, LVDT oder Inductosynt Sie zeigt eine stationäre Statorwicklung (1) und 2 rotierende Rotorwicklungen (2) und (3). An der Statorwicklung wird eine sinusförmige Signalquelle (4) angelegt, welche allgemein als REF bezeichnet wird. Die Rotorwicklungen produzieren zwei resultierende Ausgangssignale (Feedbacks). Die zwei Signale werden allgemein als SIN (5) und COS (6) bezeichnet. SIN und COS sind ein Ergebnis induktiver Kopplung von Statorwicklung und Rotorwicklungen.
SIN und COS sind keine sinusförmigen Signale, wie ihre Namen vielleicht nahe legen könnten. Sie sind amplitudenmodulierte Oberwellen, wie in Fig. 17 gezeigt wird. Fig. 17 zeigt, wie ein typisches Feedback - Signal eines Koordinatenwandlers (nur SIN wird gezeigt) aussieht, wenn sich ein Signalwandler mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Die x-Achse ist die Position des Signalwandlers in Grad und die y-Achse stellt die Potentialdifferenz über die Rückführwindung dar.
Dieses Signal besteht aus zwei Komponenten, die allgemein als Trägerschwingung (1) und Oberwelle (2) bezeichnet werden. Die Trägerschwingung ist eine konstante sinusförmige Frequenz. Sie ist das Ergebnis von induktiver Kopplung von Statorwicklung und Rotorwicklungen, daher besitzt sie die gleiche Frequenz wie das REF - Signal. Diese induktive Kopplung ändert sich, wenn sich der Rotor dreht. Die Änderung der induktiven Kopplung (auf die Drehung des Motors zurückzuführen) verursacht eine Änderung der Amplitude der Trägerschwingung.
Diese Änderungen der Amplitude der Trägerschwingung formen das, was als Oberwelle des Signals bezeichnet wird. Diese Oberwelle ist ein SIN (3) - und ein inverses SIN (4) - Signal mit einer direkten Phasenabhängigkeit zur Winkelposition des Signalwandlers. Die Oberwelle ist das Signal, welches von Interesse ist, jedoch ist das Trennen der Oberwelle von der Trägerschwingung und das Umwandeln von SIN und COS in ein brauchbares Positionsformat keine einfache Aufgabe.
Das Endziel ist, einen binären Wert zu erzeugen, der die Position des Signalwandlers mit möglichst hoher Genauigkeit wiedergibt. Die wichtigsten Elemente sind eine hohe Auflösung (> = 16 Bit), eine hohe Umwandlungsgenauigkeit (0.5 Bogenminuten), geringe Geräuschentwicklung (< 4 LSB), eine hohe Bandbreite (> = 2000 Hz) und eine hohe Geschwindigkeit des Signalwandlers (> = 5000 U/min.).
Bisher wurde jeweils eine von zwei Methoden zur Konvertierung von SIN - und COS - Signalen zu einem brauchbaren Positionsformat (binärer Wert) verwendet.
Die erste Methode eliminiert die Trägerschwingung durch Verwendung externer Demodulationsschaltkreise, die als einzelne Chipkarten erhältlich sind (d. h. Analoggerät AD630, phasengleicher Modulator/Demodulator). Dieses Gerät ist billig und einfach in der Handhabung, jedoch begrenzen Genauigkeit, Stabilität, Auflösung und die Fähigkeit, ein unverzerrte Oberwelle zu reproduzieren, ein System typischerweise auf 12 Bit verwendbarer Auflösung. Wenn die Signale demoduliert sind, müssen sie mittels Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) in ein digitales Format konvertiert werden. Die Position des Signalwandlers wird dann mittels einer CPU (zentrale Prozessoreinheit) durch Anwendung von ARCTAN auf COS/SIN berechnet. Echtzeitanwendungen erfordern eine schnelle CPU, die sehr teuer sein kann. Die Kombination von mittelmäßiger Leistung (durch die Demodulatoren) und einem System, das eine teure CPU benötigt, macht diesen Ansatz unattraktiv für Systeme, die nicht bereits über solch eine (hohe) Rechenkapazität verfügen.
Eine zweite lang und oft verwendete Methode bestand darin, die SIN - und COS - Oberwellen direkt zu einem digitalen Ausgangssignal durch einen Typ-2- regelkreisgesteuerten Rücklaufverhältniswandler umzuwandeln. Dieses Verfahren wurde anfangs mit getrennten Schaltkreisen implementiert und über die Jahre durch Hybridkomponenten und manchmal monolithische Chips verbessert. Da dieses Verfahren einen Regelkreis mit Rücklauf verwendet, muss es auf die spezifische Anwendung abgestimmt werden. Das Modell mit Regelkreis mit Rücklauf weist an einem Ende des Abstimmungsbereiches eine geringe Leistung und am anderen Ende des Abstimmungsbereiches eine Instabilität auf. Typische Hybrid- oder monolithische Schaltkreise von Quellen wie Analoggeräten und DDC können verstärkt werden und eine Bandbreite von 200 bis 700 Hz erreichen. Oberhalb dieser Frequenzen werden sie instabil.
Eine andere Begrenzung von dieser Art von Signalgeber/Digital-Umwandlern (RDC) ist, dass sie bezüglich Geschwindigkeit/Auflösung begrenzt sind. Mit anderen Worten kann man sie so einstellen, dass man entweder eine hohe Auflösung oder eine hohe Signalumwandlungs-Geschwindigkeit erhält, jedoch ist beides zeitgleich nicht möglich. Die typische Geschwindigkeit eines Signalwandlers ist 16 Bit Auflösung bei 1000 U/min. Bei dieser Auflösung liegt die maximal erreichbare Genauigkeit bei 2 Bogenminuten.
Fig. 18 zeigt die vorliegende Erfindung zur Erzeugung eines binären Positionswertes aus dem amplitudenmodulierten Feedback-Signal von einem Signalwandler. Der Rückkoppelungsvorrichtung 9 ist ein elektromagnetostriktives Gerät wie z. B. ein Signalwandler, LVDT oder eine lineare oder drehende InductosynTM Der digitale Sequenzgenerator 1 erzeugt ein Referenzsignal (Zeitsignal) 2 durch das Herunterdividieren eines Ausgangssignals eines ultra-stabilen Kristalloszillators 3. Das Referenzsignal 2 ist digitaler Natur und muss in ein sinusförmiges Signal durch einen Quadrat/Sinus-Filter 4 umgewandelt werden. Der Filter 4 ist ein Filter 8-ter Ordnung, der eine zeitlich abstimmbares, Besselgeschaltetes Kondensatornetzwerk darstellt. Seine Grenzfrequenz wird durch das Eckfrequenzsignal 5, das auch durch den digitalen Referenzgenerator 1 erzeugt wird, bestimmt.
Der Ausgang von Filter 4 ist ultra-stabiles (5 Teile pro Million) sinusförmiges Referenzsignal 6. Dieses Referenzsignal 6 wird durch den Signalwandler-Treiber 7 verstärkt, um ein Feedback-Erregungssignal 8 von geringer Impedanz zu formen. Dieses Signal 8 speist die Statorwicklung vom Rückkoppelungsmechanismus 9. Diese Rückkopplungssignale A. M. SIN 10 und A. M. COS 11 (Feedback-Signale) werden durch induktive Kopplung mit dem Rückkoppelungsmechanismus erzeugt. Diese Rückkopplungssignale sind amplitudenmodulierte Signale (A. M.), wie in Abb. 17 dargestellt ist.
Die Feedback-Signale A. M. SIN 10 und A. M. COS 11 werden durch einen differentiellen kurvenglättenden Filter 12 durchgeschickt, der alle Frequenzen oberhalb der Erregungsfrequenz 8 dämpft. Die Eckfrequenzen der Filter sind durch die Frequenzvorgabe 28 für den kurvenglättenden Filter einstellbar. Die gefilterten Signale L. P. SIN 13 und L. P. COS 14 werden von hochauflösenden A/D-Wandlern mit sukzessiver Approximation (ADC) 15 abgetastet.
Die ADCs werden vom digitalen Sequenzgenerator 1 gesteuert. Der digitale Sequenzgenerator 1 erzeugt Pulse, die eine durch Software einstellbare Phasenverschiebung besitzen, um die natürliche Phasenänderung der bildglättenden Filter 12, des Rückkoppelungsmechanismus 9, des Antriebs für den Signalwandler 7 und des Quadrat/Sinus-Filters 4 zu kompensieren. Diese Pulse werden Daten-Umwandlungs-Vorgabe 16 genannt.
Die Daten-Umwandlungs-Vorgabe 16 ist eingestellt, um die ADCs in die Lage zu versetzen, die L. P. SIN und L. P. COS (amplitudenmodulierten) Signale mit der doppelten Frequenz des Erregungssignals 8 abzutasten. Die durch Software einstellbare Phasenverschiebung erlaubt eine Abstimmung der Abtast-Vorgänge in der Art, dass diese gerade an den Hochpunkten (Spitzen) und Tiefpunkten (Tälern) der Trägerschwingung stattfinden und damit die Trägerschwingung von der Oberwelle demoduliert, indem diese rückgefaltet wird.
Die Synchronisation der Daten-Umwandlungs-Vorgabe 16 ist der Schlüssel dazu, wie gut die Signalgeber/Digital- Umwandlung (RDC) arbeitet. Sie erlaubt die Trennung der Trägerschwingung von der Oberwelle durch ein Phänomen, das als Rückfaltung bezeichnet wird. Signalrückfaltung ist ein Phänomen, das alle Datenerfassungsingenieure zu vermeiden bestrebt sind. Das Abtasten mit einer etwas höheren oder niedrigeren Signalfrequenz als der gewünschten führt dazu, dass sich dieses Signal zu einer wesentlich niedrigeren Frequenz zurückfaltet. Wird ein 10 KHz-Signal bei einer Frequenz 9.991 KHz oder 10.001 KHz abgetastet, wird es zu 1 Hz rückgefaltet, wird dieses Signal jedoch bei genau 10 KHz abgetastetes Signal abgetastet, so faltet es sich auf 0 Hz zurück (das Signal verschwindet). Durch das Kontrollieren der Phasenrelation der Abtastfrequenz kann man die Signalamplitude während der Rückfaltung in die Frequenzkomponenten lesen und somit das amplitudenmodulierte Signal demodulieren.
Der Vorteil der Demodulation in dieser Art und Weise liegt darin, dass keine Verzerrung, Drift oder Instabilität durch analoge Demodulationsschaltkreise eingeführt wird. Ferner werden keine Rechenkapazitäten benötigt und es ist möglich, durch teurere, höher auflösende ADCs eine größere Leistung des Systems zu erhalten, ohne sonstige Änderungen am System vornehmen zu müssen. Das System ist somit Preis/Leistungs-skalierbar.
Die Ausgänge der ADCs 15 sind digitale SIN 16 - und digitale COS 17 - Werte. Diese Werte werden in einem Stapelspeicher gespeichert. Sie werden im Speicher mit einem Polarisations-Bit 19 gespeichert, welches anzeigt, ob die Abtastung von einem Signal-Hochpunkt (Spitze) oder einem Signal-Tiefpunkt (Tal) stammt.
Um die Unterbrechungsfrequenz des Hostrechners zu reduzieren, wird ein Reduktionsverhältnis von (Anzahl Proben/Hostrechner-Unterbrechungen) eingeführt. Dieses Reduktionsverhältnis ist skalierbar und bewegt sich typischerweise im Rahmen von 4 : 1 bis 16 : 1. Das Reduktionsverhältnis wird vom digitalen Sequenzgenerator verwendet, um ein Hostrechner-Unterbrechungssignal 20 zu erzeugen. Jedesmal, wenn der Hostrechner ein Unterbrechungssignal empfängt, wird ein Positions- Umrechnungs-Algorithmus ausgeführt. Der Positions- Umrechnungs-Algorithmus liest den Inhalt des Stapelspeichers 18 und filtert und reduziert die Daten 21 digital. Das Ergebnis sind gefilterte SIN 22 - und gefilterte COS 23 - Werte, deren Abtastrate reduziert wurde, um diese der Prozessgeschwindigkeit der arithmetischen Logikeinheit ALU 27 des Hostrechners anzupassen. Diese gefilterten Signale werden durch eine Einheit 24 digital korrigiert, um Fehler aufzufinden und zu kompensieren. Die korrigierten SIN 25 - und COS 26 - Signale werden dann von ALU 27 verwendet, um die diskrete Winkelposition durch die Funktion ARCTAN²(COS/SIN) zu berechnen.
Die effektive Bandbreite der Signalgeber/Digital- Umwandlung beträgt die Hälfte der Unterbrechungsfrequenz des Hostrechners. Daher erfordert eine Bandbreite von 2000 Hz eine Unterbrechungsfrequenz von 4000 Hz. Die Auflösung basiert auf der Auflösung der verwendeten ADCs; 16-Bit ADCs sind bereits erhältlich.
Die Wandlergeschwindigkeit ist nur durch die Abtastrate begrenzt. Die maximale RPS beträgt 1/4 der Abtastfrequenz geteilt durch die Anzahl der Zyklen/Drehung des Wandlers. Für eine Systembandbreite von 2000 Hz (Abtastfrequenz 4000 Hz) bei einem Reduktionsverhältnis von 4 : 1, und einer Anzahl der Zyklen/Drehung des Wandlers von 1 beträgt die Abtastrate (4000 Hz · 4)/4 = 4000 U/sec. oder 240.000 U/min. Bei einer Anzahl von 4 Zyklen/Drehung des Wandlers beträgt die maximale Geschwindigkeit 60.000 U/min. Die positionelle Genauigkeit ist durch die Genauigkeit des Wandlers begrenzt. Die Wandlergenauigkeit beträgt typischerweise zwischen ± 3 bis ± 12 Bogenminuten, wobei die Wiederholgenauigkeit nicht mehr als ± 10 Bogenminuten beträgt. Bei einem Wandler mit einfacher Geschwindigkeit kann einfach eine Fehleraufzeichnung mit der Wiederholgenauigkeit des Wandlers erreicht werden. Andere Geräte wie z. B. Inductosyn können mit einer Genauigkeit von mehr als 0.5 Bogenminuten gehandhabt werden und benötigen keine Fehleraufzeichnung.
Der identische Schalt- und Umwandlungsalgorithmus kann auch zum Konvertieren des analogen Feedback-Signals einer optischen Kodiereinrichtung in die Winkelposition verwendet werden. Die Funktionsweise einer optischen Kodiereinrichtung ist zu der eines Wandlers sehr verschieden. Kodiereinrichtungen müssen nicht mit einem Referenzsignal angeregt werden. Sie benötigen nur einen Gleichspannungseingang, um eine Lichtquelle und die onboard-Elektronik zu speisen.
Fig. 19 zeigt ein Blockdiagramm einer optischen Kodiereinrichtung. Die Lichtquelle 1 entsendet Licht durch eine Art Interferenzmittel 2, welches die Lichtintensität bei Drehung des Schaftes der Kodiereinrichtung ändert. Lichtdetektoren 3 und 4 auf der anderen Seite der Interferenzeinheiten nehmen das veränderte Licht auf und erzeugen die Signale SIN und COS. Diese Methode ist sehr viel direkter als die elektromagnetostriktive Methode, jedoch benötigt man hierfür viele sehr aufwendige Bauteile. Die meisten optischen Kodiereinrichten verwenden Geräte aus optischem Glas, die gegeneinander reiben. Sie enthalten alle Formen von gedruckten Leiterplatten.
Ein weiterer großer Unterschied bei optischen Kodiereinrichten besteht darin, dass sie pro Drehung zwischen 50 und 50.000 elektrische Zyklen (SIN : COS) erzeugen. Im Gegensatz dazu erzeugen Wandler typischerweise 1 bis 6 elektrische Zyklen pro Drehung. Wegen der hohen Anzahl von elektrische Zyklen verwenden fast alle Hersteller optische Kodiereinrichten auf digital Art und Weise.
Anstatt die SIN- und COS - Signale in diskrete Spannungen durch einen A/D-Wandler zu konvertieren, werden sie durch einen Rechteckformer geschickt und somit in Rechteckwellen transformiert. Die Kanten dieser Rechteckwellen werden dann mit einem einfachen digitalen Vor-Rückwärts-Zähler gezählt. Die Systemauflösung wird dann hauptsächlich durch die Auflösung der optischen Kodiereinheit bestimmt, wohingegen die Auflösung eines wandlerbasierten Systems hauptsächlich durch den Wandler/Digital-Umwandlungs-Prozess bestimmt wird.
Fig. 20 zeigt, wie man die vorliegende Erfindung mit einer optischen Kodiereinheit benutzen würde. Die optische Kodiereinheit 1 würde mit einer Spannungsversorgung 2 betrieben werden, damit sie ihre internen Stromkreise speisen kann. Die Kodiereinheit erzeugt SIN 3 - und COS 4 - Signale, die der Winkelposition des Schaftes der optischen Kodiereinheit entsprechen. Diese Signale passieren die differentiellen kurvenglättenden Filter 5, um die Geräusche bei hohen Frequenzen zu entfernen. Diese kurvenglättenden Filter 5 sind über den Frequenzgeber 6 für die kurvenglättenden Filter 5 einstellbar. Die Filter sind auf eine Eckfrequenz eingestellt, die der halben Abtastfrequenz entspricht (und halten damit das Nyquist-Kriterium ein).
Die gefilterten Signale L. P. STN 7 und L. P. COS 8 werden dann durch ADCs mit sukzessiver Approximation abgetastet. Die Abtastrate wird durch die Frequenzvorgabe für die Datenumwandlung festgesetzt, die vom digitalen Sequenzgenerator 11 erzeugt wird. Das digitale SIN 12 - und das digitale COS 13 - Signal werden dann im Stapelspeicher (Abtastspeicher) 14 gespeichert.
Um die Unterbrechungsfrequenz des Hostrechners zu reduzieren, wird ein Reduktionsverhältnis von (Anzahl von Abtastungen/Hostrechner-Unterbrechungen) eingeführt. Dieses Reduktionsverhältnis ist skalierbar und bewegt sich typischerweise im Rahmen von 4 : 1 bis 16 : 1. Das Reduktionsverhältnis wird vom digitalen Sequenzgenerator 11 verwendet, um ein Hostrechner-Unterbrechungssignal 15 zu erzeugen.
Jedesmal, wenn der Hostrechner ein Unterbrechungssignal empfängt, wird ein Positions-Umrechnungs- Algorithmus ausgeführt. Der Positions-Umrechnungs- Algorithmus liest den Inhalt des Stapelspeichers 14 und filtert und reduziert die Daten 16 digital. Das Ergebnis sind gefilterte SIN 17 - und gefilterte COS 18 - Werte, deren Abtastrate reduziert wurde, um diese der Prozessgeschwindigkeit der arithmetischen Logikeinheit ALU 20 des Hostrechners anzupassen. Diese gefilterten Signale werden durch eine Einheit 19 digital korrigiert, um Fehler aufzufinden und zu kompensieren. Die korrigierten SIN 22 - und COS 23 - Signale werden dann von ALU 20 verwendet, um die diskrete Winkelposition durch die Funktion ArcTan2(COS/SIN) zu berechnen.
Diese Methode des Lesens einer Kodiereinheit hat zwei wesentliche Vorteile. Die analogen Signale der Kodiereinheit werden in viele kleine Teile (über 65.000 bei einem 16-Bit ADC) zerlegt, anstatt in ein digitales Signal konvertiert zu werden. Das bedeutete, dass eine Kodiereinheit mit 100 Zyklen/Drehung eine endgültige Auflösung von 6.5 Millionen Bits pro Drehung (100 · 2¹&sup6; = 6.553 600) haben wird. Ein traditioneller Vor-Rückwärts- Zähler-Schaltkreis einer Kodiereinheit würde nur eine Auflösung von 400 (100 · 4 Kanten pro Zyklus = 400) besitzen. Das führt zu einem zweiten Vorteil, der darin besteht, dass Kodiereinheiten geringer Auflösung (50 bis 250 Zyklen/Drehung) mit abnutzungsfesten Stahlkomponenten erhältlich sind, im Gegensatz zu optischen Komponenten aus Glas bei Kodiereinheiten hoher Auflösung. Die Kodiereinheiten geringer Auflösung sind auch preiswerter.
Wie schematisch in Fig. 21 dargestellt ist, überwacht die Sensoreinheit 64 verschiedene Zustände der Druckmaschine, z. B. die Winkelorientierung der Kurbelwelle der Druckmaschine, die den Beginn eines ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes wie z. B. das Ausrichten wiederspiegelt. Die Sensoreinheiten 74 und 84 überwachen entsprechend bestimmte Zustände der Antriebswalze 14 und der Antriebseinheit 46 für das Stellorgan. Die Sensoreinheiten 64, 74 und 84 übertragen ein Signal zur Kontrolleinheit 66, die z. B. ein Hostrechner, ein Mikroprozessor oder ähnliches ist, wobei die Winkelorientierung des zyklischen Arbeitstaktes der Druckmaschine, der Antriebswalze und der Antriebseinheit für das Stellorgan ständig durch die Kontrolleinheit 66 überwacht werden.
Die Kontrolleinheit 66 erzeugt ein Kommandosignal für die Winkelposition der Kurbelwelle der Druckmaschine 11 bei Beginn eines ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes, und überträgt dieses Kommandosignal zur Antriebseinheit 46 für die Stellorgane, welche daraufhin die stufenlos regelbaren Stellorgane 38 der Druckmaschine 100 um einen vorbestimmten Betrag und in einer vorbestimmten Sequenz mit der Winkelposition der Druckmaschine 11 einstellt, um den Festhaltemechanismus für das Beschickungsmaterial sowohl zum Beschickungsmaterial als auch vom Beschickungsmaterial weg zu bewegen. Die Kontrolleinheit 66 erzeugt auch ein Kommandosignal zum Zuführen von Material, und überträgt dieses Kommandosignal zur Antriebseinheit für die Zuführwalze 14, die daraufhin das Beschickungsmaterial um einen vorbestimmten Betrag und in einer vorbestimmten Sequenz mit der Winkelposition der Druckmaschine 11 vorschiebt. Daher kann die Kontrolleinheit 66 durch den Vorteil, dass sie kontinuierlich den Arbeitszyklus der Druckmaschine, die Antriebswalzen, und die Antriebseinheit 46 für die Stellorgane überwacht, die Bewegung des Materials durch die Zuführvorrichtung 100 mit dem Lösen des Material zum Ausrichten synchronisieren. Diese positionelle Synchronisation der Funktionen der Zuführvorrichtung der Druckmaschine stellt sicher, dass sich die Zuführwalzen und daher das Material bei jeder Winkelposition der Druckmaschine 11 an einer prädestinierten Stelle befinden, ungeachtet der Geschwindigkeit oder Drehrichtung der Druckmaschine. Ebenso wird das Lösen des Materials von den Zuführwalzen mit der Position der Kurbelwelle der Druckmaschine 11 synchronisiert, und zwar bei allen möglichen Positionen der Kurbelwelle. Zusätzlich ist die positionelle Synchronisation der Funktionen der Zuführvorrichtung durch den Vorteil der Programmierbarkeit der Kontrolleinheit 66 stufenlos regelbar.
Fig. 21 stellt ebenfalls eine Dateneingabeeinheit 68 z. B. als konventionelle Computer-Tastatur dar. Über die Dateneingabeeinheit 68 können Daten wie z. B. Dicke des Beschickungsmaterials, Konfiguration des Querschnitts, Härte und Mischverhältnis, und Kontrolldaten für die Zuführvorrichtung wie z. B. nomineller Abstand der Zuführwalzen zum Festhalten des Materials und die gewünschte Kompressionskraft, die durch den Festhaltemechanismus ausgeübt werden soll, jedoch auch weitere Daten, in die Kontrolleinheit 66 eingegeben werden. Ferner können die Länge des zuzuführenden Beschickungsmaterials für jeden Arbeitszyklus sowie andere Variablen in die Kontrolleinheit 66 eingegeben werden. So ist in anderer Hinsicht die Funktionsweise der Zuführvorrichtung 100 im wesentlichen die gleiche wie die der Zuführvorrichtung 10. Obwohl die Antriebseinheit 46, die Sensoreinheiten 64, 74, und 84, die Kontrolleinheit 66 und die Dateneingabeeinheit 68 in Verbindung mit der Zuführvorrichtung 100 dargestellt sind, soll bemerkt werden, dass diese Elemente insoweit auch mit den Zuführvorrichtungen 10, 110, 120 und 130 verwendet werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Betrieb der Zuführvorrichtung präzise der Eigenart/Beschaffenheit des Beschickungsmaterials angepasst werden, da die Einstellung der Prägeplatten während des Betriebs ohne ein Anhalten der Zuführvorrichtung vorgenommen werden kann. Daher kann die Zuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter allen operativen Zuständen synchron mit dem gewünschten Arbeitszyklus der Druckmaschine zusammenwirken, wobei eine präzise kontrollierte, fachmännische aber sanfte Handhabung des Beschickungsmaterials während des Betriebs sichergestellt ist.
Fig. 22 stellt schematisch den Betrieb der vorliegenden Erfindung in einer Umgebung mit multidimensionaler Kontrollachse dar. Wie der Figur entnommen werden kann, ist eine Zuführvorrichtung mit einem Walzenlösemechanismus auf jeder Seite der Druckmaschine angebracht. Dies ermöglicht die Ausübung von Antriebskraft auf das Beschickungsmaterial von mehr als einer Position aus, was je nach Beschickungsmaterial vorteilhaft sein kann. Dieses spezielle Diagramm stellt eine Umgebung mit vier Kontrollachsen dar; die vorliegende Erfindung kann jedoch mit jeder möglichen Anzahl von Kontrollachsen verwendet werden.
Fig. 23 zeigt schematisch, dass mit dem herkömmlichen Verfahren zum Kontrollieren von Servomotoren eine entsprechende Bewegungskontrolleinheit für jeden Servomotor innerhalb des Systems verwendet wird. Ein System kann mehrere Servomotoren beinhalten, die durch mehrere Bewegungskontrolleinheiten gesteuert werden. Wie groß auch immer die Zahl der Bewegungskontrolleinheiten ist, kommuniziert jede Kontrolleinheit über eine Übertragungsleitung mit der Benutzeroberfläche. Eine herkömmliche Benutzeroberfläche hat eine beschränkte Brauchbarkeit, da sie beispielsweise nur bestimmte Kontrollsignale darstellt, nur eine begrenzte Anzahl von Kontrollsignalen zu einem Zeitpunkt darstellt, nicht schnell konfigurierbar ist und durch die Geschwindigkeit der Übertragungsleitungen begrenzt ist.
Fig. 24 zeigt schematisch eine vorliegend bevorzugte Ausführung der vorliegende Erfindung, bei der die Bewegungskontrolleinheit und die Benutzeroberfläche entsprechend der Erfindung kombiniert sind. Hauptvorteile der Kombination von Bewegungskontrolleinheit und Benutzeroberfläche der vorliegenden Erfindung bestehen in der Anzahl der Kontrollsignale, die dargestellt werden können, in der Geschwindigkeit, mit der die Signale kontrolliert werden (für alle praktischen Zwecke werden die Signale in Echtzeit dargestellt), in der Fähigkeit der schnellen und einfachen Anpassung des Ausgabedisplays an die Anforderungen des Benutzers, in der verringerte Anzahl von Bauteilen und den verringerten Kosten.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet die in Fig. 24 gezeigte Kontrolleinheit einen einzelnen Mikroprozessor zum Dekodieren und Interpretieren der Positionssignale der Druckmaschine und der Antriebsmotor- Feedback-Signale, zur Eingabeaufforderung an den Benutzer, zum Interpretieren der Benutzereingabe und zum Erzeugen von Motorenkontrollsignalen. Es ist vorteilhaft, die Anzahl der verwendeten Mikroprozessoren zu minimieren und vorliegend wird es bevorzugt, einen Standard- Personalcomputer nicht nur für die Benutzeroberfläche, sondern auch für eine Echtzeit-Datenerfassung, Berechnung und Kontrolle zu verwenden.
Obwohl die Erfindung zum Zwecke der Erläuterung detailliert beschrieben worden ist, soll klar sein, dass diese detaillierte Beschreibung nur zum Zwecke der Veranschaulichung vorgenommen worden ist und dass Variationen von Fachleuten vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, es sei denn, dass dies durch die Patentansprüche ausgeschlossen ist.

Claims

1. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine, die umfasst:

eine Beförderungseinheit (14, 16) zum Festhalten und Vorschieben des Beschickungsmaterials (7) zur Druckmaschine (11), und

einen Mechanismus (38), der auf eine Abtasteinheit (64) reagiert, die mit der Druckmaschine (11) verbunden ist, um die Beförderungseinheit (14, 16) in Kontakt mit dem Beschickungsmaterial (7) zu bringen bzw. den Kontakt der Beförderungseinheit (14, 16) mit dem Beschickungsmaterial (7) zu lösen,

gekennzeichnet durch ein Stellorgan (38) zum stufenlosen Variieren des Abstandes zwischen den beiden Elementen der Beförderungseinheit (14, 16), während die Zuführvorrichtung für die Druckmaschine in Betrieb ist.

2. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 1, worin der Mechanismus (38) das Stellorgan (38) umfasst.

3. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 1 und 2, wobei während des Betriebs der Druckmaschine das Stellorgan (38) während des Einführens des Beschickungsmaterials (7) in die Druckmaschine (11) in Betrieb ist.

4. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 1 bis 3, wobei das Stellorgan (38) umfasst:

mindestens eine drehbare Schraube (40), und

eine Leistungseinheit (46) zum Drehen der mindestens einen drehbaren Schraube (40) in entgegengesetzte Richtung.

5. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 1 bis 3, wobei das Stellorgan (38) umfasst:

einen Keil (155),

eine Leistungseinheit (46), die mit dem Keil (155) verbunden ist, um bei Betrieb der Druckmaschine den Keil (155) linear zu bewegen, und

einen Nockenstößel (154), der mit der Beförderungseinheit (14, 16) funktionsmäßig verbunden ist,

wobei während des Betriebs der Abstand zwischen den beiden Elementen der Beförderungseinheit (14, 16) proportional zur linearen Position des Keils (155) zum Nockenstößels (154) ist.

6. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin eine Einheit (66) zum Kontrollieren des Betriebs des Stellorgans (38) während des Betriebs und/oder des Stillstands der Druckmaschine umfasst.

7. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 6, wobei die Kontrolleinheit (66), während des Betriebs, ein erstes Signal von der Abtasteinheit (64) empfangen kann, das auf den Beginn eines ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes der Druckmaschine schließen lässt, und ein erstes Kommandosignal erzeugen und an die Leistungseinheit übertragen kann, um die Antriebseinheit (14, 16) in die erste Richtung zu bewegen, und wobei die Kontrolleinheit (66) ein zweites Signal von der Abtasteinheit (64) empfangen kann, das auf die Beendigung des ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes der Druckmaschine schließen lässt, und ein zweites Kommandosignal erzeugen und an die Leistungseinheit übertragen kann, um die Antriebseinheit (14, 16) in die zweite entgegengesetzte Richtung zu bewegen.

8. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinheit (14, 16) umfasst:

eine erste Zuführwalze (14),

eine zweite Zuführwalze (16), die relativ zur ersten Zuführwalze so angeordnet ist, dass während des Betriebs das Beschickungsmaterials (7) zwischen der ersten (14) und zweiten (16) Zuführwalze hindurchpassieren kann, und eine Dreheinheit (13), die mit der ersten Zuführwalze (14) eine Einheit bildet.

9. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 8, wobei die erste Zuführwalze (14) eine Zuführwalzen-Welle (18) aufweist, und die Dreheinheit (13) einen Motor mit hohem Drehmoment umfasst, der direkt an der Zuführwalzen-Welle (18) angebaut ist.

10. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, die ferner eine einstellbare Druckeinheit (70) umfasst, die mit der Antriebseinheit (14, 16) verbunden ist, wobei diese einstellbare Druckeinheit (70) in der Lage ist, während des Betriebs mit der Abtasteinheit (64) und dem Stellorgan (38) zu kommunizieren, und die einstellbare Druckeinheit (70) auch während des Betriebs in der Lage ist, die Antriebseinheit (14, 16) weitgehend entgegengesetzt zur ersten Richtung zu bewegen, und zwar als Antwort auf das Wahrnehmen der Beendigung des ausgewählten zyklischen Arbeitstaktes durch die Abtasteinheit (64).

11. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin die Abtasteinrichtung (64) umfasst, die während des Betriebs die Winkelposition einer Welle der Druckmaschine (11) abtastet.

12. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 6 oder einem direkt oder indirekt davon abhängenden Anspruch, die weiterhin eine Eingabeeinheit (68) für den Benutzer zum Eingeben von einem oder mehreren Parametern in die Kontrolleinheit (66) zum Kontrollieren des Stellorgans (38) umfasst.

13. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 12, wobei die Eingabeeinheit (68) einen Computer umfasst, der während des Betriebs ein Signal entsprechend einem oder mehreren Parametern erzeugt und dieses Signal an die Kontrolleinheit (66) zum Kontrollieren des Betriebs des Stellorgans (38) überträgt.

14. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 8 oder einem direkt oder indirekt davon abhängenden Anspruch, die weiterhin eine Einheit (74) zum Abtasten der Position der ersten Zuführwalze (14) umfasst.

15. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 8 oder einem direkt oder indirekt davon abhängenden Anspruch, die weiterhin eine Einheit (84) zum Abtasten der Position der zweiten Zuführwalze (16) umfasst.

16. Zuführvorrichtung (10) für eine Druckmaschine nach Anspruch 6 bis 8 oder einem direkt oder indirekt davon abhängendem Anspruch, wobei die Kontrolleinheit zum Kontrollieren des Betriebs des Stellorgans (38) während des Betriebs auch die Dreheinheit (13) kontrollieren kann.