[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren von Querbearbeitungsvorgängen,
ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik
[0002] Querbearbeitungsanwendungen, d. h. Anwendungen, bei denen beispielsweise eine Materialbahn
mittels eines Querschneiders rotativ durchtrennt wird, sind allgemein bekannt. Weiteres
Beispiel für Querbearbeitungsanwendungen bzw. entsprechend Querbearbeitungsvorrichtungen
sind Quersiegelvorrichtungen, Querperforationsvorrichtungen und Querstanzvorrichtungen.
[0003] Eine hierbei bearbeitete, beispielsweise durchtrennte Abschnittslänge ist nicht notwendigerweise
identisch mit dem Umfang der verwendeten Querbearbeitungswalze. Durch geeignete Wahl
von Bewegungsgesetzen für die Querbearbeitungswalze kann erreicht werden, dass im
Schnitt ein typischerweise materialbahnsynchroner Bearbeitungsvorgang ausgeführt wird,
und im restlichen Zeitbereich eine sogenannte Ausgleichsbewegung ausgeführt wird.
Diese Ausgleichsbewegung dient dazu; ein kürzeres oder längeres Format (Abschnittslänge)
als die sogenannte Synchronlänge, welche dem Umfang der Querbearbeitungswalze entspricht,
zu erreichen.
[0004] Das Bewegungsprofil der Querbearbeitungswalze sieht dabei je nach Verhältnis von
Formatlänge und Synchronlänge unterschiedlich aus. Bei einer Formatlänge, die kleiner
als die Synchronlänge ist, muss die Drehachse der Querbearbeitungswalze während der
Ausgleichsbewegung schneller werden, im umgekehrten Fall, d. h. größerer Formatlänge,
langsamer.
[0005] Zur Durchführung der Ausgleichsbewegung wird typischerweise ein Polynom fünfter Ordnung,
oder gegebenenfalls auch höherer Ordnung nach VDI Vorschrift 2143 "Bewegungsgesetze
für Kurvengetriebe" verwendet.
[0006] Im Falle von Formatlängen, die wesentlich größer sind als die Synchronlänge, beispielsweise
zweieinhalbmal so groß, kann es zweckmäßig sein, dass die Querbearbeitungswalze sich
teilweise mit negativer Geschwindigkeit dreht, d.h. entgegengesetzt zur Transportrichtung
der zu transportierenden und zu bearbeitenden, z.B. zu schneidenden Materialbahn.
Dies kommt einer Rückwärtsbewegung gleich.
[0007] Die Rückwärtsbewegung wird dabei je nach Format immer größer, und würde bei längeren
Formaten irgendwann so groß werden, dass das auf der Querbearbeitungswalze vorgesehene
Messer wieder in die Schnittzone und damit gegebenenfalls auch in das Material eintauchen
würde. Dies gilt es selbstverständlich zu vermeiden.
[0008] In diesem Zusammenhang sind aus dem Stand der Technik Möglichkeiten bekannt, derartige
Rückwärtsdrehungen zu verhindern. Typischerweise wird hierbei jegliche negative Geschwindigkeit
ausgeschlossen.
[0009] Hiermit wird gewährleistet, dass die Drehgeschwindigkeiten der Querbearbeitungswalze
jederzeit positives Vorzeichen oder wenigstens eine Stillstandszone einnehmen, d.h.
negative Geschwindigkeiten werden vermieden, es wird maximal auf Stillstand begrenzt.
Je nach gewünschtem Format kann es aufgrund von antriebstechnischen Begrenzungen,
z.B. maximaler Geschwindigkeit oder maximalem Drehmoment bzw. maximaler Beschleunigung
der Querbearbeitungswalze, dazu kommen, dass eine maximale Geschwindigkeit nicht überschritten
werden kann. Diese Maximalgeschwindigkeit ist abhängig vom verwendeten Bewegungsgesetz
der Ausgleichsbewegung. Im Stand der Technik wird eine derartige Maximalgeschwindigkeit
einmalig ausgemessen, und dann als feste Wertetabelle in der Maschinensteuerung bzw.
der HMI (Human-Machine-Interface) hinterlegt.
[0010] Im Falle eines Formatwechsels muss bei herkömmlichen Vorrichtungen der Bediener die
Maschinengeschwindigkeit an die Maximalgeschwindigkeit des neuen Formates anpassen.
D. h., er muss gegebenenfalls vor einem sogenannten fliegenden Formatwechsel die Maschinengeschwindigkeit
reduzieren, damit beim neuen Format eventuelle Begrenzungen des Antriebs nicht überschritten
werden. In einem solchen Fall würde z. B. der Antrieb einen Überlastfehler melden
und eine Fehlerreaktion einleiten, welche zum Abbruch der Produktion führen würde.
Eine Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit nach einem Formatwechsel ist ebenfalls
denkbar, muss jedoch bei herkömmlichen Vorrichtungen auch manuell durch den Bediener
ausgeführt werden.
[0011] Gemäß dem Stand der Technik verwendete Bewegungsgesetze sind dazu ausgelegt, eine
möglichst hohe Bearbeitungsleistung (Maschinengeschwindigkeit) zu erreichen. Auf energetische
Belange wird hierbei keine Rücksicht genommen.
[0012] Im Stand der Technik werden ferner nur feste Bewegungsgesetze für jedes Format verwendet.
Es wird maximal eine Umschaltung auf ein Bewegungsgesetz ohne Rückwärtsbewegung durchgeführt.
Neben der Berücksichtigung, ob eine Rückwärtsbewegung zulässig ist oder nicht, sind
weitere Bewegungsgesetze zur Optimierung der Beschleunigung, der maximalen Geschwindigkeit
und/oder der Verlustenergie möglich. Es werden keinerlei formatabhängige Umschaltungen
auf verschiedene Bewegungsgesetztypen, wie z. B. Polynom fünfter Ordnung, Polynom
siebter Ordnung, modifizierte Sinuslinie, modifiziertes Beschleunigungstrapez usw.
durchgeführt.
[0013] Bei herkömmlichen Vorrichtungen bzw. Verfahren wird ferner die erzielte Genauigkeit
im Bearbeitungs- bzw. Schnittbereich von dem Antriebssystem nicht überwacht. Insbesondere
bei höheren Geschwindigkeiten bzw. höher dynamischen Ausgleichsbewegungen können Schleppabstände
(Abweichung zwischen Lageistwert und Lagesollwert) auftreten, welche die Bearbeitungsgenauigkeit
verringern.
[0014] Insbesondere wird bei herkömmlichen Vorrichtungen bzw. Verfahren als nachteilig angesehen,
dass die Ausgleichsbewegung stets als identisches Bewegungsgesetz gerechnet wird.
Hierdurch können Optimierungen beispielsweise bezüglich Maximalgeschwindigkeit oder
Energieverbrauch kaum erreicht werden.
[0015] Gemäß dem Stand der Technik wird eine Rückwärtsdrehung einer Querbearbeitungswalze
nicht eingesetzt, da auf jeden Fall vermieden werden soll, dass ein Bearbeitungselement,
etwa das Schneidemesser, rückwärts in das Material eintaucht. Dadurch, dass die Möglichkeiten
einer Rückwärtsdrehung nicht ausgenutzt werden, wird der Antrieb bezüglich realisierbarer
Maximalgeschwindigkeiten bzw. Energieverbrauch jedoch nicht optimal betrieben. Ähnliches
gilt für eine Begrenzung der Walzengeschwindigkeit einen Wert größer oder gleich Null.
[0016] Ferner kann im Falle eines Formatwechsels bei herkömmlichen Vorrichtungen die neue,
an das nun zu realisierende Format angepasste Maximalgeschwindigkeit nicht automatisiert
berechnet werden. Dies führt zu aufwendigen Messfahrten und Hinterlegung fester Kennlinien
in der Steuerung.
[0017] Insgesamt ist festzustellen, dass bei Formaten, für welche das maximale Antriebsmoment
nicht erreicht wird, ein optimierter Energieverbrauch nicht erreicht werden kann.
Aufgabenstellung
[0018] Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, die oben beschriebenen Nachteile
zu überwinden, d. h. insbesondere eine Ausnutzung eines maximalen Antriebsmoments
zu ermöglichen, dies insbesondere unter Optimierung des Energieverbrauchs.
[0019] Die Erfindung schlägt daher ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
vor.
Vorteile der Erfindung
[0020] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Optimierung des Durchsatzes einer Querbearbeitungsvorrichtung
realisierbar, wobei insbesondere durch eine vorausberechnende Ermittlung erreichbarer
Maschinengeschwindigkeiten verlustoptimale Kurven zur Energieeinsparung wählbar sind.
Ferner ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine große Bearbeitungsgenauigkeit
erzielbar. Durch Kenntnis von Antriebsbegrenzungen, beispielsweise Maximalgeschwindigkeit,
Maximalbeschleunigung oder auch thermische Grenzen, kann die maximal erreichbare Maschinengeschwindigkeit
bzw. Materialbahngeschwindigkeit vorausberechnet werden.
[0021] Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der
Unteransprüche.
[0022] Es ist besonders bevorzugt, dass das Verfahren zum Betreiben einer Querschneidewalze,
einer Quersiegelwalze, einer Querperforationswalze, einer Querstanzwalze einer der
Schneidervorrichtung, einer Quersiegelvorrichtung, einer Querperforationsvorrichtung
bzw. einer Querstanzvorrichtung dient. Bei derartigen Vorrichtungen werden entsprechend
zugeschnittene, versiegelte, perforierte oder gestanzte Warenbahn-Abschnitte bereitgestellt.
[0023] Es ist bevorzugt, dass die Parameter des Antriebs, welche in die Berechnung der zulässigen
maximalen Warenbahngeschwindigkeit eingehen, ein maximales Antriebs- bzw. Motormoment,
eine maximale Antriebs- bzw. Motor-Temperatur, eine maximale Antriebs- bzw. Motordrehzahl,
eine Abschätzung auftretender Schnittkräfte und mechanische Gegebenheiten, wie etwa
Trägheitsmomente oder mechanische Übersetzungen, umfassen.
[0024] Ferner ist es möglich, insbesondere online, die Maschinengeschwindigkeit über Auswertung
thermischer Dauerleistungsgrenzen, wie etwa Motor-Temperatur oder Temperatur eines
Antriebsregelgerätes, zu überwachen, und hierdurch gegebenenfalls eine Optimierung
der Schnittleistung zu erreichen. Insbesondere das Schnittmoment, welches abhängig
von dem Material der Warenbahn ist, kann im Stand der Technik bisweilen nicht genau
angegeben werden, so dass dieser Aspekt durch die Online-Überwachung optimiert und
gegebenenfalls für spätere identische oder ähnliche Produktionen erlernt werden kann.
Unter Online-Überwachung wird insbesondere eine Überwachung während des Prozesses
durch einen Vergleich mit gerechneten Modellen verstanden.
[0025] Eine derartige Online-Berechnung bzw. -Überwachung ist auch bei Änderung eines zu
verwendenden formatabhängigen Bewegungsgesetzes bzw. eines entsprechenden Algorithmus
weiter anwendbar. Es sind keine aufwendigen Messfahrten über den gesamten Formatbereich
notwendig. Die Produktivität kann aufgrund der maximal darstellbaren Maschinengeschwindigkeit
optimiert werden. Es ist ferner eine dynamische Berücksichtigung thermischer Modelle
für den Motor und/oder das Antriebsregelgerät berücksichtbar.
[0026] Erfindungsgemäß ist es insbesondere möglich, bei einem Formatwechsel die aktuelle
Maschinengeschwindigkeit an eine neue maximale Maschinengeschwindigkeit für ein neues
Format anzupassen.
[0027] Im Stand der Technik wird dies durch Anpassung der Maschinengeschwindigkeit über
die HMI (Eingabe durch den Maschinenbediener) durchgeführt.
[0028] Sofern die maximale Maschinengeschwindigkeit aufgrund einer erfindungsgemäßen Berechnung
oder Bereitstellung (abgelegte Kennlinie) bekannt ist, kann in automatisierter Weise
die Maschinengeschwindigkeit von der Steuerung im Falle eines Formatwechsels in geeigneter
Weise reduziert und/oder erhöht werden. Insbesondere ist es hierbei zweckmäßig, vor
dem Formatwechsel eine Reduktion der Maschinengeschwindigkeit, oder anschließend an
den Formatwechsel eine Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit vorzusehen.
[0029] Sofern die maximale Maschinengeschwindigkeit durch thermische Grenzen, beispielsweise
maximale Dauerstrombelastung von Motor oder Antreibsregelgerät, begrenzt wird, kann
die Reduktion der Maschinengeschwindigkeit auch nach dem Formatwechsel erfolgen, sofern
das thermische Verhalten mit berücksichtigt wird. Es wird dabei eine kurzzeitige Überhöhung
der Maschinengeschwindigkeit über eine dauerhaft zulässige maximale Geschwindigkeit
zugelassen, solange die thermischen Grenzen nicht überschritten werden.
[0030] Hierdurch verringert sich der Eingabeaufwand für den Anwender im Falle eines Formatwechsels.
Ferner ermöglicht dies eine Optimierung der Produktivität, d.h. der maximalen Maschinengeschwindigkeit,
durch thermische Optimierung.
[0031] Insbesondere für den Fall, dass längere Formate, d.h. Formate, welche länger sind
als der Umfang der Querbearbeitungswalze, gewünscht werden, wird die maximale Maschinengeschwindigkeit
nicht mehr durch das Antriebssystem begrenzt, sondern typischerweise durch den Prozess
an sich. Hier beispielsweise auf maximale Zuführgeschwindigkeiten von Materialbahnen
zu verweisen. Dies bedeutet, dass das Antriebssystem prinzipiell beliebige Ausgleichsbewegungsgesetze
ausführen kann. Diese können nun erfindungsgemäß derart gewählt werden, dass ein möglichst
geringer Energieverbrauch entsteht. Der Energieverbrauch kann dabei beispielsweise
anhand des Quadrates der Beschleunigung des Antriebs und/oder der Querbearbeitungswalze
ermittelt bzw. abgeschätzt werden. Hierdurch ist es möglich, Verlustenergie zu minimieren,
wodurch die Energiekosten für das erfindungsgemäße Betreiben einer Querschneidervorrichtung
minimiert werden. Ferner erweist sich die thermische Anpassung von Motor und Antriebsregelgerät
bzw. Antriebsregler aneinander als vorteilhaft.
[0032] Durch die erfindungsgemäße Bereitstellung formatabhängiger unterschiedlicher Bewegungsgesetze
können diese auch nach verschiedenen Kriterien optimiert werden. Als Kriterien sind
beispielsweise zu nennen der Energieverbrauch der Ausgleichsbewegung, welcher beispielsweise
bei der Beschreibung der Bewegung der Querbearbeitungswalze mittels eines Polynoms
3. Grades besonders klein ist.
[0033] Auch zur Optimierung der Maximalgeschwindigkeit erweisen sich beispielsweise Polynome
3. Grades oder Sinoiden als vorteilhaft.
[0034] Es ist ebenfalls möglich, die Bewegungsgesetze bezüglich einer Schonung der Mechanik,
insbesondere von Antrieb und/oder Querbearbeitungswalze, insbesondere verwendeter
Zahnräder, zu optimieren. Hierzu bieten sich modifizierte Sinuslinien, beispielsweise
Bestehorn-Sinuslinien mit niedrigen Ruckkennwerten, an. Es ist beispielsweise auch
möglich, die Bewegungsgesetze bezüglich einer Minimierung der maximal auftretenden
Beschleunigungen auszuwählen. Hierzu bieten sich Polynome 2. Grades an.
[0035] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird mittels eines formatabhängigen Bewegungsgesetzes eine Ausgleichsbewegung der
Querbearbeitungswalze berechnet, welche insbesondere eine zulässige Rückwärtsdrehung
der Querbearbeitungswalze in einer Richtung entgegengesetzt zur Transportrichtung
der Materialbahn umfasst.
[0036] Eine derartige Rückwärtsdrehung ist insbesondere als Winkelwert vorgebbar, wobei
die Ausgleichsbewegung auf diesen Wert begrenzt wird. Je nach Mechanik kann dabei
die Weite der Rückwärtsbewegung angegeben werden. Die Rückwärtsbewegung kann somit
(im Grenzfall) exakt bis an den Schnittbereich erfolgen. Dies ermöglicht maximale
Anhalte- und Beschleunigungswege, was zu einer erheblichen Reduktion der maximal auftretenden
Beschleunigungen führt.
[0037] Mittels dieser Maßnahmen können die einsetzbaren Bewegungsgesetze energieoptimiert
gewählt werden, wobei hier insbesondere Erwärmung, Energieverbrauch sowie Motor- bzw.
Verstärkerbaugröße berücksichtigt werden können. Die verwendeten Bewegungsgesetze
können auf das maximale Moment optimiert werden, z.B. die Maximalgeschwindigkeit des
Vorschubs oder die Antriebs- bzw. Motor- oder Verstärkerbaugröße. Das gewählte Bewegungsgesetz
kann ebenfalls zur Schonung der Mechanik optimiert werden, wodurch beispielsweise
eine geringere Lärmentwicklung realisierbar ist.
[0038] Es erweist sich ferner als zweckmäßig, eine Überwachung der Schnittgenauigkeit im
Schnittbereich der Querbearbeitungswalze bereitzustellen. Hierbei hat sich insbesondere
eine Online-Überwachung als vorteilhaft erwiesen.
[0039] Ein Ziel eines Querbearbeiters, z.B. eines Querschneiders ist es, im Bearbeitungs-
bzw. Schnittbereich möglichst genau linear bzw. möglichst genau nach einem vorgebbaren
Profil (sogenannte Pushout-Funktion bzw. sogenannte cos β-Korrektur) zu fahren, um
den Schnitt mit optimaler Genauigkeit auszuführen. Moderne Antriebssysteme bieten
die Möglichkeit, den Schleppabstand, d.h. den Winkelfehler zwischen Soll-Lage und
Ist-Lage der Querbearbeitungswalze zu messen. Dieser Schleppabstand kann nun erfindungsgemäß
überwacht werden. Gegebenenfalls kann auch eine Meldung ausgegeben werden, oder die
Maschinengeschwindigkeit derart angepasst werden, um zu gewährleisten, dass eine vorgegebene
Grenze nicht überschritten wird.
[0040] Diese Maßnahme ermöglicht eine Überwachung einer geforderten Genauigkeit bzw. Optimierung
der maximalen Geschwindigkeit durch Zulassen einer Abweichung. Ferner ist eine gezielte
Optimierung von Korrekturbewegungen möglich. Die erfindungsgemäße Überwachung der
Genauigkeit ermöglicht insgesamt bessere Schnittkanten, sauberere Schnitte und eine
insgesamt höhere Qualität der geschnittenen Warenbahnabschnitte.
Figurenbeschreibung
[0041] Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Zeichnung weiter beschrieben. In
dieser zeigt bzw. zeigen
- Figur 1
- eine schematische Darstellung wesentlicher Komponenten einer Querschneidervorrichtung,
bei der die Erfindung vorteilhaft einsetzbar ist,
- Figur 2
- Schnittkurven einer typischen Querbearbeitungswalzenanwendung gemäß dem Stand der
Technik,
- Figur 3
- Schnittkurven einer erfindungsgemäßen Querschneideranwendung, und
- Figuren 4a, 4b, 4c
- weitere erfindungsgemäße verwendbare Schnittlinien für einen Querschneider.
[0042] In Figur 1 ist eine Querschneidereinrichtung schematisch dargestellt und insgesamt
mit 100 bezeichnet. Eine derartige Querschneideeinrichtung stellt ein bevorzugtes
Beispiel der erfindungsgemäßen Querbearbeitungsvorrichtung dar.
[0043] Die Querschneidereinrichtung weist eine Querbearbeitungswalze 110 und eine mit dieser
zusammen wirkende Gegendruckwalze 120 auf.
[0044] Die Querbearbeitungswalze 110 sowie optional auch die Gegendruckwalze 120 sind mittels
eines Antriebs 140 antreibbar.
[0045] Der Antrieb wird mittels einer Steuereinrichtung 150 gesteuert, welche insbesondere
eine HMI 155 umfasst.
[0046] Zwischen der Querbearbeitungswalze 110 und der Gegendruckwalze 120 wird eine Materialbahn
130 in Transportrichtung T transportiert.
[0047] Mittels einer auf der Querbearbeitungswalze 110 vorgesehenen Schneideeinrichtung
115, welche insbesondere als Schneidemesser ausgebildet ist, erfolgt eine Trennung
der Materialbahn 130 in jeweilige Abschnitte. Wenn die Länge der abgeschnittenen Bahnabschnitte
der Umfangslänge der Querbearbeitungswalze 110 entspricht (2 πr) spricht man von Synchronlänge.
Die Synchronlänge ist in Figur 1 mit f bezeichnet.
[0048] Je nach gewünschter Formatlänge erfolgt eine bezüglich der Transportgeschwindigkeit
der Bahn 130 in Transportrichtung T schnellere oder langsamere Bewegung der Querbearbeitungswalze
110, d.h. eine schnellere oder langsamere Rotation um ihre Drehachse A. Diese Bewegungsabläufe
werden mittels der Steuereinrichtung 150 gesteuert, wobei entsprechende Steuerbefehle
an den Antrieb 140 gegeben werden. Steuerbefehle sind insbesondere über die HMI 155
in die Steuereinrichtung einbringbar. Ferner ist durch Eingabe entsprechender Formatvorgaben
mittels der HMI eine automatische Wahl bzw. Berechnung von Bewegungsgesetzen mittels
der Steuereinrichtung 150 möglich.
[0049] Typische Bewegungsabläufe, wie sie erfindungsgemäß mit einer Querschneidereinrichtung,
wie sie in Figur 1 dargestellt ist, ausführbar sind, werden nun unter Bezugnahme auf
die Figuren 2 bis 4 beschrieben.
[0050] Figur 2, oben, zeigt Schnittkurven für eine Ausgleichsbewegung der Querbearbeitungswalze
110, bei der die Formatlänge kürzer als die Synchronlänge sein soll. Es sind einzelne
Graphen für die (Winkel-) Position der Walze (α), ihre Geschwindigkeit (v) und ihre
Beschleunigung (a) dargestellt. Wesentlich ist im vorliegenden Fall die Geschwindigkeit
v. Ein Schnittbereich, d.h. Bereich in dem der Schnitt der Materialbahn mittels des
Schneidmessers 115 erfolgt, ist mit s bezeichnet. Man erkennt, dass die Ausgleichsbewegung
mit höherer Geschwindigkeit ausgeführt wird als die Geschwindigkeit im Schnittbereich.
D.h., solange sich das Schneidmesser 115 nicht im Schnittbereich befindet, erfolgt
die Drehung der Querbearbeitungswalze 110 mit höherer Geschwindigkeit relativ zu der
Drehung im Schnittbereich. Die Position α sowie die Beschleunigung a der Querbearbeitungswalze
ergeben sich unmittelbar aus der gewählten Geschwindigkeit.
[0051] In Figur 2 ist die entsprechende Situation für eine Formatlänge, welche länger als
die Synchronlänge sein soll, dargestellt. Man erkennt, dass die Ausgleichsbewegung
(außerhalb des Schnittbereichs) mit niedrigerer Geschwindigkeit ausgeführt wird als
die Geschwindigkeit im Schnittbereich. Die Geschwindigkeit besitzt jedoch auch hierbei
stets positives Vorzeichen.
[0052] Die Figur 2 zeigt im wesentlichen Schnittkurven gemäß dem Stand der Technik.
[0053] In Figur 3 sind entsprechende Schnittkurven gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt,
welche auch eine Rückwärtsbewegung gestatten.
[0054] Erfindungsgemäß wird die Rückwärtsbewegung bzw. -drehung der Querbearbeitungswalze
110 auf einen bestimmten Winkel begrenzt. In Figur 3, oben, erkennt man zwei Begrenzungslinien
310, 320, mittels der dargestellt wird, dass hier die Rückwärtsbewegung der Querbearbeitungswalze
110 auf 20 Grad begrenzt ist. Die entsprechende Geschwindigkeit v der Querbearbeitungswalze
110 ist entsprechend über einen bestimmten Bereich b kleiner Null.
[0055] In Figur 3 ist die entsprechende Situation für eine Ausgleichsbewegung mit einer
Begrenzung auf eine Rückwärtsbewegung von 120 Grad dargestellt. Die negative Geschwindigkeit
v wird entsprechend über einen längeren Bereich b' aufrechterhalten.
[0056] In Figur 4 sind schließlich unterschiedliche Bewegungsgesetze dargestellt, welche
formatabhängig bzw. je nach konkreten Vorgaben einsetzbar sind.
[0057] In Figur 4a ist eine Ausgleichsbewegung mittels eines Bewegungsgesetzes entsprechend
einem Polynom 5. Grades dargestellt.
[0058] Figur 4b zeigt entsprechende Ausgleichsbewegungen auf der Grundlage eines Polynoms
3. Grades, welche zur Energieoptimierung einsetzbar sind.
[0059] Figur 4c zeigt entsprechende Ausgleichsbewegungen auf der Grundlage einer modifizierten
Sinuslinie.
[0060] Die jeweils drei oberen Diagramme zeigen Winkelstellung α, Geschwindigkeit v und
Beschleunigung a. Das jeweils untere Diagramm zeigt das Quadrat der Beschleunigung
a
2. Dies ist die Grundlage für eine Verlustenergiebetrachtung.
[0061] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und aufgrund von spezifischen Vorgaben eines
Benutzers, beispielsweise bezüglich gewünschter Formatlänge und/oder zulässiger Rückwärtsdrehung
der Querbearbeitungswalze, ist es in flexibler Weise möglich, auf der Grundlage unterschiedlicher
Bewegungsgesetze die für die jeweiligen Vorgaben optimale Ausgleichsbewegung zu berechnen.
Wird beispielsweise vorgegeben, dass eine Rückwärtsdrehung 20 Grad oder einen anderen
vorgebbaren Winkel nicht überschreiten soll, berechnet das System unter Zugrundelegung
einer Vielzahl von möglichen Bewegungsgesetzen die optimale Ausgleichsbewegung.
Bezugszeichen
[0062]
- 100
- Querschneidereinrichtung
- 110
- Querbearbeitungswalze
- 115
- Schneideeinrichtung
- 120
- Gegendruckwalze
- 130
- Materialbahn
- 140
- Antrieb (Motor)
- 150
- Steuerung
- 155
- HMI
- A, 310, 320
- Begrenzungslinien
- A
- Achse Querbearbeitungswalze
- f
- Synchronlänge
- r
- Radius Querbearbeitungswalze
- T
- Transportrichtung
- α
- Winkelposition Querbearbeitungswalze
- v
- Geschwindigkeit Querbearbeitungswalze
- a
- Beschleunigung Querbearbeitungswalze
- s
- Schnittbereich
- b, b'
- Bereiche negativer Geschwindigkeit
1. Verfahren zum Betreiben einer Querbearbeitungswalze einer mittels eines Antriebs angetriebenen
Querschneidervorrichtung zum rotativen Durchtrennen einer in einer Transportrichtung
transportierbaren Warenbahn zur Bereitstellung bearbeiteter Warenbahn-Abschnitte unterschiedlicher
Formate, mit folgenden Schritten:
- Wahl eines gewünschten Formats für Warenbahn-Abschnitte,
- Bereitstellung einer Anzahl von Bewegungsgesetzen zur Steuerung einer rotativen
Bewegung der Querbearbeitungswalze in einer Steuereinrichtung,
- für das gewünschte Format Bereitstellung oder Berechnung einer Bewegung der Querbearbeitungswalze
auf der Grundlage der in der Steuereinrichtung bereitgestellten Bewegungsgesetze und/oder
wenigstens eines Parameters des Antriebs und/oder wenigstens einer Vorgabe eines Benutzers.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Betreiben einer Querschneiderwalze, einer Quersiegelwalze,
einer Querperforationswalze oder einer Querstanzerwalze einer Querschneidervorrichtung,
einer Quersiegelvorrichtung, einer Querperforationsvorrichtung bzw. einer Querstanzvorrichtung.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Parameter des Antriebs wenigstens ein
Element aus der Gruppe umfassen, die aufweist: maximales Antriebs- bzw. Motormoment,
maximale Antriebs- bzw. Motortemperatur, maximale Antriebs- bzw. Motordrehzahl, geschätzte
auftretende Bearbeitungskräfte, insbesondere Schnittkräfte, mechanische Gegebenheiten,
wie etwa Trägheitsmomente oder mechanische Übersetzungen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mittels eines Bewegungsgesetzes
eine Ausgleichsbewegung der Querbearbeitungswalze, welche insbesondere eine maximal
zulässige Rückwärtsdrehung der Querbearbeitungswalze entgegen der Transportrichtung
umfasst, berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die maximal zulässige Rückwärtsdrehung der Querbearbeitungswalze
mittels eines vorgebbaren Winkels begrenzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Überwachung der Bearbeitungsgenauigkeit im Bearbeitungsbereich der Querbearbeitungswalze.
7. Querbearbeitungsvorrichtung mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorstehenden Ansprüche.
8. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer Querbearbeitungsvorrichtung
nach Anspruch 7, ausgeführt wird.
9. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger
gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einer Querbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7 ausgeführt
wird.