Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Stapelhubvorrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Stapelhubvorrichtung einer bogenverarbeitenden Maschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 3.

[0002] Bekannt ist eine derartige Vorrichtung aus der DE 39 15 371 A1. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein die Stapelhöhe im Bereich der in Förderrichtung vorderen Oberkante des Bogenstapels berührungslos abtastender Sensor vorgesehen, der den Antrieb für den Stapelträger des Bogenstapels steuert. Durch diesen Sensor kann bei niedrigerer Höhenlage der Stapeloberfläche als einer bestimmten Sollhöhenlage die eine Hubbewegung bewirkende Vorrichtung den Stapeltisch anhebend ansteuerbar oder bei höherer Höhenlage der Stapeloberfläche als einer vorbestimmten Sollhöhenlage die eine Hubbewegung bewirkende Vorrichtung den Stapeltisch senkend ansteuerbar sein.

[0003] Aus der DE 34 11 886 ist eine Detektoreinrichtung zum Feststellen der Lage des oberen Bogens eines Bogenstapels in einer bogenverarbeitenden Maschine bekannt, die mit einem Rechner in Verbindung steht, welcher einen Gebtriebemotor eines Hubwerks für einen Stapelträger steuert. Dabei ertastet eine erste Detektoreinheit die Höhenlage der in Förderrichtung vorderen Kante des Bogenstapels und steuert Antriebsmittel zur Stapelnachführung im Anleger. Eine zweite Detektoreinheit ertastet die Höhenlage des Bogenstapels in seinem hinteren Bereich und steuert einen Motor zur Einstellung einer Bogenanlegeeinrichtung, die die Bogen einzeln vom Bogenstapel abhebt und den Druckwerken der Maschine zuführt. DE 100 57 052 A1 offenbart ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 3.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Steuerung einer Stapelhubvorrichtung vorzuschlagen, die eine sichere und schnelle Zuführung von Bögen unterschiedlicher Dicke zur weiterverarbeitenden Maschine gewährleistet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 3 und einem Verfahren mit den Verfahrensschritten von Anspruch 1.

[0005] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Steuerung zwei Regelkreise. Zum einen wird über einen Sensor die vordere Stapeloberkante überwacht. Die Signale des Sensors werden in einem Regler zusammen mit einer Information über den Maschinenwinkel zum Messzeitpunkt verarbeitet und dienen zur Steuerung einer Positioniereinheit für die Höhenverstellung des Saugkopfes. Zum anderen wird über mindestens einen weiteren Sensor zusammen mit einem Tastfuß die hintere Stapeloberkante überwacht. Die Signale des Sensors werden in einem Regler zusammen mit einer Information über den Maschinenwinkel zum Messzeitpunkt verarbeitet und dienen zur Anpassung der Drehzahl des Stapelhubantriebes, welche ursprünglich aus Maschinengeschwindigkeit und Bogendicke als Ausgangsdrehzahl berechnet worden war.

[0006] Hierdurch wird gewährleistet, dass die Position der hinteren Stapeloberkante konstant gehalten wird. Diese Vorrichtung und das entsprechende Verfahren der Geschwindigkeitsregelung sichern einen stabileren Prozess als die Regelung der Geschwindigkeit des Anlegerstapels über die Stapelvorderkante, da Schwankungen an der Stapelhinterkante direkt Einfluss haben auf die Bogenvereinzelung und den Bogentransport.

[0007] Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

Einen Bogenanleger mit Stapelhubvorrichtung in einer Seitenansicht

Fig. 2

Blockschema der Steuerung der Stapelhubvorrichtung.

[0008] Figur 1 zeigt eine als Bogenanleger 10 ausgebildete Vorrichtung zum Vereinzeln von Bogen 1, die sich auf einem Bogenstapel 2 befinden. Dem Bogenanleger 10 ist ein Bändertisch 3 nachgeordnet, der die vereinzelten Bogen 1 einer nicht näher dargestellten bogenverarbeitenden Maschine, beispielsweise einer Druckmaschine oder einer Stanze zuführt.

[0009] Im Bogenanleger 10 ist ein Stapelhubtisch 4 angeordnet, der über Ketten 5 nach oben oder unten bewegt wird. Die Ketten 5 sind über nicht dargestellte Kettenräder mit einem Elektromotor 6 verbunden, der den Stapelhubtisch 4 anhebt oder absenkt. Auf dem Stapelhubtisch 4 ist der Bogenstapel 2 angeordnet. Über dem Bogenstapel 2 ist ein Saugkopf 20 angeordnet, der über einen Positionierantrieb 8 in seiner Höhe zur hinteren Stapeloberkante 9 verstellt werden kann. Der Saugkopf 20 dient zum Vereinzeln und Fördern der Bogen 1. Dazu weist der Saugkopf 20 Trennsauger 21 auf, die den jeweils obersten Bogen 1 des Bogenstapels 2 erfassen, vom Bogenstapel trennen und an im Saugkopf 20 ebenfalls vorhandene Transportsauger 22 übergeben, die den Bogen in Förderrichtung 23 transportieren. Weiterhin ist im Saugkopf eine die Höhenlage der hinteren Oberkante des Bogenstapels erfassende Einrichtung 24 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel als ein an sich bekannter Tastfuß 25 ausgebildet ist. Der Tastfuß 25 verfügt über eine Messvorrichtung, beispielsweise in Form von zwei digitalen Sensoren 26, von denen in Fig. 2 nur einer schematisch dargestellt ist. Mit diesen wird die Entfernung der hinteren Stapeloberkante 9 zum Saugkopf 20 ermittelt. Mit diesen Sensoren 26 werden drei Zustände generiert: Stapel zu hoch; Sollposition und Stapel zu tief. Bei einem bestimmten Maschinenwinkel wird mit den Sensoren 26 über den Tastfuß 25 die aktuelle Position zur hinteren Stapeloberkante 9 gemessen. Weicht das Ergebnis von der Sollposition ab, wird der Stapeltisch 4 über den Motor 6 entsprechend verfahren. Die Sollposition ist eng toleriert, damit der Abstand der entscheidenden Elemente für die Bogenvereinzelung wie Trennfedern (nicht dargestellt), Sauger 21 und Tastfuß 25 möglichst konstant gehalten werden kann. Dies gewährleistet einen sicheren und reproduzierbaren Prozess der Bogenvereinzelung.

[0010] Die Einstellung der vorderen Stapeloberkante 30 geschieht über die Höhenverstellung des Saugkopfes 20. Ein Vorderkantensensor 32 liefert die Signale: Stapel zu hoch; Sollposition und Stapel zu tief. Entsprechend dieser Signale wird der Saugkopf über einen Motor 8 in der Höhe verfahren.

[0011] Figur 2 zeigt nun den Steuerungsaufbau. Die in der folgenden Beschreibung als Regler 60 und 61 beschriebenen Komponenten können als separate Hardwaremodule ausgebildet sein. Es können jedoch auch unabhängige Softwarebausteine in der, die gesamte Maschine steuernden SPS 40 (Speicherprogrammierbare Steuerung) sein. Die Stapelhubsteuerung besteht somit aus zwei Regelkreisen: dem Regelkreis für die Saugkopfverstellung und dem Regelkreis für den Stapelhub.

[0012] Die Sollposition für die vordere Oberkante des Stapels wird durch die Lage des Saugkopfes bestimmt. Der Saugkopf 20 kann mit einem Positionierantrieb 8 verstellt werden. Diese Verstellung kann manuell oder automatisiert erfolgen. Im Regelkreis für die automatisierte Verstellung befinden sich folgend Komponenten: Sensor 32 zur Messung der vorderen Stapeloberkante 30, Motor 8 zur Verstellung der Saugkopfhöhe, Maschinenwinkel der bogenverarbeitenden Maschine zur Messzeitbestimmung am Sensor 32 und der Regler 60.

[0013] Nach jedem entnommenen Bogen wird bei einem bestimmten Maschinenwinkel die Abweichung der Stapeloberkante von der Idealposition (einem fest eingestellten Toleranzfenster zur Bogenklappenoberkante) mit dem Sensor 32 gemessen und über den Regler 60 der Saugkopf 20 in seiner Höhe verfahren.

[0014] Im Regelkreis für den Stapelhub sind folgende Komponenten enthalten: drehzahlgeregelter Servomotor 6, Tastfuß 25, zwei Sensoren 26 zur Erkennung der Position des Tastfußes 25 (die Komponenten 25 und 26 sind im Saugkopf 20 eingebaut), Rückführung Hauptantrieb 17 (dieser zeigt die Produktionsgeschwindigkeit der bogenverarbeitenden Maschine). Für die Geschwindigkeitsregelung werden aus dem Prozess noch die Werte Bogendicke 15 und aktueller Maschinenwinkel 16 genutzt.

[0015] Aus der Maschinengeschwindigkeit 17 und der Bogendicke 15 wird im Regler 61 die Drehzahl des Hubmotors 6 berechnet. Werden nun Bogen vom Stapel abgenommen, hebt der Motor den Stapel mit der berechneten Geschwindigkeit an. Bei einem bestimmten Maschinenwinkel wird mit den Sensoren 26 über den Tastfuß 20 die aktuelle Position der Stapeloberkante gemessen. Weicht das Ergebnis von der Sollposition ab, wird die berechnete Drehzahl angepasst, um die Position der hinteren Stapeloberkante konstant zu halten. Dieser Algorithmus wird nach jedem abgenommenen Bogen wiederholt, um die Stapeloberkante am Tastfuß 20 in der Idealposition zu halten.

Bezugszeichenliste

[0016] 

1

Bogen

2

Bogenstapel

3

Bändertisch

4

Stapelhubtisch

5

Kette

6

Elektromotor

8

Positionierantrieb

9

hintere Stapeloberkante

10

Bogenanleger

15

Bogendicke

16

Maschinenwinkel

17

Maschinengeschwindigkeit

20

Saugkopf

21

Trennsauger

22

Transportsauger

23

Förderrichtung

24

Messeinrichtung

25

Tastfuß

26

Sensor

30

vordere Stapeloberkante

32

Sensor

40

SPS

60

Regler

61

Regler

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer Stapelhubvorrichtung für bogenverarbeitende Maschinen mit einem einen Stapelhubantrieb (6) aufweisenden Mechanismus (4, 5) zum Heben eines Stapels (2), und Mitteln (32) zum Erfassen der vorderen Höhe (30) des Stapels, und einem höhenverstellbaren Saugkopf (20), der Mittel zum Vereinzeln (21) und Fördern (22) der Bogen (1), sowie Mittel (25, 26) zum Erfassen der hinteren Oberkante (9) des Stapels aufweist, gekennzeichnet durch
die folgenden Schritte:

a) Berechnung der Drehzahl des Stapelhubantriebes (6) aus Maschinengeschwindigkeit (17) und Bogendicke (15) in einem Regler (61);
und damit einer Stapelhubgeschwindigkeit.

b) Anheben des Stapels (2) mit der gemäß a) berechneten Geschwindigkeit;

c) Messung der aktuellen Position der hinteren Stapeloberkante (9) mittels der Sensoren (26) und Tastfuß (25) bei einem bestimmten Maschinenwinkel (16);

d) Anpassung der berechneten Drehzahl, falls die Messung nach c) eine Abweichung von der Sollposition ergibt;

e) Messung der vorderen Stapeloberkante (30) mittels des Sensors (32) bei einem bestimmten Maschinenwinkel (16) in einem Regler (60);

f) Anpassung der Saugkopfhöhe, falls die Messung nach e) eine Abweichung von der Sollposition ergibt;

g) Wiederholung der Schritte c) bis f).

2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Wiederholung gemäß g) jeweils erfolgt, nachdem ein Bogen (1) vom Stapel (2) abgenommen wurde.

3. Vorrichtung zur Steuerung einer Stapelhubvorrichtung einer bogenverarbeitenden Maschine mit einem einen Stapelhubantrieb (6) aufweisenden Mechanismus (4, 5) zum Heben eines Stapels (2), und Mitteln (32) zum Erfassen der vorderen Höhe (30) des Stapels, und einem höhenverstellbaren Saugkopf (20), der Mittel zum Vereinzeln (21) und Fördern (22) der Bogen (1), sowie Mittel (25, 26) zum Erfassen der hinteren Oberkante (9) des Stapels aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel (32) zum Erfassen der vorderen Höhe des Stapels (9) Signale an eine Steuereinheit (40) geben, die aus diesen Signalen zusammen mit Informationen über den Maschinenwinkel als Messzeitpunkt, Steuersignale an einen Regler (60) zur Steuerung eines Positionierantriebes (8) für die Höhenverstellung des Saugkopfes (20) gibt und dass die Mittel (25, 26) zum Erfassen der hinteren Oberkante (9) des Stapels digitale Signale an eine Steuereinheit (40) geben, die aus diesen Signalen, zusammen mit Informationen über die Bogendicke (15), den Maschinenwinkel zum Messzeitpunkt (16) und der Maschinengeschwindigkeit (17), Steuersignale an einen Regler (61) zur Steuerung des Stapelhubantriebes (6) gibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel (32) zum Erfassen der vorderen Höhe des Stapels einen Sensor umfassen, der analoge Signale liefert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel (32) zum Erfassen der vorderen Höhe des Stapels einen Sensor umfassen, der digitale Signale liefert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die analogen Signale in der Steuereinheit (40) in digitale Signale für den Regler (60) umgewandelt werden.

Claims

1. Method of controlling a stack-lifting device for sheet-processing machines including a mechanism (4, 5) for lifting a stack (2) including a stack lifting drive (6), and means (32) for detecting the front height (30) of the stack, and a height-adjustable suction head (20) having means for separating (21) and conveying (22) the sheets (1) as well as means (25, 26) for detecting the rear upper edge (9) of the stack,
characterized by
the following steps of

a) calculating the rotary speed of the stack-lifting drive (6) from the machine speed (17) and the sheet thickness (15) in a controller (61); and thus the stack lifting speed;

b) lifting the stack (2) at the speed that has been calculated in accordance with a);

c) measuring the current position of the rear upper edge (9) by means of the sensors (26) and the tracer foot (25) at a specified machine angle (16);

d) adapting the calculated rotary speed if the measurement in accordance with c) finds a deviation from the intended position;

e) measuring the front upper edge (30) of the stack by means of the sensor (32) at a specified machine angle (16) in a controller (60);

f) adapting the suction head height if the measurement in accordance with e) has found a deviation from the intended position;

g) repeating steps c) to f).

2. Method according to claim 1,
characterized in
that the repetition in accordance with g) occurs every time a sheet (1) has been taken from the stack (2).

3. Device for controlling a stack-lifting device in a sheet-processing machine comprising a mechanism (4, 5) for lifting a stack (2) including a stack lifting drive (6), and means (32) for detecting the front height (30) of the stack, and a height-adjustable suction head (20) including means for separating (21) and conveying (22) the sheets (1) as well as means (25, 26) for detecting the rear upper edge (9) of the stack,
characterized in
that the means (32) for detecting the front height of the stack (9) send signals to a control unit (40), which, based on these signals together with information on the machine angle as a measuring time, provides control signals to a controller (60) for controlling a positioning drive (8) for adjusting the height of the suction head (20) and
in that the means (25, 26) for detecting the rear upper edge (9) of the stack provide digital signals to a control unit (40), which, based on these signals together with information on the sheet thickness (15), the machine angle at the time of the measurement (16) and the machine speed, provides control signals to a controller (61) for controlling the stack lifting drive (6).

4. Device according to claim 3,
characterized in
that the means (32) for detecting the front height of the stack comprise a sensor that provides analogue signals.

5. Device according to claim 3,
characterized in
that the means (32) for detecting the front height of the stack comprise a sensor that provides digital signals.

6. Device according to claim 4,
characterized in
that in the control unit (40), the analogue signals are converted to digital signals for the controller (60).

Revendications

1. Procédé de commande d'un dispositif élévateur de piles pour machines de traitement de feuilles avec un mécanisme (4, 5) présentant un entraînement élévateur de piles (6) pour l'élévation d'une pile (2), et des auxiliaires (32) pour l'enregistrement de la hauteur avant (30) de la pile et une tête d'aspiration (20) réglable en hauteur, présentant des auxiliaires pour la séparation (21) et le transport (22) des feuilles (1), ainsi que des auxiliaires (25, 26) pour la détection du bord supérieur arrière (9) de la pile,
caractérisé par
les étapes suivantes :

a) Calcul de la vitesse de rotation de l'entraînement élévateur de piles (6) à partir de la vitesse de la machine (17) et de l'épaisseur de feuille (15) dans un régulateur (61) ; et donc d'une vitesse d'élévation de la pile.

b) Soulèvement de la pile (2) avec la vitesse calculée conformément à a) ;

c) Mesure de la position momentanée du bord supérieur arrière de la pile (9) à l'aide des détecteurs (26) et du pied palpeur (25) pour un angle défini de la machine (16) ;

d) Adaptation de la vitesse de rotation calculée, dans la cas où la mesure conformément à c) présente un écart par rapport à la position de consigne ;

e) Mesure du bord avant de la pile (30) à l'aide du détecteur (32) pour un angle défini de la machine (16) dans un régulateur (60) ;

f) Adaptation de la hauteur de la tête d'aspiration, dans le cas où la mesure conformément à e) présente un écart par rapport à la position de consigne ;

g) Réitération des étapes c) à f).

2. Procédé selon la revendication 1,
pour lequel la réitération conformément à g) a lieu à chaque fois qu'une feuille (1) a été prélevée de la pile (2).

3. Dispositif de commande d'un dispositif élévateur de piles d'une machine de traitement de feuilles avec un mécanisme (4, 5) présentant un entraînement élévateur de piles (6) pour l'élévation d'une pile (2), et des auxiliaires (32) pour l'enregistrement de la hauteur avant (30) de la pile et une tête d'aspiration (20) réglable en hauteur, présentant des auxiliaires pour la séparation (21) et le transport (22) des feuilles (1), ainsi que des auxiliaires (25, 26) pour la détection du bord supérieur arrière (9) de la pile,
caractérisé par le fait que
les auxiliaires (32) pour la détection du bord supérieur avant de la pile (9) délivrent des signaux à une unité de commande (40), qui transmettent, à partir de ces signaux, en même temps que des informations sur l'angle de machine comme moment de la mesure, des signaux de commande à un régulateur (60) pour le pilotage d'un entraînement positionneur (8) pour le réglage en hauteur de la tête d'aspiration (20) et que les auxiliaires (25, 26) servant à la détection du bord supérieur arrière (9) de la pile envoient des signaux numériques à une unité de commande (40), qui délivre à partir de ces signaux, en même temps que des informations sur l'épaisseur de feuille (15), l'angle de machine au moment de la mesure (16) et la vitesse de la machine (17), des signaux de commande à un régulateur (61) pour le pilotage de l'entraînement élévateur de piles (6).

4. Dispositif selon la revendication 3,
caractérisé par le fait que
les auxiliaires (32) pour l'enregistrement de la hauteur avant de la pile comprennent un détecteur délivrant des signaux analogiques.

5. Dispositif selon la revendication 3,
caractérisé par le fait que
les auxiliaires (32) pour l'enregistrement de la hauteur avant de la pile comprennent un détecteur délivrant des signaux numériques.

6. Dispositif selon la revendication 4,
caractérisé par le fait que
les signaux analogiques sont, dans l'unité de commande (40), convertis en signaux analogiques pour le régulateur (60).

Zeichnung