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Rampengenerator, insbesondere für die Steverung einer Kunststofiblasmaschine
Die Erfindung betrifft einen Rampengenerator zur erzeugung eines, einem Poly0 gonzung
folgenden elektrischen Steversignals, wobei die, den Ploygonzung bestimmenden Koordicatenwerte
in einer Eingabeeinheit einprogrammiert sind, und von cinern, von eincr Führungsgröße
angesteuerten Schwellwertschalter als elektrische Signale aLzur;fen sind, insbesondere
für die Steuerung dei Spaltbreite des Antrittskopfes von Kunststffblasmaschinen.
Die von den bekannten rampengeneratoren erzeugen, einem Polygonzug folgenden elektrischen
Steuersignale, wechseln ihre Größe entsprechend don einzelnen Polygonabschitten
sprungartig. Wird mit einem solchen Signal die Spaltbreite des Austrittskopfes einer
Kunststoffblasmaschine gesteuert, ergibt sich ein Extrudat mit sprung artigen Übergüngen
von dem einen zum anderen Durchmesser. Damit bei einer, durch den Blasvorgang bewirkten
Weitung des Kunststoffmaterials, letzteres an den Übergangsstellen nicht cufreißt,
ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich die Steuerung des Spaltes des Blaskopfes
derart dur chzuführen, daß die Wandstärke des extruicrten Materials bereits im Bereich
d-r geringeren Weitung den Betrag, wie er im Bereich der größeren Weitung des Materials
erforderlich ist, enthält.
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Die Wirtschaftlichkeit des Betriebes einer solchen Maschine wird somit
in hchem Maße von der Steuerung des Spaltes des Austrittskopfes der Kunststoffblasmaschine
mit Hilfe eines Rampengenerotors bestimmt. Hinzu kommt, daß die, auf diese Weise
erzeugten Kunststoffprodukte eine scharfkantige Ausbildung erhalten. Zur Verringeruilg
dieser scharfkantigen Ausbildung der Kunststoffprodukte ist es denkbar, den von
dem Rampengenerator erzeugten Polygonzug in einer größeren Anzahl von kleineren
Abschnitten zu unterteilen. Dies erfordert wiederum einen verhältnismäßig hohen
technischen Aufwand für den Rampengenerator.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Rampengenerators,
der mit kleinem technischem Aufwand die Bildung eines Polygonzuges gestattet, bei
dem
jeder beliebige Übergang von einem zum anderen Polygon abschnitt erzielbar ist.
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Nach der Erfindung wird dies erzielt durch Verwendung eines, einem
integrierenden Bestandteil des Rampengenerators bildenden Tangens-alpha;-Bildners,
dem jeweils die abstände von zwei benachbarten Koordinatenpunkten des Polygonzuges
in beiden Koordinatenrichtungen als elektrische Werte zuführbar sind und de aus
diesen Werten den Tangens-α als einem mit einer veränderlichen Eingangsgröße
ein Produkt bildenden konstanten Faktor bildet.
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Durch die Verwendung eines Tangens-α-Bildners läßt sich in einfacher
Weise, lediglich durch entsprechende Wahl der einander zugeordneten Koordinatenpunkte
jeder gewünschte Verlauf von dem einen zum anderen Podential des Polygonzuges erzielen.
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Zweckmäßigerweise werden die den Polygonzug bestimmenden Koordinatenwerte
als Absolutwerte oder inkremental in das Eingabegerät eingegeben, wobei bei inkrementaler
Eingabe die Werte jeweils unmittelbar vom Eingabegerät dem Tangensα-bildner
zuführbar sind.
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In der Zeichnung ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines, mit
dem erfindungsgemäßen Rampengenerator erzeugter Polygonzuges gezeigt; Figur 2 zeigt
die Schaltung eines erfindungsgemäßen Rampengenerators mit Eingabe
der
Koordinatetwerte des Polygonzuuuges als Ab@@lotwerte und 3 zeigt den Schaltplan
eines erfindungsgemäßen Rampengenerators mit inkrementaler Eingabe der den Polygonzug
bestimmenden Koordinatenwerte.
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Der iii Figur 1 niit 7 bezeichnete Polygonzug ist in die leilabschnitte
cr, b, c, d, und e unterteilt. Vom Koordinatenpunkt p0 bis zum Koordinatenpunkt
p1 verläuft der Teilabschnitt a parulell zur Abszisse x. Vom Koordinatenpunkt p
1 zum Koordinotenpunkt p2 verläuft der Teilabschnitt b des Polygonzuges schräg nach
oben und vom Koordinatenpunkt p2 bis zum Koordinatenpunkt p3 verläuft der Teilabschnitt
c senkrecht nach unten, also paralell zur Ordinate y. Vom Koordinatenpunkt p3 zum
Koordinatenpunkt p4 verläuft der Teilabschnitt d schrög nach unten und vom Koordinatenpunkt
t p4 zum Koordinatenpunkt Pk verläuft der Teilabschnitt e schließlich senkrecht
nach oben, und damit ebenso wie der Teilabschnitt c paralell zur Ordinate y.
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In der Schaltung nach Figur 2 ist mit 1 das Eingabergerät bezeichnet,
in das die Koordinatenwerte für die Koordinatenpunkte p0 bis Pk als Absolutwerte
x0, y0 bis xk-yk eingegeben sind. Die im Eingabegerät 1 eingegebenen Werte für die
einzelnen Koordinatenpunkte werden als Analogsignale dem Schwellwertschalter 2 zugeführt
und dort mit dem zugeführten Führungssignal s verglichen. Sobald jeweils die eingegebenen
Abzissenwerte x0... xk mit dem zugeführten Führungssignal s Ubereinstimmen werden
vom Schwellwertschalter 2 entsprechende Signale f0 f0... f in die digitale Schaltlogik
3 sowie in die analoge Logikfunktion 5 weitergeleitet.
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In der Schaltlogik 3 werden daraufhin die betreffenden Koordinatenwerte
x und y vom Eingabegerät 1 abgerufen und dem Rechner 4 zugeführt. Erreicht beispielsweise
das Führungssiganl s den Wert x1 entsprechend dem Koordinatenpunkt P1 nach Figur
1, wird vom Schwellwertschalter 2 ein Signale der Schaltlogik 3 zugefiihrt und dort
vom Eingabegerät 1 die Werte xl, x2 sowie y1 und y2 abgerufen und dem Rechner 4
zugefülirt. In dem Rechner 4 werden die beiden Abzissen- und Ordinatenwerte voneinander
subtrahiert und das Ergebnis#x und # y dem Tangensα -Bildner 6 weitergeleitet.
Im Tangensα-Bildner wird aus diesen Werten der Tangensα ermittelt und
als konstanter Faktor mit dem, von der Logikfunktion 5 zugeführten, dem
Differenzwert
aus dem Führungssignales und dem Abzissenwert x1 entsprechenden Signal s -x1 x1
multipliziert. Damit ergibt sich fUr den Tangensα -Bildner ein Ausgangssignal
tth, das seinen Maximulwerl mit Erreichen des Koordinatenpunkt -tes p2 gemäß figur
1 erreicht. die veränderliche eingangsgröße s - xn wird in der Logikfuiiliion 5
gebildet, indem dieser außer dem Führungssignal s zusätzlich der Wert x vom Eingabegerät
1 zugekehrt wird. Der Wert x wird somit sowohl dem Schwellwertschalter 2 als auch
der Logikfunktion 5 gleichzeitig zugeführt, und zwar als Analogsignal.
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Das Ausgangssignal #h des Tangensα-Bildners 6 wird zunächst
einem Begrenzer 9 zugeführt, der von einem Signal #y angesteuert ist, das seinerseits
von der Logikfunktion aus der Differenz der Ordinatenwerte entsprechend den Koordinatenpunkten
P2, P1 gebildet ist. Zu diesem Zweck wird der Logikfunktion 5 außer den Abzissenwerten
xn, auch die Ordinatenwertw yn und yn+1 zugeleit. Von der Logikfunktion 5 wird ferner
das Signal y- dem Summenbildner 7 zugeführt, der als weiteres Eingangssignal den
Wert zu h aus dem Tangensα-Bildner erhält, nachdem dieser Wert außer dem Begrenzer
9 auch den von dem Vorzeichenauswerter 8 angesteuerten Inverter 10 durchlaufen hat.
Der Vorzeichenauswerter 8 wird wiederum unmittelbar von dem Wertdy des Rechners
4 angesteuert. Ist beispielsweise der Wert negativ, z. B. im Falle der Koordinatenpunkte
p3 und p4 nach Figur 1, erhält durch den Inverter 10 auch das Ausgangssignal#h des
TangensO(-Bildners das negative Vorzeichen. Damit ist der Verlauf des betreffenden
Polygonabschnittes eindeutig festgelegt. Im Summenbildner 7 wird schließlich aus
den Werten # h und y der absolute Wert.h in Bezug auf das Koordinatensystem festgelegt.
Mit diesem absoluten Signal wird beispielsweise die Spaltbreite des Spritzkopfes
einer Kunststoffblasmaschine gesteuert, und zwar in Abhängigkeit des Fuhrungssignals
s das beispielsweise in diesem Anwendungsfall der Länge des aus dem Spritzkopf austretenden
Materials entspricht. Anstelle der austretenden Länge kann das Führungssignal s
auch dem ausgetretenen Volumen des Extrudates entsprechen.
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Bei dem Rampegenerator entsprechend dem Schaltbild nach Figur 3 ist
in der Eingabeeinheit 1 der Verlauf des Ploygonzuges inkermental eingegeben, d.h.,
die Teilabschnitte des Polygonzuges sind durch die Werte #x und #y gekennzeichnet.
In diessem Falle entfällt ein besonderer Rechner. Die zur Bildung des Tangens Faktors
erforderlichen Werte#x und #y werden unmittelbar von der eingabeeinheit 1 dem Tangensα-Bilnder
6 zugeführt. Ferner wird dem Tangensα-Bildner ein aus dem Führungssignal s
und der summe der Teilabschnitte x0...xn-1 gebildeie Differenzsignal eingegeben.
Dieses Differenzsignal das auf Grund des veränderlichen Führungssignalss ebenfalls
veränderlich ist, wird mit dem im Tangensα-Bildner gebildeten konstanten Tangensα
Faktor multiplizicrt. Dieses, dus Ausgangssignal#h des Tangensα-Bilders bildende
Produkt wird dem Begrenzer 9 und danach dem Inverter 10 zugeleitet. Der Begrenzer
9 wird von dem Analoysignal des jeweiling #y-Wertes, der zur Bildung des Tangensα
im Tangensα-Bildner eingegeben ist, über einen Digital-Analogwandler 11 gesteuert.
Der Inverter 10 zur Festlegung der Richtung des Tangensα -Wertes wird unmittelbar
von der Eingabeeinheit 1 anges.euert. Vom Inverter 10 aus wird derah-Wert der Summenstelle
7 zugeführt und dort mit dem Signal aus der Summe der Ordinatenwerte von y0 -yn-1
addiert. Das die Summenstelle 7 verlassende Signal h stellt den Absolutwert des
Regelsignals dar und wird der Regelstrecke zugeführt.
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Die in der Eingabeeinheit 7 eingegebenen Werte # x und werden ebenso
wie bei dem Rampengenerator nach Figur 2 mittels des Schwellwertschalters 2 abgerufen.
Die Betätigung des Schwellwertschalters erfolgt jeweils wenn das zugeführte Summensignal
Sg den Wert 0 annimmt. Zu diesem Zweck wird das Führungssignal s der Summenstelle
12 zugeführt. Außerdem wird dieser Summenstelle die Summe aus den Abzissenabschnitten
des Polygonzuges XO .. , Xnl sowie der Abschnitt # x zugeleitet. Erreicht die Führungsgröße
s diese Summe, wird das dem Schwellwertschalter zugeführte Signal Sg zu Null und
der Schwellwertschalter löst das auf die Eingabeeinheit und dem Zähler wirkende
Schwellwertsignal aus. Mit dem linken Ast des Schwellwertes werden dem Zähler 13
die anstehenden Signaleox 1 und Y,1 zugeschaltet und mit dem rechten Ast vom Eingabegerät
1 die Werten, yn abgerufen und dem Tangensα-Bildner 6 sowie dem Digital-Analogwandler
11 zugeführt.
Die im Zähler 13 summierten Werte aus #x0...#xn-1
werden über den Digital-Analogwundler 13a, sowohl der dem Schwellwertschalter 2
vorgeschaltelen Summenstelle 12 als auch der, dem tangesα-Bildner vorgeschalteten
Summenstelle 14 zugeführt, während die Summe aus den werten#y0...yn-1 über den Digital-Analogwendler
13b der Summenstelle 7 zur Bildung des Absolutwertesh zugeführt wird.