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Rampengenerator, insbesondere für die Steuerung einer Kunststoffblasmaschine
Die Erfindung betrifft einen Rampengenerator zur Erzeugung eines, einem Polygonzug
folgenden elektrischen Steuersignals, wobei die, den Polygonzug bestimmenden Koordinatenwerte
in einer Eingabeeinheit einprogrammiert sind, und von einem, von einer Führungsgröße
angesteuerten Schwellwertschalter als elektrische Signale abzurufen sind, insbesondere
für die Steuerung der Spaltbreite des Austrittskopfes von Kunststoffblasmaschinen.
Die von den bekannten RampenFeneratoren erzeugten, einem Polygonzug folgenden elektrischen
Steuersignale, wechseln ihre Größe entsprechend den einzelnen Polygonabschnitten
sprungartig. Wird mit einem solchen Signal die Spaltbreite des Austrittakopfes einer
Kunststoffblasmaschine gesteuert, ergibt sich ein Extrudat mit sprungartigen Ubergängen
von dem einen zum anderen Durchmesser. Damit bei einer, durch den Blasvor ang bewirkten
Weitung des Kunststoffmaterials, letzteres an den Ubergangsstellen nicht aufreißt,
ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, die Steuerung des Spaltes des Blaskopfes
derart durchzuführen, daß die Wandstärke des extruierten Materials bereits im Bereich
der geringeren Weitung den Betrag, wie er im Bereich der größeren Weitung des Materials
erforderlich ist, vorprogrammiert bekommt Die Wirtschaftlichkeit des Betriebes einer
solchen'Maschine wird somit in hohem Maße von der Steuerung des Spaltes des Austrittskopfes
der Kunststoffblasmaschine mit Hilfe eines Rampengenerators bestimmt. Hinzu kommt,
daß die, auf diese Weise erzeugten Kunststoffprodukte eine scharfkantige Ausbildung
erhalten. Zur Verringerung 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 erhält
nismäßig hohen technischen Aufwand für den Rampengenerator.
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Die Erfindung besteht in der Schaffung eines Rampengenerators, der
mit kleinem technischem Aufwand die Bildung eines Polygonzuges gestattet, bei dem
jeder beliebige Ubergang von einem zum anderen Pdygonabschnitt erzielbar ist. Nach
der Erfindung wird dies erzielt durch Verwendung eines, einen integriependen Bestandteil
des Rampengenerators bildenden Tangens i -Bildners, dem jeweils die Abstände von
zwei benachbarten Koordinatenpunkten des Polygonzuges in beiden Koordinatenrichtungen
als elektrische Werte zuführbar sind und der aus diesen Werten den Tangens ot als
einen konstanten Faktor und als dann mit einer veränderlichen Eingangsgröße zu verbindendes
Produkt bildet. Durch die Verwendung eines Tangens 4 -Bildners läßt sich in einfacher
Weise, lediglich durch entsprechende Wahl der einander zugeordneten Koordinatenpunkte
Jeder gewünschte Verlauf von dem einen zum anderen Potential des Polygonzuges erzielen.
Zweikmäßigerweise werden die den Polygonzug bestimmenden Koordinatenwerte als Absolut-
oder Inkremental-Werte in das
Eingabegerät eingegeben, wobei bei
Eingabe als Absolutwerte die Jeweils benachbarten Werte vom Eingabegerät über eine
Schaltlogik dem mit dem Tangens CL -Bildner in Wirkverbindung stehenden Rechner
zur Bildung der, den Abstand dieser Werte in beiden Koordinatenrichtungen entsprechenden
elektrischen Differenz-Signale zuführbar sind, während bei inkrementaler Eingabe
die Werte jeweils unmittelbar vom Eingabegerät dem Tangens OL -Bildner zuführbar
sind.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das, von dem Produkt aus
einer Eingangsgröße und dem Tangens d des jeweiligen Verlaufs des Polygonzuges gebildete
Ausgangssignal des Tangens -Bildners einer Summenstelle zuführbar, an der, diesem
Ausgangssignal der analoge absolute Ordinatenwert Yn am Ende des vorherigen Polygonabschnittes
zuaddiert wird. Damit ist in einfacher Weise die Jeweilige Koordinatenlage des Steuersignals
eindeutig festgelegt. Vorteilhafterweise ist das Ausgangssignal des Tangens o( -Bildners
mit dem Analogwert des Abstandes der beiden Endpunkte des betreffenden Polygonabschnittes
Yn+1 n auf der Ordinate begrenzt und zusätzlich über einen von einem Vorzeichenauswerter
gesteuerten Inverter geführt.
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In der Zeichnung ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der, mit dem
erfindungsgemäßen Rampengenerator möglichen zu erzeugenden Polygonzugabschnitt aufgezeichnet;
Figur 2 zeigt die Schaltung eines erfindungsgemäßen Rampengenerators mit Eingabe
der Koordinatenwerte des Polygonzuges als Absolutwerte und Figur 3 zeigt den Schaltplan
eines erfindungsgemäßen Rampengenerators mit inkrementaler Eingabe der den Polygonzug
bestimmenden Koordinatenwerte.
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Der in Figur 1 mit Z bezeichnete Polygonzug ist in die Teilabschnitte
a, b, c, d, und e unterteilt. Vom Koordinatenpunkt p bis zum Koordinatenpunkt pl
verläuft der Teilabschnitt a parallel zur Abzisse z. Vom Koordinatenpunkt P1 zum
Koordinatenpunkt p2 verläuft der Teilabschnitt b des Polygonzuges mit beliebiger
positiver Steigung und vom Koordinatenpunkt p2 bis zum Koordinatenpunkt p verläuft
der Teilabschnitt c senkrecht nach unten, also parallel zur Ordinate y. Vom Koordinatenpunktpzum
Koordinatenpunkt p4 verläuft der Teilabschnitt d mit beliebiger negativer Steigung
und vom Koordinatenpunkt p zum Koordinatenpunkt Pk verläuft der Teilabschnitt e
schlieli ch senkrecht nach oben, und damit ebenso wie der Teilabschnitt c parallel
zur Ordinate y.
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In der Schaltung nach Figur 2 ist mit 1 das Eingabegerät bezeichnet,
in das die Koordinatenwerte für die Koordinatenpunkte p0 bis pk als Absolutwerte
xo, y0 bis xk, 9k eingegeben sind. Die im Eingabegerät 1 eingegebenen Werte für
die einzelnen Koordinatenpunkte werden als Analogsignale dem Schwellwertschalter
2 zugeführt.
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Dort werden sie mit dem zugeführten Führungssignal s verglichen.
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Sobald Jeweils einer der eingegebenen Abzissenwerte x bis xk mit dem
zugeführten Führungssignal s übereinstimmt, wurden vom Schwellwertschalter 2 entsprechende
Signale wo bis f in die digitale Schaltlogik 3 sowie in die analoge LogikfunXtion
5 weitergeleitet. In der Schaltlogik 3 werden daraufhin die betreffenden Koordinatenwerte
x (Xn +1) und y (yn+1) von Eingabegerät 1 abgerufen und dem Rechner 4 zugeführt.
Erreicht beispielsweise das Führungssignal s den Wert xn entsprechend dem Koordinatenpunkt
p n nach Figur 1, wird vom Schwellwertschalter 2 ein Signal in der Schaltlogik 3
zugeführt und dort vom Eingabegerät 1 die Werte xn, xn+ sowie yn und yn+1 abgerufen
und dem Rechner 4 zugeführt. n dem Rechner 4 werden die beiden Abzissen- und Ordinatenwerte
von einander subtrahiert und das Ergebnis dx undb y dem Tangens α -Bildner
6 weitergeleitet. Im TangensoC-Bildner wird aus diesen Werten der Tangens K ermittelt
und als konstanter Faktor mit dem, von der Logikfunktion 5 zugeführten, dem Differenzwert
aus dem Führungssignal s und dem Abzissenwert Xn entsprechenden Signal s - xn multipliziert.
Damit ergibt sich für den TangensoL-Bildner ein Ausgangssignal 4 h, das seinen Maximalwert
mit Erreichen des Koordinatenpunktes Pn+1 gemäß Figur 1 erreicht. Die veränderliche
Eingangsgröße s - xn wird in der Logikfunktion 5 gebildet, indem dieser außer dem
Führungssignal s zusätzlich der Wert xn vom Eingabegerät 1 zugeführt wird.
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Das Ausgangssignal # h des Tangens α-Bildners 6 wird zunächst
einem Begrenzer 9 zugeführt, der von dem Signal #y angesteuert ist, das seinerseits
von der Logikfunktion aus der Differenz der Ordinatenwerte entsprechend den Koordinatenpunkten
P +1 , p gebildet ist.
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Zu diesem Zweck wird der Logikfunktion 5 auger den Abzissenwerten
x , auch die Ordinatenwerte yn und yn+1 zugeleitet. Von der Logikfunktion 5 wird
ferner das Signal atem Summenbildner 7 zugeführt, der als weiteres Eingangssignal
den Werten aus dem Tangens -Bildner erhält, nachdem dieser Wert außer dem Bc-renzer
9 auch den von de Vorzeichenauswerter 8 angesteuerten Inverter 10 durchlaufen hat.
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Der Vorzeichenauswerter 8 wird wiederum unmittelbar von dem Wert yn+1-ydes
Rechners 4 angesteuert. Ist beispielsweise der Wert dy negativ, z.B. im Falle der
Koordinatenpunkte p 3 und p4 nach Figur 1, erhält durch den Inverter 10 auch das
Ausgangssignal #h des Tangens α -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 den Koordinatenursprung
festgeeegt. Mit diesem absoluten Signal wird beispielsweise die Spaltbreite des
Spritzkopfes einer Kunststoffblasmaschine gesteuert, und zwar in Abhängigkeit des
Führungssignales s, das beispielsweise in diesem Anwendungsfall der Länge des aus
dem Spritzkopf austreteaden Materia entspricht.
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Anstelle der austretenden Lange kann das Führungssignal sauc dem ausgetretenen
Volumen des Extrudates entsprechen.
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Bei dem Rampengenerator entsprechend dem Schaltbild nach Figur 3 ist
in der Eingabeeinheit 1 der Verlauf des Polygonzuges inkremental eingegeben, d.h.,
die Teilabschnitte des Polygonzuges sind durch die Werte # xo-#xk und # yo-#yk gekennzeichnet.
In diesem Falle entfällt ein0besnderer iffere nzwertrechner0 Die zur Bildung des
Tangens-Faktors erforderlichen Werten #x und #y werden unmittelbar von der Eingabeeinheit
1 dem Tangens α-Bildner 6 zugeführt. Ferner wird dem Tangens α-Bildner
ein aus dem Führungssignal s und der Summe der Teilabschnitte # xo bis #xn-1 gebildete
Differenzsignale eingegeben. Dieses Differenzsigna das aufgrund des veränderlichen
Führungssignals s ebenfall veränderlich ist, wird mit dem im Tangenso(-Bildner gebildeten
Konstanten Tangens α-Faktors multipliziert. Dieses, das husgangssignalth des
TangensoL-Bildners bildende Produkt wird dem Begrenzer 9 und danach dem Inverter
1o zugeleitet. Der begrenzer 9 wird von dem Analogsignal des jeweiligen d y-Wertes,
der zur Bildung des Tangens α im Tangens α-Bildner eingegeben ist, über
einen Digital-Analogwandler 11 gesteuert. Der Inverter 1o zur Festlegung der Richtung
des Tangens i-Wertes wird unmittelbar von der Eingabeeinheit 1 angesteuert. Vom
Inverter 10 aus wird der #h-Wert der Summenstelle 7 zugeführt und dort mit dem Signal
aus der Summe der Ordinatenwerte von #yo bisAyn~1 addiert. Das die Summenstelle
7 verlassende Signal h stellt den Absolutwert des Regelsignals dar und wird als
Sollwert der Regelstrecke zugeführt.
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Die in der Eingabeeinheit 7 eingegebenen Werte #x undJ y werden ebenso
wie bei dem Rampengenerator nach Figur 2 mittels des Schwellwertschalters 2 abgerufen.
Die Betätigung des Schwellwertschalters erfolgt jeweils wenn das zugeführte Summensignal
S den Wert 0 annimmt. Zu diesem Zweck wird das Fihrungssignal sgder Summenstelle
12 zugeführt. Außerdem wird dieser Summenstelle die Summe aus den Abzissenabschnitten
des Polygonzuges Zx bis n-1 sowie der Abschnitt x zugeleitet. Erreicht die Führungsgroße
s diese Summe, wird dai dem Schwellwertschalter zugeführte Signal S zu 0 und der
Schwellwertschalter löst das auf die Eingabeeinheit und dem Zähler wirkende Schwellwertsignal
aus. Mit der ansteigenden Flanke des Schwellwertschalters werden dem Zähler 13 die
anstehenden Signale Axn~1 und #yn-1 zugeschaltet und mit der abfallenden Flanke
vom Eingabegerät 5 die Werte dxn, # yn abgerufen und dem Tangensk -Bildner 6 sowie
dem Digital-Analogwanuler 11 zugeführt und gleichzeitig auf den jetzt gesperrten
Eingang des Zählers 13 aufgeschaltet. Die im Zähler 13 summierten Werte aus AxO
bis #xn-1 werden über dem Digital-Analogwandler 13a, sowohl der dem Schwellwertschalter
2 vorgeschalteten Summenstelle 12 als auch der, dem Tangens α-Bildner vorgeschalteten
Summenstelle14 zugeführt, während die Summe aus den Werten d yO bis über den Digital-Analogwandler
13b der Summenstelle 7 zur Bildung des Absolutwertes h zugeführt wird.