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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Profils der vor dem
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ersten Walzspalt eines Kalanders vorhandenen Kunststoffmenge Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Profils
der vor dem ersten Walzspalt eines Kalanders vorhandenen Kunststoffmenge mit einem
längs des Einfüllspalts schwenkbaren Tranportband für die Zufuhr von in Form von
Brocken oder Streifen angelieferten Kunststoffen.
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Kunststoffolien, insbesondere aus PVC-Material, wurden bisher bei
der Herstellung mittels Kalandern vornehmlich auf Folienplanheit und Folienstärke
geregelt. Eine derartige Regelung erfolgt über den letzten Walzspalt des Kalanders.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, .an den anderen Walzspalten
des Kalanders die Knete hinsichtlich Form und Größe zu regeln. Hierfür wird ein
Meßsystem eingesetzt, mit dem die Knetbrei-te.und damit der Vorrat an Kunststoffmaterial.vor
dem jeweiligen Walzspalt erfaßt werden kann. Mittels der Dickenregelung und der
Knetregelung ist eine weitere hende Automatisierung der Folienerzeugung durch Kalander
möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung
des Profils der vor dem ersten Walzspalt eines Kalanders vorhandenen Kunststoffmenge
zu entwickeln.
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Die Aufgabe wird mit einem längs des Einfüllspalts schwenkbaren Transportband
für die Zufuhr von in Form von Brocken angelieferten Kunststoffen
dadurch
gelöst, daß die Höhe des Profils der Kunststoffmenge über dem Einfüllspalt an festgelegten
Stellen längs des Einfüllspalts gemessen wird, daß die Meßwerte einer Filterung
mit begrenztem Gedächtnis unterzogen werden und daß die gefilterten Meßwerte in
Relation zu der Summe aller Meßwerte als Istwerte des Profils von Einfüllspaltzonen
vorgegebener Breite, die den festgelegten Stellen zugeordnet sind, mit für die jeweiligen
Einfüllspaltzonen eingestellten Sollwerten zu Regelabweichungssignalen vereinigt
werden, von denen die Geschwindigkeit der Transversalbewegung des Transportbands
in den Einfüllspaltzonen im Sinne einer Reduzierung der jeweiligen Regelabweichung
beeinflußt wird.
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Mit diesen Maßnahmen wird der Materialfluß zum Kalander geregelt.
Der Materialfluß besteht aus den quasikontinuierlich angelieferten Brocken oder
Streifen. Die Regelung ist weitgehend unabhängig von dem nachfolgenden Verformungsprozeß
und kann deshalb ohne Rückwirkung auf diesen realisiert werden. Eine laufende Beobachtung
der Kunststoffmenge vor dem ersten Einfüllspalt und eine manuelle Steuerung der
Zufuhr von Kunststoffmaterial ist nicht mehr notwendig. Damit wird auch die Schwierigkeit
beseitigt, daß an einigen Stellen längs des Einfüllspalts kein Kunststoffmaterial
vorhanden ist und der Kalander damit leer läuft.
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Ferner wird ein zu hoher Füllstand vermieden, bei dem infolge zu langer
Verweilzeit des Kunststoffmaterials vor dem Einfüllspalt ungünstige Einflüsse auf
die nachfolgende Bearbeitung ausgeübt werden. Das Profil des Füllstands wird hierbei
über die Zeitdauer, die das Transportband für eine Schwenkbewegung benötigt, beeinflußt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Regelabweichungssignale
für die einzelnen Einfüllspaltzonen mit den den Einfüllspaltzonen zugeordneten relativen
Transportbandverweilzeiten vereinigt und auf eine vorgegebene Transversalschwenkzeit
bezogen werden und daß aus den relativen Verweilzeiten mit den vorgegebenen Einfüllspaltzonenbreiten
Absolutwerte der Schwenkgeschwindigkeiten für das Transportband in den Einfüllspaltzonen
bestimmt werden, deren Anfang und Ende von einem den Beginn und das Ende der jeweiligen
Einfüllspaltzone signalisierenden Transportbandpositionsgeber gesteuert wird. Damit
kann der Volumenzustrom zu den Einfüllspaltzonen auf einfache Weise geregelt werden.
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Vorzugsweise wird die Höhe der Profile mit Ultraschallköpfen gemessen,
die in gleichmäßigen Zeitabständen Bündel von hochfrequenten Schallimpulsen aussenden.
Mittels Ultraschall läßt sich die Füllhöhe des Kunststoffmaterials in dem Einfüllspalt
über Abstandsmessungen feststellen.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß
die Meßwerte ortsfester Ultraschallköpfe nach der Beziehung H(i) = H(i- 1) + aEh(i)
- H(i - 1)7 gefiltert werden, wobei H das Ergebnis der Filterung, h die Laufzeit
des Ultraschallechos, a ein Bewertungsfaktor und i die Reihenfolge der Messung bedeuten.
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Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform# besteht darin, daß die Meßwerte
von syschron mit dem Transportband transversal bewegten Ultraschallköpfen nach der
Beziehung
gefiltert werden, wobei H das Ergebnis der Filterung, h die Laufzeit des Ultraschallechos,
a ein Bewertungsfaktor, i die Reihenfolge der Messung und t (i) 1 tz das Verhältnis
zwischen der bis zur Messung verstreichenden Zeit und der Gesamtzeit der transversalen
Transportbandbewegung bedeuten.
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Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen beruhen auf der Erkenntnis,
daß die Meßsignale der Ultraschallköpfe wegen der schnellen Änderungen der Füllstandshöhen
durch die Bewegung der Kunststoffbrocken nicht direkt als Istwerte der Regelgröße
geeignet sind. Die Meßwerte müssen erst nach der oben angegebenen Beziehung gefiltert
werden, wobei diejenigen Werte, die bei Nichterkennung von Ultraschallechos auftreten,
aussortiert werden.
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Vorzugsweise wird der arithmetische Mittelwert der Summe der Meßwerte
mit einem Füllhöhensollwert zu einem Regelabweichungssignal vereinigt, mit dem die
Drehzahl eines Kunststoffbrocken erzeugenden Kneters im Sinne einer Verminderung
der Regelabweichung beeinflußt wird. über die vorstehend erläuterte Regelung wird
die Höhe des Profils auf einem einstellbaren Wert gehalten.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens
besteht darin, daß Ultraschallköpfe für die Messung der Profilhöhen vorgesehen sind,
daß die Ausgänge der Ultraschallköpfe an Abtast- und Halteschaltungen angeschlossen
sind, an die ein Prozessor angeschlossen ist, der Eingabeelemente für Sollwerte
enthält, und daß ein Ausgang des Prozessors mit einem Gleichstrommotor verbunden
ist, der das Transportband transversal antreibt, das einen Positionsgeber für die
Transversalbewegung aufweist, der mit einem Eingang des Prozessors verbunden ist.
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Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorstehend erläuterten Vorrichtung
sind in den Ansprüchen 8 bis 11 beschrieben.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile
ergeben.
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Es zeigen Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Kneters, dem
ein transversal schwenkbares Transportband nachgeschaltet ist, Figur 2 eine Seitenansicht
eines von dem Transportband gemäß Figur 1 mit Kunststoffbrocken gespeisten Kalanders
im Schema, Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines schwenkbaren Transportbandes
mit einem Ultraschallkopf, Figur 4 eine Ansicht von vorne einer Kalanderwalze, über
der Ultraschallköpfe angeordnet sind, Figur 5 eine schematische Ansicht eines schwenkbaren
Transportbandes mit einem Ultraschallkopf und einer Kalanderwalze, an der ein Ultraschallkopf
ortsfest angeordnet ist, Figur 6 ein Diagramm der Schwenkzeit des Transportbandes
in Abhängigkeit von der Position des Transportbandes, Figur 7 ein Blockschaltbild
eines Regelkreises zur Regelung des Profils vor dem Einfüllspalt eines Kalanders
vorhandenen Kunststoffmenge.
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Eine Vorrichtung zur Regelung des Profils der ~vor dem ersten Walzspalt
eines Kalanders vorhandenen Kunststoffmenge enthält ein transversal
verschiebbares
Transportband 1, das von einem Kneter 2 mit Kunststoffbrocken 8 beschickt wird.
Der Kunststoff, PVC-Material, das mit dem Kalander zu einer Folie verarbeitet werden
soll, wird als Pulver angeliefert und in den Trichter 4 des Kneters gefüllt. über
eine nicht dargestellte Stopfschnecke wird das Kunststoffpulver dem Kneter 2 zugeführt.
Die Drehzahl der Stopfschnecke ist an die Drehzahl des Kneters 2 gekoppelt.
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Zur Erhöhung und Verminderung der Schneckendrehzahl des Kneters 2
können zwei Relais verwendet werden. Hiermit wird die Durchsatzmenge festgelegt.
Das aus dem Kneter 2 kontinuierlich austretende Material wird durch ein pneumatisch
bewegtes, nicht dargestelltes Messer abgeschert und fällt dann auf das über den
Einfüllspalt zweier Kalanderwalzen 5, 6 traversierende Schwenkband, von welchem
es nach Passieren eines Metallsuchdetektors 7 über den Einfüllspalt verteilt wird.
Das Schwenkband wird durch einen Gleichstrommotor transversal bewegt, wobei mechanisch
eine.Schwenkbreite eingestellt werden kann. Das Profil des Füllstandes kann über
die Zeitdauer, welche das Band an den Umkehrpunkten durch Abschalten des Schwenkmotors
verharrt, beeinflußt werden. Die Füllbreite wird zusätzlich durch einstellbare Einfüllbacken
am Spalt eingestellt, damit über das Transportband 1 eingeworfene Brocken 8 nicht
über eine bestimmte Spaltlänge hinaus gelangen können.
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Es beeinflussen mehrere Parameter die Materialmenge und seine Verteilung,
nämlich - Kneter- und Stopfschneckendrehzahl, - Schwenkbreite, - Stillstandszeiten
an den Umkehrpunkten, - Position der Einfüllbacken.
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Bei niedrigem Füllstand besteht die Gefahr des Leerlaufens an einer
Stelle, insbesondere da-durch den über Rutschen zugeführten Heißbeschnitt häufig
die einzelnen Brocken 8 zu einem großen Stück zusammengeklebt werden, welches schlechter
als kleine Brocken eingezogen wird.
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Bei hohem Füllstand hingegen kühlt zum einen das Material zu sehr
aus, bis es eingezogen wird, zum anderen können vereinzelte Brocken das Fell an
der einen Walze 5 berühren bzw. verkratzen und sogar bei Festkleben in den Walzspalt
gezogen werden. Dadurch-können Inhomogenitäten
in dem Endprodukt
auftreten.
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Um von der laufenden Beobachtung und der manuellen Bedienung unabhängig
zu werden, wird der vorstehend beschriebene Teil des Materialflusses über eine Regelung
automatisiert, welche den Füllstand und sein Profil über den Einfüllspalt konstant
hält. Da die Materialmenge nicht durch Beeinflussung der Produktionsgeschwindigkeit,
sondern über den Kneter eingestellt wird, kann dieses Vorhaben unabhängig von der
Einstellung des Kalanders erfolgen.
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Es ist zweckmäßig, einen Ultraschallkopf 9 am schwenkbaren Transportband
1 zu befestigen. Eine entsprechende Anordnung ist in Figur 3 dargestellt. Das Transportband
1 enthält einen Tragrahmen 10,nahe an dessen vorderem Ende 11 eine Brücke 12 befestigt
ist. In der Mitte der Brücke 12 ist ein Rohr 13 befestigt, das an seinem einen Ende
14 mit dem Ultraschallkopf 9 verbunden ist. Das andere Ende 15 des Rohres 13 ist
gekrümmt. In dem Rohr 13 wird der vom Ultraschallkopf 9 erzeugte Schall bis nahe
an den Walzspalt zwischen den Walzen 5 und 6 geleitet.
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Das Rohr 13 hat eine glatte Innenwand. Der Radius des gekrümmten Endes
15 ist an die vom Ultraschallkopf 9 erzeugte Schallfrequenz angepaßt.
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Vorzugsweise wird ein Ultraschallkopf 9 mit einem Durchmesser von
35 mm verwendet, der mit einem Rohr von 39 bis 70 mm Innendurchmesser verbunden
ist. Die Schallfrequenz beträgt vorzugsweise 44 bis 150 kHz bei einer einstellbaren
Wiederholrate zwischen 30 und 100 Hz. Es ist günstig, den Abstand zwischen Ultraschallkopf
9 und der maximal erreichbaren Höhe des Füllstands auf mindestens 60 cm einzustellen.
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Bei der in Figur 4 dargestellten Anordnung sind vier ortsfeste Ultraschallköpfe
16, 17, 18, 19 in gleichem Abstand nebeneinander längs des Einfüllspalts der Kalanderwalzen
5, 6 angeordnet. Der Einfüllspalt 20 ist in Figur 2 dargestellt. Der Einfüllspalt
20 ist durch zwei seitseitliche Backen 21,22 begrenzt, die verstellbar angeordnet
sind. Jedem Ultraschallkopf 16, 17, 18, 19 ist eine Zone A, B, C, D in Längsrichtung
des Einfüllspalts 20 zugeordnet. Das Profil des im Einfüllspalt 20 vorhandenen Kunststoffs
23 ist in Figur 5 mit 24 bezeichnet. Mit den Ultraschallköpfen 16 bis 19 wird die
Füllhöhe längs des Einfüllspalts 20 lückenlos erfaßt.
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Die Zahl der Meßköpfe, die für eine lückenlose Erfassung des Profils
24 längs des Einfüllspalts 20 erforderlich ist, kann gegenüber der in Figur 4 gezeigten
Anordnung noch vermindert werden.
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Eine entsprechende Anordnung ist in Figur 5 dargestellt, bei der ein
Ultraschallkopf 25 an einer Seite des Einfüllspalts ortsfest und ein Ultraschallkopf
26 an der Seite des Transportbands 1 angeordnet sind.
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Auf diese Weise lassen sich auch die Grenzen des Einfüllspalts 20
an den Backen 21,22 überwachen. Die Wiederholrate der Ultraschallwellen ist dabei
an die Traversierzeit des Transportbandes 1 anzupassen.
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Wenn durch den Traversiervorgang der Einfüllspalt nicht laufend überwacht
wird, wird die Schwenkzeit dem Materialfluß angepaßt, da Messung und Füllung des
Walzspaltes gekoppelt sind. Falls eine solche Anpassung nicht erwünscht ist, ist
der Einsatz mehrerer feststehender Einzelköpfe von der Dynamik des Meßsystems wie
auch wegen der Entkopplung von Messung und Zuführung zu bevorzugen.
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Die Nachteile einer Handsteuerung des Materialzuflusses zum ersten
Walzspalt des Kalanders können vermieden werden, indem der Füllstand und sein Profil
24 längs des Einfüllspaltes 20 geregelt werden. Voraussetzung hierfür ist die Erfassung
des Füllstandes mit Hilfe der bereits erläuterten Ultraschallköpfe.
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Wegen der schnellen Änderungen durch die Bewegung der Brocken 8 im
Einfüllspalt 20 können die Meßsignale der Ultraschallköpfe 9, 16 bis 19, 25 und
26 nicht direkt für die Regelung verwendet werden. Die aufgenommenen Meßwerte werden
deshalb mit einem digitalen Tiefpaßfilter verarbeitet, wobei auch der Wert, der
bei Nichterkennen des Echos ausgegeben
wird, aussortiert wird.
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Für einen feststehenden oder einen traversierenden Ultraschallkopf
müssen unterschiedliche Filterungen eingesetzt werden.
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Im folgenden Beispiel soll die komplexeste Anordnung diskutiert werden,
nämlich der Einsatz von zwei feststehenden und einem traversierenden Meßkopf. Der
Einfüllspalt wird in die vier Zonen A, B? C und D eingeteilt, wobei wegen des höheren
Materialabflusses die Randzonen A, D eine geringere Breite als die Mittelzonen B,
C aufweisen können. Aus der Figur 6 wird die unterschiedliche Anzahl von Meßwerten,
die pro Zone für die Filterung zur Verfügung stehen, deutlich.
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In der Figur 6 ist die Dauer der Schwenkzeit in Abhängigkeit von der
Position des Transportbands 1 in den einzelnen Einfüllspaltzonen A, B, C, D dargestellt.
Auf dem Kurvenzug sind die Zeitpunkte markiert, zu denen eine Messung.stattfindet.
Hieraus ist die unterschiedliche Anzahl von Meßwerten je Zone deutlich zu erkennen.
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Die aufgenommenen Meßwerte'werden digital gefiltert. Es wird eine
Tiefpaßfilterung durchgeführt. Die Tiefpaßfilterung für die feststehenden Schallköpfe
16 bis 19 und 25 erfolgt durch eine Mittelwertbildung mit begrenztem Gedächtnis,
um die Meßwerte der vorherigen Traversierung berücksichtigen zu können. Es wird
laufend ein Wert H (i) am Filterausgang zur Verfügung gestellt, der sich aus dem
vorherigen Ausgangswert H (i - 1) und der gewichteten Differenz zu den aktuellen
Meßwerten h(i) errechnet.
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H (i) = H (i - 1) + a x gh(i) - H (i Bei den traversierenden Schallköpfen
9 und 26 müssen die Meßwerte, welche entsprechend der Wiederholrate der Schallimpulse
in gleichmäßigen Zeitintervallen, beispielsweise mit 10 Hz, geliefert werden, in
Abhängigkeit von der Schwenkbandposition den einzelnen Zonen zugeordnet werden.
Je nach der Schwenkgeschwindigkeit stehen daher unterschiedlich viele Meßwerte pro
Zone zur Verfügung.
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Bei jeder Schwenkung wird nun nach dem überfahren einer Zone A, B,
C,
D aus den aufgenommenen Meßwerten der arithmetische Mittelwert
h(i) gebildet. Dieser Wert wird nun wieder digital gefiltert, wobei auch der vorherige
gefilterte Wert H (i) = H (i - 1) berücksichtigt wird.
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Außerdem geht neben einer Filterkonstante a das Verhältnis der Zonenverweilzeit
t (i) zu der gesamten Schwenkzeit t in die Rechnung mit ein. Dadurch kann eine Anpassung
an die unterschiedlichen Aufenthaltsdauern pro Zone A, B, C, D und den entsprechenden
Volumenzustrom erreicht werden.
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Die Figur 7 zeigt ein Blockschaltbiid eines Regelkreises zur Regelung
des Profils 24 der im Einfüllspalt 20 eines Kalanders vorhandenen Kunststoffmenge
23. Der Einfüllspalt 20 ist dabei in die vier Zonen A, B, C, D eingeteilt.
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Die Position des Transportbandes 1 wird über einen induktiven Wegaufnehmer
erfaßt. Entsprechend der Stellung der Einfüllbacken, welche mit Hilfe potentiometrischer
Drehgeber gemessen werden kann, ist der Umkehr punkt des Schwenkbandes definiert
und kann in der Drehzahlregelung des Antriebes berücksichtigt werden. Um einen Handbetrieb
weiterhin zu ermöglichen; müssen diese Umkehrpunkte unabhängig vom Regelungssystem
zusätzlich über Endschalter erkannt werden können.
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Ziel der Regelung ist es zum einen, den vorgegebenen Sollfüllstand
einzuhalten, zum anderen, das zugeführte-Material gleichmäßig über den gesamten
Walzspalt zu verteilen. Die Regelstrecke 27 wird vom Transportband 1 nebst dem Antriebsmotor
und dem Einfüllspalt 20 gebildet.
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Als Stellgrößen werden ein Drehzahlsteuersignal ns und der Volumenzustrom
V über das Transportband 1 verwendet. Die Regelgröße ist das Profil 24, das durch
die Ultraschallköpfe 9 bzw. 16 bis 19 bzw. 25, 26 erfaßt wird. Für den Fall der
Einteilung in die vier Zonen A, B, C, D * * * * werden vier Meßwerte h1 , h2 , h3
, h4 z. B. von den Ultraschallköpfen 16 bis 19 erzeugt. Die Meßwerte h1 bis h4 werden
durch ein digitales Filter 28 in die absoluten Füllhöhensignale h1, h2,h3, h4 umgewandelt.
in einer Umwandlungsschaltung 29 werden einerseits der
Mittelwert
der Summe der absoluten Füllhöhen
gebildet und andererseits an Hand dieses Mittelwerts relative Füllhöhen hl rel'
h2rel> h3 rel und h4 rel gebildet. Die relativen Füllhöhen h1rel bis h4rel werden
in Summenstellen 30 mit Sollfüllhöhen verglichen. Die Ergebnisse des Vergleichs
werden als Regelabweichungen einem Füllstandsprofilregler 31 zugeführt, dessen Ausgangssignale
mit Anfangswerten tirel 0 für die Verweildauern des Transportbands 1 in den Zonen
A, B, C und D vereinigt werden. Das Ergebnis wird in einem Schwellenwertvergleicher
32 mit vorgegebenen Stellgrößenbeschränkungen verglichen. Der Vergleich 32 gibt
vier relative Zonenverweilzeiten rel' t2rels t3rel und t4rel an eine Umwandlungsschaltung
33 aus, der noch ein Wert t#für die Gesamtschwenkzeit des Transportband 1 zugeführt
wird. Die Umwandlungsschaltung 33 bildet absolute Verweilzeiten t1, t2, t3, t4 für
die vier Zonen A, B, C, D aus, die mit den Zonenbreiten b1, b2, b3, b4 in einer
Rechenanordnung 34 zu absoluten Schwenkgeschwindigkeitswerte V4I für die Zonen A,
B, C, D umgerechnet werden.
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In einer Schwenkbandansteueranordnung 35 werden die Geschwindigkeitswerte
t! 3t, I##, I\/31> 1241 mit dem von einem Transportbandpositionsgeber 36 erzeugten
Signal zu dem Drehzahlsteuersignal ns verarbeitet.
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Das Drehzahlsteuersignal gibt zugleich die Drehrichtung für den Antriebsmotor
des Transportbands 1 an.
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Der Mittelwert der Summe der absoluten Füllhöhen wird einer weiteren
Summierstelle 37 zugeführt, der als Sollwert ein mittlerer Füllhöhenwert vorgegeben
wird. Die Summierstelle 37 erzeugt ein Regelabweichungssignal, das einem Regler
38 zugeführt wird, der als Stellgrößen die Stopfschneckendrehzahl uSR und die Kneterdrehzahl
nK ausgibt. Regelstrecke ist der Kneter und das Transportband, mit denen ein Volumenstrom
gebildet wird, der der Kneterdrehzahl proprotional ist. Die Regelstrecke hat deshalb
das in Figur 7 mit 39 bezeichnete Proportionalverhalten und ein mit 40 bezeichnetes
Totzeitverhalten, das von der Transportgeschwindigkeit der Bahn 1 abhängt.
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Da das Transportband 1 den traversierenden Ultraschallkopf 9 bzw.
26 tragen soll, wird eine feste Gesamtschwenkzeit tr, für einen Schwenkvorgang
vorgegeben,
um zu gewährleisten, daß spätestens nach dieser Zeit jeweils neue Meßwerte vorliegen.
Diese Gesamtzeit wird in die einzelnen Zonenverweilzeiten ti aufgeteilt. Am Ende
einer Traversierung werden aus dem durch die Messung gewonnenen Profil die Verweilzeiten
des nächsten Schwenkvorgangs bestimmt.
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Die gefilterten absoluten Füllstandswerte hi werden für zwei Regelkreise,
Füllhöhensollwert und Sollprofil weiter aufbereitet.
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Für die Füllhöhenregelung wird als Regelgröße ein Mittelwert hz der
einzelnen Zonenfüllstandswerte gebildet und mit dem Sollwert verglichen. Abhängig
von der Regelabweichung wird die Kneterdrehzahl sowie, falls erforderlich, die Stopfschneckendrehzahl
verändert.
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Dadurch wird der Volumenzustrom und nach einer entsprechenden Transporttotzeit
der Füllstand im Walzspalt beeinflußt. Die Struktur des Füllhöhenregelkreises erfordert
wegen der langen Totzeit den Einsatz eines Pl-Reglers zur Ansteuerung des Kneters
und der Stopfschnecke.
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Zur Regelung des Füllstandprofils werden die Zonenfüllstandswerte
auf den Mittelwert h# bezogen und so relative Größen hi rel geschaffen, die unabhängig
vom absoluten Füllstand sind. Diese prozentualen Werte können mit einem Sollwert
verglichen werden, z. B. bei Gleichverteilung.
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hi, soll = 25% (i= 1, 2, 3, 4);
Als Füllstandsprofilregler werden vier Proportionalregler mit gleichem Verstärkungsfaktor
verwendet: ast~, rel = k . hi, d wobei nt rel die Änderung der relativen Zonenverweilzeit
ti rel 1, k die Reglerverstärkung und hi, d die Zonenregelabweichung ist.
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Hieraus wird unter Berücksichtigung der Anfangswerte ti, rel, 0
und
der Schwenkzeit t y die Verweilzeit ti für die jeweiligen Zonen errechnet. Aus der
Zonenbreite, die sich aus dem Abstand der Einfüllbacken ergibt, wird nun die erforderliche
Schwenkgeschwindigkeit bestimmt, da jede Zone mit konstanter Geschwindigkeit durchfahren
werden soll und daraus ein entsprechender Drehzahlsollwert für den Schwenkantrieb
bereitgestellt wird. Beim überschreiten der Zonengrenze wird diese errechnete Zonendrehzahl
n5, ì vorgegeben. Die jeweilige Position des Bandes wird hierbei durch einen induktiven
Weggeber erfaßt.
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Die Abweichungen ergeben sich aus der Dynamik des Bandes und sind
abhängig von seinem Trägheitsmoment und der Leistung des Antriebes.
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Für einen optimalen Regelungsbetrieb wird die Schwenkzeit entsprechend
dem Materialfluß automatisch eingestellt werden.
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Bei Reduzierung der Kneterdrehzahl verringert sich der Materialdurchfluß,und
damit wird auch der Abstand zwischen den Brocken größer, da die Geschwindigkeit
des Transportbandes konstant ist. Zur gleichmäßigen Befüllung des ersten Walzspaltes
ist dann auch die Schwenkgeschwindigkeit zu erniedrigen. Eine entsprechende Anpassung
von Kneterdrehzahl, d. h. Dichte der Kunststoffbrocken auf dem Transportband, an
die Schwenkzeit kann mit einer linearen Kennlinie erfolgen, deren Grenzen empirisch
ermittel werden.
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Analog kann auch der Zusammenhang zwischen Kneter- und Stopfschneckendrehzahl
behandelt werden.
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Wenn die Materialmenge nicht laufend verändert werden soll, d. h.
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Kneter und Stopfschnecke nach jedem Traversiervorgang verstellt werden
sollen, wird die Regelung deren Drehzahl erst bei Überschreiten bestimmter eingegebener
Intervallgrenzen verändern. Die Füllhöhenprofilregelung jedoch paßt laufend die
einzelnen Zonenverweilzeiten entsprechend den Meßwerten an, in denen die Werte der
vorherigen Traversierung berücksichtigt ist.
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Die Ausgänge der Ultraschallköpfe 9, 16 bis 19 und 25, 26 sind mit
nicht
dargestellten Abtast- und Halteschaltungen verbunden, den A/D-Wandler nachgeschaltet
sind, an die ein Prozessor angeschlossen ist, der die Filterung, die Bestimmung
relativer Füllhöhen h1 rel...
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h rel die Bildung der Regelabweichungen, die Bestimmung der relativen
und der absoluten Verweilzeiten sowie die Berechnung der Schwenkbandgeschwindigkeiten
und der Drehzahlwerte ausführt.
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