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Glasschere
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Die Erfindung betrifft eine Glasschere, insbesondere zum Abtrennen
von Tropfen von mindestens einem aus einem Speiser austretenden plastischen Glasstrang,
mit an einem Rahmen gelagerten und bewegbar angetriebenen Scherenarmen, an deren
äußeren Enden jeweils mindestens ein Messerpaar befestigt ist.
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In dem Buch Glasmaschinen" von Giegerich und Trier, Springer-Verlag,
Berlin/Göttingen/Heidelberg, ist auf den Seiten 158 und 159 eine Glasschere beschrieben,
die mittels einer Kurvenscheibe angetrieben ist, welche mit einer gleichförmigen
Geschwindigkeit umläuft, die aber insgesamt von der gefahrenen Schnittzahl je Zeiteinheit
und somit direkt vom Maschinenantrieb abhängt. Bei einer Enden rung der Schnittzahl
ändert sich damit auch die Geschwindigkeit des zeitlichen Bewegungsablaufes der
Messer, was zu einer Änderung der Schnittbedingungen führt. Um diesen Nachteil zu
beseitigen, hilft man sich damit, daß man für die verschiedenen Schnittzahlbereiche
unterschiedliche Kurven einbaut. Beispielsweise werden für den Schnittzahlbereich
von 5 bis 110/1 min. etwa 20 Kurven benötigt. Auf der Seite 174 des genannten Buches
ist hier eine entsprechende Tabelle D 3 angeführt. Man nimmt hier die änderung der
Schnittbedingungen innerhalb des Schnittzahlbereiches einer Kurve in Kauf. Schnittzahlen
von 3 pro Minute sind damit nicht bzw. nur äußerst schwierig erreichbar.
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Bei dieser bekannten Schere wird nur die Kraft zum Öffnen der Schere
von einer Kurvenabtastrolle aufgebracht. Die Kraft für das Schließen wird durch
eine mechanische oder pneumatische Feder erzeugt. Diese wirkt entweder dauernd,
d.h. auch beim öffnen der Schere, und zwar entgegengesetzt der Kraft des Kurvenabtasthebels,
oder sie kann z.B. bei der pneumatischen Feder beim Öffnen ausaeschaltet werden.
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Dazu sind aber Umsteuervorgänge notwendig, die ihrerseits
yerschleißanfällige
Schaltelemente erfordern, die ihrerseits wiederum einer häufigen Wartung unterliegen.
Dadurch wird ein zusätzlicher Aufwand verursacht.
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Aus der US-PS 28 12 619 ist ein anderer Scherenantrieb bekannt, der
mit einem hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Zylinder arbeitet. Mit diesem
Antrieb ist es zwar möglich, die Messerbewegung in einem verhältnismäßig großen
Bereich von Schnittzahlen je Zeiteinheit mit unveränderlicher Geschwindigkeit ablaufen
zu lassen, er erlaubt es aber nicht, den Geschwindigkeitsablauf den einzelnen Bewegungsphasen
der Messer optimal anzupassen. Zum Umkehren der jeweiligen Bewegungsrichtung der
Messer sind Umsteuervorgänge und für die exakte Positionierung, besonders in der
Endstellung beim Schließen, sind mechanische Anschläge erforderlich. Die Umsteuervorgänge
benötigen eine von der jeweiligen Schnittzahl unabhängige Zeit und müssen deshalb
bei Änderung der Schnittzahl nachkorrigiert werden, wenn ein korrigierter Schnitt
und eine kurze Glasberührungszeit erreicht werden sollen. Durch das Nachkorrigieren
entstehen Störungen im Produktionsablauf. Andererseits werden beim Auftrd in der
Scherenarme auf die mechanischen Anschläge die Messer in Schwingungen versetzt,
wodurch die Schnittqualität nachteilig beeinflußt wird Der für den senkrechten Fall
oder für das Umlegen des Tropfens erforderliche Impuls schwankt, und der Tropfen
fällt ungleichmäßig in die Form. Das wirkt sich ebenfalls nachteilig auf den Produktionsablauf
und die Qualität des Produktes aus.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Glasschere der
eingangs bezeichneten Art zu schaffen, mit welcher es möglich ist, die Geschwindigkeit
der Messer in den einzelnen Wegabschnitten eines Arbeitszyklus, d.h.
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den einzelnen Bewegungsphasen, unabhängig Vom Maschinenantrieb in
einer für jeden dieser Wegabschnitte optimalen Höhe zu wählen, ohne besondere Umstellmaßnahmen
an dem
Scherenantrieb vornehmen zu müssen, und vorzugsweise auch
unabhängig von einer Änderung der Schnittzahl.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Scherenarm
mit einer eigenen Bewegungseinheit versehen und linear bewegbar ist und daß für
jeden Scherenarm eine gesonderte Regeleinrichtung vorgesehen ist. Die Bewegungseinheiten
für die Scherenarme sind vorzugsweise dicht nebeneinander angeordnet und arbeiten
getrennt und voneinander unabhängig, wenngleich ein Zusammenschalten möglich ist.
Der Trennvorgang beim Durchschneiden eines plastischen Glas stranges kann auf diese
Weise durch eine lineare Schließbewegung der Messer gegeneinander durchgeführt werden,
wonach diese mit Hilfe der Bewegungseinheit wieder auseinander bewegt werden. Diese
Bewegung wird bei einigen Betriebsarten vorzugsweise periodisch sein, und dabei
kann die periodische Bewegung beider Scherenarme gleichzeitig oder jedes Scherenarmes
für sich beliebig in Zeit, Größe, Geschwindigkeit und Lage, je nach Bedarf, unterbrochen
von beliebig dazwischenliegenden Wartezeiten, in weiten Grenzen verändert werden.
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Durch die gesonderte Regeleinrichtung für jeden Scheren arm kann der
Bewegungsablauf jedes Scherenarmes separat ebenfalls beliebig ausgestaltet werden,
und es können dem Bewegungsablauf auch Totzeiten zugeordnet werden.
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Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung, wenn die beiden Scherenarme
an einem Träger mittels Wälzkörperführungen getrennt voneinander gelagert sind.
Durch die Wälzkörperführung hat man eine besonders verschleißfreie Lagerung, die
Anlage wird wartungsarm, und durch die geringe Reibung ist eine längere Lebensdauer
erreichbar.
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Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Bewegungseinheit
jedes Scherenarmes eine in linearer Fortsetzung der Bewegungsrichtung der Wälzkörper-
führung
lineare Antriebseinheit auf, deren Stellglied spielfrei mit der Wälzkörperführung
verbunden ist. Damit kann man die Scherenarme linear bzw. translatorisch derart
bewegen, daß die Messer parallel zueinander geführt werden. Damit bleibt in vorteilhafter
Weise der Schnittgeschwindigkeitsverlauf der Messer über die Messerbreite konstant;
und dies auch beim Betrieb mit mehreren Messerpaaren. Die Konstanz derSchrittgeschwindigkeit
über die Messerbreite bedeutet bei mehreren Messerpaaren, daß deren Geschwindigkeit
untereinander gleich ist. Für die gleichmäßige Beschaffenheit und gleichzeitige
Einspeisung der Glastropfen untereinander ist dies ersichtlich bei Mehrfachtropfenbetrieb
in die Verarbeitungsmaschine hinein von erheblicher Bedeutung. Dies sind die Vorteile,
die sich insbesondere durch die lineare Bewegung der Scherenarme und deren speziellen
Antrieb ergeben.
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Günstig ist es gemäß der Erfindung auch, wenn die lineare Antriebseinheit
eine servohydraulische Zylinderventileinheit und berührungslose Wegstreckenmeßvorrichtung
aufweist.
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Vorzugsweise ist ein elektroservohydraulisches Steuerventil unmittelbar
am Zylinder der linearen Antriebseinheit angebracht, während ihr Kolben das Stellglied
der linearen Antriebseinheit ist, welches spielfrei mit der Wälzkörperführung verbunden
ist, wie oben erwähnt. Durch den direkten Anbau des Steuerventils am Zylinder und
die Befestigung der Wegstreckenmeßvorrichtung an dieser Bewegungseinheit ergibt
sich ein kompakter Aufbau mit günstiger Bewegungssteuerung infolge der kleinen Wege.
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Die Erfindung ist in zweckmäßiger Weise dadurch weiter ausgestaltet,
daß die Regeleinrichtungen beider Scherenarme miteinander koppelbar und einzeln
oder gemeinsam mit einer elektronischen Steuerung verbindbar sind. Durch die entsprechend
gesteuerte Regeleinrichtung kann mit Vorteil der Schnittgeschwindigkeitsverlauf
der Messer von beliebig kleinen bis zu hohen Schnittzahlen je Zeiteinheit, z.B.
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von 100/1 min - ohne Austauschteilen in den Antriebselementen im wesentlichen
unabhängig von der Schnittzahl gehalten werden. Geschwindigkeit und Lage der Messer
bzw.
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ihre Bewegung können auf diese Weise optimal und während des Arbeitens
der Glasschere an die einzelnen Bewegungsabschnitte im Ablauf des Arbeitszyklus
der Messer angepaßt werden. Zeitverzögernde Umschaltvorgänge ir; der kritischen
Phase des unmittelbaren Abtrennens des Glastropfens, Schwingungen verursachende
mechanische Anschläge sowie Schläge und Vibrationen in den Messern durch Spiel in
den Kraftübertragungselementen sind mit Vorteil vermieden.
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Zum Öffnen der Glasschere gemäß der Erfindung müssen die Scherenarme
auseinanderfahren und zum Schließen für den Schneidvorgang zusammenfahren. Mit anderen
Worten arbeiten die Antriebe für die Scherenarme gegenläufig.
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Durch die neuen Regeleinrichtungen mit der Verbindungsmöglichkeit
mit einer elektronischen Steuerung kann man für einen Arbeitszyklus die kürzeste
Zeit erreichen, ohne die Geschwindigkeit in kritischen Wegabschnitten zu überschreiten,
z.B. beim Trennen des Glases von den Messern. Dendurch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
erreichbren optimalen Geschwindigkeitsverlauf innerhalb eines Arbeitszyklus über
den großen Bereich von Schnittzahlen je Zeiteinheit kann man ohne Umstellung der
Vorrichtung oder ohne Umtausch von Antriebselementen, z.B. Steuerkurven, unverändert
halten.
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Als die einzelnen Wegabschnitte eines Arbeitszyklus sieht man beispielsweise
die Abschnitte zum Trennen des Glasstranges, beim Lösen von Glas vom Messer und/oder
den Armen, auf dem Weg von und zum Glasstrang sowie im Bereich der Messerkühlung
an. In diesen einzelnen Bewegungsphasen kann man erfindungsgemäß die Steuerung jedes
Scherenarmes unabhängig vom Maschinenantrieb in einer für jeden dieser Wegabschnitte
optimalen Höhe wählen und halten. Besonders zweckmäßig ist es erfindungsgemäß ferner,
wenn die elektronische Steuerung für jeden Scherenarm abrufbare Bewegungs-
programme
gespeichert aufweist. Der gewünschte Bewegungsablauf kann auf diese Weise für jeden
Scherenarm getrennt oder für einen Spezialvorgang gemeinsam entsprechend der gewünschten
Charakteristik gespeichert sein. Jeder Scherenarm hat die erwähnten Steuermöglichkeiten
für sich, so daß beliebige, auch asymmetrische Schneidvorgänge der Schere gefahren
werden können. Sollen beide Scherenarme eine zueinander symmetrische Bewegung ausführen
bzw. den Steuersignalen und Veränderungen symmetrisch folgen, sc können beide Bewegungseinrichtungen
der Scherenarme gemeinsam über nur eine Steuerung betrieben werden, wobei vorzugsweise
diese Steuerung mit beiden elektronischen Regeleinrichtungen verbunden ist.
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Durch die neuen Steuerungsmöglichkeiten und den neuen Antrieb der
erfindungsgemäßen Glasschere können beliebig gewünschte Bewegungsabläufe der Messerpaare
bzw. der Scherenarme abgerufen werden, beispielsweise während des Betriebes der
Glasschere zeitlich und größenmäßig gestreckt oder verkürzt und in der Lage der
Sche-renarme relativ zur Periode für jeden Scherenarm getrennt oder für beide Scherenarme
gleichzeitig veränderbar. Die für den jeweiligen Einsatzfall gestalteten Bewegungsabläufe,
die ggf. in der elektronischen Steuerung gespeichert sind, können sofort getrennt
für jeden einzelnen Scherenarm oder beide Scherenarme gemeinsam abgerufen werden.
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Der periodische Arbeitszyklus des Antriebes weist vorzugsweise zwei
unterschiedliche Abschnitte auf. Der eine ist der Arbeitsabschnitt, in welchem die
Schere den Trennvorgang ausführt. Hier ist der Bewegungsablauf des Scherenarmes
und damit des Messers beliebig veränderbar bzw.
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gestaltbar, vorzugsweise in seiner Ablauf zeit, Größe und Lage innerhalb
des periodischen Arbeitszyklus - und dies nicht nur vor sondern auch während des
Betriebes der erfindungsgemäßen Glasschere.
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Der andere Arbeitsabschnitt ist der Totzeitabschnitt, in welchem die
Glasschere sich in geöffneter Wartestellung befindet. Auch hier ist der Bewegungsablauf
hinsichtlich Zeit und Lage - und ebenfalls nicht nur in Ruhe sondern auch während
des Betriebes - innerhalb des periodischen Arbeitszyklus veränderbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Glasschere mit je einer linearen
Antriebseinheit oben für den einen Scherenarm und unten für den anderen Scheren
arm, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung der Glasschere gemäß Fig. 1, wobei
die beiden in der geöffneten Stellung auseinandergezogenen Scherenarme in der gleichen
Ebene zu denken sind, Fig. 3 eine Ansicht der schematisch und nur teilweise dargestellten
Glasschere, wenn man in den Figuren 1 und 2 von links nach rechts blickt, und Fig.
4 eine schematische Schaltdarstellung für die Steuerung und Regeleinrichtung des
Glasscherenantriebes.
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In Fig. 1 erkennt man den an einem nicht dargestellten Rahmen befestigten
Träger 1, auf welchem die allgemein mit 2 bzw. 2' bezeichneten Bewegungseinheiten
für die Scherenarme 3 bzw. 3' mit den Messern 4 bzw. 4' nnf @@acht sind.
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Jede Bewegungseinheit 2, 2' für die Scherenarme 3, 3' besteht aus
einer Wälzkörperführung 5 bzw. 5', an der spielfrei die Kolbenstange 6, 61 befestigt
ist, ferner dem Zylinder 7, 7' und Steuerventil 8, 8'. Die Hydraulikleitungen 9,
9' dieses elektroservohydraulischen Steuerventils 8, 8' sind lediglich abgebrochen
gezeigt wie auch die Anschlußleitungen 10, 10' der berührungslosen Wegmeßeinrichtung
11, 11'.
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In der unteren Hälfte der Fig. 1 ist der Scherenarm 3' abgebrochen
gezeigt, wie in den Fig. 2 und 3 durch die strichpunktierte Schnittlinie I angedeutet
ist. Deshalb sind die Messer 4' in der Fig. 1 nicht dargestellt. Anhand Fig. 1 erkennt
man auch die unterschiedliche Position der jeweiligen aus Kolben 6, 6' und Zylinder
7, 7' bestehenden linearen Antriebseinheit. Die am Träger 1 oben befindliche Antriebseinheit
6, 7 befindet sich in ihrer ausgefahrenen Stellung, so daß gemäß Fig. 2 der Scherenarm
3 mit seinen drei Messern 4 in der äußersten Stellung links steht, während der untere
Scherenarm 3' mit seinen drei Messern 4' in der am weitestens zurückgezogenen Position
steht, weshalb der Kolben 6' gemäß Fig. 1 kaum zu erkennen ist.
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Daß beide Scherenarme 3 und 3' im Bereich ihrer Messer 4, 4' auf gleicher
Höhe liegen, um den Schneid- bzw. Abtrennvorgang richtig durchführen zu können,
erkennt man aus Fig. 3.
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In Fig. 4 ist die für die Scherenarme 3, 3' vorgesehene Regeleinrichtung
gezeigt. Diese besteht aus der elektronischen Steuerung 12, die über Leitungen 13
bzw. 13' ein Sollwertsignal an eine elektronische Regeleinrichtung 14 bzw. 14' für
den einen Scherenarm 3 bzw. den anderen Arm 3' abgibt. Die allgemein mit 15 bzw.
15' bezeichnete Regeleinrichtung ist für jeden Scherenarm gleich ausgebildet. Von
der elektronischen Regeleinrichtung 14 erfolgt eine Verbindung über Leitung 16 mit
dem Steuerventil 8 der servohydraulischen Antriebseinheit 6, 7, die hier le-
diglich
als Kasten dargestellt ist. An ihrem Ausgang ist die Wegmeßeinrichtung 11 angeordnet,
die über Leitung 17 mit der elektronischen Regeleinrichtung 14 verbunden ist.
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In gleicher Weise ist auch die andere Regeleinrichtung 15' aufgebaut.
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Uber Leitung 18 kann ein Startsignal in die elektronische Steuerung
12 eingespeist werden, in die über die unten mit 19 allgemein bezeichneten Leitungen
auch weitere Signale eingegeben werden können, beispielsweise für die manuelle Zeitverstellung
oder für die Betätigung eines Schalters für den gemeinsamen Betrieb beider Scherenarme
3, 3' gemeinsam oder separat. Auch die Hubverstellung und damit die Position der
Messerumkehrpunkte können eingespeist werden.
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Für den Betrieb sieht man, daß jeder Scherenarm 3, 3' für sich auf
der linearen reibungsarmen Wälzkörperführung 5, 5' befestigt ist, die spielfrei
mit der Kolbenstange 6, 6' des servohydraulischen Zylinders 7, 7' verbunden ist.
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Unmittelbar am Zylinder 7, 7' ist das elektroservohydraulische Steuerventil
8, 8' angebracht. Am anderen Ende der durchgehenden Kolbenstange 6, 6' des servohydraulischer.
Zylinders 7, 7' befindet sich die berührungslose Wegmeßeinrichtung 11, 11' mit den
Befehlsleitungen 10, 10'.
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In Verbindung mit Fig. 4 erkennt man, daß die Wegmeßeinrichtung 11
über Leitung 17 ein Signal über die augenblickliche Lage der Kolbenstange 6, 6'
(und damit auch der Lage der Messer 4, 4') an die elektronische Regeleinrichtung
14 sendet. Es handelt sich hier um den Istwert, der von der Antriebseinheit 6, 7
(bzw. 6', 7') über die Leitung 17 an die elektronische Regeleinrichtung 14 gegeben
wird. Dieser Istwert wird mit einem über Leitung 13 in die elektronische Regeleinrichtung
14 gelangenden Sollwert verglichen, und daraus wird ein Stellsignal er-
rechnet
und über Leitung 16 in das Steuerventil 8 eingegeben. Die Schere kann auf diese
Weise in beliebiger Lage in einem bestimmten Bereich so gesteuert werden, daß sie
dort in einer speziellen Bewegungsphase mit bestimmter Geschwindigkeit fährt. Sogleich
wird diese Bewegung über die Bewegung der Kolbenstange 6 und die Wegmeßeinrichtung
11 aemessen, wodurch über die Leitung 17 wieder ein Vergleich mit der SoZlwertvorgabe
von Leitung 13 erfolgt. Mit anderen Worten gibt die elektronische Regeleinrichtung
14 ein Stellsignal je nach dem Unterschied zwischen dem aus der Wegmeßeinrichtung
11 kommenden Istwert und dem über Leitung 13 eingegebenen Sollwert. Der Sollwert
kann auch durch einen Mikroprozessor vorgegeben werden.
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In der speicherprogammierbaren Steuerung 12 ist der gewünschte Bewegungsablauf
in seiner Charakteristik gespeichert. Es kann aus mehreren der vorab eingespeicherten
Bewegungsabläufe ein bestimmter ausgewählt werden. Dieser ausgewählte Bewegungsablauf
wird dann durch den servohydraulischen Antrieb 5 - 7 in einer in bestimmten Grenzen
- auch während des Betriebs - einstellbaren Zeit durchfahren.
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Ari der elektronischen Regeleinrichtung 14 ist ferner auch während
des Betriebes die Größe des Hubes und damit der Ursehrpunkt der Messer 4, 4' nach
dem Durchtrennen des Glasstranges einstellbar.
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Der Bewegungsablauf der Glasschere wird periodisch durch ein Startsignal
gestartet und läuft dann für sich allein ab. Der Bewegungsablauf muß zeitlich innerhalb
der Taktzeit liegen, die durch das Startsignal vorgegeben ist.