DE3531005C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Dicke einer extrudierten Folie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Dicke einer aus einem Werkzeug extrudierten Folie nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 5.

Bei einem solchen aus der US-PS 3 940 221 bekannten Verfahren wird die Foliendicke an mehreren über die Breite der Folie verteilten Stellen gemessen und werden davon Fehlersignale abgeleitet, die unmitelbar zur Steuerung der Heizeinrichtungen verwendet werden. Mit einem solchen einfachen Korrekturverfahren läßt sich wegen der thermischen Trägheit der Werkzeugeinstellbolzen nur eine begrenzte Gleichförmigkeit der Foliendicke erzielen. Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der US-PS 4 281 980 bekannt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Folien mit verbesserter Gleichmäßigkeit der Dicke zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 5 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die adaptive Temperatursteuerschaltung verschachtelt die Temperatursteuerung und die Dickensteuerung in der Weise, daß die Temperatur der auf Wärme ansprechenden Werkzeugeinstellbolzen, die jeweils einem bestimmten Streifenbereich der Folie zugeordnet sind, so gesteuert wird, daß sie den Temperaturbezugswert erreicht. Der Temperaturbezugswert wird dabei in Abhängigkeit von der gemessenen Dicke der extrudierten Folie bestimmt. Da die Temperatursteuerschaltung schneller Abweichungen von dem Temperaturbezugswert korrigiert als die Dickensteuereinrichtung anspricht, in die sie integriert ist, erhält man eine besonders effektive und rasche Korrektur eventueller Dickenabweichungen.

Mit den in den Patentansprüchen 10 und 11 angegebenen Ausführungsformen der Erfindung lassen sich die nachteiligen Auswirkungen der Einschnürung der extrudierten Folie nach dem Austritt aus der Breitschlitzdüse und insbesondere die dabei entstehenden Randwülste beseitigen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es sind:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Extrusionsbeschichtungsvorrichtung, bei der eine Dickensteuereinrichtung zur Anwendung kommen kann,

Fig. 2 ist eine Detailansicht für die Halterung eines wärmeansprechenden Werkzeugeinstellbolzens und eines Temperaturüberwachungselements, das diesem Bolzen zugeordnet ist,

Fig. 3 ist ein Funktionsblockdiagramm der Dickensteuereinrichtung,

Fig. 4 ein Blockdiagramm der vernetzten Rechneranlage, die bei der Dickensteuereinrichtung zur Anwendung kommt,

Fig. 5A und 5B Programmsteuer- und Datenflußdiagramme für das Programm, das bei der Dickensteuereinrichtung zur Anwendung kommt,

Fig. 6A, 6B und 7A und 7B jeweils Flußdiagramme der Programme, die den Dickensteueralgorithmus und den Temperatursteueralgorithmus (einschließlich des adaptiven Algorithmus) ausführen, die bei der Steuereinrichtung zur Anwendung kommen, und

Fig. 8A, 8B, 9 und 10 jeweils Flußdiagramme für das Programm eines primären Kleinrechners, für das Programm, das die zeitliche Tendenz der Arbeitszyklussteuersignale der vorangehenden Heizeinrichtungen liefert, und für das Heizungssteuerprogramm des zusätzlichen Kleinrechners.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Werkzeug 10 zum Extrusionsbeschichten mit einer Dickensteuereinrichtung 12. Das Werkzeug 10 enthält eine obere Fläche 14 und eine gegenüberliegende untere Fläche 16, die durch ein Abstandsstück 18 getrennt sind, um einen in Querrichtung verlaufenden Schlitz oder eine Öffnung 20 zu bilden, die eine Weite 22 hat. Die Weite 22 ist als der senkrechte Abstand zwischen zugeordneten gegenüberliegenden Punkten auf den Flächen 14, 16 definiert. Eine zu extrudierende Masse wird dem Werkzeug 10 von einem Extruder 24 zugeführt. Eine ebene Folienbahn 26, die aus dem Extrudat besteht, tritt zwischen den im Abstand angeordneten Flächen 14, 16 aus. Die Folie 26 kann eine Wulst in der Nähe ihrer Seitenränder 27 infolge des sogenannten Einschnürungseffekts aufweisen. Die Folie 26 kann auf ein geeignetes Substrat oder einen Förderer abgelegt werden, die beide aus Übersichtlichkeitsgründen in der Zeichnung weggelassen sind. Das Werkzeug kann auch ringförmig sein, so daß man eine Schlauchfolie erhält, wenn entsprechende Einrichtungen vorgesehen sind, die die Ringabmessungen des Schlitzes örtlich einjustieren. Die Dickensteuereinrichtung 12 kann die Dicke eines einzigen Folienextrudats oder die Gesamtdicke einer Mehrzahl von Folienextrudaten steuern, worin die Steuerung der Gesamtdicke eingeschlossen ist, wenn ein einziges oder ein mehrfaches Folienextrudat auf ein Substrat extrudiert wird. Entsprechende Werkzeuge hierfür sind verfügbar, beispielsweise von Extrusion Dies. Inc., Chippeiva Falls, Wisconsin.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, enthält jede Fläche 14, 16 eine nach vorne verlaufende Lippe 14′, 16′. Eine der Lippen, z. B. die Lippe 14′, ist flexibel und bezüglich der anderen verstellbar, während die andere Lippe 16′ starr ist. Es können auch beide Lippen flexibel sein und einstellbar sein.

Eine Reihe von auf Wärme ansprechenden Dehnungselementen 30 ist längs der oberen Fläche 14 angeordnet, die die flexible Lippe 14′ trägt. Jedes Element 30 ist der verstellbaren Lippe 14′ zugeordnet und - wie nachstehend noch angegeben wird - derart angeordnet, daß die Weite 22 der Öffnung 20 im Bereich des Elements 30 verändert werden kann. Folglich kann jedes Dehnungselement 30 dazu verwendet werden, die Weite 22 eines einer Mehrzahl N benachbarter Stellen oder Streifen 32A bis 32N zu steuern. Die Anzahl N dieser Streifen ist frei wählbar. In der Beschreibung verwendete Buchstabenindizes zeigen eine Zuordnung zu dem betreffenden Streifen an.

Jedes auf Wärme ansprechende Dehnungselement 30 kann ein Werkzeugeinstellbolzen 36 sein, der in einem Block 38 angebracht ist, der aus einem wärmeleitenden Material ausgebildet ist. Die Blöcke 38 befinden sich in einer Aufnahme, die in der Fläche 14 ausgebildet ist. Eine elektrische Heizpatrone 40 ist in wärmeübertragender Zuordnung in einer entsprechenden Ausnehmung aufgenommen, die in dem Block 38 ausgebildet ist. Der Fuß 36′ jedes Bolzens 36 liegt gegen die flexible Lippe 14L des Formwerkzeugteils 14 an. Der Bolzen 36 dehnt sich aus oder zieht sich zusammen, und hierdurch wird die Weite 22 des Bereichs der Öffnung 20 in der Nähe des Bolzens 36 vermindert oder vergrößert. Die Expansion oder Kontraktion des Bolzens 36 wird durch die Temperatur des Blocks 38 gesteuert, die ihrerseits von der elektrischen Leistung abhängt, die mittels eines geschlossenen Regelkreises angelegt wird, der die Heizpatrone 40 und eine Stromquelle 42 enthält. Ein schematisch mit 44 bezeichnetes Relais, vorzugsweise ein Festkörperrelais, steuert die Stromzufuhr zur Heizpatrone 40 über die Dickensteuereinrichtung 12. Alternativ kann der Bolzen 36 mit einer inneren Beheizung versehen sein.

Eine Temperaturüberwachungseinrichtung, wie ein Thermoelement 46, befindet sich in körperlichem Kontakt mit dem Block 38 in einer Öffnung 47. Alternativ kann die Öffnung 47 als Hohlraum in dem Bolzen 36 ausgebildet und das Thermoelement 46 in diesem angeordnet sein. Das von jedem Thermoelement 46 gelieferte Signal 48 wird gesondert über eine Verbindungsleitung zu der Steuereinrichtung 12 übertragen. Die Weite 22 der Öffnung 20 in der Nähe jedes auf Wärme ansprechenden Dehnungselements 30 hängt von der Temperatur des Blocks 38 ab und entspricht der Temperatur des Bolzens 36.

Die Bolzen 36 werden in geeigneter Weise, beispielsweise durch Überströmen von Luft gekühlt. Alternativ können die Bolzen mit Gewindegängen oder äußeren Rippen versehen sein, um Kühlflächen zu haben.

In einem vorbestimmten Abstand von dem Werkzeug 10 ist eine Dickenmeßeinrichtung 50 angeordnet, die in der durch den Pfeil 52 angegebenen Querrichtung abtastet und die Dicke der Folie 26 in jedem der quer verlaufenden Streifen 32A bis 32N überwacht. Das für die überwachte Filmdicke maßgebende elektrische Signal 54 liegt über eine Leitung an der Steuereinrichtung 12 an. Als Meßeinrichtung 50 hat sich eine Einrichtung als zweckmäßig erwiesen, die von LFE Incorporated, Waltham, Mass. unter der Modellbezeichnung 5001 vertrieben wird. Die Signale 54A bis 54N, die maßgebend für die Dicke des Extrudats in dem entsprechenden Streifen 32 sind, werden einer Tabelle entnommen, die die Daten der Dickenabtastung jedem Streifen 32 nach Maßgabe der beobachteten Einschnürung an diesem Bereich des Werkzeugs 10 zuordnet, wenn die Querposition der Randwülste 27 festgestellt ist. Ein wesentlicher Teil dieses Vorgangs ist die Identifizierung der Randwülste 27.

Die Dickensteuereinrichtung 12 ist in Blockdiagrammform in Fig. 3 gezeigt. Die Steuereinrichtung 12 ist so beschaffen und ausgelegt, daß sie die Dicke des Extrudats innerhalb eines vorbestimmten Bereiches des Dickenbezugswertes hält, der von einer Bedienungsperson vorgewählt und der Steuereinrichtung 12 als ein entsprechendes Bezugssignal auf der Leitung 56 eingegeben wird. Die Steuereinrichtung 12 spricht auf das die Temperatur jedes Dehnungselements 30 darstellende Signal 48 an, das das zugeordnete Thermoelement 46 auf einer Leitung liefert. Ferner spricht die Steuereinrichtung 12 auf das Signal an, das die Weite 22 des Teils der Öffnung 20 in dem dem Dehnungselement 30 zugeordneten Streifen 32 angibt und das über die Meßeinrichtung 50 über die Leitung 54 anliegt. Die Steuerungsfunktion erfolgt mit einem Steuersignal, das über eine Leitung 58 anliegt, die mit dem Relais des zugeordneten Dehnungselements 30 verbunden ist.

Die Steuereinrichtung 12, die die Dicke des Extrudats in jedem Streifen 32A bis 32N steuert, enthält für jeden Streifen einen äußeren Dickenregelkreis 60 und einen verschachtelten, inneren Temperaturregelkreis 62.

Durch den Block 64 ist schematisch ein Vorgang dargestellt, durch den ein Extrudat erzeugt wird, das eine gesteuerte Dicke hat.

Die Dicke des Extrudats wird durch die Meßeinrichtung 50 gemessen und ein entsprechendes Signal wird über die Leitung 54 an eine Verbindungsstelle 66 gegeben, wo es von dem Dickensollwertsignal subtrahiert wird, das von einer Bedienungsperson gewählt wird und an der Leitung 56 anliegt. Ein Dickensteueralgorithmus, der durch den Block 70 dargestellt ist (ein Programm, das diese Aufgabe übernimmt, ist als Flußdiagramm in den Fig. 6A und 6B dargestellt) erzeugt auf einer Leitung 72 ein Temperaturbezugssignal, das verwendet wird, um eine Bezugsgröße für den inneren Temperaturregelkreis 62 zu erzeugen. Dadurch wird das Dickenmeßsignal in ein Temperaturbezugssignal umgewandelt.

Der konkrete Vorgang, bei dem der Werkzeugeinstellbolzen 36, der dem jeweiligen Streifen 32 zugeordnet ist, erwärmt wird (beispielsweise durch Stromdurchgang) wird durch den Funktionsblock 71 dargestellt. Die Temperatur jedes Werkzeugeinstellbolzens 36 wird durch das zugeordnete Thermoelement 46 überwacht und liegt als Bolzentemperatursignal über die Leitung 48 an einem Verbindungspunkt 74 an, an dem ein Vergleich mit dem Temperaturbezugssignal erfolgt. Die Informationen auf der Leitung 76 stellen die Differenz des Temperaturbezugswerts und der gemessenen Temperatur dar und sie werden mit einem Temperatursteueralgorithmus weiterverarbeitet, der durch den Funktionsblock 78 dargetellt ist. Der Temperatursteueralgorithmus wird durch das Programm verwirklicht, das als Flußdiagramm in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist. Das Ausgangssignal des Temperatursteueralgorithmus 78 liegt über eine Arbeitszyklussteuereinrichtung, die durch den Funktionsblock 80 dargestellt ist, an dem Relais 44 an. Der Zeitanteil eines vorbestimmten Zeitausschnitts (z. B. 1,666 Sekunden), in dem sich das Schaltsteuersignal der Leitung 58 in einem ausgewählten Zustand befindet, stellt den Arbeitszyklus einer Heizeinrichtung, d. h. den Prozentsatz eines vorbestimmten Zeitausschnitts dar, in dem die Heizeinrichtung aktiv ist. Hierbei handelt es sich also um den Prozentsatz der Zeit, zu dem Energie an den Heizeinrichtungen während des vorbestimmten Zeitausschnitts anliegt. Irgendeine geeignete Dauer des Zeitausschnitts kann hierbei verwendet werden. Die elektrische Heizeinrichtung wird somit in Abhängigkeit von der Differenz oder dem Fehler gesteuert, um die Temperatur des Bolzens so zu steuern, daß sie die Bezugstemperatur erreicht.

Die Dickenmessung, die als Basis für den Temperaturbezugswert dient, wie dies vorstehend beschrieben ist, erfolgt mit einer vorbestimmten Dickenprüfrate in der Größenordnung von 50 Sekunden (obgleich irgendeine andere Dickenprüfrate verwendet werden kann). Die Temperatursteuerung jedoch wird durch den eingeschachtelten inneren Temperaturregelkreis 62 bei einer erhöhten Temperaturprüfrate in der Größenordnung von 7 Sekunden (obgleich irgendeine andere Rate verwendet werden kann) durchgeführt, so daß die Steuereinrichtung 12 die Temperatur des Werkzeugeinstellbolzens 36 schneller und effizienter auf einen gewünschten Wert bringen und diesen aufrechterhalten kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Dicke der extrudierten Folie 26 konstant gehalten wird.

Der innere Temperaturregelkreis 62 enthält einen Steuerparameteradapteralgorithmus, der durch den Funktionsblock 82 dargestellt ist (dieser wird durch das Programm verwirklicht, das im Flußdiagramm von Fig. 7B gezeigt ist). Hierbei handelt es sich um eine On-line-Prozeß-Identifikationstechnik. Die tatsächliche Temperatur eines bestimmten Bolzens 36 liegt über eine Leitung 48′ von dem Thermoelement 46 an und sie wird zusammen mit dem Arbeitszyklussignal auf der Leitung 58 an eine Modellparameterschätzeinrichtung angelegt, die durch den Funktionsblock 86 dargestellt ist. Die geschätzten Modellparameter, die im Funktionsblock 86 ermittelt werden, liegen über die Leitung 88 an dem Steuerparameteradapteralgorithmus an, der durch den Funktionsblock 82 dargestellt ist. Die Funktionsblöcke 82 und 86 wirken so zusammen, daß man eine adaptive Temperatursteuereinrichtung erhält. Als Ergebnis werden Steuerparameter über die Leitung 90 an den Temperatursteueralgorithmus ausgegeben, der durch einen Funktionsblock 78 dargestellt ist. Der Funktionsblock 78 arbeitet in Abhängigkeit von dem Temperaturfehlersignal in der Leitung 76, um das an der Arbeitszyklussteuereinrichtung 80 anliegende Analogsignal und somit das mit dem Bolzen verbundene Relais so zu regeln, daß der Arbeitszyklus in einer Weise eingestellt wird bei der der dem Bolzen zugeordnete Temperaturfehler eliminiert wird. Typischerweise führt das Arbeiten des inneren Regelkreises 62 zu einer Arbeitszyklusänderung pro 7 Sekunden. Selbstverständlich kann irgendeine andere Rate gewählt werden. Aufgrund der adaptiven Eigenschaft des Algorithmus ist somit keine Entkopplung des Ausgangs der Dickensteuereinrichtung 70A bis 70N erforderlich.

Wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, wird die Dickensteuereinrichtung 12 dadurch verwirklicht, daß man eine vernetzte Rechnerverarbeitungsschaltung verwendet, die einen Hauptrechner 92 aufweist, der mit einer Mikroprozessor-Relaissteuerung 94 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 94 enthält einen primären Kleinrechner 96 und einen zusätzlichen Kleinrechner 98. Als Hauptrechner wird ein Hewlett-Packard HP-1000L verwendet. Als primärer Kleinrechner 96 und als zusätzlicher Kleinrechner 98 werden zweckmäßigerweise Einzelchiprechenr Intel 8748 verwendet. Selbstverständlich können irgendwelche anderen Geräte zur Verwirklichung der Steuerschaltung 12 verwendet werden und kommen bei der Durchführung der Erfindung in Betracht.

Der Hauptrechner 92 steht mit der Steuereinrichtung 94 über eine Datenübertragungsverbindung 100 in Verbindung, die direkt mit dem primären Kleinrechner 96 verbunden ist. der primäre Kleinrechner 96 ist mit dem zusätzlichen Kleinrechner 98 über eine Datenübertragungsverbindung 101 und eine Steuerverbindung 102 verbunden. Jeder Kleinrechner 96, 98 ist jeweils mit einem Datenschalter 104 über eine Datenübertragungsverbindung 105 oder 106 verbunden. Der Schalter 104 wird in Abhängigkeit von dem Zustand einer Datensteuerleitung 108 betätigt, um das Schaltersteuersignal, das einen Arbeitszyklus darstellt, über die Leitungen 105 oder 106 an das Festkörperrelais 44 anzulegen, das dieser Heizeinrichtung zugeordnet ist. Der Zustand der Leitung 108 wird dadurch bestimmt, daß die Datenleitung 100 vom Hauptrechner 92 zum primären Kleinrechner 96 überwacht wird. Wenn beispielsweise der primäre Kleinrechner 96 Daten vom Hauptrechner 92 erhält, wird der Schalter 104 durch das Signal in der Leitung 108 geschlossen, um die Leitungen 105 und 58 zu verbinden. Ansonsten werden durch den Schalter 104 die Leitungen 106 und 58 verbunden, wenn keine Datenübertragungen von dem Hauptrechner 92 an den primären Kleinrechner 96 stattfinden.

Der Hauptrechner 92 steht mit den Thermoelementen 46A bis 46N über eine Schnittstelle 110 und eine Busleitung 112 in Verbindung. Die Dickenmeßeinrichtung 50 ist über einen Puffer 114 und eine Busleitung 116 an den Primärrechner 92 angeschlossen.

Die Arbeitsweise der Dickensteuereinrichtung 12 läßt sich aus der Systemsteuerung und dem Datenflußdiagramm entnehmen, die in den Fig. 5A und 5B gezeigt sind. Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Vorrichtung mit 42 Kanälen (N=42) erläutert und die zeitliche Steuerung erfolgt in Abhängigkeit von Taktgeberintervallen (BCLOK), die durch den Haupttaktgeber des Primärrechners 92 bestimmt sind.

Nach einer Initialisierungsfolge, die durch den Rechnerblock 120 dargestellt ist, wird das Steuerprogramm durch einen Ausgang von einem Plansteuerungs-Rechenblock 122 unter Steuerung der Arbeitssystemzeitliste 124 eingeleitet. Während des ersten Rechenblocks 126 fragt der Hauptrechner 92, bestimmt durch die Primärrechnertaktgeberintervalle 1 bis 27 (BCLOK=1 bis 27), die Ausgänge der Thermoelemente 46 ab, die über den Schnittstellenspeicher 110 anliegen. Der Hauptrechner verwendet die Informationen über die erwachten Temperaturen, um den Wert der entsprechenden tatsächlichen Temperaturen jedes Werkzeugeinstellbolzens 36 zu ermitteln.

Die nächste Programmfolge, die durch den Rechnerblock 128 dargestellt ist, verwirklicht die Temperatursteuerfunktion, die schematisch im Funktionsblock 78 dargestellt ist, um ein aktualisiertes Heizsteuersignal zu ermitteln. Diese Rechnung basiert auf den Temperatursollwerten, die man als Folge der zuletzt vorangehenden Dickenüberwachung und dem Stromwert des gemessenen Temperatursteueralgorithmus erhält, wie dies durch den Funktionsblock 78 dargestellt ist. Hierbei werden aktualisierte Steuerparameter 90 vom adaptiven Algorithmus abgeleitet, der durch den Funktionsblock 82 dargestellt ist. Das Flußdiagramm des Temperatursteuerprogramms (einschließlich des adaptiven Algorithmus 82) ist in den Fig. 7A und 7B angegeben.

Während des Rechenblocks 130, der durch das Rechnerzeitintervall entsprechend BCLOK=52 definiert ist, prüft der Hauptrechner 92 die Schnittstelle 114, um sicherzustellen, ob eine Aktualisierung der Dickenmessung aufgetreten ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Rechnerrechenaktivität bis zum Zeitintervall unterbrochen, das BCLOK=78 entspricht, wie dies im Rechenblock 132 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt (BCLOK=78) werden die aktualisierten Heizgerätesteuerausgänge, die während des Rechnerblocks 128 ermittelt worden sind, an die Relaissteuereinrichtung 94 angelegt, die das aktualisierte Heizarbeitszyklussignal in der Leitung 58 an das Relais 44 des betreffenden Bolzens 36 anlegt. Die Aktualisierung des Temperaturregelkreises 62, der im Zusammenhang mit den Funktionsblöcken 78, 80, 82 und 86 (Fig. 3) beschrieben worden ist und durch die Rechenblöcke 126 und 128 (Fig. 5A) verwirklicht wird, erfolgt mit einer Wiederholungsrate, die höher als die zu beschreibende Dickenermittlungsrate ist. Vorzugsweise wird der innere Temperaturregelkreis 62 etwa einmal pro 7 Sekunden durchlaufen.

Wenn die Dickenüberwachung nach Maßgabe des Rechenblocks 130 erfolgt ist, erhält der Hauptrechner diese Informationen wieder. Die Rohinformationen, die Daten für alle N-Streifen enthalten, werden verwendet, um die entsprechende Foliendicke für alle Streifen zu ermitteln.

Der Rechenblock 134, der im Rechnerzeitintervall entsprechend BCLOK=53 bis 77 definiert ist, führt die Dickensteuerung aus, die im Funktionsblock 70 angedeutet ist und es wird ein neuer Temperatursollwert (Signal auf der Leitung 72) für jeden Streifen ermittelt. Das Flußdiagramm dieses Programms ist in den Fig. 6A und 6B angegeben. Der neue auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltene Temperatursollwert wird während jedes darauffolgenden Temperaturregelkreises (Rechenblöcke 126 und 128) verwendet, die zwischen aufeinanderfolgenden Dickenüberwachungen liegen. Der Dickenregelkreis 60, der den Rechenblöcken 130 und 134 entspricht, wird pro 50 Sekunden einmal durchlaufen.

Speziell unter Bezugnahme auf das Dickensteuerprogramm, das in den Fig. 6A und 6B gezeigt ist, das während des Rechenblocks 130 (Fig. 5A) zur Verwirklichung des Funktionsblocks 78 (Fig. 3) ausgeführt wird, ist zu bemerken, daß die aktualisierten Sollwerte für die Heizelemente in einem vorbestimmten Bereich hinsichtlich der Nachbarschaft der Seitenränder der Folie 26 bestimmt werden und zwar auf der Basis der Dicke des Extrudats an einem bestimmten Streifen der inneren Streifen. Beispielsweise können die Temperatursollwerte 72A, 72B, 72C, die jeweils von den wärmeansprechenden Elementen abgegeben werden, die den Streifen 32A, 32B und 32C zugeordnet sind, basierend auf der Dicke des Extrudats ermittelt werden, das man bei der Überwachung für den Streifen 32D erhält. In ähnlicher Weise werden die Temperatursollwerte für die Heizeinrichtungen, die den Streifen 32N, 32(N-1) und 32(N-2) zugeordnet sind, von der Dicke des Extrudats abgeleitet, die im Streifen 32(N-3) überwacht wurde. Als Folge hiervon erhält man eine verbesserte Steuerung der Dicke des Extrudats in den Streifen, die an die Seitenränder der Folie 26 angrenzen, so daß man den Abfall an den Randabschnitten 27 der Folie reduzieren kann. Der Temperaturregelkreis ist (nachdem der Temperatursollwert einmal bestimmt worden ist) immer für alle Heizeinrichtungen der gleiche. Der Temperatursollwert für die in Querrichtung äußeren Streifen jedoch wird von der Dicke des Extrudats in einem vorbestimmten inneren Streifen ermittelt.

Wenn der entsprechende Arbeitszyklus für jedes wärmeansprechende Dehnungselement 30 an der Steuereinrichtung 94 für dieses Element angelegt ist, erfolgt die tatsächliche Steuerung der Heizeinrichtung über den primären Kleinrechner 96 und über die Leitung 105, die über den Schalter 104 angeschlossen ist. Der Kleinrechner 96 steuert jede Heizpatrone 40 durch Regulierung des Arbeitszyklus der Relais 44, die die Schaltung einschließlich jener des Heizelements für eine vorbestimmte Zeitdauer eines vorbestimmten Zeitausschnittes schließen. Beispielsweise hat ein typischer Zeitausschnitt eine Dauer von 1,666 Sekunden. Unter Verwendung einer üblichen Versorgungssteuerschaltung ermöglicht dieser Ausschnitt einhundert Gelegenheiten, den Stromanschluß der Heizpatrone 40 zu unterbrechen. Durch Steuerung des Punktes, an dem die Energieversorgung der Heizpatrone 40 unterbrochen wird, indem das Relais 44 geöffnet wird, läßt sich der Arbeitszyklus der Heizpatrone 40 steuern. Der primäre Kleinrechner 96 hat auch eine "Überwachungsfunktion" (s. Fig. 8A), bei der die Datenleitung 100 vom Primärrechner 96 überwacht wird, um festzustellen, daß der Primärrechner Daten zum primären Kleinrechner 96 überträgt. Das Heizungssteuerprogramm, das durch den primären Kleinrechner 100 ausgeführt wird, ist in Fig. 8B angegeben.

Zusätzlich ist der primäre Kleinrechner 96 in Verbindung mit dem zusätzlichen Kleinrechner 98. Der zusätzliche Kleinrechner 98 dient dazu, ein kontinuierliches, aktualisiertes Arbeitszyklussteuersignal für jede Heizpatrone zu erzeugen und zu speicheren, und zwar basierend auf einer vorbestimmten Anzahl von vorangehenden Arbeitszykluswerten. Falls die Steuerung durch den Hauptrechner unterbrochen ist (beispielsweise bei einem Versagen des primären Kleinrechners 96, um Daten über die Verbindung 100 zu erhalten), wird der Schalter 104 umgeschaltet und ein Arbeitszyklus-Sollwert, basierend auf dem gespeicherten zeitlichen Trend der Arbeitszykluswerte über die Leitung 106 von dem zusätzlichen Kleinrechner 98 an die Leitung 58 angelegt und dieses Signal wird verwendet, um die wärmeansprechenden Dehnungselemente 30 zu steuern. Die von dem Hauptrechner 92 kommenden Zeitdaten (alle 7 Sekunden) werden jeweils ihrerseits über die Verbindung 101 dem zusätzlichen Kleinrechner 98 zugeführt. Diese Daten werden über eine vorbestimmte Zeit, etwa 285 Prüfstellen, gemittelt, wobei eine Periode von etwa 45 Minuten für jeden Streifen erfaßt wird. Diese Zeit wird zufällig gewählt, um einen erkennbaren zeitlichen Trend des Arbeitszyklus zu erhalten. Bevor alle der vorbestimmten Anzahl von Prüfstellen erreicht sind, werden die Daten addiert und ein neuer Mittelwert wird ermittelt. Nach der vorbestimmten Anzahl von Prüfstellen werden die neuesten Daten addiert und die ältesten daten werden vom Gesamtinhalt entfernt, so daß die Ergebnisse das Mittel nur der letzten vorbestimmten Anzahl von Prüfstellen angeben. Das Programm des zusätzlichen Kleinrechners 98 hierfür ist in Fig. 9 gezeigt.

Wie sich aus dem im Flußdiagramm in Fig. 10 gezeigten Programm ersehen läßt, wird zu dem Zeitpunkt, zu dem der primäre Kleinrechner 96 über seine "Überwachungsfunktion" erfaßt, daß vom Hauptrechner 92 keine Daten mehr geliefert werden, ein Steuersignal über die Leitung 102 dem zusätzlichen Kleinrechner 98 zugeführt, um die Steuerfunktion, basierend auf dem vorangehend ermittelten und gespeicherten zeitlichen Trend des Arbeitszyklus zu übernehmen. Der zusätzliche Kleinrechner führt ein Programm aus, das ermöglicht, daß der Arbeitszyklus der Heizeinrichtungen so nahe wie möglich der zeitlichen Entwicklung der Arbeitszykluswerte angenähert wird. Die Begrenzung, die durch das Vorhandensein von diskreten Schaltpunkten vorgegeben ist, kann dazu führen, daß ein Arbeitszykluswert irgendwo zwischen diskreten Punkten praktisch unbrauchbar ist. Der zusätzliche Kleinrechner betreibt die Heizpatrone 40 derart, daß nach dem Ablauf einer vorbestimmten Anzahl von Zeitausschnitten die gewichtete Summe der Arbeitszyklen pro jeweiligem Zeitausschnitt einen Arbeitszyklus ergibt, der dem akkumulierten Arbeitszykluswert besser angenähert ist. Wenn daher die Betriebsfähigkeit des Primärrechners wieder gegeben ist, ist die Korrektur des Arbeitszyklussollwertes, die zur Kompensation für die gestörte Zeitdauer des Primärrechners erforderlich ist, minimal gehalten. Diese Funktion des zusätzlichen Kleinrechners 98 ist in Fig. 10 gezeigt.

Zwei Perioden unterschiedlicher Längen werden bei dem zusätzlichen Kleinrechner 98 verwendet, um die mittlere Temperatur der Werkzeugeinstellbolzen 36 zu regeln. Die erste Periode, die als Division 1 bezeichnet wird, umfaßt einhundert Zyklen der 60-Hz-Netzfrequenz. Die zweite Periode, die als Division 2 bezeichnet wird, umfaßt einhundert Zyklen der Division 1. Die Teilung bzw. Division 1 dauert 1,666 Sekunden und die Division 2 dauert (100×1,666) oder 2,78 Minuten. Diese Zeit wird als ein Kompromiß zwischen der Fähigkeit, ein gutes Auflösungsvermögen zu erhalten, ein Teil in zehn Tausend, und der thermischen Zeitkonstante der Bolzen 36 gewählt, die etwa 15 Minuten beträgt. Der Zeitprozentsatz jeder Teilung wird entsprechend dem folgenden Beispiel bestimmt.

Beispiel

Zu duplizierender Arbeitszyklus-Mittelwert = 55,35%

Wenn bei der Division 2 die Prozentsätze gerade sind (d. h. durch zwei teilbar), so werden sie auf den nächst kleineren Bruchteil reduziert. Wenn beispielsweise der Zeitprozentsatz des einzuhaltenden Verhältnisses 55/45 64 anstelle von 65 war, dann wird der Prozentsatz auf 32% für 55/45-Verhältnis und auf 16% für 56/44-Verhältnis geändert, wodurch man eine äquivalente mittlere Zeit erhält, die aber den Vorteil einer geringen Temperatur-"Welligkeit" mit sich bringt.

Wenn dem zusätzlichen Arbeitszyklussteuerrechner mitgeteilt wird, daß dieser die Steuerung übernehmen muß, so wird eine Tabelle für jeden Streifen basierend auf den Mittelwerten erstellt, die eingehalten werden muß. Wenn diese Tabelle einmal erstellt ist, werden Adreßzeiger in den Tabellen durch den Rechner verwendet, um die Ein- Aus-Steuerfolge für das Festkörperrelais jeder Heizeinrichtung zu bestimmen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Steuern der Dicke einer aus einem Werkzeug (10) extrudierten Folie (26), wobei das Werkzeug (10) gegenüberliegende Flächen (14, 16) aufweist, zwischen denen eine Öffnung (20) gebildet wird und von denen die eine Fläche (14) einstellbar ist, um die Weite der Öffnung (20) zu verändern, sowie eine Mehrzahl von Werkzeugeinstellbolzen (36), die auf Wärme ansprechen und die eine elektrische Heizeinrichtung (40) enthalten, um die Abmessung der Bolzen (36) und damit die der Öffnung (20) zu verändern, wobei
die Dicke der Folie (26), die durch die Werkzeugöffnung (20) hindurchtritt, gemessen wird (Dickenmeßeinrichtung 50) und ein zur Dicke proportionales Signal (54) erzeugt wird,
die Temperatur der Bolzen (36) gemessen wird (Temperaturüberwachungseinrichtung 46) und ein zur Bolzentemperatur proportionales Signal (48, 48′) erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dickenmeßsignal (54) in ein Temperaturbezugssignal (72) umgewandelt wird und
daß mittels eines adaptiven Temperaturregelkreises (62) das Temperaturbezugssignal (72) mit dem Bolzentemperatursignal (48) verglichen wird (Verbindungspunkt 74) und ein Differenzsignal (76) erzeugt wird und die Erwärmung der Bolzen (36) in Abhängigkeit von dem Differenzsignal (76) so gesteuert wird, daß das Bolzentemperatursignal (48) das Temperaturbezugssignal (72) erreicht und die Dicke der Folie (26) bei einer gleichförmigen Abmessung gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Bolzen (36) dadurch gesteuert wird, daß die Abgabeleistung zu der Heizeinrichtung (40) gesteuert wird, die jedem Bolzen (36) zugeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Bolzen (36) dadurch gesteuert wird, daß der Zeitanteil gesteuert wird, mit dem der Heizeinrichtung (40) in jedem Bolzen während vorbestimmter Zeitintervalle Leistung zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal für den Zeitanteil des vorbestimmten Zeitintervalls in einem Hauptrechner (92) erzeugt wird, daß das Zeitanteilsignal von dem Hauptrechner (92) an einen primären Kleinrechner (96) angelegt wird, der betriebsmäßig mit der Heizeinrichtung (40) verbunden ist, um den durch das Heizelement (40) fließenden Strom in Abhängigkeit hiervon zu steuern, daß das Zeitanteilsignal von dem primären Kleinrechner (96) an einen zusätzlichen Kleinrechner (98) angelegt wird, um eine zeitliche Trendentwicklung des Zeitanteils zu liefern, und daß das Anliegen des vom Hauptrechner (92) kommenden Zeitanteilsignals überwacht wird, wobei beim Fehlen dieses Signals die Heizeinrichtung (40) nach Maßgabe der zeitlichen Trendentwicklung gesteuert wird, die von dem zusätzlichen Kleinrechner (98) geliefert wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Steuerung der Dicke einer extrudierten Folie (26),
mit einem Werkzeug (10), das gegenüberliegende Flächen (14, 16) hat, zwischen denen eine Öffnung (20) gebildet wird, wobei die eine Fläche (14) bezüglich der anderen (16) einstellbar ist, um die Weite der Öffnung (20) zu steuern,
mit einer Mehrzahl von Werkzeugeinstellbolzen (36), die auf Wärme ansprechen und längs der einen Fläche (14) angeordnet sind, wobei die Bolzen (36) ihnen zugeordnete elektrische Heizeinrichtungen (40) haben, die bewirken, daß die Bolzen (36) expandieren und die Weite der Öffnung (20) reduzieren, wenn ein stärkerer elektrischer Strom angelegt wird, und daß sie sich zusammenziehen und die Öffnung (20) vergrößern, wenn ein verminderter elektrischer Strom angelegt wird,
mit einer Dickenmeß- und Abtasteinrichtung (50), die die Dicke der durch die Öffnung (20) gehenden Folie (26) an verschiedenen, in Querrichtung liegenden Stellen (32A bis 32N) längs der Folie (26) mißt, wobei die Dickenmeßeinrichtung (50) ein zur Dicke der Folie (26) proportionales Dickenmeßsignal (54) liefert, und
mit einer Temperaturüberwachungseinrichtung (46), die in der Nähe jedes Bolzens (36) angeordnet ist, um die Temperatur des Bolzens (36) zu erfassen und ein zur Bolzentemperatur proportionales Bolzentemperatursignal (48, 48′) zu erzeugen,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (70) zum Umwandeln des Dickenmeßsignals (54) in ein Temperaturbezugssignal (72) und
einen adaptiven Temperaturregelkreis (62), der das Temperaturbezugssignal (72) mit dem Bolzentemperatursignal (48) vergleicht, ein Differenzsignal (76) liefert und die elektrische Heizeinrichtung (40) in Abhängigkeit von dem Differenzsignal (76) schaltet, so daß die Temperatur des Bolzens (36) so gesteuert wird, daß das Bolzentemperatursignal (48) das Temperaturbezugssignal (72) erreicht, wodurch die Dicke der Folie (26) bei einer vorbestimmten gleichförmigen Abmessung gehalten wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturüberwachungseinrichtung ein Thermoelement (46) ist, das in temperaturabtastender Zuordnung zu dem jeweiligen Bolzen (36) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptrechner (92) vorgesehen ist und daß die Einrichtung (70) zum Umwandeln eines Dickenmeßsignals (54) in ein Temperaturdifferenzsignal (76) und die Einrichtung zum Vergleichen der Signale im Hauptrechner (92) enthalten sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturregelkreis (62) eine Einrichtung enthält, um die Abgabeleistung der Heizeinrichtung (40) zu steuern, die dem jeweiligen Bolzen (36) zugeordnet ist, um hierdurch die Temperatur des Bolzens (36) zu steuern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung der Abgabeleistung eine Einrichtung (80) enthält, die den Zeitanteil steuert, mit dem der Heizeinrichtung (40) in jedem Bolzen (36) während vorbestimmter Zeitintervalle Energie zugeführt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet, durch ein erstes und ein zweites wärmeansprechendes Dehnungselement (30), wobei das erste Dehnungselement in einem vorbestimmten Bereich in der Nähe des Seitenrandes der Öffnung (20) angeordnet ist, während das zweite Dehnungselement (30) an einer Stelle in Querrichtung im Abstand nach innen angeordnet ist, und der Sollwert des dem ersten Dehnungselement (30) zugeordneten Heizelements ein vorbestimmter Prozentsatz des Sollwerts des dem zweiten Dehnungselement (30) zugeordneten Heizelements ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dickenmeßeinrichtung (50) eine Einrichtung zugeordnet ist, die den Randwulst (27) der extrudierten Folie (26) bezüglich der Querabmessung des Formwerkzeugs erfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Dickensignal ansprechende Einrichtung einen Digitalrechner aufweist, der nach einem Programm arbeitet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die dem Temperaturregelkreis (62) zugeordnet ist und nach jedem Zeitintervall eine zeitliche Trendentwicklung des Zeitanteils liefert.