DE10052218A1 - System for roller embossing of seals using seal roller and esp. seal pressure regulated hot roller working together with this so that the seal roller and/or the heated roller - Google Patents

System for roller embossing of seals using seal roller and esp. seal pressure regulated hot roller working together with this so that the seal roller and/or the heated roller

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DE10052218A1
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DE
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roller
sealing
heating roller
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seal
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Ralf Schmied
Heinrich Van De Loecht
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The swivel bearings (40,41) are designed in their ability to swivel at least partially uncoupled from each other. The first swivel bearing (40) is drivable across a drive haft (60), a lever (70) and a compression spring (110). The second swivel bearing (41) is drivable across a torsion spring representing an extension of the drive shaft (60).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Walzensiegeln, insbesondere mit konstantem Siegeldruck, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zum Walzensiegeln, insbesondere mit konstantem Siegeldruck, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 sowie Verfahren zur Bestimmung einer Siegelkraft nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 6 bzw. 7.The present invention relates to a device for Roller sealing, especially with constant sealing pressure, according to the preamble of claim 1, a method for roller sealing, especially with constant sealing pressure, according to the preamble of claim 5 and method to determine a sealing force according to the generic terms of Claims 6 and 7 respectively.
Beispielsweise bei den sogenannten "Pharma- Tiefziehmaschinen", mit denen Blisterpackungen zur Verpackung von Tabletten hergestellt werden, unterscheidet man grundsätzlich zwischen der Platten- und der Walzensiegelung.For example in the so-called "pharmaceutical Thermoforming machines "with which blister packs for Packaging made from tablets differs one basically between the plate and the Rotary sealing.
Bei der Plattensiegelung wird als positiv empfunden, daß unabhängig von der Blistergeometrie eine konstante Flächenpressung bzw. Flächenkraft erzielbar ist. Eine Umlenkung von verwendeten Folien (Bodenfolie, Deckfolie) ist hierbei nicht notwendig, wodurch Einschränkungen bei der Napfgröße der Blisterpackungen vermieden werden können. Ferner sind Siegelplatten in relativ kostengünstiger Weise herstellbar, wobei eingesetzte Temperaturfühler und Heizpatronen in einfacher Weise elektrisch anschließbar sind.When sealing the panels, it is perceived as positive that a constant regardless of the blister geometry Surface pressure or surface force can be achieved. A Redirection of used foils (bottom foil, cover foil) is not necessary here, which means restrictions the bowl size of the blister packs can be avoided. Furthermore, sealing plates are relatively inexpensive producible, the temperature sensors used and  Heating cartridges can be easily connected electrically are.
Als nachteilig bei der Plattensiegelung erweist sich, daß ein aufwendiges Antriebssystem zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Banddurchlaufs erforderlich ist. Im Falle eines getakteten Banddurchlaufs sind spezielle Produktzuführungen erforderlich. Bereits bei relativ geringer Flächenpressung treten hohe Antriebsbelastungen auf. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß beim Zusammenfahren der Siegelplatten hohe Schallemissionen auftreten. Bei Plattensiegelung treten ferner insbesondere in den jeweiligen Randbereichen der Siegelplatten hohe Temperaturgradienten auf. Als problematisch erweist sich, daß aufgrund unebener Siegelplatten inhomogene Wärmeflüsse in die Folien, insbesondere die Bodenfolie, eingeleitet werden können. Eine Validierung bzw. Überprüfung eines Siegeldruckes über die Ermittlung einer Siegelkraft ist im Rahmen der Plattensiegelung nur eingeschränkt möglich.It turns out to be disadvantageous in the case of plate sealing that a complex drive system to ensure a continuous belt pass is required. In the event of of a clocked tape run are special Product feeds required. Already at relative low surface pressure, high drive loads occur on. It should also be noted that the Moving the sealing plates together high noise emissions occur. With plate sealing also occur in particular high in the respective edge areas of the sealing plates Temperature gradients. It turns out to be problematic that inhomogeneous heat flows due to uneven sealing plates introduced into the foils, especially the bottom foil can be. A validation or review of a Sealing pressure on the determination of a sealing force is in the Frame sealing is only possible to a limited extent.
Demgegenüber zeichnet sich die Walzensiegelung durch ein einfaches Antriebssystem und eine geringe Antriebsbelastung aus. Es ist hierbei eine hohe Flächenpressung durch eine im wesentlichen linienförmige Siegelfläche erzielbar. Auch bei Temperaturbelastung weisen hierbei eingesetzte Heizwalzen eine hohe Formstabilität auf, wobei eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Walzenoberfläche erreichbar ist. Im Gegensatz zur Plattensiegelung tritt bei der Walzensiegelung praktisch keine Schallemission auf. Als vorteilhaft erweist sich ferner, daß im Rahmen der Walzensiegelung einfache, bewährte Produktzuführungen einsetzbar sind. Schließlich ist eine Validierung des Siegeldrucks über eine Siegelkraft problemlos möglich. In contrast, the roller seal is characterized by simple drive system and a low drive load out. It is a high surface pressure caused by an im essential linear sealing surface can be achieved. Also at The heating rollers used have a thermal load a high degree of dimensional stability, with a uniform Temperature distribution on the roller surface achievable is. In contrast to plate sealing, the Roller sealing practically no noise emission. As It also proves advantageous that in the context of Roller sealing simple, proven product feeds can be used. Finally, a validation of the Sealing pressure easily possible via a sealing force.  
Als nachteilig bei herkömmlichen Walzensiegelungsverfahren wird empfunden, daß eine konstante Flächenpressung kaum erzielbar ist. Vielmehr beobachtet man, in Abhängigkeit von jeweiligen Blistergeometrien, eine variable Flächenpressung, wodurch die Gefahr des sogenannten Durchsiegelns erhöht ist.As a disadvantage in conventional roll sealing processes it is felt that a constant surface pressure hardly is achievable. Rather, one observes depending on respective blister geometries, a variable Surface pressure, reducing the risk of the so-called Sealing is increased.
Aufgabe der Erfindung ist es, Walzensiegelungsverfahren 4 derart auszugestalten, daß eine möglichst gleichmäßige Flächenpressung erzielbar ist.The object of the invention is to design roll sealing processes 4 in such a way that the most uniform possible surface pressure can be achieved.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Walzensiegeln von Folien mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.This object is achieved by a device for Roll sealing of foils with the characteristics of Claim 1 and a corresponding method with the features of claim 5.
Erfindungsgemäß ist nun auch beim Walzensiegeln eine im wesentlichen konstante Flächenpressung erzielbar. Durch die entkoppelten Schwenkfreiheitsgrade der beiden Schwenklager der Siegelwalze bzw. der Heizwalze ist ein sicheres Anlegen der Heizwalze auf der Siegelwalze gewährleistet. Es sei hierbei angemerkt, daß es bevorzugt ist, die Siegelwalze verschwenkbar auszubilden, wobei alternativ denkbar ist, auch die mit dieser zusammenwirkende Heizwalze schwenkbar auszubilden. Diese Möglichkeit ist in den Ansprüchen zum Ausdruck gebracht.According to the invention is now also in roll sealing in substantially constant surface pressure can be achieved. Through the decoupled swivel degrees of freedom of the two swivel bearings the sealing roller or the heating roller is safe to put on the heating roller on the sealing roller. It is noted here that it is preferred to use the sealing roller to be designed to be pivotable, it being alternatively conceivable the heating roller interacting with this can also be pivoted train. This possibility is in the claims for Expressed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention Apparatus and the method according to the invention Subject of the subclaims.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das erste Schwenklager über eine Antriebswelle, einen Hebel und eine Drehfeder antreibbar. Hiermit ist ein einfacher Antriebsmechanismus zur Verfügung gestellt, welcher sich in der Praxis als robust und zuverlässig erweist.According to a preferred embodiment of the The device according to the invention is the first pivot bearing via a drive shaft, a lever and a torsion spring  drivable. This is a simple drive mechanism provided, which in practice turns out to be proves robust and reliable.
Es ist bevorzugt, daß das zweite Schwenklager über eine einen Fortsatz der Antriebswelle darstellende Drehfeder antreibbar ist. Bei der Drehfeder kann es sich beispielsweise um eine verdrehfähige Welle handeln, welche am Kopfende der Antriebswelle fixiert ist. Es ist ebenfalls denkbar, die Antriebswelle und die Drehfeder im wesentlichen einstückig auszubilden. Auch hiermit ist ein einfacher und zuverlässiger Antrieb für ein Schwenklager bereitgestellt.It is preferred that the second pivot bearing has a a torsion spring representing an extension of the drive shaft is drivable. The torsion spring can for example, a rotatable shaft, which is fixed at the head end of the drive shaft. It is also conceivable, the drive shaft and the torsion spring in form essentially in one piece. This is also a simple and reliable drive for a swivel bearing provided.
Besonders bevorzugt in diesem Zusammenhang ist, daß die Federkonstanten beider Antriebe im wesentlichen gleich groß sind. Hierbei ist zweckmäßigerweise darauf zu achten, daß die Federkennlinien der beiden Antriebe über einen möglichst großen Betriebsbereich gleich groß sind. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß bei Einleitung eines Drehmoments an der Antriebswelle die Heizwalze auf beiden Seiten mit gleicher Kraft an die Siegelwalzen angedrückt wird, und sich ein konstanter Siegeldruck entlang der Siegellinie einstellt.In this context, it is particularly preferred that the Spring constants of both drives essentially the same size are. It is advisable to ensure that the spring characteristics of the two drives over one largest possible operating area are the same size. On in this way it can be ensured that at initiation a torque on the drive shaft on the heating roller apply the same force to the sealing rollers on both sides is pressed, and there is a constant sealing pressure along the sealing line.
Erfindungsgemäß sind ferner zwei Verfahren zur Bestimmung einer Siegelkraft bzw. eines Siegeldrucks für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verfügung gestellt.According to the invention, there are also two methods for determination a sealing force or a sealing pressure for one device according to the invention provided.
Gemäß einem ersten Verfahren ist auf der Antriebswelle eine Einrichtung zur Bestimmung des Schwenkwinkels der Heizwalze relativ zu der Siegelwalze vorgesehen, wobei entsprechende Rechenmittel zur Berechnung des Siegeldruckes auf der Grundlage des Schwenkwinkels vorgesehen sind. Eine derartige indirekte Siegelkraftermittlung zeichnet sich durch eine relativ große Genauigkeit aus.According to a first method, there is a drive shaft Device for determining the swivel angle of the heating roller provided relative to the sealing roller, with corresponding Calculating means for calculating the sealing pressure on the Basis of the pivot angle are provided. A  such indirect sealing force determination stands out by a relatively high accuracy.
Gemäß einem zweiten Verfahren ist auf der Antriebswelle ein Kraftaufnehmer vorgesehen, welcher entsprechend einer ermittelten Kraft ein die Siegelkraft darstellendes Kraftsignal an eine Antriebseinheit weiterleitet. Bei einer derartigen direkten Siegelkraftermittlung entfällt im wesentlichen die rechnerische Aufbereitung des Meßsignals der Einrichtung zur Bestimmung des Schwenkwinkels (Winkelgeber). Auch dieses Verfahren erweist sich in der Praxis als sehr zuverlässig.According to a second method, one is on the drive shaft Load cell provided, which corresponds to a determined force representing the sealing force Force signal forwards to a drive unit. At a such direct sealing force determination is not required in essentially the arithmetic processing of the measurement signal the device for determining the swivel angle (Angle sensor). This method also proves itself in the Practice as very reliable.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert. In dieser zeigt:Preferred embodiments of the invention will now further explained with reference to the accompanying drawing. In this shows:
Fig. 1 eine geschnittene Vorderansicht einer Heizwalze und eines dieser zugeordneten Lagermechanismus gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 is a front view of a heating roller and one of the associated bearing mechanism according to a first preferred embodiment of the present invention,
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht auf eine Heizwalze und eine Siegelwalze, wobei die Heizwalze der Heizwalze gemäß Fig. 1 entspricht, Fig. 2 is a side sectional view of a heating roller and a sealing roller, the heating roller of the heating roller shown in FIG. 1 corresponds,
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei bei dieser Ausführungsform auf einen Winkelgeber verzichtet ist, Fig. 3 is a FIG. 1 corresponding view, being omitted in this embodiment to an angle encoder,
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, wobei bei dieser Ausführungsform ein anstelle eines direkten Meßaufnehmers verwendbarer Kraftaufnehmer dargestellt ist, Fig. 4 is a FIG. 2 view corresponding in this embodiment, instead of directly measuring transducer usable force transducer is shown,
Fig. 5 eine schematische, teilweise perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche mit Mitteln zur indirekten Siegelkraftermittlung unter Verwendung eines Kraftaufnehmers ausgebildet ist, Fig. 5 is a schematic, partial perspective view of a preferred embodiment of the device according to the invention, which is formed with means for the indirect determination of sealing force using a force transducer,
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der im Rahmen der Blistergeometrie verwendeten Bezeichnungen, Fig. 6 is a diagram for explaining the terms used in the context of Blistergeometrie,
Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht, wobei die dort dargestellte Ausführungsform einen Regelkreis mit direkter Siegelkrafterfassung aufweist, und FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 5, the embodiment shown there having a control loop with direct sealing force detection, and
Fig. 8 ein Diagramm zur Berechnung der Normalkraft zwischen Siegelwalze und Heizwalze. Fig. 8 is a diagram for calculating the normal force between the sealing roller and heating roller.
In Fig. 1 ist eine teilweise Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Walzensiegeln dargestellt. Man erkennt eine Heizwalze 10. Die Walze ist mittels nicht im einzelnen dargestellter Drehlager um ihre Längsachse L drehbar. Ferner ist die Heizwalze 10 mittels eines Schwenkmechanismus um eine Achse M verschwenkbar. Der Schwenkmechanismus weist an den Kopfenden der Heizwalze 10 jeweils ein Schwenklager 40 bzw. 41 auf. Die Schwenklager sind Teil einer Halterung 50, die um eine Antriebswelle 60 herum angeordnet ist.In Fig. 1 is a partial view of a first preferred embodiment of the device according to the invention for roll-sealing. A heating roller 10 can be seen . The roller can be rotated about its longitudinal axis L by means of rotary bearings (not shown in detail). Furthermore, the heating roller 10 can be pivoted about an axis M by means of a pivoting mechanism. The swivel mechanism has a swivel bearing 40 and 41 at the head ends of the heating roller 10 . The pivot bearings are part of a holder 50 which is arranged around a drive shaft 60 .
Der Antrieb des (in der Darstellung der Fig. 1 linken) Schwenklagers 40 erfolgt über die Antriebswelle 60, einen an diesem angelenkten Hebel 70 und eine Druckfeder 110. Der Antrieb des (in der Darstellung der Fig. 1 rechten) Schwenklagers erfolgt über eine Drehfeder 120, wobei die Drehfeder 120 als Fortsatz der Antriebswelle 60 ausgebildet ist. Bei der Drehfeder kann es sich um eine verdrehfähige Welle handeln, welche, wie dargestellt, am Kopfende der Antriebswelle 60 fixiert ist. The drive of the pivot bearing 40 (in the illustration in FIG. 1) takes place via the drive shaft 60 , a lever 70 articulated thereon and a compression spring 110 . The pivot bearing (on the right in the illustration in FIG. 1) is driven via a torsion spring 120 , the torsion spring 120 being designed as an extension of the drive shaft 60 . The torsion spring can be a rotatable shaft which, as shown, is fixed to the head end of the drive shaft 60 .
Durch die Verschwenkbarkeit aufgrund der Schwenklager 40, 41 kann die Heizwalze 10 beispielsweise bei Maschinenstillstand von der (in Fig. 2 dargestellten) Siegelwalze weggeschwenkt werden bzw. beim Maschinenlauf wieder an die Siegelwalze angelegt werden.Due to the pivotability due to the pivot bearings 40 , 41 , the heating roller 10 can be pivoted away from the sealing roller (shown in FIG. 2), for example when the machine is at a standstill, or can be put back on the sealing roller when the machine is running.
Die dargestellten Antriebe der Schwenklager 40, 41, d. h. die Antriebswelle 60, der Hebel 70 und die Druckfeder 110 einerseits, und die Drehfeder 120 andererseits, gewährleisten, daß die Schwenklager 40, 41 in ihrer Verschwenkbarkeit voneinander entkoppelt sind, so daß bei Einleitung eines Drehmoments an der Antriebswelle 60 sichergestellt werden kann, daß die Heizwalze 10 an ihren beiden Enden mit gleicher Kraft angedrückt wird und sich ein konstanter Siegeldruck entlang der Siegellinie einstellt.The illustrated drives of the pivot bearings 40 , 41 , ie the drive shaft 60 , the lever 70 and the compression spring 110 on the one hand, and the torsion spring 120 on the other hand, ensure that the pivot bearings 40 , 41 are decoupled from one another in their pivotability, so that when a torque is introduced can be ensured on the drive shaft 60 that the heating roller 10 is pressed at both ends with the same force and a constant sealing pressure is established along the sealing line.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erkennt man, daß das Drehmoment über einen Hebel 80 und einen an diesen angelenkten Linearantrieb 90 (siehe insbesondere. Fig. 2) auf die Antriebswelle aufgebracht wird. Mit 100 ist ein Winkelgeber bezeichnet, welcher zur Feststellung der Winkellage der Antriebswelle 60 bzw. der Schwenklage der Heizwalze 10 dient.In the illustrated embodiment it can be seen that the torque is applied to the drive shaft via a lever 80 and a linear drive 90 articulated thereon (see in particular FIG. 2). 100 denotes an angle transmitter, which serves to determine the angular position of the drive shaft 60 or the swivel position of the heating roller 10 .
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte Heizwalze 10 zusammen mit einer mit ihr zusammenwirkenden Siegelwalze 20 gezeigt. Zwischen der Siegelwalze 20 und der Heizwalze 10 verlaufen die zu siegelnden Folien, welche aus Gründen der Einfachheit insgesamt als Foliengruppe 30 bezeichnet sind.In Fig. 2, the heating roller 10 shown in Fig. 1 is shown together with a sealing roller 20 cooperating with it. The foils to be sealed run between the sealing roller 20 and the heating roller 10 and, for reasons of simplicity, are referred to overall as foil group 30 .
In den Fig. 3 und 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Walzensiegeln dargestellt. Die Vorrichtung entspricht in wesentlichen Teilen der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2, so daß gleiche bzw. ähnliche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.In FIGS. 3 and 4, another preferred embodiment of a device according to the invention for roll-sealing. The device corresponds in essential parts to the device according to FIGS. 1 and 2, so that the same or similar components are designated with the same reference numerals.
Man erkennt, daß anstelle des Winkelgebers 100 ein direkter Meßaufnehmer 130 zwischen dem Linearantrieb 90 und dem Hebel 80 angeordnet ist. Bei dem Meßaufnehmer 130 kann es sich beispielsweise um einen Kraftaufnehmer handeln. Mittels eines derartigen Kraftaufnehmers ist eine zwischen Siegel- und Heizwalze wirksame Siegelkraft direkt ermittelbar.It can be seen that, instead of the angle sensor 100, a direct measuring sensor 130 is arranged between the linear drive 90 and the lever 80 . The measuring sensor 130 can be, for example, a force sensor. Such a force transducer can be used to directly determine a sealing force that is effective between the sealing roller and the heating roller.
In Fig. 5 ist die Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 in schematischer Weise zusammen mit einem Regelkreis zur Berechnung und Aufrechterhaltung des Siegeldrucks zwischen den Walzen 10 und 20 dargestellt, wobei hier als Alternative zu dem in Fig. 2 dargestellten Linearantrieb 90 ein Spindelantrieb 140 zum Beaufschlagen des Hebels 80 vorgesehen ist.In Fig. 5, the embodiment according to FIGS. 1 and 2 in schematic form, together with a control circuit for calculating and maintaining the sealing pressure between the rollers 10 and 20, wherein here as an alternative to the example shown in Fig. 2 linear drive 90, a spindle drive 140 is provided for loading the lever 80 .
Einer Drehzahlregelungsschleife 530 eines Motors 531 des Spindelantriebs 140 ist eine Siegeldruckregelung 520 überlagert.A sealing pressure control 520 is superimposed on a speed control loop 530 of a motor 531 of the spindle drive 140 .
Die aktuelle bzw. tatsächliche Siegelkraft wird hierbei aus dem Schwenkwinkel der Heizwalze 10, welche über einen Winkelgeber 510 herleitbar ist, unter Berücksichtigung der Federsteifigkeiten (siehe Druckfeder 110 und Drehfeder 120 in Fig. 1) und der Hebelarmverhältnisse berechnet. Die mittels des Winkelgebers 510 ermittelten Schwenkwinkel werden über eine Abbildungsvorschrift 560 an eine Addierstufe 550 gleitet. In dieser Addierstufe 550 erfolgt eine Korrektur bzw. ein Vergleich des ermittelten Wertes des Winkelgebers 510 mit dem ermittelten Wert eines Winkelgebers 510a, welcher mit der Siegelwalze 20 in Wirkverbindung steht. Die mittels des Winkelgebers 510a ermittelten Winkelwerte werden beispielsweise über einen Speicher 540 an die Addierstufe 550 geleitet.The current or actual sealing force is calculated from the swivel angle of the heating roller 10 , which can be derived via an angle sensor 510 , taking into account the spring stiffness (see compression spring 110 and torsion spring 120 in FIG. 1) and the lever arm ratios. The swivel angles determined by means of the angle encoder 510 are slid to an adder 550 via an imaging rule 560 . In this adding stage 550 there is a correction or a comparison of the determined value of the angle sensor 510 with the determined value of an angle sensor 510 a, which is in operative connection with the sealing roller 20 . The angle values determined by means of the angle encoder 510 a are passed, for example, to the adder 550 via a memory 540 .
Die Korrekturinformationen, welche in den Speicher 540 zu legen sind, betreffen die Blistergeometrie eines verwendeten Blisters. Dies sei anhand der Fig. 6 bein einem Blister mit kreisförmigen Näpfen erläutert: man erkennt hier über die einzelnen Näpfe eingezeichnet lineare Abschnitte 160 einer Länge ∆y. Diese Abschnitte 160 stellen die Verringerung der Anpreßfläche der Heizwalze 10 auf der Siegelwalze 20 dar. Eine effektive Siegellinie setzt sich zusammen aus der Bandbreite minus der Summe der Abschnitte 160. Demnach ist der Siegeldruck direkt proportional dem Quotient aus aktueller Siegelkraft und effektiver Länge der Siegellinie. Die mathematischen Zusammenhänge lauten im einzelnen wie folgt: Unter der Voraussetzung, daß
R . . . der Radius eines Napfes,
x . . . die Abstandskoordinate in Vorschubrichtung zwischen Napfmitte und aktueller Siegellinie,
F . . . die Anpreßkraft zwischen Siegelwalze und Heizwalze,
K . . . eine Proportionalitätskonstante,
B . . . die Breite des Blisterbandes
n . . . die Anzahl der nebeneinanderliegenden Näpfe und
P . . . der Anpreßdruck ist,
kann aus der berechneten Unterbrechungslänge Δy = 2(R2 - x2)½ eine Beziehung über den Druck P = F/A zu der aktuellen Kraft wie folgt hergestellt werden:
The correction information to be stored in the memory 540 relates to the blister geometry of a blister used. This is explained with the aid of FIG. 6 in a blister with circular cups: linear sections 160 of a length .DELTA.y can be seen drawn in over the individual cups. These sections 160 represent the reduction of the contact surface of the heating roller 10 on the sealing roller 20. An effective sealing line is composed of the bandwidth minus the sum of the sections 160 . Accordingly, the sealing pressure is directly proportional to the quotient of the current sealing force and the effective length of the sealing line. The mathematical relationships are as follows: Provided that
R. , , the radius of a bowl,
x. , , the distance coordinate in the feed direction between the center of the bowl and the current sealing line,
F. , , the contact pressure between the sealing roller and the heating roller,
K. , , a proportionality constant,
B. , , the width of the blister tape
n. , , the number of adjacent bowls and
P. , , the contact pressure is
A relationship can be established from the calculated interruption length Δy = 2 (R 2 - x 2 ) ½ via the pressure P = F / A to the current force as follows:
F = K(B - 2n(R2 - x2)½) . . . (0 ≦ 2R)F = K (B - 2n (R 2 - x 2 ) ½ ). , , (0 ≦ 2R)
Bei konstanter Siegelkraft ergibt sich damit zwischen den Höfen ein Abfall der Flächenpressung. Dieser Umstand erklärt auch das schwächere Siegelbild in diesem Bereich. Im Bereich der Höfe ist es umgekehrt, d. h. hier liegt ein Anstieg der Flächenpressung und ein stärker ausgeprägtes Siegelbild vor.With a constant sealing force, this results in between the Höfen a drop in surface pressure. This condition  also explains the weaker seal image in this area. In the area of the courtyards it is the other way round, i. H. here is a Increase in surface pressure and a more pronounced Seal image before.
Der auf diese Weise ermittelte Ist-Wert des Siegeldrucks wird an dem Summierglied 520 mit einem vorgegebenen Sollwert PSiegel verglichen. Die am Ausgang (eventuell nach Verstärkung mittels eines Verstärkers 521) zur Verfügung stehende Regelabweichung ΔP ist die Eingangsgröße für den Drehzahlregelkreis 530.The actual value of the sealing pressure determined in this way is compared on the summing element 520 with a predetermined desired value P seal . The control deviation ΔP available at the output (possibly after amplification by means of an amplifier 521 ) is the input variable for the speed control loop 530 .
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei welcher anstelle der zylinderförmigen Siegelwalze 20 eine polygonale Siegelwalze 22 eingesetzt ist.In Fig. 7 a further embodiment of the device according to the invention in which, instead of the cylindrical sealing roller 20 has a polygonal sealing roller 22 is inserted.
Zweckmäßigerweise wird bei dieser Ausführungsform der unter Bezugnahme auf Fig. 5 dargestellte Regelkreis etwas modifiziert, wobei es sich als günstig erweist, für den Winkelgeber (hier mit 710a bezeichnet) wenigstens zwei Kennlinienspeicher 540, 570 vorzusehen, welche entsprechende Sollwerte vorgeben.In this embodiment, the control circuit illustrated with reference to FIG. 5 is expediently modified somewhat, it proving to be advantageous to provide at least two characteristic curve memories 540 , 570 for the angle transmitter (here designated 710a), which prescribe corresponding setpoints.
Man erkennt ferner, daß auf einen Winkelgeber für die Heizwalze 10 verzichtet wird, wie bereits unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Fig. 3 und 4 erwähnt wurde. Entsprechend dieser Ausführungsform ist auch bei der vorliegenden Ausführungsform ein Kraftaufnehmer 130 vorgesehen, welcher die Siegelkraft direkt erfassen kann. Somit entfällt die Aufbereitung des Meßsignals mittels eines der Heizwalze zugeordneten Winkelgebers, so daß sich auch eine entsprechende Abbildungsvorschrift, welche die Information der Siegelkraft dem Regelkreis zugänglich macht, erübrigt. Es ist ebenfalls möglich, die Ausführungsform gemäß Fig. 7, welche einen Kraftaufnehmer 130 verwendet, zusammen mit einer zylinderförmigen Siegelwalze 20 zu verwenden. Es ist hierbei beispielsweise möglich, auch einen zweiten Speicher (Bezugszeichen 540 in Fig. 7) zu verzichten und nur einen Speicher zu verwenden.It can also be seen that an angle encoder for the heating roller 10 is dispensed with, as has already been mentioned with reference to the embodiment of FIGS. 3 and 4. According to this embodiment, a force transducer 130 is also provided in the present embodiment, which can directly detect the sealing force. The processing of the measurement signal by means of an angle sensor assigned to the heating roller is thus omitted, so that there is also no need for a corresponding mapping rule which makes the information about the sealing force accessible to the control circuit. It is also possible to use the embodiment according to FIG. 7, which uses a force transducer 130 , together with a cylindrical sealing roller 20 . For example, it is possible to dispense with a second memory (reference number 540 in FIG. 7) and to use only one memory.
Bezüglich Polygonsiegelwalzen ist anzumerken, daß diese gegenüber konventionellen zylinderförmigen Siegelwalzen die Verarbeitung von Blisterformaten mit deutlich größeren Näpfen und Napftiefen ermöglichen.With regard to polygon sealing rollers, it should be noted that these compared to conventional cylindrical sealing rollers Processing of blister formats with significantly larger ones Allow bowls and bowl depths.
Es sei ferner angemerkt, daß zur Abschätzung der Beschleunigungsspitzen der Heizwalze beim Siegeln die Polygonsiegelwalze der Fig. 7 idealisiert dargestellt ist. Eine derartige Polygonsiegelwalze wäre in der Praxis nur unter Schwierigkeiten einsetzbar, da der Heizwalze 10 aufgrund der unstetigen Übergänge am Umfang der polygonen Siegelwalze 22 relativ große Beschleunigungsspitzen aufgeprägt würden. Eine Minimierung derartiger Beschleunigungsspitzen läßt sich durch konvexe Polygonflächen mit stetigen Übergängen erzielen.It should also be noted that to estimate the acceleration peaks of the heating roller during sealing, the polygon sealing roller of FIG. 7 is idealized. Such a polygon sealing roller would be difficult to use in practice since the heating roller 10 would be impressed with relatively large acceleration peaks due to the discontinuous transitions on the periphery of the polygon sealing roller 22 . Such acceleration peaks can be minimized by means of convex polygon surfaces with continuous transitions.
Zur Aufrechterhaltung des gewünschten Siegeldrucks muß die Heizwalze 10 beim Überfahren der Polygonflächen radial zur Siegelwalze 22 nachgeführt werden. Schon bei relativ niedriger Bandgeschwindigkeit ergeben sich hierbei Massenkräfte, insbesondere beim Übergang von einer Polygonfläche zur nächsten.In order to maintain the desired sealing pressure, the heating roller 10 must be tracked radially to the sealing roller 22 when the polygon surfaces are passed over. Even at a relatively low belt speed, mass forces result, especially when moving from one polygon surface to the next.
Durch den beschriebenen dynamischen Effekt verändert sich der Siegeldruck in entsprechendem Maße, wobei es bei den üblichen Umfangsgeschwindigkeiten der Siegelwalzen (bis zu ca. 14 m/min.) sogar zu einem Zusammenbrechen des Siegeldrucks, d. h. einem Abheben der Heizwalze, kommen kann. Zur Konstanthaltung des Siegeldruckes muß die Anpreßkraft der Heizwalze abhängig von der Geometrie und Winkellage der Siegelwalze 22 nachgeführt werden.Due to the described dynamic effect, the sealing pressure changes to a corresponding extent, whereby at the usual peripheral speeds of the sealing rollers (up to approx. 14 m / min.) The sealing pressure can even collapse, ie the heating roller can lift off. In order to keep the sealing pressure constant, the contact pressure of the heating roller must be adjusted depending on the geometry and angular position of the sealing roller 22 .
Die Absolutbeschleunigung der Heizwalze 10 in Normalrichtung zur Polygonfläche der Siegelwalze 22 bzw. die daraus resultierende Massenkraft FN läßt sich gemäß der folgenden mathematischen Herleitung als geschlossene Lösung darstellen. Bezüglich der verwendeten Variablen wird auf die Fig. 7 verwiesen.The absolute acceleration of the heating roller 10 in the normal direction to the polygon surface of the sealing roller 22 or the resulting mass force F N can be represented as a closed solution according to the following mathematical derivation. With regard to the variables used, reference is made to FIG. 7.
Es ist
RS . . . der Radius der Polygonsiegelwalze,
RA . . . der Radius der Heizwalze,
ϕS . . . die Winkeländerung der Polygonsiegelwalze,
ΩS . . . die Winkelgeschwindigkeit der Polygonsiegelwalze,
t . . . die Zeit in Sekunden,
Fn . . . die Normalkraft, und
mH . . . die Masse der Heizwalze. In diesem Falle gilt
It is
R S. , , the radius of the polygon sealing roller,
R A. , , the radius of the heating roller,
ϕ p . , , the change in the angle of the polygon sealing roller,
Ω S. , , the angular velocity of the polygon sealing roller,
t. , , the time in seconds
F n . , , the normal force, and
mH. , , the mass of the heating roller. In this case applies
YN = RS + RH - (RS + RH).cosϕS . . . (mit ϕS = ΩSt)
Y N = R S + R H - (R S + R H ) .cosϕ S. , , (with ϕ S = Ω S t)
N = ΩX(RH + RX).cosΩS.t,
N = Ω X (R H + R X ) .cosΩ S .t,
FN = mH.ΩS 2 (RH + RS).cosΩSt.F N = mH.Ω S 2 (R H + R S ) .cosΩ S t.
Der Index "N" steht hierbei jeweils für Normalrichtung zwischen Heizwalze und Siegelwalze. YN ist also die Normalverschiebung, N die Normalbeschleunigung und FN die Normalkraft.The index "N" stands for the normal direction between the heating roller and the sealing roller. Y N is the normal displacement, N the normal acceleration and F N the normal force.
Bezogen auf die effektive Siegelfläche ergibt sich damit ein weiterer Sollwert des Siegeldruckes am Summierer 520 in Fig. 7. Die winkelabhängigen Sollwerte sind als Datenfile in dem Speicher 540 abgelegt.In relation to the effective sealing area, this results in a further setpoint of the sealing pressure at the summer 520 in FIG. 7. The angle-dependent setpoints are stored in the memory 540 as a data file.
Um Systemschwingungen vorzubeugen, sollte darauf geachtet werden, daß die Eigenkreisfrequenz des Feder-Masse-Systems der Heizwalze entsprechend hoch abgestimmt wird. Die Eigenkreisfrequenz berechnet sich aus der Heizwalzenmasse mH und den beiden parallel geschalteten Federn mit jeweiligen Federkonstanten zu
In order to prevent system vibrations, care should be taken that the natural angular frequency of the spring-mass system of the heating roller is tuned accordingly high. The natural angular frequency is calculated from the heating roller mass m H and the two springs connected in parallel with the respective spring constants
ω = (cP/mH)0,5
ω = (c P / m H ) 0.5
und sollte mindestens doppelt so groß sein wie die Erregerfrequenz Ω aus der Rotation der Siegelwalze. Hierbei ist
mH . . . Heizwalzenmasse,
c . . . Federkonstante,
cP . . . Gesamtfederkonstante zweier Einzelfedern, vorzugsweise gilt cP = 2c,
ω . . . Eigenkreisfrequenz der Heizwalzen, und
Ω . . . Erregerfrequenz, die sich aus der Rotation der Siegelwalze ergibt.
and should be at least twice the excitation frequency Ω from the rotation of the sealing roller. Here is
m H. , , Heizwalzenmasse,
c. , , Spring constant,
c P. , , Total spring constant of two individual springs, preferably c P = 2c,
ω. , , Natural angular frequency of the heating rollers, and
Ω. , , Excitation frequency, which results from the rotation of the sealing roller.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Walzensiegeln von Folien, mit einer Siegelwalze (20; 22) und einer mit dieser zusammenwirkenden, insbesondere siegeldruckgeregelten Heizwalze (10), wobei die Siegelwalze und/oder die Heizwalze um ihre Längsachse drehbar und mittels eines ersten und eines zweiten Schwenklagers (40, 41), welches an einem ersten bzw. an einem zweiten Kopfende der Siegelwalze bzw. Heizwalze vorgesehen ist, schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklager (40, 41) in ihrer Verschwenkbarkeit wenigstens teilweise voneinander entkoppelt ausgebildet sind.1.Device for the roller sealing of foils, with a sealing roller ( 20 ; 22 ) and a heating roller ( 10 ) which cooperates with it, in particular sealing pressure-controlled, the sealing roller and / or the heating roller being rotatable about its longitudinal axis and by means of a first and a second pivot bearing ( 40 , 41 ), which is provided on a first or on a second head end of the sealing roller or heating roller, is pivotally mounted, characterized in that the pivot bearings ( 40 , 41 ) are at least partially decoupled from one another in their pivotability.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schwenklager (40) über eine Antriebswelle (60), einen Hebel (70) und eine Druckfeder (110) antreibbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the first pivot bearing ( 40 ) via a drive shaft ( 60 ), a lever ( 70 ) and a compression spring ( 110 ) can be driven.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schwenklager (41) über eine einen Fortsatz der Antriebswelle (60) darstellende Drehfeder (120) antreibbar ist.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the second pivot bearing ( 41 ) via a continuation of the drive shaft ( 60 ) representing torsion spring ( 120 ) can be driven.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstanten c der beiden Antriebe (60, 70, 110) bzw. (120) im wesentlichen gleich groß sind.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the spring constants c of the two drives ( 60 , 70 , 110 ) or ( 120 ) are substantially the same size.
5. Verfahren zum Walzensiegeln von Folien, wobei wenigstens eine Folie zwischen eine Siegelwalze (20; 22) und einer mit dieser zusammenwirkenden Heizwalze (10) eingebracht wird, und die Siegelwalze und/oder die Heizwalze drehbar, und mittels eines ersten und eines zweiten Schwenklagers (40, 41), welches an einer ersten bzw. einer zweiten Kopfseite der Siegelwalze oder Heizwalze vorgesehen ist, schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklager (40, 41) eine wenigstens teilweise voneinander entkoppelte Schwenkbewegung ausführen.5. A method for roll sealing of films, wherein at least one film is introduced between a sealing roller ( 20 ; 22 ) and a heating roller ( 10 ) interacting with it, and the sealing roller and / or the heating roller is rotatable, and by means of a first and a second pivot bearing ( 40 , 41 ), which is provided on a first or a second head side of the sealing roller or heating roller, is pivotally mounted, characterized in that the pivot bearings ( 40 , 41 ) perform an at least partially decoupled pivoting movement.
6. Verfahren zur Bestimmung einer Siegelkraft bzw. eines Siegeldrucks für eine Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine auf der Antriebswelle (60) vorgesehene Einrichtung (100; 510) zur Bestimmung des Schwenkwinkels der Heizwalze (10) relativ zu der Siegelwalze (20; 22) und eine Auswerteeinheit zur Berechnung des Siegeldruckes unter Berücksichtigung des ermittelten Schwenkwinkels.6. A method for determining a sealing force or a sealing pressure for a device according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized by a device ( 100 ; 510 ) provided on the drive shaft ( 60 ) for determining the pivoting angle of the heating roller ( 10 ) relative to the sealing roller ( 20 ; 22 ) and an evaluation unit for calculating the sealing pressure taking into account the determined swivel angle.
7. Verfahren zur Bestimmung einer Siegelkraft bzw. eines Siegeldrucks für eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Meß- bzw. Kraftaufnehmereinrichtung (130), welche entsprechend einer ermittelten Kraft ein die Siegelkraft darstellendes Kraftsignal an eine Auswerteeinheit weiterleitet.7. A method for determining a sealing force or a sealing pressure for a device according to one of claims 1 to 4, characterized by a measuring or force transducer device ( 130 ) which forwards a force signal representing the sealing force to an evaluation unit in accordance with a determined force.
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