DE1917194A1

DE1917194A1 - Verfahren und Schaltung zur Konstanthaltung der Temperatur von elektrisch beheizten Siegelwerkzeugen

Info

Publication number: DE1917194A1
Application number: DE19691917194
Authority: DE
Inventors: Manfred Baier
Original assignee: Hueck and Cie
Current assignee: Hueck and Cie
Priority date: 1969-04-03
Filing date: 1969-04-03
Publication date: 1970-10-22
Also published as: NL7004772A; DE1917194B2; FR2042902A5; LU60576A1; BE748225A

Description

DIPL.-INQ. H. STEHMANN

BS NÜRNBERG 2 DIPL.-PHYS. DR. K. SCH WEINZER essenweinstrasse<-.

TEL: KANZLEI 0911/20Ϊ727 PRIVAT: 774S04

PATENTANWÄLTE TELEGRAMM-ADRESSE: STEHPATEPJT

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BANKKONTEN:

DEUTSCHE BANK AG. NÜRNBERG NR. 341164

POSTSCHECKKONTO: NORNBERu «7081

Nürnberg, den 2.4.69 18/47

Firma Hueck & Cie., 8481 Firkmühle bei Weiden/Opf.

"Verfahren und Schaltung zur Konstanthaltung der Temperatur von elektrisch beheizten Siegelwerkzeugen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstanthaltung der Temperatur von elektrisch beheizten Siegelwerkzeugen und eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits bekannt, die Temperatur von elektrisch beheizten Siegelwerkzeugen, wie sie insbesondere zum Verschließen von aus Folien aller Art bestehenden Verpackungen verwendet werden, mittels Reglern etwa konstant zu halten. Diese Art der Regelung weist den großen Nachteil auf, daß zu große Temperaturschwankungen der Siegelwerkzeuge um den Sollwert herum auftreten. Insbesondere bei Verwendung von Folien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. beschichteten Aluminiumfollen, wird den Slegelbacken in äußerst kurzer Zelt eine große Wärmemenge entzogen, so daß deren Temperatur sehr schnell und stark absinkt. Da andererseits die Folien bzw. deren siegelfähige Beschichtungen ein eng begrenztes Erweichungsintervall und/oder eine eng begrenzte optimale Siegeltemperatur aufweLsen, ist bei Verwendung einer derartigen Temperaturregelung keine Gewähr für ein zufriedenstellendes Siegeln gegeben.

Zur Behebung dieser Nachteile müssen derartige Regler daher in der Regel so eingestellt werden, daß beim Beheizen der Siegelwerk^zeuge ein verhäitnismäflig starkes überschwingen

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der Temperatur eintritt., damit die Siege !werkzeuge eine gewisse Wärmemenge speichern/ um ein zu tiefes Absinken der Temperatur zu verhindern. Dies wirkt sich aber insofern wieder nachteilig aus, als die Folien bzw. deren siegelfähige Beschichtungen zu stark erhitzt werden* was wiederum auch zu einem unbefriedigenden Siegeln oder zu einem Zerstören des Materials oder zu Schäden in temperaturempfind-' liehen Schichten des Materials, wie z.B. an Aufdrucken oder Kunststoffollen auf der Außenseite, öder zu Schaden an bemperaturempfindlichen Füllungen führt.

Zur Behebung dieser Nachteile ist bereits bekannt geworden, derartigen Reglern einen Impulsgeber vorzuschalten, so daß bei Ansprechen des Reglers jeweils nur impulsweise geheizt wird. Hierdurch werden zwar die TemperatürSchwankungen ihrem , Betrag nach verringert, andererseits werden die Temperaturschwankungen aber langzeitiger, was ebenfalls wieder von Nachteil ist. Bei diskontinuierlichem Betrieb sinkt beim Wiederanfahren hierbei die Temperatur sehr stark ab, was zu den oben genannten Nachteilen führt. Da kurzzeitige Stillstände in der Praxis aber oft vorkommen, führt dies zu unbefriedigenden.-..-..·.:■:< Ergebnissen, da wegen der Inipulsweisen Beheizung das Erreichen, der Sol L tempera tür verhältnismäßig lange dauere» Die hierbei ■ ._ä auftretenden Temperaturabsenkungen gegenüber dem Sollwert;--*^'; .-. betragen etwa 8 bis 10 C.„

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Konstanthaltung der Temperatur von erefc^ '^: trisch beheizten Siegelwerkzeugen und eine Vorrichtung ztö^{1 Λ>;} '"■-' Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, wobei die Tertpe^" ^}' ratürSchwankungen ihrem Betrag und ihrer zeitlichen Dauer ^/:UJ nach stark verringert werden. " - t < - ■= .^hi...

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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Konstanthaltung der Temperatur von elektrisch beheizten Siegelwerkzeugen dadurch gelöst, daß die Siegelwerkzeuge ständig impulsweise mit Heiz_T strom beaufschlagt werden und daß sie bei Unterschreiten ihrer Solltemperatur mit einem Dauerheizstrom anstelle des impulsweisen Heizstromes bis zum Erreichen ihrer Solltemperatur beaufschlagt werden.

Eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer oder mehreren in dem Siegelwerkzeug angeordneten, in einen Heiz-Stromkreis geschalteten Heizpatronen, einem mit einem am Siegelwerkzeufs angebrachten Temperaturmeßfühler verbundenen Regler zur Steuerung des Heizstromes und einem Impulsgeber zur Steuerung des Heizstromes ist dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber mit einem Relais in dem Heizstromkreis der Heizpatronen verbunden ist und daß der Regler .parallel zum Impulsgeber mit dem Relais verbunden ist. Vorteilhafterweise ist der Heizstromkreis an die Sekundärseite eines Heiztransformators geschaltet.

Erfindungsgemäß wird das im Heizstromkreis befindliche Relais ständig von dem Impulsgeber mit einem impulsweise fließenden Steuerstrom beaufschlagt, so daß aufgrund des abwechselnden Öffnens und Schließens des Relais im Heizstromkreis ein impulsweiser Heizstrom fließt. Die Länge und zeitliche Aufeinanderfolge der Impulse ist so abgestimmt, daß die Siegelwerkzeuge im Leerlauf etwa auf ihrer Solltemperatur gehalten werden.

Bei Absinken der Temperatur der Siegelwerkzeuge im Belastungsfall unter ihren Sollwert spricht der Regler an und schließt das Relais im Heizstromkreis durch Überbrücken des Impulsgebers solange bis der Temperatürsollwert wieder erreicht ist. Das Ansprechen des Reglers erfolgt durch einen im Siegelwerkzeug angeordneten Temperaturmeßfühler. Während dieser Zeit gibt der Impulsgeber weiterhin Steuerimpulse auf das Relais, die aber ohne Wirkung bleiben, da das Relais aufgrund des vom Regler kommenden Steuerstromes bereits geschlossen ist.

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Nach Erreichen der Solltemperatur schaltet der Regler wieder ab, so daß lediglich der vom Impulsgeber kommende Steuerstrom das Relais abwechselnd öffnet und schließt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Schaltung zu seiner Durchführung wird erreicht, daß den Siegelwerkzeugen auch während der Ausschaltphasen des Reglers durch die impulsweise Heizung Wärme zugeführt wird. Im Belastungsfall sinkt daher die Temperatur nur um maximal 1 C ab. Weiterhin kann den Siegelwerkzeugen nach Betriebsunterbrechungen und dergl. nach extrem kurzer Zeit die volle Heizleistung entnommen werden, da sie ständig vorgeheizt werden. Durch ständiges impulsweises Beheizen ist das Siegelwerkzeug und damit die Maschine jederzeit betriebsbereit.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Schaltung und

Pig. 2 den Temperaturverlauf im erfindungsgemäßen Siegelwerkzeug im Belastungsfall im Vergleich zu den Temperaturverläufen bei Schaltungen gemäß dem Stand der Technik.

Die Siegelbacken eines Heißsiegelwerkzeuges 1 werden mittels

Heizvier patronen 2,5,4,5 geheizt. Sie sind in Parallelschaltung in einem Heizstromkreis 6 geschaltet, der von der Sekundärseite 7 eines Heiztransformators ml gespeist wird. Die von der Sekundärseite 7 des Heiztransformators ml kommenden Leitungen 8 und 9 verzweigen sich an den Klemmleisten 10 bis 13 in Speiseleitungen für die Heizpatronen 2 bis 5.

Die Primärseite 14 des Heiztransformators ml ist über die Leitung 15 und einen Steuerschalter bl und die Leitung 16 mit

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einer Spannungsquelle R, Mp verbunden, wobei in die Leitung 15 eine Sicherung e2 eingebaut 1st.

Der Eingang El eines Reglers gl ist über die Leitung 18 mit der Phase Mp, und der Eingang E2 ist über die Leitung 19 und den Steuerschalter bl mit der Phase R verbunden, wobei in die Leitung I9 eine Sicherung el geschaltet ist. Der Ausgang E^ des Reglers gl ist über die Leitung 20 mit einem Relais Cl verbunden, das als Schalter in die Leitung 8 des HeizStromkreises 6 geschaltet ist.

Der Ausgang E4 des Reglers gl ist über eine Meldeleuchte hl mit der Phase Mp verbunden.

Mit den Eingängen a,b des Reglers gl ist ein im Siegelwerkzeug 1 angeordneter Temperaturmeßfühler fl über die Leitungen 20,21 verbunden, wobei zweckmäßigerweise vor dem Siegelwerkzeug 1 Steckvorrichtungen b2 in den Leitungen 20,21 vorgesehen sind. Vor dem Regler gl sind in den Leitungen 20,21 Klemmleisten 22,2j5 vorgesehen. Bei dem Temperaturmeßfühler fl handelt es sich zweckmäßigerweise um ein Widerstandsthermometer.

Der Eingang Pl eines Impulsgebers g2 ist über die Leitung 24 mit der Phase Mp verbunden, während der Eingang P2 des tmpuls·- gebers über die Leitungen 25 und I9 und den Steuerschalter bl mLt der Phase R verbunden ist, Der Ausgang Al des Impulsgebers g2 ist über die Leitung 26. mit dem Relais Cl verbunden während der Ausgang A2 an der Knotenstelle 27 mit der zum Relais Cl führenden Leitung 20 verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Die gesamte Schaltung wird üblicherweise mit 220 V Wechselstrom betrieben, wobei R die spannungsführende Phase ist, während j Mp die Nullphase ist.

' Durch Schließen des Steuerschalters bl wird Spannung an die

Primärseite 14 des Heiztransformators ml, den Eingang E2 des

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- 6 Reglers gl und den Eingang P2 des Impulsgebers g2 gelegt.

Bezüglich des Betriebes der erfindungsgemäßen Schaltung sind zwei Zustände zu unterscheiden:

1. Wenn das Siegelwerkzeug 1 seine Solltemperatur erreicht hat, d.h. wenn der durch den Temperaturmeßfühler fl fließende Strom einen bestimmten Wert unterschreitet, wird der Eingang E2 des Reglers gl gemäß der gestrichelten Darstellung in der Zeichnung mit dem Ausgang E4 verbunden, wodurch die Meldeleuchte hl aufleuchtet und anzeigt, daß die Solltemperatur erreicht ist.

Von dem Impulsgeber g2 wird das Relais Cl impulsweise mit einer Steuerspannung beaufschlagt, so daß es abwechselnd öffnet und schließt, wodurch die Heizpatronen 2-5 ebenfalls impulsweise mit Heizstrom beaufschlagt, werden. Die vom Impulsgeber zum Relais Cl kommenden Steuerimpulse sind so ausgelegt, daß das Siegelwerkzeug im Leerlauf gerade eben die Solltemperatur hält.

2. Unterschreitet das Siegelwerkzeug 1 im Belastungsfallseine Solltemperatur, so wird im Regler gl der Eingang E2 mit dem Ausgang E^ verbunden, was wiederum von dem vom einstellbaren TemperaturmeßfühLer fl kommenden. Steuerstrom ausgelöst wird. Hierdurch wird das Relais CL mit einem Steuerstrom beaufschlagt, der solange fließt, wie die Solltemperatur des Siegelwerkzeuges 1 unterschritten ist. Während dieses Zeitraumes ist das Relais Cl geschlossen, was zur Folge hat, daß während des gesamten Zeitraumes die vorgeheizten Heizpatrorien 2-5 nilt. Heizstrom beaufschlagt werden. Der Impulsgeber g2 arbeitet während dieser Zeit weiter und gibt Steuerimpulse auf das Relais Cl, die aber wegen der Überbrückung des Impulsgebers g2 durch den Regler gl ohne Wirkung bleiben, da das Relais Cl bereits geschlossen ist. ' j

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Bei Erreichen der Solltemperatur des Siegelwerkzeuges 1 wird der Eingang E2 des Reglers gl wieder auf den Ausgang E4 geschaltet. Von diesem Augenblick an wird das Relais Cl widerum nur von dem impulsweise vom Impulsgeber g2 kommenden Steuerstrom beaufschlagt, d.h. die Heizpatronen 2-5 werden wiederum impulsweise beheizt.

Der Temperaturverlauf im belasteten Siegelwerkzeug ergibt sich aus Fig. 2, wo der Temperaturverlauf bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung ausgezogen, der Temperaturverlauf bei einer einfachen Reglerheizung strichpunktiert und der Temperaturverlauf bei Verwendung eines in Reihe mit einem Impulsgeber geschalteten Reglers gestrichelt dargestellt ist.

Auf der Abszisse des Diagramms ist die Zeit t dargestellt, während auf der Koordinate die Temperatur T in Grad Celsius abgebildet ist.

Die horizontal verlaufende Gerade T_s gibt die Solltemperatur der Siegelbacken an.

Der ausgezogen dargestellt Temperaturverlauf bei mit der erfindungsgemäßen Schaltung beheizten Siegelwerkzeugen hat folgende Charakteristika:

Beim Absinken der Temperatur auf- einen Wert unterhalb der Solltemperatur, der dem Reglerschaltpunkt entspricht, wird von impulsweiser Heizung auf Dauerheizung umgeschaltet, was zu einem schnellen Temperaturanstieg führt. Nach Erreichen des oberen Reglerschaltpuntes nimmt die Temperatur nur verhältnismäßig langsam ab, da vom Augenblick des Ausschaltens des Reglers an impulsweise weiter geheizt wird. Dies kommt in der Kurve in einem nur langsamen Abfallen der Kurve zum Ausdruck. Das ständige impulsweise Beheizen des Siegelwerkzeuges auch nach Ausschalten des Reglers hat zur Folge, daß der Temperatur-

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verlauf praktisch nicht unter den unteren Reglerschaltpunkt absinkt bzw. über den oberen Reglerschaltpunkt ansteigt.

Demgegenüber zeigt die strichpunktierte Darstellung des Temperaturverlaufes einer einfachen Reglerschaltung bei Annahme gleicher Reglerschaltpunkte von beispielsweise 0,5 C oberhalb bzw. unterhalb der Solltemperatur einen weit unter dieser Temperatur hinabschwingenden Verlauf. Dies liegt daran> da_:ß während der Ausschaltphase des Reglers und damit während der durch Belastung bedingten Abkühlung der Siegelwerkzeuge diesem soviel Wärme entzogen wird, daß auch nach Einschalten der. Heizung die Temperatur erst noch weiter absinkt, bevor sie wieder steigt_s Außerdem läßt sich ein stärkeres Überschwingen der Temperatur über die Solltemperatur im Vergleich zum Temperaturverlauf bei der erfindungsgemäßen Schaltung nicht ganz vermeiden, da wegen der verhältnismäßig starken Beheizung auch nach Ausschalten des Reglers und damit des Heizstromes die Heizpatronen noch eine gewisse Wärmemenge an die Siegelwerkzeuge abgeben. ,-■-".

Das Überschwingen der Temperatur kann zwar bei dem gestrichelt dargestellten Temperaturverlauf bei Verwendung einer Parallelschaltung von Regler und Impulsgeber vermieden werden, da hierbei die Heizung insgesamt schwächer ist. Andererseits läßt sich aber wegen des völligen Fortfalls der Heizung nach Ausschalten des Reglers und des dadurch bedingten großen Wärmeentzuges aus den Siegelwerkzeugen ein starkes Untersliwingen : von 8-10 C unter den unteren Reglerschaltpunkt nicht ver- ■ meiden. Darüber hinaus kommt hierbei nachteilig hinzu, daß ■ durch die lediglich impulsweise Beheizung nach Einschalten des _: Reglers die Zeitdauer für die Wiederaufheizung der Siegelwerk- i zeuge außerordentlich groß ist.

- Ansprüche -

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Claims

A η s ρ r ü ch e

Verfahren zur Konstanthaltung der Temperatur von elektrisch beheizten Siegelwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelwerkzeuge (1) ständig impulsweise mit Heizstrom beaufschlagt werden und daß Sie bei Unterschreiten ihrer Solltemperatur mit einem Dauerheizstrom anstelle des impulsweisen Heizstromes bis zum Erreichen ihrer Solltemperatur versorgt werden,
2. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer oder mehreren in dem Siegelwerkzeug angeordneten, in einen Heizstromkreis geschalteten Heizpatronen, einem mit einem am Siegelwerkzeug angebrachten Temperaturraeßfühler verbundenen Regler und einem Impulsgeber zur- Steuerung des Heizstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (g2) mit einem Re- . lais (Cl) im Heizstromkreis (6)" der Heizpatronen (2-5) verbunden ist, und daß der Regler (gl) parallel zum Impulsgeber (g2) geschaltet und mit dem Relais ,(Cl) verbunden ist»

J>. Schaltung nach Anspruch 2·, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstromkreis (6) an die Sekundärseite (7) eines. Heiztransformators (ml) geschaltet ist.

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