DE1917194B2 - Vorrichtung zur konstanthaltung der temperatur von elektrisch beheizten siegelwerkzeugen - Google Patents

Description

du das Relais auf Grund des vom Regler kommenden vSlciierstromes bereits geschlossen Ist.

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

Mit der Erfindung wird erreicht, daß den Siegelwerkzeugen auch während der Ausschaltphasen des Reglers durch die impulsweise Heizung Wörme zugeführt wird. Im Belastungsl'all sinkt daher die Temperatur nur um maximal 1 ° C ab. Weiterhin kann den Siogelwerkzeugen nach Betriebsunterbrechungen u. dgl. 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.

Ein Austührungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und und wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiele;, der erfindungsgemäßen Schaltung und

Fig. 2 den Temperaturverlauf im erfindungsgeniaßen Siegelwerkzeug im Belastungsi'all im Vergleich zu den Temperaturverläufen bei Schaltungen gemäß as dem Stand der Technik.

Die Siegelbacken eines Heißsiegelwerkzeuges 1 werden mittels vier Heizpatronen 2, 3,4,5 geheizt. Sie sind in Parallelschaltung in einem Heizstromkreis 6 geschaltet, der von der Sekundärseite 7 eines Heiztransformators m 1 gespeist wird. Die von der Sekundärseite 7 des Heiztransformators m 1 kommenden Leitungen 8 und 9 verzweigen sich an den Klemmleisten 10 bis 13 in Speiseleitungen für die Heizpatronen2 bis 5.

Die Primärseite 14 des Heiztransformators m 1 ist über die Leitung IS und einen Steuerschalter b 1 und die Leitung 16 mit einer Spannungsquelle R, Mp verbunden, wobei in die Leitung IS eine Sicherung el eingebaut ist.

Der Eingang E1 eines Reglers g 1 ist über die Leitung 18 mit der Phase Mp, und der Eingang £2 ist über die Leitung 19 und den Steuerschalter ft I mit der Phase R verbunden, wobei in die Leitung 19 eine Sicherung e 1 geschaltet ist. Der Ausgang E 3 des Reglers g 1 ist über die Leitung 20 mit einem Relais C 1 verbunden, das als Schalter in die Leitung 8 des Heizstromkreises 6 geschaltet ist.

Der Ausgang E 4 des Reglers g 1 ist über eine Meldeleuchte Ii 1 mit der Phase Mp verbunden.

Mit den Eingängen a, b des Reglers g 1 ist ein im Siegelwerkzeug 1 angeordneter Temperaturmeßfühler /1 über die Leitungen 20,21 verbunden, wobei zweckmäßigerweise vor dem Siegelwerkzeug 1 Steckvorrichtungen b 2 in den Leitungen 20, 21 vorgesehen sind. Vor dem Regler g 1 sind in den Leitungen 20, 21 Klemmleisten 22,23 vorgesehen. Bei dem Temperaturmeßfühler/1 handelt es sich zweckmäßigerweise um ein Widerstandsthermometer.

Der Eingang P 1 eines Impulsgebers g 2 ist über die Leitung 24 mit der Phase Mp verbunden, während der Eingang P 2 des Tmpulsgebers über die Leitungen 25 und 19 und den Steuerschalter ft 1 mit der Phase R verbunden ist. Der Ausgang A 1 des Impulsgebers g 2 ist über die Leitung 26 mit dem Relais C 1 verbunden, während der Ausgang A 2 an der Knotenstelle 27 mit der zum Relais C 1 führenden Leitung 20 verbunden Die Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Die gesamte Schaltung wird üblicherweise mit V Wechselstrom betrieben, wobei R die spannungsführende Phase 1st, wahrend Mp die Nullphase ist.

Durch Schließen des Steuerschalters b 1 wird Spannung an die Primürseite 14 des Heiztransformators ml, den Eingang E 2 des Reglers gl und den Eingang P 2 des Impulsgeber g 2 gelegt.

Bezüglich des Betriebes der Schaltung sind zwei Zustünde zu unterscheiden:

1, Wenn das Siegelwerkzeug 1 seine Solltemperatur erreicht hat, d, h. wenn der durch den Temperaturmeßfühler/l fließende Strom einen bestimmten Wert unterschreitet, wird der Eingang E 2 des Reglers g 1 gemäß der gestrichelten Darstellung in der Zeichnung mit dem Ausgang E 4 verbunden, wodurch die Meldeleuchte h 1 aufleuchtet und anzeigt, daß die Solltemperatur erreicht ist.

Von dem Impulsgeber g 2 wird das Relais C 1 impulsweise mit einer Steuerspannung beaufschlagt, so daß es abwechselnd öffnet und schließt, wodurch die Heizpatronen 2 bis S ebenfalls impulsweise mit Heizstrom beaufschlagt werden. Die vom Impulsgeber zum Relais C 1 kommenden Steuerimpulse sind so ausgelegt, daß das Siegelwerkzeug im Leerlauf gerade eben die Solltemperatur hält.

2. Unterschreitet das Siegelwerkzeug 1 im Belastungsfall seine Solltemperatur, so wird im Regler g 1 der Eingang E 2 mit dem Ausgang E 3 verbunden, was wiederum von dem vom einstellbaren Temperaturmeßfühler /1 kommenden Steuerstrom ausgelöst wird. Hierdurch wird das Relais C 1 mit einem Steuerstrom beaufsichtigt, der so lange fließt, wie die Solltemperatur des Siegelwerkzeuges 1 unterschritten ist. Während dieses Zeitraumes ist das Relais C1 geschlossen, was zur Folge hat, daß während des gesamten Zeitraumes die vorgeheizten Heizpatronen 2 bis 5 mit Heizstrom beaufschlagt werden. Der Impulsgeber g 2 arbeitet während dieser Zeit weiter und gibt Steuerimpulse auf das RelaisCl, die aber wegen der Überbrückung des Impulsgebers g2 durch den Regler gl ohne Wirkung bleiben, da das Relais C 1 bereits geschlossen ist.

Bei Erreichen der Solltemperatur des Siegelwerkzeuges 1 wird der Eingang E 2 des Reglers g 1 wieder auf den Ausgang F 4 geschaltet. Von diesem Augenblick an wird das Relais C1 wiederum nur von dem impulsweisc vom Impulsgeber,!? 2 kommenden Steuerstrom beaufschlagt, d. h. die Heizpatronen 2 bis 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 oinfachen 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 / 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 dargestellte Temperaturverlauf bei

mit der erfindungsgemäßen Schaltung beheizten Sie- der Siegelwerkzeuge diesem so viel Wärme entzogen

gelwerkzeugen hat folgende Charakteristika: wird, daß auch nach Einschalten der Heizung die

Beim Absinken der Temperatur auf einen Wert Temperatur erst noch weiter absinkt, bevor sie wieder

unterhalb der Solltemperatur, der dem Reglerschalt- steigt. Außerdem läßt sich ein stärkeres Uberschwin-

punkt entspricht, wird von impulsweiser Heizung auf 5 gen der Temperatur über die Solltemperatur im Ver-

Dauerheizung umgeschaltet, was zu einem schnellen gleich zum Temperaturverlauf bei der erfindungsge-

Temperaturanstieg führt. Nach Erreichen des oberen mäßen Schaltung nicht ganz vermeiden, da wegen der

Reglerschaltpunktes nimmt die Temperatur nur ver- verhältnismäßig starken Beheizung auch nach Aus-

iiältnismäßig langsam ab, da vom Augenblick des schalten des Reglers und damit des Heizstromes die

Ausschaltens des Reglers an impulsweise weiter ge- ίο Heizpatronen noch eine gewisse Wärmemenge an die

heizt wird. Dies kommt in der Kurve in einem nur Siegelwerkzeuge abgeben.

langsamen Abfallen der Kurve zum Ausdruck. Das Das Überschwingen der Temperatur kann zwar bei ständige impulsweise Beheizen des Siegel Werkzeuges dem gestrichelt dargestellten Temperaturverlauf bei auch nach Ausschalten des Reglers hat zur Folge, daß Verwendung einer Parallelschaltung von Regler und der Temperaturverlauf praktisch nicht unter den 15 Impulsgeber vermieden werden, da hierbei die Heiunteren Reglerschaltpunict absinkt bzw. über den zung insgesamt schwächer ist. Andererseits läßt sich oberen Reglerschaltpunkt ansteigt. aber wegen des völligen Fortfalls der Heizung nach

Demgegenüber zeigt die strichpunktierte Darstel- Ausschalten des Reglers und des dadurch bedingten

lung des Temperaturverlaufes einer einfachen Regler- großen Wärmeentzuges aus den Siegelwerkzeugen ein

schaltung bei Annahme gleicher Reglerschaltpunkte 20 starkes Unterschwingen von 8 bis 1O⁰C unter den

von beispielsweise 0,5° C oberhalb bzw. unterhalb unteren Reglerschaltpunkt nicht vermeiden. Darüber

der Solltemperatur einen weit unter dieser Tempera- hinaus kommt hierbei nachteilig hinzu, daß durch

tür hinabschwingenden Verlauf. Dies liegt daran, daß die lediglich impulsweise Beheizung nach Einschalten

während der Ausschaltphase des Reglers und damit des Reglers die Zeitdauer für die Wiederaufheizung

während der durch Belastung bedingten Abkühlung 25 der Siegelwerkzeuge außerordentlich groß ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Patentansprüche: Schwankungen ihrem Betrag nach verringert, ande-

1. Vorrichtung zur Konstanthaltung der Tem- rerseits werden die Temperaturschwankurigen aber poratur von elektrisch beheizten Slegelwerkzeu- langzeitiger, was sich ebenfalls wieder ungünstig ausgen, welche mit einem impulsweise fließenden wirkt, Bei diskontinuierlichem Betrieb sinkt beim Strom beheizt sind, dadurch gekennzeich- S Wiederanfahren hierbei die Temperatur sehr stark ab. net, daß bei Unterschreiten der Solltemperatur was die obengenannten Probleme aufwirft. Da kurzan Stelle des iinpulsförmigen Stromes bis zum zeitige Stillstände in der Praxis aber oft vorkommen, Erreichen der Solltemperatur ein Dauerheizstrom fliurt dies zu unbefriedigenden Ergebnissen, da wegen fließt. der impulsweisen Beheizung das Erreichen der SoIl-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο temperatur verhältnismäßig lange dauert. Die hierbei kennzeichnet, daß ein oder mehrere in dem Siegel- auftretenden Temperaturabsenkungen gegenüber dem werkzeug (1) angeordnete Heizpatronen (2 bis S), Sollwert betragen etwa 8 bis 10° C.

ein mit einem am Siegelwerkzeug angebrachten Aus der USA,-Patentschrift 3 005 898 ist bereits Temperaturmeßfühler (/1) verbundener Regler ein elektrisch beheiztes Siegelwerkzeug bekannt, das (gl) und ein Impulsgeber (&>2) zur Steuerung 15 erst im Augenblick des Siegeins mittels eines in seiner des Heizstromes vorgesehen sind, wobei der Im- Zeitdauer einstellbaren Stromstoßes beheizt wird, pulsgeber (g 2) mit einem Relais (C 1) im Heiz- Bei einem solchen Siegelwerkzeug muß bei jedem Stromkreis (6) der Heizpatronen (2 bis S) verbun- einzelnen Siegelvorgang das Siegelwerkzeug selber den ist und der Regler (g 1) parallel zum Impuls- erst wieder voll aufgeheizt werden. Des weiteren muß geber (ff 2) geschaltet und mit dem Relais (Cl) 20 für bestimmte gleichartige Siegelvorgänge eine beverbunden ist. stimmte Dauer des Stromstoßes ausgewählt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Wenn die Ausgangstemperatur des Siegelwerkzeuges, kennzeichnet, daß der Heizstromkreis (6) an die nicht stets die gleiche ist, womit bei normalem Betrieb Sekundärseite (7) eines Heiztransformators (m 1) zu rechnen ist, stellen sich somit unerwünscht stark geschaltet ist. 25 unterschiedliche Siegeltemperaturen ein.

Aus der USA-Patentschrift 2 796913 ist ebenfalls ein Siegelwerkzeug bekannt, das nur im Augen-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kon- blick des Siegeins mit einem Stromstoß aufgeheizt stanthaltung der Temperatur von elektrisch beheizten wird, wodurch sich ebenfalls unterschiedliche Siegel-Siegelwerkzeugen, welche mit einem impulsweise 30 temperaturen einstellen,
fließenden Strom beheizt sind. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde.

Es ist bereits bekannt, die Temperatur von elek- eine Vorrichtung zur Konstanthaltung der Tempera-

trisch beheizten Siegelwerkzeugen, wie sie insbeson- tür von elektrisch beheizten Siegelwerkzeugen gemäß

dere zum Verschließen von aus Folien aller Art be- der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß

stehenden Verpackungen verwendet werden, mittels 35 Temperaturschwankungen ihrem Betrag und ihrer

Reglern etwa konstant zu halten. Bei dieser Art der zeitlichen Dauer nach stark verringert werden.

Regelung treten jedoch zu große Temperaturschwan- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

kungen der Siegelwerkzeuge um den Sollwert herum löst, daß bei Unterschreiten der Solltemperatur an

auf. Insbesondere bei Verwendung von Folien mit Stelle des impulsförmigen Stromes bis zum Erreichen

hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. beschichteten 40 der Solltemperatur ein Dauerheizstrom fließt.

Aluminiumfolien, wird den Siegelbacken in äußerst Vorteilhafterweise können ein oder mehrere in dem

kurzer Zeit eine große Wärmemenge entzogen, so daß Siegelwerkzeug angeordnete Heizpatronen, ein mit

deren Temperatur sehr schnell und stark absinkt. Da einem am Siegelwerkzeug angebrachten Temperatur-

andererseits die Folien bzw. deren siegelfähige Be- meßfühier verbundener Regler und ein Impulsgeber

Schichtungen ein eng begrenztes Erweichungsintervall 45 zur Steuerung des Heizstromes vorgesehen sein, wobei

und/oder eine eng begrenzte optimale Siegeltempera- der Impulsgeber mit einem Relais im Heizstromkreis

tür aufweisen, ist bei Verwendung einer derartigen der Heizpatronen verbunden ist und der Regler pa-

Temperaturregelung keine Gewähr für ein zufrieden- rallel zum Impulsgeber geschaltet und mit dem Relais

stellendes Siegeln gegeben. verbunden ist. Vorteilhafterweise kann der Heizstrom-

Um ein zufriedenstellendes Siegeln zu erreichen, 50 kreis an die Sekundärseite eines Heiztransformators

müßten derartige Regler daher in der Regel so ein- geschaltet sein.

gestellt werden, daß beim Beheizen der Siegelwerk- Das im Heizstromkreis befindliche Relais wird stänzeuge ein verhältnismäßig starkes Uberschwingen der dig von dem Impulsgeber mit einem impulsweise flie-Temperatur eintritt, damit die Siegelwerkzeuge eine ßenden Steuerstrom beaufschlagt, so daß auf Grund gewisse Wärmemenge speichern, um ein zu tiefes Ab- 55 des abwechselnden Öffnens und Schließens des Relais sinken der Temperatur zu verhindern. Dabei werden im Heizstromkreis ein impulsweiser Heizstrom fließt, aber die Folien bzw. deren siegelfähige Beschichtun- Die Länge und zeitliche Aufeinanderfolge der Impulse gen zu stark erhitzt, was wiederum auch zu einem ist so abgestimmt, daß die Siegelwerkzeuge im Leerunbefriedigenden Siegeln oder zu einem Zerstören des lauf etwa auf ihrer Solltemperatur gehalten werden. Materials oder zu Schaden in temperaturempfind- 60 Bei Absinken der Temperatur der Siegelwerkzeuge liehen Schichten des Materials, wie z. B. an Auf- im Belastungsfall unter ihren Sollwert spricht der drucken oder Kunststoffolien auf der Außenseite, Regler an und schließt das Relais im Heizstromkreis oder zu Schaden an temperaUirempfindlichen Füllun- durch Überbrücken des Impulsgebers so lange, bis der gen führt. Temperatursollwert wieder erreicht ist. Das Anspre-

Es ist auch bereits bekanntgeworden, derartigen 65 chen des Reglers erfolgt durch einen im Siegelwerk-Reglern einen Impulsgeber vorzuschalten, so daß bei zeug angeordneten Temperaturmeßfühler. Während Ansprechen des Reglers jeweils nur impulsweise ge- dieser Zeit gibt der Impulsgeber weiterhin Steuerimheizt wird. Hierdurch werden zwar die Temperatur- pulse auf das Relais, die aber ohne Wirkung bleiben,