DE2455064C2 - Vorrichtung zur Überwachung des Schweißvorgangs für einen Schweißverschluß an Beuteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Schweißvorgangs für einen Schweißverschluß an Beuteln gemäß der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art

Es ist derzeit üblich, Flüssigkeiten, wie Milch oder Saucen, aber auch Trockenwaren, wie Süssigkeiten und Mehl, als Artikel der Massenverpackung in Beuteln aus durchsichtigen Folien anzubieten. Es ist daher von großer Bedeutung, einen hochwertigen Verschluß für Folienpackungen zu schaffen. Nur ein guter Verschluß verhindert, daß ein Teil des verpackten Materials ausläuft oder aus der Packung herausfällt, bevor es noch den Verbraucher erreicht hat.

Ein weiterer Grund zur Gewährleistung guter Verschlüsse bei Folienverpackungen ist der, daß die Umhüllung manchmal als Schutzabdeckung verwendet wird, wodurch verhindert werden soll, daß außerhalb der Verpackung befindliche Elemente mit dem Material im Inneren in Berührung kommen. Fehlerhafte Verschlüsse mindern die Qualität des durch die Hülle gewährten Schutzes, indem unerwünschte Elemente eindringen und die hygienische oder eine andere innerhalb der Verpackung erwünschte Umgebung teilweise oder vollständig zerstören.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung (DE-AS 19 53 747) zur gleichzeitigen Herstellung und Prüfung einer Heißsiegelnaht, und zwar einer für einen Beutel aus heißsiegelungsfähiger, mit Kunststoff beschichteter Metalifolie, kommen zwei einander gegenüberliegende Klemmbacken zur Anwendung, die als Siegelschienen ausgebildete elektrische Widerstände tragen, welche mit Heizstromzuführungen versehen sind. An der der Klemmfläche bzw. Heißsiegelfläche, die mit der Verpackungsfolie im Betrieb in Berührung kommt, gegenüberliegenden, tief in ein Profilelement aus Silikonkautschuk in der Klemmbacke eingebetteten Seite der Heißsiegelschiene sind mehrere Temperaturfühler angeschlossen, die die Temperaturverteilung über die Länge jeder der Schienen feststellen. Sobald einer der Temperaturfühler eine unzulässige Temperaturabweichung an dem jeweiligen Schienenbereich von einer voreingestellten Siegeltemperatur feststellt, wird ein Alarmzeichen gegeben bzw. der Verpackungsvorgang unterbrochen.

Ein Problem, das mit Vorrichtungen dieser Art verbunden ist, d. h. mit Verschlußüberwachungsvorrichtungen mit Temperaturfühlern, die an oder nahe der beheizten Schweißbacke angeordnet sind, ist darin zu sehen, daß die Zustände zwischen den Schweißbacken nicht bekannt sind. Der Massen- und der Wärmefluß in der beheizten Backe verbergen oder verschleiern die Zustände bzw. Bedingungen an E'eilen innerhalb des geschweißten Materials, und sie machen eine Regelung der Beheizung der Backe zu einer Sache der Wahl einer typischen Heiztemperatur und nicht einer Temperatur, bei der die zu verschweißenden Folien tatsächlich weich werden und schmelzen. Abweichungen von den normalen Schmelzbedingungen werden nicht erfühlt. Änderungen in der Dicke der verschweißten Folie beispielsweise bleiben unentdeckt Auch ist eine Veränderung in der Temperatur der Folie während desjenigen Zeitraumes vorhanden, in dem die Klemmbacken geschlossen werden. Die Oberflächentemperatur der beheizten Backe fällt anfänglich, während ein erster Klemmdruck auf die Folie ausgeübt wird, ab, und dann steigt sie an, weil mehr Hitze von der Masse der erhitzten Backe abgegeben wird, bis die Folie schließlich weich wird und zusammenschmilzt Bleiben die Klemmbacken nach dem Verschweißen geschlossen, so wird die Folie beeinträchtigt und schließlich zerstört Alle Temperaturänderungen an den Dichtflächen erfolgen sehr schnell und in einem kurzen Zeitraum. Die an der Rückseite der beheizten Klemmbacke befindlichen Temperaturfühler nach der DE-AS 19 53 747 sind nicht in der Lage, diese Änderungen zu erfassen, und sie zeigen deshalb auch nicht den Augenblick auf, in dem das richtige Schmelzen erfolgt ist. Demzufolge kann eine Regelung der beheizten Klemmbacke nur auf normale oder durchschnittliche Bedingungen gegründet sein, die während der meisten Dichtschweißvorgänge gegeben sind. Eine genaue Überwachung der Schweiß-

nahtbildung erfordert demgegenüber aber eine vollständigere, genauere und zuverlässigere Information.

Bei einer für heißgesiegelte Verpackungen vorgeschlagenen Prüfvorrichtung (DE-OS 22 60 767) wird eine bereits fertiggestellte Schweißnaht zwischen einem Wärmegeber, der erwärmt oder kühlt, und einem Detektor mit mindestens zwei Gruppen von Temperaturfühlern angeordnet, wobei beide Seiten des abgedichteten Teils in innige Berührung mit dem Wärmegeber sowie dem Detektor gebracht werden. Gleichzeitig wird die Ausgangsspannung jeder Detektor-Temperaturfühlergruppe, die der Oberflächentemperatur jedes Teils der Siegel- oder Dichtnaht entspricht, kontinuierlich und zum Vergleich der Ausgangsspannungen geprüft Zwischen den Ausgangsspannungen auftretende Unterschiede zeigen Fehlstellen in der Dichtnaht auf. Eine solche Vorrichtung ist lediglich eine Vergleichsvorrichtung, die die Temperatur an einem Punkt in der Schweißnaht mit der Temperatur an einem anderen Punkt in dieser Naht vergleicht Es wird kein absolutes Maß für die Schweißnahtbildung gegeben, und letztlich würde diese Prüfvorrichtung, wenn überhaupt k^ine Schweißnaht im Verpackungsmaterial gebildet worden ist die gleiche Temperatur an zwei verschiedenen Prüfpunkten im Material anzeigen, d. h., es würde kein Fehler festgestellt werden. Während eine Vorrichtung, die während der Stufe der Nahtbildung arbeitet, mit einer absoluten Temperatur arbeitet, auf die das Verschweißmaterial zum Schmelzen angehoben wird, wird bei der Vorrichtung nach der DE-OS 22 bO 767 nur ein Vergleich vorgenommen, und ein derartiges Vergleichsmeßsystem kann auch kein Ausgangssignal liefern, das zur Regelung der der beheizten Backe zugeführten Energie verwendet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einwandfreies Verschließen einer Verpackung aus heißsiegelfähigem Material, und zwar aus Kunststoff ohne metallische Schichten oder Beilagen, während derjenigen Zeit anzuzeigen, in der der Verschluß durch Verschweißen gebildet wird. Hierbei soll eine gegenüber dem Bekannten vollständigere, genauere und zuverlässigere Information abgegeben werden, die, wenn die Verschlußbildung nicht in der richtigen Weise bewirkt worden ist, zu einem Alarm oder Ausstoßen der nicht einwandfreien Verpackung führt.

Diese Aufgabe wird erfindungs^emäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen erJlutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Verpakkungsmaschine, in der mit einem Gut gefüllte Beutel verschweißt und dann abgegeben werden;

F i g. 2 eine schematische Seitenansicht der Verpakkungsmaschine im Bereich der Klemmbacken nach der Linie2-2in der Fig. 1;

F i g. 3 eine Teilansicht der gebildeten Verpackung im Bereich der Klemmbacken mit einem Temperaturfühler und Heizelementen;

Fig.4 eine schematische Darstellung einer Überwachungsvorrichtung;

Fig.5 ein Schaltbild einer Taktgeberschaltung, die zum Antreiben der Vergleicher von F i g. 4 verwendet wird;

Fig.6 ein Schaltbild zum Abfühlen der durch die verschweißenden Elemente in der Verpackungsmaschi-

ne von F i g. 1 angegebenen elektrischen Energie;

F i g. 7 ein Blockschaltbild, das die Überwachungsvorrichtung ir. einem geschlossenen Regelkreis zeigt, durch den ein Rückkoppeln zum Steuern der Schweißtemperatur erreicht wird.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Verpackungsmaschine 10 empfängt ein Schüttgut, bildet einen Beutel aus heißsiegelfähiger Folie, füllt den Beutel mit dem Schüttgut und verschweißt diesen, worauf er dann die Maschine verläßt. Eine derartige Maschine ist in der Lage, flüssige oder halbflüssige Stoffe wie auch Trocken"· . c zu verpacken.

Ungeachtet der Art des von der Maschine zu verpackenden Schüttguts verläuft der Verpackungsvorgang im allgemeinen wie folgt: Es wird eine Folie Faus heißsiegelfähigem Material, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyfolienpapier u. dergL, durch einen mit schrittweisem Vorschub arbeitenden Mechanismus 13 in einer einzigen Lage von der Zuführrolle R abgezogen und einem Schlauchformer 12 zugeführt. Der Schlauchformer 12 und die Folie F sind so gemessen, daß die Längskanten der Folie sich etwas überlappen, wenn die Folie den Schlauchformer 12 vollständig umgreift Die überlappenden Längsränder werden dann unter e^;n eine längsliegende Beutelnaht erschmelzendes Heizelement 14 gezogen, das die überlappenden Ränder gegen den Schlauchformer drückt und gleichzeitig die Ränder erwärmt, so daß ein Schlauch mit einer kontinuierlichen Längsnaht entsteht

Anschließend wird der Schlauch zwischen eine erste und zweite Klemmbacke 16 bzw. 18 (F i g. 2) gefördert. Die erste Klemmbacke 16 ist an einem pneumatischen Zylinder 20 befestigt und gegenüber der feststehenden zweiten Klemmbacke 18, die durch einen Satz Federn 22 und zugeordnete (nicht dargestellte) Führungen am Rahmen der Maschine nachgiebig getragen wird, hin- und herbewegbar. Der Zylinder 20 wird periodisch durch ein Ventil 24 betätigt und bewirkt, daß die Klemmfläche der ersten Klemmbacke 16 den Schlauch gegen die Klemmfläche der zweiten Klemmbacke 18 drückt und zwar mit einem vorbestimmten Druck, der hauptsächlich durch die Federn 22 bestimmt wird. Zwei streifenförmige Heizelemente 26 und 28 sind mit Abstand zueinander im Kopf 30 der ersten Klemmbacke 16 an der Klemmfläche eingebettet und werden eingeschaltet, während der Schlauch gegen die zweite Klemmbacke 18 geklemmt wird, um querliegende Beutelnähte zusammen zu schweißen.

Bei jedem Klemmvorgang verschließt das untere Heizelement 26 den Mund eines gefüllten Beutels, der aus der Maschine abgeführt werden soll, während das obere Heizelement 28 die Bodennaht des Beutels bildet, der gefüllt und in der nächsten Arbeitsfolge angefordert wurden soll. Das untere Ende des Schläuche ist somit immer durch einen Schweißverschluß geschlossen worden, wenn die Klemmbacken 16, 13 geöffnet werden.

Ein beheizter Abtrenndraht 32 liegt parallel zu und zwischen den beiHen Heizelementen, um den Schlauch längs einer Linie zwischen den von den Heizelementen 26,28 gebildeten Schweißversehlüssen dufchzutrennen. Als Folge fällt ein vollständig verschlossen?r Beutel P (F i g. 1) jedesmal an, wenn sich die Klemmbacken 16, IS öffnen.

Um ein Füller der zu bildenden Beutel zu ermöglichen, führt eine Füllröhre 40 von einem (nicht dargestellten) Speisegefäß oberhalb des Schlauchformers 12 durch diesen hindurch zu einer unterhalb des

Schlauchformers und oberhalb der Klemmbacken gelegenen Stelle, wie F i g. 1 zeigt. Das innerhalb der Beutel P einzuschließende Gut wird in abgemessenen Mengen von der Füllröhre in den bodenseitig verschlossenen Schlauch eingespeist. Zur gleichen Zeit wird der Schlauch durch den Vorschubmechanismus 13 weitergeschoben, so daß das verschlossene Schlauchende zwischen den Klemmbacken 16, 18 abwärts gelangt. Hierauf schließen sich die Klemmbacken am Schlauch, bilden die beiden Schweißverschlüsse, von denen der eine den Beutel P oben schließt, und dann wird der geschlossene Beutel vom Schlauch abgetrennt.

Zur Überwachung des Schweißvorgangs ist ein Temperaturfühler (Thermoelement) 50 im Kopf 52 der /weiten Klemmbacke 18 an einer dem Heizelement 28 in der ersten Klemmbacke 16 unmittelbar gegenüberliegenden Stelle eingebettet Wenigstens der Kopf 52. d. h. der dem Beutel zugewandte Teil der Klemmbacke 18 ist aus einem Werkstoff gefertigt, der eine geringe Wärmekapazität aufweist, z. H. phenolhaltiges oder phenolimprägniertes Fiberglas, das auch den übrigen Teil der Klemmbacke 18 gegen die seitens der Heizelemente 26 und 28 ausgestrahlte Wärme isoliert. Das Thermoelement 50 erfühlt demzufolge hauptsächlich die Temperatur, auf die die Folie während des Schweißvorgangs erwärmt wird. Der Kopf 30 der ersten Klemmbacke 16 kann ebenfalls aus solchem Werkstoff geringer Wärmekapazität gefertigt sein.

Fig. 3 zeigt, daß die Heizelemente 26, 28 elektrisch parallelgeschaltet sind, so daß das Arbeiten oder Nichtarbeiten des einen Elements einen Einfluß auf das andere hat. Eine noch deutlichere Wirkung des einen Heizelements auf das andere ist zu erreichen, wenn man diese in Serie schaltet. In beiden Fällen liefert das Thermoelement 50, obgleich es nur einem der beiden Heizelemente zugeordnet ist. in der Tat eine Anzeige, in welcher Weise die Heizelemente arbeiten, und somit können beide Schweißverschlüsse überwacht werden.

Die vom Thermoelement 50 durchgeführte Überwachung kann sich, wie Fig. 3 zeigt, auch auf die vom Heizelement 14 gebildete Schlauchlängsnaht erstrekken. Die in der Längsnaht zurückgehaltene Restwärme wird auf dem Weg des Schlauchs vom Schlauchformer 12 zu den Klemmbacken 16, 18 vom Thermoelement erfaßt, vorausgesetzt, daß es sich an einer neben dem Schnittpunkt der Schlauchlängsnaht mit der vom Heizelement 28 gebildeten Beutelquernaht befindet. Es hat sich herausgestellt, daß die Empfindlichkeit des Thermoelements in der dargestellten Lage ausreichend ist. um ein fehlerhaftes Arbeiten sowohl des Heizelements 14 als auch des Heizelements 28 zu erfassen.

Das bei Abfüi.ien der Temperatur der Schweißnaht oder -nähte vom Thermoelement 50 erzeugte Signal wird in einer Art und Weise verarbeitet, wie die schematische Darstellung von Fig.4 zeigt Das Thermoelement 50 oder ein anderer Fühler 60 ist mit einem Verstärker 62 verbunden, der das Signal umwandeln und möglicherweise auch umformen kann.

Der Ausgang des Verstärkers 62 liegt an einem oberen Vergleicher 64 und an einem unteren Vergleicher 66, die übliche Differentialvergieicher sind und einen Ausgang erzeugen, wenn das Eingangssignal vom Verstärker 62 einen vorgewählten Bezugswert übersteigt Der den Vergleicher 64 betreibende Bezugswert wird durch ein Potentiometer 68 eingestellt das am negativen Eingang des Vergleichers 64 liegt während das Fühlersignal an den positiven Eingang gelegt wird. Der den Vergleicher 66 betreibende Bezugswert wird durch das mit dem positiven Kingang des Vergleichers 66 verbundene Potentiometer 70 eingestellt, während das Fühlersignal an den negativen Kingang gelegt wird. Mit der dargestellten Dual-Vergleichervorrichtung ist es möglich, sowohl obere als auch untere Grenzwerte festzulegen, innerhalb derer die abgetastete Temperatur fallen muß. urn eine richtige Nahtbildiing zu erreichen. Die Potentiometer 68, 70 sind .Speichereinrichtungen, in denen die oberen und unteren Grenzwerte gespeichert werden. Bei einer den oberen Grenzwert übersteigenden Temperatur kann die Verpackungsfolie brennen und geschwächt werden, so daß der Beutel leicht aufreißen kann. Fällt andererseits die Temperatur unter einen unteren Grenzwert, dann kann eine schwache oder gar keine Verschweißung aulgrund der unzureichenden Erwärmung und Verschmelzung der Folie die Folge sein.

Das Potentiometer 68 wird so eingestellt, daß es den Vergleicher 64 am oberen Grenzwert auslöst, und das Potentiometer 7ö wird so LMiigeMetii, daß es den Vergleicher 66 am unteren Grenzwert auslöst. Der Vergleicher 64 ist mit der Alarmvorrichtung 72 für den oberen Grenzwert, der Vergleicher 66 ist mit der Alarmvorrichtung 74 für den unteren Grenzwert verbunden.

Die Vergleicher 64, 66 können eine Ausschußvorrichtung 76 in Betrieb setzen. Da die Heizelemente 26, 28 gleichzeitig an zwei Beutelnähten arbeiten,, ist ein Sperrkisis vorgesehen, durch den die Ausschußvorrichtung über einen weiteren Verschweißvorgang in Betrieb gehalten wird, nachdem das Grenzwertüberschreitungssignal verschwindet und der Ala· m endet, um sicherzustellen, daß beide oder alle fehlerhaften Beutel abgeleitet wurden.

Ein Taktgeber 78 erzeugt ein Taktsignal in einem vorgewählten Intervall, nachdem die Backen 16, 18 geschlossen sind. Die Vergleicher 64, 66 empfangen dieses Signal und werden von diesem durchgeschaltet. Damit wird ein Vergleich zwischen einer abgetasteten Temperatur und den durch die Potentiometer 68, 70 vorgewählten Grenzwerten während des Verschweißens dann erstellt, wenn die Schweißtemperatur von größter Aussagekraft ist.

F i g. 5 zeigt eine Taktsignalgeberschaltung, die zu einem vorgewählten Intervall, nachdem sich die Klemmbacken 16, 18 geschlossen haben, einen Impuls am Ausgang 80 erzeugt. Zur Einleitung des Taktbetriebs wird ein mechanischer Schalter 82 geschlossen, wenn die Klemmbacken 16, 18 geschlossen sind, wobei der Schalter 82 entweder unmittelbar von den Backen oder über einen Steuernocken betätigt wird. Eine Verzögerungsschaltung aus einem Widerstand 84 und einem Ladekondensator 86 hat in einem vorbestimmten Intervall nach dem Schließen des Schalters 82 eine vorgewählte Ladung aufgenommen, bringt den Unijunction-Transistor 88 in den leitenden Zustand und sendet einen Stromimpuls durch das Steuertor des Siliziumgleichrichters (SCR) 90. Der Regelwiderstand 84 erlaubt ein Einstellen des Ladestroms und dementsprechend auch des Verzögerungsintervalls. Die Widerstände 92, 94 und 96 sind Vorspannungswiderstände zum Auslösen des SCR 90.

Während der Verzögerung wird ein Kondensator 100 durch einen Widerstand 102 aufgeladen, der an der Stromquelle liegt Der Widerstand 104 ist verhältnismäßig klein und kann somit den Kondensator 86 während der Verzögerungszeit nicht richtig aufladen. Beim Triggern des SCR 90 fällt die eine Platte des

Kondensators 100. die ihn mit dem Schalter 82 verbindet, fast auf Erde ab, wodurch die .Spannungshöhe an der gegenüberliegenden Platte stufenweise um einen entsprechenden Betrag ebenfalls abfällt. Demgemäß erfahrt der Eingang der integrierten Impulsformerschaltung 106 einen plötzlichen Spannungsabfall, wobei ein scharfgeformter Impuls an seinem Ausgang entsteht. W^'ieres Formen und Umkehren des Impulses wird vom integrierten Schaltkreis 108 besorgt. Die Ausgangswiderstände 110, 112 empfangen dementsprechend einen scharfen Impuls, der das Taktsignal am Ausgang 80 wird, das die Vergleicher 64, 66 (Fig. 4) auslöst.

F i g. 4 zeigt noch, daß der Fühler 60 als Teil eines geschlossenen Regelkreises /um Steuern des abgetasteten Parameters (Temperatur) verwendet werden kann Der Ausgang des Verstärkers 62 kann einer Parameter-Steuerung 111 zugeführt werden, die ermittelt, ob der abgetastete Parameter mit einem vorgewählten Wert für diesen zusammenfällt; wenn dies nicht der Fall ist. werden geeignete Einstellungen der Parametersteuerung vorgenommen, um den Parameter mit dem vorgewählten Wert in Finklang zu bringen. Bei der Erfassung der Verschweißtemperatur durch das Thermoelement 50 kann die Parametersteuerung beispielsweise die Energiezufuhr zu den Heizelementen 26, 28 regeln. Eine Regelung der durch einen Wechselstrom zugefiihrten Energie wird bequemerweise dadurch erreicht, daß entweder die Stromamplitude verringert oder der Strom phasengesteuert wird, so daß die Heizelemente nur während vorgewählter Abschnitte eines jeden Wechselstroin/yklus erregt werden.

Fig. 6 zeigt eine Abfrage- und Halteschaltung zum Abtasten der an die Heizelemente 26, 28 während der Verschweißung abgegebenen elektrischen Energie. Wie das Thermoelement 50 kann die Schaltung nach Fig. 6 als alleinige Informationsquelle /ur Überwachung der Verschweißung oder aber auch in Kombination mit anderen Meßfühlern verwendet werden.

Die Heizelemente 26. 28 werden von einer Wechselstromquelle 130 durch eine veränderliche Heizsteuerung 132 in begrenzten und gesteuerten Abschnitten jedes Wechselstromzyklus erregt. Ein Ganzwellen-Diodengleichrichter 134 erfaßt und richtet die Wechselstromspannung, die an die Heizelemente gelegt wird; seinem Ausgang ist eine Abfrageschaltung, bestehend aus zwei Trenn- und Begrenzungswiderständen 136 und 138. einem Filter- und Trennkondensator 140 und einem Verstärkerregelungspotentiometer 142, vorgeschaltet. Die am Ausgang des Potentiometers 142 erfaßte Spannungshöhe ist repräsentativ für die während jeder Stromzyklushälfte an die Heizelemente gelegte durchschnittliche Erregungsspannung. Ein Begrenzungswiderstand 144 legt diese Durchschnittsspannung an die Basis eines Transistors 146, der zusammen mit dem Belastungswiderstand 148 einen Triggerkreis für den Betrieb einer integrierten Schaltung während des Zeitintervalls bildet, in der die an die Heizelemente 26, 28 gelegte Durchschnittsspannung den Transistor 146 eingeschaltet hält. Der Ausgang der Triggerschaltung, der vom Belastungswiderstand 148 entwickelt wird, liegt an dem Tor eines Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors (FET) 150 in der integrierten Schaltung, die ferner einen Ladekondensator 152 und einen Belastungswiderstand 154, die über eine Sperrdiode 156 mit dem Drain-Source-Pfad des Transistors 150 in Serie geschaltet sind, umfaßt Die Vorspannungswiderstände 160 und 162, die an einer negativen Stromquelle liegen,

stellen die Spannung her, auf die der Kondensator 152 auflädt, wenn der FET 150 vom Transistor 146 diirchgeschaltet wird.

Somit gibt das Potentiometer 142 während jedes halben Wechselstromzyklus zum Beheizen der Heizelemente 26, 28 eine Triggerspannung ab und läßt den Kondensator 152 sich um einen inkrementellen Betrag aufladen. Eine Folge von an die Heizelemente gegebenen Wechselstromerregerzyklen erhöht die Ladung auf dem Kondensator 152 inkrementell, der am Ende des Verschweißvorgangs eine Gesamtladung ansammelt, die der gesamten an die Heizelemente gegebenen elektrischen Energie oder der von den Heizelementen zum Schmelzen des Folienmaterials entwickelten Gesarntwärmeenergie proportional ist. Die vom Potentiometer 142 zum Aufladen des Kondensators 152 entwickelte Durchschnittsspannung stellt die Durchschnittsenergie dar, die den Heizelementen 26, 28 zugeführt wurde, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob der Wechselstrom amplitudenmoduliert oder phasengesteuert ist. Ein Vergleich der den Heizelementen zugeführten Energie mit einem vorgewählten Wert wird durch die im Zusammenhang mit F i g. 4 beschriebene Überwachungsvorrichtung erreicht, so daß die Abfrage- und Halteschaltung der F i g. 6 nur als ein weiterer Fühler 60 anzusehen ist.

Diese Schaltungen arbeiten solange, wie den Heizelementen 26, 28 Strom zugeführt wird. Falls keine anderen Schritte unternommen werden, fährt der Kondensator 152 fort, eine Ladung anzusammeln und zu halten, bis sie die von den Vorspannungswiderständen 160, 162 festgelegte Spannung erreicht. Da es wichtig ist, die an eine einzelne Verschweißnaht gelieferte elektrische Energie zu messen, entlädt ein Rückstellkreis den Kondensator 152 nach jedem Verschweißvorgang. Der Rückstellkreis umfaßt einen mechanischen Schalter 164. der von der Verpackungsmaschine 10 geschlossen wird, nachdem das Erwärmen der Heizelemente 26, 28 durch die Steuerung 132 beendet ist und die Klemmbacken 16, 18 geöffnet wurden. Die restlichen Bestandteile im Rückstellkreis sind ein Transistor 166, der mittels ein· i Widerstandes 167 im Entladeweg mit dem Kondensator 152 liegt. Die Basis des Transistors 166 liegt über einen Strombegrenzungswiderstand 168 an der Stromquelle, so daß auf ein Schließen des Schalters 164 der Transistor 166 angeschaltet wird und die auf dem Kondensator 152 angesammelte Ladung durch den Widerstand 167 abströmt. Der Kondensator 152 wird deshalb entladen, bevor elektrischer Strom erneut den Heizelementen 26, 28 in einem folgenden Verschweißvorgang zugeführt wird.

Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung die Überwachungsvorrichtung in ihrer Anwendung darauf, iine Rückkopplung zum Steuern der Temperatur während des Verpackungsvorgangs zu liefern. Der Temperaturfühler 50 gibt ein für die Folientemperatur kennzeichnendes Signal ab, das mittels einer selbsttätigen Steuerung 180, z. B. einer optischen Kopplung, an die Eingänge der veränderlichen Heizsteuerung 132 übertragen wird, durch die die Heizelemente 26, 28 in Übereinstimmung mit dem Temperatureinstellelement 182, das als Regel widerstand dargestellt ist, erregt werden. Bei nicht vorhandener Rückkopplungssteuerung stellt der Regelwiderstand des Temperatureinstellelements 182 die Phase eines jeden von der Stromquelle 130 an die Heizelemente übertragenen Wechselstromzyklus fest und dementsprechend kann die an die Heizelemente gelieferte Strommenge eingestellt wer-

den, um eine vorgewählte Temperatur /u liefern, wenn die Verpackungsmaschine 10 eine Anzahl von Arbeitszyklen ausgeführt und somit wirksam alle Übergangszustände eliminiert hat, die ein Inbetriebsetzen der Maschine begleiten. Natürlich kann das Temperatureinstellelement 182 eingangs so festgelegt sein, daß bei Betriebsaufnahme eine höhere Temperatur an den Heizelementen vorherrscht, worauf dann, wenn die Klemmbacken und die zugeordneten Teile einmal die Betriebstemperatur erreicht haben, die Temperatur wieder herabgesetzt werden kann, so daß die zur Fertigung der Beutel verwendete Folie im wesentlichen auf denselben Wärmewert während der Betriebsaufnahme als auch während der späteren Arbeitszyklen erwärmt wird, wobei eine derartige Einstellung des Elements 182 vollständig vermieden werden kann, wenn ein Rückkopplungssystem mit einem Temperaturfühler 50 und einer Steuerung 180 vorgesehen ist.

Die als optische Kopplung ausgebildete selbsttätige

.MCÜci'üng ιου üTfMdui Clic LiCiIi düSScfiucMuc rViOiuuiüde 184 und einen Phototransistor 186, der mit dem Regelwiderstand des Temperatureinstellelement.s 182 parallelgeschaltet ist. An den Phototransistor 186 gibt die Photodiode 184 Licht ab und be· eingeschaltetem Transistor verändert sich dessen Impedanz in Abhängigkeit von den von der Diode 184 empfangenen Photonen. Das zusammengefaßte Arbeiten von Temperaturfühler 50. Verstarker 62 und selbsttätiger Steuerung 180 erfolgt derart, daß bei zunehmender Temperatur die Ausgangsspannung des Verstärkers herabgesetzt wird und weniger Strom durch die Diode 184 fließt. Durch den niedrigen Strom wird weniger Licht an len Phototransistor gegeben, der seinerseits bewirkt, daß der Transistor parallel mit dem Einstellelement 182 eine höhere Impedanz zeigt. Der erwähnte Ablauf geht von der Annahme aus, daß eine Steuerstromspannung an die Basis des Phototransistors gelegt wird, die ihn in den leitenden Zustand versetzt. Eine Zunahme der Impedanz des Transistors 186 erhöht die die Heizsteuerung 132 regelnde Gesamtimpedanz und vermindert die den Heizelementen 26, 28 zugeführte Energie. Die an das Heizelement 14 für die Längsnaht und an den Abtrenndraht 32 gegebene Strommenge kann auch zur selben Zeit eingestellt werden. Die vom Temperaturfühler 50 erfaßte Temperatur sollte sich deshalb einer stetigen Temperatur nähern, die von der Einstellung des Temperatureinstellelements 182 bestimmt ist. In der Tat wird die vom Temperaturfühler 50 erfaßte Temperatur durch die selbsttätige Steuerung 180 rückgekoppelt, so daß gemeinsam mit dem Temperatureinstellelement 182 die gewünschte Schweißtemperalur an der Beutelnaht gegenüber den Heizelementen 26, 28 hergestellt wird.

Die in F i g. 7 dargestellte Steuerung kann für eine kontinuierliche Temperaturrückkopplung während des Betriebs der Verpackungsmaschine oder stattdessen einfach dazu verwendet werden, die niedrigen Temperaturen der Klemmbacken 16, 18 während des Inbetriebsetziingszeitraumes der Maschine zu Kompensieren. Falls das Rückkopplungssystem nur während der Betriebsaufnahmezeit angewendet wird, so wird es betriebsunfähig, wenn die Temperatureinschwingung abgeflacht ist, z. B. nach i'iner gegebenen Anzahl von anfänglichen Verschweißvorgängen. Zu diesem Zweck wird ein Dekadcnzähler 190 mit einem Schalter 19? verbunden, der jedesmal dann einen Impuls erzeugt, wenn die Klemmbacken 16, 18 sich nach einem Verschweißvorgang öffnen. Der Schalter 192 liegt am

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gewählten Zählausgänge, die rechts am Zähler in F i g. 7 gezeigt sind, mit zunehmender Anzahl der durchlaufenden Verschweißvorgänge sequentiell ändern. Einer der gewählten Ausgänge, der einen vorgewählten Zählstand oder eine Anzahl von Nahtverschweißtingen wiedergibt, wird an die Basis des Phototransistor 186 gelegt und liefert ein Sperrsignal, durch das der Transistor abgeschaltet und der Widerstand des Transistors beträchtlich vergrößert wird. Bei a.i.geschaitetem Transistor wird der Kollektor-Emitter-Widerstand gegenüber dem Regelwiderstand des Temperatureinstellelements 182 äußerst groß, und dieses Element 182 regelt tatsächlich die Heizsteuerung 132 selbst.

Gleichzeitig wird das Sperrsignal vom Zähler 190 auch in den Sperreingang des Zählers gegeben, so daß der vorgewählte Zählstand trotz weiterer vom Zähler empfangener, vom Schalter 192 zugeführter Impulse gehalten wird. Der Betrieb des Zählers 190 wird nicht wiederaufgenommen, bis die Verpackungsmaschine wieder in Gang gesetzt wird und der Zähler vom Startschalter 194 der Maschine einen Impuls am Rückctelleingang empfängt. Ein Rückstellen di's Zählers führt zu einem Verlassen seines Sperrzustandes, wodurch der Schalter 192 den Zähler wieder auf den vorgewählten Zählstand laufen läßt, der die Anzahl von Arbeitszyklen wiedergibt, die die Verpackungsmaschine durchzuführen hat. bevor der anfängliche Übergangszustand abgeflaut ist.

I UlTZU 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Überwachung des in einer Verpackungsmaschine zwischen zwei zusammenwirkenden Klemmbacken durchgeführten Schweißvorgangs für einen Schweißverschluß an Beuteln aus heißsiegelfähigem Material gleichzeitig mit der Herstellung des Verschlusses, wobei den Klemmbakken mindestens ein eine querliegende Beutelnaht erschmelzendes Heizelement sowie mindestens ein Temperaturfühler zugeordnet ist, dessen während des Schweißvorgangs wiedergegebenem Signal ein Vergleicher und ein Auswerter zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (28) an der ersten Klemmbacke (16) und der Temperaturfühler (50) an der zweiten Klemmbacke (18) im Bereich der Klemmfläche in Höhe des Heizelements (28) der ersten Klemmbacke (16) angeordne.ist

2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand von dem Heizelement (28) an der ersten Klemmbacke (16) ein weiteres von einer gemeinsamen Stromquelle versorgtes Heizelement (26) zur Herstellung einer zweiten querliegenden Beutelnaht angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (50) ein Thermoelement ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der dem Beutel zugewandte Teil (52) der zweiten Klemmbacke (18) aus einem Werkstoff gerrnger Wärmekapazität besteht.

5. Vorrichtung nach einem u<;r Ansprüche 1 bis 4 für eine Verpackungsmaschine, mit einer Schweißeinrichtung zur Bildung einer Schlauchlängsnaht, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (50) an der zweiten Klemmbacke (18) an einer neben dem Schnittpunkt der Schlauchlängsnaht mit der Beutelquernaht gelegenen Stelle angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Heizelement (26 bzw. 28) ein Temperatureinstellelement (182) einer veränderlichen Heizsteuerung (132) zum Herstellen einer gewünschten Schweißtemperatur und eine mit dem Temperaturfühler (50) gekoppelte selbsttätige Steuerung (180) verbunden sind, die die Temperatur der Heizelemente (26, 28) in Übereinstimmung mit der an der Heizsteuerung (132) eingestellten und der vom Temperaturfühler (50) ermittelten Temperatur verändern.