IT201900006438A1 - Macchina bicchieratrice di tubi in materiale termoplastico e metodo di controllo dello stato termico di una stazione di riscaldamento di detta macchina - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“MACCHINA BICCHIERATRICE DI TUBI IN MATERIALE

TERMOPLASTICO E METODO DI CONTROLLO DELLO STATO

TERMICO DI UNA STAZIONE DI RISCALDAMENTO DI DETTA

MACCHINA”

La presente invenzione ha per oggetto una macchina bicchieratrice perfezionata.

In particolare, la presente invenzione concerne una macchina bicchieratrice comprendente una stazione di riscaldamento perfezionata delle porzioni di estremità di tubi in materiale termoplastico.

La presente invenzione concerne inoltre un metodo di controllo dello stato termico di una stazione di riscaldamento di una macchina bicchieratrice. Le macchine bicchieratrici sono macchine in cui, previo riscaldamento, estremità di tubi in materiale termoplastico sono sottoposte ad una lavorazione di deformazione plastica allo stato caldo, appunto per formare un “bicchiere” atto al collegamento di porzioni di tubo in successione.

Queste macchine comprendono quindi una o più stazioni di riscaldamento per far raggiungere lo stato caldo all’estremità del tubo e almeno una stazione per sagomare la forma del bicchiere su tale estremità riscaldata. Le macchine bicchieratrici devono lavorare tubi in molteplici materie plastiche: Polipropilene (PP), Polietilene ad alta densità (HDPE), Polivinilcloruro (PVC) ecc.. e le differenze intrinseche di tali diversi materiali portano a realizzare macchine bicchieratrici anche molto diverse tra loro.

Se ad esempio si mettono a confronto macchine bicchieratrici per Polipropilene, Polietilene con una macchina bicchieratrice per tubi in PVC, tali due tipologie sembrano macchine completamente diverse, anche se quello che fanno è sostanzialmente uguale.

Il motivo principale è che il HDPE ed il PP rispetto al PVC, PMMA o altri, sono materiali semicristallini e quindi non esibiscono alle temperature di lavoro una temperatura di transizione vetrosa come il PVC, ovverosia non rammolliscono.

Infatti, il PVC (anche se più propriamente si dovrebbe parlare di PVC-U, polivinilcroruro rigido) è un materiale sostanzialmente amorfo che a temperatura ambiente esibisce un comportamento meccanico fragile simile al vetro; a temperature superiori a 75°C-80°C (temperatura di transizione vetrosa Tg) il PVC-U inizia a rammollire esibendo un comportamento plastico gommoso. Normalmente con il tubo di PVC-U la fase di bicchieratura consente un campo di stato termico ottimale relativamente ampio. Indicativamente, le temperature ottimali per un processo di bicchieratura del tubo in PVC-U sono comprese tra 90°C e 125°C.

Come detto PP e HDPE sono materiali che a temperatura ambiente esibiscono un comportamento semicristallino, ovverosia coesistono insieme una configurazione macromolecolare ordinata cristallina e una configurazione macromolecolare amorfa disordinata. A temperatura ambiente la parte amorfa si trova in uno stato di liquido viscoso, quindi la temperatura ambiente è temperatura superiore alla temperatura di transizione vetrosa della parte amorfa del materiale. A temperatura ambiente PP e HDPE esibiscono un comportamento meccanico duttile e tenace. Diversamente dal PVC-U, PP e HDPE presentano una temperatura di fusione, ovverosia quella temperatura oltre la quale si determina la distruzione del reticolo cristallino e il passaggio di stato da solido a liquido. La temperatura di fusione del PP è circa 165°C mentre quella dell’HDPE è circa 134°C.

Il passaggio da fase solida a quella liquida è repentino ed avviene in un campo molto ristretto di temperatura pari a circa ± 1°C. A temperature superiori a quella di fusione il processo di formatura del bicchiere allo stato caldo non è realizzabile.

PP e HDPE rammolliscono a temperature prossime a quella di fusione e il campo di lavoro allo stato plastico è di pochi gradi al di sotto di questa temperatura, ovverosia 165°C per il PP e 134°C per l’HDPE.

Il campo di lavorazione è quindi molto limitato e, in funzione anche della complessità della forma del bicchiere da formare può essere richiesto un maggiore o minore avvicinamento alla temperatura di fusione.

Infatti, ad esempio nel caso del PP lavorare lo stesso tubo a 158°C richiede uno sforzo molto maggiore rispetto ad eseguire la stessa lavorazione a 162°C.

Alla luce di quanto sopra, nel processo di bicchieratura dei tubi in PP e HDPE, la temperatura di lavoro allo stato caldo può variare in un campo molto ristretto, indicativamente ± 2°C, attorno al determinato valore ottimale.

Non solo si deve quindi cercare di mantenere la temperatura del materiale da formare all’interno di un range molto ristretto ma anche la porzione di tubo da lavorare deve anche avere una temperatura sostanzialmente uniforme.

Infatti, rispetto ai tubi in PVC-U, i più comuni processi di bicchieratura applicati ai tubi di PP e HDPE richiedono una distribuzione di temperatura lungo l'asse del tubo, nella circonferenza e nello spessore di parete quasi uniforme, in quanto con temperature diverse in zone diverse del tubo si avrebbe un diverso comportamento al ritiro delle diverse zone del bicchiere e, conseguentemente, un’inaccettabile distorsione di forma e un’instabilità dimensionale del bicchiere.

Per i motivi sopraindicati nelle stazioni di riscaldamento delle macchine bicchieratrici per tubi in PP e HDPE sono diffusamente applicati forni di riscaldamento a contatto. Sostanzialmente i forni a contatto sono configurati con masse metalliche che aderiscono alla superficie di estremità del tubo. Le masse metalliche sono termo-controllate, ovverosia sono mantenute ad una determinata temperatura e trasferiscono il calore alla parete del tubo per conduzione. Normalmente il forno a contatto è configurato con gusci che avvolgono l'esterno della parete del tubo.

Nello stesso forno, all'interno del tubo può essere inserito un mandrino riscaldante sempre per contatto oppure un dispositivo che opera con diverso sistema di trasmissione del calore. Tali mezzi riscaldanti interni risultano però particolarmente complessi sia dal punto di vista strutturale che da quello operativo. Infatti, i tubi in materiale termoplastico sono tipicamente prodotti con processo di estrusione in cui la calibrazione della forma circolare e dimensionale del tubo avviene, in continuo, direttamente sulla superficie esterna del tubo che, pertanto, risulta regolare e precisa; diversamente, forma geometrica e dimensioni della superficie interna, non calibrata nel processo di estrusione, risultano irregolari. Conseguentemente risulta difficile trasmettere calore verso la superficie interna del tubo. Anche per questa ragione normalmente si preferisce realizzare un riscaldamento del tubo prevalentemente per contatto esterno, adottando per il riscaldamento interno soluzioni che rendono solo più veloce il processo di riscaldamento e comunque tali da non creare discontinuità termiche nella parete del tubo.

I forni a contatto presentano normalmente una conformazione a morsa, così da stringersi sulla porzione del tubo da riscaldare.

Più precisamente, i forni a contatto di tipo noto e più diffusi presentano due semi-morse riscaldanti su ciascuna delle quali è installato un elemento di riduzione metallico destinato ad entrare in contatto col tubo da riscaldare.

La presenza dell’elemento di riduzione è necessaria per consentire allo stesso forno di riscaldare tubi di diverso diametro, consentendo cioè un rapido e semplice cambio di formato in lavorazione.

Diversamente, per ciascun differente formato di tubo si dovrebbe disporre di differenti forni di riscaldamento, con ciò accrescendo esponenzialmente i costi di impianto alla luce dei numerosissimi differenti formati che il mercato richiede.

Nei forni di tipo noto sopra descritti, gli elementi riscaldanti, tipicamente resistenze elettriche a cartuccia, sono installati nelle semi-morse, così da non essere interessati dalle operazioni di cambio formato che prevedono la sostituzione degli elementi di riduzione.

Gli elementi di riduzione hanno una rilevante massa metallica realizzata in un materiale con elevate proprietà di conduzione del calore, tipicamente una lega di alluminio e presentano uno o più alloggiamenti per rispettivi tubi da riscaldare, in numero compatibile con il diametro nominale del tubo stesso.

Ciascun elemento di riduzione è fissato stabilmente alla rispettiva semimorsa mediante viti prigioniere in modo da assicurare, in corrispondenza delle aree di accoppiamento, il miglior contatto tra le rispettive superfici della semi-morsa e dell’elemento di riduzione.

Una termocoppia di rilevamento della temperatura è normalmente inserita nel corpo di una o di entrambe le semi-morse, così da monitorare lo stato termico della stessa.

Talvolta, in alternativa, una termocoppia, vantaggiosamente del tipo ad attacco rapido, è inserita nell’elemento di riduzione così da misurare la temperatura in prossimità dell’alloggiamento del tubo da riscaldare.

Entrambe le suddette disposizioni delle termocoppie non garantiscono il mantenimento in modo semplice della temperatura in prossimità dei tubi in quanto molteplici aspetti influiscono sul riscaldamento/raffreddamento delle componenti del forno a contatto.

In particolare, variabili in grado di complicare il mantenimento di una corretta temperatura di riscaldamento sono costituite dalle superfici di accoppiamento sopra descritte che, se anche solo leggermente ossidate, o non perfettamente a contatto, costituiscono una barriera al trasferimento del calore, oppure le continue aperture e chiusure del forno per l’estrazione dei tubi riscaldati e l’inserimento di nuovi tubi da riscaldare o altre ancora.

In buona sostanza, per rilevare una temperatura significativa ai fini della ottimale lavorazione del tubo sarebbe opportuno posizionare la termocoppia in prossimità del tubo da riscaldare ma così si è lontano dall’erogazione di potenza termica (con inevitabili inerzie termiche) ed oltretutto in mezzo si trova, come detto, una separazione fisica tra le superfici della semi-morsa madre e dell’elemento di riduzione, circostanze queste che rendono piuttosto incerta e imprevedibile la risposta del sistema.

Anche mettendo la termocoppia vicino all’elemento riscaldante il risultato non migliora di molto. Infatti, sebbene si possa sperare in una risposta più rapida nell’attivazione o disattivazione dell’elemento riscaldante, la contropartita è che non si hanno indicazioni precise sulla effettiva temperatura in prossimità del tubo.

Le difficoltà connesse agli inconvenienti sopra descritti sono talvolta superate empiricamente mediante l’esperienza e l’intuito degli operatori, circostanza questa che costituisce chiaramente un limite alla ripetibilità di un corretto ciclo di trattamento.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire una macchina bicchieratrice ed un metodo di controllo dello stato termico di una stazione di riscaldamento di una macchina bicchieratrice che superino gli inconvenienti e le problematiche della tecnica nota e consentano di attuare un riscaldamento preciso, accurato e ripetibile dei tubi in materiale termoplastico da avviare alla fase di formatura del bicchiere.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una macchina bicchieratrice che sia di pratico utilizzo e di semplice ed economica realizzazione.

Questi scopi ed altri ancora, che meglio appariranno nel corso della descrizione che segue, sono raggiunti, in accordo con la presente invenzione, da una macchina bicchieratrice di tubi in materiale termoplastico e da metodo di controllo dello stato termico di una stazione di riscaldamento di tale macchina, comprendenti le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle rivendicazioni annesse.

Le caratteristiche tecniche dell’invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

- la figura 1 illustra, in una vista schematica in sezione, una stazione di riscaldamento per una macchina bicchieratrice realizzata in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 illustra, in una vista schematica in elevazione frontale, la stazione di riscaldamento di cui alla figura 1;

- la figura 3 illustra, in uno schema a blocchi, aspetti funzionali della macchina bicchieratrice secondo l’invenzione.

Secondo quanto illustrato in figura 1, in accordo con la presente invenzione col numero 1 di riferimento è indicata nel suo complesso una stazione di riscaldamento di tubi 2 in materiale termoplastico da inserirsi in una macchina bicchieratrice, non illustrata nel suo insieme.

In breve, come detto, la macchina bicchieratrice comprende, a valle della stazione 1 di riscaldamento, una stazione di formatura, non illustrata, in corrispondenza della quale i tubi 2 riscaldati sono sottoposti ad un processo di formatura per la definizione di un bicchiere in prossimità di una loro porzione 2a di estremità longitudinale.

Vantaggiosamente, nel caso di macchina bicchieratrice comprendente due o più stazioni di riscaldamento, la stazione 1 di riscaldamento secondo l’invenzione è posta immediatamente a monte della citata e non illustrata stazione di formatura dei tubi 2.

Con riferimento alla figura 1, la stazione 1 di riscaldamento assume in sostanza la conformazione di un forno a contatto in cui cioè la citata porzione 2a di estremità del tubo 2 in materiale termoplastico è riscaldata per conduzione, nel contatto tra il tubo 2 stesso ed una massa metallica riscaldata.

In dettaglio, con riferimento alle figure 1 e 2, la stazione 1 di riscaldamento comprende una coppia di semi-morse 3a, 3b le quali sono movimentate, mediante dispositivi di tipo noto e non illustrati, tra una configurazione reciproca allontanata, non illustrata, ed una configurazione reciproca avvicinata, visibile in figura 1, per consentire rispettivamente l’inserimento/estrazione dei tubi 2 al suo interno ed il trattamento termico degli stessi.

Ai fini della presente trattazione, ci riferiamo unicamente alla citata configurazione reciproca avvicinata poiché è proprio in tale configurazione che avviene il riscaldamento del tubo 2 in materiale termoplastico oggetto della presente invenzione.

In dettaglio, la stazione 1 comprende una semi-morsa 3a superiore ed una semi-morsa 3b inferiore.

Le semi-morse 3a, 3b superiore e inferiore supportano rispettivi elementi 4a, 4b di riduzione i quali sono configurati per combinarsi reciprocamente per abbracciare a contatto i tubi 2 in materiale termoplastico in corrispondenza della loro porzione 2a d’estremità.

Gli elementi 4a, 4b di riduzione hanno la funzione, come già sopra indicato, di consentire allo stesso forno, o stazione di riscaldamento, di riscaldare tubi 2 di diverso diametro.

Gli elementi 4a, 4b di riduzione hanno una rilevante massa metallica realizzata in un materiale con elevate proprietà di conduzione del calore, tipicamente una lega di alluminio, e definiscono alloggiamenti 5 per rispettivi tubi 2 da riscaldare.

Ciascun elemento 4a, 4b di riduzione è fissato stabilmente alla rispettiva semi-morsa 3a, 3b mediante collegamenti 6 filettati.

Su ciascuna semi-morsa 3a, 3b sono installati rispettivi organi 7 riscaldatori.

Nella forma realizzativa illustrata, ciascuna semi-morsa 3a, 3b presenta cinque organi 7 riscaldatori inseriti in rispettive cavità ricavate nella massa metallica della semi-morsa 3a, 3b.

Vantaggiosamente gli organi 7 riscaldatori sono resistenze elettriche a cartuccia, sviluppantisi longitudinalmente parallele ad un asse A del tubo 2 in riscaldamento.

Secondo quanto illustrato in figura 1, all’interno di ciascuna semi-morsa 3a, 3b è inserita una rispettiva termocoppia 8.

Vantaggiosamente le termocoppie 8 sono collocate in prossimità di ciascun organo 7 riscaldatore.

Con riferimento alla preferita forma realizzativa illustrata nelle allegate figure, all’interno di ciascun elemento 4a, 4b di riduzione è inserita una rispettiva termocoppia 9.

Vantaggiosamente le termocoppie 9 sono collocate in prossimità di un alloggiamento 5.

Le termocoppie 8 collocate sulle semi-morse 3a, 3b definiscono nel loro insieme, per la stazione 1 di riscaldamento, primi mezzi di rilevamento della temperatura.

Le termocoppie 9 collocate sugli elementi 4a, 4b di riduzione definiscono nel loro insieme, per la stazione 1 di riscaldamento, secondi mezzi di rilevamento della temperatura.

Secondo quanto schematicamente illustrato in figura 3, la stazione 1 di riscaldamento secondo la presente invenzione comprende, indicato con un blocco 10, un primo controllore PID e, indicato con un blocco 11, un secondo controllore PID.

Ai fini della presente trattazione con l’espressione controllore PID (proporzionale, integrale, derivativo) si intende un dispositivo elettronico in grado di acquisire in ingresso un valore da un determinato processo (nel caso specifico un valore di temperatura) e di confrontarlo con un valore di riferimento. La differenza, il cosiddetto segnale di errore, è quindi utilizzata per determinare il valore della variabile di uscita del controllore.

Come sarà anche meglio illustrato nel seguito, il primo controllore 10 è configurato per gestire l’alimentazione del o degli organi 7 riscaldatori in base alla differenza tra la temperatura TM rilevata sulla semi-morsa 3a, 3b ed una temperatura TSM desiderata per la stessa semi-morsa 3a, 3b.

Differentemente, il secondo controllore 11 è configurato per generare un valore di tale temperatura TSM desiderata delle semi-morse 3a, 3b in base alla differenza tra una temperatura TR rilevata sugli elementi 4a, 4b di riduzione ed una temperatura TL di lavoro desiderata che è stata preventivamente determinata.

Il funzionamento dei citati primo e secondo controllore PID 10, 11 così come quello delle termocoppie 8 e 9 è gestito e regolato da un’unità computerizzata di controllo e comando non illustrata nelle allegate figure. La citata e non illustrata un’unità computerizzata di controllo e comando è infatti configurata per ricevere l’impostazione della sopra detta temperatura TL di lavoro desiderata e per gestire attraverso il primo e secondo controllore 10, 11 PID la regolazione della potenza elettrica di alimentazione degli organi 7 riscaldatori elettrici in modo da far raggiungere agli elementi 4a, 4b di riduzione proprio la temperatura TL di lavoro desiderata.

Vantaggiosamente, la stazione 1 di riscaldamento comprende per ciascuna semi-morsa 3a, 3b e relativo elemento 4a, 4b di riduzione, un rispettivo primo controllore 10 PID ed un rispettivo secondo controllore 11 PID. Grazie a questa architettura, come sarà dettagliatamente chiarito anche nella descrizione funzionale che segue, la stazione 1 di riscaldamento è in grado di ottimizzare il proprio funzionamento anche in presenza di circostanze che possono influenzare in maniera differente lo stato termico dei due insiemi semi-morsa/elemento di riduzione superiore ed inferiore.

La descrizione che segue è fatta con riferimento ad un solo insieme semimorsa/elemento di riduzione, tenuto conto del fatto che ciascun dei due insiemi superiore ed inferiore è gestito dai rispettivi controllori 10, 11 PID in maniera autonoma.

In uso, si provvede ad impostare, sulla citata e non illustrata unità computerizzata di controllo e comando, la temperatura TL di lavoro che rappresenta la temperatura che si desidera ottenere stabilmente nell’elemento 4a, 4b di riduzione in corrispondenza della zona destinata ad entrare in contatto con i tubi 2 in materiale plastico da riscaldare, ovverosia in corrispondenza degli alloggiamenti 5.

Il sistema, in questo caso l’unità computerizzata di controllo e comando, stabilisce inizialmente il valore TL impostato anche come temperatura TSM di set point della semi-morsa 4a, 4b.

In altre parole, inizialmente si impone TSM = TL

Sulla base di tale temperatura TSM di set point agisce il primo controllore 10 PID il quale gestisce l’erogazione di energia elettrica al o agli organi 7 riscaldatori agenti sulla semi-morsa 3a, 3b fintanto che la temperatura TM rilevata sulla stessa semi-morsa 3a, 3b dalla relativa termocoppia 8 non eguaglia il valore TSM di set point impostato, raggiungendo pertanto un determinato grado di stabilità.

Raggiunta la richiesta stabilità nella temperatura TM rilevata sulla semimorsa 3a, 3b è quindi attivato il secondo controllore 11 PID il cui compito è quello di confrontare la temperatura TR rilevata dalla termocoppia 9 posta sull’elemento 4a, 4b di riduzione con la temperatura TL di lavoro desiderata e modificare conseguentemente la temperatura TSM di set point.

In altre parole, il secondo controllore 11 PID, una volta che sia raggiunta la stabilità termica sulla semi-morsa 3a, 3b, verifica l’effetto, in termini di temperatura, di tale stato termico sul relativo elemento 4a, 4b di riduzione: se la temperatura TR è ancora inferiore al valore TL desiderato allora è necessario elevare quello stato termico e per far questo il secondo controllore 11 PID provvede a modificare (ovverosia, aggiornare), elevandolo, il valore della temperatura TSM di set point; a questa modifica o aggiornamento reagisce il primo controllore 10 PID il quale conseguentemente, riscontrando uno scostamento ∆T tra la temperatura TSM di set point e la temperatura TM rilevata sulla semi-morsa 3a, 3b dalla termocoppia 8, provvede ad erogare energia elettrica al o agli organi 7 riscaldatori fintanto che non si azzera il citato scostamento ∆T e la temperatura TM rilevata sulla semi-morsa 3a, 3b non si attesti stabilmente al nuovo valore di set point richiesto.

Il processo è iterativo e si arresta quando la temperatura TR letta sull’elemento 4a, 4b di riduzione dalla relativa termocoppia 9 eguaglia il valore della temperatura TL di lavoro desiderata che è stato impostato inizialmente.

Vantaggiosamente, la frequenza con cui è reiterata la fase di controllare operata dal primo controllore 10 PID è differente da quella con cui si reitera il controllo operato dal secondo controllore 11 PID.

In altre parole, la fase di aggiornare la temperatura desiderata TSM della semi-morsa 3a, 3b operata dal secondo controllore 11 PID è reiterata con una frequenza inferiore, anche di dieci volte, rispetto alla frequenza con cui è reiterata l’azione del primo controllore 10 PID.

In tal modo è operativamente possibile considerare il regime della temperatura TR letta sull’elemento 4a, 4b di riduzione sostanzialmente stazionario rispetto a quello della temperatura TM rilevata sulla semi-morsa 3a, 3b.

Vantaggiosamente, come detto, ogni coppia semi-morsa/riduttore ha la propria coppia di controllori 10, 11 PID primo e secondo.

In particolare, è importante rilevare che in funzione dei moti convettivi esistenti all’interno della stazione di riscaldamento anche in relazione a elementi riscaldatori aggiuntivi interni al tubo, non illustrati ma normalmente presenti, lo stato termico dell’insieme semi-morsa/elemento riduttore superiore è differente da quello dell’insieme semimorsa/elemento riduttore inferiore.

Tale circostanza è opportunamente gestita dalla stazione 1 di riscaldamento secondo la presente invenzione nella sua configurazione che prevede differenti controllori 10, 11 PID primo e secondo rispettivamente per l’insieme semi-morsa/elemento riduttore superiore e inferiore.

In altre parole, poiché il moto convettivo porterà maggior calore verso l’elemento di riduzione superiore, i controllori 10, 11 PID primo e secondo gestiranno il riscaldamento dell’insieme semi-morsa/elemento riduttore superiore in maniera differente da quanto accadrà per l’insieme semimorsa/elemento riduttore inferiore, i cui organi 7 riscaldatori saranno pertanto spinti a compensare quel calore che in virtù dei moti convettivi si trasferisce verso l’insieme semi-morsa/elemento riduttore superiore.

La caratteristica della stazione di riscaldamento dove ogni coppia semimorsa/riduttore ha la propria coppia di controllori 10, 11 PID primo e secondo si associa vantaggiosamente ad una configurazione dell’unità di comando e controllo che permette di impostare due valori distinti della temperatura di lavoro desiderata: un valore specifico per la coppia semimorsa/riduttore superiore e un valore specifico per la coppia semimorsa/riduttore inferiore.

Si tratta di valori diversi di temperatura TL preventivamente determinati e desiderati.

Infatti, nelle circostanze in cui gli effetti convettivi correlati ai riscaldatori aggiuntivi interni al tubo sono particolarmente rilevanti, per ottenere uno stato termico finale dell’estremità del tubo in ridotti tempi di ciclo, ma comunque ottimale per la bicchieratura, quindi uniforme, risulta efficace impostare per la coppia semi-morsa/riduttore superiore una temperatura TL più bassa rispetto a quella impostata per la coppia semi-morsa/riduttore inferiore.

Secondo varianti realizzative della macchina bicchieratrice in accordo la presente invenzione, non illustrate ma comunque rientranti nel medesimo concetto inventivo, tra le semi-morse 3a, 3b e gli elementi 4a, 4b di riduzione dotati di termocoppie 9 sono previsti corpi adattatori intermedi costituiti essenzialmente da semplici masse metalliche.

La macchina bicchieratrice ed il metodo di controllo dello stato termico della stazione di riscaldamento secondo l’invenzione raggiungono gli scopi prefissi e conseguono importanti vantaggi.

Un primo vantaggio connesso all’invenzione è dato dalla possibilità di raggiungere, in sostanziale automatismo e senza l’intervento di operatori, la temperatura desiderata sugli elementi di riduzione in corrispondenza degli alloggiamenti dei tubi da riscaldare.

In altre parole, mediante l’azione dei due controllori PID è possibile limitare l’intervento dell’operatore alla semplice impostazione della temperatura desiderata.

Inoltre, grazie alla macchina e al metodo secondo l’invenzione eventuali influenze esterne sullo stato termico della stazione di riscaldamento sono rilevabili e compensate in maniera autonoma e automatica.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina bicchieratrice di tubi (2) in materiale termoplastico, comprendente almeno una stazione (1) di riscaldamento dei tubi (2) da formare ed una stazione di formatura in corrispondenza della quale una porzione (2a) di estremità di detti tubi (2) è conformata a bicchiere, detta almeno una stazione (1) di riscaldamento comprendendo: - una coppia di semi-morse (3a, 3b) atte a chiudersi attorno a detta porzione (2a) di estremità dei tubi (2), - due elementi (4a, 4b) di riduzione supportati ciascuno da una rispettiva semi-morsa (3a, 3b) e configurati per combinarsi reciprocamente per abbracciare a contatto detti tubi (2) in corrispondenza di detta loro porzione (2a) di estremità, - almeno un organo (7) riscaldatore elettrico operativamente disposto in ciascuna di dette semi-morse (3a, 3b), - primi mezzi (8) di rilevamento della temperatura disposti in almeno una di dette semi-morse (3a, 3b), in prossimità di detto organo (7) riscaldatore, - secondi mezzi (9) di rilevamento della temperatura disposti su almeno uno di detti elementi (4a, 4b) di riduzione, - un primo controllore (10) PID configurato per gestire l’alimentazione di detto organo (7) riscaldatore in base alla differenza tra una temperatura (TM) rilevata su detta semi-morsa (3a, 3b) ed una temperatura (TSM) desiderata in detta semi-morsa (3a, 3b), - un secondo controllore (11) PID configurato per generare un valore di detta temperatura (TSM) desiderata delle semi-morse (3a, 3b) in base alla differenza tra una temperatura (TR) rilevata su detto elemento (4a, 4b) di riduzione da detti secondi mezzi (9) di rilevamento della temperatura, ed una temperatura (TL) di lavoro desiderata di detto elemento (4a, 4b) di riduzione preventivamente determinata.
2. 2. Macchina bicchieratrice secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto di comprendere un’unità computerizzata di controllo e comando configurata per ricevere l’impostazione di detta temperatura (TL) di lavoro desiderata e gestire attraverso detti primo e secondo controllore (10, 11) PID la regolazione della potenza elettrica di alimentazione di detto almeno un organo (7) riscaldatore elettrico per far raggiungere a detto elemento (4a, 4b) di riduzione detta temperatura (TL) di lavoro desiderata.
3. 3. Macchina bicchieratrice secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di rilevamento della temperatura primi e secondi comprendono termocoppie (8, 9), caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una rispettiva termocoppia (8) disposta in ciascuna di dette semi-morse (3a, 3b), e dal fatto di comprendere almeno una rispettiva termocoppia (9) disposta in ciascuno di detti elementi (4a, 4b) di riduzione.
4. 4. Macchina bicchieratrice secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di comprendere per ciascuna semi-morsa (3a, 3b) e relativo elemento (4a, 4b) di riduzione, un rispettivo primo controllore (10) PID ed un rispettivo secondo controllore (11) PID.
5. 5. Macchina bicchieratrice secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta stazione (1) di riscaldamento è posizionata immediatamente a monte di detta stazione di formatura in corrispondenza della quale una porzione (2a) di estremità di detti tubi (2) è conformata a bicchiere.
6. 6. Metodo di controllo dello stato termico di una stazione di riscaldamento di una macchina bicchieratrice di tubi (2) in materiale termoplastico, comprendente le fasi di: - predisporre una stazione (1) di riscaldamento dei tubi (2) comprendente una coppia di semi-morse (3a, 3b), due elementi (4a, 4b) di riduzione supportati ciascuno da una rispettiva semi-morsa (3a, 3b) e configurati per combinarsi reciprocamente per abbracciare a contatto detti tubi (2) in corrispondenza di una loro porzione (2a) di estremità, - predisporre almeno un organo (7) riscaldatore elettrico operativamente disposto in ciascuna di dette semi-morse (3a, 3b), - impostare una temperatura (TL) di lavoro desiderata per detti elementi (4a, 4b) di riduzione, - rilevare la temperatura (TM) di detta semi-morsa (3a, 3b) in prossimità dell’organo (7) riscaldatore, - controllare l’alimentazione elettrica di detto organo (7) riscaldatore per mezzo di un primo controllore (10) PID in base alla differenza tra la temperatura (TM) rilevata in detta semi-morsa (3a, 3b) ed una temperatura (TSM) di riferimento desiderata per detta semi-morsa (3a, 3b), - rilevare la temperatura (TR) di un corrispondente elemento (4a, 4b) di riduzione supportato da detta semi-morsa (3a, 3b), - controllare detta temperatura (TSM) desiderata per mezzo di un secondo controllore (11) PID in base alla temperatura (TR) rilevata sul corrispondente elemento (4a, 4b) di riduzione, - reiterare dette fasi di controllare, operate per mezzo di detti primo e secondo controllore (10, 11) PID, fintanto che la temperatura (TR) rilevata nel corrispondente elemento (4a, 4b) di riduzione non eguaglia la temperatura (TL) di lavoro desiderata.
7. 7. Metodo di controllo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta fase di controllare detta temperatura (TSM) desiderata comprende la fase di aggiornare il valore di detta temperatura (TSM) di riferimento desiderata per detta semi-morsa (3a, 3b).
8. 8. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 e 7, caratterizzato dal fatto che detta fase di reiterare dette fasi di controllare è attuata con frequenze differenti per detti primo e secondo controllore (10, 11) PID.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato che la frequenza con cui è reiterata detta fase di controllare operata con detto primo controllore (10) PID è almeno dieci volte maggiore di quella con cui è reiterata detta fase di controllare operata con detto secondo controllore (11) PID.
10. 10. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 9, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di imporre inizialmente quale primo valore di detta temperatura (TSM) di riferimento desiderata per detta semi-morsa (3a, 3b), il valore di detta temperatura (TL) di lavoro desiderata.
11. 11. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 10, caratterizzato dal fatto che detta fase di reiterare è attuata solamente quando è raggiunta una prima condizione di regime stazionario della temperatura (TR) rilevata sull’elemento (4a, 4b) di riduzione.