ITBO20010224A1 - Metodo di rilevamento della temperatura di una cinghia almeno parzialmente metallica in una macchina impacchettatrice ed unita' di sigillatu - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
dell'invenzione industriale dal titolo:
"Metodo di rilevamento della temperatura di una cinghia almeno parzialmente metallica in una macchina impacchettatrice ed unità di sigillatura."
La presente invenzione è relativa ad un metodo di rilevamento della temperatura di una cinghia almeno parzialmente metallica in una macchina impacchettatrice.
Alcune macchine impacchettatrici sono equipaggiate con cinghie almeno parzialmente metalliche, le quali vengono riscaldate ad induzione elettromagnetica per sigillare del materiale di incarto. In questo tipo di macchine ciascuna cinghia fa parte di una unità di sigillatura, la quale comprende, oltre alla cinghia richiusa ad anello attorno a due pulegge, un dispositivo di rilevamento e di controllo della temperatura della cinghia stessa.
La cinghia viene fatta avanzare lungo un percorso di avanzamento determinato e definisce un ramo operativo lungo il quale viene disposta a contatto con un foglio di incarto di materiale termoplastico avvolto attorno ad un articolo per fondere una porzione del materiale di incarto e sigillare il foglio di incarto attorno all’articolo stesso.
Il dispositivo di rilevamento e di controllo della temperatura comprende un nucleo ferromagnetico accoppiato alla cinghia e ad un circuito primario di alimentazione per indurre una corrente nella cinghia e riscaldare la cinghia ad induzione, ed un sensore per rilevare la temperatura della cinghia. La temperatura rilevata viene impiegata per controllare il circuito di alimentazione e mantenere la temperatura della cinghia nell’intorno di un valore impostato durante il funzionamento della macchina impacchettatrice.
Dal momento che la cinghia viene fatta avanzare a velocità elevata e in modo continuo, i sensori impiegati per rilevare la temperatura sono del tipo senza contatto. Tali sensori sono generalmente dei pirometri o delle termocoppie ad infrarosso e presentano gli svantaggi di essere particolarmente costosi e nello stesso tempo poco precisi. Infatti, tali sensori sono basati sull’analisi spettrale dell’emissione della cinghia, la quale cambia colore in modo non controllabile durante l’uso, con la conseguenza di influenzare l’emissione e rendere poco accurata la misura della temperatura. Lo scopo della presente invenzione è realizzare un metodo di rilevamento della temperatura di una cinghia almeno parzialmente metallica in una macchina impacchettatrice che sia in grado di ovviare agli inconvenienti dell’arte nota e che, in particolare, sia in grado di fornire una misura accurata della temperatura a costi ridotti.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di rilevamento della temperatura di una cinghia almeno parzialmente metallica in una macchina impacchettatrice per sigillare del materiale di incarto, in cui la detta cinghia è richiusa ad anello ed è riscaldata da una corrente elettrica indotta da un primo avvolgimento elettrico accoppiato alla detta cinghia, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di rilevare un primo segnale correlato alla tensione applicata alla cinghia ed un secondo segnale correlato alla corrente circolante nella cinghia e di calcolare il valore di resistenza elettrica della cinghia in funzione del primo segnale e del secondo segnale, la detta temperatura della cinghia essendo correlata al detto valore di resistenza elettrica della cinghia da una funzione caratteristica.
La presente invenzione è inoltre relativa ad una unità di sigillatura. Secondo la presente invenzione viene realizzata una unità di sigillatura di materiale di incarto in una macchina impacchettatrice, caratterizzata dal fatto di comprendere una cinghia almeno parzialmente metallica richiusa ad anello e definente un ramo operativo, lungo il quale la detta cinghia è atta ad essere disposta a contatto con il materiale di incarto ed un ramo di ritorno lungo il quale la cinghia è accoppiata ad un dispositivo di controllo e di rilevamento della temperatura della cinghia stessa.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 è una vista, con parti asportate per chiarezza, di una unità di sigillatura che attua il metodo oggetto della presente invenzione; e
- la figura 2 è una vista, con parti asportate per chiarezza, di uno schema elettrico dell’unità della figura 1.
Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicata nel suo complesso una unità di sigillatura di una macchina 2 impacchettatrice di articoli 3 in fogli 4 di incarto di materiale termoplastico. L’unità 1 di sigillatura comprende una cinghia 5 almeno parzialmente metallica, ed un dispositivo 6 di rilevamento e di controllo della temperatura T della cinghia 5.
La cinghia 5 è richiusa ad anello ed è avvolta attorno a due pulegge 7 in modo da formare un ramo operativo 8, lungo il quale la cinghia 5 viene disposta a contatto con porzioni adiacenti (non illustrate) di un foglio 4 di incarto avvolto attorno ad un articolo 3 e viene avanzata assieme all’articolo 3 in una direzione DI per fondere e congiungere le citate porzioni adiacenti (non illustrate) del foglio 4 di incarto, ed un ramo di ritorno 9 lungo il quale la cinghia 5 è accoppiata con il dispositivo 6 di rilevamento e di controllo della temperatura T.
Il dispositivo 6 comprende una unità 10 di elaborazione e due nuclei 11 e 12 ferromagnetici richiusi ad anello attorno alla cinghia 5. Il nucleo 11 è accoppiato ad un avvolgimento 13 elettrico (primario) e ad un avvolgimento 14 elettrico (secondario) di rilevamento, mentre il nucleo 12 è accoppiato ad un avvolgimento 15 elettrico (secondario) di rilevamento. Gli avvolgimenti elettrici 13, 14 e 15 sono collegati all’unità 10 di elaborazione, la quale riceve un segnale SI di tensione VI dall’ avvolgimento 14 elettrico ed un segnale S2 di tensione V2 dall’avvolgimento 15 elettrico, ed elabora un segnale S3 di tensione V3 di alimentazione dell’avvolgimento 13 elettrico.
Con riferimento alla figura 2, la cinghia 5 è schematizzata come un circuito elettrico comprendente una induttanza L elettrica ed una resistenza R elettrica. In modo analogo, i nuclei 11 e 12 e gli avvolgimenti 13, 14 e 15 elettrici sono schematizzati secondo i convenzionali segni grafici degli schemi elettrici e sono indicati con gli stessi numeri di riferimento utilizzati nella figura 1.
L’avvolgimento 13 elettrico fa parte di un circuito 16 risonante LC ad una frequenza compresa fra alcune decine e alcune centinaia di kHz. Dall’ avvolgimento 14 elettrico viene rilevato il segnale SI di tensione VI, il quale è correlato alla tensione V3 di alimentazione ed alla tensione V applicata alla cinghia 5, mentre dall’ avvolgimento elettrico 15 viene rilevato il segnale S2 di tensione V2, il quale è correlato alla corrente I circolante nella cinghia 5. In pratica, la tensione V applicata alla cinghia 5 dipende unicamente dalla tensione V3 di alimentazione dell’ avvolgimento 13 elettrico ed è proporzionale alla tensione VI generata sull’ avvolgimento 14 elettrico; mentre la corrente I circolante nella cinghia 5 è correlata alla tensione V3 di alimentazione dell’ avvolgimento 13 elettrico e alla resistenza R elettrica della cinghia 5 ed è proporzionale alla tensione V2 generata sull'avvolgimento 15 elettrico.
In un'ulteriore forma di realizzazione, non illustrata, il circuito 16 può comprendere un generatore di corrente alternata che è atto ad ottenere i medesimi effetti di mutua induzione del circuito risonante LC.
L’unità 10 di elaborazione comprende due amplificatori 17 per amplificare le tensioni VI e V2 ed uno stadio 18 di elaborazione per elaborare le tensioni Vi e V2.
Le tensioni VI e V2 sono elaborate nello stadio 18 per determinare la resistenza R della cinghia 5 tramite la legge di Ohm R = VA in quanto V è correlata a VI ed I è correlata a V2 e da coefficienti correttivi determinati sperimentalmente.
Secondo una forma di attuazione non illustrata le tensioni VI e V2 sono convertite da corrente alternata a corrente continua tramite circuiti elettronici tipo “True RMS to DC converter” per semplificare l’elaborazione delle tensioni Vi e V2.
Una volta nota la resistenza R elettrica della cinghia 5, la temperatura T della cinghia 5 viene calcolata moltiplicando la resistenza R per una costante e viene sommata ad un valore predefinito (offset) in quanto la variazione della resistenza R elettrica è correlata alla temperatura T da una relazione lineare. Infatti, il metodo descritto si basa sul principio che il materiale metallico (di tipo ferroso) impiegato almeno parzialmente nella realizzazione della cinghia 5 presenta una variazione lineare della resistenza R elettrica al variare della temperatura T, almeno nell’ intervallo di temperature compreso fra 15 °C e 250 °C che viene impiegato nelle operazioni di sigillatura a bordo della macchina impacchettatrice 2. In pratica, nel citato intervallo la temperatura T della cinghia 5 e la resistenza R elettrica della cinghia 5 sono legate l’una all’altra da una funzione lineare.
L’unità 10 di elaborazione rileva il valore di temperatura T e confronta il valore di temperatura T rilevato con un valore impostato (setpoint), per variare in modo noto la tensione V3 di alimentazione dell’ avvolgimento elettrico 13 primario.
L'unità 10 può visualizzare il valore di temperatura T correntemente rilevato.
Secondo una variante non illustrata, l’avvolgimento 14 elettrico (secondario) è omesso ed è sostituito da uno strumento per rilevare la tensione V3 applicata all’ avvolgimento 13 elettrico. In pratica, il segnale SI di tensione VI è sostituito dal segnale S3 della tensione V3 di alimentazione, il quale è correlato alla tensione V applicata alla cinghia 5.
In un'ulteriore forma di realizzazione, come illustrato in figura 1 con linea tratteggiata, la rilevazione della corrente I circolante sulla cinghia 5 può essere eseguita direttamente mediante un sensore 19 ad effetto Hall, collegato all’unità 10 di elaborazione. Con l'impiego del sensore 19 ad effetto Hall il segnale S 1 è una corrente, e non è quindi necessario ricavare la tensione V2 sull'avvolgimento 15 elettrico accoppiato al nucleo 12 ferromagnetico.
Claims (13)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1) Metodo di rilevamento della temperatura di una cinghia almeno parzialmente metallica in una macchina impacchettatrice per sigillare del materiale di incarto, in cui la detta cinghia (5) è richiusa ad anello ed è riscaldata da una corrente (I) elettrica indotta da un primo avvolgimento (13) elettrico accoppiato alla detta cinghia (5), il metodo essendo caratterizzato dal fatto di rilevare un primo segnale (SI, S3) correlato alla tensione (V) applicata alla cinghia (5) ed un secondo segnale (S2) correlato alla corrente (I) circolante nella cinghia (5) e di calcolare il valore di resistenza (R) elettrica della cinghia (5) in funzione del primo segnale (SI, S3) e del secondo segnale (S2), la detta temperatura (T) della cinghia (5) essendo correlata al detto valore di resistenza (R) elettrica della cinghia (5) da una funzione caratteristica.
- 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta corrente (I) circolante nella cinghia (5) almeno parzialmente metallica viene indotta per mezzo di un primo nucleo (11) ferromagnetico disposto attorno alla detta cinghia (5) ed accoppiato al detto primo avvolgimento (13) elettrico, per effetto di una tensione (V3) di alimentazione.
- 3) Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto primo segnale (SI) è la tensione (V3) di alimentazione del primo avvolgimento (13) elettrico.
- 4) Metodo secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il detto primo nucleo (11) ferromagnetico è accoppiato ad un secondo avvolgimento (14) elettrico, il detto primo segnale (SI) essendo una tensione (VI) ai capi del secondo avvolgimento (14) elettrico ed essendo correlato alla tensione (V3) di alimentazione del primo avvolgimento (13) elettrico.
- 5) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che il detto secondo segnale (S2) viene rilevato per mezzo di un secondo nucleo (12) ferromagnetico disposto attorno alla detta cinghia (5) ed un terzo avvolgimento (15) elettrico accoppiato al secondo nucleo (12) ferromagnetico, il detto secondo segnale (S2) essendo una tensione (V2) ai capi del terzo avvolgimento (15) elettrico.
- 6) Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto secondo segnale (S2) è rilevato mediante un sensore (19) ad effetto Hall, il sensore (19) stesso essendo atto a rilevare la corrente (I) della cinghia (5).
- 7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che il detto primo avvolgimento (13) è parte di un circuito (16) risonante.
- 8) Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di variare la tensione (V3) di alimentazione del primo avvolgimento (13) elettrico, tramite il detto circuito (16) risonante, in funzione della temperatura (T) della detta cinghia (5).
- 9) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che la detta cinghia (5) almeno parzialmente metallica è realizzata almeno parzialmente in materiale ferroso in modo tale che nell’ intervallo di temperatura (T) compreso fra 15 °C e 250 °C la temperatura (T) e la resistenza (R) elettrica della detta cinghia (5) siano correlate da una funzione lineare.
- 10) Unità di sigillatura di materiale di incarto in una macchina impacchettatrice caratterizzata dal fatto di comprendere una cinghia (5) almeno parzialmente metallica richiusa ad anello e definente un ramo (8) operativo, lungo il quale la detta cinghia (5) è atta ad essere disposta a contatto con il materiale (4) di incarto ed un ramo (9) di ritorno lungo il quale la cinghia (5) è accoppiata ad un dispositivo (6) di controllo e di rilevamento della temperatura (T) della cinghia (5) stessa.
- 11) Unità di sigillatura secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che il dispositivo (6) di controllo e di rilevamento comprende almeno un nucleo ferromagnetico (11 ; 12) accoppiato ad un relativo avvolgimento (14; 15) sul quale il detto dispositivo (6) è in grado di rilevare relativi segnali (S1;S2) di tensione.
- 12) Unità di sigillatura secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che il dispositivo (6) comprende una unità centrale (10) di elaborazione dei detti segnali (S1;S2).
- 13) Unità di sigillatura secondo la rivendicazione 10 o 11, caratterizzata dal fatto di attuare il metodo secondo le rivendicazioni da 1 a 9.
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