SE541463C2 - Plastsvetssensor - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en sensor for att i realtid övervaka kvaliteten hos svetsfogar vid produktion av plastpåsar på rulle genom mätning av materialförändringar i svetsfogen. Sensorn innefattar åtminstone två elektrodpar (17,18) anordnade att mäta förändringar i materialets dielektriska egenskaper då svetsfogen passerar i elektrodernas mätgap (13) och avge en mätsignal som är proportionell mot materialförändringen i svetsfogen. Sensorn innefattar vidare signalbehandlingsorgan (32) för utvärdering av mätsignalen i syfte att upptäcka undermåliga svetsfogar hos plastfilmen (10) och kännetecknas av att elektroderna är anordnade på så sätt att ett elektrodpar (18,18') utgör signalmätgapet som mäter svetsprofilen genom att mätelektrodens form sammanfaller medsvetsfogens riktning och form och det andra elektrodparet utgör referensmätgapet (17,17') som är utformat att medelvärdesbilda över plastfilmens yta. Differensen mellan referenssignalen och mätsignalen ger då en signal som kan användas för att övervaka svetskvaliteten. Elektroderna drivs av en stabil oscillator (19) med hög mätfrekvens i storleksordningen 100 kHz till 100 MHz.

Description

Plastsvetssensor Föreliggande uppfinning avser en sensor för att i realtid övervaka kvaliteten hos svetsfogar vid produktion av plastpåsar på rulle. Sensorn är anordnad att monteras vid sidan om plastfilmen, längs produktionslinjen och mäta materialförändringar i svetsfogen. Sensorn innefattar åtminstone två mätgap med vardera två mätelektroder. I mätgapen mäts förändringar i materialets dielektriska egenskaper då svetsfogen passerar genom elektrodernas mätgap och avger en mätsignal som är proportionell mot materialförändringen i svetsfogen. Sensorn innefattar vidare signalbehandlingsorgan för utvärdering av mätsignalen i syfte att upptäcka undermåliga svetsfogar hos plastfilmen.

Tillverkning av plastpåsar har sedan 1950-talet utvecklats till att bli en högt automatiserad industri. Det är en utveckling som skett inom all verkstadsindustri och där fokus ligger på att "bygga bort" kvalitetsproblem genom kontinuerlig processförbättring. Ur finansiell synvinkel kännetecknas plastpåsindustrin av förhållandevis låga vinstmarginaler, normalt kring några enstaka procent, vilket har föranlett att industrin under lång tid har eftersträvat att rationalisera tillverkningsprocessen. En hög automatiseringsgrad innebär att det fysiska flödet sker mycket snabbt. Dagens maskinoperatörer ansvarar för ett flertal produktionslinjer som är igång samtidigt. Produktionen av plastfilm påverkas av en rad faktorer såsom matningshastighet, smälttemperatur, omgivningstemperatur i lokalen, materialkvalitet och tjocklek. Vissa faktorer är svåra att mäta och påverka. Granulatet kan exempelvis i olika utsträckning absorbera vatten vilket påverkar tillverkningsprocessen. Ovanstående faktorer påverkar även kvaliteten hos svetsfogen i plastpåsar. Därtill kan mekaniska förändringar i svetsstationen uppstå genom slitage eller skada vilket kan medföra att svetsfogen ändras med en försämrad svetsfog som följd. Plastpåsar med undermålig kvalitet samlas upp och regranuleras.

Industrin har med traditionella processförbättringar försökt att sänka felmarginalen, dvs minska andelen av undermåliga produkter i förhållande till den totala tillverkade kvantiteten. Däremot har industrin saknat en teknisk lösning för att övervaka och kontrollera kvaliteten hos svetsfogar i realtid, dvs löpande under tillverkningens gång. Istället sker normalt kontrollen genom att maskinoperatören på stickprovsbasis blåser upp en plastpåse och därefter pressar ihop påsen tills den brister. Maskinoperatörens känsla för svetsfogens kvalitet i förhållande till tryck på påsen avgör om den håller önskad kvalitet. Stickproven sker oftast med någon timmes intervall. Då maskinoperatören funnit brister i kvaliteten stoppas produktionslinjen och sökning påbörjas bakåt efter var i produktionskedjan kvaliteten först försämrades. Har operatören otur kan kvaliteten ha brustit bara några minuter efter den senaste kontrollen, vilket innebär att operatören tvingas bryta upp emballage och testa plastpåsar för närmare en timmes produktion bakåt i tiden.

När felet som orsakat kvalitetsförsämringen hittats åtgärdas detta. Övriga produktionslinjer fortgår men utan direkt övervakning från operatören som varit upptagen med felsökning. Därmed finns en uppenbar risk för att brister i övriga produktionslinjer kunnat fortgå under den tid som felsökningen pågått. Den manuella och tidskrävande kontrollen och utrangeringen på grund av undermåliga svetsfogar är den huvudsakliga anledningen till att producenternas kostnader för kassationer är betydande. Redan vid låga nivåer av kassationer uppstår en hög kostnad bl.a. till följd av maskintid som gått förlorad när felaktig produkt tillverkats, operatörstid, material som behöver regranuleras och förstört emballage. Tillverkarnas kostnader för kassationer kan uppskattas till ca tio procent av den totala produktionskostnaden, trots att de fysiska kassationema endast är någon enstaka procent. I brist på en mer effektiv lösning är detta ett förhållande som industrin tvingats att acceptera. För en lågmarginalprodukt är det uppenbart att nivån på kassationer har en mycket stor påverkan på produktens lönsamhet. Eftersom operatören manuellt måste gå tillbaka i produktionskedjan och söka efter produkter med bristande kvalitet finns det en klar risk att inte samtliga brister identifieras. Därmed riskerar producenten att utöver den finansiella aspekten att även drabbas av "badwill" i de fall undermåliga produkter råkar nå deras kunder, vilket i förlängningen kan leda till kundförluster. När påsar producerade med ny råvara måste skrotas på grund av dålig svetsfog återvinns dessa genom regranulering. Då minskar material värdet med upp till 50 % och används som regel bara för att producera sopsäckar som är en lågprisvara.

Problemet med dåliga svetsfogar är således sedan länge känt inom industrin men en tillfredsställande lösning saknas. Dock har många olika tekniska försök att lösa problemet genomförts. En anledning till att ingen tillfredsställande lösning har framkommit kan vara att den moderna industrin i allt högre grad har fokuserat på processförbättringar istället för kontroll och övervakning. Ledande tillverkare av plastpåsar ger en samstämmig syn på behovet av en teknisk lösning för kontroll och övervakning.

En annan anledning till att ingen tillfredsställande lösning har framkommit är att kvaliteten hos svetsfogen i sig är svår att övervaka eftersom de mätbara skillnaderna mellan en fungerande och en bristfällig svetsfog är så små. Den svetsmetod som används vid plastpåstillverkningen är vanligtvis en resistanssvets av varmtrådstyp. Plastfilmerna värms och trycks samtidigt ihop vilket försluter påsen i botten. Svetsningen orsakar en förändring av materialmängden eller materialegenskaperna i svetsfogen. Vanligen utgör detta en förtunning av plastfilmen, som då utgör ett mått på svetsens kvalitet, men det förekommer även svetsar som är fullgoda utan att materialtjockleken förändras. Om förtunningen är för liten så kan svetsen bli för svag och om den är för stor så kan genombränning uppstå.

En typisk svets kan se ut så här: Plastfilmens tjocklek: 0,2 mm Plastfilmens dieltal: 3 Svetsens bredd typ: 1 mm Svetsförtunning typ: 50% Försök att mäta svetsfogens kvalitet har tidigare gjorts med optik, ultraljud och andra tekniker. Detta har inte fungerat tillfredställande, bl.a. på grund av att plastmaterialet kan variera ganska mycket. Vidare gör kimrökstillsatser i vissa plaster att optiska metoder är svåra att tillämpa.

Ingen av de tidigare provade teknikerna har levt upp till de högt ställda krav på en svetsfogkontroll, vilken kräver att en högupplöst stabil mätsignal kan erhållas under hög hastighet. Sammanfattningsvis krävs det att mätsignalen från sensorn har en hög upplösning, är stabil och avges under hög hastighet. Med hög hastighet menas i detta sammanhang en hastighet av 1-3 m/sek. Sensorn skall vidare vara slitagetålig, den får inte störa omgivningen och den får inte heller i sig störas av omgivningen.

I WO 2006/091161 A1 beskrivs ett tidigare försök att lösa problemet baserat på mikrovågsteknik. I denna patentpublikation beskrivs rent allmänt ett system för att bestämma egenskaperna hos ett material, exempelvis vid plastpåstillverkning. Systemet innefattar organ för att sända och mäta mikrovågsstrålning varvid mikrovågsstrålningen används för att bestämma egenskaperna hos materialet. Dock har inte detta system fungerat tillfredsställande, vilket förmodligen beror på den höga upplösning och höga samplingshastighet som krävs för att hinna detektera plastsvetsama i ett mätgap.

Syftet med denna uppfinning är att åstadkomma en plastsvetssensor som är tillräckligt känslig för att detektera de små materialförändringar som uppstår vid en undermålig svetsfog och som dessutom är anordnad att utföra denna detektering vid en högre hastighet än vad som är vanligt vid liknande system.

Uppfinningen har också till syfte att åstadkomma en tillräckligt stark och stabil mätsignal som kan tolkas för att generera nyttig information för användaren, dvs i detta fall varna för undermåliga svetsfogar.

Uppfinningen har också till syfte att reducera/eliminera felkällor av olika slag i mätsignalen, beroende på den industriella miljön och annat, och därmed säkerställa en högre precision i resultatanalysen och/eller underlätta det analysarbete som krävs för att tolka resultatet.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en modulformad sensor som är uppbyggd av i huvudsak standardkomponenter och kan monteras i ett enkelt men robust skal som klarar påfrestande industrimiljöer.

En förutsättning för att dessa syften skall uppnås är en tillräckligt hög mätfrekvens, dvs att tillräckligt många mätvärden kan genereras då en svets passerar. En hög impedans i elektroderna kräver vidare tillräckligt hög frekvens för att kunna drivas vid den höga impedansen och en hög spänning på drivelektrodema.

För att minska brus och störningar krävs en smal bandbredd i hela systemet. Vidare krävs en differentiell mätning (skillnadssignal mellan mät- och referenselektrod) som endast detekterar skillnader i materialet vid hög mäthastighet.

En ytterligare förutsättning för att ovanstående syften skall uppnås är att detektom är faslåst för hög dynamik och undertryckning av störningar.

Sammanfattningsvis bör följande krav uppfyllas för en säker och tillfredsställande funktion hos sensorn: 1. Hög frekvens 2. Hög spänning på drivelektrodema 3. Smal bandbredd i hela systemet 4. Differentiell mätning . Faslåst detektor Enligt uppfinningen mäts materialförändringama i svetsfogen med mätgap bestående av två elektroder arrangerade på motsatta sidor om plastfilmen. Sensorn innefattar åtminstone två olika orienterade mätgap som mäter förändringar i materialets dielektriska egenskaper då svetsfogen passerar igenom sensorn. Mätgapen avger en mätsignal som är proportionell mot materialförändringen i svetsfogen. Elektroderna är anordnade på så sätt att det ena mätgapet (signalmätgapet) mäter svetsprofilen orienterat längs svetsens geometri och det andra mätgapet (referensmätgapet) mäter en medelvärdesbildad signal över plastfilmens yta. Elektroderna drivs av en stabil oscillator med hög mätfrekvens i storleksordningen 100 kHz till 100 MHz.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen är sensorn anordnad att monteras vid sidan om plastfilmen längs produktionslinjen och är utförd med en första och en andra del vilka delar är anordnade att sträcka sig över respektive under plastfilmen så att två mellanliggande mätgap bildas genom vilka plastfilmen är anordnad att passera. Både den första och den andra delen av sensorn är försedda med en elektroduppsättning i form av referenselektrod och mätelektrod varvid referenselektrodema är anordnade längs med plastfilmen medan mätelektrodema är anordnade vinkelrätt mot plastfilmen i svetsens riktning.

Enligt en ytterligare fördelaktig utföringsform är elektroderna anordnade i en halvbrygga (halv Wheatstone brygga) där elektrodgapen har ungefär samma medelimpedans.

Enligt en ytterligare fördelaktig utföringsform är en elektrostatisk skärm anordnad mellan primär- och sekundärsidan i en transformatorkoppling i avsikt att minimera oönskad kapacitiv överhöming genom systemet och minska effekten av framförallt lågfrekventa ledningsbundna störningar som annars riskerar att dränka signalen i brus.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar, där Figur 1 visar en principskiss över tillverkningsprocessen av plastpåsar på rulle, Figur 2 visar schematiskt en modulformad sensor anpassad att monteras vid sidan om plastfilmen längs en produktionslinje, Figur 3 visar schematiskt sensorn delvis uppskuren för att åskådliggöra elektrodernas placering, Figur 4 visar ett principiellt blockschema över en plastsvetssensor enligt uppfinningen, Figur 5 visar en elektrostatiskt avskärmad drivtransformator, Figur 6 visa ett alternativt utförande där en piezoelektrisk omvandlare används för drivsignalema, Figur 7 visas ett par exempel på hur elektroderna kan vara placerade geometriskt i sensorn i förhållande till plastfilmen, och Figur 8 visar ett exempel på utvärdering av en signalbehandlad mätsignal från en sensor enligt uppfinningen.

Figur 1 visar en principskiss över tillverkningsprocessen av plastpåsar på rulle enligt känd teknik. Vid produktion av plastpåsar i ändlös bana på rulle, s.k. rip-off modell, är filmblåsning en metod för tillverkning av plastfilmer i varierande tjocklekar. Traditionellt är eten- och propenplaster de vanligast förekommande materialen, även om biologiskt nedbrytbara material används i ökad utsträckning.

Vid filmblåsning tillföres plastmaterialet i form av granulat 1 en uppvärmd cylinder (extruder) 2 och smälts. En skruv roterar och matar fram smältan till ett kylt mimstycke 3 i änden av cylindern. Plastsmältan svalnar till ett halvstelt tillstånd vid passagen av munstycket. Där antar materialet formen av ett rör/slang 4. Slangen förs efter uppblåsning till ballongform, vertikalt upp till två klämvalsar 5 och vidare till en avdrags- och upprullningsanordning 6.

Genom att variera spaltöppningens form, mängden smälta som trycks fram genom formen, uppblåsningen av "ballongen" till önskad diameter och avdragshastigheten har man möjlighet att reglera såväl filmtjocklek som orienteringsgrad av molekylkedjoma i plasten i längd och tvärled. Genom olika grad av orientering av proportioner i längd och tvärled får man fram film med olika hållfasthet, vilken anpassas för olika användningsområden. Beroende på de egenskaper som önskas kan olika tillsatser användas för att exempelvis minska risken för att plasten klibbar ihop, få en lenare yta eller skydda plasten från ultraviolett strålning.

Plastpåsarna tillverkas slutligen genom att den tillplattade plastslangen matas in i en s.k. konverteringsmaskin 7, i vilken plasten svetsas så att påsen får en botten och plastfilmen perforeras efter önskad längd för att lätt kunna rivas av från rulle. Denna teknik används för alla påsar, allt från storsäck, sopsäckar, avfallspåsar, knytpåsar osv ner till små påsar för hushållsbruk t.ex. fryspåsar. I ett sista steg rullas plastpåsarna upp på rulle 8 och emballeras.

Tillverkningsprocessen av plastpåsar sker med hög hastighet. Plastbanan kan typiskt ha en hastighet av 1-3 m/sek vid en tillverkningsprocess av det här slaget.

Som nämnts inledningsvis finns det ett behov av att kontrollera kvaliteten på produkterna för att minska kassationen av färdiga plastpåsar. Det är främst kvaliteten på svetsfogama som orsakar problemet med hög kassation av plastmaterial. Problemet har varit känt under lång tid utan att någon tillfredsställande lösning kommit fram.

Enligt uppfinningen har en sensor utvecklats som förmår att i realtid övervaka kvaliteten hos svetsfogar vid höghastighetsproduktion av plastpåsar på rulle. Med hög hastighet menas då hastigheter på flera m/sek. Sensorn är anordnad att monteras vid sidan om plastfilmen, längs produktionslinjen och mäta materialförändringar i svetsfogen. Sensorn innefattar åtminstone två elektroder som mäter förändringar i materialets dielektriska egenskaper då svetsfogen passerar i elektrodernas mätgap och avger en mätsignal som är proportionell mot materialförändringen i svetsfogen. Sensorn 9 är företrädesvis modulformad och anpassad att monteras vid sidan om plastfilmen 10 längs en produktionslinje efter konverteringsmaskinen 7 så som indikeras i figur 1.

Sensorn 9 är anordnad i ett robust skal och utförd i form av en mätgaffel med en första och en andra del, 11 respektive 12, anordnade att sträcka sig över respektive under plastbanan så att mellanliggande mätgap 13 bildas och genom vilket plastfilmen 10 fritt ska kunna passera för en kontaktlös mätning, ett "gaffelliknande" utseende, se figur 2. I figuren visas plastfilmens riktning 14 och två svetsfogar 15, 16 som skall övervakas av sensorn.

Både den första och den andra delen av sensorn är försedda med en elektroduppsättning i form av en referenselektrod 17 och en mätelektrod 18. Referenselektroden är anordnad längs med plastbanan medan mätelektroden är anordnad vinkelrätt mot plastbanan i svetsens riktning, se figur 3 som visar sensorn delvis uppskuren. Elektrodernas funktion beskrivs närmare nedan i samband med figur 4.

Figur 4 visar ett principiellt blockschema över en plastsvetssensor enligt uppfinningen. Plastsvetssensom har ett referensmätgap mellan referenselektroder 17 och 17' och ett signalmätgap mellan mätelektroder 18 och 18'. Plastfilmen 10 löper igenom dessa båda mätgap så som visas schematiskt i figuren. Elektroderna är anordnade i en halvbrygga där det ena mätgapet (signalmätgapet) mäter svetsprofilen tvärs plastbanan och det andra mätgapet (referensmätgapet) mäter medelvärdesbildande längs plastbanan. Hur elektroderna är anordnade geometriskt illustreras närmare i figur 7 nedan.

Elektroderna drivs av en stabil oscillator 19 som har en hög stabil frekvens för att få tillräcklig känslighet då mätimpedansema är höga. Vid hög frekvens mäts de dielektriska egenskaperna bättre jämfört med kapacitiva och impediva givare. Man får en hög mäthastighet och lågt brus vilket är en förutsättning för en tillräckligt stark och stabil mätsignal. Typiskt ligger mätfrekvensen inom området 100 kHz till 100 MHz beroende på applikation.

Oscillatorn 19 är ansluten till en skärmad drivtransformator 20 anordnad att leverera två utsignaler, en till referenselektroden 17 och en till mätelektroden 18 i den första elektroduppsättningen. Utsignalema ligger 180 grader fasförskjutna relativt varandra. Drivtransformatom utgörs av en avstämd mittj ordad transformatorkoppling med primär- och sekundärsida och är anordnad att skapa en hög drivspänning och impedansanpassning av de högimpediva mätelektrodema. Om exempelvis referenselektroden 17 och mätelektroden 18 är olikformiga så att impedansskillnaden orsakar en obalans i bryggkopplingen så kan den balanseras med en liten förändring i drivtransformatoms balansering.

Drivtransformatom 20 är företrädesvis elektrostatiskt avskärmad, så som visas i figur 5 där en elektrostatisk skärm 21 är anordnad mellan transformatorkopplingens primär- och sekundärsida i avsikt att minimera oönskad kapacitiv överhöming genom systemet och minska effekten av framförallt lågfrekventa ledningsbundna störningar som annars riskerar att dränka signalen i brus. Utsignalema till mätelektrodema filtreras smalbandigt i ett bandpassfilter 22 för att reducera brus (utanför signalernas bandbredd).

I figur 6 visa ett alternativt utförande där en piezoelektrisk omvandlare 23 används för att leverera de två utsignalema till referenselektroden respektive mätelektroden. Både elektrostatiska och piezoelektriska utföranden är i och för sig förut kända för fackmannen och beskrivs därför inte närmare här.

Den andra elektroduppsättningen i figur 4, på andra sidan om plastfilmen 10, innefattar på motsvarande sätt en referenselektrod 17 'och en mätelektrod 18'. Referenselektroden 17' är anordnad att medelvärdesbilda över en stor area, medan mätelektroden 18' har en geometri med största möjliga känslighet för svetsens utformning i den önskade mätriktningen. Den summerade utsignalen 21 från elektroderna 17', 18' har ett medelvärde nära noll över tid för att möjliggöra största möjliga förstärkning utan att efterföljande steg bottnar vilket sker då signalen har en fasskillnad på 180 grader. Således ger en homogen film i stort sett ingen signal ut.

Den summerade utsignalen 21 tillföres en förstärkare 22, exempelvis en högimpediv FET förstärkare, med en ingångsimpedans som är mycket större än mätgapens impedans. En sådan förstärkare har normalt en mycket låg förstärkning (impedansomvandlare) så därför behövs ett efterföljande bandpassfilter 23 och ytterligare en förstärkare 24 innan mätsignalen 25 tillföres en detektor 26.

Detektom 26 är anordnad att ta bort oönskat brus utanför mätsignalens bandbredd vilket är nödvändigt för ett önskat signal brusförhållande. Således är det viktigt att detektom är smalbandig. Olika typer av detektorer är kända för fackmannen, exempelvis faslåst detektor, blandare, synkrona detektorer med flera, och beskrivs ej närmare här. Gemensamt för denna typ av detektorer är att de ger normalt en smalbandig lösning som är nödvändig i vårt fall. Företrädesvis används en faslåst detektor för hög dynamik och undertryckning av störningar.

Insignal till detektom 26 i figur 4 är förutom mätsignalen 25 en signal 27 från oscillatorn 19. Utsignal från detektom 26 är förutom den lågfrekventa mätsignalen 28 en signal 29 som anger fasläget. Mätsignalen tillföres en lågfrekvent förstärkare 30 och bandpassfilter 31 för önskat frekvensområde.

Sensorn innefattar vidare signalbehandlingsorgan 32 för utvärdering av mätsignalen i syfte att upptäcka undermåliga svetsfogar. Vid undermålig kvalitet kan exempelvis ett larm utlösas som varskor operatören. Detta medför att utredningsarbetet minimeras och att operatören direkt kan vidta åtgärder för att återställa kvaliteten på svetsfogen, t.ex. genom justering av svetsstationen. Sensorn kan vidare vara utrustad med lämplig mjukvara för kommunikation med plastpåstillverkarens styrsystem.

Ett ändamål med signalbehandlingsorganen 32 kan sägas vara att avgöra svetskvalitet och andra materialförändringar som t. ex. perforeringar eller andra defekter i plastbanan. Vidare finns information om banans placering tvärs banriktningen och möjlighet att räkna antal produkter eller indikera avbrott i plastbanan. Utsignalen från signalbehandlingsorganen indikerar önskad variabel och kan ge direkt larm alternativt kopplas till informationsbussar eller telefonsystem i fabriken. Signalen kan också användas till styrning av tidigare processteg. Dessa olika funktioner hos utsignalen antyds i figur 4 med fyra signaluttag 33.

I figur 7 visas ett par exempel på hur elektroderna kan vara placerade geometriskt i sensorn i förhållande till plastbanan. Plastbanans riktning indikeras med pilarna 34. I det första utföringsexemplet är den rektangulära, långsträckta referenselektroden 35 anordnad längs med plastbanan och bildar därmed medelvärde, medan den rektangulära mätelektroden 36 är anordnad tvärs banan för att på så vis bli känsligare för en svets som passerar. Mätelektroden kan vara förhållandevis liten till sin storlek. I ett typiskt fall är elektrodbredden 3 mm och elektrodlängden 20 mm.

I ett alternativt utföringsexempel är referenselektroden 37 mer utbredd, bredare för att täcka en större del av plastfilmens bredd, med en långsträckt kilform och anordnad att omge mätelektroden 38 som även i detta fall har en långsträckt rektangulär form och är anordnad tvärs plastbanan.

I figur 8 visas ett exempel på utvärdering av en signalbehandlad mätsignal 39 från en sensor enligt uppfinningen. Kurvan ger ett mått på svetsfogens kvalitet genom att mäta materialförändringar som uppkommer under svetsprocessen. Materialförändringama kan antingen vara en geometrisk formförändring i svetsen eller en förändring av materialets dielektriska egenskaper. I figuren visas hur mätsignalens amplitud ändras vid svetsfogpassage. Sensorn kan exempelvis ha två detekteringsnivåer alternativt beskriva ett godkänt driftområde utanför vilket sensorn ska larma. I figuren är inlagda gränsvärden för översvetsning 40, typfall: sönderbränd plastfilm, och gränsvärden 41 för undersvetsning, typfall: dålig genomsvetsning. Mellan dessa gränsvärden indikeras ideal, godtagbar svetsfog 42.

Uppfinningen är inte begränsad till de exempel som beskrivits ovan utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis inses att placeringen av sensorn längs produktionslinjen kan varieras, men den skall vara placerad efter konverterings/svetsmaskinen på ett avsnitt där banspänning och hastighet hos plastfilmen är så konstant som möjligt. Vidare inses att den geometriska utformningen av sensorhus och elektroder kan varieras.

Det är för fackmannen även uppenbart att sensorhuset kan delas i två fristående delar med en kabelförbindelse och alternativa mekaniska monteringssätt i en plastmaskin. Ett exempel är fallet att mäta mitt på en plastbana då utförandet med mätgaffel är mindre gynnsamt och en stabil extern mekanik utav exempelvis stålprofiler är bättre. Vidare kan det i vissa fall behövas två eller flera detektorer för att få önskad nytta. Vidare kan sensorn vridas 90 grader för att kunna användas vid bedömning av längsgående svetsfogar.

Claims (9)

PATENTKRAV

1. Sensor for att i realtid övervaka kvaliteten hos svetsfogar hos en plastfilm (10) vid produktion av plastpåsar på rulle genom mätning av materialförändringar i svetsfogen, varvid sensorn innefattar åtminstone två elektrodpar (17,18) som bildar mätgap anordnade att mäta förändringar i materialets dielektriska egenskaper då svetsfogen passerar genom elektrodernas mätgap (13) och avge en mätsignal som är proportionell mot materialförändringen i svetsfogen, och att sensorn vidare innefattar signalbehandlingsorgan (32) för utvärdering av mätsignalen i syfte att upptäcka undermåliga svetsfogar hos plastfilmen (10), kännetecknad a v att elektroderna är anordnade på så sätt att ett första mätgap (18,18'), signalmätgapet, är anordnat att mäta svetsprofilen, och minst ett andra mätgap (17,17'), referensmätgapet, är anordnat att medelvärdesbilda plastfilmens mätsignal och varvid elektroderna drivs av en stabil oscillator (19) med hög mätfrekvens i storleksordningen 100 kHz till 100 MHz och att sensorn är anordnad att monteras vid sidan om plastfilmen (10) längs produktionslinjen och är utförd med en första och en andra del, (11 respektive 12), vilka delar är anordnade att sträcka sig över respektive under plastfilmen så att ett mellanliggande mätgap (13) bildas och genom vilket plastfilmen (10) är anordnad att passera, varvid både den första och den andra delen av sensorn är försedda med en elektroduppsättning i form av nämnda referensmätgap (17,17') och signalmätgap (18,18<'>) och varvid referenselektrodema är anordnade längs med plastfilmen medan mätelektrodema är anordnade vinkelrätt mot plastfilmen.

2. Sensor enligt patentkrav 1, kännetecknad av att elektroderna (17, 17 ',18, 18') är anordnade i en halvbrygga.

3. Sensor enligt patentkrav 1, kännetecknad av att oscillatorn (19) är ansluten till en skärmad drivtransformator (20) anordnad att leverera två utsignaler, en till referenselektroden (17) och en till mätelektroden (18) for att skapa en hög drivspänning och impedansanpassning av elektroderna.

4. Sensor enligt patentkrav 3,kännetecknad av att utsignalema ligger 180 grader fasförskjutna relativt varandra.

5. Sensor enligt patentkrav 3, kännetecknad av att en elektrostatisk skärm (21) är anordnad mellan primär- och sekundärsidan i drivtransformatom (20) i avsikt att minimera oönskad kapacitiv överhöming genom systemet och minska effekten av framförallt lågfrekventa ledningsbundna störningar som annars riskerar att dränka signalen i brus.

6. Sensor enligt patentkrav 1, kännetecknad av att mätsignalen detekteras medelst en smalbandig detektor, exempelvis en faslåst detektor (26), för hög dynamik och undertryckning av störningar.

7. Sensor enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den är anordnad att monteras parvis, en på vardera sidan om plastfilmen (10), längs en produktionslinje för plastpåstillverkning.

8. Sensor enligt patentkrav 1, kännetecknad av att utsignalen från signalbehandlingsorganen (32) indikerar en önskad variabel och är anordnad att ge direkt larm alternativt kopplas till informationsbussar eller telefonsystem i produktionsanläggningen, användas till styrning av tidigare processteg, etc.

9. Sensor enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den signalbehandlade mätsignalen (39) ger ett mått på svetsfogens kvalitet genom mätning av materialförändringar som uppkommer under svetsprocessen, varvid materialförändringama kan antingen vara en geometrisk formförändring i svetsen eller en förändring av materialets dielektriska egenskaper, och varvid signalbehandlingsorganen (32) har två detekteringsnivåer (40,41) inlagda, för översvetsning respektive undersvetsning, och mellan vilka detekteringsnivåer indikeras godkänt driftområde utanför vilket sensorn är anordnad att larma.