Aparato y método perfeccionado de control mediante electrodo.

Aparato para controlar la temperatura de un elemento de calentamiento mediante resistencia eléctrica (2),

quecomprende:

un elemento de calentamiento mediante resistencia eléctrica (2), que tiene una porción fija y unaporción móvil montada en un miembro móvil (1), dicho miembro móvil (1) adaptado para moverse enrespuesta a la expansión y contracción de dicho elemento (2);

un detector (5) para detectar el movimiento de dicho miembro móvil (1) y crear una primera señaleléctrica que responde a dicho movimiento de dicho miembro móvil (1); y

un suministro de corriente (90) para suministrarle corriente variable a dicho elemento (2), quecomprende un controlador (110) adaptado para recibir dicha primera señal eléctrica,caracterizado porque

dicho controlador (110) utiliza control proporcional, integral y derivado para ajustar dicha corriente enrespuesta a dicha primera señal eléctrica y porque dicho elemento de calentamiento medianteresistencia eléctrica (2) es susceptible a la fatiga y al fallo.

Aparato y método perfeccionado de control mediante electrodo.

Antecedentes de la invención [0001] Las máquinas de empaquetado para envolver y sellar una película plástica alrededor de un artículo utilizan convencionalmente un electrodo para sellar entre sí las capas de película derritiéndolas a su paso con el objetivo de separar un artículo de otro a medida que los artículos pasan a través de la máquina. Al alambre se le suministra corriente para calentarlo a una temperatura elevada con el objetivo de efectuar la operación de sellado y corte. La apariencia del sello resultante es delicada e impecable ya que la película se contrae apretadamente alrededor del paquete, especialmente donde se utilizan películas de polipropileno. Tales electrodos se utilizan típicamente para formar ambos sellos finales y laterales.

Al contactar el alambre a la película y realizar su función propuesta, este le entrega calor a la película así como al entorno circundante. Por consiguiente, la corriente se debe suministrar continuamente o continuadamente al alambre para mantener la temperatura apropiada del alambre.

Típicamente el alambre es un elemento resistivo de aproximadamente 0, 1143-0, 127 cm (45-50 milésimas de una pulgada) en diámetro, haciéndolo susceptible por tanto a incremento de la temperatura, fatiga y fallo. Por tanto, si no se controla apropiadamente la corriente suministrada al alambre y la temperatura del alambre llega a ser muy alta, el alambre tiende a partirse.

Por ejemplo, a medida que incrementa la velocidad de la máquina, llega a ser más frecuente el impulso de corriente enviado al alambre sellador para calentar el alambre a la temperatura apropiada, hasta un punto tal que el sistema sellador, está en efecto, en funcionamiento en todo momento. El alambre llega a ser más susceptible al fallo a medida que la película en proceso de sellado no asimila el exceso de calor (actúa como un drenaje de calor) con la misma rapidez con la que se aplica el calor al alambre. El alambre se suaviza eventualmente, se estira y rompe. Esta es una ocurrencia común particularmente cuando no se ejerce una atención apropiada por parte del operador. El cambio del alambre requiere que la máquina se apague, lo que provoca una considerable pérdida de productividad.

La patente de los EE. UU. No. 5.597.499 aborda este problema al proporcionar un sistema de control del alambre sellador que controla la duración de los impulsos de calor aplicados al alambre de sellado. Este sistema utiliza una configuración de lazo abierto que regula el calor aplicado al alambre sellador basada en el número de artículos y la frecuencia con la que se desplazan los artículos a través del envolvedor. Sin embargo, la versatilidad de esta solución es limitada.

La solicitud de patente de los EE. UU. No. de serie 10/251.415 aborda este problema al monitorear la expansión del alambre de sellado. Esta utiliza una configuración de lazo cerrado que regula la corriente aplicada al alambre en base a la longitud del alambre. Cuando el alambre se expande hasta un cierto umbral de longitud, la corriente aplicada al alambre sellador se reduce o elimina. Después que el alambre se ha enfriado suficientemente como para contraerse a una longitud menor que la del umbral, se restaura la corriente aplicada. Esto representa una mejora con respecto a las configuraciones posteriores, pero todavía requiere de ajustes cuando se ajusta la velocidad del ciclo de la máquina de empaquetado. Si no se realizan estos ajustes, el alambre de sellado durará más en comparación con uno controlado mediante una configuración de lazo abierto, pero podrá fallar prematuramente debido a fatiga.

La patente de los EE. UU. A-4 288.271 describe un aparato para controlar la temperatura de un elemento de calentamiento mediante resistencia eléctrica que comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1. El elemento de calentamiento es una barra de calentamiento que no es susceptible a fatiga o fallo. El aparato utiliza un lazo de control que responde a la diferencia entre la longitud ideal del elemento de calentamiento y la longitud real y ese es un controlador proporcional simple. Tal controlador no es efectivo en lo que respecta a la minimización del error de estado estable que provoca cambios continuos en la corriente aplicada al elemento de calentamiento, y por tanto cambios continuos en la longitud del elemento de calentamiento.

Sería deseable proporcionar un sistema sellador en una configuración de retroalimentación de lazo cerrado que detecte la expansión y contracción del alambre y que ajuste la corriente con el objetivo de regular la longitud del alambre para protegerlo de fatiga y fallo.

Estos y otros objetos se podrán apreciar haciendo referencia a la siguiente descripción y figuras.

Sumario de la invención [0010] La presente invención supera los problemas de la técnica anterior, la que proporciona un aparato de control para controlar la entrada de corriente a un elemento de resistencia eléctrica, tal como un alambre de sellado, como se define en la reivindicación 1. El aparato de la presente invención es una modificación de retroalimentación de lazo cerrado a los sistemas convencionales, y aprovecha la expansión inherente del alambre de sellado al calentarse. El mecanismo de retroalimentación monitorea la longitud del alambre de sellado y ajusta la corriente aplicada al alambre que responde a esa longitud monitoreada.

El dispositivo de la presente invención monitorea por tanto directamente la expansión y contracción del alambre sellador, y ajusta la corriente aplicada al alambre sellador al utilizar un algoritmo, en la forma de un Lazo PID (Proporcional, Integral, Derivado) , basado en la longitud monitoreada. Al utilizar esta técnica, se reducen la tensión y fatiga del alambre, lo que permite mayor vida útil del alambre.

En una realización preferida, la fuente de corriente variable comprende un transformador con su bobinado secundario conectado al alambre de sellado. La corriente que pasa a través del bobinado secundario la determina la corriente que pasa a través del bobinado primario. El bobinado primario se regula mediante un circuito de control proporcional, que ajusta el ciclo de trabajo de la corriente alterna entrante. Este circuito de control, proporcional recibe su entrada desde un controlador, que a su vez recibe su entrada desde un sensor de proximidad. El sensor de proximidad genera una salida que responde a la magnitud de la expansión y contracción en el alambre de sellado. Esta salida se utiliza entonces para controlar el circuito de control proporcional que a su vez determina la cantidad de corriente a aplicar al alambre de sellado. Esta secuencia se repite, preferiblemente de manera continua, por tanto se mantiene la longitud del alambre de sellado. Al monitorear continuamente la longitud del alambre de sellado, se mejora grandemente la durabilidad y la vida útil del alambre.

Breve descripción de los dibujos [0013]

La Figura 1 es una vista frontal parcial de un conjunto de sellado final según la presente invención;

La Figura 2 es una vista frontal parcial de un conjunto de sellado final con el alambre sellador a baja temperatura según la presente invención;

La Figura 3 es una vista frontal parcial de un conjunto de sellado final según otra realización de la presente invención;

La Figura 4 es un gráfico que ilustra la salida de un sensor de proximidad representativo según la presente invención; y

La Figura 5 es un dibujo esquemático de la realización preferida de la presente invención.

Descripción detallada de la invención [0014] Atendiendo ahora a las figuras, se muestra una porción de un conjunto de sellado final para una máquina de empaquetado según una realización de la presente invención. Se debe entender que el conjunto de sellado final se muestra a manera de ilustración, ya que la presente invención no está limitada a una ubicación particular del mecanismo de sellado. Se muestra la mordaza superior 20 (Figura 1) , que está emparedada convencionalmente por un par de abrazaderas de película acopladas vía un soporte protector de película (no se muestra) , el soporte acoplado a su vez, a la mordaza superior 20. Un extremo de un elemento de impulso eléctrico tal como un alambre sellador 2 se sujeta a la cara inferior de la mordaza superior 20 con un bloque tensor del alambre (no se muestra) . El extremo opuesto en movimiento o flotante del alambre sellador 2 se acopla a un miembro pivote del alambre sellador 1 en la terminal del alambre 10. Un miembro pivote 1 está montado en pivote sobre la mordaza 20 en el punto pivote 9 tal que este se mueve en respuesta a la expansión y contracción... [Seguir leyendo]

1. Aparato para controlar la temperatura de un elemento de calentamiento mediante resistencia eléctrica (2) , que comprende:

un elemento de calentamiento mediante resistencia eléctrica (2) , que tiene una porción fija y una porción móvil montada en un miembro móvil (1) , dicho miembro móvil (1) adaptado para moverse en respuesta a la expansión y contracción de dicho elemento (2) ;

un detector (5) para detectar el movimiento de dicho miembro móvil (1) y crear una primera señal eléctrica que responde a dicho movimiento de dicho miembro móvil (1) ; y

un suministro de corriente (90) para suministrarle corriente variable a dicho elemento (2) , que comprende un controlador (110) adaptado para recibir dicha primera señal eléctrica,

caracterizado porque dicho controlador (110) utiliza control proporcional, integral y derivado para ajustar dicha corriente en respuesta a dicha primera señal eléctrica y porque dicho elemento de calentamiento mediante resistencia eléctrica (2) es susceptible a la fatiga y al fallo.

2. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho controlador (110) está adaptado para generar una segunda señal eléctrica que responde a dicha primera señal eléctrica.

3. El aparato de la reivindicación 2, caracterizado porque dicho suministro de corriente (90) comprende además un transformador (120) que tiene bobinados primario y secundario, una fuente de voltaje de corriente alterna (130) , y un circuito (110) , interpuesto en serie entre dicha fuente de voltaje (130) y dicho bobinado primario, adaptado para variar el ciclo de trabajo de dicha fuente de voltaje (130) en respuesta a dicha segunda señal eléctrica.

4. Aparato para sellar película termoplástica caracterizado por el uso del aparato de una de las reclamaciones precedentes que tiene al menos una mordaza selladora (20) incluyendo un alambre sellador (2) , que comprende:

medio de detección (5) para monitorear la expansión y contracción de dicho alambre sellador (2) ;

medio (90) para suministrar corriente variable a dicho alambre sellador (2) , siendo la cantidad de dicha corriente suministrada en respuesta a dicho medio de detección (5) .

5. El aparato de la reivindicación 4, caracterizado porque dicho medio para el suministro de corriente (90) comprende un controlador (110) , en donde dicho controlador (110) está adaptado para recibir una salida de dicho medio de detección (5) y generar una señal eléctrica que responde a dicha salida.

6. El aparato de la reivindicación 5, caracterizado porque dicho suministro de corriente (90) comprende además un transformador (120) que tiene bobinados primario y secundario, una fuente de voltaje de corriente alterna (130) , y un circuito (110) , interpuesto en serie entre dicha fuente de voltaje (130) y dicho bobinado primario, adaptado para variar el ciclo de trabajo de dicha fuente de voltaje (130) en respuesta a dicha señal eléctrica.

7. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento de calentamiento comprende un alambre (2) .

8. El aparato de la reivindicación 7, caracterizado por que el diámetro de dicho alambre (2) es de aproximadamente 1, 14-1, 27 mm. (45-50 milésimas de una pulgada) .

Figura 1

Figura 2

Figura 5

Referencias Citadas en la Descripción Esta lista de referencias citadas por el solicitante es solo para la conveniencia del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto especial empeño en la compilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO desconoce toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción . EE. UU. 5 598 499 A [0005] . EE. UU. 251 415 A [0006] . EE. UU. 4 288 271 A [0007]