DE-102020210131-B4 - Rotationskopf mit rotorseitiger Regeleinrichtung, Vorrichtung umfassend den Rotationskopf und Verfahren zur Regelung einer Energiezufuhr zu einem Arbeitsorgan des Rotationskopfs

Abstract

Rotationskopf (1), insbesondere für Verpackungs- und/oder Versiegelungsmaschinen, umfassend: einen Stator (2), einen Rotor (3) mit wenigstens einem energieverbrauchenden Arbeitsorgan (6), und eine Übertragungseinrichtung (7) zur Energie- und Signalübertragung zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3), wobei der Rotor (3) wenigstens eine mit der Übertragungseinrichtung (7) gekoppelte rotorseitige Regeleinrichtung (8) zur Regelung der Energiezufuhr zu dem Arbeitsorgan (6) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsorgan (6) wenigstens ein individuell regelbares Heizelement zur Heißsiegelung von heißsiegelfähigem Verpackungsmaterial aufweist.

Inventors

• Matthias Bergmann
• Christian Walter
• Guido Laube
• Gert Wehner
• André Gerling
• Christian Koker

Assignees

• Theegarten PACTEC GmbH & Co.KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20200811

Claims (14)

1. Rotationskopf (1), insbesondere für Verpackungs- und/oder Versiegelungsmaschinen, umfassend: einen Stator (2), einen Rotor (3) mit wenigstens einem energieverbrauchenden Arbeitsorgan (6), und eine Übertragungseinrichtung (7) zur Energie- und Signalübertragung zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3), wobei der Rotor (3) wenigstens eine mit der Übertragungseinrichtung (7) gekoppelte rotorseitige Regeleinrichtung (8) zur Regelung der Energiezufuhr zu dem Arbeitsorgan (6) aufweist dadurch gekennzeichnet , dass das Arbeitsorgan (6) wenigstens ein individuell regelbares Heizelement zur Heißsiegelung von heißsiegelfähigem Verpackungsmaterial aufweist.
2. Rotationskopf (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Regeleinrichtung (8) wenigstens einen Sensor zur Erfassung wenigstens eines Istwerts des Arbeitsorgans (6) aufweist, wobei der Istwert vorzugsweise ein Temperaturwert und/oder Zustandswert ist.
3. Rotationskopf (1) nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Übertragungseinrichtung (7) konfiguriert ist, um ein auf Basis des wenigstens einen Istwerts erzeugtes Eingabe-Signal vom Rotor (3) auf den Stator (2) zu übertragen.
4. Rotationskopf (1) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Übertragungseinrichtung (7) konfiguriert ist, um eine auf Basis des Eingabe-Signals berechnete Energiemenge vom Stator (2) auf den Rotor (3) zu übertragen.
5. Rotationskopf (1) nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die Regeleinrichtung (8) konfiguriert ist, um die Energiezufuhr zu dem zugehörigen Arbeitsorgan (6) in Abhängigkeit von der übertragenen Energiemenge zu regeln.
6. Rotationskopf (1), nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass der Stator (2) eine statorseitige Steuereinrichtung (4) aufweist und der Rotor (3) eine rotorseitige, mit der Regeleinrichtung (8) gekoppelte Steuereinrichtung (5) aufweist, wobei die Übertragungseinrichtung (7) zur Energie- und Signalübertragung zwischen der statorseitigen Steuereinrichtung (4) und der rotorseitigen Steuereinrichtung (5) konfiguriert ist, wobei die rotorseitige Steuereinrichtung (5) konfiguriert ist, um das Eingabe-Signal auf Basis des wenigstens einen Istwerts zu erzeugen und dieses Eingabe-Signal der Übertragungseinrichtung (7) zur Übertragung auf die statorseitige Steuereinrichtung (4) zuzuführen, und wobei die statorseitige Steuereinrichtung (4) konfiguriert ist, um die Energiemenge auf Basis des Eingabe-Signals zu berechnen und diese Energiemenge der Übertragungseinrichtung (7) zur Übertragung auf die rotorseitige Steuereinrichtung (5) sowie auf die Regeleinrichtung (8) zuzuführen.
7. Rotationskopf (1) nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die statorseitige Steuereinrichtung (4) konfiguriert ist, um der Übertragungseinrichtung (7) wenigstens einen Sollwert zur Regelung des Arbeitsorgans (6), vorzugsweise einen Temperatursollwert und/oder Zustandswert, zur Übertragung auf die rotorseitige Steuereinrichtung (5) und ggf. die Regeleinrichtung (8) zuzuführen.
8. Rotationskopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Rotationskopf (1) mehrere energieverbrauchende Arbeitsorgane (6) aufweist, vorzugsweise mit einer gemeinsamen Regeleinrichtung (8) oder jeweils mit wenigstens einer eigenen Regeleinrichtung (8), wobei bevorzugt die Übertragungseinrichtung (7) konfiguriert ist, um wenigstens ein auf Basis der Istwerte aller Arbeitsorgane (6) erzeugtes Eingabe-Signal vom Rotor (3) auf den Stator (2) zu übertragen, und weiter bevorzugt um eine auf Basis aller Eingabe-Signale berechnete Energiemenge vom Stator (2) auf den Rotor (3) zu übertragen, wobei besonders bevorzugt jede Regeleinrichtung (8) konfiguriert ist, um die Energiezufuhr zu dem zugehörigen Arbeitsorgan (6) in Abhängigkeit der Energiemenge zu regeln.
9. Rotationskopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Stator (2) wenigstens eine Schnittstelle (9) zur Energie- und Signalübertragung mit einer externen Einrichtung aufweist, wobei ein Sollwert zur Regelung des Arbeitsorgans (6) bevorzugt über diese Schnittstelle eingebbar und über die Übertragungseinrichtung (7) auf die Regeleinrichtung (8) übertragbar ist.
10. Rotationskopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass jedes Arbeitsorgan (6) zwei oder vier individuell regelbare Heizelemente aufweist.
11. Rotationskopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Übertragungseinrichtung (7) zur kontaktlosen, vorzugsweise induktiven, Energie-und/oder Signalübertragung zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) ausgebildet ist.
12. Rotationskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Übertragungseinrichtung (7) wenigstens einen Kontakt zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) aufweist, vorzugsweise wenigstens einen Schleifringkontakt.
13. Verpackungsmaschine zum Verpacken und/oder Versiegeln von kleinstückigen Artikeln (A) in heißsiegelfähigem Verpackungsmaterial (V) umfassend wenigstens einen Rotationskopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
14. Verfahren zur Regelung einer Energiezufuhr zu dem energieverbrauchenden Arbeitsorgan (6) des Rotationskopfs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , wobei mittels der Regeleinrichtung (8) ein Istwert des Arbeitsorgans (6) erfasst wird und ein auf Basis des Istwerts erzeugtes Eingabe-Signal mittels der Übertragungseinrichtung (7) vom Rotor (3) auf den Stator (2) übertragen wird, wobei auf Basis des Eingabe-Signals eine Energiemenge berechnet und vom Stator (2) auf den Rotor (3) übertragen wird, und wobei die Energiezufuhr zu dem Arbeitsorgan (6) mittels der Regeleinrichtung (8) in Abhängigkeit der Energiemenge geregelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationskopf, insbesondere für Verpackungsmaschinen, umfassend: einen Stator; einen Rotor mit wenigstens einem energieverbrauchenden Arbeitsorgan und eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Energie vom Stator auf den Rotor sowie einer Regeleinrichtung zur Regelung einer Energiezufuhr zu dem Arbeitsorgan. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung umfassend den Rotationskopf und ein Verfahren zur Regelung einer Energiezufuhr zu einem Arbeitsorgan des Rotationskopfs. Nach dem Stand der Technik wird die vom Arbeitsorgan verbrauchte Energie mittels Schleifringübertragung vom Stator auf den Rotor übertragen. Die Vorteile dieser Bauart liegen im relativ einfachen Aufbau, der ausgereiften Technologie und den geringen Kosten. Allerdings bringt die Schleifringübertragung auch einige Nachteile mit sich: insbesondere bei komplexeren Rotationsköpfen mit einer Mehrzahl von individuell regelbaren Arbeitsorganen steigt die Anzahl der zur Energie- und Signalübertragung erforderlichen Übertragungskanäle, und damit der Bauraum, für entsprechende Energieübertragungseinrichtungen erheblich an. Dies behindert Reinigung der Maschine, was besonders nachteilig ist, weil offene Systeme Wartung und Reinigung beanspruchen. Die Schleifringübertragung ist aufgrund hoher Übergangswiderstände energieaufwändig und es besteht die Gefahr der Funkenbildung. Wegen des Schleifkontakts ergibt sich naturgemäß ein hoher Verschleiß der aneinander schleifenden Bauteile. Insgesamt ist diese herkömmliche Lösung mit Schleifringübertragung auch optisch nicht ansprechend. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu lösen und einen kompakteren und verschleißärmeren Rotationskopf bereitzustellen. Zur Lösung der vorstehend definierten Aufgabe offenbart die vorliegende Erfindung den Rotationskopf nach Anspruch 1. Als neben geordnete Aspekte offenbart die vorliegende Erfindung auch die Vorrichtung zum Verpacken und/oder Versiegeln kleinstückiger Artikel unter Verwendung eines solchen Rotationskopfs nach Anspruch 11 sowie ein Verfahren zum Regeln einer Energiezufuhr zu dem energieverbrauchenden Arbeitsorgan eines solchen Rotationskopfs gemäß Anspruch 12. Ein erfindungsgemäßer Rotationskopf mit einer Vielzahl von individuell regelbaren Arbeitsorganen und kontaktloser Energie- und Signalübertragung zwischen Stator und Rotor wird in Zusammenarbeit mit der Firma KONTENDA GmbH in Magdeburg hergestellt. Der hierin offenbarte Rotationskopf ist insbesondere für die Anwendung in Verpackungs- und/oder Versiegelungsmaschinen vorgesehen und umfasst: einen Stator, einen Rotor mit wenigstens einem energieverbrauchenden Arbeitsorgan, und eine Übertragungseinrichtung zur Energie- und Signalübertragung zwischen dem Stator und dem Rotor, wobei der Rotor wenigstens eine mit der Übertragungseinrichtung gekoppelte Regeleinrichtung zur Regelung der Energiezufuhr zu dem Arbeitsorgan aufweist. Die Regelung der Energiezufuhr des Arbeitsorgans besteht beispielsweise darin, dass dem Arbeitsorgan Energie zugeführt wird, bis ein am Arbeitsorgan gemessener Wert (Istwert) einen gewünschten Zielwert (Sollwert) erreicht. Im einfachsten Fall ist der Sollwert fest vorgegeben oder wird direkt am Arbeitsorgan bzw. der Regeleinrichtung eingestellt bzw. verstellt (vgl. Thermostatregler). Alternativ dazu kann der Sollwert aber auch statorseitig (z.B. mit einem statorseitigen Eingabegerät) eingestellt und ggf. verstellt werden, wobei der Sollwert als Signal über die Übertragungseinrichtung auf den Rotor bzw. auf die rotorseitige Regeleinrichtung übertragbar ist. So kann beispielsweise der Stator des Rotationskopfs mit einem Eingabegerät (z.B. Computer mit Display) verbunden sein, an welchem der Sollwert einstellbar ist und gegebenenfalls der am Arbeitsorgan gemessene Istwert angezeigt wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Regelung der Energiezufuhr zu dem Arbeitsorgan rotorseitig, d.h. die Regeleinrichtung ist auf dem Rotor angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Energiebedarf des Arbeitsorgans zur Erreichung eines Sollwerts besonders einfach ermittelbar ist. So kann auf Basis des am Arbeitsorgan gemessenen Istwerts ein Signal erzeugt und zur Berechnung des Energiebedarfs an den Stator übertragen. Auf Basis dieses Signals kann der Stator eine entsprechende Energiemenge/Leistung (= Energie pro Zeit) ermitteln und bereitstellen und an den Rotor übertragen. Bei einer Mehrzahl von energieverbrauchenden Arbeitsorganen hat dies den Vorteil, dass rotorseitig lediglich ein Signal auf Basis der an den Arbeitsorganen gemessenen Istwerte erzeugt und an den Stator weitergegeben werden kann, wobei die vom Stator berechnete Gesamtenergiemenge/Leistung über die Regeleinrichtungen dann an den Rotor und an die entsprechenden Arbeitsorgane weitergegeben wird. Im Gegensatz zur herkömmlichen Lösung, bei der eine Vielzahl paralleler Schleifkontakte verwirklicht werden musste, um eine Vielzahl