ES2267966T3 - Dispositivo para el suministro electrico y el control de resistencias de calentamiento en maquinas industriales. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) para suministro eléctrico y control de resistencias de calentamiento en máquinas industriales en general y en concreto en máquinas para trabajar material plástico, que comprende: al menos un módulo eléctrico (2) que incluye un relé de conmutación (4) para cada resistencia; un disipador de calor (5) asociado al módulo eléctrico (2); al menos un módulo de control (3) para el módulo eléctrico (2); caracterizado porque comprende una carcasa de base (8) que incorpora dicho módulo de control (3) y equipada con medios para un acoplamiento rápido con un raíl de soporte (10) de un cuadro o panel de control (11) asociado a dicha máquina, y porque dicho módulo eléctrico (2) se mantiene de forma extraíble mediante dicha carcasa de base (8), formando una estructura "todo en uno" de elementos modulares y estructuralmente independientes de dicho disipador que sobresale de la carcasa.
Description
Dispositivo para el suministro eléctrico y el
control de resistencias de calentamiento en máquinas
industriales.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para el suministro eléctrico y el control de
resistencias de calentamiento en máquinas industriales en general y
en concreto en máquinas para trabajar material plástico.
Más concretamente, la invención se refiere a un
dispositivo de este tipo que comprende al menos un módulo eléctrico
y un módulo de control para una o más resistencias que deben
montarse en un cuadro o panel de control asociado a la máquina.
Como es ampliamente conocido en este campo
técnico específico, las máquinas para trabajar material plástico
(prensas de inyección, extrusores, máquinas de termoformado,
máquinas de soplado, etc.) están equipadas con dispositivos
específicos de mando y control de las resistencias que aseguran el
calentamiento del material plástico que debe trabajarse. Estos
dispositivos permiten termoregular de forma precisa la temperatura
de las zonas en las que se funde el material plástico, para el
beneficio total de la calidad del producto mecanizado.
Por ejemplo, se conoce generalmente un
dispositivo para controlar la temperatura de material plástico
procesado en estos sistemas de inyección y que comprende un módulo
eléctrico y un módulo de control a partir de la solicitud de patente
EP 0587963.
También se conoce generalmente que los
dispositivos anteriores de mando y control se alojan en cuadros o
paneles de control asociados a las máquinas. Debe remarcarse que
cada cuadro o panel de control puede alojar un módulo eléctrico
para cada resistencia y un módulo de control para una o más
resistencias. En muchas aplicaciones cada cuadro o panel de control
puede alojar decenas de dichos dispositivos montados y conectados
por personal experto.
El módulo eléctrico comprende generalmente un
relé en estado sólido de conmutación asociado a un disipador de
calor, estando formado generalmente el disipador por un elemento
metálico voluminoso hecho con sección de aluminio envuelto en
aletas de refrigeración. El módulo de control comprende un control
lógico programable (PLC) para termoregular diversas resistencias, o
un instrumento electrónico dedicado a la termorregulación de una
única resistencia.
La rápida conmutación del relé del módulo
eléctrico, bajo el efecto de control del módulo de control, permite
implementar la termorregulación deseada asegurando la buena calidad
del proceso de trabajo de los plásticos.
Generalmente, en cada cuadro o panel de control
los módulos eléctricos y los módulos de control de los dispositivos
de control y mando se alojan por separado el uno del otro. En la
práctica, todos los módulos eléctricos se montan juntos en una
parte predeterminada del cuadro de control; igualmente, todos los
módulos de control son adyacentes entre sí en otra parte separada
del cuadro de control.
Esta división se debe principalmente a la
necesidad de reunir todos los disipadores en una zona del cuadro de
control que pueda refrigerarse al final más fácilmente.
No obstante, es muy evidente que esta división
requiere mazos complejos para conectar cada módulo eléctrico al
correspondiente módulo de control.
En consecuencia, los dispositivos de control y
mando conocidos son satisfactorios en muchos aspectos pero no
cumplen las expectativas desde el punto de vista del equipamiento y
mantenimiento de los mismos, que son muy complejos y difíciles.
Para probar y superar estos inconvenientes y
reducir los tiempos de cableado y la complejidad del cuadro, algunos
fabricantes de estos dispositivos han sugerido producirlos en forma
"todo en uno", es decir, proporcionando el módulo de control
en la cara delantera del disipador asociado al módulo eléctrico.
Esta solución puede parecer en principio
ventajosa, pero requiere un gran esfuerzo de producción, tanto para
aislar convenientemente el módulo de control del disipador como para
alojar los mazos que están destinados a llegar al módulo de control.
Esto implica costes de producción considerablemente elevados.
Además, el problema de asociar un dispositivo
estructurado de este modo a otros dispositivos accesorios como
fusibles, disyuntores de sobrecarga y similares sigue vigente. La
conexión a estos dispositivos accesorios siempre se lleva a cabo
mediante los mazos complejos mencionados anteriormente.
En este contexto, la situación se vuelve
entonces mucho más compleja por el hecho de que, paradójicamente,
el elemento de disipación sufre fallos y malfuncionamientos con más
frecuencia y a veces debe cambiarse el mismo. No obstante en
dispositivos "todo en uno" esto conduciría también a la
extracción del costoso módulo de control.
En la práctica, en el intento de implementar la
solución "todo en uno", los expertos en dispositivos de mando
y control deberían hacer frente a un gran número de circunstancias
distintas que los limitaría en la normalización de la solución.
También se conocen soluciones "todo en uno"
en el campo técnico relacionadas con las máquinas de impresión
térmica.
Se conoce, por ejemplo, un montaje de cabezal de
impresión térmica a partir de la patente de EE.UU. nº5.739.836. El
montaje de cabezal de impresión térmica incluye una placa metálica
de absorción térmica, un cuadro de circuito térmico que soporta
resistencias de calentamiento, y un cuadro de circuito de control
conectado eléctricamente al cuadro de circuito del cabezal para
introducir señales de control y suministro eléctrico al mismo.
El problema técnico en el que se basa la
presente invención es proporcionar un dispositivo para mandar y
controlar las resistencias de máquinas industriales en general, por
ejemplo máquinas para trabajar material plástico, presentando este
dispositivo una estructura extremadamente sencilla que permite la
producción del mismo con una cantidad mínima de distintos elementos
complejos, simplificando así la composición y el montaje del cuadro
de control y superando los inconvenientes mencionados en relación
con las soluciones que ha proporcionado la técnica anterior.
Además, este dispositivo debería incluso
aumentar la disipación térmica del disipador asociado al módulo
eléctrico.
La idea resolutiva que subraya la presente
invención es proporcionar una carcasa de base que permite al módulo
eléctrico y al correspondiente disipador mantenerse e incorporarse
en el módulo de control. Esta carcasa también debería permitir el
rápido acoplamiento del dispositivo de suministro eléctrico y de
control estructurado de este modo en el cuadro o panel de
control.
Por tanto, la carcasa de base comprende todos
los componentes electrónicos requeridos para controlar el módulo
eléctrico y termoregular la resistencia de calentamiento.
Basado en esta idea resolutiva, el problema
técnico se resuelve mediante un dispositivo como se ha descrito
previamente y que se define mediante la parte de características de
la reivindicación 1.
Las características y ventajas del dispositivo
según la invención se harán aparentes a partir de la siguiente
descripción de una forma de realización del mismo dada a título de
ejemplo no limitador con referencia a los dibujos adjuntos.
En los dibujos:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un
dispositivo según la presente invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva del
dispositivo de la figura 1, con una parte extraída y girada;
la figura 3 es una vista en perspectiva de un
conjunto de dispositivos según la invención e interconectado
eléctricamente entre sí;
la figura 4 es una vista vertical en alzado
del dispositivo de la figura 1 asociado a un bloque de seguridad
accesorio;
la figura 5 es una vista delantera desde abajo
del conjunto de dispositivos de la figura 3 montado en el cuadro o
panel de control.
Con referencia a los dibujos, se indica general
y esquemáticamente con 1 un dispositivo según la presente invención
para mandar y controlar resistencias de calentamiento en máquinas
industriales en general.
Más concreta, pero no exclusivamente, el
dispositivo 1 es apto para máquinas industriales para trabajar
material plástico y la siguiente descripción se da con referencia a
este campo de aplicación sólo por conveniencia de ilustración. De
hecho, el dispositivo según la invención puede aplicarse eficazmente
a una pluralidad de sectores similares como por ejemplo el campo
del tratamiento del caucho, el campo del envasado o en hornos de
cualquier naturaleza.
El dispositivo 1 comprende una parte eléctrica y
una parte de control. En adelante se hará referencia a la parte
eléctrica con el término módulo eléctrico 2, mientras que la parte
de control se identificará con el término módulo de control 3.
El módulo eléctrico 2 comprende un relé de
conmutación 4, por ejemplo un relé de estado sólido, que permite
conectar el suministro eléctrico a la resistencia de calentamiento
de la máquina industrial para trabajar plásticos. La resistencia y
la máquina industrial no se muestran en los dibujos puesto que son
completamente convencionales.
El módulo eléctrico 2 también comprende un
disipador de calor 5 estrictamente asociado al relé de conmutación 4
para favorecer la convección térmica. El disipador 5 comprende
tradicionalmente un elemento metálico, generalmente preformado de
una sección de aluminio extruido envuelto en aletas refrigerantes en
su perímetro.
Ventajosamente, según la invención, el
dispositivo 1 comprende una carcasa de base 8 que incorpora el
módulo de control 3 y que pretende contener el módulo eléctrico 2.
El módulo eléctrico 2 se mantiene de forma extraíble en la carcasa
8.
Esta carcasa 8 forma esencialmente una base que
permite implementar y mantener el módulo eléctrico 2 en un cuadro o
panel de control 11 en una relación de separación predeterminada
respecto a este panel.
El hecho de proporcionar la carcasa 8 como
soporte base permite que el módulo eléctrico 2 y el módulo de
control 3 se asocien en casi una estructura "todo en uno"
formada por elementos estructuralmente independientes que pueden
manejarse individualmente.
Para poder fijarse fácilmente en el panel 11, la
carcasa 8 está equipada con medios tradicionales para el
acoplamiento rápido a un raíl guía o de soporte 10 que es conocido y
está normalizado a nivel mundial para cuadros o paneles de control
11. Para este propósito, se siguen preferentemente las normas
alemanas conocidas con la abreviatura DIN EN 50022.
Pueden acoplarse diversas carcasas 8 en la misma
guía 10, adyacentes entre sí. Los cuadros de control 11 se montan
en la pared o se alojan en cajas de protección adecuadas para
extenderse a lo largo de un plano vertical. La figura 5 muestra
esquemáticamente un ejemplo de cuadro de mando producido montando
algunos dispositivos 1 en un conjunto de barras de cobre 7 que se
extienden paralelamente entre sí y alimentadas eléctricamente de
forma independiente a partir de los respectivos cables
eléctricos.
Se proporcionan naturalmente bridas opuestas 9
en la carcasa 8 para fijar de forma extraíble el módulo eléctrico 2
y suministrar energía eléctrica al mismo. Estas bridas 9 reciben
mazos que surgen de un conducto de cableado de alojamiento 6 como
el que se muestra en la figura 5.
Preferentemente, la carcasa 8 tiene una forma
esencialmente alargada paralelepípeda cuya anchura es menor o igual
a la anchura del módulo eléctrico 2 y, más concretamente, a la
anchura del disipador 5.
La carcasa 8 tiene forma de caja para alojar
convenientemente el módulo de control 3 y también posibles mazos o
elementos eléctricos de interconexión.
Para completar la descripción, debe señalarse
que el módulo de control 3 puede comprender un circuito de
accionamiento electrónico del relé 4 que pretende producir en el
relé 4 diversas conmutaciones de alta velocidad para proporcionar o
interrumpir el suministro eléctrico a las resistencias y permitir
por tanto una termorregulación de la zona de calentamiento de la
máquina industrial.
En la práctica, el módulo de control 3 incorpora
todas las funciones más complejas del dispositivo 1, mientras que
pueden dejarse fuera del dispositivo 1 algunas funciones de control
más sencillas, como se hará aparente a partir de la siguiente
descripción.
Ventajosamente, el módulo eléctrico 2 está
montado en una cara delantera 12 de la carcasa 8 para que el
disipador 5 sobresalga de la carcasa 8. Esta ubicación permite la
circulación del aire por convección natural para asegurar una
refrigeración eficaz.
Puede proporcionarse un posible elemento
aislante térmico opcional, por ejemplo una placa aislante, dentro
de la carcasa 8 entre los módulos 2 y 3, debajo de la pared 12.
Cuando se monta la carcasa 8 en una guía 10, el
eje longitudinal de la carcasa 8 es perpendicular a la guía 10 y
coplanar al cuadro o panel de control 11. El disipador 5 se monta
por tanto en la parte delantera y sobresale hacia fuera. Además,
debido a la presencia de la carcasa de base, el disipador se sitúa
en una relación de separación predeterminada respecto a la guía 10
y a los mazos que pertenecen a la guía. En consecuencia, los
cables y/o posibles conductos de cableado de alojamiento de los
mismos, asociados a o funcionando paralelamente a la guía 10 DIN,
se mantienen a una distancia del disipador suficiente para no
obstaculizar el flujo de convección del aire refrigerante.
De este modo, la convección natural del aire
refrigerante que se extiende desde la parte inferior a la parte
superior a lo largo del recorrido P evita que el disipador
sobrecaliente el módulo de control 3, como se muestra claramente en
la figura 4.
Según la invención, la carcasa 8 también aloja
un conector 14 para el suministro eléctrico del módulo de control
3. Este conector 14 se proporciona en la cara delantera 12 y permite
interconectar el módulo de control 3 a los mazos de suministro
eléctrico alojados en el conducto de cableado 6.
En la práctica, como se hace aparente a partir
de la descripción anterior, el dispositivo 1 comprende
esencialmente: la carcasa 8 que sirve de soporte base y que
incorpora el módulo de control 3, el módulo eléctrico 2 que se
mantiene en la carcasa 8, los conectores 14 y las bridas 9, formando
una estructura "todo en uno" en la que los elementos
principales, es decir los módulos 2 y 3, son estructuralmente
independientes y pueden manejarse individualmente. En la práctica,
es fácil arreglar un posible fallo o daño de uno de los módulos,
eléctrico o de control, a través de un cambio rápido del módulo
dañado. Por tanto, cambiar únicamente el módulo eléctrico 3 por un
módulo de más o menos anchura también es más fácil.
Algunas aplicaciones especiales requieren un
elemento de protección tanto para seleccionar o seccionar el
dispositivo 1 como para proteger la red de suministro eléctrico a la
que está conectado. La figura 4 muestra por ejemplo un bloque de
seguridad 15 que incorpora un fusible de desconexión que está
conectado en serie al dispositivo 1. Alternativamente, puede
proporcionarse un dispositivo de protección, por ejemplo una
protección magnetotérmica del módulo eléctrico 2.
Ventajosamente, el hecho de proporcionar una
estructura compuesta que comprende la carcasa 8 y el módulo
eléctrico 2 en un único dispositivo "todo en uno" 1 permite
que también se pueda proporcionar una estructura de alojamiento en
caja 16 del bloque de seguridad 15, siendo apta la estructura para
asociación modular con sujeción rápida mediante un conector
apropiado situado en un extremo de la carcasa 8, y como prolongación
esencial longitudinal del dispositivo 1.
Por tanto podrían proporcionarse otros elementos
accesorios del dispositivo 1 dentro de una carcasa de alojamiento
estructurada en forma de caja 16 como la del bloque de seguridad
15.
Para completar la descripción, debe señalarse
que los módulos de control 3 pueden estar conectados en paralelo de
forma recíproca, según las necesidades del usuario o la aplicación
específica del dispositivo de control y mando 1, por ejemplo
mediante un conector incluido en cada carcasa 8 y una interconexión
eléctrica múltiple de tipo bus 17. Este bus 17 puede ocultarse
parcialmente dentro del cuerpo en forma de caja de la carcasa 8 y a
través de la ranura lateral provista cerca del otro conector 14.
Además, para permitir que cada dispositivo 1
esté conectado a un sistema computerizado de control, que no se
muestra puesto que es convencional, se proporciona otro conector en
serie o en paralelo 18, estando montado el conector en un extremo de
la carcasa 8 y conectado dentro del módulo de control 3.
El dispositivo según la invención resuelve de
forma eficaz el problema técnico y logra diversas ventajas, siendo
la primera ciertamente el hecho de comprender una cantidad mínima de
distintos elementos complejos, debido al hecho de que los módulos
eléctrico y de control son de tipo tradicional y en la cantidad
estrictamente necesaria.
Otra ventaja es la sencillez del cuadro o panel
de mando, gracias al hecho de que sólo debe alojar algunos
elementos sencillos como los dispositivos según la invención.
Por último, cabe remarcar que el dispositivo
según la invención es adecuado para un cambio de pieza rápido a
causa de fallos o mantenimiento periódico; permite una disipación
térmica eficaz y una sencillez considerable en las conexiones
eléctricas entre los módulos de distintas resistencias.
Claims (9)
1. Dispositivo (1) para suministro eléctrico y
control de resistencias de calentamiento en máquinas industriales
en general y en concreto en máquinas para trabajar material
plástico, que comprende:
al menos un módulo eléctrico (2) que incluye un
relé de conmutación (4) para cada resistencia;
un disipador de calor (5) asociado al módulo
eléctrico (2);
al menos un módulo de control (3) para el módulo
eléctrico (2); caracterizado porque comprende
una carcasa de base (8) que incorpora dicho
módulo de control (3) y equipada con medios para un acoplamiento
rápido con un raíl de soporte (10) de un cuadro o panel de control
(11) asociado a dicha máquina, y porque dicho módulo eléctrico (2)
se mantiene de forma extraíble mediante dicha carcasa de base (8),
formando una estructura "todo en uno" de elementos modulares y
estructuralmente independientes de dicho disipador que sobresale de
la carcasa.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha carcasa de base (8) tiene forma de
caja y es esencialmente paralelepípeda, siendo la anchura de la
carcasa de base menor o igual a la anchura del módulo eléctrico
(3).
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha carcasa de base (8) está montada
en guías DIN de dicho panel (11), estando situado verticalmente el
eje longitudinal de la carcasa de base (8).
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque también comprende un primer conector
eléctrico (14) para el suministro eléctrico a dicho módulo de
control (3) para fijar algunos mazos en un conducto de cableado (6)
asociado al panel de control (11).
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque también comprende una interconexión
eléctrica de tipo bus para conectar en paralelo diversos módulos de
control adyacentes (3).
6. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende en un extremo de la carcasa
(8) un conector en serie (18) conectado al módulo de control
(3).
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque también comprende un bloque de seguridad
(15) alojado en un cuerpo con forma de caja (16) que está asociado
de forma modular a la carcasa de base (8) en alineamiento a lo
largo de su eje longitudinal.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicho bloque de seguridad (15) comprende
un fusible de desconexión o un dispositivo de protección de dicho
módulo eléctrico (2).
9. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho relé de conmutación es un relé en
estado sólido (4).
Applications Claiming Priority (1)
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