(57)【要約】  本発明は、溶接接合部の材料変化を測定することによってロール上でのプラスチック袋の製造におけるプラスチックフィルム中の溶接接合部の品質をリアルタイムで監視するためのセンサーに関する。センサーは、測定間隙を形成する少なくとも二つの電極対を含み、測定間隙が、溶接接合部が電極の測定間隙を通過するときに材料の誘電特性の変化を測定して溶接接合部における材料変化に比例する測定信号を与えるために配置される。センサーは、プラスチックフィルム中の欠陥溶接接合部を検出するために測定信号を評価するための信号処理手段をさらに含む。センサーは、一対の電極が溶接プロファイルを測定するために配置された信号測定間隙を構成するように配置された電極を有することをさらに特徴とし、測定電極の形は、溶接接合部の方向及び形に一致し、他の対の電極は、プラスチックフィルムの表面を横切る平均信号を与えるように配置された参照測定間隙を構成する。参照信号と測定信号の差は、溶接品質監視のために使用される信号を与える。電極は、１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの高測定周波数で発振器によって駆動される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接接合部における材料変化を測定することによってロール上でのプラスチック袋の製造におけるプラスチックフィルム（１０）中の溶接接合部の品質をリアルタイムで監視するためのセンサーであって、センサーが、測定間隙を形成する少なくとも二つの電極対（１７，１８）を含み、測定間隙が、溶接接合部が電極の測定間隙（１３）を通過するときに材料の誘電特性の変化を測定して溶接接合部における材料変化に比例する測定信号を与えるために配置されており、センサーが、プラスチックフィルム（１０）における欠陥溶接接合部を検出するために測定信号を評価するための信号処理手段（３２）をさらに含むものにおいて、電極が、第一測定間隙（１８，１８′）、即ち信号測定間隙が溶接プロファイルを測定するために配置され、少なくとも第二測定間隙（１７，１７′）、即ち参照測定間隙がプラスチックフィルム測定信号の平均を与えるために配置されるように配置され、電極が、１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚのオーダーの高い測定周波数で安定発振器（１９）によって駆動されること、センサーが、製造ラインに沿ってプラスチックフィルム（１０）の側部に配置され、センサーが、プラスチックフィルムの上及び下に延びるように配置される第一及び第二部分（それぞれ１１及び１２）を与えられ、かくして中間測定間隙（１３）が形成され、それを通過するようにプラスチックフィルム（１０）が配置され、センサーの第一及び第二部分が、前記参照測定間隙（１７，１７′）及び信号測定間隙（１８，１８′）を形成する一組の電極を与えられ、参照電極が、プラスチックフィルムの長手方向に沿って配置されており、測定電極が、プラスチックフィルムに対して直交する方向に配置されていることを特徴とするセンサー。
【請求項２】
電極（１７，１７′，１８，１８′）が、電極間隙が略同じ平均インピーダンスを有するハーフ電気ブリッジ（ハーフホイートストーンブリッジ）で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
発振器（１９）が、電極の高駆動電圧及びインピーダンスマッチングを作るために、二つの出力信号、即ち一つは参照電極（１７）への信号、もう一つは測定電極（１８）への信号を与えるように配置された遮蔽駆動トランス（２０）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
【請求項４】
二つの出力信号が、互いに１８０°位相シフトされていることを特徴とする請求項３に記載のセンサー。
【請求項５】
静電遮蔽（２１）が、システムを通る望ましくない容量性クロスオーバーを最小にしかつ一次の低周波で起こる干渉の影響を減少して信号がノイズに隠れることを防止するために、駆動トランス（２０）の一次側と二次側の間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサー。
【請求項６】
測定信号が、干渉の高い力学及び抑制のため、狭帯域検出器、例えば位相ロック検出器（２６）によって検出されることを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
【請求項７】
センサーが、プラスチック袋製造のための製造ラインに沿って、プラスチックフィルム（１０）の各側部に一つずつ対で装着されるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
【請求項８】
参照電極（１７，１７′，３５，３７）が、大面積にわたる平均を与えるように配置され、一方、測定電極（１８，１８′，３６，３８）が、希望の測定方向における溶接プロファイルの最大の可能な感度を与えるための幾何学的形状を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
【請求項９】
信号処理手段（３２）が、希望の変数を示し、警報信号を与えるか、又は代替として、製造設備中の情報バスもしくは電話システムに接続するように配置されるか、又は前のプロセス工程などを制御するために使用されることを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
【請求項１０】
信号処理された測定信号（３９）が、溶接プロセス中に起こる材料変化を測定することによって溶接接合部の品質の測定値を与え、材料変化が、材料の誘電特性の変化又は溶接形状の幾何学的変化のいずれかの形であることができることを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
【請求項１１】
信号処理手段（３２）が、強すぎる溶接効果及び不十分な溶接効果を示すために二つの検出レベル（４０，４１）を有し、それらの二つの検出レベルの間で是認された操作範囲が示され、その範囲外でセンサーが警報を出すように配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール上のプラスチック袋の製造における溶接接合部の品質をリアルタイムで監視するためのセンサーに関する。センサーは、溶接接合部における材料変化を測定するために製造ラインに沿ってプラスチックフィルムの側部に装着されるように配置される。センサーは、各々が二つの測定電極を有する少なくとも二つの測定間隙を含む。測定間隙では、溶接接合部が電極の測定間隙を通過するときに誘電材料の特性の変化が測定され、溶接接合部における材料の変化に比例するセンサー信号が与えられる。センサーは、プラスチックフィルムの劣った品質の溶接接合部を検出するために測定信号を評価するための信号処理手段をさらに含む。
【背景技術】
【０００２】
１９５０年代以来、プラスチック袋の製造は、高度に自動化された産業に発展していった。かかる発展は、全ての製造業で起こり、製造プロセスの連続的な改良によっていかなる品質問題も「構築されない（ｂｕｉｌｄ  ａｗａｙ）」ことに焦点を向けられた。経済的な見地から、プラスチック袋産業は、相対的に低い利益マージン、通常数パーセント前後によって特徴づけられる。そのため、この産業は、製造プロセスを合理化しようと長年努力してきた。高度の自動化は、極めて速い物理的流れを意味する。機械オペレーターは、今日、同時に操業する多数の製造ラインに対して責任を持つ。プラスチックフィルムの製造は、供給速度、溶融温度、部屋の周囲温度、材料の品質及び厚さのような多数の要因によって影響される。幾つかの要因は、測定したり、影響させたりすることが難しい。例えば、粒状物は、製造プロセスに影響する水をある程度吸収するかもしれない。上述の要因はまた、プラスチック袋中の溶接接合部の品質に影響する。さらに、摩耗又は損傷によって溶接ステーションにおける機械変化が起こり、それはまた、溶接接合部がもっと悪く損なわれうることを意味する。悪い品質のプラスチック袋は、収集され、再び粒状化される。
【０００３】
伝統的なプロセス改良により、産業は、エラーのマージンを減少するように、即ちトータルの製造品質に関して欠陥製品の割合を減少するように試みている。しかしながら、リアルタイムに、即ち製造プロセス中に連続的に溶接接合部の品質を監視して制御するための技術的解決策がこの産業には不足していた。代わりに、機械オペレーターがプラスチック袋に吹き込み、次いでそれが破壊するまで袋を絞ることによって試料ベースの制御が行なわれるのが普通であった。袋に対する圧力に基づく溶接接合部の品質についての個々の機械オペレーターの経験は、袋が希望の品質を維持しているかどうかを決定している。試料の取り上げは、一時間やそこらの間隔でなされるのが一般的である。機械オペレーターが品質欠陥を見つけたとき、製造ラインは、停止され、品質欠陥が最初にどこに表われているかを見出すために製造チェーンに沿って戻って探索が開始される。運の悪い場合には、品質欠陥は、最後のチェックの後、たった数分ぐらいで生じるかもしれない。それは、オペレーターがほとんど一時間分の製造ラインを逆戻って包装を破壊し、プラスチック袋を試験しなければならないことを意味する。
【０００４】
品質欠陥を起こした原因が見つかると、それは、修正されるだろう。他の製造ラインは、操業しているが、トラブル対応で忙しかったオペレーターからの直接的な監視がないかもしれない。従って、他の製造ライン中の欠陥が、オペレーターが最初の原因で忙しい間に継続しているという明白な危険がある。かかる手での時間消費する制御及び悪い品質の袋の分類は、製造会社にとって有意な処分コストが存在する主な理由である。既に低レベルの拒絶では、特に欠陥製品が製造されたときの機械時間の損失、オペレーターの時間、パッケージの再粉砕及び破壊を必要とする材料のため、高いコストを伴う。物理的処分は、数パーセントにすぎないが、処分の製造コストは、全製造コストの約１０パーセントであると見積もられる。より効率的な解決策がないため、これが、産業が今まで受け入れざるをえない状態である。低いマージンの製品にとって、処分のレベルが製品の利益に極めて大きな影響を持つことは明らかである。オペレーターが製造チェーンに動いて不適切な品質について探索しなければならないとき、必ずしも全ての欠陥が特定されないことは明白な危険である。結果として、製造会社は、財政的な側面に加えて、劣った製品がそれらの消費者に到達する場合には悪いことが起こる危険にさらされ、それは、結局、消費者の損失に導きうる。新しい原材料で製造された袋が欠陥のある溶接接合部によって廃棄されなければならないとき、それらは、再粉砕によってリサイクルされる。この時、材料の価値は、５０％まで低下され、通常、ごみ袋のような低価格の袋を製造するためにのみ使用される。
【０００５】
従って、悪い溶接接合部の問題は、長い間、この産業において知られていたが、この問題に対する満足のいく解決策はなかった。しかしながら、多くの様々な解決策が実施されている。今まで満足のいく解決策が認定されなかった一つの理由は、現在の産業が制御及び監視の代わりにプロセス改良により焦点を当ててることにあるかもしれない。プラスチック袋のリーディング製造会社は、制御及び監視に対する技術解決策の必要性の一貫した見解を与える。
【０００６】
満足のいく解決策が見出されなかった別の理由は、満足のいく溶接接合部と欠陥のある溶接接合部の間の測定可能な差が極めて小さいので溶接接合部自体の品質を監視することが難しいことである。プラスチック袋製造に使用される溶接法は、通常、抵抗熱線タイプの溶接である。プラスチックフィルムは、一緒に加熱、圧縮されて、それにより袋の底部を閉じる。溶接は、溶接接合部における材料の量又は材料の特性の変化を起こす。通常、これは、プラスチックフィルムの薄肉化を意味し、それは、次いで溶接接合部の品質の尺度を表わすが、材料厚さのいかなる変化もなしに極めて満足のいく溶接もある。もし薄肉化が極めて小さいなら、溶接は、弱すぎるかもしれないし、もし薄肉化が極めて大きいなら、溶落ちが起こっているかもしれない。
【０００７】
典型的な溶接は、以下のようであることができる：
プラスチックフィルム厚さ：０．２ｍｍ
プラスチックフィルム誘電率：３
溶接幅タイプ：１ｍｍ
溶接薄肉化タイプ：５０％
光学、超音波及び他の技術によって溶接接合部の品質を測定することは、従来から試されてきた。かかる技術は、特にプラスチック材料の有意な変動によって満足に作業されなかった。さらに、一部のプラスチックに含まれるカーボンブラック添加剤が、光学的な方法を使用することを難しくする。
【０００８】
従来試された技術のいずれも高水準の溶接接合部制御の期待に応えることができなかった。それは、高い解像度の安定した測定信号が高スピード時に得られることを要求する。要するに、センサーからの測定信号は、高い解像度を持ち、安定しており、かつ高スピードで提示されることが要求される。この文脈における高スピードは、１〜３ｍ／秒のスピードを意味する。センサーはまた、耐摩耗性であるべきであり、それは、環境を乱さないようにすべきであり、それは、それ自体環境によって乱されるべきではない。
【０００９】
ＷＯ２００６／０９１１６１Ａｌでは、マイクロ波技術に基づいて問題を解決しようとする従来の試みが記載されている。この特許公開では、例えばプラスチック袋製造において材料の特性を決定するためのシステムが一般に記載されている。システムは、マイクロ波放射線を放出して測定するための手段を含み、そこではマイクロ波放射線は、材料の特性を決定するために使用される。しかしながら、このシステムは、満足に作動しなかった。おそらく測定間隙中のプラスチック溶接接合部を検出するために要求される高解像度及び高サンプリング速度のためである。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の一つの目的は、欠陥のある溶接接合部で起こる小さな材料変化を検出するのに十分に感受性があり、さらに同様の伝統的なシステムと比較してより高いスピードでこの検出を与えるように配置されたプラスチック溶接センサーを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、ユーザーに対して有用な情報を発生する（この場合には欠陥のある溶接接合部に対して警告を与える）ように解釈されうる十分に強くかつ安定した測定信号を提供することである。
【００１２】
また、本発明の目的は、産業の環境などによる測定信号中の異なる種類のエラーの源を減少／除去し、従って結果分析に対して高い精度を確保し、かつ／又は結果の解釈のために要求される分析作業を容易にすることである。
【００１３】
さらに、本発明の目的は、要求する産業環境に耐えるように適応された簡単ではあるが頑丈な囲いに装着されることができる実質的に標準の構成要素から作り上げられたモジュラーセンサーを提供することである。
【００１４】
これらの目的を達成するための前提条件は、十分に高い測定周波数、即ち溶接接合部が通過するときに十分な数の測定値が発生されることができることである。電極における高いインピーダンスは、高いインピーダンスで駆動されるための十分に高い周波数、及び駆動電極に対する高い電圧をさらに要求する。
【００１５】
ノイズ及び干渉を減少するために狭帯域がシステム全体を通して要求される。さらに、高い測定スピードで材料中の差のみを検出する示差測定（測定電極と参照電極の間の差分信号）が要求される。
【００１６】
上記目的を達成するためのさらなる前提条件は、検出器が干渉の高い力学及び抑制のために位相ロックされることである。
【００１７】
要するに、センサーの安全で満足のいく機能のために以下の条件が満たされるべきである：
１．高周波数
２．駆動電極に対する高電圧
３．システム全体を通した狭帯域
４．示差測定
５．位相ロックされたセンサー
【００１８】
本発明によれば、溶接接合部における材料変化は、プラスチックフィルムの対向する側部に配置された二つの電極を含む測定間隙によって測定される。センサーは、溶接接合部がセンサーを通過するときに材料の誘電特性の変化を測定する少なくとも二つの異なる配向の測定間隙を含む。測定間隙は、溶接接合部における材料変化に比例した測定信号を与えている。電極は、一つの測定間隙（信号測定間隙）が溶接接合部の幾何学的形状に沿って溶接プロファイルを測定し、他の測定間隙（参照測定間隙）がプラスチックフィルムの表面にわたって平均化された信号を測定するように配置される。電極は、約１００ｋＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲の高い測定周波数を有する安定発振器によって駆動される。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、センサーは、製造ラインに沿ってプラスチックフィルムの側部に装着されるように配置され、プラスチックフィルムが通過するように配置される二つの中間測定間隙が形成されるようにプラスチックフィルムの上及び下に延びるようにそれぞれ配置される第一及び第二部分を含む。センサーの第一及び第二部分はともに、参照電極及び測定電極の形の一組の電極を与えられ、参照電極は、プラスチックフィルムの長手方向に配置され、測定電極は、溶接接合部の方向に沿ってプラスチックフィルムに対して直交して配置される。
【００２０】
さらに好ましい実施形態によれば、電極は、ハーフブリッジ（ハーフホイートストーンブリッジ）で配置され、電極間隙は、略同じ平行インピーダンスを持つ。
【００２１】
さらに好ましい実施形態によれば、静電遮蔽は、システムを通る望ましくない容量性クロスオーバーを最小にしかつ特に低い周波数コンジット干渉の影響を減少する（そうでなければ信号は、ノイズで失われうる）ために結合トランスの一次側と二次側の間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
以下において、本発明は、添付図面を参照してより詳細に記載されるだろう。
【００２３】
【図１】図１は、プラスチック袋の製造の一般概略図を示す。
【００２４】
【図２】図２は、製造ラインに沿ってプラスチックフィルムの側部に装着されるように適応されたモジュラーセンサーの概略図を示す。
【００２５】
【図３】図３は、電極の位置を示すために部分的に切断されたセンサーの概略図である。
【００２６】
【図４】図４は、本発明によるプラスチック溶接センサーの基本的なブロック図である。
【００２７】
【図５】図５は、静電遮蔽駆動トランスを示す。
【００２８】
【図６】図６は、圧電トランスが駆動信号のために使用される代替実施形態を示す。
【００２９】
【図７】図７は、どのようにして電極がプラスチックフィルムに対してセンサー中に幾何学的に配置されることができるかについての二つの例を示す。
【００３０】
【図８】図８は、本発明によるセンサーからの信号処理された測定信号の評価の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、既知の技術に従ったロール上のプラスチック袋の製造方法の原理図を示す。無端回転ラインにおけるプラスチック袋の製造（いわゆるリップオフモデル）では、変動する厚さのプラスチックフィルムを製造するための方法としてフィルムブローイングが使用される。伝統的に、エチレン及びプロピレンプラスチックが最も一般的な材料であるが、生物分解性材料も多く使用されている。
【００３２】
フィルムブローイングでは、顆粒の形のプラスチック材料は、加熱シリンダー（エクストルダー）２に供給され、溶融される。スクリューが回転し、溶融物をシリンダーの終わりの冷却ノズル３に供給する。プラスチック溶融物は、次いでノズルの通過で半固体状態に冷却される。そこで材料は、管／ホース４の形状をとる。バルーン形状に吹いた後、ホースは、次いで二つのクランプローラー５まで鉛直方向に供給され、さらに剥離及び駆動手段６に供給される。
【００３３】
間隙開口の形状、型を通る溶融物の量、希望の直径への「バルーン」の膨張、及び剥離回転の速度を変化することによって、フィルムの厚さ、並びにプラスチック材料中の分子鎖を縦及び横方向に配向する程度を制御することが可能である。縦及び横方向の配向の割合を変化することによって異なる強度のフィルム、即ち異なる用途に適応したフィルムが得られる。フィルムの希望の特性に依存して、例えばプラスチック同士の粘着の危険を減少したり、滑らかな表面を与えたり、又は紫外線からプラスチックを保護するために異なる添加剤を使用してもよい。
【００３４】
プラスチック袋の製造は、平らにされたプラスチックホースをいわゆるコンバージョン機７中に供給し、そこでプラスチックフィルムが溶接され、かくして袋が底を与えられ、ローラーからの容易な剥離のために希望の長さにせん孔されることによって完了される。この技術は、大きな袋、ゴミ袋（ｂｉｎ  ｂａｇ，ｇａｒｂａｇｅ  ｂａｇ）、ノットバッグなどからフリーザーバッグのような家庭用途のための小さな袋までの範囲の全ての袋のために使用される。最終工程では、プラスチック袋は、ローラー８に巻き上げられ、包装される。
【００３５】
プラスチック袋の製造プロセスは、高スピードで行なわれる。プラスチックウェブは、一般的に、このタイプの製造プロセスでは、１〜３ｍ／秒のスピードを有する。
【００３６】
本明細書の冒頭部分で述べたように、完成したプラスチック袋の処分を減少するために製品の品質をチェックする必要がある。プラスチック材料の多い処分の問題を起こすのは、主に溶接接合部の品質である。この問題は、今まで満足のいく解決策なく長い間知られている。
【００３７】
本発明によれば、ロール上のプラスチック袋の高スピード製造で溶接接合部の品質をリアルタイムで監視することができるセンサーが開発された。高スピードは、ここでは数ｍ／秒のスピードを意味する。センサーは、溶接接合部における材料変化を測定するために製造ラインに沿ってプラスチックフィルムの側部に装着されるように配置される。センサーは、溶接接合部が電極の測定間隙を通過するときに材料の誘電特性の変化を測定して溶接接合部の材料変化に比例する測定信号を与えるための少なくとも二つの電極を含む。センサー９は、モジュラー式であり、図１に概略的に示されるようにコンバージョン機７の後で製造ラインに沿ってプラスチックフィルム１０の側部に装着されるように適応されることが好ましい。
【００３８】
センサー９は、頑丈なシェルの中に配置され、プラスチックフィルムの上及び下にそれぞれ延びるように配置された第一部分１１及び第二部分１２を有する測定フォークの形で作られ、かくして中間測定間隙１３が形成され、それを通ってプラスチックフィルム１０が無接触式測定、「フォーク状」外観（図２参照）のために自由に進むことができる。図２では、プラスチックフィルム１４の方向が示され、二つの溶接接合部１５，１６がセンサーによって監視されるようになっている。
【００３９】
センサーの第一部分及び第二部分はともに、参照電極１７及び測定電極１８の形の電極構成を与えられる。参照電極は、プラスチックウェブの長手方向に配置され、測定電極は、プラスチックウェブの長手方向に対して直交する方向に、つまり溶接接合部の方向に配置される（センサーが部分的に切断された図３参照）。電極の機能は、図４と関連して以下により詳細に記載される。
【００４０】
図４は、本発明によるプラスチック溶接センサーの基本的なブロック図を示す。プラスチック溶接センサーは、参照電極１７及び１７′の間の参照測定間隙、及び測定電極１８及び１８′の間の信号測定間隙を有する。プラスチックフィルム１０は、図に概略的に示されるようにこれらの二つの測定間隙を通過する。電極は、測定間隙の一方（信号測定間隙）がプラスチックフィルムウェブを横切って溶接プロファイルを測定し、他方の測定間隙（参照測定間隙）がプラスチックフィルムウェブに沿って長手方向に平均化して測定するような方法で電気ハーフブリッジで配置される。どのように電極が幾何学的に配置されるかは、以下の図７により詳細に示される。
【００４１】
電極は、測定インピーダンスが高いときに十分な感度を得るために高安定周波数を有する安定発振器１９によって駆動される。高周波数では、容量性及びインピーダンスセンサーを使用する代わりに誘電特性を測定することが有利である。誘電特性の測定では、高測定スピードが得られ、またノイズが低い。それは、十分に強くて安定した測定信号のための前提条件である。一般的に、測定周波数は、用途に依存して１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内である。
【００４２】
発振器１９は、二つの出力信号を与える（第一電極構成では一つは参照電極１７に、一つは測定電極１８に与える）ように配置された遮蔽駆動トランス２０に接続される。出力信号は、互いに対して１８０度位相シフトされている。駆動トランスは、一次側及び二次側と結合し、高インピーダンス測定電極の高駆動電圧及びインピーダンスマッチングを作るように配置された同調中央接地トランスを含む。もし例えば参照電極１７と測定電極１８の間に差があり、インピーダンス差が架橋結合にアンバランスを起こすなら、駆動トランスのバランシングにおいてわずかな変化でバランスを取ることができる。
【００４３】
好ましくは、駆動トランス２０は、図５に示されるように静電遮蔽を与えられる。静電遮蔽２１は、システムを通る望ましくない容量性クロスオーバーを最小にしかつ特に低い周波数で行なわれる干渉の影響を減少する（そうでなければ信号は、ノイズで失われうる）ためにトランス結合の一次側と二次側の間に配置される。電極への出力信号（Ｒｅｆ，Ｍａｅｔ）は、（信号の帯域幅の外側の）ノイズを減少するために狭いバンドパスフィルター２２によって濾過される。
【００４４】
図６は、圧電コンバーター２３が参照電極及び測定電極のそれぞれに二つの出力信号（Ｒｅｆ，Ｍａｅｔ）を送出するために使用される代替実施形態を示す。ここで使用されるタイプの静電及び圧電構成要素はそれ自体、当業者に従来から知られており、それゆえここでさらに詳細に記載されない。
【００４５】
図４に示された他の電極構成は、プラスチックフィルム１０の他の側部に、同じように参照電極１７′及び測定電極１８′を含む。参照電極１７′は、大面積にわたる平均を与えるように配置され、測定電極１８′は、希望の測定方向において溶接接合部の設計のために最大感度を持つような幾何学的形状を持つ。電極１７′及び１８′からのまとめられた出力信号２１は、続く工程において信号ボトムに対するいかなる危険もなしで最も可能な増幅を可能にするために経時的にゼロに近い平均値を有し、それは、そうでなければ信号が１８０度の位相差を持つときに起こる。従って、均一なフィルムからの出力信号は、実質的に存在しない。
【００４６】
まとめられた出力信号２１は、増幅器２２、例えば測定間隙のインピーダンスよりずっと大きい入力インピーダンスを有する高インピーダンスＦＥＴ増幅器に放出される。かかる増幅器は、通常、極めて低い増幅（インピーダンスコンバーター）を有し、それは、続くバンドパスフィルター２３並びに追加の増幅器２４が、測定信号２５が検出器２６に送られる前に要求されることを意味する。
【００４７】
検出器２６は、希望の信号対ノイズ比のために必要である測定信号のバンド幅の外側の希望しないノイズを除去するために配置される。従って、検出器が狭帯域タイプの検出器であることが重要である。位相ロック検出器、混合検出器、同期検出器などの様々なタイプの検出器が当業者に従来から知られており、それゆえここでさらに詳細に記載されない。このタイプの検出器の共通の特徴は、それらが通常、狭帯域の解決策を与えることであり、それは、我々のケースでは必要である。好ましくは、位相ロック検出器は、干渉の高い力学及び抑制のために使用される。
【００４８】
図４における検出器２６への入力信号は、測定信号２５に加えて、発振器１９からの信号２７である。検出器２６からの出力信号は、低周波数測定信号２８に加えて、位相位置を示す信号２９である。測定信号は、低周波数増幅器３０及び希望の周波数範囲に対するバンドパスフィルター３１に放出される。
【００４９】
センサーは、欠陥のある溶接接合部を検出するために測定信号を評価するための信号処理手段３２をさらに含む。例えば、劣った品質の場合には、オペレーターに注意するために警報が発されることができる。これは、調査する作業が最小化されることを意味し、オペレーターは、例えば溶接ステーションの調整によって溶接接合部の品質を回復するための工程を直接とることができることを意味する。さらに、センサーは、プラスチック袋製造制御システムと通信するための適切なソフトウエアを備えることができる。
【００５０】
信号処理手段３２の一つの目的は、プラスチックフィルムにおいて、溶接接合部の品質、及びせん孔、他の欠陥のような他の材料変化を証明することであると言うこともできる。さらに、製品の数をカウントしたり、プラスチックウェブ中の中断を示すために使用されることができる、フィルム方向に対して横切るプラスチックフィルムトラックの位置についての情報がある。信号処理手段からの出力信号は、希望の変数を示し、直接警報のために使用されることができるか、又は製造設備における情報バスもしくは電話システムに通信されることができる。信号はまた、前のプロセス工程を制御するために使用されることができる。出力信号のこれらの異なる機能は、四つの信号出力３３によって図４に示される。
【００５１】
図７では、どのようにして電極がプラスチックウェブに対してセンサー中に幾何学的に位置されることができるかが幾つかの例によって示される。プラスチックウェブの移動方向は、矢印３４によって示される。第一実施形態では、矩形の細長い参照電極３５がプラスチックウェブの長手方向に沿って位置され、それによって平均値を与え、一方、矩形の測定電極３６は、通過する溶接接合部に対してより感受性があるようにウェブに対して横切って位置される。測定電極の寸法は、相対的に小さくすることができる。典型的なケースでは、電極幅は、３ｍｍであり、電極長さは、２０ｍｍである。
【００５２】
代替実施形態では、参照電極３７は、より幅広く、プラスチックフィルムの幅の大部分をカバーするために幅広く、測定電極３８（それはまた、この場合には矩形の細長い幾何学形状を有し、プラスチックウェブに対して横切って位置される）を包囲するために細長いくさび形状を有する。
【００５３】
図８は、本発明によるセンサーからの信号処理された測定信号３９の評価の一例を示す。信号曲線は、溶接プロセス時に起こる材料変化を測定することによって溶接接合部の品質の指標を与える。材料変化は、溶接の幾何学形状の変化又は材料の誘電特性の変化の形のいずれかであることができる。図では、どのようにして測定信号の増幅が溶接接合部通過で変化されるかが示される。例えば、センサーは、二つの検出レベル、又は代替例として、是認された操作範囲（その外側はセンサーが警告すべきである）を有する。図では、強すぎる溶接効果４０に対する限界値が示され、従って典型的なケースでは、プラスチックフィルムの溶落ちが起こりうる。また、図では、劣った溶接接合部を意味する不十分な溶接効果４１に対する限界値も示される。これらの二つの限界値の間に、良好で許容可能な溶接接合部４２が示される。
【００５４】
本発明は、上記の例に限定されず、添付請求項の範囲内で変化しうる。例えば、製造ラインに沿ったセンサーの位置は変化させることができることが理解されるが、コンバージョン／溶接機の後のプラスチックフィルムの曲げ力及び速度ができるだけ一定である区域に位置されるべきである。さらに、センサーハウジング及び電極の幾何学的設計は、変化しうることが理解される。
【００５５】
センサーハウジングは、プラスチック機中のケーブル接続及び代替機械結合で二つの独立部分に分割されることができることはまた、当業者に明らかである。一つの例は、フォーク測定があまり好ましくなく、例えば鋼プロファイルの安定外部機構がより良好でありうる場合においてプラスチックウェブの中央で測定する場合である。また、ある場合には、二つ以上の検出器が希望の利益を得るために要求されるかもしれない。さらに、センサーは、長手方向の溶接接合部を評価するために使用されるために９０度回転されることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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