用於塑料加工機械的傳感器和這種傳感器的運行方法

2023-06-10 08:57:21 2

專利名稱：用於塑料加工機械的傳感器和這種傳感器的運行方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分的用於加工塑料的機械的 傳感器及其運行方法。
背景技術：
本發明特別從事用來識別塑料加工機械中的部件或機器零件的異 常狀態的元件，這種狀態反映功能故障、磨損或維護必要性。
近幾年來人們在不同技術領域內從事檢測機器中異常的運行狀 態，它們反映出有損壞的機器部件或預見的功能故障。還越來越希望， 在出現實際的功能故障之前，能夠了解特別是保養和維護工作。在正
的損壞，始^比在非預期的故障時不得不接受相當長的非預計停機時 間要有利得多。
特別是在自動化技術中執行得相當嚴格。但是在塑料加工機械中 進行故障識別或故障早期識別也是有好處的。例如已知，安裝可移動 的傳感器，它們例如檢測振動並反饋給中央控制裝置。然後控制裝置 根據輸入的信號和控制裝置內本身存在的信號藉助於複雜的方法運算 多個數據，並測試機器狀態。
然而在這種方式時控制裝置的運算工作量很大，從而阻礙用於機 器控制在操作運行方面所需要的其他運算工作。在控制裝置中大量傳 感器以及機器專用的相匹配的算法成本也相當高，因此迄今為止沒有 大規模實現這種應用。
在EP 1 087 212中介紹了一種帶有已經集成在裡面的電子裝置的 能聯網的傳感器。這種傳感器可以測量物理量，產生模擬信號，並將 它們轉化成數位訊號，處理並連接在網絡上。這種傳感器可以作為單 獨的方案或集成的方案和其他控制器及傳感器一起應用。特別是用於 汽車和載重卡車以及內燃機領域。
由兩份文獻DE 10 2004 052 499 Al和WO 2005/052525 A2已知用 來優化注塑法中的循環時間的裝置和方法，其中按照WO 2005/052525 A2推薦一種用來測量在模具中生產的工件的溫度的系統。根據工件溫 度的不同可以提前或延滯開模時刻，在DE 10 2004 052 499 Al中在注 塑模具內內置一傳感器。該傳感器與一電子分析裝置連接。由此可以 監測和也許優化工件質量還有注塑方法本身。

發明內容
因此本發明的目的是，提供一種用於機器部件故障識別或故障早 期識別的成本低廉的可能性，而對控制裝置的容量不產生不利影響。
這個目的通過在權利要求1中提供的傳感器以及在權利要求13 中提供的方法的特徵實現。
本發明的構想在於，對於一待監測的機器零件設置一帶有集成分 析裝置的成本低廉的傳感器。分析裝置包含簡單的算法，它也許預先 處理由傳感器提供的信號，與儲存的信息比較，並根據比較結果在出 現異常數值時產生一故障信號，它反映了故障或預見的故障。這個信 號傳送給機器的控制裝置。
其中分析裝置將比較結果按照一分類表格分類，使得在運算中不 僅包含0/1結果(亦即有故障或沒有故障)，而且也包含在評定中的分 級。例如在分類時可以產生一個信息，根據此信息這種狀態雖然不能 看作有故障，但是可以看作不再是正常的或有問題的。這個信息可以 在維護時讀出和分析，使得在必要情況下可以釆取必要步驟，如更換 零件。也可以在即將進行維護以前通過遠程控查詢來查詢各個傳感器， 以便知道其分類。然後可以準備好在維護時順便進行和應用也許需要 更換的零件，其中存在對可能很快便會出現的故障的提示。
傳感器本身在故障識別或故障早期識別方面是自給自足的，如果 根據規定的分類識別或預見(故障早期識別)到故障，那麼傳感器便 向控制裝置提供一個信號。在這種情況下相應的信號便輸送給控制裝 置，因此控制裝置在正常情況下不連續地從這個傳感器輸入信號。相
應的分析裝置可以設計成固定布線方式並與相應的工作領域或待檢測 裝置匹配。相反控制裝置不需要任何相像的匹配。為了能夠進行故障 識別或早期故障識別，在控制裝置內不需要自己的算法。
最好在傳感器或分析裝置內設置存儲裝置，例如儲存一存儲的信 號或檢測信號的時間曲線。比較結果或故障報警本身也可以儲存在傳 感器或電子分析裝置內。在這種情況下傳感器的存儲器可以在例行的 保養工作時讀出和分析。即使沒有故障報警傳給控制裝置，也可以檢 測相應單元的狀態，特別是如果比較結果被分類的話。
在分析裝置中儲存配設於相應應用情況的比較信號，分析裝置將 它與檢測信號比較。此外可以儲存根據比較結果確定或標記異常狀態 的其他制定標準。傳感器在此可以測量例如振動，如材料振動、聲音 或顫振，但是也可以測量其他物理量，如溫度、壓力、電流、電壓等 等。
分析裝置也可以設計成這樣，即在確定的時間段上連續地記錄所 檢測的信號。當然在這個確定的時間段上同樣應該送上儲存的比較信 號。特別是如果要測試例如在注塑機運行時周期變化的信號序列，那 麼這種方式可能特別有利。
此外可以設置帶一用來輸入輸入信號的輸入口的傳感器。這個輸 入信號既可以用來觸發傳感器本身的檢測，也可以用來修正檢測信號， 及對比較結果分類，以及修改儲存的信號。例如在注塑機周期運行時 輸入信號可以用來觸發起動，在一完全確定的運行時刻進行物理量的 測量，例如振動測量，在不同的運行狀態時都可以運用輸入信號，而 且是用來修改檢測信號。例如可以根據輸入信號進行信號的濾波、壓 縮、標準化。其中輸入信號例如可以標定電機轉速、它肯定對配設於 電機的構件的振動性能有影響。但是輸入信號也可以用來改變比較信 號，使它在輸入信號的基礎上發生改變。其中輸入信號可以來自於控 制裝置本身或其他傳感器。
但是比較信號不僅可以根據輸入信號，而且也可以在時間上或根 據檢測的信號改變。特別是在相對於時間或根據檢測的信號改變比較
信號方面可以實現學習性能，例如在變速箱或塑化裝置中振動狀態隨 運行持續時間及相應單元的磨損情況改變。但是振動狀態和頻率圖形 的改變不一定歸結於故障。
為了將比較結果或分類的比較值傳輸給控制裝置，傳感器可以配 備一個傳輸裝置。這種傳輸裝置可以做成有線連接或無線連接的。後 者特別是對於否則需要長的連接線的大型設備是有意義的。


下面藉助於實施例參照附圖詳細說明本發明。附圖表示 圖1 具有本發明傳感器的注塑機的示意圖， 圖2帶有集成的電子分析裝置的本發明的傳感器的示意圖， 圖3 電子分析裝置的功能單元的示意圖。
具體實施例方式
圖1中表示具有一塑化單元及一合模單元的注塑機的示意圖，它 們設置在區域A (塑化單元)和B (合模單元)內。區域A中的塑化 單元包括一可在一床身14上往復運動地支承的塑化缸10，它在其末 端包括一電力驅動裝置12。區域B中的合模單元按已知方式具有兩塊 模板，亦即固定模板16以及運動模板18，在它們上面分別固定一半 模20。模板18被四根橫梁22穿過，其中在圖1中只能看到兩根。運 動的模板18可通過鎖緊元件24相對於橫梁22固定，使得在合模單元 的閉合狀態可用安裝在固定模板上的液壓壓力墊施加合模壓力。在兩 個壓力墊及在塑化缸10上還有電力驅動裝置12上分別固定傳感器 30、 31和32。
傳感器30測量合模缸上的液壓壓力。傳感器31測量運行中的塑 化缸的振動，傳感器32測量電力驅動裝置12的振動。
如下面還要說明的那樣，傳感器將測量的物理量轉變成電信號， 它們在內部進行處理並將它們提供給一集成的分析裝置。如果尤其是 用一配備簡單算法的分析裝置檢測異常性，那麼這個信息僅僅通過對 應的信號線34傳送給控制裝置28。如果獨立工作的傳感器沒有檢測 出異常性，那麼便沒有信號傳送給控制裝置28。
此外只有在控制裝置需要信號時，信號才能從分析裝置傳送給控
制裝置28。
在圖2中表示傳感器32的示意結構。傳感器32具有一傳感器檢 測元件42，它檢測(相應的)物理量。它不僅檢測物理量，而且還將
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在傳感器32內。
分析裝置44例如像圖3上通過箭頭應該形象表示的那樣，包括一 信號處理裝置，它進行傅立葉變換、標準化及轉速匹配，以便將這樣 由傳感器測出的頻語變成可比較的形式。接著將檢測的和通過分析裝 置處理的信號與一儲存在分析裝置44內的信號比較並求出偏差。
接著將偏差與一同樣是儲存的一判定標準樣本比較。根據比較結 果進行分類。這意味著，每個比較相應的一個確定的故障類別。如果 超過規定值或數值落入一規定的類型，那麼傳感器32便給注塑機的控 制裝置28發送一個信號。只有在對於異常的機器狀態的信號情況下注 塑機的控制裝置才得到這個信息，並可以也許實現一相應地儲存的裝 置。這種裝置可以像常見的那樣是在監控中心內的聲或光報警或啟動 故障報警。當然也可以通過遠程導線將信息發送給監控中心。
此外如果在電子分析裝置中存在儲存可能性是有利的。這樣硬可 以儲存不同地與相應的使用匹配的比較信號。也可以儲存信號曲線， 只有在測量的時間周期結束後才進行比較。
由於這種設計緊湊的、自給自足地工作的傳感器，其可以比較經 濟地製造，所述傳感器帶有檢測元件和集成的目前也可以是固定布線 的電子分析裝置。這是它們能在市場上流行的前提條件。
圖形標記表
A塑化單元區26用於合模單元的床身
B合模單元區28控制裝置
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12電驅動裝置31傳感器2
14用於塑化單元的床身32傳感器3
16固定的模板34通向控制裝置的信號線
18可運動的衝莫板42傳感器檢測元件
20模具 2044運算單元
22橫梁46處理單元
24鎖緊單元48分類單元
權利要求
1.用於在塑料加工機特別是注塑機或擠出機中使用的傳感器，包括一用來檢測一物理量並適合於將這個量轉變成電信號的檢測元件(42)，以及一集成在傳感器內的分析裝置(44)，該分析裝置從傳感器得到信號，其中分析裝置(44)適合於識別與一儲存的標準值有偏差的信號，其特徵為在分析裝置(44)內儲存一信息，分析裝置(44)設計用來將檢測的信號與儲存信息比較，分析裝置(44)包含一分類表並適合於-將檢測的信號和儲存的信息之間的比較結果歸入某個類別中，-在歸入一預先規定的類別中時產生一故障信號並發送給一控制裝置(28)。
2. 按權利要求1的傳感器， 其特徵為傳感器適合於用來檢測振動、溫度、壓力或電量。
3. 按權利要求1或2的傳感器， 其特徵為分析裝置(44)設計用來記錄在規定時間段上待檢測的信號，其 中存儲同樣在相應時間段上的儲存信號。
4. 按上述權利要求之任一項的傳感器， 其特徵為分析裝置(44)具有至少一個用來輸入至少一個輸入信號的輸入。
5. 按權利要求4的傳感器， 其特徵為所述至少 一個輸入信號用來確定待檢測信號的檢測時刻。
6. 按權利要求4或5的傳感器， 其特徵為 所述至少 一個輸入信號用來修正檢測的信號。
7. 按權利要求4至6之任一項的傳感器， 其特徵為所述至少一個輸入信號用於在檢測的和儲存的信號之間的比較結窗ii入必 ;^tr、j刃-犬。
8. 按上述權利要求之任一項的傳感器， 其特徵為在分析裝置內設置一修正裝置，通過該修正裝置使所儲存的比較 信號可以隨時間改變。
9. 按權利要求8的傳感器， 其特徵為修正裝置在求出的時間的基礎上改變比較信號。
10. 按權利要求7或9的傳感器， 其特徵為修正裝置根據檢測的信號改變比較信號。
11. 按上述權利要求之任一項的傳感器， 其特徵為在傳感器內設置一傳輸裝置，通過該傳輸裝置可將比較結果或比 較結果的分類或故障報警傳輸給控制裝置。
12. 按權利要求ll的傳感器， 其特徵為傳輸裝置設計用於無線傳輸。
13. 用來運行按權利要求1至12所述的傳感器的方法， 其特徵為由一檢測元件測量物理量並轉變成電信號， 將此電信號與儲存的信息比較， 根據比較結果進行電信號的分類，以及如果比較結果歸入規定的類別，便產生一故障信號並發送給控制 裝置。
14. 按權利要求13的方法， 其特徵為在比較步驟之前對電信號進行處理。
15. 按權利要求13或14的方法，設置一信號處理裝置，它包括傅立葉變換、標準化、標定或濾波。
16. 按權利要求15至17之任一項的方法， 其特徵為給傳感器輸入一輸入信號，並根據輸入信號控制傳感器檢測元件 的運4亍。
17. 按權利要求13至16之任一項的方法， 其特徵為給傳感器輸入一輸入信號，並根據輸入信號進行信號處理。
18. 按權利要求13至17之任一項的方法， 其特徵為給傳感器輸入一輸入信號，並根據輸入信號進行分類。
19. 按權利要求13至18之任一項的方法， 其特徵為根據輸入信號改變儲存的比較信號。
20. 按權利要求13至19之任一項的方法， 其特徵為隨時間改變儲存的比較信號。
21. 按權利要求13至20之任一項的方法， 其特徵為根據檢測的信號改變儲存的比較信號。
全文摘要
本發明涉及一種用於塑料加工機，特別是注塑機或擠出機中的方法和傳感器，包括一用來檢測一物理量並將該量轉變成電信號的檢測元件(42)和一集成在傳感器中的分析裝置(44)，它從傳感器獲得信號。為了能夠提供對於故障識別或故障早期識別的有利的可能性，建議將分析裝置集成在傳感器內，傳感器適合於識別不同於標準值的信號，歸入某類別並在存在規定的類別時產生一故障信號並發送給控制裝置(28)。
文檔編號B29C47/92GK101110130SQ20071010426
公開日2008年1月23日 申請日期2007年5月23日 優先權日2006年7月19日
發明者O·烏爾巴內克 申請人:曼內斯曼塑料機械有限公司