CN101110130A - 用于塑料加工机械的传感器和这种传感器的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于塑料加工机，特别是注塑机或挤出机中的方法和传感器，包括一用来检测一物理量并将该量转变成电信号的检测元件(42)和一集成在传感器中的分析装置(44)，它从传感器获得信号。为了能够提供对于故障识别或故障早期识别的有利的可能性，建议将分析装置集成在传感器内，传感器适合于识别不同于标准值的信号，归入某类别并在存在规定的类别时产生一故障信号并发送给控制装置(28)。

Description

用于塑料加工机械的传感器和这种传感器的运行方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分的用于加工塑料的机械的传感器及其运行方法。

背景技术

本发明特别从事用来识别塑料加工机械中的部件或机器零件的异常状态的元件，这种状态反映功能故障、磨损或维护必要性。

近几年来人们在不同技术领域内从事检测机器中异常的运行状态，它们反映出有损坏的机器部件或预见的功能故障。还越来越希望，在出现实际的功能故障之前，能够了解特别是保养和维护工作。在正常维护保养周期内通过更换潜在的快要失效的零件来避免还没有出现的损坏，始终比在非预期的故障时不得不接受相当长的非预计停机时间要有利得多。

特别是在自动化技术中执行得相当严格。但是在塑料加工机械中进行故障识别或故障早期识别也是有好处的。例如已知，安装可移动的传感器，它们例如检测振动并反馈给中央控制装置。然后控制装置根据输入的信号和控制装置内本身存在的信号借助于复杂的方法运算多个数据，并测试机器状态。

然而在这种方式时控制装置的运算工作量很大，从而阻碍用于机器控制在操作运行方面所需要的其他运算工作。在控制装置中大量传感器以及机器专用的相匹配的算法成本也相当高，因此迄今为止没有大规模实现这种应用。

在EP1 087 212中介绍了一种带有已经集成在里面的电子装置的能联网的传感器。这种传感器可以测量物理量，产生模拟信号，并将它们转化成数字信号，处理并连接在网络上。这种传感器可以作为单独的方案或集成的方案和其他控制器及传感器一起应用。特别是用于汽车和载重卡车以及内燃机领域。

由两份文献DE10 2004 052 499A1和WO2005/052525A2已知用来优化注塑法中的循环时间的装置和方法，其中按照WO2005/052525A2推荐一种用来测量在模具中生产的工件的温度的系统。根据工件温度的不同可以提前或延滞开模时刻，在DE10 2004 052 499A1中在注塑模具内内置一传感器。该传感器与一电子分析装置连接。由此可以监测和也许优化工件质量还有注塑方法本身。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于机器部件故障识别或故障早期识别的成本低廉的可能性，而对控制装置的容量不产生不利影响。

这个目的通过在权利要求1中提供的传感器以及在权利要求13中提供的方法的特征实现。

本发明的构想在于，对于一待监测的机器零件设置一带有集成分析装置的成本低廉的传感器。分析装置包含简单的算法，它也许预先处理由传感器提供的信号，与储存的信息比较，并根据比较结果在出现异常数值时产生一故障信号，它反映了故障或预见的故障。这个信号传送给机器的控制装置。

其中分析装置将比较结果按照一分类表格分类，使得在运算中不仅包含0/1结果(亦即有故障或没有故障)，而且也包含在评定中的分级。例如在分类时可以产生一个信息，根据此信息这种状态虽然不能看作有故障，但是可以看作不再是正常的或有问题的。这个信息可以在维护时读出和分析，使得在必要情况下可以采取必要步骤，如更换零件。也可以在即将进行维护以前通过远程控查询来查询各个传感器，以便知道其分类。然后可以准备好在维护时顺便进行和应用也许需要更换的零件，其中存在对可能很快便会出现的故障的提示。

传感器本身在故障识别或故障早期识别方面是自给自足的，如果根据规定的分类识别或预见(故障早期识别)到故障，那么传感器便向控制装置提供一个信号。在这种情况下相应的信号便输送给控制装置，因此控制装置在正常情况下不连续地从这个传感器输入信号。相应的分析装置可以设计成固定布线方式并与相应的工作领域或待检测装置匹配。相反控制装置不需要任何相像的匹配。为了能够进行故障识别或早期故障识别，在控制装置内不需要自己的算法。

最好在传感器或分析装置内设置存储装置，例如储存一存储的信号或检测信号的时间曲线。比较结果或故障报警本身也可以储存在传感器或电子分析装置内。在这种情况下传感器的存储器可以在例行的保养工作时读出和分析。即使没有故障报警传给控制装置，也可以检测相应单元的状态，特别是如果比较结果被分类的话。

在分析装置中储存配设于相应应用情况的比较信号，分析装置将它与检测信号比较。此外可以储存根据比较结果确定或标记异常状态的其他制定标准。传感器在此可以测量例如振动，如材料振动、声音或颤振，但是也可以测量其他物理量，如温度、压力、电流、电压等等。

分析装置也可以设计成这样，即在确定的时间段上连续地记录所检测的信号。当然在这个确定的时间段上同样应该送上储存的比较信号。特别是如果要测试例如在注塑机运行时周期变化的信号序列，那么这种方式可能特别有利。

此外可以设置带一用来输入输入信号的输入口的传感器。这个输入信号既可以用来触发传感器本身的检测，也可以用来修正检测信号，及对比较结果分类，以及修改储存的信号。例如在注塑机周期运行时输入信号可以用来触发起动，在一完全确定的运行时刻进行物理量的测量，例如振动测量，在不同的运行状态时都可以运用输入信号，而且是用来修改检测信号。例如可以根据输入信号进行信号的滤波、压缩、标准化。其中输入信号例如可以标定电机转速、它肯定对配设于电机的构件的振动性能有影响。但是输入信号也可以用来改变比较信号，使它在输入信号的基础上发生改变。其中输入信号可以来自于控制装置本身或其他传感器。

但是比较信号不仅可以根据输入信号，而且也可以在时间上或根据检测的信号改变。特别是在相对于时间或根据检测的信号改变比较信号方面可以实现学习性能，例如在变速箱或塑化装置中振动状态随运行持续时间及相应单元的磨损情况改变。但是振动状态和频率图形的改变不一定归结于故障。

为了将比较结果或分类的比较值传输给控制装置，传感器可以配备一个传输装置。这种传输装置可以做成有线连接或无线连接的。后者特别是对于否则需要长的连接线的大型设备是有意义的。

附图说明

下面借助于实施例参照附图详细说明本发明。附图表示：

图1具有本发明传感器的注塑机的示意图，

图2带有集成的电子分析装置的本发明的传感器的示意图，

图3电子分析装置的功能单元的示意图。

具体实施方式

图1中表示具有一塑化单元及一合模单元的注塑机的示意图，它们设置在区域A(塑化单元)和B(合模单元)内。区域A中的塑化单元包括一可在一床身14上往复运动地支承的塑化缸10，它在其末端包括一电力驱动装置12。区域B中的合模单元按已知方式具有两块模板，亦即固定模板16以及运动模板18，在它们上面分别固定一半模20。模板18被四根横梁22穿过，其中在图1中只能看到两根。运动的模板18可通过锁紧元件24相对于横梁22固定，使得在合模单元的闭合状态可用安装在固定模板上的液压压力垫施加合模压力。在两个压力垫及在塑化缸10上还有电力驱动装置12上分别固定传感器30、31和32。

传感器30测量合模缸上的液压压力。传感器31测量运行中的塑化缸的振动，传感器32测量电力驱动装置12的振动。

如下面还要说明的那样，传感器将测量的物理量转变成电信号，它们在内部进行处理并将它们提供给一集成的分析装置。如果尤其是用一配备简单算法的分析装置检测异常性，那么这个信息仅仅通过对应的信号线34传送给控制装置28。如果独立工作的传感器没有检测出异常性，那么便没有信号传送给控制装置28。

此外只有在控制装置需要信号时，信号才能从分析装置传送给控制装置28。

在图2中表示传感器32的示意结构。传感器32具有一传感器检测元件42，它检测(相应的)物理量。它不仅检测物理量，而且还将它转变成相应的电信号，并将电信号传送给分析装置44，它做得集成在传感器32内。

分析装置44例如像图3上通过箭头应该形象表示的那样，包括一信号处理装置，它进行傅立叶变换、标准化及转速匹配，以便将这样由传感器测出的频谱变成可比较的形式。接着将检测的和通过分析装置处理的信号与一储存在分析装置44内的信号比较并求出偏差。

接着将偏差与一同样是储存的一判定标准样本比较。根据比较结果进行分类。这意味着，每个比较相应的一个确定的故障类别。如果超过规定值或数值落入一规定的类型，那么传感器32便给注塑机的控制装置28发送一个信号。只有在对于异常的机器状态的信号情况下注塑机的控制装置才得到这个信息，并可以也许实现一相应地储存的装置。这种装置可以像常见的那样是在监控中心内的声或光报警或启动故障报警。当然也可以通过远程导线将信息发送给监控中心。

此外如果在电子分析装置中存在储存可能性是有利的。这样硬可以储存不同地与相应的使用匹配的比较信号。也可以储存信号曲线，只有在测量的时间周期结束后才进行比较。

由于这种设计紧凑的、自给自足地工作的传感器，其可以比较经济地制造，所述传感器带有检测元件和集成的目前也可以是固定布线的电子分析装置。这是它们能在市场上流行的前提条件。

图形标记表

A塑化单元区                  26用于合模单元的床身

B合模单元区                  28控制装置

10塑化缸                     30传感器1

12电驱动装置                 31传感器2

14用于塑化单元的床身         32传感器3

16固定的模板                 34通向控制装置的信号线

18可运动的模板               42传感器检测元件

20模具                       44运算单元

22横梁                       46处理单元

24锁紧单元                   48分类单元

Claims (21)

1.用于在塑料加工机特别是注塑机或挤出机中使用的传感器，包括一用来检测一物理量并适合于将这个量转变成电信号的检测元件(42)，以及一集成在传感器内的分析装置(44)，该分析装置从传感器得到信号，

其中分析装置(44)适合于识别与一储存的标准值有偏差的信号，

其特征为：

在分析装置(44)内储存一信息，分析装置(44)设计用来将检测的信号与储存信息比较，分析装置(44)包含一分类表并适合于

-将检测的信号和储存的信息之间的比较结果归入某个类别中，

-在归入一预先规定的类别中时产生一故障信号并发送给一控制装置(28)。

2.按权利要求1的传感器，

其特征为：

传感器适合于用来检测振动、温度、压力或电量。

3.按权利要求1或2的传感器，

其特征为：

分析装置(44)设计用来记录在规定时间段上待检测的信号，其中存储同样在相应时间段上的储存信号。

4.按上述权利要求之任一项的传感器，

其特征为：

分析装置(44)具有至少一个用来输入至少一个输入信号的输入端。

5.按权利要求4的传感器，

其特征为：

所述至少一个输入信号用来确定待检测信号的检测时刻。

6.按权利要求4或5的传感器，

其特征为：

所述至少一个输入信号用来修正检测的信号。

7.按权利要求4至6之任一项的传感器，

其特征为：

所述至少一个输入信号用于在检测的和储存的信号之间的比较结果的分类。

8.按上述权利要求之任一项的传感器，

其特征为：

在分析装置内设置一修正装置，通过该修正装置使所储存的比较信号可以随时间改变。

9.按权利要求8的传感器，

其特征为：

修正装置在求出的时间的基础上改变比较信号。

10.按权利要求7或9的传感器，

其特征为：

修正装置根据检测的信号改变比较信号。

11.按上述权利要求之任一项的传感器，

其特征为：

在传感器内设置一传输装置，通过该传输装置可将比较结果或比较结果的分类或故障报警传输给控制装置。

12.按权利要求11的传感器，

其特征为：

传输装置设计用于无线传输。

13.用来运行按权利要求1至12所述的传感器的方法，

其特征为：

由一检测元件测量物理量并转变成电信号，

将此电信号与储存的信息比较，

根据比较结果进行电信号的分类，以及

如果比较结果归入规定的类别，便产生一故障信号并发送给控制装置。

14.按权利要求13的方法，

其特征为：

在比较步骤之前对电信号进行处理。

15.按权利要求13或14的方法，

其特征为：

设置一信号处理装置，它包括傅立叶变换、标准化、标定或滤波。

16.按权利要求15至17之任一项的方法，

其特征为：

给传感器输入一输入信号，并根据输入信号控制传感器检测元件的运行。

17.按权利要求13至16之任一项的方法，

其特征为：

给传感器输入一输入信号，并根据输入信号进行信号处理。

18.按权利要求13至17之任一项的方法，

其特征为：

给传感器输入一输入信号，并根据输入信号进行分类。

19.按权利要求13至18之任一项的方法，

其特征为：

根据输入信号改变储存的比较信号。

20.按权利要求13至19之任一项的方法，

其特征为：

随时间改变储存的比较信号。

21.按权利要求13至20之任一项的方法，

其特征为：

根据检测的信号改变储存的比较信号。