CN104713709A - 磨损监测式造粒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及拉条造粒机、造粒系统以及用于一个或多个塑料条的磨损监测式造粒的方法。为了一个或多个塑料条(100)的磨损监测式造粒,检测与用于造粒的力相关的力检验值,并由此推导刀辊(22)的和/或与之合作以便塑料条造粒的砧座刀(26)的磨损状态。作为替代,也可以显示所获得的力检验值并且将其提供给数据汇集装置,在该数据汇集装置中,将力检验值与砧座刀(26)的和/或刀辊(22)的磨损状态彼此关联,从而操作人员可利用数据汇集装置根据力检验值推导出磨损状态。
Description
技术领域
本发明涉及拉条造粒机、造粒系统以及用于一个或多个塑料条的磨损监测式造粒的方法。
背景技术
已知的是,塑料条利用造粒用拉条造粒机的刀辊和与之合作的砧座刀进行造粒。当在这样拉条造粒机中,刀辊和/或砧座刀用旧时,出现颗粒质量的降低。与此相关已知的是,用视觉检查所生产出的颗粒以便依据颗粒质量来追查造粒机的砧座刀和/或刀辊是否磨损以及是否需要更换。
因为这样的磨损监测由操作人员以肉眼进行,故刀辊和/或砧座刀被太早或太迟更换。
在DE 37 08 453 A1中提出以电感、电容、光学或通过超声波检查来测量塑料条造粒机的砧座刀的磨损,但未对此详加说明。
由DE 10 2007 016 347 A1公开了一种塑料条造粒机,其中,工作过程和状态监测是利用振动传感器进行的。所获得的实际频率曲线与参考频率曲线比较,并且通过数学频率分析方法,可以进行与包含造粒装置磨损监测在内的某些主要事项或主要状态或系统组成部件相关的区分分析。
发明内容
本发明基于以下任务,更精确地监测造粒机的刀辊和/或与之合作的砧座刀的磨损。
该任务将通过根据独立权利要求的拉条造粒机或者造粒系统以及对应的造粒方法来完成。在其从属权利要求中给出了本发明的有利的实施方式和改进方案。
根据本发明第一方面的用于一个或多个塑料条的磨损监测式造粒的方法包括以下步骤:利用刀辊和与之合作的砧座刀对料条进行造粒,检测与用于料条造粒的力相关的至少一个力检验值以及根据所获得的力检验值推导出该砧座刀的和/或刀辊的磨损状态。
相应的拉条造粒机配备有用于料条造粒的刀辊和与之合作的砧座刀、用于检测力检验值的至少一个力检验值检测机构和分析装置,可借助该分析装置根据所获得的力检验值来推导出磨损状态。利用该拉条造粒机,可以相应地执行根据本发明第一方面的造粒方法。
就是说,根据本发明,砧座刀的和/或刀辊的磨损将依据与造粒所需要的造粒力相关的力检验值来监控。该造粒力例如可以是造粒时施加到刀辊和/或砧座刀上的力。事实表明,依据这样的力检验值,可以很精确地确定砧座刀的和/或刀辊的磨损状态。
就是说,根据本发明,分析与造粒所需要的造粒力相关的力检验值,即抛开可能有的测量干扰,在预定的或许按时间求平均的造粒力情况下选取与之相关的预定值。这样的测量干扰可以是例如由压力波动决定的测量干扰和/或可确定的偏差。该造粒力例如可能因为力检验值检测机构的有限反应速度而在检测时关于时间取平均值。
因为力检验值与造粒所需要的力相关,故由此可以推断出造粒力(以便随后由此推导出磨损状态)。最好检测力检验值,可由此推导所述造粒力或其平均值,从而例如可设立分析装置,用于根据力检验值推导出造粒力或其平均值,以便随后由此推导出磨损状态。
至少一个力检验值尤其可以是由料条造粒所用的造粒力引起的变形,该变形借助至少一个变形传感器来检测。应变片或压电传感器此时例如可用作变形传感器。
该力检验值检测机构同样也可以包含至少一个任意的力传感器且尤其是测力计,其例如可以基于至少一个应变片和/或至少一个压电传感器,用于检测该造粒力或者与之相关的力。
同样也可以检测刀辊的驱动电机的用电,作为力检验值。
作为磨损状态,尤其可确定出此时需要更换砧座刀和/或刀辊的磨损状态和/或此时还不用更换砧座刀和/或刀辊的磨损状态。尤其是可推导出预计剩余使用寿命作为磨损状态,该预计剩余使用寿命例如能按时间单位或作为总使用寿命的比例B来给出。同样,相反也可以推导出与总使用寿命相关的“已消耗”寿命1-B。
通常,料条造粒所需要的力和力检验值按照可精确预测的方式随着刀辊和/或与之合作的砧座刀的磨损而增大。与此相应,磨损状态例如可按如下方式确定:至少一个力检验值或至少一个由此推导出的值且尤其是由此推导出的造粒所需的(平均)造粒力与一个或多个合适的阈值相比较。
尤其是,当该力检验值没有波动或只有轻微振动形波动时或者当在分析中(即磨损状态推导步骤)消除或减小了力检验值的振动形波动时,这样的阈值比较以及其它分析方法导致很精确的结果。
根据一个优选实施方式,如此进行力检验值的检测,即,在刀辊的前后两把刀碰到其中一个料条时或者在仅对一根料条造粒的情况下碰到这个料条时,在其它造粒参数值保持不变的情况下,该力检验值没有波动或具有微弱波动,或者所述分析包括减小在刀辊的前后两把刀碰到一根或多根料条时所出现的力检验值波动,例如通过平均或确定波动的力检验值的最大值和/或最小值。
因此,根据一个特别优选的实施方式,力检验值的检测如此进行,即,该力检验值在刀辊转动过程中在其它造粒参数值保持不变的情况下没有波动或具有微弱波动,或者所述分析包括减小在刀辊转动时出现的力检验值的波动。
当力检验值达到或超过阈值时,例如可以推导出这样的磨损状态,其暗示要更换砧座刀和/或刀辊。
当确定了预定磨损状态时,例如当该力检验值或由此推导出的值达到或超过阈值和/或确定了显示出要更换所述砧座刀和/或刀辊的磨损状态时,最好自动启动或结束操作过程。例如可以在确定了预定磨损状态时启动声音报警信号和/或适当的显示。作为替代或补充,造粒过程可以在确定了预定磨损状态时自动终止,如借助中断装置。
另外,如上所述,造粒所需要的力可以取决于其它造粒参数,例如取决于刀辊转速。造粒所需要的力于是可以由至少一个力检验值并结合一个或多个具体的造粒参数值来推导出。
因此,根据一个优选实施方式,该磨损状态借助分析装置由力检验值并结合一个或多个这样的表征料条造粒的其它造粒参数值来推导出。一个或多个其它造粒参数值可以是预定或是被测定。与此相应,拉条造粒机优选包括至少一个其它检测机构用于检测其它造粒参数值。例如,上述阈值可以根据一个或多个其它造粒参数值而变化。
除了上述的刀辊转速外,一个或多个其它造粒参数也可以是料条进给速度、同时造粒的料条数量和/或料条的性能,例如料条直径、料条强度和/或料条材料性能。料条强度此时不仅取决于料条材料,而且取决于其温度,例如取决于它在被挤出之后的冷却程度。
力检验值和/或由此推导出的磨损状态最好借助拉条造粒机的显示器显示。
根据本发明第二方面的用于一个或多个塑料条的磨损监测式造粒的方法包括以下步骤:提供数据汇集装置,在该数据汇集装置中将力检验值与造粒机的砧座刀的和/或刀辊的磨损状态彼此关联;利用刀辊和与之合作的砧座刀对料条进行造粒;检测与料条造粒所用的力相关的至少一个力检验值;以及显示该力检验值。
与此相应,根据本发明第二方面的相应的造粒系统包括该数据汇集装置、带有刀辊和与之合作的砧座刀的用于料条造粒的造粒机、用于检测力检验值的力检验值检测机构和用于显示力检验值的显示器。利用根据本发明第二方面的造粒系统,可以相应执行根据本发明第二方面的造粒方法。
根据本发明的第二方面,总是显示与上述的本发明第一方面相关地准确描述的力测量值,从而操作人员借助该数据汇集装置可由此推导该砧座刀的和/或刀辊的磨损状态,就像之前针对本发明第一方面已经描述的那样。此时,就像在本发明第一方面中那样,最好如此进行力检验值的检测,即,在刀辊的前后两把刀碰到一根或多根料条时或者在刀辊转动过程中在其它造粒参数值保持不变的情况下,该力检验值没有波动或具有微弱波动,例如通过平均或确定所检测的测量参数的最大值和/或最小值。
此外,如以上针对本发明第一方面所述的那样,也可以将表征料条造粒的一个或多个其它造粒参数纳入分析中,即在数据汇集装置中可以将由一个力检验值和一个或多个其它具体造粒参数值构成的组合与磨损状态彼此关联。另外,与此相应,在本发明的第二方面中,该拉条造粒机最好也配备有用于检测一个或多个其它造粒参数值的其它检测机构,其中,在本发明的第二方面中,在这种情况下所述显示器或其它显示器最好设立用于也显示至少一个其它造粒参数值。
就像在本发明第一方面中那样,最好利用变形传感器或力传感器或用电检测机构来检测变形或力或刀辊驱动电机的用电,作为力检验值。
附图说明
从以下结合附图对本发明的实施例以及其它变型实施方式的描述中得到本发明的其它特征和优点,其中:
图1示出根据本发明第一方面的拉条造粒机;
图2示出根据本发明第一方面的磨损监测式造粒方法;
图3示出根据本发明第二方面的造粒系统;和
图4示出根据本发明第二方面的磨损监测式造粒方法。
具体实施方式
图1示出根据本发明第一方面的拉条造粒机10,其用于一个或多个塑料条10的磨损监测式造粒。
拉条造粒机10具备刀辊22,其在砧座刀26上将此先被挤出的且随后被冷却的料条100切碎。砧座刀26被固定在安装板21上,而刀辊22利用轴承23可转动安装在安装板21上。刀辊22可以被驱动装置24驱动以便切碎料条100,所述驱动装置在固定点25处固定在安装板21上。
在两个安装板21上安装有基于应变片(Dehnungsmessstreifen)的力检验值检测机构30a、30b,用于检测由造粒所引起的安装板21的变形,作为力检验值。代替借助应变片,当然也可以例如利用压电传感器来检测安装板21的变形。另外,拉条造粒机10包括基于用电检测机构的力检验值检测机构30c,借此额外检测驱动装置24的用电,作为其它的力检验值。作为替代或补充,也可以利用任意测力机构检测造粒所用的力或与之相关的力,作为力检验值。力检验值检测机构30a、30b和30c优选是如此“惰性”的,即,在其它造粒参数值保持不变的情况下,力检验值在刀辊转动过程中不具有波动或具有轻微波动。
而且,拉条造粒机10包括两个其它检测机构31a和31b。利用第一其它检测机构31a检测料条100的进给速度,作为另一造粒参数值。利用第二其它检测机构31b检测刀辊22的转速,作为另一造粒参数值。
拉条造粒机10的各个组成部件与数据线60相连,尤其该力检验值检测机构30a、30b、30c和其它检测机构31a、31b通过数据线60与分析装置40相连。分析装置40结合所获得的力检验值求出造粒所用的平均力(如在刀辊转动过程中在造粒时被施加至刀辊和/或砧座刀的平均力)或者与之成比例的值。分析装置40又由此且根据其它检测机构31a、31b所获得的其它造粒参数值以及从存储在分析装置40内的与料条100的物理性能相关的其它造粒参数值,推导出砧座刀26和/或刀辊22的磨损状态。原则上,一个单独力检验值就足以推导出砧座刀26和/或刀辊22的磨损状态。但像在本实施例中那样采用多个力检验值能提高精度。在本实施例中,通过将力检验值与取决于其它造粒参数值的、事先确定且存储在分析装置内的阈值曲线比较来进行所述分析,在这些阈值曲线中分别记录下与造粒参数值相关的阈值。在此,存有若干不同的阈值曲线,以由此区分出砧座刀26和刀辊22的不同磨损程度。
根据本发明,就像在本实施例中那样,磨损状态可以是砧座刀26和刀辊22的综合磨损状态,其表明了砧座刀26和刀辊22的组合剩余使用寿命,在所述组合剩余使用寿命结束后应该更换这两个单元22、26,在这里不考虑两个单元22、26之一或许不像另一个那样严重磨损。
作为替代,也可以在采用一个或多个力检验值检测机构的情况下推导出仅反映刀辊22磨损或砧座刀26磨损的单独磨损状态,或者两个磨损状态,其中一个磨损状态仅反映刀辊22的磨损,另一个反映砧座刀26的磨损。如果例如砧座刀26明显比刀辊22更快速磨损,则可以依据在更换磨损的砧座刀26之后立即测得的至少一个力检验值来求出刀辊22的磨损。与之相反,在利用相同的刀辊22和相同的砧座刀26在其它造粒参数值保持不变的情况下造粒时出现的造粒所需要的力的增大基本上可以归结于明显短寿命的砧座刀26的磨损。
在这里,磨损状态是借助显示器50作为百分比数据来显示的剩余使用寿命。作为替代或补充,也可以借助显示器50来显示其中一个或多个力检验值和/或其中一个或多个其它造粒参数值。
另外,分析装置40包括信号机构41,当应当更换砧座刀26和刀辊22时,由信号机构启动声音报警信号和/或显示。
与此相应,在如图2所示的根据本发明第一方面的磨损监测式造粒方法中(该方法可由图1的拉条造粒机10执行),在料条100的造粒S1过程中,检测S2一个或多个力检验值并且检测S2'一个或多个其它造粒参数值。在造粒过程中,利用分析装置40根据一个或多个力检验值且或许结合至少一个所获得的和/或所存储的其它造粒参数值来推导S3砧座刀26的和刀辊22的磨损状态,并且借助显示器50来显示S4。作为替代或补充,也可以显示一个或多个力检验值和/或一个或多个所获得的和/或所存储的其它造粒参数值。如果确定了需要更换砧座刀26和/或刀辊22,则借助信号机构41启动S5声音报警信号和/或报警显示。
图3示出根据本发明第二方面的用于塑料条100的磨损监测式造粒的造粒系统。该造粒系统包括拉条造粒机10,其基本具有与图1的拉条造粒机相同的组成部件,在这里,相同的零部件带有与图1相同的附图标记。但是,该拉条造粒机10不包括分析装置。相反,所有的力检验值检测机构30a、30b和30c以及其它检测机构31a、31b直接与显示器50*相连,该显示器显示力检验值和所获得的其它造粒参数值(同时或先后)。此时,力检验值检测机构30a、30b和30c最好是如此“惰性”的,即,力检验值在刀辊转动过程中在其它造粒参数值保持不变的情况下没有波动或具有微弱波动。除了拉条造粒机10,造粒系统12还包括数据汇集装置11,在该数据汇集装置中将由力检验值和其它造粒参数值构成的组合与砧座刀26和刀辊22的磨损状态关联起来。
根据本发明第二方面的可用图3所示的造粒系统12来执行的相应的造粒方法如图4所示。在此方法中,先提供S0所述数据汇集装置11。在料条造粒S1过程中,随后就像在本发明第一方面中那样检测S2至少一个力检验值以及检测S2'至少一个其它造粒参数值。但是,这些值没有机器分析,而是借助显示器50*被显示S3*。借助数据汇集装置11,操作人员能从所显示的值推导出砧座刀26的和/或刀辊22的磨损状态并判断是否要更换这些组成部件。
Claims (15)
1.一种用于一个或多个塑料条(100)的磨损监测式造粒的方法,包括利用刀辊(22)和与之合作的砧座刀(26)对料条(100)进行造粒(S1)的步骤,其特征在于包括以下其他步骤:
检测(S2)与用于料条(100)造粒的力相关的至少一个力检验值,和
根据所检测的力检验值来推导(S3)该砧座刀(26)的和/或该刀辊(22)的磨损状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,检测至少变形、力或用于该刀辊的驱动电机的用电,作为所述至少一个力检验值。
3.根据前述权利要求之一所述的方法,其特征是,在推导(S3)磨损状态时,将所述至少一个力检验值或至少一个由此导出的值与一个或多个阈值相比较。
4.根据前述权利要求之一所述的方法,其特征是,如此进行力检验值的检测(S2),即,在该刀辊(26)的前后两把刀碰到所述料条或其中一个料条(100)的过程中,在表征所述料条(100)的造粒(S1)的其它造粒参数值保持不变的情况下,所述力检验值不具有波动或具有轻微波动;或者,所述磨损状态的推导(S3)包括减小在该刀辊(26)的前后两把刀碰到所述料条或其中一个料条(100)的过程中所出现的力检验值的波动。
5.根据前述权利要求之一所述的方法,其特征在于下列其他步骤:当推导出预定磨损状态时,启动(S5)声音信号或者显示器。
6.根据前述权利要求之一所述的方法,其特征是,根据该力检验值并结合一个或多个表征该料条(100)的造粒(S1)的其它造粒参数值来推导(S3)该磨损状态。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征是,所述一个或多个其它造粒参数值是刀辊(22)的转速、料条(100)的进给速度、同时造粒的料条(100)的数量和/或料条(100)的性能如料条直径、料条强度和/或料条材料。
8.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于下列步骤:显示(S4)该力检验值或由其推导出的磨损状态。
9.一种用于一个或多个塑料条(100)的磨损监测式造粒的拉条造粒机(10),其包括刀辊(22)和与之合作的砧座刀(26)用于所述料条(100)的造粒,
其特征在于:
至少一个力检验值检测机构(30a,30b,30c),其设立用于检测至少一个与料条(100)造粒所用的力相关的力检验值;和
分析装置(40),其设立用于从所检测的力检验值推导出该砧座刀(26)的和/或该刀辊(22)的磨损状态。
10.根据权利要求9所述的拉条造粒机(10),其特征是,该力检验值检测机构(30a,30b,30c)具有变形传感器用于检测变形作为力检验值,和/或力传感器用于检测力作为力检验值,和/或用电检测机构用于检测该刀辊(22)的驱动电机的用电作为力检验值。
11.根据权利要求9或10所述的拉条造粒机(10),其特征是,该拉条造粒机(10)包括设立用于显示磨损状态的显示器(50)。
12.根据权利要求9至11之一所述的拉条造粒机(10),其特征是,该分析装置(40)设立用于根据所检测的力检验值并结合一个或多个表征料条(100)造粒的其它造粒参数值来推导该磨损状态,其中,该拉条造粒机(10)优选包括至少另一个检测机构(31a,31b)用于检测一个或多个其它造粒参数值。
13.根据权利要求9至12之一所述的拉条造粒机(10),其特征是,该拉条造粒机(10)设立用于执行根据权利要求1至8之一所述的方法。
14.一种用于一个或多个塑料条(100)的磨损监测式造粒的方法,其包括利用刀辊(22)和与之合作的砧座刀(26)对料条(100)进行造粒(S1)的步骤,
其特征在于包括下列其它步骤:
提供(S0)数据汇集装置,在该数据汇集装置中将力检验值与该砧座刀(26)的和/或该刀辊(22)的磨损状态关联起来,
检测(S2)与用于料条(100)造粒的力相关的至少一个力检验值,和
显示(S3*)所检测的力检验值。
15.一种用于一个或多个塑料条(100)的磨损监测式造粒的造粒系统(12),其包括拉条造粒机(10),该拉条造粒机包括刀辊(22)和与之合作的砧座刀(26)用于料条(100)的造粒,
其特征是,
该造粒系统(12)还包括数据汇集装置(11),在该数据汇集装置中将力检验值与该砧座刀(26)的和/或该刀辊(22)的磨损状态关联起来,并且
该拉条造粒机(10)还包括:
至少一个力检验值检测机构(30a,30b,30c),其设立用于检测与用于料条(100)造粒所用的力相关的至少一个力检验值,和
设立用于显示该力检验值的显示器(50*)。
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