CN106827027A - 用于控制流体下制粒机中的切割机榖的位置的系统 - Google Patents

Abstract

提供一种用于在流体下制粒机中实现一致刀片调整的切割机毂位置控制装置，连同提供连接到制粒机的切割机毂并延伸通过制粒机马达的中空轴杆的运动杆。切割机毂位置控制装置可以与它所连接的运动杆的轴线共线、垂直或者在平行于所述轴线的平面内。通过使用反馈控制机构使切割机毂位置控制装置的调整自动化。

Description

用于控制流体下制粒机中的切割机榖的位置的系统

本申请是申请号为201080035253.2且发明名称为用于控制流体下制粒机中的切割机毂的位置的系统的申请的分案申请。其国际申请日是2010年6月18日，国际申请号为PCT/US2010/039152。

本申请被赋予权利因而要求2009年6月18日提交的序号61/213,550的未决美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及在流体下制粒机中的改进，尤其是涉及提供一种用于包括手动、递增以及自动操作的流体下制粒机的切割机毂位置控制装置。

背景技术

水下制粒机是公知的，其包括具有多个孔口的模板，熔融聚合物或者其他融化可处理(melt-processable)绳股被通过所述孔口挤出，而所述孔口在模板上的模面处终止。包括安装在马达轴上具有从切割机榖支撑的多个刀片的切割机榖的有动力的旋转切割机与当聚合物被挤出到模面之外时用于将挤出的绳股剪切成粒的模面相关。运输流体箱围起模面、切割机榖和刀片以形成切割室，运输流体流经所述切割室以冷浸和硬化被挤出的绳股，从而使切割刀片更好地将挤出的绳股剪切成粒。马达驱动穿过运输流体箱的制粒机轴杆，并且因而给旋转切割机提供动力。上述制粒机，特别是水下制粒机在相关美国专利(包括US4123207、4251198、4500271、4728276、5059103、6332765、7033152)中公开，这些相关美国专利均由本发明的受让人拥有。

许多已知形式的水下制粒机依靠由刀片的操作者相对于模面手动调整。这种手动调整导致重复性有限，因为不是所有的操作者都以相同方式或者在同一间隔处进行刀片调整。事实是不同操作者具有对被调整的特定类型机器有不同水平的经验，因而手动调整也受到该事实影响。另外，操作者可能进行过大的调整，而过大的调整对刀片的寿命是有害的。太小的调整则会影响最终产品的性能。

其他形式的制粒机使用弹簧来保持刀片抵靠模面。在手动调整的情况下，弹簧在施加到刀片上的力的大小上也会出现不一致，因为该力取决于弹簧被压缩的程度。弹簧的压缩受到刀片上的磨损量以及模板上的磨损量影响。外部影响，例如在运输流体箱中的流体，可能也会加剧迫使刀片抵靠模面，而缩短刀片的寿命。

另外的其他形式的已知制粒机依靠气动缸来移动刀片进入模板中。由于在所述缸中的空气是可压缩的事实，这种方法也受水的外部影响。用液压缸代替气动缸是可以的，但是进行调整的方式会变得相当复杂。液压系统还依靠昂贵的液压压力控制部件。随着时间的过去，这些部件可能泄露，这会导致制粒机刀片的不期望的移动。在高压下，液压管线会膨胀，这也会引起刀片的移动。

液压系统还需要某些类型的反馈，以让控制系统知道是否发生了所需要的刀片调整动作。该反馈可以由位于模板处的某些类型的负荷传感装置提供，或者由来自制粒机马达的电流(安培)负荷提供。然而，这些反馈机构可能不总是足够精确而能正确传达正在发生什么。

尤其是，水下制粒机的大多数应用要求刀片关于模板成角度，以便切割出小球并将其尽可能快地从模移开。使刀片成角度并安装在离开制粒机轴杆给定径向距离处产生这样的情况：其中刀片在水中的动作倾向于推压刀片抵靠模板，就像船的螺旋桨使船移动那样。用上面所描述的负荷传感机构中的任何一个，还可能仅仅因为流体的作用而得到错误的读数。

另外，被制粒机挤出和切割的特定聚合物具有润滑特性。如果制粒机马达的安培负荷被用于检测在模板处的负荷，如果(由于聚合物的润滑)刀片不能在模板上产生摩擦的话，可能不会产生安培增大。而不出现安培增大将导致比产生期望负荷所需要的更大的力，这对刀片的寿命是有害的。

总之，在切割机榖上的刀片数量、刀片的宽度、运输流体流量、被处理的材料、材料流量以及制粒机速度都能造成在制粒机上的额外负荷。如果这些因素中的任何一个改变，将获得不同的马达负荷增大，使刀片调整难以重复(如果不是不可能的话)。

美国专利3832114公开一种手动粗调和细调机构，粗调和细调机独立使用以优化切割机毂的位置以及因此切割机刀片抵靠模面的情况。美国专利3912434使粗调和细调自动化，其中粗调是通过使用压缩气缸实现而细调是使用电控蜗轮组件完成。通过在与刀片接触的表面上使用绝缘嵌入到的模面中的振动及/或电传感器实现反馈。限制由产生的电脉冲的幅度决定。

在美国专利4529370中公开了使用步进马达来控制制粒机的动作，其中步进马达控制与第一主活塞界接的齿轮，从而以小增量移动切割机榖。该齿轮定位止动凸缘，该止动凸缘阻止第二活塞的动作以拉动主活塞让连接的切割机榖朝向模面。当步进马达递增转动时，允许第二活塞牵引主活塞以使切割机刀片与模面更好地接合。在切割机刀片和模面之间的导电性，尤其是，电容桥电路，用作反馈机构以促成步进马达调整的自动化。

美国专利5330340(‘340专利)公开的对切割机榖和刀片的运动控制是通过步进驱动马达与齿轮的组合并且通过定位带螺纹的缸并且因而接合并向前或向后移动所述缸以调整切割机榖和切割机刀片抵靠模面而实现的，所述带螺纹的缸包含轴杆，所述步进驱动马达具有与第二同轴轴杆垂直地定向的齿轮机构，所述齿轮与周向地围绕待螺纹的缸的主齿轮啮合并且连接到相容的带螺纹的驱动器。‘340专利包括反馈机构，该反馈机构依靠切割机刀片抵靠模面的振动，该振动由压电加速计监控。识别指定频率，随后使用所述指定频率以监控刀片至模面的靠近，并进行相应的调整。在‘340专利中公开的切割机榖机构从上游或聚合物供料侧工作，这与上面描述的在美国专利4529370中公开的类似机构相反。

在美国专利6217802(‘802专利)中公开了使用伺服马达给制粒机做分度(indexing)。在‘802专利中公开的装置在预定期间期满时，自动将制粒机刀具朝向模面前进预定距离。优选地，在决定刀具寿命的那些固定间隔处自动地进行设定数量的等距前进。制粒机刀具最初的校准是通过将制粒机刀具朝向模面前进并抵靠模面，从而测量在驱动马达上产生的负荷或阻力的安培数在预定范围内。根据该校准，确定递增前进的数量。

在美国专利6663372(‘372专利)中公开了使用伺服马达进行刀片调整，其中监控在刀片上的力以便进行刀片调整，最终在刀片上保持给定大小的力。不同材料表现不同，一些材料比其他材料要求更大的力，从而在‘372专利中公开的单元不得不为每种单独聚合物进行设定。通过控制托架(制粒机马达安装在所述托架上)相对于支撑框架的运动，而完成切割机毂和切割机刀片关于模面位置的调整。

考虑到上述情况，需要一种在流体下制粒机中调整刀片的装置，其能产生高度可重复的结果，可以手动以及自动进行对它的调整，从而切割机毂位置控制装置能够适应和补偿在刀片上的外部影响。

发明内容

本发明指向切割机毂位置控制装置，其用于提供切割机毂和刀片关于冲模板的模面的轴向移动，以便在流体下制粒机中实现刀片位置调整。切割机毂位置控制装置在一端与运动杆连通，所述运动杆移动穿过中空马达轴杆，并连接到在马达轴杆的后部外面的轴承组件。运动杆的前端连接到切割机毂保持架，以用于通过可滑动花键驱动连接件让切割机毂和切割刀片相对于马达轴杆和模面轴向移动。中空马达轴杆、运动杆和可滑动连接件在美国专利7033152(‘152专利)中公开，该专利由本发明的受让人拥有，通过参考将该专利的公开内容清楚地结合在本申请中，等同于在此处完全阐述该专利。

可以用可编程逻辑控制器(PLC)控制切割机毂位置控制装置，所述控制器产生可重复的结果，从而每次都进行相同的调整，而不受操作员的影响和不依赖于操作员。另外，可以设置可锁定的闸以消除运输流体可能作用在刀片寿命上的任何外部影响。与已知类型的制粒机相比，切割机毂位置控制装置通过自动化的应用还简化了控制问题同时也不牺牲手动控制能力。

考虑到上述情况，本发明的目的是提供制粒机，所述制粒机具有旋转运动切割机毂位置控制装置，其调整穿过制粒机马达的中空驱动轴的运动杆的直线位置，从而带有连接的切割机刀片的切割机毂被一致地和可再现地抵靠模面定位，而从挤压出的材料形成均匀的粒，并且在上述形成过程中不受熔融挤出物的力、运输流体的高流量以及切割机毂自身的旋转的影响。

在本发明的另一目的中，制粒机包含旋转运动切割机毂位置控制装置，其与穿过制粒机马达驱动轴的运动杆共线。

本发明的又一个目的是提供一种制粒机，其包含旋转运动切割机毂位置控制装置，所述控制装置在与穿过制粒机马达驱动轴的运动杆的平面相平行的平面内并驱动地连接到运动杆。

本发明的另一目的是提供一种符合前述目的的旋转运动切割机毂位置控制装置，其中切割机毂位置控制装置使用驱动机构驱动地连接到运动杆，使用链条和带子将所述驱动机构驱动地连接到连接至运动杆的从动机构。

本发明的另一目的是一种符合前述目的的切割机毂位置控制装置，其具有驱动机构和从动机构，所述驱动机构和从动机构可包括滑车、滑轮和链轮中的至少一个。

本发明的另一目的是一种符合前述目的的切割机毂位置控制装置，其具有既耐化学材料又防滑的带子。

本发明的另一目的是一种符合前述目的的切割机毂位置控制装置，其具有带子，所述带子可以是平带子、圆带子、V形带子、旋转带子以及楔形带子。

本发明的另一目的是提供一种制粒机，所述制粒机包含旋转运动切割机毂位置控制装置，所述切割机毂位置控制装置与穿过制粒机马达驱动轴的运动杆成垂直方位，并被驱动地连接到运动杆。

本发明的另一目的是一种旋转运动切割机毂位置控制装置，所述切割机毂位置控制装置与穿过制粒机马达驱动轴的运动杆垂直(transaxial)，并使用在运动控制装置上的驱动机构而驱动地连接到运动杆，使用带子将所述驱动机构驱动地连接到连接至运动杆的从动机构。

本发明的另一目的是一种旋转运动切割机毂位置控制装置，其垂直运动杆并具有驱动机构和从动机构，所述驱动机构和所述从动机构可以是滑车、滑轮、链轮和齿轮中的至少一个。

本发明的另一目的是一种旋转运动切割机毂位置控制装置，其与运动杆成垂直并具有驱动机构和从动机构，所述驱动机构和从动机构可以是能够以垂直地以及共面方式相互啮合的至少两个齿轮。

本发明的另一目的是一种旋转运动切割机毂位置控制装置，其具有驱动机构和从动机构，所述驱动机构和从动机构可以是能够以垂直以及共面方式相互啮合的至少两个齿轮并且被驱动地连接到带子，所述带子可以是平带子、圆带子、V形带子、旋转带子以及楔形带子。

本发明的又一目的是提供一种制粒机，其包含旋转运动切割机毂位置控制装置，所述切割机毂位置控制装置在不同于运动控制杆的平面内，并且允许与运动杆共线连接的手动控制装置。

本发明的再一目的是旋转运动切割机毂位置控制装置，其包括步进马达。

本发明的又一目的是旋转运动切割机毂位置控制装置，其包括微步进马达。

本发明的另一目的是旋转运动切割机毂位置控制装置，其包括伺服马达。

在本发明的又一目的中，切割机毂位置控制装置包括伺服马达，所述伺服马达利用交流和直流的组合。

本发明的又一目的是旋转运动位置控制装置，其受到通过可编程逻辑控制器的反馈系统的控制。

本发明的又一目的是旋转运动位置控制装置，其受到反馈系统的控制，所述反馈系统包括扭距、安培量、直线距离、旋转程度、振动及/或导电性。

本发明的又一目的是旋转运动位置控制装置，其接收反馈用于编码器、解算器、同步机、旋转变压器、霍尔器件及/或转速计。

本发明的又一目的是旋转运动位置控制装置，其通过直线螺杆及直线致动器将旋转运动转变成直线运动。

本发明的又一目的是旋转运动位置控制装置，其通过直线螺杆将旋转运动转变成直线运动，所述直线螺杆可以是直线滚珠螺杆。

当参照下面的描述并结合附图时，本发明的这些及其他目的，以及其将具有的优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为共线切割机毂位置控制装置的图示，其中制粒机包括模板、切割机毂和切割机刀片，以及运输流体箱。

图2为现有技术的带有切割机毂保持架的切割机毂和切割机刀片的部分透视图。

图3a为现有技术的包括运动杆和马达轴的制粒机轴杆组件和切割机毂的部分横截面图。

图3b为图3a中的横截面图的展开图，示出切割机毂组件和运动杆部件的细节。

图4a为制粒机的横截面图，还示出依照本发明的包括线性螺杆的切割机毂位置控制装置。

图4b为用在图4a中所示的制粒机中的具有安装凸缘的线性滚珠螺杆的部分剖视图。

图4c为用在图4a中所示的制粒机中的具有壳体和张力簧的线性螺杆的部分剖视图。

图4d为用在图4a中所示的制粒机中的壳体和线性滚珠螺杆的部分剖视图。

图4e为用在图4a中所示的制粒机中的壳体和线性螺杆的部分剖视图。

图4f为依照本发明的共线集成为一体的制粒机和切割机毂位置控制装置的横截面图。

图5为制粒机的横截面图，其中切割机毂位置控制装置相对于制粒机为平行方位。

图6为制粒机的横截面图，其中切割机毂位置控制装置相对于制粒机为图5所示方位的替代方位。

图7a为制粒机的部分细节横截面图，其中切割机毂位置控制装置如图5中构造。

图7b为图7a中所示的制粒机沿着切割穿过驱动机构和从动机构的平面的水平横截面图。

图7c为图7a中所示的制粒机沿着切割穿过在切割机毂位置控制装置的辅助装置和连接器的平面的水平横截面图。

图8为制粒机的横截面图，其中切割机毂位置控制装置与制粒机成垂直并包括互相啮合的齿轮以控制驱动机构。

图9为相对于图8中的另一替代布置的制粒机的横截面图，其中切割机毂位置控制装置与制粒机成垂直并具有互相啮合的齿轮以控制从动机构。

图10是切割机毂位置控制装置归位顺序的流程图。

图11位切割机毂位置控制装置刀片位置顺序的流程图。

图12位切割机毂位置控制装置运行顺序的流程图。

具体实施方式

尽管仅详细地解释本发明的优选实施例，应该理解，这些实施例仅作为示例给出。并非要将本发明的范围限制到下面描述中所阐明或在附图中所示出的结构和部件的安排的细节上。还有，在描述优选实施例时，特定术语是为了清楚的目的。应该理解，每个特定术语包括所有的能以类似方式运行而实现类似目的的技术上的等同物。

包括某些种类的熔融处理和供料设备(例如挤压机或熔融容器和齿轮泵)的大多数典型制粒机操作由转接器接到模板。另外地，其他设备，诸如过滤装置、例如换筛器或烛形过滤器、聚合物换向阀以及其他这样的装置可以用在熔化/供料设备和模中，上述这些在挤压制造工业中的使用是已知的。

现在转到图1，示出具有依照本发明实施例的切割机毂位置控制装置的水下制粒机。制粒机10包括支撑多个切割机刀片14的可转动切割机毂12，所述刀片14与模板16的模面相关，熔融聚合物或其他可挤压材料被挤压通过模板16中的挤压孔口18，而切割机刀片14将离开模面的绳股切割成粒。运输流体箱一般指定的附图标记是20，其包括切割室22，所述切割室22具有彼此成相对关系的运输流体入口24和运输流体及球浆出口26。当绳股被切割成粒时，通行经过切割室22的运输流体冷却并固化熔融塑料或压出物，并运送所述粒到运输流体流中以通过出口26排放出。上面描述的结构是传统的流体下制粒机，诸如在‘152专利中公开的那些。运输流体箱20包括渐缩凸缘28，邻接地接合凸缘30，所述凸缘30由紧固螺栓32安装在马达50的末端。凸缘28和30具有对立倾斜的围缘部分，以用于被两件式通道形夹具34接合，从而能够以常规方式组装运输流体箱到安装马达的凸缘30上和从凸缘30上拆卸运输流体箱。

如图2中所示，带有连接的切割机刀片14的切割机毂12包括设置在中央的有内螺纹的开口38，该开口38螺纹地接收切割机毂保持件42的阳螺纹、直径减小的端部40。如图3a中所示以及在图3b中更详细示出的那样，切割机毂保持件42以类似于美国专利6332765中公开的并且在‘152专利中进一步提及的方式，通过可滑动花键驱动连接件46以纵向槽和脊的形式滑动地且驱动地连接到制粒机轴杆44。制粒机轴杆44包括纵向凹陷47，所述凹陷47的直径大于制粒机轴杆的与切割机毂保持件42接合以用于接收马达轴杆48的部分的直径，其中马达轴杆48延伸通过电驱动马达50(图1)的中心。用至少一个固定螺丝52将制粒机轴杆44接合地连接到马达轴杆48，以便于制粒机轴杆44和马达轴杆48围绕运动杆54同步共转。

如图1、3a、3b中所示，马达轴杆48是中空的，并包括完全延伸穿过马达轴杆48和马达50的细长的单件式运动杆54。在马达轴杆48的内部并同心围绕运动杆54的是直线轴承(未示出)，以便于马达轴杆54的自由的和不受限制的直线运动。运动杆54包括直径减小的螺纹端56，所述螺纹端56与切割机毂保持件42的内螺纹的端部58螺纹接合。运动杆54的减小端56其中具有接收螺丝刀的锯口57，以能够组装和拆卸运动杆54和切割机毂保持件42。在杆54上的减小的螺纹端56还限定肩部60，该肩部60邻接切割机毂保持件42的端部的内螺纹部分58的内端处的内肩部62，由此螺纹地连接运动杆54的螺纹端56到切割机毂保持件42的内部。锁定螺钉64被螺纹地拧入切割机毂保持件42的内螺纹端部58而与运动杆54的端部邻接接合，以在运动杆54上的外螺纹和切割机毂保持件42的末端中的内螺纹58之间提供锁定作用。通过接合切割机毂12中的内螺纹38的外螺纹40，切割机毂保持件42螺纹拧入到切割机毂12中。

花键连接件46使切割机毂保持件42能够伸长或缩短，所述伸长或缩短由运动杆54的移动决定。锁定螺丝64能够组装切割机毂保持件42到运动杆54和从运动杆54拆卸切割机毂保持件42，并固定但可拆卸地锁定切割机毂保持件42和切割机毂12到运动杆54。

回到图1，马达50包括被细长螺栓65从马达50支撑的壳体延伸部66。壳体延伸部66在其远端处被端板70封闭，所述端板70向其外侧地支撑共线切割机毂位置控制装置100，优选地在后罩74内。在壳体延伸部66内，马达风扇76被附接地连接到运动杆54穿过的马达轴杆48。围绕运动杆54周围并且在中空的马达轴杆48内部的是另外的直线轴承(未示出)。

延伸穿过马达轴杆48的运动杆54设有在壳体延伸部66中的轴承组件80。运动杆54延伸到并穿过轴承座套82，而杆54在其远端被内部地且螺纹连接在所述座套82。同心并圆周围绕轴承座套82的是推力轴承84。螺纹连接到轴承座套82外侧的轴承螺母86，定位地保持推力轴承。围着推力轴承84的是轴承盖90所螺栓连接的轴承壳体88。切割机毂位置控制装置100的定位轴杆102具有螺纹终端部104，所述终端部104被螺纹地内部连接在轴承盖90内。锁紧螺母92被螺纹地外部连接到轴承盖90。

本发明优选包括至少一个通讯端口150，在图1中示出为三个，但并非要限制其数量。至少一个电源152、可编程逻辑控制装置154或PLC，下面将要讨论的输入/输出装置或I/O装置可以连接到通讯端口150。连接电缆156直接连接到各通讯端口150并根据需要通过后罩74中的开口。如本领域技术人员知道的那样，各种装置的定位上的其他布置也是可以的，在这里示出的布置是为了说明和清楚的目的而非限制。

图4a中所示的制粒机10包括螺栓连接到端板70的共线的切割机毂位置控制装置100，所述端板70包含心轴106所通过的心轴螺母71。定位轴杆102包括心轴106，所述心轴106在一侧经由螺纹104固定到轴承壳体80内，在另一侧固定到直线柔性连接件110的一端。在直线柔性连接件的另一侧连接的是齿轮箱101的花键驱动轴108，所述齿轮箱101直接连接到容纳在运动控制壳体148内的马达146。

本领域技术人员可以理解，依照当前发明可以使用包括齿隙(backlash)部件的任何设计的常规直线螺丝。并非是限制地，直线螺丝可以包括带有安装凸缘114(图4b)或者带有壳体116(图4d)的轴承螺杆112。替代地，直线螺丝可以包括在壳体120中的带螺纹的螺杆118(图4c和4e)，围绕所述壳体120周围地放置张力簧122(图4c)。直线螺丝也可以包括在壳体124(图4e)中的带螺纹的螺丝118，其优选包括耐磨材料，更优选包括黄铜。齿隙部件(并非要被任何理论所限制)，作用是减小或消除在螺丝的螺纹与各壳体部件内部的互补螺纹之间的任何运动自由度，以保证切割机毂位置控制装置所进行的调整的受控性、精度以及再现性。

图4际出本发明的替代实施例，其中制粒机10包括集成的切割机毂位置控制装置190，其中直线螺丝部件被集成到如上所述的切割机毂位置控制装置的主体中。

考虑较大的制粒机的情况，图1中的制粒机10的壳体延伸部66可以有足够的尺寸，从而通过马达风扇76正确冷却在壳体延伸部内的体积可能有问题。随着尺寸的增加，带来额外的担心，例如直线轴承和支撑件的正确定位以保证在支撑件之间或支撑件外部不会发生轴杆的弯曲。当空间限制是问题时，尺寸本身可能就是禁止性的。

由于这种尺寸方面的考虑，在图5和6中示出本发明的另外的实施例，其中切割机毂位置控制装置已经被重新部属到与马达轴杆平行的平面。图5和图6不同之处仅在于切割机毂位置控制装置相对于马达的方位。为了说明的目的而非限制，切割机毂位置控制装置可包括切割机毂位置控制装置100或集成的切割机毂位置控制装置190，并在下面以切割机毂位置控制装置100为代表。

现在转到图5，制粒机10被固定地连接到制粒机基板200，所述基板200随后被螺栓连接到基板202。基板202优选通过螺栓被固定地连接到支撑件204。切割机毂位置控制装置100被固定地连接到有角托架208并随后固定地安装到制粒机基板200。至少一个辅助装置210通过电缆212连接到在切割机毂位置控制装置上的连接件214。辅助装置210可包括I/O装置、电源以及可编程逻辑控制器的至少一个。

支撑件204可以位于制粒机的垂直方向的下方，例如绳股，以及垂直方向的上方，因此悬挂制粒机10。切割机毂位置控制装置定位轴杆216的轴线与延伸到并通过马达50的运动杆54平行。驱动装置218螺纹地连接到定位轴杆216的螺纹端。驱动装置218可以用滑车、滑轮、链轮或者使用本领域技术人员所熟知的连接机构的其他等同装置来实施。类似地，轴承组件220可具有连接到轴承盖的相同的从动装置，并优选可以是从动装置变型的轴承盖222。驱动连接器224连接驱动装置218到从动装置变型的轴承盖222，并且可以是链条或带，包括平带子、圆带子、V形带子、旋转带子或链带、楔形带子或定时带子等等。楔形带子优选用于避免驱动和从动机构之间的任何不期望的滑动或齿隙。更优选地，楔形带子在正常使用中在最小伸长或膨胀的情况下不倾斜以滑动并且化学地耐受。更优选地，楔形带子在低速和高扭距负荷下提供从驱动机构到从动机构的可再现的运动转换，并且没有滑动也没有膨胀。驱动连接器224通过在制粒机基板200中的开口226。驱动装置218和驱动连接器224的下部被封装在壳体228中，其可以被连接到切割机毂位置控制装置100、有角托架208制粒机基板200的至少一个上。安全裙缘230连接到后罩74和制粒机基板200的上表面的至少一个，以保证无尘操作以及防止对操作员造成意外伤害。

图7a进一步示出上面详细描述的驱动和从动机构。切割机毂位置控制装置100配有驱动装置218，该驱动装置218通过使用驱动连接器224被连接到从动装置变型的轴承盖222。驱动连接器224通过在制粒机基板200中的开口(未示出)以及通过安全裙缘230。类似地，图7b示出在横向截面中的这种构造。图7c为横向截面，进一步示出至少一个，优选至少两个通讯端口214，连接到切割机毂位置控制装置100。至少一个，优选至少两个辅助装置210被相应电缆212连接到在切割机毂位置控制装置上的通讯端口214。辅助装置壳可以包括上面提到的I/O装置、电源和可编程逻辑控制器的至少一个。为了说明的目的，示出两个此类辅助装置和相应的连接件，但这并非限制。

图8和9示出相对于马达50的方位成垂直方位的切割机毂位置控制装置100。如图8中所示且并非作为限制，切割机毂位置控制装置100被用托架250螺栓连接到基板200。使用细长螺栓68将托架252与端板70螺栓连接。切割机毂位置控制装置100的定位轴杆254被固定地连接到驱动齿轮256，所述驱动齿轮以垂直方位与固定地连接在轴260上的齿轮258相互啮合，所述轴260在托架252中的轴承(未示出)中自由转动。齿轮258以共面方位与固定地连接到轴264的驱动装置262的齿轮部件相互啮合。轴264在托架252中的轴承(未示出)中自由转动。驱动装置262通过驱动连接器266连接到在轴承组件220上的从动装置变型的轴承盖222。齿轮的装配被装入壳体268中，所述壳体附接地连接到基板202、制粒机基板200以及后罩74的至少一个。齿轮齿数比可以是相同或不同的。

类似地，在图9中，切割机毂位置控制装置100的定位轴杆270穿过后罩74中的开口(未示出)。附接地连接到定位轴杆270的是驱动齿轮272，所述驱动齿轮272以垂直方位与连接到轴承组件220的从动齿轮变型的轴承盖274的齿轮部件相互啮合。如图9所示并且并非要作为限制，切割机毂位置控制装置100被用托架250螺栓地连接到基板202。齿轮齿数比可以是相同或不同的。

依靠移动切割机毂位置控制装置100到后罩74外面，(图5、6、7a-7c、8和9)，可以得到一个优势：除了通过切割机毂位置控制装置进行控制以外还可以保留对制粒机的常规手动控制。为了清楚起见，仅在图6中标记部件，应该理解，在集合的图5、6、7a-7c、8和9中所示的相应部件也得到类似的标记。

在图6中，凸缘280，其优选由黄铜制成，被螺栓地连接到端板70。螺纹地连接到凸缘280的是具有手柄的防松螺母282，其作为用于手动调整装置284的互锁装置。为了手动操作，具有手柄的防松螺母282通过旋转被手动松开，从而手动调整装置284现在可以被转动而根据需要向内或向外共线地移动定位轴杆286。定位轴杆286具有螺纹终端(未示出)，所述终端被螺纹地连接到从动装置变型的轴承盖222(图5、6、7a、7b和8)或者连接到从动齿轮修改的轴承盖274(图9)，并且至少螺纹地拧入到可转动地移动通过凸缘280的那个部分中。驱动和从动装置的尺寸可以是相同或不同的，便于优化比率以控制旋转运动至线性运动。

与图1、4a、5、6、7a、7b、7c、8和9相关的切割机毂位置控制装置100可以是任何能够在扭距下缓慢转动而产生高度可控的定位的马达驱动装置。这种切割机毂位置控制装置100可以是步进马达、伺服马达，对于极端精细控制，可以是压电马达。步进马达可以是可变磁阻、永久磁体和混合类型，在所述混合类型中马达绕组可以是单线或双线的。它可以完成全步、半步或微步，并且优选为微步进(microstepper)马达。控制步进马达包括步进马达驱动器，所述驱动器可以是单线的、阻抗有限的、或者双极断续器。分度能力可以是单独的操作或者在综合控制下。

伺服马达可以是交流、直流或者它们的组合。优选地，伺服马达将交流转变成直流以用于响应性，然后通过交流完成循环。

如上所示，切割机毂位置控制装置100可以如图1、4a和4b中一样共线地操作；如图5、6、7a、7b和7c中所示在平行轴线上操作；以及如图8和9所示垂直地操作。共线作用的机制导致切割机毂位置控制装置100的旋转运动被转变成线性作用，所述转变是通过使用本领域技术人员所知道的直线螺杆和相当的直线致动器来实现的。对于平行轴线操作，切割机毂位置控制装置100的旋转运动被转变作为到轴承组件220的旋转运动，当在凸缘280中的定位轴杆286(图6)的螺纹部分转动时，轴承组件220的旋转运动被转变成线性运动。在垂直操作中，切割机毂位置控制装置100的旋转运动被垂直转移而转动轴承组件220，并随后当定位轴杆254(图8)和驱动齿轮256的螺纹部分被转动时被转变成线性运动。在手动操作中，类似地，手动调整装置284的旋转运动通过上述定位轴杆286被转变成线性运动。

反馈机构提供必需的输入以使微小调整能自动完成，从而切割机毂位置控制装置100转动以产生足够的线性运动，以最终移动运动杆54必要的距离从而将反馈带回到公差的范围。反馈机构可包括本领域技术人员所知晓的驱动马达扭距或安培量、切割机毂位置控制装置扭距或安培量、移动的直线距离、旋转程度、在切割机刀片和模面之间的导电性、振动能量、转动速度及其组合中的至少一个。可以通过常规使用霍尔器件、转速计、解算器、旋转编码器、线性编码器、同步机、旋转变压器等等而得到反馈输入。可以通过本领域技术人员知晓的利用比例积分微分或“PID”考虑，通过使用比例积分速度或“PIV”考虑，以及通过使用比例微分速度或“PDV”考虑的可编程逻辑控制装置等实现译码。

装备有切割机毂位置控制装置的制粒机10的操作典型地包括下述过程：(1)归位定位和反馈下限的设定(图10)，(2)刀片就座和反馈上限的设定(图11)，(3)自动运行操作(图12)，(4)以及手动控制。

归位过程基本上移动切割机毂远离所述模到固定的原位。图10示出事件的顺序。开始，要打开马达，即“打开马达”300。运动杆位置的信息的决定则由下述内容决定：是否切割机毂处于完全缩回位置，或者以其他方式限定，原位“马达在适当位置”305，或者需要缩回到原位。如果切割机毂在原位，则“是”330，完成归位过程。如果切割机毂不在原位，则“不是”310，然后在可以做到时或在操作者压下“归位按钮”320时机械地手动向后移动运动杆，即“手动缩回”315。当该过程自动化时，以指定速率在经过特定时间间隔后运动杆被收回。最远的缩同位置被定义为下限设定点，“定义原位”325，从而马达现在知道它的位置在原位，“是”330。基本上，马达在该“原位”400中没有受到任何扭距或安培量牵引。

从图11中的“原位”400，不论有或没有运输流体主动通过越过被加热模面，切割机毂位置控制装置现在寻找所述模的位置。而确定这一点的方式是看是否运动杆已经移动切割机毂抵靠所述模的面到最大限度而到达“刀片在适当位置”405。如果刀片在适当位置，即“是”425，则系统准备运行，即“开始运行顺序”500。如果刀片不在适当位置，即“不是”410，则在压下“寻找模按钮”415时，切割机毂位置控制装置移动运动杆到切割机毂和刀片抵靠模面的位置，即“移动刀片到适当位置”420，由此定义最大限制设定点。在最大限制设定点处，运动杆已经移动切割机毂抵靠模的面到最大限制，到达“是”425。一旦到达“是”425，系统准备自动运行，即“开始运行顺序”500。

现在转到图12，通过“开始运行顺序”500，设备被启动，即“启动设备”505，并激活延迟定时器，即“延迟定时器运行”510，其为调整设定合适的时间。当到达所述合适的时间时，“是”515，切割机毂位置控制装置调整运动杆以保持切割机毂和切割机刀片的位置抵靠模面，从而保持在反馈机构内的确定范围，即“保持范围”520。一旦在范围内，延迟定时器被再次启动，“重复顺序”525，直到通过“延迟定时器运行”510所设定的确定的延迟时间再次到达所述限制，之后重复在“是”515处调整接着“保持范围”520的循环。

使用马达扭距或安培作为例子并非要限制本发明，典型的制粒过程可以利用来自马达的可利用功率的大约10-90％。典型地，润滑材料可以使用例如大约20-40％，而侵蚀材料、高粘性材料或者高填充材料可需要可利用功率的大约80％。对于大多数材料以及作为例子，大约30-60％的扭距读数是合理的，因此这将被设定作为过程的操作范围。一旦操作扭距在所述30-60％范围之外，切割机毂位置控制装置将运动杆移向模面以提高扭距到至少30％，或者收回运动杆以减小扭距到60％或更小。另外，切割机毂位置控制装置可被控制以在通过在指定速度下移动运动杆而进行这些调整。延迟时间确定反馈机构被调用的频繁程度，因而确定调整的频率。

替代地，切割机毂位置控制装置，知道它的最小和最大设定点的话，可以将在这些点之间经历的距离再分，可以例如在这一距离上以固定增量或者在固定时间间隔处递增地移动，以保持在定义的限制内的期望范围。外部轴杆在延伸和收回以移动刀片时所移动的距离可以被编程，从而每次要求刀片调整时所述轴杆都移动同样距离。假定可用的刀片的寿命是已知的，刀片调整和增量是同样被知道的参数，则可以预定刀片改变之间的最优时间以帮助计划生产运行和估计停机时间。本领域技术人员已知的其他反馈机构以及上面详细描述的其他内容可以以相当的方式利用以实现过程控制。

当与液压调整的制粒机相比时，根据本发明的切割机毂位置控制装置具有更少的磨损部件，对于使用者来说这样意味着更低的维护成本。另外，许多水下制粒系统已经使用PLC来控制整个系统，因而在大多数当前系统中已经出现了PLC，可以用最小的改变将PLC用于切割机毂位置控制装置。

前面的描述和附图应该被理解为仅说明本发明的远离。本发明可以构造成各种形状和尺寸，而不限于优选实施例的尺寸。对本领域技术人员来说，本发明的各种应用是显而易见的。因此，并非要限制本发明到所公开的特定实例或者所示和描述的精确结构及操作。相反，所有合适的变型及等同替换均落入本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种水下制粒机，包括：

挤压机，用于挤压聚合物通过具有切割面的挤压模；

水箱，运输流体流经所述水箱用于接收被挤压出的聚合物；

切割机毂，带有被中空驱动轴驱动的多个切割刀片，所述中空驱动轴具有通过其中的运动控制杆；

用于所述切割机毂的位置控制装置，其操作地连接到所述运动控制杆以在所述驱动轴内线性移动所述运动控制杆，以定位切割机毂和刀片轴向地朝向和远离所述模的切割面；和

控制器，用于基于从下述组中选择的至少一个参数提供自动反馈到所述切割机毂位置控制装置，所述组包括：被挤压出的聚合物的力、运输流体流量以及切割机毂自身的转动，从而使得带有连接切割机刀片的切割机毂被始终如一地且可再现地定位在所述切割面上以从被挤压材料形成均匀一致的粒。

2.根据权利要求1所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置与穿过中空驱动轴的运动杆共线。

3.根据权利要求1所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置的纵向轴线在与运动杆穿过中空驱动轴的平面平行的平面内，所述位置控制装置驱动地连接到所述运动杆。

4.根据权利要求3所述的制粒机，其中使用所述切割机毂位置控制装置的驱动机构将切割机毂位置控制装置驱动地连接到运动杆，使用链条和带子中的至少一种将所述驱动机构驱动地连接到附接到所述运动杆的从动机构。

5.根据权利要求4所述的制粒机，其中所述驱动机构和所述从动机构包括滑车、滑轮和链轮中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的制粒机，其中所述驱动机构通过耐化学材料且防滑的带子连接到所述从动机构。

7.根据权利要求1所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置的纵向轴线与运动杆和中空驱动轴垂直，并被驱动地连接到运动杆。

8.根据权利要求7所述的制粒机，其中使用在切割机毂位置控制装置上的驱动机构将切割机毂位置控制装置驱动地连接到运动杆，使用带子将所述驱动机构驱动地连接到附接至运动杆的从动机构。

9.根据权利要求8所述的制粒机，其中所述驱动机构和所述从动机构包括滑车、滑轮、链轮和齿轮中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的制粒机，其中驱动机构和从动机构包括能够以垂直和共面方式中的至少一种相互啮合的至少两个齿轮。

11.根据权利要求10所述的制粒机，其中驱动机构和从动机构通过带子彼此驱动地连接。

12.根据权利要求1所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置在与运动控制杆的平面不同的平面内，并且还包括与运动杆共线连接的手动控制装置。

13.根据权利要求1所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置包括步进马达、微步进马达或伺服马达。

14.根据权利要求13所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置包括伺服马达，所述伺服马达利用交流电和直流电的组合。

15.根据权利要求1所述的制粒机，其中所述控制器包括可编程逻辑控制器。

16.根据权利要求15所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置接收关于扭距、安培量、直线距离、旋转度数、振动及导电性中的至少一种的反馈。

17.根据权利要求15所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置从编码器、解算器、同步机、旋转变压器、霍尔器件和转速计中的至少一种接收反馈。

18.根据权利要求1所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置构造成通过直线螺杆或直线致动器中的至少一种将旋转运动转变成直线运动。

19.一种水下制粒机，包括：

模，具有模面；

中空驱动轴，其操作地连接到制粒机驱动马达；

运动控制杆，其能够在所述中空驱动轴内直线移动，所述中空驱动轴和所述运动控制杆被接收在制粒机壳体内；

切割机毂，具有连接到其上的至少一个刀片，所述切割机毂与所述运动控制杆的一端接合；和

切割机毂位置控制装置，其定位在与运动控制杆的平面不同的平面内并且位于所述制粒机壳体的外面，用于调整所述运动杆在所述驱动轴内的直线位置以朝向和远离所述模面移动切割机毂和刀片，所述控制装置响应于从反馈机构接收的、表示所述切割机毂和刀片在所述反馈机构设定的数值范围之外的输入而启动所述运动杆的移动。

20.根据权利要求19所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置的纵向轴线在与运动杆穿过中空驱动轴的平面平行的平面内，所述旋转切割机毂位置控制装置被驱动地连接到运动杆。

21.根据权利要求19所述的制粒机，其中切割机毂位置控制装置的纵向轴线与运动杆和中空驱动轴垂直，并驱动地连接到运动杆。

22.一种相对于水下制粒机中的冲模板的切割面控制切割刀片的方法，所述水下制粒机具有连接到马达驱动的中空驱动轴的切割机毂和刀片，运动控制杆延伸通过所述中空驱动轴，所述运动控制杆能够在所述驱动轴内直线移动，以轴向地朝向和远离所述模的切割面移动所述切割机毂和刀片，所述方法包括如下步骤：

基于运动控制杆的位置将切割机毂从模面移开到第一位置，所述第一位置限定原位和反馈下限；

使用运动控制杆将切割机毂朝向模板移动至第二位置，直到刀片抵靠在模面上，所述第二位置限定反馈上限；

启动制粒机并设定时间期间；

操作制粒机直到所述时间期间已经过去；和

调用反馈机构并基于从所述反馈机构接收的输入来调整切割机毂和刀片相对于模面的位置。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述调整步骤包括将切割机和刀片抵靠在模面上的位置保持在由反馈机构确定并在反馈上限和反馈下限之间的数值范围内。