KR20220010031A - 압출 성형기의 이상 검출 장치 - Google Patents

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KR20220010031A
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마사토시 오하라
겐타로 다키
즈카사 기다
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시바우라 기카이 가부시키가이샤
도쿠리츠다이가쿠호징 가나자와다이가쿠
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Abstract

2축 압출 성형기(30)(압출 성형기)의 이상 검출 장치(50a)의 신호 취득부 (51a)(취득부)는, 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 2축 압출 성형기(30)(압출 성형기)가 가동 상태에 있을 때, 당해 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 AE 센서(20)의 AE 출력(M(t))을 취득한다. 그리고, 판정부(53a)는, AE 출력(M(t))과 제1 역치(Th1) 및 제2 역치(Th2)의 관계에 기초하여, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생하였는지를 판정한다.

Description

압출 성형기의 이상 검출 장치
본 발명은, 압출 성형기의 이상 검출 장치에 관한 것이다.
고체 재료가 변형될 때, 그때까지 축적되어 있던 변형 에너지를 음파(AE파)로서 방출하는 현상이 알려져 있다. 그리고, 종래, AE 센서에 의해 AE파를 검출하여, 그 파형을 분석함으로써, 재료의 용융 상태의 이상을 검출하는 사출 성형기의 재료 감시 장치가 알려져 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 사출 성형기의 재료 감시 장치는, AE 센서의 출력을 분석함으로써, 미용융의 수지 원료가 변형 또는 전단될 때 발생하는 AE파를 검출하고 있다.
일본 특허 공개 제2012-111091호 공보
종래, AE 센서를 사용하여, 압출 성형기의 이상을 검출하는 기술은 존재하지 않았다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 압출 성형기의 이상을 확실하게 검출할 수 있는 압출 성형기의 이상 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압출 성형기의 이상 검출 장치는, 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 압출 성형기가 가동 상태에 있을 때, 당해 압출 성형기의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서의 출력을 취득하는 취득부와, 상기 출력과 역치의 관계에 기초하여, 상기 압출 성형기에 이상이 발생하였는지를 판정하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 압출 성형기의 이상 검출 장치는, 압출 성형기의 이상을 확실하게 검출할 수 있다.
도 1은 어코스틱 에미션의 설명도.
도 2는 AE 센서의 개략 구조도.
도 3은 2축 압출 성형기의 개략 구조도.
도 4는 출력축의 단면도.
도 5는 AE 출력 파형의 설명도.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 하드웨어 구성도.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 하드웨어 구성도.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도.
도 11은 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 이상 발생 위치의 추정 방법의 설명도.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
도 13은 연속 감시 시의 AE 출력 파형의 설명도.
도 14는 제3 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도.
도 15는 제3 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
도 16은 제4 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도.
도 17은 2축 압출기가 출력하는 AE 출력의 일례를 도시하는 도면.
도 18은 도 17에 도시한 각 AE 출력의 파워 스펙트럼의 일례를 도시하는 도면.
도 19는 제4 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
도 20은 제4 실시 형태의 제1 변형예에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도.
도 21은 제4 실시 형태의 제2 변형예에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도.
도 22는 제4 실시 형태의 제2 변형예에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
[어코스틱 에미션(AE: Acoustic Emission)의 설명]
실시 형태의 설명 전에, 가동 중인 압출 성형기에 이상이 발생하였는지의 판정을 행하기 위해 사용하는 어코스틱 에미션(이하, AE라 칭함)에 대하여 설명한다. AE란, 고체 재료가 변형될 때 그때까지 축적되어 있던 변형 에너지를 음파(탄성파, AE파)로서 방출하는 현상이다. 당해 AE파를 검출함으로써, 고체 재료의 이상을 예측할 수 있다. AE파의 주파수 대역은, 수십㎑ 내지 수㎒ 정도라고 알려져 있으며, 일반적인 진동 센서나 가속도 센서로는 검출할 수 없는 주파수 대역을 갖는다. 따라서, AE파를 검출하기 위해서는, 전용의 AE 센서를 사용한다. AE 센서에 대하여, 상세하게는 후술한다.
도 1은 어코스틱 에미션 및 AE 센서의 설명도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 고체 재료 Q의 내부의 점 P에서 변형이나 접촉, 마찰 등이 발생하면, AE파 W가 발생한다. AE파 W는, 점 P로부터 방사상으로 확산되어, 고체 재료 Q의 내부를, 당해 고체 재료 Q에 따른 속도로 전반한다.
고체 재료 Q의 내부를 전반한 AE파 W는, 고체 재료 Q의 표면에 설치한 AE 센서(20)에 의해 검출된다. 그리고, AE 센서(20)는 검출 신호 D를 출력한다. 검출 신호 D는, 진동을 나타내는 신호이기 때문에, 도 1에 도시한 바와 같이 정부의 값을 갖는 교류 신호이다. 그러나, 이대로는 검출 신호 D(AE파 W)에 대하여 각종 연산을 행할 때 취급하기 어렵기 때문에, 검출 신호 D의 부의 부분을 반파정류한 정류 파형으로서 취급하는 것이 일반적이다. 또한, AE파 W를 분석할 때는, 일반적으로, 정류 파형의 제곱값을 소정의 시간으로 평균화하여 평방근을 취한 값, 즉 실효값(RMS(Root Mean Square)값)으로서 취급한다.
AE파 W의 전반 속도는 종파와 횡파에서 다르지만(종파는 횡파보다도 빠름), 고체 재료 Q의 크기(전반 거리)를 고려하면, 그 차는 무시할 수 있기 때문에, 본 실시 형태에서는, 종파와 횡파의 구별없이, 소정의 시간 내에 검출된 AE파 W를 측정 신호로서 분석의 대상으로 한다.
도 2는 AE 센서의 개략 구조도이다. AE 센서(20)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 실드 케이스(20a)에 내포된 상태에서, 검출 대상인 2축 압출 성형기(30)의 하우징(배럴)(32)의 표면에 맞닿게 하여 설치한 도파봉(21)(웨이브 가이드)의 선단에 설치된다. 도파봉(21)은, 세라믹이나 스테인리스로 형성되어 있고, 하우징(32)의 내부에서 전달된 AE파 W를 AE 센서(20)까지 전달시킨다.
도파봉(21)을 사용하는 것은, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에는, 수지 원료를 용융하기 위한 히터(39)가 장착되어 있고, 200℃ 정도의 고온으로 되기 때문에, 하우징(32)에 직접 AE 센서(20)를 설치할 수 없기 때문이다. 또한, 도파봉(21)의 선단에는 마그네트(22)가 설치되어 있고, 도파봉(21)은 당해 마그네트(22)에 의해, 히터(39)의 위치를 피하여, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 고정된다. 혹은, 도파봉(21)의 선단을, 나사 고정에 의해 하우징(32)의 표면에 고정해도 된다.
도파봉(21)의 타단측은, AE 센서(20)의 수파면(20b)에 접속된다. 수파면(20b)의 상부에는 구리 등의 증착막(20c)이 형성된다. 그리고, 증착막(20c)의 상부에는, 지르콘산티탄산납(PZT) 등의 압전 소자(20d)가 설치된다. 압전 소자(20d)는, 수파면(20b)을 통해, 도파봉(21)의 내부에서 전달된 AE파 W를 받아, 당해 AE파 W에 따른 전기 신호를 출력한다. 압전 소자(20d)가 출력한 전기 신호는, 증착막(20e) 및 커넥터(20f)를 통해, 검출 신호 D로서 출력된다. 또한, 검출 신호 D는 미약하기 때문에, 노이즈의 혼입에 의한 영향을 억제하기 위해, AE 센서(20)의 내부에 프리앰프(도 2에는 도시하지 않음)를 설치하여, 검출 신호 D를 미리 증폭한 후에 출력해도 된다.
AE는, 미세한 흠집이나 마찰에 의해서도 발생하기 때문에, 기기의 이상의 징후를 조기에 발견할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, AE파 W는 점 P로부터 방사상으로 확산되기 때문에, 금속제의 하우징이면, AE 센서(20)를 설치함으로써, 하우징의 어느 위치에서도 AE파 W를 관측하여 검출 신호 D를 취득하는 것이 가능하다. 또한, 검출 신호 D의 구체적인 분석 방법은 후술한다. 또한, AE 센서(20)는, 종류에 따라 검출 가능한 신호의 주파수 대역이 다르기 때문에, 사용하는 AE 센서(20)를 선정할 때는, 검출 대상이 되는 2축 압출 성형기(30)의 재질 등을 고려하는 것이 바람직하다.
이하에, 본 개시에 관한 압출 성형기의 이상 검출 장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이들 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 실시 형태에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 치환가능, 또한, 용이하게 상도할 수 있는 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
[제1 실시 형태]
본 개시의 제1 실시 형태는, 가동 시에 이상의 발생을 검출하여 통지하는 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 예이다. 특히, 제1 실시 형태는, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 1개의 AE 센서(20)로, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생을 검출하는 것이다. 또한, 2축 압출 성형기는 일례이며, 본 개시는, 단축 압출 성형기나 다축 압출 성형기 등의 압출 성형기 전반에 적용 가능하다.
[2축 압출 성형기의 개략 구조의 설명]
도 3, 도 4를 사용하여, 본 실시 형태에 있어서의 2축 압출 성형기(30)의 개략 구조에 대하여 설명한다. 도 3은 2축 압출 성형기의 개략 구조도이다. 도 4는 출력축의 단면도이다.
2축 압출 성형기(30)는, 기어 박스(40)의 출력에 따라서 구동된다. 즉, 기어 박스(40)는, 모터(24)의 회전 구동력을 감속시켜, 2축 압출 성형기(30)가 구비하는 2개의 출력축(42)을 각각 동일한 방향으로 회전 구동한다. 출력축(42)의 외주에는, 후술하는 스크루(44) 및 니딩 디스크(46)가 설치되어 있고, 출력축(42)의 회전에 수반하여, 2축 압출 성형기(30)에 투입된 수지 원료(폴리프로필렌 등의 수지 펠릿)를 가소화·용융시켜, 혼련·성형을 행한다. 압출 성형기를 사용한 부품 성형은, 일반적으로 연속적으로 행해져, 예를 들어 긴 튜브상의 부품이 성형된다. 즉, 압출 성형기가 24시간, 1주일, 1개월 등에 걸쳐 연속 운전되고 있는 상태에 있어서, 이상의 발생을 계속해서 감시할 필요가 있다. 또한, 2축 압출 성형기(30)는, 본 개시에 있어서의 압출 성형기의 일례이다.
또한, 2개의 출력축(42)은, 2축 압출 성형기(30)의 통형의 하우징(배럴)(32)의 내부에, 일정한 축간 거리 C를 두고 평행하게 배치된다.
도 4의 (a)는 2축 압출 성형기(30)의 A-A 단면도이다. 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 출력축(42)은, 스크루(44)에 형성된 스플라인 구멍(43)에 삽입된다. 그리고, 출력축(42)은, 스플라인 구멍(43)과 맞물림으로써, 삽입 관통 구멍(34)의 내부에서 스크루(44)를 회전시킨다.
도 4의 (b)는 2축 압출 성형기(30)의 B-B 단면도이다. 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 출력축(42)은, 니딩 디스크(46)에 형성된 스플라인 구멍(43)에 삽입된다. 그리고, 출력축(42)은, 스플라인 구멍(43)과 맞물림으로써, 삽입 관통 구멍(34)의 내부에서 니딩 디스크(46)를 회전시킨다.
스크루(44)는, 예를 들어 매분 300회전 등의 속도로 회전함으로써, 2축 압출 성형기(30)에 투입된 수지 원료를, 2축 압출 성형기(30)의 하류측으로 반송한다. 니딩 디스크(46)는, 복수의 타원형의 디스크를, 출력축(42)에 직교하는 방향으로 배치함과 함께, 출력축(42)을 따라서 인접하는 디스크의 방향을 어긋나게 한 구조를 갖는다. 인접하는 디스크를 어긋나게 하여 배치함으로써, 디스크간에서 수지 원료의 흐름을 분단함으로써, 반송된 수지 원료의 혼련의 촉진을 도모한다. 즉, 니딩 디스크(46)는, 히터(39)에 의해 가열되어, 스크루(44)에 의해 반송된 수지 원료에 전단 에너지를 부여함으로써, 수지 원료를 완전히 용융시킨다.
하우징(32)의 내부에는, 각 출력축(42)이 삽입되는 삽입 관통 구멍(34)이 마련되어 있다. 삽입 관통 구멍(34)은, 하우징(32)의 긴 변 방향을 따라서 마련된 구멍이며, 원통의 일부가 중첩된 형상을 갖는다. 이에 의해, 삽입 관통 구멍(34)은, 스크루(44) 및 니딩 디스크(46)가, 서로 맞물린 상태에서 삽입 가능하게 된다.
다시 도 3으로 되돌아가, 하우징(32)의 긴 변 방향의 일단측에는, 혼련되는 펠릿상의 수지 원료와 분체상의 충전제의 재료를 삽입 관통 구멍(34)에 투입하기 위한 재료 공급구(36)가 마련되어 있다. 그리고, 하우징(32)의 긴 변 방향의 타단측에는, 삽입 관통 구멍(34)을 통과하는 동안에 혼련된 재료를 토출하는 토출구(38)가 마련되어 있다. 또한, 하우징(32)의 외주에는, 하우징(32)을 가열함으로써 삽입 관통 구멍(34)에 투입된 수지 원료를 가열하는 히터(39)가 마련되어 있다.
또한, 도 3의 예에서는, 2축 압출 성형기(30)의 출력축(42)은, 2개소의 스크루(44)와 1개소의 니딩 디스크(46)를 구비하고 있지만, 스크루(44)와 니딩 디스크(46)의 수는, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 니딩 디스크(46)를 복수 개소에 설치하여, 수지 원료를 혼련해도 된다.
[이상 검출 방법의 설명]
연속 가동 중인 2축 압출 성형기(30)에서는, 주로 2종류의 이상이 발생할 가능성이 높다. 제1 이상은, 수지 원료가 충분히 용융되지 않은 상태에서 니딩 디스크(46)에 도달하여, 니딩 디스크(46)에 있어서 미용융의 수지 원료가 눌려 찌부러지는, 소위 압궤의 발생이다. 이와 같은 압궤가 발생하면, 니딩 디스크(46)에 대한 기계적 부하가 높아지기 때문에, 2축 압출 성형기(30)의 수명의 단축이나, 최악의 경우, 2축 압출 성형기(30)가 파손될 우려가 있다. 따라서, 압궤의 발생을 검출한 경우에는, 예를 들어 히터(39)의 설정 온도를 높여 수지 원료의 용융을 촉진하는 것 등을 행할 필요가 있다.
제2 이상은, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모의 발생이다. 니딩 디스크(46)에 있어서 미용융의 수지 원료가 눌려 찌부러질 때, 출력축(42)에 반력이 발생한다. 그때, 출력축(42)이 휘어, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)가 하우징(32)의 내벽에 맞닿을 가능성이 있다. 이와 같은 맞닿음이 발생한 경우에는, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)가 금속 마모되기 때문에, 금속 마모에 의해 발생한 금속 분말이, 수지 재료에 혼입되어 버릴 우려가 있다. 출력축(42)의 휨량은, 미용융의 수지 원료의 양에 비례한다. 따라서, 금속 마모의 발생이 검출되는 즉시, 투입 수지량을 감량하거나 히터(39)의 설정 온도를 높여 수지 원료의 용융을 촉진하는 것 등을 행할 필요가 있다.
제1 실시 형태의 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50a)(도 6 참조)는, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 1개의 AE 센서로, 상기한 2종류의 이상을 검출하는 것이다.
발명자들의 평가 실험에 의하면, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모에 의해 발생하는, 시각 t에 있어서의 AE 출력 M(t)의 크기는, 수지 원료의 압궤의 발생 시에 발생하는 AE 출력 M(t)의 크기와 비교하여, 명확하게 큰 값으로 됨을 알 수 있었다. 즉, AE 출력 M(t)의 크기를 비교함으로써, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모인지, 수지 원료의 압궤의 발생인지를 식별할 수 있다는 지견을 얻었다.
또한, AE 센서(20)는, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)에 접하고만 있으면, 설치 위치는 불문하지만, 바람직하게는 니딩 디스크(46)의 근방에 설치하는 것이 바람직하다. 이것은, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모에 의한 AE 출력 M(t)과 비교하여 낮은 값으로 되는, 수지 원료의 압궤의 발생에 의한 AE 출력 M(t)의 신호를 관측 가능한 크기로 유지하기 위해서이다.
도 5는 AE 출력 파형의 설명도이다. 특히, 도 5의 (a)는 압궤가 발생한 경우의 AE 출력 M(t)의 예이다. 또한, 도 5의 (b)는 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생한 경우의 AE 출력 M(t)의 예이다.
이상 검출 장치(50a)는, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, AE 출력 M(t)이, 미리 설정한 제1 역치 Th1을 초과한 것을 검출한 경우에, 수지 원료의 압궤가 발생하였을 가능성이 있다고 판정한다. 또한, 제1 역치 Th1은 역치의 일례이다.
또한, 이상 검출 장치(50a)는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, AE 출력 M(t)이 제1 역치 Th1보다도 큰 제2 역치 Th2를 초과한 것을 검출한 경우에, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 마모가 발생하였다고 판정한다. 또한, 제2 역치 Th2는 역치의 일례이다. 또한, 이상 검출 장치(50a)는, 스크루(44) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모에 더하여, 하우징(배럴)(32)의 금속 마모가 발생한 것도 검출하는 것이 가능하다.
또한, 이상 검출 장치(50a)는, AE 출력 M(t)이 제1 역치 Th1을 초과한 것을 검출하고 나서, 예를 들어 소정 시간 ta(예를 들어 1초간)분의 AE 출력 M(t)을 모니터하여, 소정 시간 ta 동안에 AE 출력 M(t)이 제2 역치 Th2를 초과하지 않은 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정해도 된다.
또한, 제1 역치 Th1은, 사용하는 수지 원료의 종류에 따라서 다르기 때문에, 사전에, 실제로 AE 출력 M(t)을 관측하는 평가 실험을 행하여, 압궤의 발생 시에 발생하는 AE파 W의 강도에 기초하여 설정한다. 또한, 제2 역치 Th2에 대해서도 마찬가지로, 사전에 평가 실험을 행하여, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)가 금속 마모되었을 때 발생하는 AE파 W의 강도에 기초하여 설정한다.
[이상 검출 장치의 하드웨어 구성의 설명]
다음에, 도 6을 사용하여, 제1 실시 형태의 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50a)의 하드웨어 구성을 설명한다. 도 6은 제1 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 하드웨어 구성도이다.
2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50a)는, 2축 압출 성형기(30)와 접속하여 사용되며, 제어부(13)와, 기억부(14)와, 주변 기기 컨트롤러(16)를 구비한다.
제어부(13)는, CPU(Central Processing Unit)(13a)와, ROM(Read Only Memory)(13b)과, RAM(Random Access Memory)(13c)을 구비한다. CPU(13a)는, 버스 라인(15)을 통해, ROM(13b)과, RAM(13c)과 접속한다. CPU(13a)는, 기억부(14)에 기억된 제어 프로그램 P1을 판독하여, RAM(13c)에 전개한다. CPU(13a)는, RAM(13c)에 전개된 제어 프로그램 P1에 따라서 동작함으로써, 제어부(13)의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(13)는, 제어 프로그램 P1에 기초하여 동작하는, 일반적인 컴퓨터의 구성을 갖는다.
제어부(13)는, 또한, 버스 라인(15)을 통해, 기억부(14)와, 주변 기기 컨트롤러(16)와 접속한다.
기억부(14)는, 전원을 꺼도 기억 정보가 유지되는, 플래시 메모리 등의 불휘발성 메모리, 또는 HDD(Hard Disk Drive) 등이다. 기억부(14)는, 제어 프로그램 P1을 포함하는 프로그램과, 시각 t에 있어서 AE 센서(20)로부터 출력된 AE 출력 M(t)을 기억한다. 제어 프로그램 P1은, 제어부(13)가 구비하는 기능을 발휘시키기 위한 프로그램이다. AE 출력 M(t)은, AE 센서(20)가 출력한 검출 신호 D의 실효값을, A/D 변환기(17)에서 디지털 신호로 변환한 신호이다.
또한, 제어 프로그램 P1은, ROM(13b)에 미리 내장되어 제공되어도 된다. 또한, 제어 프로그램 P1은, 제어부(13)에 인스톨 가능한 형식 또는 실행 가능한 형식의 파일로, CD-ROM, 플렉시블 디스크(FD), CD-R, DVD(Digital Versatile Disc) 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체에 기록하여 제공하도록 구성해도 된다. 또한, 제어 프로그램 P1을, 인터넷 등의 네트워크에 접속된 컴퓨터 상에 저장하고, 네트워크 경유로 다운로드시킴으로써 제공하도록 구성해도 된다. 또한, 제어 프로그램 P1을, 인터넷 등의 네트워크 경유로 제공 또는 배포하도록 구성해도 된다.
주변 기기 컨트롤러(16)는, A/D 변환기(17)와, 표시 디바이스(18)와, 조작 디바이스(19)와 접속한다. 주변 기기 컨트롤러(16)는, 제어부(13)로부터의 지령에 기초하여, 접속된 각종 하드웨어의 동작을 제어한다.
A/D 변환기(17)는, AE 센서(20)가 출력한 검출 신호 D를 디지털 신호로 변환하여, AE 출력 M(t)을 출력한다. 또한, AE 센서(20)는, 상기한 바와 같이 도파봉(21)을 통해, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)을 통해 전달된 AE파 W를 검출한다.
표시 디바이스(18)는, 예를 들어 액정 디스플레이이다. 표시 디바이스(18)는, 이상 검출 장치(50a)의 동작 상태에 관한 정보를 표시한다. 또한, 표시 디바이스(18)는, 이상 검출 장치(50a)가, 2축 압출 성형기(30)의 이상을 검출하였을 때 통지를 행한다.
조작 디바이스(19)는, 예를 들어 표시 디바이스(18)에 중첩된 터치 패널이다. 조작 디바이스(19)는, 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50a)의 각종 조작에 관한 조작 정보를 취득한다.
또한, AE 센서(20)는, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에, 도 2에서 설명한 구성으로 설치된다. 또한, AE 센서(20)는, 종류에 따라서 검출 가능한 신호의 주파수 대역이 다르기 때문에, 사용하는 AE 센서(20)를 선정할 때는, 계측 대상이 되는 2축 압출 성형기(30)의 재질 등을 고려하여, 발생할 것으로 예상되는 AE파 W의 주파수에 대하여 높은 감도를 갖는 AE 센서(20)를 선정하는 것이 바람직하다.
[이상 검출 장치의 기능 구성의 설명]
다음에, 도 7을 사용하여, 제1 실시 형태의 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50a)의 기능 구성을 설명한다. 도 7은 제1 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도이다. 이상 검출 장치(50a)의 제어부(13)는, 제어 프로그램 P1을 RAM(13c)에 전개하여 동작시킴으로써, 도 7에 도시한 신호 취득부(51a)와, 판정부(53a)와, 통지부(54a)를 기능부로서 실현한다.
신호 취득부(51a)(취득부)는, 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 2축 압출 성형기(30)가 가동 상태에 있을 때, 당해 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 AE 센서(20)가 출력한 검출 신호 D를 취득한다. 신호 취득부(51a)는, 증폭기를 구비하여, 검출 신호 D를 증폭함과 함께, A/D 변환기(17)에 의해, 아날로그 신호인 검출 신호 D의 실효값을, 디지털 신호인 AE 출력 M(t)으로 변환한다.
판정부(53a)는, 신호 취득부(51a)가 취득한 AE 출력 M(t)과 역치(제1 역치 Th1 및 제2 역치 Th2)의 관계에 기초하여, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생하였는지를 판정한다. 즉, 판정부(53a)는, AE 출력 M(t)이 제2 역치 Th2를 초과한 경우에, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정한다. 또한, 판정부(53a)는, AE 출력 M(t)이 제1 역치 Th1을 초과한 후, 소정 시간 ta에 걸쳐 제2 역치 Th2 미만인 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다.
통지부(54a)는, 판정부(53a)가, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생하였다고 판정한 경우에, 이상이 발생한 것을 통지한다. 구체적으로는, 통지부(54a)는, 표시 디바이스(18)에, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생한 것을 나타내는 표시를 행한다. 또한, 통지부(54a)는, 검출된 이상의 종류(수지 원료의 압궤, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크의 금속 마모)에 대해서도 표시를 행한다. 또한, 통지부(54a)의 통지 방법은, 이것에 한정되는 것은 아니고, 도 6에 도시하지 않은 인디케이터를 점등 또는 점멸시킴으로써 통지를 행해도 되고, 도 6에 도시하지 않은 스피커나 버저로부터, 소리 또는 음성을 출력함으로써 통지를 행해도 된다.
[이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 설명]
다음에, 도 8을 사용하여, 제1 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50a)가 행하는 처리의 흐름을 설명한다. 도 8은 제1 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
신호 취득부(51a)는, 기억부(14)로부터 AE 출력 M(t)을 취득한다(스텝 S10). 또한, 신호 취득부(51a)는, AE 센서(20)의 출력을 실시간으로 취득해도 되고, 일단 기억부(14)에 기억한 AE 출력 M(t)을 판독함으로써 취득해도 된다.
판정부(53a)는, M(t)≥Th1을 충족하는 시각 t가 있는지를 판정한다(스텝 S11). M(t)≥Th1을 충족하는 시각 t가 있다고 판정되면(스텝 S11: "예") 스텝 S12로 진행한다. 한편, M(t)≥Th1을 충족하는 시각 t가 있다고 판정되지 않으면(스텝 S11: "아니오") 스텝 S10으로 되돌아가, 시각 t를 갱신하고, 취득한 AE 출력 M(t)에 대하여 처리를 계속한다.
스텝 S11에 있어서 "예"로 판정되면, 판정부(53a)는, 시각 t 이후의 소정 시간 ta 내에, M(t)≥Th2를 충족하는 시각 t가 있는지를 판정한다(스텝 S12). M(t)≥Th2를 충족하는 시각 t가 있다고 판정되면(스텝 S12: "예") 스텝 S13으로 진행한다. 한편, M(t)≥Th2를 충족하는 시각 t가 있다고 판정되지 않으면(스텝 S12: "아니오") 스텝 S14로 진행한다.
스텝 S12에 있어서 "예"로 판정되면, 판정부(53a)는, 2축 압출 성형기(30)의 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정한다(스텝 S13). 그 후, 스텝 S15로 진행한다.
한편, 스텝 S12에 있어서 "아니오"로 판정되면, 판정부(53a)는, 2축 압출 성형기(30)의 니딩 디스크(46)에 있어서 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다. 그 후, 스텝 S15로 진행한다.
스텝 S13 또는 스텝 S14에 이어서, 통지부(54a)는, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생한 것을 나타내는 통지를 행한다(스텝 S15). 또한, 통지부(54a)는, 검출된 이상에 따른 통지를 행하여, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생한 것인지, 수지 원료의 압궤가 발생한 것인지를 구별하여 통지하는 것이 바람직하다.
그 후, 이상 검출 장치(50a)는, 스텝 S10에서 취득한 AE 출력 M(t)에 대한 처리를 종료한다. 또한, 실제로는, 2축 압출 성형기(30)는 연속 가동되고 있기 때문에, 이상 검출 장치(50a)는, 다시 스텝 S10으로 되돌아가, 새로운 AE 출력 M(t)을 취득하여, 도 8의 처리를 계속한다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태의 이상 검출 장치(50a)에 있어서, 신호 취득부(51a)(취득부)는, 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 2축 압출 성형기(30)(압출 성형기)가 가동 상태에 있을 때, 당해 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 AE 센서(20)의 AE 출력 M(t)을 취득한다. 그리고, 판정부(53a)는, AE 출력 M(t)과 제1 역치 Th1 및 제2 역치 Th2의 관계에 기초하여, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생하였는지를 판정한다. 따라서, 연속 운전 중인 2축 압출 성형기(30)의 이상에 수반되는 AE 출력 M(t)의 이상의 발생을 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 이상 검출 장치(50a)에 있어서, 판정부(53a)는, AE 센서(20)의 출력이, 제1 역치 Th1을 초과하고, 제1 역치 Th1보다도 큰 제2 역치 Th2를 초과하지 않은 경우에, 니딩 디스크(46)에 있어서, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다. 따라서, 수지 원료의 용융 상태를 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 이상 검출 장치(50a)에 있어서, 판정부(53a)는, AE 센서(20)의 출력이, 제1 역치 Th1보다도 큰 제2 역치 Th2를 초과한 경우에, 수지 원료를 상류측으로부터 하류측으로 반송하는 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모가 발생하였다고 판정한다. 따라서, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모의 발생을 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 이상 검출 장치(50a)에 있어서, 통지부(54a)는, 판정부(53a)가, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생하였다고 판정한 경우에, 이상이 발생한 것을 통지한다. 따라서, 이상이 발생한 것을 신속하게 알려 대응할 수 있다.
[제2 실시 형태]
본 개시의 제2 실시 형태는, 가동 시에 이상의 발생을 검출하여 통지하는 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 예이다. 특히, 제2 실시 형태는, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 2개의 AE 센서로, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생 개소를 추정하는 것이다. 또한, 2축 압출 성형기는 일례이며, 본 개시는, 단축 압출 성형기나 다축 압출 성형기 등의 압출 성형기에 적용 가능하다.
[이상 검출 장치의 하드웨어 구성의 설명]
도 9를 사용하여, 제2 실시 형태의 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50b)의 하드웨어 구성을 설명한다. 도 9는 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 하드웨어 구성도이다.
2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50b)는, 2축 압출 성형기(30)와 접속하여 사용되며, 제어부(13)와, 기억부(14)와, 주변 기기 컨트롤러(16)를 구비한다. 이상 검출 장치(50b)의 기본적인 구조는, 제1 실시 형태에서 설명한 이상 검출 장치(50a)와 동등하기 때문에, 동일 부위의 설명은 생략한다.
이상 검출 장치(50b)는, 동일한 사양의 AE 센서를 2개 구비한다. 각 AE 센서(20x, 20y)는, 각각 도파봉(21)을 통해, 2축 압출 성형기(30)에 설치된다. 그리고, AE 센서(20x)의 AE 출력 M1(t)과 AE 센서(20y)의 AE 출력 M2(t)는, 각각 A/D 변환기(17a)에서 A/D 변환되어 디지털 신호로 변환된다. 이때, A/D 변환기(17a)는, 2개의 AE 출력 M1(t), M2(t)를 동일한 타이밍에 샘플링(예를 들어 매초 100회 등)한다. 즉, 디지털화된 AE 출력 M1(t), M2(t)는, 서로의 AE 출력의 발생 시각을 비교할 수 있도록 되어 있다.
또한, AE 센서(20x, 20y)는, 2축 압출 성형기(30)에 투입된 수지 원료가 흐르는 상류측과 하류측에 설치된다. 바람직하게는, AE 센서(20x, 20y)는, 수지 원료를 혼련하는 니딩 디스크(46)의 상류측과 하류측의 적어도 2개소에 설치된다.
또한, 이상 검출 장치(50b)의 전체의 동작은, 기억부(14)가 기억하는 제어 프로그램 P2에 의해 관리된다.
[이상 검출 장치의 기능 구성의 설명]
도 10은 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도이다. 이상 검출 장치(50b)의 제어부(13)는, 제어 프로그램 P2를 RAM(13c)에 전개하여 동작시킴으로써, 도 10에 도시한 신호 취득부(51b)와, 판정부(53b)와, 통지부(54b)를 기능부로서 실현한다.
신호 취득부(51b)(취득부)는, 가동 상태에 있는 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 AE 센서(20x, 20y)가 출력한 검출 신호 D를 각각 취득한다. 신호 취득부(51b)는, 증폭기를 구비하여, 검출 신호 D를 증폭함과 함께, A/D 변환기(17)에 의해, 아날로그 신호인 검출 신호 D의 실효값을, 디지털 신호인 AE 출력 M1(t), M2(t)로 변환한다. 또한, AE 출력 M1(t)은 AE 센서(20x)의 출력이다. 또한, AE 출력 M2(t)는 AE 센서(20y)의 출력이다.
판정부(53b)는, 신호 취득부(51b)가 취득한 AE 출력 M1(t), M2(t)가, 각각 제1 역치 Th1을 초과한 시간차, 또는 제2 역치 Th2를 초과한 시간차에 기초하여, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생 개소를 추정한다.
통지부(54b)는, 판정부(53b)가, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생 개소를 추정한 경우에, 이상의 발생 개소를 통지한다.
[이상의 발생 개소의 추정 방법의 설명]
도 11을 사용하여, 이상 검출 장치(50b)가 이상의 발생 개소를 추정하는 방법을 설명한다. 도 11은 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 이상 발생 위치의 추정 방법의 설명도이다.
도 11의 (a)는 2축 압출 성형기(30)에 2개의 AE 센서(20x, 20y)를 설치한 모습을 도시한다. 지금, 점 P에 있어서 이상이 발생한 것으로 한다. 이때, 발생한 AE파 W는, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)과 도파봉(21)을 통해, AE 센서(20x, 20y)에 검출된다. 또한, AE 센서(20x)와 접속하는 도파봉(21)은, 점 R1에 있어서 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)에 고정되어 있는 것으로 한다. 또한, AE 센서(20y)와 접속하는 도파봉(21)은, 점 R2에 있어서 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)에 고정되어 있는 것으로 한다. 또한, 도파봉(21)의 길이를 L로 한다.
이때, 점 P로부터 AE 센서(20x)에 이르는 경로와, 점 P로부터 AE 센서(20y)에 이르는 경로는 거리가 다르다. 따라서, 점 P에서 발생한 AE파 W가, AE 센서(20x)에 전달될 때까지 요하는 시간과, AE 센서(20y)에 전달될 때까지 요하는 시간은 다르다.
도 11의 (b)는 AE 센서(20x)가 출력한 AE 출력 M1(t)과, AE 센서(20y)가 출력한 AE 출력 M2(t)를, 시간축을 맞추어 배열하여 표시한 도면이다. 도 11의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 점 P에서 발생한 AE파 W는, 먼저 AE 센서(20x)에 전달되고, 약간 지연되어 AE 센서(20y)에 전달되고 있다.
점 P에서 발생한 AE파 W가 AE 센서(20x)에 전달된 시각을 t1로 하고, 점 P에서 발생한 AE파 W가 AE 센서(20y)에 전달된 시각을 t2로 하면, 점 P는, 시간차(t2-t1) 동안에 AE파 W가 진행하는 거리만큼, AE 센서(20x)에 가까운 위치에 있다고 추정된다.
보다 구체적으로는, 하우징(32)의 내부에 있어서의 AE파 W의 진행 속도를 v1, 도파봉(21)에 있어서의 AE파 W의 진행 속도를 v2로 한다. 또한, 점 P와 점 R1의 거리를 d1, 점 P와 점 R2의 거리를 d2로 하면, 점 P에서 발생한 AE파 W가, 시각 t1에 AE 센서(20x)에 전달되기 때문에, 식 (1)이 성립한다.
Figure pct00001
또한, 점 P에서 발생한 AE파 W가, 시각 t2에 AE 센서(20y)에 전달되기 때문에, 식 (2)가 성립한다.
Figure pct00002
식 (1)을 변형하면, 거리 d1은, 식 (3)에 의해 산출할 수 있다.
Figure pct00003
또한, 식 (2)를 변형하면, 거리 d2는, 식 (4)에 의해 산출할 수 있다.
Figure pct00004
즉, 점 P의 위치는, 점 R1을 중심으로 하는 거리 d1을 반경으로 하는 원호와, 점 R2를 중심으로 하는 거리 d2를 반경으로 하는 원호의 교점의 위치로서 추정할 수 있다.
제2 실시 형태의 이상 검출 장치(50b)는, 이와 같이, 1개의 AE파 W를 복수의 다른 위치에 설치한 AE 센서(20x, 20y)로 관측하여, 이상의 발생을 검출한 시간차를 검출함으로써, AE파 W의 발생 위치인 점 P의 위치를 추정한다.
[이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 설명]
도 12를 사용하여, 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50b)가 행하는 처리의 흐름을 설명한다. 도 12는 제2 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
신호 취득부(51)는, 기억부(14)로부터 AE 출력 M1(t), M2(t)를 취득한다(스텝 S20). 또한, 신호 취득부(51)는, 미리 기억부(14)에 기억한 AE 출력 M1(t), M2(t)를 취득해도 되고, AE 센서(20x, 20y)의 출력을 실시간으로 취득해도 된다.
판정부(53b)는, M1(t)≥Th1을 충족하는 시각 t가 있는지를 판정한다(스텝 S21). M1(t)≥Th1을 충족하는 시각 t가 있다고 판정되면(스텝 S21: "예") 스텝 S22로 진행한다. 한편, M1(t)≥Th1을 충족하는 시각 t가 있다고 판정되지 않으면(스텝 S21: "아니오") 스텝 S20으로 되돌아가, 시각 t를 갱신하고, 취득한 AE 출력 M1(t), M2(t)에 대하여 처리를 계속한다.
스텝 S21에 있어서 "예"로 판정되면, 판정부(53b)는, 시각 t 이후의 소정 시간 ta 내에, M1(t1)≥Th2를 충족하는 시각 t1이 있는지를 판정한다(스텝 S22). M1(t1)≥Th2를 충족하는 시각 t1이 있다고 판정되면(스텝 S22: "예") 스텝 S23으로 진행한다. 한편, M1(t1)≥Th2를 충족하는 시각 t1이 있다고 판정되지 않으면(스텝 S22: "아니오") 스텝 S25로 진행한다.
스텝 S22에 있어서 "예"로 판정되면, 판정부(53b)는, 시각 t1 이후의 소정 시간 ta 내에, M2(t2)≥Th2를 충족하는 시각 t2가 있는지를 판정한다(스텝 S23). M2(t2)≥Th2를 충족하는 시각 t2가 있다고 판정되면(스텝 S23: "예") 스텝 S24로 진행한다. 한편, M2(t2)≥Th2를 충족하는 시각 t2가 있다고 판정되지 않으면(스텝 S23: "아니오") 스텝 S25로 진행한다.
스텝 S23에 있어서 "예"로 판정되면, 판정부(53b)는, 시각 t1과 시각 t2의 시간차를 사용하여, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모의 발생 위치를 추정한다(스텝 S24). 그 후, 스텝 S27로 진행한다.
스텝 S22에서 "아니오"로 판정되거나, 또는 스텝 S23에서 "아니오"로 판정되면, 판정부(53b)는, 시각 t1 이후의 소정 시간 ta 내에, M2(t2)≥Th1을 충족하는 시각 t2가 있는지를 판정한다(스텝 S25). M2(t2)≥Th1을 충족하는 시각 t2가 있다고 판정되면(스텝 S25: "예") 스텝 S26으로 진행한다. 한편, M2(t2)≥Th1을 충족하는 시각 t2가 있다고 판정되지 않으면(스텝 S25: "아니오") 스텝 S20으로 되돌아가, 시각 t를 갱신하고, 취득한 AE 출력 M1(t), M2(t)에 대하여 처리를 계속한다.
스텝 S25에 있어서 "예"로 판정되면, 판정부(53b)는, 시각 t1과 시각 t2의 시간차를 사용하여, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생한 위치를 추정한다(스텝 S26). 그 후, 스텝 S27로 진행한다.
스텝 S24 또는 스텝 S26에 이어서, 통지부(54b)는, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생한 것, 및 당해 이상의 발생 위치를 나타내는 통지를 행한다(스텝 S27). 그 후, 이상 검출 장치(50b)는, 도 12의 처리를 종료한다. 또한, 실제로는, 2축 압출 성형기(30)는 연속 가동되고 있기 때문에, 이상 검출 장치(50b)는, 다시 스텝 S20으로 되돌아가, 새로운 AE 출력 M1(t), M2(t)를 취득하여, 도 12의 처리를 계속한다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태의 이상 검출 장치(50b)에 있어서, AE 센서(20x, 20y)는, 2축 압출 성형기(30)(압출 성형기)에 투입된 수지 원료가 흐르는 상류측과 하류측 중 적어도 2개소에 설치된다. 그리고, 판정부(53b)는, 신호 취득부(51b)(취득부)가 취득한 AE 센서(20x, 20y)의 AE 출력 M1(t), M2(t)가, 각각 제1 역치 Th1 또는 제2 역치 Th2를 초과한 시간차에 기초하여, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생 개소를 추정한다. 따라서, 2축 압출 성형기(30)에 발생한 이상의 발생 위치를 추정할 수 있기 때문에, 이상이 발생하였을 때, 2축 압출 성형기(30)의 조정 작업을 효율적으로 행할 수 있다.
즉, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모가 발생한 것이 검출되었을 때는, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 교환을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 압궤의 발생이 검출되었을 때는, 2축 압출 성형기(30)에 대하여, 히터(39)의 설정 온도를 높이거나, 니딩 디스크(46)의 형태를 변경하거나, 출력축(42)의 회전 속도를 높이는 등, 수지 원료의 용융을 촉진할 수 있는 조정을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태의 이상 검출 장치(50b)에 있어서, AE 센서(20x, 20y)는, 니딩 디스크(46)의 상류측과 하류측에 설치된다. 따라서, 니딩 디스크(46)에 있어서의 미용융의 수지 원료의 압궤의 발생 위치를, 보다 한층 더 확실하게 검출할 수 있다.
[제3 실시 형태]
본 개시의 제3 실시 형태는, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 2개의 AE 센서(20x, 20y)로, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생 개소를 추정하는 것이다. 또한, 제3 실시 형태는, 제2 실시 형태와는, 신호 처리의 방법이 다르다.
압출 성형기를 사용한 부품 성형은, 일반적으로 연속적으로 행해져, 예를 들어 긴 튜브상의 부품이 성형된다. 즉, 압출 성형기가 24시간, 1주일, 1개월 등에 걸쳐 연속 운전되고 있는 상태라도, 이상의 발생을 계속해서 감시할 필요가 있다. AE 센서의 출력을 장기간에 걸쳐 계속해서 감시하기 위해서는, 수지 원료가 연속적으로 계속해서 투입되는 상태, 즉, 용융 상태의 수지 원료와 미용융 상태의 수지 원료가 혼재되어 있는 상태에서 감시를 행할 필요가 있다. 이와 같은 상태에 있어서는, 수지 원료의 용융 상태의 변화나 2축 압출 성형기의 동작 상태의 변화 등에 따라서, AE 센서의 출력은 항상 변동된다. 따라서, AE 출력의 크기를 판정할 때는, 단순한 출력의 변동인지, 그렇지 않으면 이상에 수반되는 출력의 변동인지를 식별할 수 있는 것이 바람직하다.
제3 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50c)(도 14 참조)는, AE 출력 M1(t), M2(t)의 상태 변화에 수반되는 변동이 발생한 경우에도, 이상에 수반되는 변동만을 검출한다.
2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반되는 AE 출력 M1(t), M2(t)의 변동은, 일반적으로 시각에 대하여 완만한 것에 반해, 2축 압출 성형기(30)의 이상에 수반되는 AE 출력 M1(t), M2(t)의 변동은, 시각에 대하여 급격하다. 이상 검출 장치(50c)는, 이와 같은 AE 출력의 변동 상태의 차이를 이용하여, 이상에 수반되는 변동만을 검출한다. 관측 파형의 시간 변화가 완만한지 여부는, 일반적으로는 주파수 분석을 행하여 평가하지만, 본 실시 형태에서는, 이상 검출 장치(50c)의 처리량을 작게 하기 위해, AE 출력 M1(t), M2(t)와, AE 출력 M1(t), M2(t)의 이동 평균값의 차분값, 즉, AE 출력 M1(t), M2(t)의 변동량을 사용하여 평가한다.
AE 출력 M1(t)의 이동 평균값은, AE 출력 M1(t)을 평활화한 파형이 된다. 따라서, AE 출력 M1(t)과 AE 출력 M1(t)의 이동 평균값의 차분값은, AE 출력 M1(t)이 완만하게 변동되고 있을 때는 작은 값이 된다. 한편, 상기 차분값은, AE 출력 M1(t)이 급격하게 변화되고 있을 때는 큰 값이 된다. 즉, 차분값은, AE 출력 M1(t)의 변동량을 나타내는 출력이다. 이 출력(차분값)을, 역치와 비교함으로써, 이상이 발생하였을 가능성이 있는 시각을 검출할 수 있다.
이상이 발생하였을 가능성이 있는 시각을 검출한 후에, 당해 시각 이후의 차분값을 역치 처리함으로써, 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지로, 이상의 종류(수지 원료의 압궤인지, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모인지)를 판정한다. 또한, 차분값을 역치 처리할 때의 역치는, 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 역치(제1 역치 Th1 및 제2 역치 Th2)를 사용하지만, 각 역치의 구체적인 값은, 제1 및 제2 실시 형태에서 사용한 값과는 달리, 사전에 평가 실험 등을 행하여, 출력(차분값)의 상태, 즉, 원래의 AE 출력 M(t)의 평활화 정도에 따라서 설정할 수 있다. 구체적으로는, 차분값의 평활화 정도가 높을수록, 제1 역치 Th1 및 제2 역치 Th2는, 보다 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
[이상 검출 방법의 설명]
이하, 본 실시 형태에 있어서의 이상 검출 방법에 대하여, 보다 구체적으로 설명한다. 도 13은 연속 감시 시의 AE 출력 파형의 설명도이다. 일반적으로, 2축 압출 성형기(30)를 연속 감시하였을 때 얻어지는 AE 출력 M(t)에는, 출력이 완만하게 변동되는 영역 α1, α2가 발생한다. 영역 α1, α2는, 예를 들어 새로운 수지 원료를 투입한 경우나, 2축 압출 성형기(30)의 온도가 변화된 경우 등의 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화가 발생한 경우에 출현한다.
2축 압출 성형기(30)의 이상에 수반하여 발생하는 AE파 W는, 상기한 상태 변화에 중첩되는 형태로 관측된다. 즉, 도 13에 도시한 영역 β1, β2, β3이, 2축 압출 성형기(30)의 이상에 수반하여 발생하는 파형이다.
이와 같이, 2축 압출 성형기(30)의 이상에 수반하여 발생하는 파형은, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반되는 AE 출력 M(t)에 중첩되는 형태로 출현하기 때문에, 영역 β1, β2, β3을 검출하기 위해서는, 가변 역치를 사용한 역치 처리를 행하는 것이 바람직하다.
그러나, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반하여 발생하는 AE 출력 M(t)의 레벨은 예측할 수 없기 때문에, 본 실시 형태에서는, 이하의 방법에 의해, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생을 검출한다.
일반적으로, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반되는 AE 출력 M(t)의 변동은, 이상의 발생에 수반되는 AE 출력 M(t)의 변동에 비해 완만하다. 그 때문에, AE 출력 M(t)의 변동의 경향을 파악하여, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반되는 AE 출력 M(t)의 변동과, 이상의 발생에 수반되는 AE 출력 M(t)의 변동을 식별할 수 있다.
신호 파형의 변화의 경향을 분석하는 방법에는 다양한 것이 있지만, 본 실시 형태에서는, AE 출력 M(t) 자신과 AE 출력 M(t)의 이동 평균값의 차분값에 기초한 식별을 행한다. 이동 평균이란, 계열 데이터를 평활화하는 방법의 하나이다.
시각 t에 있어서의 AE 출력 M(t)의 이동 평균값을, MA(M(t))로 나타내기로 한다. 그리고, 이동 평균값 MA(M(t))는, 식 (5)로 산출하는 것으로 한다.
Figure pct00005
여기서, Δt는, AE 출력 M(t)의 샘플링 간격이다. 식 (5)는, 시각 t를 포함하는 n개(n=2, 3, …)의 AE 출력 M(t)의 평균값을, 시각 t에 있어서의 이동 평균값으로 하는 것을 나타낸다.
본 실시 형태에서는, AE 출력 M(t)과 이동 평균값 MA(M(t))의 차분값 E가, 미리 설정한 제1 역치 Th1 이상인지 여부를 판정한다. 제1 역치 Th1은, 미리 설정된 역치이지만, 구체적인 제1 역치 Th1의 값은, 제1 및 제2 실시 형태에서 사용한 값과는 달리, 본 실시 형태 독자의 값이다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 제1 역치 Th1은, 시계열 데이터인 차분값 E 중으로부터, 수지 원료의 압궤가 발생하였을 때 발생하는 차분값 E를 검출 가능한 값으로 설정할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 있어서의 제1 역치 Th1은, 차분값 E의 상태, 즉 AE 출력 M(t)의 평활화 정도에 따라서 설정하는 것이 바람직하다.
차분값 E가 제1 역치 Th1 이상인 경우에는, AE 출력 M(t)에 단시간에 큰 변동이 발생한, 즉, 시각 t에 있어서, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생하였을 가능성이 높다고 판단한다. 한편, 차분값 E가 제1 역치 Th1보다도 작은 경우에는, 시각 t에 있어서, AE 출력 M(t)이 안정되어 있거나, 또는 AE 출력 M(t)에, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반되는 완만한 변동이 발생하였다고 판단한다.
또한, 이동 평균값 MA(M(t))를 계산하는 시간 범위는, 사전에 평가 실험 등을 행하여 결정하면 된다. 이동 평균값 MA(M(t))를 계산하는 시간 범위를 결정할 때는, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반하여 발생하는 AE 출력 M(t)의 주파수 성분과, 2축 압출 성형기(30)의 이상에 의해 발생하는 AE 출력 M(t)의 주파수 성분을 고려하는 것이 바람직하다. 이동 평균값 MA(M(t))를 산출하는 시간 범위를 넓게 설정할수록, AE 출력 M(t)의 높은 주파수 성분이 제거된다(평활화 효과가 높다). 따라서, 이동 평균값 MA(M(t))를 산출하였을 때, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반되는 AE 출력 M(t)의 주파수 성분이 남고, 2축 압출 성형기(30)의 이상에 수반되는 AE 출력 M(t)의 주파수 성분이 커트되도록, 이동 평균값 MA(M(t))를 산출하는 시간 범위를 설정하는 것이 바람직하다.
그리고, 차분값 E가, 시각 t에 있어서 제1 역치 Th1 이상인 경우에는, 또한, 시각 t 이후의 차분값 E가, 제1 역치 Th1보다도 큰 제2 역치 Th2 미만인지를 판정한다.
그리고, 차분값 E가 제1 역치 Th1 이상으로 되고 나서, 제2 역치 Th2를 초과하지 않은 경우에는, 2축 압출 성형기(30)에 있어서 압궤가 발생하였다고 판정한다. 또한, 차분값 E가 제2 역치 Th2 이상으로 된 경우에는, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정한다. 제2 역치 Th2는, 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 제2 역치 Th2와 동일하게, 미리 설정된 역치이다. 구체적인 제2 역치 Th2의 값은, 제1 및 제2 실시 형태에서 사용한 값과는 달리, 본 실시 형태 독자의 값이다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 제2 역치 Th2는, 시계열 데이터인 차분값 E 중으로부터, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였을 때 발생하는 차분값 E를 검출 가능한 값으로 설정할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 있어서의 제2 역치 Th2는, 차분값 E의 상태, 즉 AE 출력 M(t)의 평활화 정도에 따라서 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 이상 검출 방법은 일례이며, 이 이외의 방법으로 이상의 발생을 검출해도 된다. 예를 들어, 이동 평균값을 사용하는 대신에, AE 출력 M(t)의 값 그 자체로부터, 직접 이상의 발생을 검출해도 된다.
즉, 시각 t에 있어서의 AE 출력 M(t)과, 소정 시간 nΔt (n=1, 2, …)만큼 과거의 AE 출력 M(t-nΔt)의 차분값 M(t)-M(t-nΔt)에 대하여, 상기한 것과 마찬가지로, 소정의 역치(예를 들어 소정값 S)에 의한 역치 처리를 행함으로써, 이상이 발생하였는지 여부를 판정해도 된다.
이 경우, 과거의 AE 출력 M(t-nΔt)과 현재의 AE 출력 M(t) 사이에 소정값 S를 초과하는 변동이 있었던 경우, 즉, AE 출력 M(t)의 급준한 변동이 있었던 경우에, 시각 t에 있어서 이상이 발생하였을 가능성이 있다고 판정한다. 한편, 과거의 AE 출력 M(t-nΔt)과 현재의 AE 출력 M(t) 사이에 소정값 S를 초과하는 변동이 없는 경우, 즉, AE 출력 M(t)의 급준한 변동이 없는 경우에는, 시각 t에 있어서 이상이 발생하였다고 판정하지 않는다.
그리고, 이상이 발생하였을 가능성이 있다고 판정된 시각 t에 있어서의 AE 출력 M(t)의 값이, 제1 역치 Th1을 초과하였고, 게다가 제2 역치 Th2를 초과하지 않은 경우에, 시각 t에 있어서 압궤가 발생하였다고 판정한다.
또한, 이상이 발생하였을 가능성이 있다고 판정된 시각 t에 있어서의 AE 출력 M(t)의 값이, 제2 역치 Th2를 초과한 경우에, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정한다. 또한, 제1 역치 Th1 및 제2 역치 Th2는, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태를 실시하는 데 적합한 값으로 설정된다.
이와 같이 하여, AE 출력 M(t)의 값 그 자체를 분석함으로써, AE 출력 M(t)이 레벨 변동을 포함하는 경우에도, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생을 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 어느 정도 과거의 AE 출력을 참조할지, 즉 식 (5)에 있어서의 n(n=2, 3, …)의 값은, 미리 평가 실험 등을 행하여, 이상에 수반하여 발생하는 AE파 W를 검출할 수 있도록 설정하면 된다.
또한, 발명자들은, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모가 발생하였을 때는, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)와 하우징(32)의 내벽이 접촉하기 때문에 가청음이 관측되는 것을 확인하였다. 즉, AE 출력 M(t)의 주파수 성분을 분석하여, 가청 주파수의 성분이 많이 포함되어 있는 경우에는, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정해도 된다.
이상 검출 장치(50c)는, 상기한 일련의 판정을, AE 출력 M1(t), M2(t)의 양쪽에 대하여 각각 행한다. 그리고, 이상이 발생한 시간차를 측정함으로써, 제2 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 이상의 발생 개소를 특정할 수 있다.
[이상 검출 장치의 하드웨어 구성의 설명]
이하, 제3 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50c)에 대하여 설명한다. 또한, 이상 검출 장치(50c)의 하드웨어 구성은, 이상 검출 장치(50b)의 기억부(14)(도 9 참조)가, 이상 검출 장치(50c)의 전체의 동작을 관리하는 제어 프로그램 P3(도시하지 않음)을 구비하는 점을 제외하고, 제2 실시 형태에서 설명한 이상 검출 장치(50b)와 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.
[이상 검출 장치의 기능 구성의 설명]
도 14는 제3 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도이다. 이상 검출 장치(50c)의 제어부(13)는, 제어 프로그램 P3을 RAM(13c)에 전개하여 동작시킴으로써, 도 14에 도시한 신호 취득부(51b)와, 판정부(53c)와, 통지부(54b)를 기능부로서 실현한다. 신호 취득부(51b)와 통지부(54b)는, 제2 실시 형태에서 설명한 이상 검출 장치(50b)가 구비하는 각 부위와 동일한 기능을 구비한다.
판정부(53c)는, 또한, 이동 평균값 산출부(55a)와, 역치 처리부(55b)와, 위치 추정부(55c)를 구비한다.
이동 평균값 산출부(55a)는, AE 출력 M1(t), M2(t)의 각각에 대하여 이동 평균값 MA(M1(t)), MA(M2(t))를 산출한다. 구체적인 산출 방법은, 상기한 바와 같다.
역치 처리부(55b)는, AE 출력 M1(t)과 이동 평균값 MA(M1(t))의 차분값 E1과, AE 출력 M2(t)와 이동 평균값 MA(M2(t))의 차분값 E2가, 역치(제1 역치 Th1 및 제2 역치 Th2) 이상인지 여부를 판정하는 역치 처리를 행한다. 구체적인 처리의 내용은, 제1 실시 형태에 있어서, 판정부(53a)가 행하는 처리와 동일하다.
위치 추정부(55c)는, 차분값 E1, E2가, 각각 제1 역치 Th1을 최초로 초과한 시간차, 또는 제1 역치 Th1보다도 큰 제2 역치 Th2를 최초로 초과한 시간차에 기초하여, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생 개소를 추정한다. 구체적인 추정 방법은, 제2 실시 형태에 있어서, 판정부(53b)가 행하는 처리와 동일하다.
[이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 설명]
도 15를 사용하여, 제3 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50c)가 행하는 처리의 흐름을 설명한다. 도 15는 제3 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
신호 취득부(51b)는, 기억부(14)로부터 AE 출력 M1(t), M2(t)를 취득한다(스텝 S30). 또한, 이상 검출 장치(50c)는, 미리 기억부(14)에 기억한 소정 시간분의 AE 출력 M1(t), M2(t)를 처리하는 것으로 한다. 또한, AE 센서(20x, 20y)의 출력을 실시간으로 취득해도 된다.
이동 평균값 산출부(55a)는, AE 출력 M1(t)의 이동 평균값 MA(M1(t))와, AE 출력 M2(t)의 이동 평균값 MA(M2(t))를 산출한다(스텝 S31).
역치 처리부(55b)는, AE 출력 M1(t)과 이동 평균값 MA(M1(t))의 차분값 E1이 제1 역치 Th1 이상이 되는 시각 t1이 있는지를 판정한다(스텝 S32). 차분값 E1이 제1 역치 Th1 이상이 되는 시각 t1이 있다고 판정되면(스텝 S32: "예") 스텝 S33으로 진행한다. 한편, 차분값 E1이 제1 역치 Th1 이상이 되는 시각 t1이 있다고 판정되지 않으면(스텝 S32: "아니오"), 스텝 S30으로 되돌아가, 시각 t를 갱신하고, 취득한 AE 출력 M1(t), M2(t)에 대하여 처리를 계속한다.
스텝 S32에 있어서 "예"로 판정되면, 역치 처리부(55b)는, 시각 t1 이후의 소정 시간 내에, AE 출력 M1(t)과 이동 평균값 MA(M1(t))의 차분값 E1이 제2 역치 Th2 이상이 되는 시각 t1이 있는지를 판정한다(스텝 S33). 차분값 E1이 제2 역치 Th2 이상이 되는 시각 t1이 있다고 판정되면(스텝 S33: "예") 스텝 S34로 진행한다. 한편, 차분값 E1이 제2 역치 Th2 이상이 되는 시각 t1이 있다고 판정되지 않으면(스텝 S33: "아니오") 스텝 S36으로 진행한다.
스텝 S33에 있어서 "예"로 판정되면, 역치 처리부(55b)는, 시각 t1 이후의 소정 시간 내에, AE 출력 M2(t)와 이동 평균값 MA(M2(t))의 차분값 E2가 제2 역치 Th2 이상이 되는 시각 t2가 있는지를 판정한다(스텝 S34). 차분값 E2가 제2 역치 Th2 이상이 되는 시각 t2가 있다고 판정되면(스텝 S34: "예") 스텝 S35로 진행한다. 한편, 차분값 E2가 제2 역치 Th2 이상이 되는 시각 t2가 있다고 판정되지 않으면(스텝 S34: "아니오") 스텝 S36으로 진행한다.
스텝 S34에 있어서 "예"로 판정되면, 위치 추정부(55c)는, 시각 t1과 시각 t2의 시간차를 사용하여, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)의 금속 마모의 발생 위치를 추정한다(스텝 S35). 그 후, 스텝 S38로 진행한다.
스텝 S33에서 "아니오"로 판정되거나, 또는 스텝 S34에서 "아니오"로 판정되면, 역치 처리부(55b)는, 시각 t1 이후의 소정 시간 내에, AE 출력 M1(t)과 이동 평균값 MA(M2(t))의 차분값 E2가 제1 역치 Th1 이상이 되는 시각 t2가 있는지를 판정한다(스텝 S36). 차분값 E2가 제1 역치 Th1 이상이 되는 시각 t2가 있다고 판정되면(스텝 S36: "예") 스텝 S37로 진행한다. 한편, 차분값 E2가 제1 역치 Th1 이상이 되는 시각 t2가 있다고 판정되지 않으면(스텝 S36: "아니오"), 스텝 S30으로 되돌아가, 시각 t를 갱신하고, 취득한 AE 출력 M1(t), M2(t)에 대하여 처리를 계속한다.
스텝 S36에 있어서 "예"로 판정되면, 위치 추정부(55c)는, 시각 t1과 시각 t2의 시간차를 사용하여, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생한 위치를 추정한다(스텝 S37). 그 후, 스텝 S38로 진행한다.
스텝 S35 또는 스텝 S37에 이어서, 통지부(54b)는, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생한 것, 및 당해 이상의 발생 위치를 나타내는 통지를 행한다(스텝 S38). 그 후, 이상 검출 장치(50b)는, 도 15의 처리를 종료한다. 또한, 실제로는, 2축 압출 성형기(30)는 연속 가동되고 있기 때문에, 이상 검출 장치(50c)는, 다시 스텝 S30으로 되돌아가, 새로운 AE 출력 M1(t), M2(t)를 취득하여, 도 15의 처리를 계속한다.
이상 설명한 바와 같이, 제3 실시 형태의 이상 검출 장치(50c)에 있어서, 신호 취득부(51b)(취득부)는, 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 2축 압출 성형기(30)(압출 성형기)가 가동 상태에 있을 때, 당해 2축 압출 성형기(30)의 하우징(32)의 표면에 설치한 AE 센서(20x)의 AE 출력 M1(t) 및 AE 센서(20y)의 AE 출력 M2(t)를 취득한다. 그리고, 이동 평균값 산출부(55a)는, AE 출력 M1(t) 및 AE 출력 M2(t)의 이동 평균값 MA(M1(t)), MA(M2(t))를 산출한다. 그리고, 역치 처리부(55b)는, AE 출력 M1(t)과 이동 평균값 MA(M1(t))의 차분값 E1(AE 출력 M1(t)의 변동량)과, 제1 역치 Th1 및 제2 역치 Th2의 관계에 기초하여, 시각 t1에 있어서 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생하였는지를 판정한다. 또한, 역치 처리부(55b)는, AE 출력 M2(t)와 이동 평균값 MA(M2(t))의 차분값 E2(AE 출력 M2(t)의 변동량)와, 제1 역치 Th1 및 제2 역치 Th2의 관계에 기초하여, 시각 t2에 있어서 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생하였는지를 판정한다. 그리고, 시각 t1 및 시각 t2에 있어서 이상이 발생하였다고 판정된 경우에, 위치 추정부(55c)는, 시각 t1과 시각 t2의 시간차에 기초하여, 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생 개소를 추정한다. 따라서, 연속 운전 중인 2축 압출 성형기(30)의 이상의 발생을 확실하게 검출할 수 있음과 함께, 이상의 발생 위치를 추정할 수 있다. 특히, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반되는 레벨 변동이 발생한 경우에도, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생한 것을 확실하게 검출할 수 있기 때문에, 2축 압출 성형기(30)를, 장시간에 걸쳐 연속 가동시킨 상태에서, 이상의 검출을 행할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태의 이상 검출 장치(50c)에 있어서, 역치 처리부(55b)(판정부(53c))는, 시각 t에 있어서의 AE 출력 M(t)과, 소정 시간 nΔt(n=1, 2, …)만큼 과거의 AE 출력 M(t-nΔt)의 차분값(M(t)-M(t-nΔt))이 소정값 S보다도 큰 경우에, 시각 t에 있어서 이상이 발생하였다고 판정해도 된다. 그리고, 역치 처리부(55b)는, 이상이 발생하였다고 판정된 시각 t에 있어서의 AE 출력 M(t)이, 제1 역치 Th1을 초과하고 제2 역치 Th2를 초과하지 않은 경우에, 시각 t에 있어서 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정해도 된다. 그리고, 역치 처리부(55b)는, 이상이 발생하였다고 판정된 시각 t에 있어서의 AE 출력 M(t)이 제2 역치 Th2를 초과한 경우에, 스크루(44) 또는 하우징(32)(배럴) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정해도 된다. 따라서, 2축 압출 성형기(30)의 상태 변화에 수반되는 레벨 변동이 발생한 경우에도, 2축 압출 성형기(30)에 이상이 발생한 것을 확실하게 검출할 수 있기 때문에, 2축 압출 성형기(30)를 장시간에 걸쳐 연속 가동시킨 상태에서, 이상의 검출을 행할 수 있다.
[제4 실시 형태]
상기한 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에 있어서는, 미용융의 수지 원료의 압궤와, 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크의 금속 마모가 동시에 발생한 경우에, 양자를 식별하여 검출할 수는 없었다. 즉, AE 출력 M(t)의 절댓값이 큰 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크의 금속 마모를 검출할 수는 있지만, AE 출력 M(t)의 절댓값이 작은 수지 원료의 압궤가 발생한 것을 나타내는 신호는, 금속 마모가 발생하였을 때의 AE 출력 M(t)에 묻혀 버린다.
본 개시의 제4 실시 형태는, 미용융의 수지 원료의 압궤와, 금속 마모가 동시에 발생한 경우에, 양자를 식별하여 검출하는 것이 가능한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치(50d)의 예이다.
또한, 이상 검출 장치(50d)의 하드웨어 구성은, 이상 검출 장치(50a)의 기억부(14)(도 6 참조)가, 이상 검출 장치(50d)의 전체의 동작을 관리하는, 도시하지 않은 제어 프로그램 P4를 구비하는 점을 제외하고, 제1 실시 형태에서 설명한 이상 검출 장치(50a)와 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.
먼저, 도 16을 사용하여, 제4 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50d)의 기능 구성을 설명한다. 도 16은 제4 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도이다.
이상 검출 장치(50d)의 제어부(13)는, 제어 프로그램 P4를 RAM(13c)에 전개하여 동작시킴으로써, 도 16에 도시한 신호 취득부(51a)와, 판정부(53d)와, 통지부(54a)를 기능부로서 실현한다. 신호 취득부(51a)와 통지부(54a)는, 제1 실시 형태에서 설명한 이상 검출 장치(50a)가 구비하는 각 부위와 동일한 기능을 구비한다.
판정부(53d)는, 또한, FFT 실행부(56a)와, 압궤 발생 판정부(56b)와, BPF 처리부(56c)와, IFFT 실행부(56d)와, 마모 발생 판정부(56e)를 구비한다.
FFT 실행부(56a)는, AE 출력 M(t)에 대하여 이산 푸리에 변환을 행하여, 파워 스펙트럼 M(f)을 산출한다. 구체적으로는, FFT 실행부(56a)는, 먼저, 유한 길이의 파형을 이산 푸리에 변환함으로써, 파형 접속 위치에 있어서 실재하지 않는 주파수 성분이 발생하는 것을 가능한 한 억제하기 위해, AE 출력 M(t)에 대하여, 가우스창이나 해밍창 등의 창 함수를 작용시킨다. 그리고, FFT 실행부(56a)는, 창 함수를 작용시킨 AE 출력 M(t)에 대하여 FFT(Fast Fourier Transform)를 행한다. 또한, FFT 실행부(56a)는, 본 개시에 있어서의 산출부의 일례이다.
압궤 발생 판정부(56b)는, 파워 스펙트럼 M(f)에 기초하여, 수지 원료의 압궤가 발생하였는지를 판정한다. 구체적으로는, 압궤 발생 판정부(56b)는, 파워 스펙트럼 M(f) 중, 소정의 주파수 대역의 파워가, 제3 역치 Th3을 초과한 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다. 또한, 압궤 발생 판정부(56b)는, 본 개시에 있어서의 제1 판정부의 일례이다. 또한, 소정의 주파수 대역, 및 제3 역치 Th3은, 예를 들어 수지 원료의 종류나 2축 압출 성형기(30)의 운전 조건 등에 따라서 설정된다.
BPF 처리부(56c)는, 파워 스펙트럼 M(f)에 대하여, 소정의 주파수 대역만을 커트하는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)를 작용시킨다. 또한, BPF 처리부(56c)는, 본 개시에 있어서의 감산부의 일례이다.
IFFT 실행부(56d)는, 파워 스펙트럼 M(f)으로부터 소정의 주파수 대역의 파워를 차감한 파워 스펙트럼 N(f)에 대하여, 역이산 푸리에 변환을 행하여, 시간 신호인 AE 출력 N(t)을 산출한다.
마모 발생 판정부(56e)는, AE 출력 N(t)에 대하여, 금속 마모가 발생하였는지를 판정한다. 구체적으로는, 마모 발생 판정부(56e)는, AE 출력 N(t)이 제2 역치 Th2를 초과한 경우에, 수지 원료를 상류측으로부터 하류측으로 반송하는 스크루 또는 하우징(배럴) 또는 수지 원료를 혼련하는 니딩 디스크의 금속 마모가 발생하였다고 판정한다. 또한, 마모 발생 판정부(56e)는, 본 개시에 있어서의 제2 판정부의 일례이다.
[이상 검출 방법의 설명]
도 17, 도 18을 사용하여, 2축 압출 성형기(30)가 출력하는 AE 출력 M(t)의 구체예를 설명한다. 도 17은 2축 압출 성형기가 출력하는 AE 출력의 일례를 도시하는 도면이다. 도 18은 도 17에 도시한 각 AE 출력의 파워 스펙트럼의 일례를 도시하는 도면이다.
본 개시의 발명자는, 2축 압출 성형기(30)가 실제로 출력하는 AE 출력 M(t)을 관측하여, 도 17에 도시한 AE 출력 파형 W1, W2, W3을 얻었다. AE 출력 파형 W1은, 수지 펠릿을 투입하지 않고, 금속 마모가 발생하지 않은 경우에 얻어지는 AE 출력의 예이다. AE 출력 파형 W2는, 수지 펠릿을 투입하지 않고, 금속 마모가 발생한 경우에 얻어지는 AE 출력의 예이다. AE 출력 파형 W3은, 수지 펠릿을 투입하여 압궤가 발생하였고, 또한 금속 마모가 발생한 경우에 얻어지는 AE 출력의 예이다.
또한, 도 17은 20μsec마다의 AE 출력 M(t)을 약 50000점(약 1sec분) 계측한 결과이다.
도 17의 각 AE 출력 파형을, FFT에 의해 이산 푸리에 변환하면, 도 18에 도시한 파워 스펙트럼 X1, X2, X3이 얻어진다.
도 18의 파워 스펙트럼 X3과 파워 스펙트럼 X1, X2의 비교로부터, 본 개시의 발명자는, 수지 원료의 압궤가 발생하면, 특정 주파수 대역의 파워 스펙트럼이 출현하는 것을 발견하였다. 구체적으로는, 도 18의 파워 스펙트럼 X3은, 파워 스펙트럼 X1, X2와 비교하면, 주파수 대역 45㎑±5㎑의 대역(도 18의 주파수 구간G)에 작은 피크를 나타내는 것을 발견하였다.
압궤 발생 판정부(56b)는, 파워 스펙트럼 X3의 소정의 주파수 대역 45㎑±5㎑의 대역에 있어서, 제3 역치 Th3에 대하여, M(f)≥Th3을 충족하는 파워 스펙트럼이 존재하는 경우에, 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다. 또한, 소정의 주파수 대역 및 제3 역치 Th3은, 상기한 바와 같이, 사용하는 수지 원료의 재질이나 2축 압출 성형기(30)의 운전 조건 등에 따라 변동되기 때문에, 사전의 평가 실험 등에 의해, 신호 파형의 특징을 확인한 후에, 적절한 값으로 설정된다.
BPF 처리부(56c)는, 파워 스펙트럼 X3에 대하여, 주파수 대역 45㎑±5㎑의 대역의 파워 스펙트럼을 커트하는 대역 통과 필터를 작용시킨다. BPF 처리부(56c)의 작용에 의해, 파워 스펙트럼 N(f)이 얻어지는 것으로 한다.
IFFT 실행부(56d)는, 파워 스펙트럼 N(f)에 대하여, 역이산 푸리에 변환을 행한다. 이에 의해, 수지 원료의 압궤의 발생에 수반하여 발생하는 AE파가 제거된, 시간 신호인 AE 출력 N(t)이 얻어진다.
마모 발생 판정부(56e)는, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, AE 출력 N(t)이 제2 역치 Th2를 초과하였는지를 판정한다. 그리고, AE 출력 N(t)이 제2 역치 Th2를 초과한 경우에, 금속 마모가 발생하였다고 판정한다.
[이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 설명]
도 19를 사용하여, 제4 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50d)가 행하는 처리의 흐름을 설명한다. 도 19는 제4 실시 형태에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
신호 취득부(51a)는, 기억부(14)로부터 AE 출력 M(t)을 취득한다(스텝 S40). 또한, 여기에서 취득하는 AE 출력 M(t)은, 스텝 S41에 있어서 이산 푸리에 변환이 가능한 샘플링 점수분의 파형이다.
FFT 실행부(56a)는, AE 출력 M(t)에 대하여 이산 푸리에 변환을 행하여, 파워 스펙트럼 M(f)을 산출한다(스텝 S41). 또한, 이산 푸리에 변환은, FFT에 의해 행한다.
압궤 발생 판정부(56b)는, 소정의 주파수 f1에 있어서, M(f1)≥Th3을 충족하는지(보다 정확하게는, 소정의 주파수 대역 f1±Δf에 대하여, M(f1)≥Th3을 충족하는 주파수가 존재하는지)를 판정한다(스텝 S42). 소정의 주파수 f1에 있어서, M(f1)≥Th3을 충족한다고 판정되면(스텝 S42: "예") 스텝 S43으로 진행한다. 한편, 소정의 주파수 f1에 있어서, M(f1)≥Th3을 충족한다고 판정되지 않으면(스텝 S42: "아니오") 스텝 S44로 진행한다.
스텝 S42에 있어서 "예"로 판정되면, 압궤 발생 판정부(56b)는, 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다(스텝 S43).
스텝 S42에 있어서 "아니오"로 판정되거나, 또는 스텝 S43에 이어서, BPF 처리부(56c)는, 파워 스펙트럼 M(f)에 대하여, 압궤의 발생을 나타내는 주파수 대역을 제거하는 대역 통과 필터를 작용시켜, 파워 스펙트럼 N(f)을 산출한다(스텝 S44). BPF 처리부(56c)는, 구체적으로는, 압궤의 발생을 나타내는 중심 주파수를 f1로 하였을 때, f1±Δf의 주파수 영역을 제거한다.
IFFT 실행부(56d)는, 파워 스펙트럼 N(f)에 대하여 역이산 푸리에 변환을 행하여, AE 출력 N(t)을 산출한다(스텝 S45).
마모 발생 판정부(56e)는, 시각 t 이후의 소정 시간 ta 내에, N(t)≥Th2를 충족하는 시각 t가 있는지를 판정한다(스텝 S46). N(t)≥Th2를 충족하는 시각 t가 있다고 판정되면(스텝 S46: "예") 스텝 S47로 진행한다. 한편, N(t)≥Th2를 충족하는 시각 t가 있다고 판정되지 않으면(스텝 S46: "아니오") 스텝 S48로 진행한다.
스텝 S46에 있어서 "예"로 판정되면, 마모 발생 판정부(56e)는, 2축 압출 성형기(30)의 스크루(44) 또는 하우징(32) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정한다(스텝 S47).
스텝 S46에 있어서 "아니오"로 판정되거나, 또는 스텝 S47에 이어서, 통지부(54a)는, 압궤 또는 마모의 발생을 통지한다(스텝 S48). 또한, 통지부(54a)는, 스텝 S43과 스텝 S47에 있어서 이루어진 판정에 기초하여 통지를 행하기 때문에, 압궤의 발생과 금속 마모의 발생을 식별하여 통지한다. 또한, 통지부(54a)는, 압궤와 금속 마모가 모두 발생한 것을 통지한다.
또한, 도 19는 설명을 간단하게 하기 위해, 1개의 AE 출력 M(t)에 대하여 이상 검출을 행하는 예를 나타냈지만, 실제로는, 이상 검출 장치(50d)는, AE 출력의 선두의 시각 t를, 소정 시간 Δt씩 가산하면서, 소정 시간 Δt씩 어긋난 시간 구간의 AE 출력 M(t)을 취득할 때마다, 도 19의 처리를 반복하여 실행한다.
이상 설명한 바와 같이, 제4 실시 형태의 이상 검출 장치(50d)에 있어서, 신호 취득부(51a)(취득부)는, 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 2축 압출 성형기(30)가 가동 상태에 있을 때, 당해 2축 압출 성형기(30)의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서(20)가 출력하는 AE 출력 M(t)을 취득한다. 그리고, FFT 실행부(56a)(산출부)는, AE 출력 M(t)의 주파수마다의 파워 스펙트럼 M(f)을 산출한다. 그리고, 압궤 발생 판정부(56b)(제1 판정부)는, FFT 실행부(56a)가 산출한 파워 스펙트럼 M(f) 중, 소정의 주파수 대역 f1±Δf의 파워가 제3 역치를 초과한 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다. BPF 처리부(56c)(감산부)는, FFT 실행부(56a)가 산출한 주파수마다의 파워 스펙트럼 M(f)으로부터, 소정의 주파수 대역 f1±Δf의 파워 스펙트럼을 차감한 파워 스펙트럼 N(f)을 산출한다. 그리고, IFFT 실행부(56d)(변환부)는, BPF 처리부(56c)가 산출한 파워 스펙트럼 N(f)을 시간 신호로 변환한다. 마모 발생 판정부(56e)(제2 판정부)는, IFFT 실행부(56d)가 산출한 시간 신호가 제2 역치 Th2를 초과한 경우에, 2축 압출 성형기(30)의 스크루(44) 또는 하우징(32)(배럴) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정한다.
따라서, 수지 재료의 압궤와 금속 마모가 동시에 발생하는 경우라도, 그것들이 발생한 것을, 양자를 식별하여 검출할 수 있다.
[제4 실시 형태의 제1 변형예]
제4 실시 형태에서는, AE 출력 M(t)의 파워 스펙트럼 M(f)에 대하여, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생한 것을 나타내는 신호를 검출하여, 당해 신호의 성분을 제거한 파워 스펙트럼 N(f)을 시간 신호로 변환한 후, 변환된 시간 신호 중에, 금속 마모가 발생한 것을 나타내는 정보가 포함되어 있는지를 판정하였지만, 이 판정의 순서를 교체해도 된다.
즉, 이상 검출 장치(50d)는, AE 출력 M(t)의 파워 스펙트럼 M(f)에 대하여, 금속 마모가 발생한 것을 나타내는 신호를 검출하여, 당해 신호의 성분을 제거한 파워 스펙트럼 N(f)을 시간 신호로 변환한 후, 변환된 시간 신호 중에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생한 것을 나타내는 정보가 포함되어 있는지를 판정해도 된다.
금속 마모가 발생한 것은, 예를 들어 도 18에 있어서, 파워 스펙트럼 M(f)에 있어서의 소정의 주파수 대역, 예를 들어 주파수 10㎑ 부근, 또는 200㎑ 부근의 신호가, 소정의 역치를 초과하였는지에 의해 판정할 수 있다. 또한, 구체적인 주파수 대역 및 소정의 역치는, 사용하는 수지 원료의 재질이나 2축 압출 성형기(30)의 운전 조건 등에 따라서 변동되기 때문에, 사전의 평가 실험 등에 의해, 신호 파형의 특징을 확인한 후에, 적절한 값으로 설정된다.
도 20은 제4 실시 형태의 제1 변형예에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도이다.
2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50e)는, 신호 취득부(51a)와, 판정부(53e)와, 통지부(54a)를 구비한다. 신호 취득부(51a)와 통지부(54a)의 기능은, 이상 검출 장치(50d)와 동일하다.
판정부(53e)는, 또한, FFT 실행부(56a)와, 마모 발생 판정부(56f)와, BPF 처리부(56c)와, IFFT 실행부(56d)와, 압궤 발생 판정부(56g)를 구비한다.
마모 발생 판정부(56f)는, 파워 스펙트럼 M(f)에 기초하여, 금속 마모가 발생하였는지를 판정한다. 구체적으로는, 마모 발생 판정부(56f)는, 파워 스펙트럼 M(f) 중, 소정의 주파수 대역 f2±Δf의 파워가 제4 역치 Th4를 초과한 경우에, 금속 마모가 발생하였다고 판정한다. 또한, 마모 발생 판정부(56f)는, 본 개시에 있어서의 제3 판정부의 일례이다.
BPF 처리부(56c)는, 파워 스펙트럼 M(f)으로부터, 주파수 대역 f2±Δf의 대역의 파워 스펙트럼을 커트하는 대역 통과 필터를 작용시킨다. BPF 처리부(56c)의 작용에 의해, 파워 스펙트럼 N(f)이 얻어지는 것으로 한다.
IFFT 실행부(56d)는, 파워 스펙트럼 N(f)에 대하여, 역이산 푸리에 변환을 행한다. 이에 의해, 금속 마모의 발생에 수반하여 발생하는 AE파가 제거된, 시간 신호인 AE 출력 N(t)이 얻어진다.
압궤 발생 판정부(56g)는, AE 출력 N(t)에 대하여, 수지 원료의 압궤가 발생하였는지를 판정한다. 구체적으로는, 압궤 발생 판정부(56g)는, AE 출력 N(t)이 제1 역치 Th1을 초과한 경우에, 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다. 또한, 압궤 발생 판정부(56g)는, 본 개시에 있어서의 제4 판정부의 일례이다.
이상 검출 장치(50e)가 행하는 처리의 흐름은, 이상 검출 장치(50d)가 행하는 처리의 흐름(도 19 참조)과 거의 동일하다. 다른 것은, 파워 스펙트럼 M(f)에 기초하여 금속 마모가 발생하였는지를 판정한 후에, 수지 원료의 압궤가 발생하였는지를 판정하는 점이다. 구체적으로는, 파워 스펙트럼 M(f)으로부터, 금속 마모에 상당하는 주파수 대역의 파워 스펙트럼을 커트한 파워 스펙트럼 N(f)을 산출하여, 당해 파워 스펙트럼 N(f)을 시간 신호로 변환한 파형에 대하여, 제1 실시 형태에서 설명한 방법을 적용하여, 수지 원료의 압궤가 발생하였는지를 판정한다.
이상 설명한 바와 같이, 제4 실시 형태의 제1 변형예의 이상 검출 장치(50d)에 있어서, 신호 취득부(51a)(취득부)는, 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 2축 압출 성형기(30)가 가동 상태에 있을 때, 당해 2축 압출 성형기(30)의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서(20)가 출력하는 AE 출력 M(t)을 취득한다. 그리고, FFT 실행부(56a)(산출부)는, AE 출력 M(t)의 주파수마다의 파워 스펙트럼 M(f)을 산출한다. 그리고, 마모 발생 판정부(56f)(제3 판정부)는, FFT 실행부(56a)가 산출한 파워 스펙트럼 M(f) 중, 소정의 주파수 대역의 파워가 제4 역치 Th4를 초과한 경우에, 2축 압출 성형기(30)의 스크루(44) 또는 하우징(32)(배럴) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정한다. BPF 처리부(56c)(감산부)는, FFT 실행부(56a)가 산출한 주파수마다의 파워 스펙트럼 M(f)으로부터, 금속 마모의 발생에 대응하는 소정의 주파수 대역의 파워 스펙트럼을 차감한 파워 스펙트럼 N(f)을 산출한다. 그리고, IFFT 실행부(56d)(변환부)는, BPF 처리부(56c)가 산출한 파워 스펙트럼 N(f)을 시간 신호로 변환한다. 압궤 발생 판정부(56g)(제4 판정부)는, IFFT 실행부(56d)가 산출한 시간 신호가 제1 역치 Th1을 초과한 경우에, 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다.
따라서, 수지 재료의 압궤와 금속 마모가 동시에 발생한 경우라도, 그것들이 발생한 것을, 양자를 식별하여 검출할 수 있다.
[제4 실시 형태의 제2 변형예]
제4 실시 형태의 제2 변형예의 이상 검출 장치(50f)는, 파워 스펙트럼 M(f)에만 기초하여, 수지 원료의 압궤의 발생의 유무, 및 금속 마모의 발생의 유무를 판정한다.
도 21은 제4 실시 형태의 제2 변형예에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치의 기능 구성도이다.
2축 압출 성형기(30)의 이상 검출 장치(50f)는, 신호 취득부(51a)와, 판정부(53f)와, 통지부(54a)를 구비한다. 신호 취득부(51a)와 통지부(54a)의 기능은, 이상 검출 장치(50d)와 동일하다.
판정부(53f)는, 또한, FFT 실행부(56a)와, 압궤·마모 발생 판정부(56h)를 구비한다. 또한, FFT 실행부(56a)의 기능은, 이상 검출 장치(50d)와 동일하다.
압궤·마모 발생 판정부(56h)는, 이상 검출 장치(50d)가 구비하는 압궤 발생 판정부(56b)의 기능과, 이상 검출 장치(50e)가 구비하는 마모 발생 판정부(56f)의 기능을 구비한다. 또한, 압궤·마모 발생 판정부(56h)는, 본 개시에 있어서의 제5 판정부의 일례이다.
이상 검출 장치(50f)에 있어서, 압궤·마모 발생 판정부(56h)는, FFT 실행부(56a)가 산출한 AE 출력 M(t)의 주파수마다의 파워 중, 소정의 주파수 대역의 파워가 제3 역치 Th3을 초과한 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다. 또한, 압궤·마모 발생 판정부(56h)는, AE 출력 M(t)의 주파수마다의 파워 중, 상기 소정의 주파수 대역과는 다른 소정의 주파수 대역의 파워가 제4 역치 Th4를 초과한 경우에, 금속 마모가 발생하였다고 판정한다.
도 22는 제4 실시 형태의 제2 변형예에 관한 2축 압출 성형기의 이상 검출 장치가 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
신호 취득부(51a)는, 기억부(14)로부터 AE 출력 M(t)을 취득한다(스텝 S50). 또한, 여기에서 취득하는 AE 출력 M(t)은, 스텝 S51에 있어서 이산 푸리에 변환이 가능한 샘플링 점수분의 파형이다.
FFT 실행부(56a)는, AE 출력 M(t)에 대하여 이산 푸리에 변환을 행하여, 파워 스펙트럼 M(f)을 산출한다(스텝 S51). 또한, 이산 푸리에 변환은, FFT에 의해 행한다.
압궤·마모 발생 판정부(56h)는, 소정의 주파수 f1에 있어서, M(f1)≥Th3을 충족하는지(보다 정확하게는, 소정의 주파수 대역 f1±Δf에 대하여 M(f1)≥Th3을 충족하는 주파수가 존재하는지)를 판정한다(스텝 S52). 소정의 주파수 f1에 있어서, M(f1)≥Th3을 충족한다고 판정되면(스텝 S52: "예") 스텝 S53으로 진행한다. 한편, 소정의 주파수 f1에 있어서, M(f1)≥Th3을 충족한다고 판정되지 않으면(스텝 S52: "아니오") 스텝 S54로 진행한다.
스텝 S52에 있어서 "예"로 판정되면, 압궤·마모 발생 판정부(56h)는, 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다(스텝 S53).
스텝 S52에 있어서 "아니오"로 판정되거나, 또는 스텝 S53에 이어서, 압궤·마모 발생 판정부(56h)는, 소정의 주파수 f2에 있어서, M(f2)≥Th4를 충족하는지(보다 정확하게는, 소정의 주파수 대역 f2±Δf에 대하여 M(f2)≥Th4를 충족하는 주파수가 존재하는지)를 판정한다(스텝 S54). 여기서, 소정의 주파수 f2는, 스텝 S52에 있어서의 소정의 주파수 f1과는 다른 주파수이다. 소정의 주파수 f2에 있어서, M(f2)≥Th4를 충족한다고 판정되면(스텝 S54: "예") 스텝 S55로 진행한다. 한편, 소정의 주파수 f2에 있어서, M(f2)≥Th4를 충족한다고 판정되지 않으면(스텝 S54: "아니오") 스텝 S56으로 진행한다.
스텝 S54에 있어서 "예"로 판정되면, 압궤·마모 발생 판정부(56h)는, 금속 마모가 발생하였다고 판정한다(스텝 S55).
스텝 S54에 있어서 "아니오"로 판정되거나, 또는 스텝 S55에 이어서, 통지부(54a)는, 압궤 또는 금속 마모의 발생을 통지한다(스텝 S56). 또한, 통지부(54a)는, 스텝 S53과 스텝 S55에 있어서 이루어진 판정에 기초하여 통지를 행하기 때문에, 압궤의 발생과 금속 마모의 발생을 식별하여 통지한다. 또한, 통지부(54a)는, 압궤와 금속 마모가 모두 발생한 것을 통지한다.
이상 설명한 바와 같이, 제4 실시 형태의 제2 변형예의 이상 검출 장치(50f)에 있어서, 신호 취득부(51a)(취득부)는, 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 2축 압출 성형기(30)가 가동 상태에 있을 때, 당해 2축 압출 성형기(30)의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서(20)가 출력하는 AE 출력 M(t)을 취득한다. 그리고, FFT 실행부(56a)(산출부)는, AE 출력 M(t)의 주파수마다의 파워 스펙트럼 M(f)을 산출한다. 압궤·마모 발생 판정부(56h)(제5 판정부)는, FFT 실행부(56a)가 산출한 파워 스펙트럼 M(f) 중, 소정의 주파수 대역 f1±Δf의 파워가 제3 역치를 초과한 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정한다. 또한, 압궤·마모 발생 판정부(56h)는, FFT 실행부(56a)가 산출한 파워 스펙트럼 M(f) 중, 소정의 주파수 대역 f2±Δf의 파워가 제4 역치를 초과한 경우에, 2축 압출 성형기(30)의 스크루(44) 또는 하우징(32)(배럴) 또는 니딩 디스크(46)에 금속 마모가 발생하였다고 판정한다.
따라서, 수지 재료의 압궤와 금속 마모가 동시에 발생한 경우라도, 그것들이 발생한 것을, 양자를 식별하여 검출할 수 있다.
20, 20x, 20y: AE 센서
30: 2축 압출 성형기(압출 성형기)
32: 하우징(배럴)
42: 출력축
44: 스크루
46: 니딩 디스크
50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f: 이상 검출 장치
51a, 51b: 신호 취득부(취득부)
53a, 53b, 53c, 53d, 53e, 53f: 판정부
54a, 54b: 통지부
55a: 이동 평균값 산출부
55b: 역치 처리부
55c: 위치 추정부
56a: FFT 실행부(산출부)
56b: 압궤 발생 판정부(제1 판정부)
56c: BPF 처리부(감산부)
56d: IFFT 실행부(변환부)
56e: 마모 발생 판정부(제2 판정부)
56f: 마모 발생 판정부(제3 판정부)
56g: 압궤 발생 판정부(제4 판정부)
56h: 압궤·마모 발생 판정부(제5 판정부)
G: 주파수 구간
M(t), M1(t), M2(t), N(t): AE 출력
M(f), N(f): 파워 스펙트럼
t, t1, t2: 시각
ta: 소정 시간
Th1: 제1 역치(역치)
Th2: 제2 역치(역치)
Th3: 제3 역치
Th4: 제4 역치
W: AE파
W1, W2, W3: AE 출력 파형
X1, X2, X3: 파워 스펙트럼

Claims (10)

  1. 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 압출 성형기가 가동 상태에 있을 때, 당해 압출 성형기의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서의 출력을 취득하는 취득부와,
    상기 출력과 역치의 관계에 기초하여, 상기 압출 성형기에 이상이 발생하였는지를 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 AE 센서는, 상기 압출 성형기에 투입된 수지 원료가 흐르는 상류측과 하류측의 적어도 2개소, 또한, 수지 원료를 혼련하는 니딩 디스크의 상류측과 하류측에 설치되고,
    상기 판정부는, 상기 취득부가 취득한 각 AE 센서의 상기 출력이, 각각 상기 역치를 초과한 시간차에 기초하여, 상기 압출 성형기의 이상의 발생 개소를 추정하는, 압출 성형기의 이상 검출 장치.
  2. (삭제)
  3. (삭제)
  4. 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 압출 성형기가 가동 상태에 있을 때, 당해 압출 성형기의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서의 출력을 취득하는 취득부와,
    상기 출력과 역치의 관계에 기초하여, 상기 압출 성형기에 이상이 발생하였는지를 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 역치는, 제1 역치와, 당해 제1 역치보다도 큰 제2 역치를 포함하고,
    상기 판정부는,
    상기 취득부가 취득한 AE 센서의 출력이, 상기 제1 역치를 초과하고, 상기 제2 역치를 초과하지 않은 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정하는, 압출 성형기의 이상 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 판정부는,
    상기 취득부가 취득한 AE 센서의 출력이, 상기 제2 역치를 초과한 경우에, 상기 수지 원료를 상류측으로부터 하류측으로 반송하는 스크루 또는 배럴 또는 수지 원료를 혼련하는 니딩 디스크의 마모가 발생하였다고 판정하는, 압출 성형기의 이상 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 취득부가 취득한 상기 AE 센서의 출력과 당해 출력의 이동 평균값의 차분값과, 역치의 관계에 기초하여, 상기 압출 성형기에 이상이 발생하였는지를 판정하는, 압출 성형기의 이상 검출 장치.
  7. 제1항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판정부가, 상기 압출 성형기에 이상이 발생하였다고 판정한 경우에, 이상이 발생한 것을 통지하는 통지부를 더 구비하는, 압출 성형기의 이상 검출 장치.
  8. 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 압출 성형기가 가동 상태에 있을 때, 당해 압출 성형기의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서의 출력의 시간 신호를 취득하는 취득부와,
    상기 AE 센서의 출력의 주파수마다의 파워를 산출하는 산출부와,
    상기 산출부가 산출한 주파수마다의 파워 중, 소정의 주파수 대역의 파워가 제3 역치를 초과한 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정하는 제1 판정부와,
    상기 주파수마다의 파워로부터, 상기 소정의 주파수 대역의 파워를 차감하는 감산부와,
    상기 감산부에 의한 감산 결과를 시간 신호로 변환하는 변환부와,
    상기 변환부가 변환한 시간 신호가 제2 역치를 초과한 경우에, 수지 원료를 상류측으로부터 하류측으로 반송하는 스크루 또는 배럴 또는 수지 원료를 혼련하는 니딩 디스크의 마모가 발생하였다고 판정하는 제2 판정부를 구비하는, 압출 성형기의 이상 검출 장치.
  9. 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 압출 성형기가 가동 상태에 있을 때, 당해 압출 성형기의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서의 출력의 시간 신호를 취득하는 취득부와,
    상기 AE 센서의 출력의 주파수마다의 파워를 산출하는 산출부와,
    상기 산출부가 산출한 주파수마다의 파워 중, 소정의 주파수 대역의 파워가 제4 역치를 초과한 경우에, 수지 원료를 상류측으로부터 하류측으로 반송하는 스크루 또는 배럴 또는 수지 원료를 혼련하는 니딩 디스크의 마모가 발생하였다고 판정하는 제3 판정부와,
    상기 주파수마다의 파워로부터, 상기 소정의 주파수 대역의 파워를 차감하는 감산부와,
    상기 감산부에 의한 감산 결과를 시간 신호로 변환하는 변환부와,
    상기 변환부가 변환한 시간 신호가 제1 역치를 초과한 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정하는 제4 판정부를 구비하는, 압출 성형기의 이상 검출 장치.
  10. 투입된 수지 원료를 용융하여 혼련하는 압출 성형기가 가동 상태에 있을 때, 당해 압출 성형기의 하우징의 표면에 설치한 AE 센서의 출력의 시간 신호를 취득하는 취득부와,
    상기 AE 센서의 출력의 주파수마다의 파워를 산출하는 산출부와,
    상기 산출부가 산출한 주파수마다의 파워 중, 소정의 주파수 대역의 파워가 제3 역치를 초과한 경우에, 미용융의 수지 원료의 압궤가 발생하였다고 판정하고, 상기 산출부가 산출한 주파수마다의 파워 중, 상기 소정의 주파수 대역과는 다른 소정의 주파수 대역의 파워가 제4 역치를 초과한 경우에, 수지 원료를 상류측으로부터 하류측으로 반송하는 스크루 또는 배럴 또는 수지 원료를 혼련하는 니딩 디스크의 마모가 발생하였다고 판정하는 제5 판정부를 구비하는, 압출 성형기의 이상 검출 장치.
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