(57)【要約】【課題】押出成形機、プラスチック成形プラント、およびこのようなプラントを運転する方法を提供する。【解決手段】具体的には、本発明は、ツインスクリュー押出成形機、すなわちツインシリンダおよびその中に配置されたツインスクリューを備えた押出成形機に関し、特に、フィルムを製造するためのプラントおよびこのようなフィルムを製造するためのプラントを運転する方法に関する。現在の技術水準では、押出成形機の摩耗をモニタリングするためのさまざまな手法が知られている。多数の測定方法および測定値について説明している。本発明は、曲げモーメントの計算と周波数の計算、特に曲げモーメントによって、摩耗をテストでき、以前は未知であった品質で予測することも可能であることを、開示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダおよびその中に配置されたスクリュー、具体的にはツインシリンダおよびその中に配置されたツインスクリュー（２）と、前記スクリューのためのドライブトレイン（６）とを備える押出成形機であって、
前記ドライブトレイン（６）は前記スクリューに対する連結器を有し、
前記押出成形機、具体的には前記連結器は、トルクおよび／または曲げモーメントからなるモーメント負荷を測定するため、かつ、前記測定したモーメント負荷から電子データを生成するためのセンサを有し、
前記ドライブトレイン（６）のための駆動装置に機能的に接続されたコントローラが設けられ、
前記センサは前記コントローラとデータ接続しており、
前記コントローラは、前記測定したモーメント負荷に関するデータを評価するように、かつ、前記コントローラに設定されているしきい値を上回った場合に保護機能をトリガするように構成されている、押出成形機。
【請求項２】
前記曲げモーメントの平均オフセットが計算されることを特徴とする、請求項１に記載の押出成形機。
【請求項３】
前記曲げモーメントの振幅が計算されることを特徴とする、請求項１または２に記載の押出成形機。
【請求項４】
シリンダおよびその中に配置されたスクリュー、具体的にはツインシリンダおよびその中に配置されたツインスクリュー（２）と、前記スクリューのためのドライブトレイン（６）とを備える押出成形機、具体的には請求項１〜３のうちの一項に記載の押出成形機であって、
前記ドライブトレイン（６）は前記スクリューに対する連結器を有し、
前記押出成形機、具体的には前記連結器は、トルクおよび／または曲げモーメントからなるモーメント負荷を測定するため、かつ、前記測定したモーメント負荷から電子データを生成するためのセンサを有し、
前記ドライブトレイン（６）のための駆動装置に機能的に接続されたコントローラが設けられ、
前記センサは前記コントローラとデータ接続しており、
前記コントローラは、前記測定したモーメント負荷に関するデータを評価するように、かつ、前記コントローラに設定されているしきい値を上回った場合に保護機能をトリガするように構成されており、
前記評価は、周波数の計算、具体的には曲げモーメントの周波数の計算を含む、押出成形機。
【請求項５】
前記周波数の計算が、振幅の計算、具体的には異なる周波数のいくつかの振幅の計算を含むことを特徴とする、請求項４に記載の押出成形機。
【請求項６】
前記保護機能が、前記ドライブトレインのブレーキもしくは停止、および／または前記連結器の開放であることを特徴とする、請求項１〜５のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項７】
前記押出成形機が、前記ドライブトレインと前記スクリューとの間において、第１の連結器および第２の連結器、具体的には安全摩擦クラッチ（５）および測定連結器（３）を有し、前記２つの連結器が好ましくはギア（４）の両側に配置され、具体的には前記安全摩擦クラッチ（５）が前記ギアのドライブトレイン側に配置され前記測定連結器（３）が前記ギアのスクリュー側に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項８】
前記保護機能は摩耗警告の出力であり、前記コントローラは好ましくは受取通知を、具体的には許可を受けて与えることを特徴とする、請求項１〜７のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項９】
いくつかの異なるしきい値が与えられ、前記コントローラは、異なる保護機能を前記異なるしきい値に対して割当てられるように構成されることを特徴とする、請求項１〜８のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項１０】
前記センサがワイヤひずみゲージ（９）を有することと特徴とする、請求項１〜９のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項１１】
前記センサが光学系を、具体的にはレーザおよび光ビーム測定システムを有することを特徴とする、請求項１〜１０のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項１２】
磁気または誘導センサが設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項１３】
前記コントローラが、外部から更新することができるデータベースに対してデータ接続されていることを特徴とする、請求項１〜１２のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項１４】
前記コントローラが、前記スクリューおよび／または前記シリンダに関する、手入力された幾何学的測定値および／または光学値を記録するための、入力インターフェイスを有することを特徴とする、請求項１〜１３のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項１５】
前記コントローラが、手入力された値を用いて前記しきい値を計算するために前記しきい値またはパラメータを適応させるための修正アルゴリズムを有することを特徴とする、請求項１〜１４のうちの一項に記載の押出成形機。
【請求項１６】
プラスチック成形プラント、具体的には、請求項１〜１５のうちの一項に記載の押出成形機を用い、かつノズルユニットと、冷却および巻取ユニットとを用いて、フィルムを製造するためのプラント、具体的にはブローフィルムプラントもしくはフラットフィルムプラント、またはフリースを製造するためのプラント、または、請求項１〜１５のうちの一項に記載の押出成形機を備えるコンパウンディングプラント。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプラントを運転する方法であって、前記プラントは請求項１〜１６のうちの一項に記載の押出成形機を備え、前記方法は、
ａ．センサによって前記押出成形機におけるトルクおよび／または曲げモーメントを記録するステップと、
ｂ．測定した前記モーメントの負荷のデータを前記コントローラに送信するステップと、
ｃ．前記コントローラによって前記データを評価するステップとを含み、前記評価するステップは、
ｉ．周波数の計算、具体的には曲げモーメントの周波数の計算、および／または
ｉｉ．曲げモーメントの計算を含む、方法。
【請求項１８】
前記計算において、データがクラスに分類されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記クラスの振幅がモニタリングされることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
２つのクラスについて前記振幅が計算されモニタリングされることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
約５Ｈｚから６Ｈｚの少なくともクラスの振幅が計算されることを特徴とする、請求項１７〜２０のうちの一項に記載の方法。
【請求項２２】
周波数帯域幅のデータが１つのクラスに分類されることを特徴とする、請求項１７〜２１のうちの一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記押出成形機の摩耗を検出するために前記曲げモーメントのオフセットの減少がモニタリングされることを特徴とする、請求項１７〜２２のうちの一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記押出成形機の摩耗を検出するために前記曲げモーメントの振幅の減少がモニタリングされることを特徴とする、請求項１７〜２３のうちの一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記連結器、具体的には安全摩擦クラッチ（５）が、摩耗の増加に伴ってより高い感度でトリガされるように設定されることを特徴とする、請求項１７〜２４のうちの一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形機、プラスチック成型プラントまたはコンパウンディングプラント、およびこのようなプラントを運転する方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は、ツインスクリュー押出成形機、すなわちシリンダ、より具体的にはツインシリンダを有する押出成形機、およびその中に配置されたツインスクリューに関し、具体的には、フィルムを製造するためのプラント、特にブローフィルムプラントまたはフラットフィルムプラント、および、フィルムを製造するためのこのようなプラントを運転する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
先行技術
ＥＰ１５０７１８２Ａ１は、押出成形プラントにおける摩耗を認識する方法を開示している。そのために、関連する機械データのリストから評価基準を決定する。関連する機械データとは、すなわち、搬送の動き、搬送速度、総処理量、押出成形機の速度、押出成形機のトルク、溶融圧力、およびシリンダ温度プロファイルである。押出成形機械の運転中、現在の測定データが評価基準と比較される。この文献では、予め定められた誤差が確認されたときに、過度の摩耗が生じていることが発見される。
【０００４】
ＤＥ１０２００７０２１０３７Ｂ４も、押出成形プラントにおける摩耗を認識する方法を開示している。この出願人によって開示されている上記方法の改良点として、スクリューおよびシリンダの摩耗の状態を自動認識し早期にかつ継続して知らせることを可能にする方法が紹介されている。この目的のためのパラメータとして、運転時間ならびに加熱および冷却パワーのパルスデューティファクタが挙げられている。
【０００５】
ＤＥ１０２０１１１０３８１０Ａ１は、摩耗測定センサを備えた可塑化ユニットを開示しており、この摩耗測定センサは、スクリューとシリンダとの間の距離を連続的に測定しその値から摩耗を計算する。押出成形機のための他のシステムが、ＦＲ２．１４８．９７０、ＵＳ４，６０４，２５１、ＵＳ２００２／００８３７６１Ａ１、本願の出願人のＤＥ４４４５３５２Ｃ１、またはＤＥ１００４８８２６Ａ１から周知であるが、最後に挙げた文献は、他の種類の用途のためのセンサシステムを提案しているにすぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＥＰ１５０７１８２Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１０２００７０２１０３７Ｂ４
【特許文献３】ＤＥ１０２０１１１０３８１０Ａ１
【特許文献４】ＦＲ２．１４８．９７０
【特許文献５】ＵＳ４，６０４，２５１
【特許文献６】ＵＳ２００２／００８３７６１Ａ１
【特許文献７】ＤＥ４４４５３５２Ｃ１
【特許文献８】ＤＥ１００４８８２６Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明の目的
本発明の目的は、現在の技術水準の改良またはそれに代わるものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の説明
本発明の第１の局面において、この課題は以下の押出成形機によって解決される。この押出成形機は、シリンダおよびその内部に配置されたスクリュー、具体的にはツインシリンダおよびその内部に配置されたツインスクリューと、スクリューのためのドライブトレインとを備える。ドライブトレインはスクリューに対する連結器を有する。押出成形機、具体的には連結器は、トルクおよび／または曲げモーメントからなるモーメント負荷を測定するため、かつ、記録した（測定した）モーメント負荷から電子データを生成するためのセンサを有する。ドライブトレインのための駆動装置に機能的に接続されたコントローラが設けられている。センサはコントローラとデータ接続している。コントローラは、記録した（測定した）モーメント負荷に関するデータを評価するように、かつ、コントローラに設定されているしきい値を上回った場合に保護機能をトリガするように構成されている。評価は、曲げモーメントの計算を含む。用語については以下で説明する。
【０００９】
発明者によるプロトタイプテストは、ツインスクリュー押出成形機に対して行なわれた。これらのテストにおける測定値は摩耗との相関関係を示していた。発明者が想定する基本的な物理機構に関して、本明細書で紹介する発明は、その他のマルチスクリュー押出成形機にも適用できるとみなされねばならない。
【００１０】
原則として、本願発明の枠組みの中で、不定冠詞および「１」、「２」等の数字は、文脈から当業者に対して示唆されていない限り、または、「正確に１つの…」、「正確に２つの」等が意図されていることが明記されていない限り、最小値すなわち「少なくとも１つの…」、「少なくとも２つの…」等であると理解されねばならない。
【００１１】
当業者は、特徴を数値とどのように対応付けるかがわかる。すなわち、シングルスクリュー押出成形機の場合、実際のシリンダ表面領域は１つであるが、ツインスクリュー押出成形機の場合は、完全なシリンダが２つあるのではなく、部分的な２つのシリンダ表面領域が相互に接続されていることが、当業者にはわかる。
【００１２】
「ドライブトレイン」は、モータ、具体的には電気モータによって駆動される押出成形機械の一部であると理解されねばならない。具体的には、ドライブトレインはシャフトまたはギアを備えた複数のシャフトであってもよい。
【００１３】
モータ自身は、ドライブトレインの一部であってもよいが、必ずしもそうである必要はない。
【００１４】
ギアとモータとの間のドライブトレイン内の「連結器」は、瞬間的な過負荷を原因とする押出成形機の損傷を防止するために設けられる。よって、たとえば、理想的には感度を調整できる、すなわちすべりを生じさせるモーメントの量を変更できる、安全摩擦クラッチを設けてもよい。たとえば低下しすぎた溶融部分の温度が原因でスクリューの回転抵抗が大きすぎる場合は、安全摩擦クラッチがすべりを開始することにより、ドライブトレインに対する、たとえば、スクリューまたは対応するギアに対するトルク過負荷を防止することができる。
【００１５】
当然ながら、反転し難い連結器も考えられる。たとえば、せん断ピンまたはその他の安全連結器によって接続されているシャフトが壊れると、運転モードを回復させるには手動による介入が必要である。
【００１６】
「センサ」は、市販の多様な種類のセンサであってもよい。通常、より優秀なセンサを用いたときの測定結果は優れているであろう。しかしながら、ワイヤひずみゲージ等の非常に安価なセンサを用いても、本発明は実現できる。なぜなら、基本的な課題は、正確な機械的パラメータを識別することであり、押出成形機の運転においては、特にその摩耗の測定と予測を評価することであるからである。
【００１７】
本発明の発明者が実施するプロトタイプテストによると、センサは、押出成形機のさまざまな場所に装着することができるが、特に、スクリューとギアとの間の連結器に、またはスクリュー上に直接、またはギアシャフト上に直接装着することができる。
【００１８】
センサは、スクリューにおける、またはスクリューへの連結器における、またはドライブトレインにおける（トルクもしくは曲げ）モーメント負荷の測定に適し、おそらくは、押出成形機械のその他の場所におけるその測定にも適しているのが望ましい。
【００１９】
特に、センサは、曲げモーメントの測定に適していなければならない。
曲げモーメントを測定するためのセンサは、通常は曲げモーメント自体を求めるのではなく、むしろ、回転軸に沿ったまたは回転軸に平行な構成要素の機械的伸張または収縮を測定する。センサ自体は、測定値に対応する電子データを生成するように、かつ、それを送信するように構成されていてもよく、または、センサは、単純なセンサであってこのセンサから好ましくはデータが電気的に取出されその後取出されたデータから電子データが生成されてもよい。たとえば、ワイヤひずみゲージの電気抵抗を求めこの抵抗から電子データを計算することは好ましい実施である。
【００２０】
なお、その他の測定方法を採用することもできる。センサは将来の測定方法を用いることもできる。
【００２１】
「コントローラ」は通常、計算ステップを独立して実行することを可能にするとともにコンピュータプログラムを実行することも可能にする中央処理装置（ＣＰＵ）を備えている。好ましくは、コントローラは、この目的のために、コンピュータプログラムを格納できるメモリを有する。
【００２２】
このコントローラは、内部ハードウェアの一部であってもよく、またはソフトウェアソリューションであってもよい。ソフトウェアソリューションの場所はどこであってもよい。
【００２３】
それとは別に、コントローラはメモリを有し、コントローラは、このメモリにデータそのものを入れることができ、かつこのメモリからデータを読出すことができる。
【００２４】
コントローラの信号出力、たとえば切替パワー出力は、ケーブルでまたはケーブルなしで、ドライブトレインの駆動装置に機能的に連結される。この接続は、直接接続であっても間接接続であってもよい。たとえば、コントローラが駆動装置を開ループ制御または閉ループ制御によって直接制御することが考えられるが、その代わりにまたはそれに加えて、コントローラが、押出成形機の１つ以上の連結器に対し、たとえば、連結器の開放および閉鎖のために、または、連結器の感度を調整するために、作用することも考えられる。
【００２５】
純粋に電子的な効果のための接続、たとえばディスプレイへの接続は、この文脈ではドライブトレインの駆動装置への機能的な接続であると理解されねばならない。
【００２６】
センサは、コントローラに対してデータ接続状態にある。言換えると、コントローラは、センサからのデータを記録してこのデータをさらに処理することが可能でなければならない。
【００２７】
動作上の安全性のために、ケーブル接続手段は、データ接続にとって好ましい。たとえば無線ネットワークまたは光データ送信等の無線接続手段も考えられる。
【００２８】
コントローラによってトリガされる「保護機能」は、機械的な性質のものであっても非機械的な性質のものであってもよい。たとえば、コントローラは、押出成形機に対するモーメント負荷に直接干渉することができ、たとえば、駆動装置を停止させるもしくはその運転速度をより遅くすることができる、および／または、コントローラは、連結器に対して作用することができる、たとえば、連結器を開くことができるまたはその感度を調整する、および／または、保護機能は、たとえばメッセージをプラントのディスプレイ上に、プラントによる警告灯および／または音響信号を介して、および／または異なる場所へのたとえばプラント管理部へのデータ接続を介して、または、押出成形機の製造業者、販売業者もしくはサービス企業へのインターネットもしくは異なるデータネットワークを介して、送信することであってもよい。
【００２９】
本発明の第１の局面において、コントローラは電子データを評価する。この目的のために、その他の可能なプロセスのうちの、少なくとも「曲げモーメント計算」が実行される。
【００３０】
曲げモーメントの計算は、主として、曲げモーメントの算出、すなわち計算の最終値としての曲げモーメントの算出を含み得る、または、追加の計算を実行してもよく、この計算では曲げモーメントのみが計算の中間値として使用される。
【００３１】
曲げモーメントに間接的に変換できる値、たとえば、軸方向の伸びもしくは軸に平行な伸び、または、少なくとも１つの成分が押出成形機械の軸に平行である伸びを、用いることもできる。なぜなら、この伸びを三角関数を用いて軸方向の伸びに変換してからこの軸方向の伸びを次に曲げモーメント負荷に変換することができるからである。
【００３２】
発明者による一連の試験とデータ評価から、曲げモーメントと、押出成形機のスクリューおよび／またはシリンダの摩耗との間には実際相関関係があるという結果が得られた。発明者の意見では、曲げモーメントの計算方法は先駆的である。なぜなら、本発明の発明者が実施したプロトタイプテストにおいて、現在の技術水準の、今まで使用されてきたすべての測定値は、摩耗の予測に不適切であることがわかったからである。
【００３３】
基本的に、測定されるその他の変数も、スクリューの摩耗状態の評価に適している。しかしながら、これらの変数は、押出成形機の現在の運転状態の影響を受けるので、動作点に依存する測定信号の補償が、摩耗による号成分を求めるのに必要であろう。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態において、押出成形機は、曲げモーメントの平均オフセットをコントローラが計算するように設定される。
【００３５】
押出成形機のスクリューは、運転中に回転する。このため、モーメントを伝達する駆動装置の部位に対する、たとえばスクリューまたはその連結器に対する曲げモーメント負荷は、周期的な挙動になる傾向がある。特に、曲げモーメントは、回転要素の表面上で、たとえば、ワイヤひずみゲージを用いて、たとえば機械工学では伸びε（イプシロン）と呼ばれることが多い局所的な伸びとして、求めることができる。
【００３６】
曲げモーメントの周期的な測定値は、時間に対するグラフにすると、平均値を中心として振動する周期的な曲線になる。以下ではこの値を「オフセット」と呼ぶ。
【００３７】
プロトタイプテストは、このオフセットが、押出成形機における摩耗の増加とともに実質的に変化することを示している。ツインスクリュー押出成形機における２つのスクリューのうちの一方に対する試験では、約−２００Ｎｍから約−１００Ｎｍまで変化した。
【００３８】
老朽化した状態と老朽化していない状態との比較において、オフセットを中心とする振動の振幅も変化した。しかしながら、発明者は、オフセットにおけるより強い特徴変化を確認した。
【００３９】
興味深いのは、トルクが少なくともほぼ同じ状態のままであることである。関連する特徴値の変化は、加工された材料に依存する。
【００４０】
当然ながら、測定または計算してから比較する必要があるのは、必ずしも算術平均値ではない。重要なことは、特徴値が周期的曲線に使用されることである。たとえば、各サイクルの極大値もしくは極小値、または、たとえば中央値等の異なる値を用いることができる。
【００４１】
言換えると、発明者によるこの有益な観察によると、押出成形機に摩耗が発生しているときに、曲げモーメントの周期的曲線の振幅、特にオフセットまたは一般的には位置が変化することは、決定的に重要である。
【００４２】
曲げモーメントの振幅、すなわち曲げモーメントに発生する曲線の振幅を計算することも有益であることは既に指摘されている。
【００４３】
本発明の第２の局面に従うと、目的は以下の押出成形機によって達成される。この押出成形機は、シリンダとその内部に配置されたスクリューとを備え、具体的にはツインシリンダとその内部に配置されたツインスクリューとを備え、かつ、スクリューのためのドライブトレインを備える。ドライブトレインはスクリューに対する連結器を有する。押出成形機、具体的には連結器は、トルクおよび／または曲げモーメントからなるモーメント負荷を測定するため、かつ記録したモーメント負荷から電子データを生成するためのセンサを有する。ドライブトレインのための駆動装置に機能的に接続されたコントローラが設けられている。センサはコントローラとデータ接続状態にある。コントローラは、記録されたモーメント負荷のデータを評価するように構成されるとともに、コントローラに設定されているしきい値を上回った場合に保護機能をトリガするように構成されている。評価は、周波数の計算、特に曲げモーメントの周波数の計算を含む。
【００４４】
発明者によるプロトタイプテストは、周波数の計算も、摩耗に関する貴重なデータを提供できることを示している。特にこれは曲げモーメントの周波数に関する。周波数スペクトルを求めることは、非常に有用であり得る。
【００４５】
周波数の計算とともに曲線の振幅を評価することも有用であり得る。
具体的には、異なる周波数、たとえば基本周波数と基本周波数の高調波倍数について、または、いくつかの基本周波数とその高調波倍数について、いくつかの振幅計算を実行することも考えられる。
【００４６】
なお、原則として、「周波数」に言及するときは、「周波数スペクトル」を開示することも意図している。
【００４７】
「コントローラに設定されているしきい値」は、たとえば、押出成形機の製造業者によって固定的にプログラミングされた予め定められた値であってもよい。しかしながら、これは、データネットワークを介してもしくは押出成形機の製造業者が承認した保守技術員によって変更できる可変値、または、実際の製造においてできる限り理論的生産能力に近付けるために、または、たとえばより大きな安全距離を維持して押出成形機の摩耗をできる限り最小にするために、機械のユーザが設定できる値であってもよい。
【００４８】
しきい値、たとえば曲げモーメントおよび／またはねじりモーメントのしきい値に達するかまたはそれを上回った場合に、保護機能がトリガされる。保護機能は、主として、ドライブトレインにブレーキをかけるまたはドライブトレインを停止することであってもよい。すなわち、この変形は駆動装置に影響する。別の可能性は、連結器を、機械的に可逆的または機械的に非可逆的に開くことにより、押出成形機の再始動には手動による介入が必要になるようにすることである。
【００４９】
押出成形機の構造に関する限り、押出成形機は、ドライブトレインとスクリューとの間に、第１の連結器および第２の連結器、具体的には安全摩擦クラッチおよび測定用連結器を有することが好ましく、これらの２つの連結器はギアの両側に配置されていることが好ましく、特に、ギアのドライブトレイン側に安全摩擦クラッチがあり、ギアのスクリュー側に測定連結器があることが好ましい。
【００５０】
安全摩擦クラッチは押出成形機を過剰なモーメント負荷から保護することが既にわかっている。これらは通常、ギアの駆動側に配置される。
【００５１】
測定に使用される連結器がさらに設けられた場合は、十分に比較および再現可能な測定結果を得ることが可能である。特に、ギアに発生する周波数は測定値にそれほど強い影響を与える訳ではない。ギアとスクリューとの間の連結器は実質的にスクリューのモーメント負荷を受ける。
【００５２】
ギアは、スクリューの交換の場合でも開く必要はない。ギアとスクリューとの間の連結器は実質的にスクリューの瞬間負荷に耐える。
【００５３】
曲げモーメントの評価という考えに基づくと、測定のための連結器は常に、スクリューと被駆動シャフトとの間においてできる限りシャフトに近い場所に装着されていなければならない。
【００５４】
保護機能は、機械的機能を伴わない、摩耗の警告の出力であってもよい。
このような摩耗警告は、たとえば押出成形機において局所的に、たとえば任意のまたは音響信号によって出力されてもよい。摩耗警告の出力のためにディスプレイを用いてもよい。
【００５５】
好ましくは、コントローラは摩耗の警告の受取通知を要求するが、適切な設計によって、生産を継続することができる。
【００５６】
とりわけ、摩耗警告の受取通知には許可が必要である場合がある。これは、たとえば、プラントの技術マネージャの限られたサークルのみに摩耗警告の受取通知を許可することによって行なうことができる。許可は現在の技術水準では周知であるさまざまなやり方で行なうことができる。
【００５７】
押出成形機における局所的な摩耗警告の代わりにまたはこれに加えて、摩耗警告を、データネットワークを介して、好ましくはプラント管理部および／または押出成形機製造業者に転送することができる。
【００５８】
いくつかの異なるしきい値を与えることが提案され、コントローラはこれらに異なる保護機能を割当てるように構成される。
【００５９】
異なるしきい値は、同一のパラメータ、たとえばトルクまたは曲げモーメントについて、いくつかの異なる値が、段階的に増大する保護機能の異なるレベルに対して規定されることを意味してもよく、および／または異なるパラメータを評価することができる。たとえば、曲げモーメントから計算した、妨害摩耗に関する初期の第１の警告、および、それに加えて、しきい値に達したときに押出成形機を直ちにオフに切換える緊急警告を、スクリューの現在のトルクを参照して、評価することができる。発明者によって実施されたプロトタイプテストにおいて、センサのためのワイヤひずみゲージが好結果をもたらすことがわかった。
【００６０】
ワイヤひずみゲージは、さまざまな方法で市場から入手できる。これらは常に利用でき低コストで購入できる。これらはまた、非常に正確に動作する。抵抗の変化から、たとえばこの場合はスクリューおよび／または連結器の、接着性ワイヤひずみゲージの下方に位置する経路の長さの変化を、正確に導き出すことができる。
【００６１】
加えて、ワイヤひずみゲージはまた、ごくわずかな空間しか専有しないので、シリンダに至るフランジの内側において、たとえばそこに配置されている連結器に、簡単に装着することができる。
【００６２】
ワイヤひずみゲージは低コストなので、たとえば同一の値に対して２つ以上のワイヤひずみゲージを余分に配置することも簡単にできる。
【００６３】
また、センサは、光学系、特にレーザおよび光ビーム記録部を備えていてもよい。
レーザによって、たとえばスクリューの巻きを、特に正確に非接触で測定することができる。
【００６４】
磁気または誘導センサが設けられているときは、スクリューに関する追加情報を簡単に得ることができる。特に、回転中のスクリューの不安定さを簡単に認識できる。
【００６５】
外部から更新できるデータベースに対するデータ接続をコントローラが有することが提案される。
【００６６】
データベースは、押出成形機においてコントローラに対して独占的に割当てられてもよく、または、たとえばすべて工場内にあるいくつかの押出成形機によって使用されるデータベースであってもよく、または、企業規模のデータベースであってもよく、または、たとえばインターネットを介してデータネットワーク内でアクセスすることもできる異なる法的構造のデータベースであってもよい。
【００６７】
このように、押出成形機の製造業者が、常に、データベース内に、現在利用できる押出成形機およびスクリューを、または過去に使用されていたもはや入手できない押出成形機およびスクリューを格納していることが考えられ、機械は、これらの機械に特に適しているデータを取出すことができる。これは、取出しプロセスで行なわれてもよく、データベースによって機械にプッシュ信号が与えられてもよい。
【００６８】
摩耗に関するより正確なまたは新たな情報が、特定の押出成形機モデルの運転時間において得られた場合、この情報を、ユーザ、特に押出成形機の製造業者が、継続的に更新してもよい。
【００６９】
摩耗に関する予測も、処理すべき材料の少なくとも１つのパラメータにアクセスできねばならない。
【００７０】
本発明の好ましい実施形態は、スクリューおよび／またはシリンダに関する、手動で入力された幾何学的測定値および／または光学値を記録するための入力インターフェイスをコントローラが有することを、想定している。
【００７１】
たとえば、プログレッシブな電子モニタリングの場合であっても、押出成形機は定期的に物理的メンテナンスを受ける必要があることに注意しなければならない。そのためにスクリューは取出される。スクリューおよびシリンダは、たとえば洗浄または測定することができる。
【００７２】
シリンダおよび／またはスクリューの実際の測定値によって、摩耗の予測値を調整することができる。その結果、たとえば、機械全体における生産条件、たとえば周囲温度、空気の品質、粒状炭素もしくは装填材料の品質、オペレータ精度等の、定性的に改善された予測が得られる。
【００７３】
オペレータエラーをできる限りなくすためには、押出成形機が測定値を記録するように構成されていることが有利である。たとえば、カメラまたは測定装置を押出成形機に設けてもよく、それによって、シリンダおよびスクリューを、自動的に光学的に記録するかそうでなければ他のやり方で測定する、または、メンテナンス作業員によって写真撮影してもよい。記録されたデータから、コントローラは直接、摩耗、たとえばスクリューの直径の摩損等の実際の値を、直接求めることができる。経験が浅い作業員であっても、このようにして予測値を、局所的な摩耗を考慮して、客観的に理想的なやり方で、適合させることができる。
【００７４】
好ましくは、コントローラは、しきい値、または異なるしきい値もしくはパラメータを計算するための、または、（さまざまな）しきい値を、手入力された値、または、光学的にもしくは他のやり方で自動的に記録された値を用いて適応させるための、調整アルゴリズムを有する。
【００７５】
また、上記押出成形機の利点はそのまま、上記押出成形機が使用される、プラスチック成形プラント、特にフィルムを製造するためのプラント、具体的にはブローフィルムプラントもしくはフラットフィルムライン、または、フリースもしくはモノフィラメントを製造するためのプラントだけでなく、ノズルユニットおよび好ましくは巻取機、ならびに直接押出またはコンパウンディングプラントで使用されるものに当てはまることが、理解される。
【００７６】
このようなプラントはまた、いくつかの押出成形機を有する。すべての押出成形機が上記のように実現される必要はない。しかしながら、上記のように実現される押出成形機が多いほど、プラントにはよいであろう。
【００７７】
本発明の第３の局面において、定められた目的のために、上記押出成形機を備える上記プラントを運転する方法が提供される。この方法は、
（ａ）センサによって押出成形機におけるトルクおよび／または曲げモーメントを測定するステップと、
（ｂ）記録したモーメント負荷に関するデータをコントローラに送信するステップと、
（ｃ）コントローラによって上記データを評価するステップとを含み、評価するステップは、周波数の計算、具体的には曲げモーメント周波数の計算および／または曲げモーメントの計算を含む。
【００７８】
本発明の第１および第２の局面に関し、このような方法によって得られる利点は先に述べた通りである。
【００７９】
計算において、データはクラスに分類されることが好ましい。
このことは、特定の値で発生した周波数が正確な値によって決められるだけでなく、予め定められたクラスの限度内のいくつかの同様の値が、あたかも同じ値が測定されたように、１つのクラスに割当てられることを、意味する。
【００８０】
たとえば、曲げモーメントについて、約５０Ｎｍの振幅を測定できるとする。そうすると、代表的な分類は、特定の値プラス／マイナス５Ｎｍを基本値に加えることによって実施すればよく、そうすると、たとえば１０．０〜２０．０Ｎｍのすべての測定値が１５Ｎｍを中心とするクラスに加えられる。
【００８１】
クラスが理知的に選択された場合、測定値の処理は操作する人にとってより分かり易いものになる。
【００８２】
振幅、特に曲げモーメントの振幅をモニタリングできることについては先に述べた通りである。プロトタイプテストにおいて、約５Ｈｚ〜６Ｈｚのクラスが特に重要なことがわかっている。
【００８３】
周波数の計算を実施するときに、０．２Ｈｚ以上、特に０．５Ｈｚ以上または１Ｈｚ以上の周波数帯域幅のデータを、１つのクラスに分類することが有意義であると思われる。曲げモーメントの計算については、５Ｎｍ以上、特に１０Ｎｍ以上の曲げモーメント帯域幅を１つのクラスに分類することが有用であると思われる。
【００８４】
０Ｈｚ〜１Ｈｚの値の範囲は、統計的オフセットに対応する。
これは、曲げモーメントのオフセットについても同じやり方で実行することができる。
【００８５】
押出成形機の摩耗を求めさらには予測することができるようにするために、特に曲げモーメントのオフセットの変化、特に減少をモニタリングすることが提案される。
【００８６】
これに代えてまたはこれに加えて、曲げモーメントの振幅の変化、特に減少をモニタリングしてもよい。
【００８７】
押出成形機の寿命を延ばすのに有用な１つの方策は、連結器、特に安全摩擦クラッチを、摩耗の増加に伴ってよりトリガされ易くなるように設定することであろう。
【００８８】
以下では、下記図面を参照し、発明者によって実施された試験からの引用を示すが、これは当業者に対して本発明をより分かり易く説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】ツインスクリュー押出成形機のシステム説明を概略的に示す図である。
【図２】測定連結器をより分かり易く示した図である。
【図３】摩耗した混練ブロック（右）および新しい混練ブロック（左）の図である。
【図４】摩耗した搬送要素（右）および新しい搬送要素（左）の図である。
【図５】試験プロトコルから得た、プロトタイプの左トルクの振幅を示す図である。
【図６】試験プロトコルから得た、プロトタイプの右トルクの振幅を示す図である。
【図７】試験プロトコルから得た、プロトタイプの左トルクのオフセットを示す図である。
【図８】試験プロトコルから得た、プロトタイプの右トルクのオフセットを示す図である。
【図９】試験プロトコルから得た、プロトタイプの左曲げモーメントの振幅を示す図である。
【図１０】試験プロトコルから得た、プロトタイプの右曲げモーメントの振幅を示す図である。
【図１１】試験プロトコルから得た、プロトタイプの左曲げモーメントのオフセットを示す図である。
【図１２】試験プロトコルから得た、プロトタイプの右曲げモーメントのオフセットを示す図である。
【図１３】試験プロトコルから得た、プロトタイプの平均トルクと比スループットの変化を示す図である。
【図１４】試験プロトコルから得た、トルクの振幅と比スループットの変化を示す図である。
【図１５】試験プロトコルから得た、プロトタイプのスクリュー先端のトルクの振幅と圧力の変化を示す図である。
【図１６】試験プロトコルから得た、プロトタイプのトルクの振幅と絶対スループットの変化を示す図である。
【図１７】試験プロトコルから得た、プロトタイプの曲げモーメントの平均と絶対スループットの変化を示す図である。
【図１８】試験プロトコルから得た、右の曲げモーメントの周波数スペクトルを示す図である。
【図１９】試験プロトコルから得た、左の曲げモーメントの周波数スペクトルを示す図である。
【図２０】試験プロトコルから得た、テストポイントのトルクを示す図である。
【図２１】試験プロトコルから得た、比スループットの変化を示す図である。
【図２２】試験プロトコルから得た、シリンダ温度の変化を示す図である。
【図２３】試験プロトコルから得た、絶対スループットの変化を示す図である。
【図２４】試験プロトコルから得た、テストポイントのトルクを示す図である。
【図２５】試験プロトコルから得た、比スループットの変化を示す図である。
【図２６】試験プロトコルから得た、４００ｋｇ／ｈにおけるスクリュープラグインマウント１、２および３のトルクの振幅を示す図である。
【図２７】試験プロトコルから得た、４００ｋｇ／ｈにおけるスクリュープラグインマウント１、２および３のトルクの平均を示す図である。
【図２８】試験プロトコルから得た、４００ｋｇ／ｈにおけるスクリュープラグインマウント１、２および３の曲げモーメントの振幅を示す図である。
【図２９】試験プロトコルから得た、４００ｋｇ／ｈにおけるスクリュープラグインマウント１、２および３の曲げモーメントの平均値を示す図である。
【図３０】試験プロトコルから得た、振幅トルクと絶対スループットの変化を示す図である。
【図３１】試験プロトコルから得た、平均トルクと絶対スループットの変化を示す図である。
【図３２】試験プロトコルから得た、振幅曲げモーメントと絶対スループットの変化を示す図である。
【図３３】試験プロトコルから得た、平均曲げモーメントと絶対スループットの変化を示す図である。
【図３４】試験プロトコルから得た、左のスクリューのトルク（周波数範囲）を示す図である。
【図３５】試験プロトコルから得た、左の曲げモーメント（周波数範囲）を示す図である。
【図３６】試験プロトコルから得た、（時間範囲に対する）左のトルクおよび曲げモーメントを示す図である。
【図３７】試験プロトコルから得た、テストポイントに対する曲げモーメントの振幅と右の曲げモーメントを示す図である。
【図３８】試験プロトコルから得た、対応する左の曲げモーメントを示す図である。
【図３９】試験プロトコルから得た、テストポイントに対する曲げモーメントのオフセットと右の曲げモーメントを示す図である。
【図４０】試験プロトコルから得た、対応する左の曲げモーメントを示す図である。
【図４１】試験プロトコルから得た、曲げモーメントと、比スループットの変化と、曲げモーメントの振幅を示す図である。
【図４２】試験プロトコルから得た、対応する曲げモーメントの平均値を示す図である。
【図４３】試験プロトコルから得た、スクリュー先端におけるトルク、圧力変化、および曲げモーメントを示す図である。
【図４４】試験プロトコルから得た、対応する曲げモーメントの値を示す図である。
【図４５】試験プロトコルから得た、曲げモーメント、絶対スループットの変化、および曲げモーメントの振幅を示す図である。
【図４６】試験プロトコルから得た、対応する曲げモーメントの平均を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００９０】
図１は、ツインスクリュー押出成形機１のシステム説明を概略的に示す。ツインスクリュー押出成形機１は、モータを有するドライブトレイン６に測定連結器３、ギア４、および安全摩擦クラッチ５を介して接続されたツインスクリュー２を有する。
【００９１】
図２は、測定連結器をより分かり易く示しており、測定連結器は、ギア４とスクリューシャフト７、８との間に配置されている。ワイヤひずみゲージ（一例として示されている）が測定連結器３に装着されている。
【００９２】
同時に、固定子アンテナ１１の直上に配置された回転子アンテナ１０は、スクリューシャフト７、８とともに回転する。
【００９３】
トルクの測定と曲げモーメントの測定は、測定連結器３に装着されたワイヤひずみゲージによって行なわれる。スクリューシャフト７、８のひずみまたは曲げが生じると、ワイヤひずみゲージ９のオーミック抵抗が変化する。フルブリッジによって、抵抗の変化から測定電圧が発生し、この電圧はトルクまたは曲げモーメントに比例する。測定電圧は次に、信号増幅器によって増幅され、アナログ／デジタル変換器によってビット列に変換される。回転子アンテナ１０を介して、測定連結器３からの、デジタル化されたセンサ値が、無線で固定子アンテナ１１に転送される。
【００９４】
次に、データは固定子アンテナ１１からケーブルを介して評価ユニット（図示せず）に送信される。デジタル／アナログ変換器を介して、アナログ出力信号が再び出力され、これは、アナログ／デジタル変換器を介してＰＣに転送されてもよく、または、ここで使用される測定システムが直接このデータを読出して処理してもよい。
【００９５】
使用された測定システムは、Manner Sensortelemetrie GmbH（78549 Spaichingen、ドイツ）のシステムであった。
【００９６】
同時に、固定子アンテナ１１の直上に配置された回転子アンテナ１０は、スクリューシャフト７、８とともに回転する。
【００９７】
トルクの測定と曲げモーメントの測定は、測定連結器３に装着されたワイヤひずみゲージによって行なわれる。スクリューシャフト７、８のひずみまたは曲げが生じると、ワイヤひずみゲージ９のオーミック抵抗が変化する。フルブリッジによって、抵抗の変化から測定電圧が発生し、この電圧はトルクまたは曲げモーメントに比例する。測定電圧は次に、信号増幅器によって増幅され、アナログ／デジタル変換器によってビット列に変換される。回転子アンテナ１０を介して、測定連結器３からの、デジタル化されたセンサ値が、無線で固定子アンテナ１１に転送される。
【００９８】
次に、データは固定子アンテナ１１からケーブルを介して評価ユニット（図示せず）に送信される。デジタル／アナログ変換器を介して、アナログ出力信号が再び出力され、これは、アナログ／デジタル変換器を介してＰＣに転送されてもよく、または、ここで使用される測定システムが直接このデータを読出して処理してもよい。
【００９９】
使用された測定システムは、Manner Sensortelemetrie GmbH（78549 Spaichingen、ドイツ）のシステムであった。
【０１００】
プロトタイプ試験から引用されるプロトコル
テストは、新しい混練ブロック１２と使い古した混練ブロック１３の反応を調べ、新しい搬送要素１４と摩耗した搬送要素１５の反応を調べた。
【０１０１】
使用されるセンサ技術によって、スクリューの現在の負荷状態を知ることができる。摩耗を調べるにあたり、課題は、使用されるセンサ技術がスクリューの摩耗の検出にも適しているか否かを見出すことである。
【０１０２】
そのために、新たな価値を有するスクリューのトルクおよび曲げモーメントを記録して、これらの記録をその後基準信号として使用できるようにした。その後の測定において、最初は相対的に強い個々のセグメントの摩耗をシミュレートした。そのために、経験からわかるように定期的により大きな摩耗が生じる個々のセグメントは、機械的に再加工された。使用した混練ブロックおよびスクリューセグメントの直径はおよそ１０ｍｍ減少し強い摩耗状態を示した（図３および図４参照）。
【０１０３】
次に、基準測定の場合と同一のテストポイントを測定することにより、その結果が同等であることを保証した。そうすると、測定値の比較は、測定値の変化によってスクリューの摩耗を信号で知らせることが可能か否かを示す。
【０１０４】
テストの手順
基準測定およびその後のテストいずれにおいても、原料としてＰＰ−ＭＦ１−３を使用した。
【０１０５】
設定されたテストの手順では、絶対スループットが変化するとともに、比スループットとスクリュー先端の圧力が変化する（表１参照）。よって、機械のパラメータの変化を原因とする測定値の変化を、摩耗によって発生する可能性がある変化と直接比較することができる。
【０１０６】
その後の統計テスト分析を容易にするために、絶対スループット４００ｋｇ／ｈ、比スループット２．７ｋｇ＊ｍｉｎ／ｈ、および圧力６０バールのテストポイントを、中心ポイント（表の行１）として規定する。このテストポイントから開始し、比スループットおよびスクリュー先端における圧力を変化させる（行３および行４の比スループット、行５および行６の圧力、および行７および行８の絶対スループット）。摩耗を調べるためのテストポイントを表１に示す。また、１つのテストポイントで測定を繰返した場合の変化を調べるために、第１のテストポイントと同じパラメータを用いて第２のテストポイントを測定する。
【０１０７】
【表１】
2017165097.tif 000003
【０１０８】
まず、各テストポイントを一定期間にわたって安定化させる。次に、トルクおよび曲げモーメントを、５分間にわたり、Ganter測定システムを用いて記録する。測定システムによって、測定値を、低域遮断周波数５００Ｈｚで低域フィルタリングし、スキャン周波数５０００Ｈｚでスキャンする。このように、エイリアシングをできる限り防止するために、スキャンレートは、信号で発生する最大周波数の１０倍以上である。
【０１０９】
エイリアシングエラーは、ナイキスト周波数（スキャン周波数の２分の１）を上回る信号内の周波数の発生によって生じる。これらによって、元の信号はスキャン後に歪む。選択されたスキャンレートが高いほど、再構成されたデジタル信号の精度は高い。しかしながら、これは、より大きな計算労力とより多くの量のデータにつながる。
【０１１０】
一連のテストの測定結果は、まず、高速フーリエ変換（ＦＦＴ、高速フーリエ変換は算出時間が最適化された離散フーリエ変換の変形）によって周波数範囲に変換される。次に、周波数スペクトルにおいて、信号内で発生する周波数、対応する振幅、トルクのオフセット、および曲げモーメントの振動を評価する。高速フーリエ変換を実行するために、サイラボ（Scilab）プログラムコードを記述する。ＦＦＴの振幅を正規化して、個々の振動成分の振幅を周波数スペクトルから直接読取ることができるようにする。また、測定値を、ハニング（Hanning）窓関数で乗算する。振動のオフセットおよび基本周波数の振幅は、シミュレーションプログラムの可変ブラウザから直接読取ることができ、時間範囲の中で多大な労力をかけて分析する必要はない。また、このようにすると、遮断周波数５００Ｈｚ未満のその他すべての周波数成分を、対応する振幅の周波数スペクトルから読取ることが可能になる。
【０１１１】
サイラボシミュレーションプログラムは、関数がマトラボ（Matlab）の関数と非常に良く似ているユニバーサルオープンソースソフトウェアパッケージである。プログラミング言語もマトラボと非常に良く似ている。
【０１１２】
テスト結果
まず、左および右のスクリューシャフト上の８つのテストポイントのトルクの振幅および平均値を調べた。図６からわかるように、老朽化したスクリューの右のスクリューシャフトは、新たな価値を有するスクリューシャフトよりも振幅が大きい。左のスクリューシャフトの場合（図５）は逆になり、新たな価値を有するスクリューシャフトは老朽化したものよりも振幅が大きい。これはほぼすべてのテストポイントに当てはまる。したがって、図６の２番および図５の７番のテストポイントはまず線外値とみなされる。また、新たな価値を有するスクリューでは、左のスクリューシャフトが右のスクリューシャフトよりも振幅が大きいことも明らかになる。老朽化したスクリューでは逆になる。
【０１１３】
平均トルク値に関する限り、老朽化したスクリューシャフトは、右側も左側も、新たな価値を有するスクリューよりも大きな負荷を受ける（図７および図８参照）。右の新たな価値を有するスクリューシャフトの平均値は、左のものよりもわずかに大きい。これは、老朽化したスクリューにも当てはまるが、左のスクリューシャフトと右のスクリューシャフトとの差はそれほど明確ではない。
【０１１４】
すべての図は、老朽化したスクリューと新たな価値を有するスクリューとの間の平均値と振幅の変化が比較的小さいことを示している。個々のテストポイント間の振幅および平均値のばらつきの方がはるかに大きいので、摩耗を説明できるようにするためには現在の動作状態を参照することが常に必要である。また、あるテストポイントを繰返し測定した場合にばらつきがどれほど大きいかは最初はまだわかっていない。材料、温度プロファイル、スループット等の動作パラメータが頻繁に変化した場合、スクリューの摩耗をトルクの値の振幅または平均の変化から確実に判断できる可能性は、比較的低いと思われる。
【０１１５】
次に、曲げモーメント信号の振幅および平均値を評価する。図９および図１０から明らかにわかるように、老朽化したスクリューシャフトの振幅は右側では大きく上昇しているが左側では若干低下する。
【０１１６】
曲げモーメントの平均値については、右のスクリューシャフトのオフセットはほとんど変わらないが、老朽化した左のスクリューシャフトの平均値は、新たな価値を有するスクリューのおよそ５０％でしかない（図１１および図１２参照）。これはすべてのテストポイントに当てはまる。
【０１１７】
トルクと同様、曲げモーメントについても、右のシャフトの振幅は、老朽化したスクリューのシャフトの場合は増加し、左のシャフトでは減少する。
【０１１８】
一見したところ、右のスクリューシャフトの曲げモーメントの振幅は、摩耗の測定に非常に適していると思われる。スクリューの摩耗を原因とする振幅の変化は、個々のテストポイント間の変化と比較すると、相対的に大きい（図１０参照）。しかしながら、これはまず、このスクリュープラグインマウントと、混練ブロックおよび搬送セグメントの予め定められた強力な磨耗にしか、当てはまらない。したがって、異なるスクリュープラグインマウント、老朽化したセグメントの異なる位置、または異なる原料の使用について、曲げモーメントの振幅をここでも使用することは、有用でないことがわかることを、無視できない。一方、異なるプラグインマウントに対するテストは、３つのプラグインマウントすべてについて、新たな価値を有するスクリューの測定と同様の結果を示すが、ＰＥＴの場合は異なる原料が加工された。それでもなお、追加のテストは、他の条件においても振幅の強い変化を検証し測定誤差を無くすためには推奨されるとみなされる。
【０１１９】
左のスクリューシャフトにおいて、振幅はそれほど重要でない。しかしながら、曲げモーメントの平均について、老朽化したスクリューは、新たな価値を有するスクリューと比較して、およそ５０％明らかに減少している（図１１参照）。新たなスクリューの値は、右のスクリューシャフトの振幅と同様、異なるテストポイントにおいてわずかなばらつきしかない。一方、左のスクリューの平均値の変化は、追加のテストによっても検証する必要がある。
【０１２０】
加えて、先の試験のように、温度プロファイル、絶対スループット、比スループット、および圧力等の、動作パラメータに対する、測定値の、起こり得る依存性を調べる必要がある。
【０１２１】
比スループットは、一定の絶対スループット４００ｋｇ／ｈおよびスクリュー先端の一定の圧力６０バールに対して、変化する。図１３に示されるように、比スループットが増加すると、結果として、トルクの平均値が明らかにほぼ直線状に増加する。振幅については、明らかな依存性は見られない。右の新たな価値を有するスクリューおよび左の老朽化したスクリューの振幅は、比スループットの増加に伴って連続的に増加するが、右の老朽化したスクリューと左の新たな価値を有するスクリューの場合は降下している（図１４参照）。このように、振幅の変化について確実に表現することは不可能である。曲げモーメントの振幅については、トルクの振幅と同様、曖昧な表現を行なうことは不可能である。曲げモーメントの平均値は比較的一定のままである。結果は、添付の表に含まれている摩耗測定に対するテストプロトコルにおいて見ることができる。
【０１２２】
さらに、試験では、一定の比スループット２．７ｋｇ＊ｍｉｎ／ｈおよび一定の絶対スループット４００ｋｇ／ｈに対して、スクリュー先端の圧力を変化させた。トルクの振幅は最初に、４０バールから６０バールへの増加に伴って上昇を示し、次に、圧力が６０バールから８０バールにさらに上昇すると、最低ポイントまで降下した（図１５参照）。一方、トルクの平均値は、圧力の増加に伴って連続的に増加する。
【０１２３】
曲げモーメントの振幅は、老朽化したスクリューに注目しているか新たな価値を有するスクリューに注目しているかによって、異なる挙動を示す。新たな価値を有するスクリューの場合、振幅は、圧力が４０バールから６０バールに上昇した場合は減少し、その次に、６０バールから８０バールに上昇すると再びわずかに増加する。一方、老朽化したスクリューの場合、振幅は、６０バールまで上昇するとわずかに増加し、その後、さらに８０バールまで上昇すると再びわずかに減少する。曲げモーメントの平均値は、圧力の上昇に伴ってわずかに増加する。左の新たな価値を有するスクリューの平均値は線外値である。なぜなら、６０バールから８０バールへの上昇にともなってわずかに減少しているからである。
【０１２４】
圧力および比スループットに加えて、絶対スループットも、一定圧力６０バールおよび一定の比スループット２．７ｋｇ＊ｍｉｎ／ｈに対して変化させた。
【０１２５】
老朽化したスクリューについては、３つのテストポイントすべてを測定した。圧力の変化と同様、トルクの振幅も、絶対スループットの３００ｋｇ／ｈから４００ｋｇ／ｈへの増加に伴って、わずかに増加し、その後、５００ｋｇ／ｈへのさらなる増加に伴って非常に急激に低下した（図１６参照）。曲げモーメント信号の振幅の挙動は概ね同じである。
【０１２６】
トルクの平均値は、絶対スループットの増加に伴って連続的に増加する。曲げモーメントの平均値は、他のすべての図と同様、比較的一定のままである。唯一の線外値は、左の新たな価値を有するスクリューの平均値である（図１７参照）。
【０１２７】
最後に、さまざまなテストポイントにおけるトルクおよび曲げモーメント信号に発生する異なる周波数成分について調べる。基準信号の基本周波数の異なる振幅および老朽化したスクリューセグメントの信号の異なる振幅は、明確に区別できる（図１８参照）。
【０１２８】
その他の周波数成分は主として基本周波数の高調波振動成分である。以前は、軸受の損傷と同様、老朽化したスクリューでは基本周波数の高調波ではない振動が発生すると期待されていた。しかしながら、これは、測定値では確認できなかった。曲げモーメントのみが、約５１Ｈｚという周波数の低い振幅を示すが、これは一部、基準信号においても老朽化したセグメントの信号においても見られる（図１９参照）。
【０１２９】
また、５０Ｈｚというパワーライン周波数も曲げモーメント信号に影響し得ると考えられる。
【０１３０】
展望
摩耗に対する検査のテストは、使用したセンサ技術によるオンライン摩耗測定が可能であろうことを示している。
【０１３１】
トルクに関する測定データは、スクリューの摩耗に関してはそれほど重要でないが、摩耗したスクリューセグメントを原因とする曲げモーメント信号の測定値には明らかな変化が見られる。
【０１３２】
よって、右のスクリューシャフトについては、老朽化したセグメントを使用すると、基準信号との比較において、およそ４００％〜６００％の振幅の増加が発生し、スループット、圧力等に対する依存性は比較的低い。しかしながら、この振幅変化は、左のスクリューシャフトには見られない。ここで、振幅は、摩耗したセグメントの使用によっても大幅に減少する。しかしながら、左のスクリューについて比較的重要なことは、オフセットの変化である。右のスクリューのオフセットは概ね変化しないが、左のスクリューのオフセットは約５０％減少する。右のスクリューシャフトの振幅と同様、左のシャフトのオフセットは、設定された機械のパラメータに対する依存性がごくわずかである。
【０１３３】
先のプロトタイプに対する試験と同様、右のスクリューの曲げモーメントは変化する負荷を示し、左のスクリューの曲げモーメントは増加する負荷を示す。新たな価値を有するスクリューセグメントについて、左のスクリューの平均値および振幅はいずれも、右のスクリューより大幅に大きい。老朽化したセグメントを使用した場合、右のスクリューシャフトに対する負荷は増加するが、左のスクリューに対する負荷は明らかに減少する。しかしながら、右のスクリューに対する変化する負荷および左のスクリューに対する増加する負荷は観察できる。
【０１３４】
曲げモーメント以外にも、トルクは、老朽化したセグメントを使用した場合、測定データのわずかな変化しか示さない。また、スループット、圧力等に対する強い依存性を観察することができ、これは、オンライン摩耗測定におけるトルクの使用を実質的に制限する。
【０１３５】
特に曲げモーメントの挙動はしたがって、摩耗を求めるための基礎として成果をあげる見込みがある。
【０１３６】
さらに、異なる原料、異なるスクリュープラグインマウント、および老朽化したセグメントの異なる位置の、測定値に対する影響も、調べる必要があるであろう。しかしながら、プロトタイプ上の異なるＰＥＴのスクリュープラグインマウントに対するテストは、曲げモーメントの同様の挙動を示す。よって、スクリュープラグインマウントは、曲げモーメントに対して特に強い影響は有していないと思われる。
【０１３７】
また、人為的にシミュレートした摩耗はまず理想化されたものとみなさねばならないことにも留意しなければならない。この摩耗は、円周に対して対称であり、スクリューセグメントの長さにわたって一定であり、２つのスクリューシャフト双方に対して同等に強力である。これは決して実際の状態を表わしていない。したがって、長時間の試験が必要であることを無視してはならない。なぜなら、実際の摩耗の挙動はテストのものとは異なるからである。
【０１３８】
しかしながら、将来の試験が、老朽化したセグメントを使用したときに曲げモーメントに同様に強力な変化があることを示す場合は、オンライン摩耗測定によって、老朽化したスクリューセグメントを確実に早期に認識することが、基本的には可能であると考えられる。たとえば、曲げモーメントの振幅および中央値を評価する測定を定期的に実行することが考えられる。たとえば、定められたしきい値を上回った場合、警告信号が、摩耗したスクリューシャフトを示すことができる。この状況における主な課題は、老朽化したスクリューと老朽化していないスクリューとを有効に区別することであろう。
【０１３９】
その他の表：
【０１４０】
【表２】
2017165097.tif 000004
【０１４１】
【表３】
2017165097.tif 000005
【０１４２】
【表４】
2017165097.tif 000006
【０１４３】
【表５】
2017165097.tif 000007
【０１４４】
【表６】
2017165097.tif 000008
【０１４５】
【表７】
2017165097.tif 000009
【０１４６】
【表８】
2017165097.tif 000010
【０１４７】
【表９】
2017165097.tif 000011
【０１４８】
【表１０】
2017165097.tif 000012
【０１４９】
【表１１】
2017165097.tif 000013
【０１５０】
【表１２】
2017165097.tif 000014
【０１５１】
【表１３】
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【０１５２】
【表１４】
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【０１５３】
【表１５】
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【０１５４】
【表１６】
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【０１５５】
【表１７】
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【０１５６】
【表１８−１】
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【０１５７】
【表１８−２】
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【符号の説明】
【０１５８】
参照番号のリスト
１  ツインスクリュー押出成形機
２  ツインスクリュー
３  測定のための連結器（測定連結器）
４  ギア
５  安全摩擦クラッチ
６  ドライブトレイン
７  スクリューシャフト
８  スクリューシャフト
９  ワイヤひずみゲージ
１０  回転子アンテナ
１１  固定子アンテナ
１２  新しい混練ブロック
１３  摩耗した混練ブロック
１４  新しい搬送要素
１５  摩耗した搬送要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【外国語明細書】
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