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Dokumentenidentifikation DE60107740T2 01.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001136201
Titel VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR BENACHRICHTIGUNG EINES MASCHINEFÜHRERS ÜBER DIE NOTWENDIGKEIT EINER PRÄVENTIVEN WARTUNG
Anmelder Gerber Technology, Inc., Tolland, Conn., US
Erfinder Vivirito, Joseph R., South Windsor, US;
Gates, John H., Manchester, US;
Kuchta, Richard, Shickshinny, US
Vertreter Schaumburg, Thoenes, Thurn, Landskron, 81679 München
DE-Aktenzeichen 60107740
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.02.2001
EP-Aktenzeichen 011040490
EP-Offenlegungsdatum 26.09.2001
EP date of grant 15.12.2004
Veröffentlichungstag der Übersetzung europäischer Ansprüche 04.04.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.12.2005
IPC-Hauptklasse B26D 5/00
IPC-Nebenklasse G05B 19/4065   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen automatisierte Vorrichtungen, wie beispielsweise Maschinen zum Schneiden von Stoff und anderen blattartigen Materialien, und ist insbesondere gerichtet auf ein System zum Überwachen unterschiedlicher Arbeitsparameter, welches Mittel zum Alarmieren einer Bedienperson im Falle der Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung zur Verfügung stellt.

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung kann mit unterschiedlichen Arten von Maschinen eingesetzt werden, ist jedoch insbesondere dann wertvoll, wenn sie in Verbindung mit Maschinen zur Anwendung kommt, die Schneidevorgänge auf einer einzigen Stofflage oder einer oder mehreren aufeinandergestapelten Lagen eines blattartigen Arbeitsmaterials durchführen. Somit wird die Erfindung im Folgenden ausgerichtet auf eine derartige Verwendung beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrem weiteren Umfang nicht hierauf beschränkt ist.

Bei jeder Maschine ist in gewissen Zeitabständen eine Wartung nötig, wobei die Zeitabstände zwischen den Wartungen von der Art und dem Schwierigkeitsgrad des Einsatzes der jeweiligen Maschine abhängen. Maschinen zum Durchführen von Schneidevorgängen auf einer oder mehreren Schichten eines blattartigen Materials umfassen typischerweise einen Schneidekopf, der ein sich mit hoher Geschwindigkeit hin- und herbewegendes Schneidemesser trägt. Im allgemeinen sind das Messer und der Mechanismus zum Antrieb des Messers mit hohen Gewichten belastet.

Das Gewicht dieser Lasten kann unterschiedlich sein, wodurch auch die anzusetzende Häufigkeit der vorbeugenden Wartung, wie z.B. das Schmieren der Lager oder das Schärfen der Messer, unterschiedlich sein kann. Ein Problem, das hier häufig auftritt, liegt darin, dass derartige Maschinen keinerlei System aufweisen, das die Bedienperson auf die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung hinweist. Daher wird zumeist ein Zeitplan für wiederkehrende Wartungstermine aufgestellt, wobei die Wartungsvorgänge in vorbestimmten regelmäßigen Abständen stattfinden. Das Problem das hiermit verbunden ist, liegt darin, dass hierbei die vorhandene oder nicht vorhandene Härte der Bedingungen, unter denen die Maschine arbeitet, nicht in Betracht gezogen wird. Dementsprechend werden Wartungsvorgänge häufig durchgeführt, ehe sie nötig sind, wobei die Maschine unnötigerweise außer Betrieb gesetzt werden muss, und der Produktionsverlauf unterbrochen wird. Andererseits können Wartungen auch zu selten stattfinden, was zu Schäden an der Maschine führt.

Das Dokument WO 96/40558 beschreibt ein Diagnosesystem zum Erkennen von Betriebsbedingungen, das, wenn ein Betriebsparameter einen vorbestimmten Wert überschreitet, einen Wartungsbedarf anzeigt. Die Arbeitsweise eines derartigen Systems basiert darauf, eine Bedienperson auf einen vorhersehbaren Betriebsfehler aufmerksam zu machen.

Daher ist es ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zur Verfügung zu stellen, das anzeigt, wenn eine vorbeugende Wartung einer Maschine nötig ist und durch welche die Nachteile des Stands der Technik zum Bestimmen von Wartungszeitplänen behoben werden.

Insbesondere ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, eine Vorrichtung anzugeben zum Überwachen verschiedener Maschinenbetriebsparameter, wobei diese Parameter mit gespeicherten Daten betreffend die Abnutzung der Maschine verglichen werden und eine Bedienperson darauf aufmerksam gemacht wird, wenn eine Wartung notwendig ist.

Diese Aufgaben sind durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung gerichtet zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung, umfassend Mittel zur Eingabe und Speicherung von Schwierigkeitsfaktoren, die einem Zustand der Maschine oder einem Komponentenverschleiß zugeordnet sind, bei denen eine vorbeugende Wartung erforderlich wird. Ferner sind Mittel angegeben zum Messen von unterschiedlichen Maschinenbetriebsparametern und zum Quantifizieren der gemessenen Maschinenbetriebsparameter und zum Anpassen der quantifizierten Betriebsparameter im Vergleich zu den mit der Härte (engl.: severity) der Maschinenbetriebsbedingungen zusammenhängenden gespeicherten Schwierigkeitsfaktoren.

Sobald die proportional angepassten Betriebsparameter eingestellt sind, werden diese durch Summierungsmittel zum Aufsummieren des insgesamt angefallenen Maschineneinsatzes seit der letzten Wartung an der Maschine summiert. Sobald der gesamt angefallene Einsatz festgestellt ist, werden Mittel eingesetzt zum Vergleichen der Daten mit den einem Maximalausschlag oder Maximalwert entsprechenden Daten der Maschine oder mit dem Komponentenverschleiß, bei denen eine vorbeugende Wartung notwendig ist. Wenn die Mittel zum Vergleichen anzeigen, dass die vorbeugende Wartung notwendig ist, wird eine Anzeige derart aktiviert, dass sie die Bedienperson alarmiert. Die Anzeige kann auch so eingestellt sein, dass die Bedienperson in vorbestimmten Abständen vor der Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung alarmiert wird, wodurch das geplante Außerbetriebsetzen der jeweiligen Maschine ermöglicht ist.

Vorzugsweise wird die oben genannte Vorrichtung in Verbindung mit einer Maschine zum Schneiden von Schnittmustern aus einer oder mehreren Schichten eines blattartigen Arbeitsmaterials eingesetzt, wobei die Maschine einen Schneidekopf und ein sich hin- und herbewegendes Schneidemesser umfasst. In diesem Fall würden die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung, die Last auf den Motor oder andere Betriebsparameter durch die Messmittel überwacht und proportional angepasst, indem der entsprechende Schwierigkeitsfaktor, welcher der Härte des Einsatzes der jeweiligen Maschine entspricht, angelegt wird. Die Anzeige würde in diesem Fall aktiviert, sobald eine vorbestimmte Einsatzrate erreicht ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung, wobei eine Blattmaterial-Schneidemaschine vorgesehen ist, die einen beweglichen Schneidekopf umfasst, der ein sich hin- und herbewegendes Messer, das an ihm befestigt ist, trägt und von einem Motor angetrieben ist. Eine Steuerung ist mit der Blattmaterial-Schneidemaschine verbunden und hat mehrere Schwierigkeitsfaktoren, die der Härte der darin gespeicherten Schneidevorgänge entsprechen. Des Weiteren sind in der Steuerung auch Maximalwerte gespeichert, zu denen eine Wartung an der Schneidemaschine stattfinden sollte.

Im Betriebszustand wird vorzugsweise die Last auf den Motor sowie die Dauer jedes Einsatzes der Maschine gemessen. Sodann wird jedem von der Schneidemaschine ausgeführten Schneidevorgang ein Schwierigkeitsfaktor zugeordnet, der die Härte des jeweiligen Schneidevorgangs quantifiziert. Hierauf werden der Schwierigkeitsfaktor und die Dauer jedes Einsatzes miteinander multipliziert, um ein Produkt zu erhalten.

Die Produkte jedes Einsatzes der Schneidemaschine werden sodann aufsummiert, um einen Gesamtsummenwert zu erhalten, der sodann mit dem entsprechenden Maximalwert verglichen wird. Sobald der Maximalwert erreicht ist, wird eine Warnung, vorzugsweise in Form einer Lichtanzeige, ausgegeben, wodurch die Bedienperson davon in Kenntnis gesetzt wird, dass eine Wartung der Maschine durchzuführen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Perspektivansicht einer Vorrichtung zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung.

2 ist eine vereinfachte schematische Darstellung der Steuerungslogik zum Betreiben der Vorrichtung der 1.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Es ist eine Vorrichtung zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Maschine zum Schneiden eines blattartigen Arbeitsmaterials dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Die Schneidemaschine 10 umfasst einen Schneidekopf 12, der derart an der Vorrichtung befestigt ist, dass er sich in Längs – und Querrichtung zu dieser bewegen kann. Ein Messer 14 ist zur Hin- und Herbewegung mit dem Schneidekopf 12 gekoppelt und wird auf von einer Steuerung 16 ausgehende Befehle hin von einem geeigneten Antriebsmittel, wie beispielsweise einem Elektromotor (nicht dargestellt), mit einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit angetrieben. Im Betriebszustand schneidet das Messer 14 Muster aus einer oder mehreren Schichten eines aufeinandergestapelten blattartigen Arbeitsmaterials.

Um den Grad und die Härte des Einsatzes der Vorrichtung 10 und der zugehörigen Komponenten, genauer gesagt des Messers 14 und des zugehörigen Antriebsmechanismus, zu bestimmen, wird der tatsächliche Einsatz der Vorrichtung anhand der Zeit, der Last auf den Motor, dem Takt des Messers, und anderer Parameter gemessen. Abhängig von der Härte eines bestimmten Einsatzes der Vorrichtung wird dem Einsatz ein "Schwierigkeitsfaktor" zugeteilt und die gemessenen Daten werden entsprechend dem Schwierigkeitsfaktor gewichtet und quantifiziert. So ist es beispielsweise beim Durchschneiden von mehreren Stofflagen nötig, dass das Messer und damit der Motor und die Lager, die den Motor tragen, mehr Umdrehungen pro Minute durchführen als dies im Falle einer einzigen Lage der Fall wäre. Somit wären die der Härte des Einsatzes entsprechenden Schwierigkeitsfaktoren ganz anders. So wäre es beispielsweise im Falle von längeren Stillstandzeiten und geringen Betriebslasten möglich, die Lager längere Zeit nicht zu schmieren als dies im Falle von stärkeren Lasten und kürzeren Stillstandzeiten der Fall wäre.

Die Schneidemaschine 10 sollte bei einem bestimmten Schwierigkeitsfaktor nur über eine bestimmte Zeit betrieben werden, ehe eine Wartung an der Maschine durchgeführt wird. Für den Fall, dass die Vorrichtung unter verschiedenen Betriebsbedingungen betrieben wird, wird jeder Betriebsbedingung ein anderer Schwierigkeitsfaktor zugeteilt. Somit wird durch das Aufsummieren der Produkte der verschiedenen Schwierigkeitsfaktoren multipliziert mit der Zeit, während der die Schneidemaschine 10 bei jeder Betriebsbedingung in Betrieb ist, bestimmt, wann eine vorbeugende Wartung nötig ist. Dieses Aufsummieren führt zu einem Gesamtsummenwert, der einen vorbestimmten gespeicherten Maximalwert nicht überschreiben sollte. Wenn eine Annäherung an diesen Maximalwert stattfindet, sollte der Bedienperson angezeigt werden, dass eine Wartung nötig ist.

Wie in den 1 und 2 dargestellt, wird der Betrieb der Schneidemaschine 10 kontinuierlich von Sensoren (nicht dargestellt) überwacht, die in dem Schneidekopf 12 angeordnet sind, der das Ausmaß des tatsächlichen Einsatzes der Schneidemaschine, wie im Kasten 18 der 2 dargestellt, erkennt. Sensoren erzeugen und übergeben entsprechend der überwachten Betriebsparameter Signale an die Steuerung 16. Der bevorzugt von den Sensoren überwachte Betriebsparameter ist die Last oder der vom Elektromotor verbrauchte Strom. Wenn dieser Parameter gemessen wird, ist es nicht nötig, die Anzahl der Lagen oder das jeweils geschnittene Material zu differenzieren. Entsprechend der durch die Sensoren an die Steuerung übermittelten Signale wird entsprechend der Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des Messers 14 dem jeweils durchgeführten Arbeitsgang durch die Steuerung 16 ein Schwierigkeitsfaktor zugeordnet. Obgleich der gemessene Parameter als übereinstimmend mit der Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des Messers 14 entsprechend beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, da auch andere Parameter, wie beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, die Last auf den Motor oder die Umgebungstemperatur überwacht werden können, ohne dabei vom weiteren Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Die Dauer des jeweiligen Arbeitsgangs wird ebenso durch die Steuerung 16 überwacht, siehe Kasten 20, 2. Wie in Kasten 22 der 2 angezeigt, werden der zuvor bestimmte Schwierigkeitsfaktor und die Dauer des Arbeitsgangs für jeden Einsatz der Schneidemaschine 10 miteinander multipliziert. Die Produkte aus dem Schwierigkeitsfaktor und der Dauer jedes Einsatzes werden sodann durch die Steuerung 16 aufsummiert und zusammengezählt, um einen Gesamtsummenwert zu erhalten, siehe Kasten 24, 2.

Wie in Kasten 26 der 2 dargestellt, wird der Gesamtsummenwert sodann mit Daten von in der Steuerung 16 gespeicherten Maximalwerten verglichen. Wenn der Gesamtwert der Summe sich einem gespeicherten Maximalwert nähert, wird von der Steuerung 16, wie in Kasten 28 der 2 gezeigt, ein Signal erzeugt, wodurch ein Anzeigelicht 30 aktiviert wird, das die Bedienperson davon in Kenntnis setzt, dass eine Wartung an der Schneidemaschine 10 durchzuführen ist. Das System kann, falls gewünscht, derart programmiert werden, dass zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor der nötigen Wartung eine erste Warnung abgegeben wird, und eine zweite Warnung abgegeben wird, wenn die Wartung tatsächlich fällig ist. Nach der jeweiligen Wartung, wie beispielsweise das Schmieren der Lager, wird der Gesamtsummenwert wieder auf null vor dem nächsten Wartungsintervall gestellt.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung, gekennzeichnet durch,

    Speichermittel zum Speichern von bestimmten Schwierigkeitsfaktoren, die verschiedenen Maschinenbetriebsparametern zugeordnet sind, welche die Härte bestimmter Maschinenbetriebsbedingungen beschreiben, wobei die Speichermittel ferner Maximalwerte speichern, bei denen an der Maschine eine Wartung durchgeführt werden sollte,

    Messvorrichtungen (18, 20) zum Erfassen der Maschinenbetriebsparameter und der Zeitdauer, für welche die Maschine unter diesen Betriebsbedingungen arbeitet,

    Zuordnungsmittel (22, 24) zum Quantifizieren der erfassten Betriebsbedingung für jede Maschinennutzung in Bezug auf einen der Schwierigkeitsfaktoren, der mit dieser Betriebsbedingung am engsten in Beziehung steht,

    Summierungsmittel (26) zum Aufsummieren der quantifizierten erfassten Betriebsbedingungen für mehrere Maschinennutzungen,

    Vergleichsmittel (28) zum Vergleichen der quantifizierten erfassten Betriebsbedingungen, wie sie von den Summierungsmitteln aufsummiert worden sind, mit einem der gespeicherten Maximalwerte, der mit den erfassten Betriebsbedingungen am engsten in Beziehung steht, und

    ein Anzeigegerät (30) zum Alarmieren eines Bedieners, wenn der Maximalwert erreicht ist.
  2. Vorrichtung zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung nach Anspruch 1, wobei die Maschine (10) einen Schneidekopf (12) mit einem Schneidemesser (14) enthält, das mit diesem zur Hin- und Herbewegung gekoppelt ist, ferner dadurch gekennzeichnet, dass

    die Messvorrichtungen (18, 20) die Rate der Hin- und Herbewegung des Schneidemessers erfassen.
  3. Vorrichtung zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung nach Anspruch 1, wobei die Maschine (10) einen Schneidekopf (12) mit einem Schneidemesser (14) enthält, das mit diesem zur Hin- und Herbewegung gekoppelt ist, ferner dadurch gekennzeichnet, dass

    die Messvorrichtungen (18, 20) mindestens einen Sensor enthalten, der mit dem Schneidekopf (12) gekoppelt ist, um die Last auf den Motor während eines Schneidevorgangs zu erfassen.
  4. Vorrichtung zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass

    das Anzeigegerät (30) den Bediener einen vorgegebenen Zeitraum vor dem Erreichen des Maximalwertes alarmiert.
  5. Verfahren zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung an einer Flachmaterial-Schneidemaschine (10) und einer dazugehörigen Steuerung (16), wobei die Schneidemaschine einen beweglichen Schneidekopf (12) zum Tragen eines Schneidemessers (14) enthält, das zur Hin- und Herbewegung daran befestigt ist und von einem Motor angetrieben wird, und wobei die Maschine betrieben wird, um einen Schneidevorgang an einer oder mehreren Schichten eines lagenartigen Arbeitsmaterials durchzuführen, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte:

    Bereitstellen bestimmter Schwierigkeitsfaktoren an die Steuerung (16), die in ihr entsprechend den verschiedenen Maschinenbetriebsparametern, welche die Härte eines Schneidevorgangs beschreiben, gespeichert sind, und von Maximalwerten, bei denen eine Wartung durchgeführt werden sollte, Messen der Hin- und Herbewegungsrate (18) des Schneidemessers (14) und der Zeitdauer (20) jeder Nutzung der Schneidemaschine während ihres Betriebes,

    Zuordnen eines Schwierigkeitsfaktors (22) zum Schneidevorgang, der am engsten mit der Härte der Betriebsbedingungen in Beziehung steht, unter denen die Schneidemaschine arbeitet, wie dies durch die erfasste Last auf den Motor angegebenen wird,

    Quantifizieren (24) der Härte und der Zeitdauer jeder Nutzung der Schneidemaschine in Bezug auf einen Schwierigkeitsfaktor, der am engsten mit der Härte jeder Nutzung in Beziehung steht,

    Aufsummieren der Produkte (26) für mehrere Schneidemaschinennutzungen, um einen aufsummierten Gesamtwert zu bestimmen,

    Vergleichen (28) des aufsummierten Gesamtwertes mit dem Maximalwert, und

    Alarmieren (30) des Schneidemaschinenbedieners, wenn der Maximalwert erreicht ist.
  6. Verfahren zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung gemäß Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Alarmierens (30) des Bedieners der Schneidemaschine (10) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vor dem Erreichen des Maximalwertes.
  7. Verfahren zum Informieren von Bedienpersonen über die Notwendigkeit einer vorbeugenden Wartung nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Zurücksetzens des aufsummierten Gesamtwertes auf Null, nachdem ein Wartungsvorgang an der Maschine durchgeführt worden ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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