EP1389431A1

EP1389431A1 - Verfahren zum Betrieb einer Herstellungs- und Verpackungsmaschine der tabakverarbeitenden Industrie

Info

Publication number: EP1389431A1
Application number: EP02018461A
Authority: EP
Inventors: Bernhard Brinkmann; Ralf Heikens; Frank Grothaus; Peter Kalus; Jürgen Wendner; Dierk Wedekind
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2004-02-18
Also published as: ATE354978T1; EP1528866A1; DE50306679D1; AU2003263222A1; EP1528866B1; WO2004017771A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Herstellungs- oder Verpackungsmaschine der der tabakverarbeitenden Industrie mit wenigstens einem Antriebsorgan. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Betriebsmerkmale des wenigstens einen Antriebsorgans erfaßt und aufgezeichnet werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Gebläselaufrades in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie, sowie die Verwendung eines Gebläselaufrades in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Herstellungs- oder Verpackungsmaschine der tabakverarbeitenden Industrie mit wenigstens einem Antriebsorgan. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Gebläselaufrades in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie, sowie die Verwendung eines Gebläselaufrades in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie.

Bei der Herstellung von Zigaretten werden Gebläselaufräder eingesetzt, um Saugströme zu erzeugen. Mittels der Saugströme werden beispielsweise aus einem Tabakschauer endlose Zigarettenstränge gebildet. Darüber hinaus finden die Gebläse Verwendung in Filteransetzmaschinen, wobei mittels des erzeugten Unterdrucks Zigarettenkomponenten, insbesondere Filter und doppeltlange Zigaretten, gehalten werden. Ein Lüfterrad für Maschinen der tabakverarbeitenden Industrie ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE-A-37 00 230 offenbart.

Die Laufräder unterliegen in Folge von mitgeförderten abrasiven Partikeln in der Saugluft einem stetigen, dauerhaften Verschleiß. Durch die kontinuierlich geförderten Teilchen wird das Material der Schaufeln des Laufrades kontinuierlich abgetragen. Zur Lösung dieses Problems wird in der Offenlegungsschrift DE-A-37 00 230 vorgeschlagen, die Lüfterschaufeln mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung zu versehene

Darüber hinaus ist es für den Betrieb einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie erforderlich, daß der Zustand der Laufräder regelmäßig kontrolliert werden muß, um Beschädigungen durch im Gebläse eventuell herumfliegende Laufradteilchen zu verhindern. Die Kontrolle erfolgt in der Regel visuell, so daß für die optische Begutachtung der Laufräder die Anschlußöffnung freigelegt werden muß. Insgesamt ist der Aufwand für die Kontrolle der Laufräder beträchtlich.

Ferner obliegt die Beurteilung des Verschleißes der Gebläseschaufeln im Ermessen eines Begutachters, der die Abtragungen und Auswaschungen, die kaum sichtbar sind, erkennen muß. Für einen einwandfreien Betrieb müssen die Gebläseräder in regelmäßigen und kurzen Abständen (circa alle 300 Betriebsstunden) kontrolliert werden. Außerdem ist die Verschleißgrenze durch die optische Beurteilung nicht eindeutig festgelegt und hängt sehr von den Erfahrungen des Bedienpersonals ab.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Betrieb einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie zu verbessern und insbesondere auch die Überwachung des Verschleißes von Gebläselaufrädern in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Herstellungs- oder Verpackungsmaschine der tabakverarbeitenden Industrie mit wenigstens einem Arbeitsorgan, das dadurch weitergebildet wird, daß Betriebsmerkmale des wenigstens einen Arbeitsorgans erfaßt und aufgezeichnet werden. Durch die Aufzeichnung von Betriebsmerkmalen, beispielsweise von Servoantrieben ist es möglich, daß Betriebszustände der Maschine dauerhaft erfaßt werden und für das Betriebspersonal zugänglich werden. Durch die Aufzeichnung kann das Betriebspersonal direkt oder zu einem späteren Zeitpunkt Erkenntnisse über den Betrieb der Maschine erhalten, so daß beispielsweise eine bessere Wartung und Einstellung der Maschine gewährleistet wird. Als Antriebsorgane werden auch Servoantriebe verstanden, bei denen als Betriebsmerkmale die Drehzahl, das Drehmoment, die Lageregeldifferenz (Schleppfehler), die Lagesollwerte, die Lage-Ist-Werte und Motortemperatur erfaßt werden können. Erfindungsgemäß können mehrere Betriebsmerkmale gleichzeitig erfaßt werden. Durch die Verfügbarkeit von Daten über die Antriebsorgane bzw. die Antriebssysteme wird eine vorbeugende Wartung der Maschine bzw. der Arbeitsorgane und eine frühzeitige Verscheißerkennung möglich. Insgesamt wird das Wartungsmanagement für die Maschine bzw. einzelner Maschinenkomponenten verbessert. Ein weiterer besonderer Vorteil besteht in der Überwachung und Einhaltung vorbestimmter Betriebsparameter, so daß insgesamt eine Kontrolle der Maschine gesteigert wird.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die Aufzeichnung der Betriebsmerkmale kontinuierlich oder nach einem Triggerereignis erfolgt. Die Aufzeichnung bzw. das Abspeichern wird durch das Auslösen insbesondere einer wählbaren Triggerbedingung gestartet. Diese Triggerbedingung kann ein Ereignis sein, z.B. das Auslösen eines Sensors oder das Erreichen von Grenzwerten eines Meßsignals. Tritt dieses Triggerereignis ein, werden die ausgewählten Daten aufgezeichnet. Damit ist es möglich, Daten der Maschine bzw. des Antriebsorgans zum Zeitpunkt des Eintritts eines Fehlers aufzuzeichnen, um sie dann für Analysezwecke auswerten zu können. Ein weiterer Vorteil dieser Funktion liegt darin, daß im Fehlerfall die Maschine nicht wiederholt angefahren werden muß, damit das Servicepersonal den Maschinenfehler nachvollziehen kann. In diesem Fall liegen die Daten bereits vor, wenn das Servicepersonal zur Problembehandlung gerufen wird. Das hat Material- und Zeitersparnisse zur Folge, so daß die Analyse bzw. Diagnose sofort durchgeführt werden kann.

Eine Pre-Trigger-Funktion wird erreicht, wenn eine Aufzeichnung, vorzugsweise für eine vorbestimmte Zeitdauer, vor dem Triggerereignis stattfindet. Dies gestattet es, die Daten des Antriebssystems bzw. Antriebsorgans vor dem Ereigniseintritt mit abzuspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt für Analysezwecke auszuwerten. Die Zeit, die vor dem Ereigniseintritt mit abgespeichert wird, ist vorbestimmt oder konfigurierbar. Die Pre-Trigger-Funktion kann so eingestellt werden, daß die Aufzeichnung des Störungszeitpunkts in jedem Fall dokumentiert wird. Die Ereignisse und Zustände vor dem auslösenden Signal werden z.B. mittels eines Sensors erfaßt und können für Diagnosezwecke aufbereitet und analysiert werden.

Werden beispielsweise die Antriebskenndaten eines Servoantriebs z.B. Drehmoment und Lageregeldifferenz überwacht, können z.B. mechanische Störungen detektiert werden. Dieser Fall kann dann diagnostiziert werden, wenn das Drehmoment des Antriebs ansteigt, bevor der Wert der Lagedifferenz ansteigt. Der Antrieb versucht die vorgegebenen Drehzahl zu halten, ist aber gezwungen, ein höheres Drehmoment zu erzeugen, um die mechanische Sperrgängigkeit oder Blockierung auszugleichen. Geht aber das Drehmoment des Antriebs in die Begrenzung, dann kann der Antrieb seinem Soll-Wert nicht mehr folgen und es entsteht eine Lageregeldifferenz (Schleppfehler). Hier kann ein bestimmter Wert der Lageregeldifferenz als Triggerereignis bestimmt werden, so daß die Auszeichnungen der Antriebsdaten bzw. Betriebsmerkmale dann beginnt, wenn der eingestellte Schwellwert der Lageregeldifferenz überschritten wird. Die Pre-Trigger-Funktionen zeichnet dann die Daten bzw. Betriebsmerkmale für eine bestimmte Zeit vor dem Ereigniseintritt auf.

Das Triggerereignis wird vorteilhafterweise im Antriebsorgan und/oder einer Steuereinrichtung und/oder einer Maschinenzentrale ausgelöst. Hierdurch wird die Hierarchie einer Maschinensteuerung in denn verschiedenen Ebenen ausgenutzt, wobei es erfindungsgemäß auch möglich ist, daß die verschiedenen Maschinenhierarchien miteinander in Verbindung stehen und kommunizieren.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Maschine nach einem Fehlerereignis oder Stoppereignis angehalten wird. Ein Fehlerereignis kann beispielsweise eine Störung im Produktionsprozeß der Maschine sein. Ferner wird unter Fehlerereignis auch eine fehlerhafte Funktion eines Bauteils oder einer Baugruppe der Maschine verstanden. Ohne daß eine Fehlfunktion der Maschine oder eines ihrer Bauteile vorliegt, kann ein Stoppereignis automatisch oder durch manuellen Eingriff des Bedienpersonals erfolgen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn mittels der Betriebsmerkmale Kenndaten von wenigstens einem Bauteil und/oder einer Baugruppe und/oder Maschinenkomponente ermittelt werden. Beispielsweise können aus den erfaßten Betriebsmerkmalen der Antriebsorgane Veränderungen der Zustände von Bauteilen, Baugruppen oder Maschinenkomponenten dokumentiert werden. Aufgrund der Antriebscharakteristik dieser Einrichtungen gelingt es, Kenntnisse hierüber zu gewinnen. Über die Betriebsmerkmale der Antriebsorgane kann festgestellt werden, ob das Bauteil, die Baugruppe oder die Komponente in den festgelegten Grenzbereichen von Intervallen arbeitet. Die Grenzwerte und Arbeitsintervalle werden z.B. in Steuerungen oder speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) abgelegt und gespeichert.

Um die Hierarchie der Maschine vollständig auszunutzen, erfolgt die Aufzeichnung der Betriebsmerkmale und/oder der Kenndaten im Antriebsorgan und/oder der Steuereinrichtung und/oder Maschinenzentrale.

Um die Datenmenge zu begrenzen, genügt es, wenn die Betriebsmerkmale und/oder die Kenndaten in, vorzugsweise vorbestimmten, insbesondere zyklischen, Zeitabständen gespeichert werden. Durch die Abspeicherung der erfaßten und ermittelten Daten über Antriebssysteme bzw. Einrichtungen der Maschine können Veränderungen bemerkt werden. Darüber hinaus wird der Zustand der Einrichtungen dokumentiert. Z.B. können die gewonnenen Daten in Tabellen oder Listen festgehalten werden.

Um eine Analyse vornehmen zu können, werden vorteilhafterweise die Betriebsmerkmale und/oder die Kenndaten mit Referenzwerten verglichen. Hierdurch können Rückschlüsse auf einen Verschleiß, einen Defekt oder sonstige mechanische Veränderungen an den Antriebsorganen bzw. anderer Maschineneinrichtungen gewonnen und gezogen werden. Hierfür können Schwellwerte und/oder Intervalle für die Daten festgelegt werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, d'aß als Referenzwerte historische Daten und/oder Anfangsdaten des Antriebsorgans und/oder des Bauteils und/oder der Baugruppe und/oder der Maschinenkomponente verwendet werden. Als historische Daten werden Daten über Betriebsmerkmale bzw. Maschineneinrichtungen verstanden, die vorzugsweise in einem festgelegten Zeitraster, aufgenommen und abgespeichert wurden, auf die jederzeit zurückgegriffen werden kann. Beispielsweise kann erfindungsgemäß eine aktuelle Drehmomentkennlinie eines bestimmten Antriebsorgans mit einer Drehmomentkennlinie des gleichen Antriebsorgans nach Auslieferung (historische Daten) verglichen werden. Somit gelingt es, den Verschleiß, Defekte oder andere mechanische Veränderungen anhand des durchgeführten Vergleichs zwischen den aktuellen und den historischen Daten zu diagnostizieren. Als Anfangsdaten können die aufgenommenen und abgespeicherten Daten von unverbrauchten, d.h. neuen Einrichtungen abgespeichert werden. Während die historischen Daten den zeitlichen Verlauf von Kenngrößen dokumentieren, sind die Anfangsdaten für jede Einrichtung der Maschine nur einmal zu bestimmen und abzuspeichern. Unabhängig von den Veränderungen der Kenngrößen, dokumentieren diese Daten den Urzustand der entsprechenden Einrichtung.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn mittels der Betriebsmerkmale und/oder der Kenndaten und/oder ihres Vergleiches mit Referenzwerten der Verschleiß und/oder die Lebensdauer des Antriebsorgans und/oder des Bauteils und/oder der Baugruppe und/oder der Maschinenkomponente bestimmt wird. Aufgrund der durchgeführten Vergleiche kann eine Trendauswertung ausgeführt werden und das voraussichtliche Lebensdauerende eines Bauteils, einer Baugruppe oder einer Komponente bestimmt werden. Diese Berechnung bestimmt, wann mit dem aktuellen Trendverlauf die Grenzwerte erreicht werden, die das Lebensdauerende der jeweiligen Einrichtung beschreiben. Ferner besteht auch die Möglichkeit, die Kenndaten einer Baugruppe oder sonstigen Einrichtungen bei der Inbetriebnahme nach einer erfolgten Wartung im System mitzuschreiben und mit historischen Daten zu vergleichen. Der Vorteil besteht darin, daß unmittelbar nach einer Wartung, einem Umbau oder einer Reparatur festgestellt werden kann, ob die Baugruppe, das Bauteil oder die Komponente korrekt eingebaut worden ist. Ist diese fehlerhaft montiert worden, so werden die Kenndaten von den historischen oder Anfangsdaten abweichen. Somit ist eine direkte Qualitätskontrolle nach Einbau, Umbau oder Reparatur möglich. Z.B. ist das Kriterium "Schwergängigkeit" als Qualitätskriterium heranziehbar, indem die Betriebsmerkmale oder Kenndaten analysiert werden.

Bevorzugterweise wird eine Meldung und/oder eine Warnmeldung erzeugt oder angezeigt. Durch die entsprechenden Meldungen können dem Bedienungspersonal die Betriebszustände der Maschine mitgeteilt werden. Insbesondere kann in Abhängigkeit der Analyse und Diagnose die Mitteilung gemacht werden, daß die Maschine wegen eines Betriebsfehlers einer Einrichtung nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet und produziert. Diese Angaben können dem Bedienungspersonal der Maschine über eine Visualisierung d.h. Anzeige zugänglich gemacht werden und auch an ein übergeordnetes Hostsystem für vorbeugende Wartung gemeldet werden. Dies kann über eine Warnmeldung geschehen, in der angegeben wird, innerhalb welcher Zeit eine Wartung an dem betreffenden Bauteil, der Baugruppe oder der Komponente zu erfolgen hat. Die Warnmeldung erfolgt frühzeitig, so daß die auszuführende Wartung oder Reparatur in den Wartungsplan aufgenommen werden kann, ohne das die Maschine außerhalb eines zyklischen Wartungsintervalls für die Reparatur oder Wartung stillgelegt werden muß.

Ferner ist vorgesehen, daß nach einem Wartungsvorgang die Betriebsmerkmale und/oder die Kenndaten mit Referenzwerten verglichen werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, daß das Bauteil, die Baugruppe oder die Komponente immer unter den selben Umgebungsbedingungen betrieben werden. Eine programmierte Wartungsfunktion kann so ausgeführt werden, daß zyklisch ein Wartungsmodus durchlaufen oder durch Interaktion durch das Bedienungspersonal gestartet wird. Dabei werden die Betriebsmerkmale der Antriebsorgane mitgeschrieben und gespeichert, während diese bestimmte Geschwindigkeiten oder Positionsbereiche durchfahren. Dies kann auch ohne den Einsatz von auf der Maschine verarbeiteten Materialien geschehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Umgebungsbedingungen für eine Einrichtung derart zu gestalten, daß nur die Antriebs- oder Funktionskenndaten Einfluß auf die Betriebsmerkmale haben. Bei einem Gebläse wird diese Umgebungsbedingung dadurch erreicht, daß Absperrventile oder Absperrklappen das Gebläse von der Zuluft abtrennen, so daß keine Umluftwälzarbeit vom Antrieb zu leisten ist. Eine programmierte Wartungsfunktion kann in diesem Fall die Absperrklappen schließen und den Gebläseantrieb 10 Sekunden lang beispielsweise hochlaufen lassen, währenddessen die Antriebskenndaten/Betriebsmerkmale aufgenommen und abgespeichert werden. Mittels einer entsprechend programmierten Software werden die gewonnen Meßdaten mit denen älteren Datums verglichen und/oder eine Trendauswertung durchgeführt. Die programmierten bzw. programmierbaren Wartungsfunktionen der Maschinen können sequentiell oder gleichzeitig abgearbeitet werden. Darüber hinaus können die Wartungsfunktionen auch während des Stillstandes einer Produktionsmaschine durchgeführt werden. Ferner können Wartungsfunktionen für Bauteile, Baugruppen oder Komponenten auch während des Betriebes ausgelöst werden. Dies kann beispielsweise automatisiert geschehen.

Durch den Gegenstand der Erfindung ist es möglich, eine Analyse und Datenaufbereitung von Betriebsmerkmalen und Kenndaten durchzuführen, wobei diese in den Antrieben und/oder der Steuerung und/oder der Maschinenzentrale einer Maschine erfolgen kann. Die Analyse kann zyklisch in zeitlich festgelegten Abständen und im Fehlerfall erfolgen. Sowohl die Meßwerterfassung bzw. -speicherung als auch die Festlegung von Triggerbedingungen kann in den Antrieben und/oder der Steuerung und/oder der Maschinenzentrale erfolgen.

Eine weitere Lösung der Aufgabe erfolgt mittels eines Verfahrens zum Betrieb eines Gebläselaufrades in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie mit den Verfahrensschritten: Erfassen wenigstens eines drehmomentabhängigen und/oder drehzahlabhängigen Ist-Wertes des Gebläselaufrades, Ermittlung wenigstens einer Abweichung des Ist-Wertes von wenigstens einem drehmomentabhängigen und/oder drehzahlabhängigen Soll-Wertes des Gebläselaufrades und Ermittlung des Verschleißes des Gebläselaufrades in Abhängigkeit der Abweichung.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, verschleißbedingte Veränderungen im Laufverhalten des Gebläses fortlaufend zu überwachen. Durch den Verschleiß an den Laufrädern werden die Masse des Laufrades reduziert und/oder die geometrischen Abmessungen des Laufrades verändert. Eine Veränderung der Masse kann ermittelt werden aus dem Verhältnis eines erforderlichen Drehmoments an der Antriebsachse des Laufrades zu der Beschleunigung des Laufrades. Erfahrungsgemäß nimmt der Verschleiß zum Außendurchmesser des Laufrades hin zu. Durch eine Veränderung der geometrischen Abmessungen wird auch die Förderleistung des Laufrades reduziert, zusätzlich wirkt sich die verringerte Leistung auch auf das Drehmoment aus. Die Veränderung der geometrischen Abmessungen können aus dem Verhältnis von Förderleistung und Drehzahl des Laufrades ermittelt werden.

Das Laufverhalten eines Laufrades wird durch den Verschleiß merklich beeinflußt, wobei der Verschleiß sich in den meßbaren Antriebs- bzw. Leistungsdaten des Gebläses auswirkt. Durch die Meßbarkeit und Erfassung dieser Daten bzw. Ist-Werte des Gebläselaufrades kann der Verschleiß überwacht werden, ohne daß es der visuellen Begutachtung durch das Bedienungspersonal bedarf.

Wenn eine Verschleißgrenze festgelegt ist, ist es vorteilhaft, wenn nach Überschreiten oder Unterschreiten eines, vorzugsweise oberen oder unteren, Grenzwertes der Abweichung das Gebläselaufrad angehalten und/oder eine Mitteilung erzeugt wird. Es wird damit verhindert, daß durch eine verringerte Förderleistung des Laufrades Zigaretten mit einer geringeren Güte produziert werden. Sobald der Verschleiß des Gebläselaufrades festgestellt wird, und nicht erst bei der nächsten optischen Untersuchung, kann die Produktion sofort und automatisch unterbrochen werden und das Gebläselaufrad anschließend ausgetauscht werden.

Eine Verbesserung in der Beurteilung des Verschleißes wird erreicht, wenn die Abweichung, insbesondere zeitlich, integriert wird. Dadurch kann die Empfindlichkeit eines .Meßsystems noch gesteigert werden. Durch die Integration bzw. Aufsummierung der Abweichungswerte läßt sich ein Kriterium bzw. Maß für den Verschleiß genauer ermitteln.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn nach Ermittlung der Abweichung und/oder in Abhängigkeit der Abweichung der Antrieb des Gebläselaufrades geregelt wird. Mittels des ausgebildeten Regelkreises kann der' vom Gebläse erzeugte Unterdruck an der Ansaugseite in der Maschine konstant gehalten werden. Entsprechend dem Verschleiß bzw. der Abweichung erhöht sich die für den Unterdruck erforderliche Drehzahl des Laufrades.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn als drehmomentabhängiger und/oder drehzahlabhängiger Ist-Wert und/oder Soll-Wert das Drehmoment und/oder die Förderleistung und/oder die Drehzahl und/oder die Beschleunigung des Gebläselaufrades erfaßt wird.

Um Referenzwerte bzw. Soll-Werte für die Verschleißüberwachung zu erhalten, wird als Referenz- bzw. Soll-Wert wenigstens ein Ist-Wert eines neuen, insbesondere unverbrauchten Gebläselaufrades erfaßt. Die drehmomentabhängigen und/oder drehzahlabhängigen Referenzwerte brauchen lediglich nur ein einziges Mal für einen Gebläsetyp ermittelt werden. Anschließend können diese Referenzwerte für diesen einen bestimmten Gebläsetyp ständig verwendet werden. Somit ist die Referenz für einen Gebläsetyp nur einmalig zu ermitteln. Auch diese Verschleißgrenze ist für den Gebläsetyp nur ein einziges Mal anzugeben.

Weiterhin wird vorteilhafterweise der Soll-Wert als Mittelwert von mehreren, wenigsten zwei, Ist-Werten ermittelt. Beispielsweise können dadurch die ermittelten Werte für ein neuwertiges Laufrad als Referenzwerte gespeichert werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ermittlung der Abweichung während des Betriebsbeginns und/oder während des Betriebes des Gebläselaufrades erfolgt. Dadurch ist es möglich, den Verschleiß des Laufrades auch am Anfang der Beschleunigungsphase zu erfassen und zu überwachen. Dies kann ebenfalls während des Dauerbetriebes des Laufrades vorgenommen werden.

Außerdem wird vorteilhafterweise die Betriebsdauer des Gebläselaufrades, insbesondere gleichzeitig, erfaßt. Somit kann mit einem integrierten Betriebsstundenzähler der Verschleiß in Abhängigkeit der Betriebsstunden im Voraus berechnet werden.

Darüber hinaus können auch die Betriebsstunden bis zum Erreichen einer Verschleißgrenze berechnet und angezeigt werden. Zusätzlich ist eine Vorankündigung einer durchzuführenden Wartung der Maschine möglich, bspw. durch eine einstellbare Anzahl der Betriebsstunden vor der Fälligkeit. Unter einer Verschleißgrenze wird ein festgelegter oder festlegbarer Wert verstanden, bei dem ein ordnungsgemäßer Betrieb eines verschleißenden Laufrades noch möglich ist.

Vorteilhafterweise wird die Abweichung und/oder die Betriebsdauer des Gebläselaufrades angezeigt.

Die Verschleißüberwachung des Laufrades kann noch gesteigert werden, wenn wenigstens zwei verschiedene drehmomentabhängige und/oder drehzahlabhängige Ist-Werte erfaßt werden. Durch die gleichzeitige Kombination von zwei Messungen bzw. Auswertungen lassen sich sehr zuverlässige Ergebnisse über das Laufverhalten eines Gebläselaufrades erzielen.

Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht in der Verwendung eines Gebläselaufrades in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie, wobei das Gebläselaufrad mittels eines voranstehend beschriebenen Verfahrens betreibbar ist. Durch die Verschleißüberwachung eines Gebläselaufrades ist keine zeitaufwendige visuelle Kontrolle mehr erforderlich. Außerdem wird eine Verschleißgrenze für das Laufrad festgelegt, so daß früh- bzw. rechtzeitig ein verschlissenes Laufrad ausgetauscht werden kann. Mittels der Erfindung ist es außerdem möglich, ein Gebläselaufrad bis zur tatsächlichen, festgestellten Verschleißgrenze optimal auszunutzen. Insgesamt können durch die erfindungsgemäβe Verwendung des Gebläses Artikel der tabakverarbeitenden Industrie mit einer konstant hohen Qualität, z.B. Zigaretten hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschreibung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1a bis 1d: Diagramme von drehzahlabhängigen Größen des Gebläselaufrades.
Fig. 2: eine Draufsicht auf eine Filteransetzmaschine und
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer Strangmaschine.

In den Diagrammen 1a bis 1d sind zeitliche Verläufe von Größen des Gebläselaufrades dargestellt. In Fig. 1a ist die Drehzahlvorgabe eines Laufrades zeitlich dargestellt. Die Drehzahl des Gebläselaufrads wird nach Einschalten mit einer konstanten Rampe bzw. Steigung bis zum Zeitpunkt t₀ hochgefahren und nimmt anschließend eine konstante Drehzahl im Dauerbetrieb an. In Fig. 1b ist der Einfluß der Masse des Laufrades auf das Drehmoment M1 während der Beschleunigung des Laufrades zeitlich dargestellt. Ein unverbrauchtes, neues Laufrad NL hat während der Beschleunigungsphase des Laufrades ein höheres Drehmoment, da dieses neue Laufrad NL noch keine Verluste in der Masse durch Verschleiß aufweist. Ein verschlissenes Laufrad VL hat durch den Verschleiß und Masseverlust ein um M1 niedrigeres Drehmoment.

Die Abweichung M1 ist ein Maß für den Masseabtrag und damit für den Verschleiß des Laufrades während der Beschleunigungsphase. Zum Zeitpunkt t₀ ist die Beschleunigungsphase beendet.

In Fig. 1c ist das zeitliche Verhalten des lastabhängigen Drehmoments M2 dargestellt. Das Drehmoment M2 hängt ab von der geförderten Luft und damit von der Förderleistung des Laufrades. Während der anfänglichen Beschleunigungsphase ist die Abweichung des Drehmoments eines verschlissenen Laufrades VL von einem unverbrauchten, neuen Laufrad NL gering. Erst bei konstanter Drehzahl im Dauerbetrieb des Laufrades ist eine Abweichung M2 erfaßbar.

In Fig. 1d ist die Summe der Drehmomente M1 und M2 über die Zeit t aufgetragen. Das zeitliche Verhalten eines neuen Laufrades NL dient als Referenz für das Laufrad in der Maschine. Während des Betriebes des Laufrades bzw. der Maschine nimmt das Drehmoment des verschleißenden Laufrades VL ab.

Die Referenzwerte (Soll-Werte) können anhand einer Ermittelung über mehrere Beschleunigungsvorgänge eines neuen Gebläselaufrades NL ermittelt werden. Die ermittelten Werte werden für das neuwertige Laufrad NL gespeichert. Entsprechend des Verschleißes des Laufrades ändert sich das gesamte Drehmoment. Die jeweils aktuellen Werte (Ist-Werte) können mit der Referenz verglichen werden. Die Differenz zwischen den Drehmomentkurven am Anfang und während der Beschleunigungsphase (M1 ist ein Maß für die reduzierte bzw. abgetragene Masse. Der Masseneinfluß wird selektiv erfaßt und ist nicht von den Umgebungsbedingungen im Luftsystem abhängig. Die Differenz nach Erreichen der Enddrehzahl (M2) ist ein Maß für die reduzierte Last (verringerte Förderleistung).

Als Maß für die Verschleißerscheinungen kann auch die für einen Drehzahlbereich (n) oder für den Zeitbereich (t) berechnete Fläche zwischen den Kurven verwendet werden. Dadurch erhöht sich die Meßempfindlichkeit.

Darüber hinaus kann auch eine Verschleißgrenze erfindungsgemäß vorgesehen sein. Bei Unterschreiten eines Ist-Wertes, d.h. bei einer zu großen, vorbestimmten Abweichung des Gesamtdrehmomentes von dem Referenzwert wird die Maschine angehalten und der zu große Verschleiß des Laufrades angezeigt.

In einer alternativen Ausführung kann auch der Drehmomentlauf geregelt werden und die verschleißabhängige Verkürzung der Beschleunigungszeit als Maß für den Verschleiß des Laufrades verwendet werden. Der vom Gebläse erzeugte Unterdruck an der Ansaugseite wird geregelt und konstant gehalten. Die für den Unterdruck erforderliche Drehzahl eines neuwertigen Laufrades wird als Referenzwert gespeichert. Entsprechend dem Verschleiß erhöht sich die für den Unterdruck erforderliche Drehzahl. Die aktuellen Drehzahlwerte (Ist-Werte) werden gemessen und mit dem Referenzwert verglichen. Die Abweichung ist ein Maß für den Verschleiß des Laufrades.

Voraussetzung für die Überwachung des Laufverhaltens eines Gebläselaufrades ist die Verwendung eines auswertbaren Antriebs, z.B. Servoantrieb. Bei diesem Servoantrieb kann das Drehmoment bzw. die Beschleunigung des Antriebs erfaßt und überwacht werden.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens können auch mehrere Verschleißüberwachungsarten miteinander kombiniert werden. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, Ventilatoren, die auf die voranstehend beschriebene Weise betrieben werden, in Maschinen der tabakverarbeitenden Industrie einzusetzen. Eine derartige Maschine ist jeweils in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt.

In Fig. 2 ist einer Vorderansicht einer Filteransaugmaschine vom Typ MAX dargestellt. Bei der Filteransetzmaschine übergibt eine Einlauftrommel 1 die auf einer Zigarettenherstellmaschine produzierten Zigaretten an zwei Staffeltrommeln 2, welche die gestaffelt zugeführten Zigaretten entstaffeln und in Reihen zu je zwei Stück mit einem Zwischenraum zwischen den Zigaretten an eine Zusammenstelltrommel 3 übergeben. Die Filterstäbe gelangen aus einem Magazin 4 an eine Schneidtrommel 6, werden dort zum Filterstopfen doppeltlanger Gebrauchslängen geschnitten, auf einer Staffeltrommel 7 gestaffelt, von einer Schiebetrommel 8 zu einer Reihe hintereinanderliegender Stopfen ausgerichtet und von einer Beschleunigungstrommel 9 in die Zwischenräume der Zigarettenreihen auf der Zusammenstelltrommel 3 abgelegt.

Die Zigarette-Filter-Zigarette-Gruppe werden zusammengeschoben und von einer Übernahmetrommel 11 übernommen. Ein von einer Belagpapierbobine 13 abgezogener Belagpapierstreifen 12 wird von einer Beleimvorrichtung 14 beleimt und dann mit einer Schneidvorrichtung 16 auf einer Schneidtrommel 17 von den Messern einer Messertrommel 18 in Belagplättchen zerschnitten.

Die abgetrennten Belagplättchen werden an die Zigarette-Filter-Zigarette-Gruppe auf der Übergabetrommel 11 angeheftet und auf einer Rolltrommel 19 um die Zigarettenfiltergruppen herumgerollt. Die fertigen Doppelfilterzigaretten werden über eine Trockentrommel 21 einer Schneidtrommel 22 zugeführt und auf durch mittiges Schneiden durch die Filterstopfen hindurch zu Einzelfilterzigaretten konfektioniert.

Eine Wendeeinrichtung 23 wendet eine Zigarettenreihe und übergibt sie gleichzeitig in die durchlaufende ungewendete Filterzigarettenreihe. Über eine Prüftrommel 24 gelangen die Filterzigaretten zu einer Auswerftrommel 26. Eine mit einer Bremstrommel 27 zusammenwirkende Ablegertrommel 28 legt die Filterzigaretten auf ein Ablegerband 29.

Darüber hinaus können erfindungsgemäße Gebläse auch in einer Zigarettenstrangmaschine, wie sie schematisch in Figur 3 dargestellt ist, eingesetzt und verwendet werden. Bei der Zigarettenstrangmaschine wird von einer Schleuse 101 ein Vorverteiler 102 portionsweise mit Tabak beschickt. Eine Entnahmetrommel 103 des Vorverteilers 102 ergänzt gesteuert einen Vorratsbehälter 104 mit Tabak, aus dem ein Strangförderer 105 Tabak entnimmt und einen Stauschacht 106 gesteuert beschickt.

Aus dem Stauschacht 106 entnimmt eine Stiftwalze 107 einen gleichförmigen Tabakstrang, der von einer Ausschlagwalze 108 aus den Stiften der Stiftwalze 107 herausgeschlagen und auf ein mit konstanter Geschwindigkeit umlaufendes Streutuch 109 geschleudert wird. Ein auf dem Streutuch 109 gebildetes Tabakvlies wird in eine Sichteinrichtung 111 geschleudert, die im wesentlichen aus einem Luftvorhang besteht, den größere bzw. schwerere Tabakteile passieren, während alle anderen Tabakteilchen von der Luft in einem von einer Stiftwalze 112 und einer Wand 113 gebildeten Trichter 114 gelenkt werden.

Von der Stiftwalze 112 wird der Tabak in einen Tabakkanal 116 gegen einen Strangförderer 117 geschleudert, in dem der Tabak mittels in eine Unterdruckkammer 118 gesaugte Luft gehalten und ein Tabakstrang aufgeschauert wird. Ein Egalisator 119 entfernt überschüssigen Tabak von dem Tabakstrang, der dann auf einen im Gleichlauf geführten Zigarettenpapierstreifen 121 gelegt wird. Der Zigarettenpapierstreifen 121 wird von einer Bobine 122 abgezogen, durch ein Druckwerk 123 geführt und auf ein angetriebenes Formatband 124 gelegt.

Das Formatband 124 transportiert den Tabakstrang und den Zigarettenpapierstreifen 121 durch ein Format 126, in dem der Zigarettenpapierstrang 121 um den Tabakstrang gefaltet wird, so daß noch eine Kante absteht, die von einem hier nicht dargestellten Leimapparat bekannterweise beleimt wird. Darauf wird die Klebnaht geschlossen und von einer Tandemnahtplätte 127 getrocknet. Ein so gebildeter Zigarettenstrang 128 durchläuft ein Strangdichtemeßgerät 129, das den Egalisator 119 steuert und wird von von einem Messerapparat 131 in doppeltlange Zigaretten 132 geschnitten. Die doppeltlangen Zigaretten 132 werden von einer gesteuerte Arme 133 aufweisenden Übergabevorrichtung 134 einer Übernahmetrommel 136 einer Filteransetzmaschine 137 (vergleiche Fig. 2) übergeben, auf deren Schneidtrommel 138 sie mit einem Kreismesser in Einzelzigaretten geteilt werden. Die Förderbänder 139, 141 fördern überschüssigen Tabak in einen unter dem Vorratsbehälter 104 angeordneten Behälter 142, aus dem der rückgeführte Tabak von dem Strangförderer 105 wieder entnommen wird.

In einer Filteransetzmaschine (Fig. 2) und in einer Filterstrangmaschine (Fig. 3) werden Gebläse benötigt, die einzelne Baugruppen der Maschinen mit Unterdruck beaufschlagen. Bspw. müssen die Filterkomponenten bzw. Zigarettenkomponenten auf Saugtrommeln mittels der Saugluft gehalten werden. Darüber hinaus wird Saugluft benötigt, um einen Tabakstrang in einer Strangmaschine zu bilden.

Mittels der Erfindung werden die Betriebsmerkmale von Servoantrieben gemessen und gespeichert. Hierzu gehören beispielsweise das Drehmoment, die Drehzahl und die Stromaufnahme. Die Messung kann durch die Steuerelektronik der Antriebe erfolgen. Vergleiche mit gespei-cherten Daten nach Inbetriebnahme ermöglichen eine Fehlergrenzenüberwachung. Mittels einer durchführbaren Trendanalyse der Daten wird eine dynamische Überwachung ermöglicht. Die Messung der Daten bei definierten Bedingungen z.B. Maschine ohne Material schließt einen Einfluß des Materials aus. Darüber hinaus ermöglicht eine Messung der Betriebsmerkmale nach einer Neumontage oder Wartung einer Baueinheit die Erkennung von Montagefehlern.

Bezugszeichenliste

1: Einlauftrommel
2: Staffeltrommel
3: Zusammenstelltrommel
4: Magazin
6: Schneidtrommel
7: Staffeltrommel
8: Schiebetrommel
9: Beschleunigertrommel
11: Übergabetrommel
12: Belagpapierstreifen
13: Belagpapierbobine
14: Beleimvorrichtung
16: Schneidvorrichtung
17: Schneidtrommel
18: Messertrommel
19: Rolltrommel
21: Trockentrommel
22: Schneidtrommel
23: Wendeeinrichtung
24: Prüftrommel
26: Auswerftrommel
27: Bremstrommel
28: Ablegertrommel
29: Ablegerband
101: Schleuse
102: Vorverteiler
103: Entnahmewalze
104: Vorratsbehälter
105: Strangförderer
106: Stauschacht
107: Stiftwalze
108: Ausschlagwalze
109: Streutuch
111: Sichteinrichtung
112: Stiftwalze
113: Wand
114: Trichter
116: Tabakkanal
117: Strangförderer
118: Unterdruckkammer
119: Egalisator
121: Zigarettenpapierstreifen
122: Bobine
123: Druckwerk
124: Formatband
126: Format
127: Tandemnahtplette
128: Zigarettenstrang
129: Strangdichtemeßgerät
131: Messerapparat
132: doppelt lange Zigaretten
133: Arme
134: Übergabevorrichtung
136: Übergabetrommel
137: Filteransetzmaschine
138: Schneidtrommel
139: Förderband
141: Förderband
142: Behälter

n: Drehzahl
t: Zeit
M1: Drehmoment (Beschleunigung)
M2: Drehmoment (Last, geförderte Luft)
NL: neues Laufrad (Referenz)
VL: verschlissenes Laufrad

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Herstellungs- oder Verpackungsmaschine der tabakverarbeitenden Industrie mit wenigstens einem Antriebsorgan, dadurch gekennzeichnet, daß Betriebsmerkmale des wenigstens einen Antriebsorgans erfaßt und aufgezeichnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung kontinuierlich oder nach einem Triggerereignis erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufzeichnung, vorzugsweise für eine vorbestimmte Zeitdauer, vor dem Triggerereignis stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Triggerereignis im Antriebsorgan und/oder in einer Steuereinrichtung und/oder Maschinenzentrale ausgelöst sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Triggerereignis durch ein Fehlerereignis oder Stoppereignis bestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine nach einem Fehlerereignis oder Stoppereignis angehalten wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Betriebsmerkmale Kenndaten von wenigstens einem Bauteil und/oder einer Baugruppe und/oder einer Maschinenkomponente ermittelt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der Betriebsmerkmale und/oder der Kenndaten im Antriebsorgan und/oder der Steuereinrichtung und/oder Maschinenzentrale erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsmerkmale und/oder Kenndaten in, vorzugsweise vorbestimmten, insbesondere zyklischen, Zeitabständen gespeichert werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsmerkmale und/oder die Kenndaten mit Referenzwerten verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzwerte historische Daten und/oder Anfangsdaten des Antriebsorgans und/oder des Bauteils und/oder der Baugruppe und/oder der Maschinenkomponente verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Betriebsmerkmale und/oder Kenndaten und/oder ihres Vergleichs mit Referenzwerten der Verschleiß und/oder die Lebensdauer des Antriebsorgans und/oder des Bauteils und/oder der Baugruppe und/oder der Maschinenkomponente bestimmt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meldung und/oder Warnmeldung erzeugt und/oder angezeigt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Wartungsvorgang die Betriebsmerkmale und/oder die Kenndaten mit Referenzwerten verglichen werden.
Verfahren zum Betrieb eines Gebläselaufrades in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie, mit den Schritten:

Erfassen wenigstens eines drehmomentabhängigen und/oder drehzahlabhängigen Ist-Wertes des Gebläselaufrades und

Ermittlung wenigstens einer Abweichung des Ist-Wertes von wenigstens einem drehmomentabhängigen und/oder drehzahlabhängigen. Soll-Werts des Gebläselaufrads

und Ermittlung des Verschleißes des Gebläselaufrades in Abhängigkeit der Abweichung.
Verfahren nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß nach Überschreiten oder Unterschreiten eines, vorzugsweise oberen oder unteren, Grenzwertes der Abweichung das Gebläselaufrad angehalten und/oder eine Mitteilung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung, insbesondere zeitlich, integriert wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17 dadurch gekennzeichnet, daß nach Ermittlung der Abweichung und/oder in Abhängigkeit der Abweichung der Antrieb des Gebläselaufrades geregelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß als drehmomentabhängiger und/oder drehzahlabhängiger Ist-Wert und/oder Soll-Wert das Drehmoment und/oder die Förderleistung und/oder die Drehzahl und/oder die Beschleunigung des Gebläselaufrades erfaßt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Soll-Wert wenigstens ein Ist-Wert eines neuen Gebläselaufrades erfaßt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20 dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Wert als Mittelwert von mehreren, wenigstens zwei, Ist-Werten ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21 dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ist-Wert ein Soll-Wert zugeordnet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Abweichung während des Betriebsbeginns und/oder während des Betriebs des Gebläselaufrades erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsdauer des Gebläselaufrades, insbesondere gleichzeitig, erfaßt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung und/oder die Betriebsdauer des Gebläselaufrades angezeigt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei verschiedene, insbesondere drehmomentabhängige und/oder drehzahlabhängige, Ist-Werte erfaßt werden.
Verwendung eines Gebläselaufrades in einer Maschine der tabakverarbeitenden Industrie, das mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 26 betreibbar ist.