CN1289706A - 诊断机器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于诊断生产例如香烟(12)和/或香烟包(11)的机器(10)的一种方法和设备,该产品被检测次品,并产生一个指示次品的信号。本发明是基于改善诊断的问题。为了解决这个问题,根据本发明的方法,其特征在于,故障指示信号(46)由于次品(11,12)的可能周期性而被评估,并且确定一个可能的周期性。为此,根据本发明的设备有一个合理构成的控制装置(27a)。

Description

诊断机器的方法和设备
本发明涉及用于诊断生产例如香烟和/或香烟包的产品的机器，尤其是香烟包装机的一种方法和设备。在这种方法中，进行产品次品检查，并产生一个指示次品的信号。相应地，该设备具有次品检测装置，用于检查产品是否残次和产生一个指示次品的信号。
上述类型的机器通常具有很复杂的设计。为了生产香烟和/或完成的香烟包或其它产品，包括包装它们，多种不同的组件和工具相互协作。在每个各自的组件或工具中都可能产生损害所需产品的干扰。为了确保不变的产品质量，在可能产生次品的生产过程后或期间，检查这些产品。如果检测到一个次品，由相应的一个信号指示，并且该次品被从生产过程中移走。
为了确定产生次品的故障组件或工具，习惯上在不同的组件或工具上使用一系列的传感器。但是，实际上不可能监视每一个组件或工具。因此，在次品产生后的机器诊断常常非常困难，必须拆除和检查多个组件和工具。这导致高额费用，因此是不利的。
因此本发明立足于改善机器诊断的问题。
为了解决这个问题，根据本发明的方法，其特征在于，故障指示信号在次品发生的可能周期，尤其是一个或多个周期，而被评估，并且确定一个可能的周期性。根据本发明的装置，其特征是一个控制装置，它是以这样一种方式构成，可以确定和指定故障指示信号的周期性。
以下所用的一些术语与本发明及本发明的最佳实施例相联系。术语“产品”理解为在制造过程中，包括包装过程中，所有的最终，中间和最初产品，尤其是在香烟制造和/或包装领域中已完成和未完成的香烟包或香烟。术语“周期性”理解为故障指示信号的任何周期特征。特别是，故障指示信号能够显示一个或多个周期。术语“循环”理解为任何规则地移动，尤其是带有暂时的停留，但仍然是连续的移动。术语“组件”理解为任何工具单元，尤其是所谓的转动台(turrets)，例如折叠台，传送台或干燥台，烟盒链(pocket chains)或者其它存贮区(magazines)和轴组。术语“工具”理解为组件的单个元件，例如烟盒链(pocket chains)或转动台的各个烟盒(pocket)，和传动轴组的各个传动轴。
本发明是建立在如下发现的基础上，即上述类型的许多组件循环运行，以及为此，带有特定数目的工具。如果组件的个别工具故障运行，至少个别制造的产品是次品的可能性增加了，特别地带有与该组件的多个工具相对应的期间。由于机器的各个组件通常有特定数目的工具，次品以与这个数目相对应的周期而产生。因此，借助于它特征化的周期能够检测出故障组件或带有故障工具的组件。
但是，次品也能以几个不同的周期产生。这是当机器故障损害到几个带有不同周期的组件时的情况，尤其当故障发生在两个组件的转换区域中。
例如，如果组件24有一个工具出现故障，并且其中该组件在每个机器循环中以一个工具推进，结果是机器24的一个故障周期在受检产品中循环。但是，在其他组件的情况中，每个机器循环中多个工具能被推进。同样可能的是一个工具仅在几个机器循环后才被推进一个工位。但是，在所有情况中，这种循环运行组件的结果是一个或多个特征周期，并因此可能得出结论，有一个或更多的组件导致在故障显示信号中产生一个相应的周期性。另外，特别是在机器循环中，当故障检测装置和一个参考位置，例如最初的工具，之间的距离已知时，也有可能确定各个工具的位置。
如果不可能根据次品的出现来确定一个特定的周期性，和/或故障对每个产品或机器周期都以相同的概率出现，本发明假设所有的工具受一个故障的一致影响。
从以下的权利要求，并借助于附图中的一个示范性实施例，叙述本发明的进一步的详情。图中：
图1从一个简单的侧面，表示香烟包装机的细节；
图2表示图1中的包装机在干燥台的区域的详情，以及图示说明一个故障指示信号的过程的方框图；
图3表示一个流程图的第一部分，该流程图图示说明了对根据本发明的方法的提炼；
图4表示图3中提及的流程图的第二部分。
图1表示机器10，它用于制造软纸板盒类型的香烟包11。香烟11被传送至位于香烟存储区13内的机器。它用于贮存香烟12和根据香烟包11的内容分配香烟组(group)14。为此，香烟存储区13在较低的区域中带有存储区传动轴，它们包括在传动轴组15之中。香烟组14从每个传动轴组15被推进烟盒链17的烟盒16中，特别是在较低的传送带18的区域中。烟盒链17运送香烟组14至折叠台19，它们在较高的传送带20的区域中通过被推出烟盒链17的烟盒16而传送。
香烟存储区13有四个传动轴组15。因此，烟盒链17中每第四个香烟组14自相同的传动轴组15进入烟盒链17。例如，如果传动轴组15非正常运行，因为，例如，一根横向的香烟12阻塞了传动轴组15的一个或多个传动轴，烟盒链17中每第四个香烟组将会出现次品。因此这样的故障在生产过程中以四个产品或香烟包11的周期重复。
例如烟盒链17有72个工具，特别地是烟盒16，但是，其中只有很少的数目表示在图1中。如果，例如，烟盒链17的烟盒16，其中之一出现次品，例如破损了，次品以72的周期被生产出。然而，至少在结构中以这个周期的产品-香烟包11-是次品的可能性增加了。
烟盒链17以两个不同的周期运行。首先，烟盒链17在相应于机器周期的循环中，在较高的传送带20的区域中被推向前，特别是连续地。其中，烟盒链17以每个机器周期被一个烟盒16所移位。相反，在较低的传送带18的区域中，烟盒链17在一个较慢的周期内被向前移动，特别地有一个短暂的停顿。这个周期以对应于传动轴组15的数目的因子4被减少。这个较慢周期的每个循环中，四个香烟组14被同时推进较低传送带18的四个烟盒16中。这是通过这一事实的功效而得到的，即引导烟盒链(图中仅表示出左手边的那一个)的两个偏转滚轮21，尤其是以对应这个较慢循环的一个基本循环被水平地移位。
依靠故障工具或机器元件的类型-烟盒链17的这种特殊周期方式能导致次品香烟包11的特定周期性，其结果是这个机械装置中的故障也能导致在指示次品香烟包的信号中的几个不同周期。尤其是当烟盒16的数目不是传动轴组15的倍数时，这个结果是固定的。故障指示信号中保留越多的周期，故障组件或故障工具上的信息越全面。
折叠台19沿着它的周边配置了多种多样的构件，用来支持由纸或锡箔制成的，用于香烟包11内包装和外包装，或用于纸板盒的坯件。图中所示的是用来供应内部坯件的构件22，折叠单元23，由此形成包装纸板箱的外部坯件的供应构件24，以及用于关闭包装纸板箱的另一个折叠单元25。位于折叠台19中心的旋转传送器26用来确定在折叠操作中，折叠台19或用于支持香烟组14的一个，几个或所有支持构件27的位置。旋转传送器与图2中所示的控制单元27a相连接。折叠台19有，例如，24个工具，特别地是支持构件27。因此，烟盒链17的工具的数目，尤其是烟盒16的数目，是折叠台19的工具，尤其是支持构件27的数目的整数倍。
香烟组14横穿过折叠台19后，通过传送台28被传送到干燥台29。传送台28有八个工具，尤其是支持构件30，用来支持已大致完成的香烟包11。又一次，传送台28工具的数目，以相应于折叠台19工具的数目的整数倍这样的方式来选择。
在干燥台29中，香烟包在几个平面中被干燥-一个接一个地在附图的平面中-并且通过税收标志装置31而被打上税收标志32。完成的香烟包11依靠由两个偏转滚轮33引导的皮带传送装置34，穿过星形轮35到达移动装置36。通过取出单元37香烟包次品能被去掉。这个取出单元有一个取出轮38，它带有六个工具，特别是夹具(gripper)39。相反，干燥台有24个工具，特别是支持构件40。因此又一次，干燥台工具的数目，是传送台28和取出轮38工具的数目的整数倍。借助于故障检测装置，在移动装置36的末端区域中，已完成的香烟包为可能的次品而被检查。与控制单元27a相连接的一个监视摄像机41来完成这个目的。
但是，替代或者除监视摄像机41之外，还有可能使用其它类型的光的，机械的，电的和/或磁共振的传感器。根据要制造的产品的类型，也要考虑使用声学传感器，例如超声波传感器。如果监视摄像机41或者，按具体情况，另一个传感器确定了一个次品-香烟包11-该产品被用弹射器42弹射出来，因此从生产过程中被移走。但是，监视摄像机41也有可能允许评估香烟包次品，这样在生产过程中仅有很小的毛病的情况中，香烟包保留，并且仅产生一个指示故障的信号。
从图示的香烟包装机可以清楚地看出现代的产品制造机器，尤其是包装机器的复杂性。其中，每个组件(存储区13，烟盒链17，折叠台19，传送台28，干燥台29，取出单元37)有多个由于机械负荷而可能磨损的工具。依靠监视摄像机41，可能的故障仅能在类型方面被首先探测到。但是，本发明也允许定位组件和相关工具。在此，组件中工具的各个数目尤其起作用。在所述组件的情况中，组件工具的数目在所有的情况中是另一个组件工具的数目的整数倍。其结果是，在所有的情况中可能的故障周期也是一个小的或最小的周期的整数倍。但是，本发明也能被用于每个组件的工具的数目，相互之间不是整数倍，或者不是整数的机器。如果这样选择工具的数目，故障指示信号能够有一个包含几个周期的周期性。
图2表示图1中所示的机器在干燥台29区域的详图。此外，干燥台29也有一个旋转传送器43，而且，所有机器组件具有一个位置传感器。旋转传送器43与控制单元27a相连，如同其它的位置传送器一样。
监视摄像机41对每个非次品，特别地香烟包11，产生一个矩形信号44或高电平信号。如果香烟包11丢失或残次了，监视摄像机41就不产生这样一个矩形信号44，而是一个低电平的干扰信号，它指示丢失的或残次的香烟包11。
控制单元27a检查所谓的故障指示信号46，它是由矩形信号和干扰信号组成的。它建立在故障指示信号之间，尤其干扰信号之间是否得到一个特定的周期性的情况下，即干扰信号是否以一个特定的节奏出现。这个对可能周期性的检查是在周期性块(block)47中执行的。周期性块47确定是否故障指示信号，相应于组件中工具的数目，有一个4,24,72的周期，和/或，如果合适，另一个周期。
由于不同的组件中工具的数目很方便地不同，那么所确定的周期性能被用于给一个组件指定一个故障，特别地给存储区13的传动轴组15，折叠台和/或干燥台29，或烟盒链17指定故障。在附图2的例子中，一个故障被分派给干燥台29。
随后，故障工具的计算在计算区48中执行。其中，询问旋转传送器43的一个位置50，以及旋转传送器43的参考位置49和监视摄像机41之间以前规定的偏差量51。在附图2的例子中，这个偏差量达到14个周期。现在，故障工具-支持构件40-能从由位置传送器43所确定的位置50，与偏差量51之间的差别，而被确定。接下来在附图2的例子中，借助于带识别数11的支持构件40，处理被摄像机41瞬时监视的产品。因此，计算区48提供关于组件中对于当前产品具有决定性的附件的信息。
由旋转传送器43所确定的位置50表示计算区48中的左边区。监视摄像机41和参考位置49之间的偏差量51被从那里减去。结果是负责瞬时检查香烟包的工具的位置52。
对每个工具绘制一个故障曲线53。干燥台29最初四个工具的故障曲线53表示在附图2中。在每个时刻，每个故障曲线53代表一个平均值或在最后M个循环中故障的和。消逝的循环的数字M是机器10和受检组件的函数。但是，数字M最好是组件中工具数目的倍数。
矩形图区54中确定了矩形图55是处在这样的情况中，即为组件中的每个工具指定最后M个循环中的瞬时故障频率。这个故障频率被指定为一个相对的或绝对的故障频率。
然后矩形图55服务于更精细地检查每个组件，和显示故障组件，如同借助于附图3和4中的流程图所详细解释的。
附图3表示这个流程图的第一部分。诊断方法以开始区56开始。它以开始生产区57来开始生产。分支区58询问故障指示信号46，它指示是否香烟包是处于整齐(IO)或不整齐(NIO)的状态。为此，分支区58从询问区60，它按照令人满意或不满意的香烟包执行对故障指示信号46的评估，接收一条输入信息59。
分支区58也确定是否故障是以周期性的顺序发生。为此可以使用各种方法，特别考虑的是故障指示信号46的傅立叶分析，故障指示信号46提供关于发生故障的最佳频率的信息。但是，故障指示信号46的自动相关也是可能的。原则上，提供关于信号周期性的信息的所有方法都是合适的。
如果在故障指示信号46中故障不以周期性的顺序出现，本方法序列通过分支61跳回到分支区58的输入。但是，如果故障确实是以周期性的顺序出现，分支区58指引本方法序列到一个选择区62，它确定故障重复的周期，并选择或确定对应于这个周期的组件。为此，在所有情况中，提供分支63来以不同的参数继续本方法。在附图3的例子中选择了以周期4的组件。
在工具位置区65中，所选组件的位置传送器64询问该组件的工具的工具位置。它作为输入信息66被输送到计算区67。接着，从工具位置和偏差量的总和，它对应于监视摄像机和位置传送器64的参考位置之间的距离，计算区67计算用于识别工具的工具数。
在另一个计算区68中绘出每个工具的故障曲线。其中，批量生产数量n也在询问区70中作为工具区68的输入信息69被询问。结果是对应于工具N的数目的多个故障曲线53，如同已在附图2中以解释过的，即对于特定的批量生产数量n，每个故障曲线53在消逝的M个循环上指示一个故障频率。计算区71利用故障曲线53来绘制矩形图55，特别地在附图4中所示的矩形图区54中。在相关的附图3和4之间的交界处标示着一个带圆圈的1。附图4的矩形图55中，N个工具中的(相对)故障频率被标示为P1,P2,P3,P4,P5,P6……,PN。对于大规模的批量生产，相对故障频率趋向于各自工具的故障概率。
在矩形图55中也被规定的是所选组件的全部工具的平均故障频率P，同样地对于大规模的批量生产，它趋向于组件的全部工具的平均故障频率。对于在组件中所允许的故障频率或故障概率最大值，也由一个有限值L1表示。这个有限值对于组件是特定的，即对每个组件是不同的。图中还被说明的是一个最大允许不同值L2-它被加到故障频率或故障概率的平均值P上，规定了工具的故障频率或故障概率的上限值。组件的全部工具的平均故障频率P连续不断地变化，这是由于在各种情况中，这些工具上的平均值都是在M个消逝的循环上计算出的。
另一个分支区72询问，是否组件中所允许的故障频率最大值L1大于组件的全部工具的平均故障频率P。如果答案是“否”，通过分支73，序列分支到一个产生机器停止信号的机器停止区74。
由于没有特殊的受检组件的工具在故障频率上有一个显著的增加，分支73指示在该受检组件之前的组件中的一个故障。更合适地，当分支73达到时，受检组件的几个或全部工具被故障频率P1-PN中的增加同样地影响。由此也许可以得出，故障不是在当前受检组件中引起的，而是在生产过程中前面的组件中引起的。
如果分支区72中问题的答案为“是”，通过分支76本方法序列被指引到另一个分支区77。分支区77提出的问题是，是否最大允许差值L2大于工具中的故障频率PX和组件的全部工具的平均故障频率P之差。如果答案是“否”，同样地，通过分支78，本方法序列前进至机器停止区74，这样产生一个机器停止信号。分支78指示在受检组件的特定工具X中的一个故障。特别地，当分支78达到时，该工具的故障频率X大于平均故障频率P与最大允许差值L2之和。
如果分支区77中问题的答案为“是”，通过分支79，本方法跳回到分支区58，如附图3中所示。
在机器停止区74中产生了机器停止信号后，在输出区80中的一个输出通知操作者故障来源，尤其是工具数和组件。为了开始一个搜寻运行，询问区81等待操作者反应于输出区80的输出来执行输入。该搜寻运行由机器搜寻运行区82开始执行。因此机器被引入这样一个位置：故障工具固定在维护位置中，并且因而可以自由接近来采取维护和/或修理措施。
通过另一个询问区83，询问指示已完成故障排除的操作者输入。因此，在故障排除区84中，由机器停止信号设置的一个标记被重新设置，并且因此所指示的故障被又一次排除。在故障排除区84接下来的分支区85中，询问是否生产目标已达到。如果问题的答案为“是”，本方法被中断，并通过分支86和结束区87被传送到一个最终的状态。如果问题的答案为“否”，本方法序列通过分支88回到分支区88，如附图3中所示，并在那儿继续。
附图2中所示的控制单元27a，特别地，是用于执行在附图2-4中所说明和解释的方框图和功能，并为实现这些功能，尤其是微处理器和存储器，而提供合适的平均值。
本发明能被方便地应用于香烟包装机，并因此在与包装机相联系的示范性实施例中被描述。但是，如果适当，它能被用于制造最富变化类型的产品，并且也在过程中包装它们的其他机器。本发明所立足的发现，即工具和组件上的特定次品产生在制造成产品的次品中的特定周期性，本质上能够应用于所有制造产品的机器。由于本发明，可能在组件中，以高度的可靠性，诊断和确定单独的组件和/或单独的工具，不需要在每个工具上设很多传感器，而只需一个或几个例如监视摄象机的故障探测装置。

Claims (11)

1．一种用于诊断生产例如香烟(12)和/或香烟包(11)的产品的机器(10)，尤其是香烟包装机的方法，其中，产品(11,12)被检查次品，并且产生一个指示次品的信号(46)，这种方法其特征在于，次品(11,12)的故障指示信号(46)以一个可能的周期性，尤其是一个或多个周期被评估，并且确定一个可能的周期性。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于周期性选择组件(13,17,19,28,29,35,38)，每个组件(13,17,19,28,29,35,38)被分配一个特征化的周期性。
3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，组件(13,17,19,28,29,35,38)和/或组件(13,17,19,28,29,35,38)中的工具(15,16,27,30,39,40)的位置(52)，特别是被选择的组件，被询问。
4．根据权利要求3所述的方法，其特征在于，借助于被询问的位置(52)和一个偏差量(51)来确定一个故障工具(15,16,27,30,39,40)，偏差量(51)规定了，特别是在机器周期中，当前受检产品(11,12)和被选择的组件(13,17,19,28,29,35,38)之间的空间。
5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在任何情况中，对于一个工具(15,16,27,30,39,40)和/或一个组件(13,17,19,28,29,35,38)，故障频率(P1,P2,P3,...,PX,...,PN)被确定，或者绘制出故障曲线(53)，特别是在一个固定的循环数(M)期间，故障曲线作为制造产品(s)的函数，指示次品(11,12)的数字。
6．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少绘制出一个矩形图(55)，它规定了组件(13,17,19,28,29,35,38)的工具(15,16,27,30,39,40)的故障频率(P1,P2,P3,...,PX,...,PN)或估计的故障概率。
7．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当组件(13,17,19,28,29,35,38)中的最大允许故障频率(L1)或估计的故障概率不大于该组件的工具的当前平均故障频率(P)或故障概率时，产生一个机器停止信号，并且产生一个显示，它通知操作者生产过程中，在前面的组件(13,17,19,28,29,35,38)中有一个机器故障。
8．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当一个最大允许的差值(L2)不大于在工具(15,16,27,30,39,40)的故障频率(P1,P2,P3,...,PX,...,PN)或估计的故障概率，和属于这个工具的组件(13,17,19,28,29,35,38)的工具(15,16,27,30,39,40)的故障频率平均值(P)之间的差值，产生一个机器停止信号，并且产生一个显示(80)，它通知操作者该组件的这个工具有故障，特别是当最大允许故障频率(L1)或故障概率大于该组件的工具的平均故障频率(P)或故障概率时。
9．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，产生机器停止信号后，特别是通过启动输入设备(81)，机器(10)被停在一个位置，这样，检测有故障的工具(15,16,27,30,39,40)或者组件(13,17,19,28,29,35,38)被定位在一个维护位置。
10．一种诊断用于生产例如香烟(12)和/或香烟包(11)的产品的机器(10)，尤其是香烟包装机的设备，利用故障检测装置(41)来调查是否产品(11,12)为次品，并且产生一个指示次品(11,12)的信号(46)，这种设备其特征在于一个控制单元(27a)，它是以可能确定和规定故障指示信号(46)的周期性的方式来构成的。
11．根据权利要求10所述的设备，其特征在于，借助于已确定的周期性用于选择一个组件(13,17,19,28,29,35,38)的选择设备(47,62)；分派给组件(13,17,19,28,29,35,38)的一个位置传送器(43,64)，特别是旋转传送器，用来确定组件(13,17,19,28,29,35,38)中的工具(15,16,27,30,39,40)的位置；工具识别装置(48,67)，通过它可以借助于已确认的位置(52)和一个偏差量(51)来确定一个故障工具(15,16,27,30,39,40)，偏差量(51)规定了特别是在机器周期中故障检测装置(41)和受检产品(11,12)之间的空间；用于产生一个机器停止信号的装置和用于指示一个故障组件(13,17,19,28,29,35,38)和/或一个故障工具(15,16,27,30,39,40)的装置，和/或为了把机器(10)带入能进行维护措施的位置而开始一个机器寻找运行的输入装置(81)。
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