特許 7232904 押出装置の診断トラブルシューティングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-22

(45)【発行日】2023-03-03

(54)【発明の名称】押出装置の診断トラブルシューティングシステム

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/92 20190101AFI20230224BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20230224BHJP

   B29C 48/96 20190101ALI20230224BHJP

【ＦＩ】

B29C48/92

G01M99/00 Z

B29C48/96

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021513867

(86)(22)【出願日】2019-09-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-04

(86)【国際出願番号】 US2019051009

(87)【国際公開番号】W WO2020056253

(87)【国際公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-05-12

(31)【優先権主張番号】62/730,741

(32)【優先日】2018-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513270394

【氏名又は名称】デービス－スタンダード， エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100170542

【弁理士】

【氏名又は名称】桝田 剛

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアーノ ジョン ピー

【審査官】▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－０３１７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１１８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１４２１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３１９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１７８３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３９１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４８／００ － ４８／９６

Ｇ０１Ｍ １３／００ － １３／０４５

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

診断システム（１００、１００’）を有する押出装置（１４０、１４０’）であって、前記押出装置（１４０、１４０’）は、
バレル（１４０Ｂ、１４０Ｂ’）内で回転するように配置された押出機スクリュー（１４０Ａ、１４０Ａ’）、前記バレル（１４０Ｂ、１４０Ｂ’）を囲むシュラウドアセンブリ（１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃ、１４１Ａ’、１４１Ｂ’、１４１Ｃ’）、前記バレル（１４０Ｂ、１４０Ｂ’）と熱連通している少なくとも１つのヒータ（１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃ、１４５Ａ’、１４５Ｂ’、１４５Ｃ’）および少なくとも１つのクーラシステム（１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃ、１４３Ａ’、１４３Ｂ’、１４３Ｃ’）を備える温度制御システムを備える材料加工区画（１４０Ｍ、１４０Ｍ’）と、
速度変動装置（１５２、１５２’）と通信する駆動ユニット（１５４、１５４’）を備える速度制御装置（１５０、１５０’）であり、前記速度変動装置（１５２、１５２’）は、前記押出機スクリュー（１４０Ａ、１４０Ａ’）を回転させるために前記押出機スクリュー（１４０Ａ、１４０Ａ’）に結合されている、速度制御装置（１５０、１５０’）とを備え、
前記材料加工区画（１４０Ｍ、１４０Ｍ）および前記速度制御装置（１５０、１５０’）と通信している診断システム（１００、１００’）であり、前記診断システム（１００、１００’）は、
（ａ）前記材料加工区画（１４０Ｍ、１４０Ｍ’）および前記速度制御装置（１５０、１５０’）と通信する第２のセンサシステム（１２０Ｄ、１２０Ｄ’）と通信する第１のセンサシステム（１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ａ’、１２０Ｂ’、１２０Ｃ’）と、
（ｂ）前記第１のセンサシステム（１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ａ’、１２０Ｂ’、１２０Ｃ’）および前記第２のセンサシステム（１２０Ｄ、１２０Ｄ’）ならびにコンピュータ（１１６、１１６’）と通信するコンピュータプロセッサコントローラ（１１２、１１２’）であって、前記コンピュータプロセッサコントローラ（１１２、１１２’）は、少なくとも１つのアルゴリズムを利用し、前記材料加工区画（１４０Ｍ、１４０Ｍ’）および前記速度制御装置（１５０）の性能を特徴付ける信号（１３３、１３４、１３３、１３４）を生成するように前記コンピュータ（１１６、１１６’）によって実行可能であるコンピュータ可読媒体（１１４、１１４’）を備える、コンピュータプロセッサコントローラ（１１２、１１２’）と、
（ｃ）前記コントローラ（１１２、１１２’）と通信するデータ記憶デバイス（１１８、１１８’）であって、前記データ記憶デバイス（１１８、１１８’）は、性能情報の履歴を記憶するように構成されており、前記少なくとも１つのアルゴリズムは、現在の動作構成の前記性能情報と、前記性能情報の履歴との比較を生成するように構成されている比較モジュールを含む、データ記憶デバイス（１１８、１１８’）とを備え、
前記少なくとも１つのアルゴリズムは、前記現在の動作構成を使用して、前記現在の動作構成の前記性能情報と、前記性能情報の履歴との比較に基づいて、前記バレル（１４０Ｂ、１４０Ｂ’）、前記スクリュー（１４０Ａ、１４０Ａ’）、および前記速度制御装置（１５０、１５０’）のメンテナンス推奨を識別するように構成された予測モデルを含み、前記予測モデルは、前記スクリューの材料構成、動作条件、加工される材料、押出機出力および動作時間に基づいて前記スクリュー（１４０Ａ、１４０Ａ’）および前記バレル（１４０Ｂ、１４０Ｂ’）の残り寿命を計算するように構成されていることを特徴とする、
押出装置（１４０、１４０’）。

【請求項2】

前記信号は、
（ａ）ヒータ導通診断データ、ヒータ抵抗診断データ、ソレノイド診断データ、スクリュー振動診断データ、バルブ診断データ、漏れデータ、流れ閉塞データ、熱電対診断データ、ブロワ診断データ、および冷却システム診断データのうちの少なくとも１つと、
（ｂ）ギアボックス診断データ、モータ診断データ、ベアリング診断データ、モータおよびギアボックス振動診断データ、ベアリング診断データ、ならびに潤滑診断データのうちの少なくとも１つと、を含む、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項3】

前記コントローラと通信するディスプレイ（１３０、１３０’）をさらに備え、前記ディスプレイは、アルゴリズムによって生成されるダッシュボードによって構成され、前記ディスプレイ（１３０、１３０’）は、前記ダッシュボード内の期待値からの偏差の形態の診断指標（１３３、１３４、１３３’、１３４’）を提示するように構成されている、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項4】

前記少なくとも１つのセンサシステム（１２０、１２０’）が、ゾーンアンペア使用量の監視装置を更に備える、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項5】

前記少なくとも１つのセンサシステム（１２０、１２０’）は、前記速度制御装置（１５０、１５０’）内の潤滑油量の充足性を監視するように構成され、潤滑油が不十分である状態が発生したときに警報をトリガする、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項6】

前記診断システムは、前記駆動ユニットへの電流が不十分であるときに警報を生成するように構成されている、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項7】

前記少なくとも１つのセンサシステム（１２０、１２０’）が、オイルフィルタ差圧センサを更に備える、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項8】

前記少なくとも１つのセンサシステム（１２０、１２０’）が、前記押出装置（１４０、１４０’）の動きを検出する運動センサを更に備える、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項9】

前記少なくとも１つのセンサシステム（１２０、１２０’）が、前記押出装置（１４０、１４０’）から押し出されている製品の寸法を測定するように構成されたセンサを更に備える、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項10】

前記コントローラは、前記材料加工区画（１４０Ｍ、１４０Ｍ’）および前記速度制御装置（１５０、１５０’）のうちの少なくとも１つと通信し、制御するための制御信号発生器（１６０、１６０’）を備える、
請求項１に記載の押出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、押出装置の診断トラブルシューティングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

押出デバイスは、材料を溶融、混合、および成形して所望の形状にするために使用される。典型的な押出デバイスは、温度制御された円筒形のバレル内に同軸に収容された回転スクリューを含む。スクリューはバレル内で回転し、プラスチックなどの押出材料を駆動してバレルに通す。押出材料は、バレルの端にあるダイまたは開口を通して押し出される。スクリューの回転速度は、典型的には、適切な温度において押し出された材料の所定の流れが得られるように、コントローラを介して制御される。

【0003】

押出材料の温度は通常、バレル内で制御されて、所望の特性を有し、ダイを通して押し出されるための適切な一貫性を有する製品を達成する。例えば、バレル内の温度は、ヒータ（例えば、電子コイルヒータ）およびクーラ（例えば、水または空気循環熱交換器）を使用して制御される。

【0004】

コントローラは、バレルの長さに沿った様々な位置において押出装置のバレル内およびその周囲に位置付けられた温度センサから信号を受信する。コントローラは、所与の熱交換ゾーンの温度が、その熱交換ゾーンの温度設定点に対して低すぎるか、または、高すぎるかを判定する。差がある場合、コントローラは、適切なヒータまたはクーラに、特定のゾーンの熱を増大または低減するようにシグナリングする。

【0005】

従来技術の押出システムは、Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｏらの米国特許第９，２６６，２７４号明細書およびＣｈｒｉｓｔｉａｎｏらの米国特許第９，７８２，９２２号明細書に開示されている。図１を参照すると、これらの押出システムは特に、押出装置４０のバレルと熱連通している複数のヒータを備えた複数のヒータ－クーラシステム４３を具体的に開示している。図１に示されるように、ヒータ－クーラシステム４３の各々は、それに接続されたブロワ５７を備えた吸気ポート５５を含む。図２に示すように、押出装置４０は、複数のヒータ４５、４６、４７を含む。

【0006】

図３には、例えば、１つのシュラウドアセンブリ５１が示されている。しかしながら、押出装置４０は、互いに隣接し、図１に示されるヒータ－クーラシステム４３の各々に対応する複数のシュラウドアセンブリ５１を含む。図３に示すように、シュラウドアセンブリ５１の各々は、吸気ポート５５と、吸気ポート５５に接続されたブロワ５７（図１参照）を備えた排気ポート５６とを有する。図１に示されるブロワ５７は、空気を空洞に送達する。シュラウドアセンブリ５１の各々の一部分は、可動フラップ５８Ｆを有する排気ポート５６を含む。図１に示すブロワ５７の動作は、図３に示すように空洞内の圧力を増加させ、フラップ５８Ｆを開く。図１に示されるブロワ５７が停止されると、図３に示されるフラップ５８Ｆは、閉位置において空洞をシールする。

【0007】

前述の従来技術の押出システムは、予期しないダウンタイムを引き起こし、生産性および収益性の低下をもたらす構成要素の故障を経験する。押出システムの構成要素の故障は、これらに限定されないが、ベアリングの摩耗によるモータおよびギアボックスの故障、押出装置および下流の構成要素のヒータの故障、加工の問題を引き起こすスクリューおよびバレルの過度の摩耗、ならびに、電気構成要素の故障（モータ駆動制御システムなど）を含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】米国特許第９，２６６，２７４号明細書

【文献】米国特許第９，７８２，９２２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

中国実用新案登録第２０２０２１８００号明細書は、断熱層、電磁誘導コイル、および温度測定要素を含む、プラスチック押出デバイスのための空冷電磁加熱デバイスを開示している。

【0010】

ＣＮ１０２７９５００は、ホース押出機、ホースフリーザ、鋼線巻き取り機、およびそのトラクタ、ならびに他の関連機器を含む、巻線ホースリンケージ製造方法およびそのデバイスの製造方法を開示している。

【0011】

特開昭６１－２４１１２４号公報は、プラスチック材料の溶融過程を有する押出機、射出成形機、および吹込成形機等のプラスチック成形機、ならびに、プールおよび溶融ゾーンにおける輸送と混合の自動診断を行う制御システムを開示している。

【0012】

特開昭６３－３１７３１号公報は、溶融プラスチック材料を成形する押出機などの、押出成形機、射出成形機および吹込成形機の制御方法を開示している。

【0013】

米国再発行特許第３１，９０３号明細書は、バレルを取り囲み、押出機バレルと熱交換するための熱交換要素を提供するシェルを含むシステムにおける押出機バレルの動作温度の制御を開示している。

【0014】

国際公開第０１／５８６６７号パンフレットは、実際のスクリュー速度を決定するための手段を含み、複数のスクリュー速度を記憶するための手段を有する押出機バレルのための押出機温度コントローラを開示している。

【0015】

米国特許出願公開第２０１８／０１８０５１６号明細書は、振動を生成するリアルタイム診断装置および複数のセンサが装置に設置されているか、または装置の近くに取り付けられている静止装置のための方法を開示している。

【0016】

米国特許第４，７８４，５９５号明細書は、熱可塑性材料を押し出すための装置を開示しており、押出機スクリュー、および、供給開口部を備えた押出機ハウジングを備えた押出機と、供給デバイスと、可変速度モータを備えた駆動装置と、質量温度の調整装置カスケードとを備える。

【0017】

欧州公開特許第２ ９７５ ４８０号明細書は、産業用監視システムにおいて第１の機器の選択の指示を受信するためのシステムおよび方法を開示している。システムおよび方法はまた、第１のセンサに対応するプロットにおいて関心のある第１の特徴を決定することを含む。さらに、システムおよび方法は、関心のある第１の特徴を、第２のプロットにおける対応する関心のある第２の特徴と照合することを含む。さらに、システムおよび方法は、関心のある第１の特徴および対応する関心のある第２の特徴に少なくとも部分的に基づいて、第１のプロットを第２のプロットと重ね合わせることを含む。

【0018】

スペイン公開特許第２５３２７５０号明細書は、製造データ、および、製造段階の各製造サイクルを評価するための専門家モデルを生成し、そのようなツールを組み込んだ製造機械に必要な自律制御動作を順序付ける学習段階における各サイクルの結果の専門家評価の取得および記憶が可能な製造ツールに恒久的に設置されたインテリジェントモジュール（コンピュータなど）を使用する方法に関する。

【0019】

米国特許出願公開第２０１６／０２３６３９２号明細書は、連続自動動作中に検出される測定値に従って、事前設定された成形状態の適切性を診断することができる成形状態診断デバイスに関する。

【0020】

したがって、前述の問題に対処するために、構成要素の故障を識別する、押出装置の診断トラブルシューティングシステムが必要である。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本明細書には、診断システムを含む押出装置が開示されている。押出装置は、バレル内で回転するように配置された押出機スクリューを含む材料加工区画を含む。シュラウドアセンブリがバレルを囲んでいる。押出装置は、バレルと熱伝導的に連通している１つまたは複数のヒータおよび１つまたは複数のクーラシステムを有する温度制御システムを含む。押出装置は、速度変動装置と通信する駆動ユニットを有する速度制御装置を含む。速度変動装置は、バレル内で押出機スクリューを回転させるために押出機スクリューに結合されている。押出装置は、材料加工区画および／または速度制御装置と通信している診断システムを含む。診断システムは、（ａ）材料加工区画および／または速度制御装置と通信する１つまたは複数のセンサシステムと、（ｂ）センサシステムおよびコンピュータと通信するコンピュータプロセッサコントローラとを含む。コンピュータプロセッサコントローラは、１つまたは複数のアルゴリズムを利用し、材料加工区画および／または速度制御装置の性能を特徴付ける信号を生成するようにコンピュータによって実行可能であるコンピュータ可読媒体を含む。

【0022】

一実施形態では、信号は、ヒータ導通診断データ、ヒータ抵抗診断データ、ソレノイド診断データ、スクリュー振動診断データ、バルブ診断データ、漏れデータ、流れ閉塞データ、熱電対診断データ、ブロワ診断データ、および／または冷却システム診断データを含む。

【0023】

一実施形態では、信号は、ギアボックス診断データ、モータ診断データ、ベアリング診断データ、モータおよびギアボックス振動診断データ、ベアリング診断データ、ならびに／または潤滑診断データを含む。

【0024】

一実施形態では、アルゴリズムは、押出装置の部分の残りの寿命を識別するように構成された予測モデルを含む。

【0025】

一実施形態では、押出装置は、コントローラと通信しているデータ記憶デバイスを含む。データ記憶デバイスは、性能情報の履歴を記憶するように構成されている。アルゴリズムは、現在の動作構成の性能情報を履歴と比較し、予測寿命メッセージおよび／またはメンテナンス推奨を生成するように構成された比較モジュールを含む。

【0026】

一実施形態では、ディスプレイが、コントローラと通信しており、ディスプレイは診断指標を提示するように構成される。

【0027】

一実施形態では、センサシステムは、押出装置によって消費される電流を監視するためのセンサを含む。

【0028】

一実施形態では、センサシステムは、速度制御装置内の潤滑油量の充足性を監視するように構成され、潤滑油が不十分である状態が発生したときに警報をトリガする。

【0029】

一実施形態では、診断システムは、駆動ユニットへの電流が不十分であるときに警報を生成する。

【0030】

一実施形態では、センサシステムは、オイルフィルタ差圧センサを含む。

【0031】

一実施形態では、センサシステムは、押出装置の動きを検出する運動センサを含む。

【0032】

一実施形態では、センサシステムは、押出装置から押し出された製品の寸法を測定するセンサを含む。

【0033】

一実施形態では、コントローラは、材料加工区画および／または速度制御装置と通信し、制御するように構成された制御信号発生器を含む。

【0034】

本明細書には、押出装置の診断システムが開示されている。診断システムは、コンピュータプロセッサコントローラ、コンピュータ、および１つまたは複数のセンサシステムを含む。コンピュータプロセッサコントローラは、コンピュータと通信し、１つまたは複数のアルゴリズムを利用するコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータはアルゴリズムを実行して、押出装置の性能部分または全体の診断指標を生成する。センサシステムは、コントローラと通信し、コントローラに信号を送信する。センサシステムは、押出装置の温度制御システムおよび／または速度制御装置と通信する。診断指標は、温度制御システムおよび／または速度制御装置に関する性能情報を含む。

【0035】

一実施形態では、温度制御システムに関する性能情報は、ヒータ導通診断データ、ヒータ抵抗診断データ、ソレノイド診断データ、スクリュー振動診断データ、バルブ診断データ、漏れデータ、流れ閉塞データ、熱電対診断データ、ブロワ診断データ、および／または冷却システム診断データを含む。

【0036】

一実施形態では、速度制御装置に関する性能情報は、ギアボックス診断データ、モータ診断データ、ベアリング診断データ、モータおよびギアボックス振動診断データ、ベアリング診断データ、ならびに潤滑診断データを含む。

【0037】

一実施形態では、アルゴリズムは、押出装置の部分の残りの寿命を識別するように構成された予測モデルである。

【0038】

一実施形態では、診断システムは、コントローラと通信しているデータ記憶デバイスを含む。データ記憶デバイスは性能情報の履歴を記憶し、アルゴリズムは、予測寿命メッセージおよびメンテナンス推奨を生成するために、現在の動作構成の性能情報を履歴と比較する比較モジュールを含む。

【0039】

一実施形態では、診断システムは、コントローラと通信しているディスプレイを含む。ディスプレイは診断指標を提示する。

【0040】

一実施形態では、コントローラは、バレル温度制御システムおよび／または速度制御システムと通信し、制御する制御信号発生器を含む。

【0041】

一実施形態では、制御信号発生器は、アルゴリズムに基づいて制御信号を生成する。

【0042】

一実施形態では、センサシステムは、押出装置によって消費される電流を測定するための監視装置を含む。

【0043】

一実施形態では、センサシステムは、速度制御装置内の潤滑油量の充足性を監視するように構成され、潤滑油が不十分である状態が発生したときに警報をトリガする。

【0044】

一実施形態では、診断システムは、駆動ユニットへの電流が不十分であるときに警報を生成する。

【0045】

一実施形態では、センサシステムは、オイルフィルタ差圧センサを含む。

【0046】

一実施形態では、センサシステムは、押出装置の動きを検出する運動センサを含む。

【0047】

一実施形態では、センサシステムは、バレルから押し出される製品の寸法を測定する。

【0048】

一実施形態では、診断システムは、複数のヒータおよび／またはクーラに結合されたバレルを含む押出装置に対して使用される。供給ホッパがバレルに材料を供給する。スクリューがバレル内で回転的に支持され、速度変動装置がスクリューに結合されている。駆動ユニットが、速度変動装置に結合されている。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】従来技術のシングルバレル押出機の斜視図である。

【図2】従来技術の押出機のバレルと熱連通している３つのヒータの斜視図である。

【図3】従来技術のヒータ－クーラシステムの一部の図である。

【図4A】本開示による空冷押出システムの診断トラブルシューティングシステムの概略図である。

【図4B】本開示による液冷押出システムの診断トラブルシューティングシステムの概略図である。

【図5】本開示によるヒータシステム診断ダッシュボードを示す図である。

【図6A】４つのゾーンにおいて図５のダッシュボードによって記録された温度応答を経時的に示す折れ線グラフである。

【図6B】本開示による温度センサのステータスを含む診断ダッシュボードを示す図である。

【図7】本開示によるブロワの診断ダッシュボードを示す図である。

【図8】本開示によるギアボックスアセンブリの診断ダッシュボードを示す図である。

【図9】本開示によるベアリング測定値を含む診断ダッシュボードを示す図である。

【図10】ステータスインジケータとともに図９の診断ダッシュボードによって記録されるベアリング測定値を示すヒストグラムである。

【図11】本開示によるギアボックスアセンブリの診断ダッシュボードを示す図である。

【図12】図１１の診断ダッシュボードに提示された測定値を評価する診断ダッシュボードを示している。

【発明を実施するための形態】

【0050】

図４Ａに最もよく示されるように、診断システム１００は、押出装置１４０の制御部に統合されている。診断システム１００は、押出装置１４０の構成要素が適切に機能していることを確認し、異常な動作を識別し、異常な動作を診断し、異常な動作を修復するための措置を提案する。診断システム１００は、本明細書において説明されるような４つのセンサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを有して示されている。センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、および１２０Ｃは、図４Ａでは、要素番号１２０を有する括弧によって集合的に参照されている。センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄは、温度センサ（例えば、熱電対）、振動センサ、液位センサ、気流センサ、押し出された材料の厚さを測定するための厚さ計センサ、電流センサ、速度センサ、化学分析センサ（例えば、速度制御装置内の油の状態をテストするための）、電気抵抗センサ、漏れ検出センサ、ノイズ監視センサ、圧力センサ、変位センサ、および電気的導通センサを含む。診断システムは、アルゴリズムを適用して、押出装置１４０の性能を決定し、例えば、押出装置１４０の構成要素が許容可能な設計限界内で動作しているか否かを決定する。診断システム１００は、４つのセンサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを有して示されているが、本発明は、４つより多いまたは少ないセンサシステムが使用されてもよいため、この点に関して限定されない。

【0051】

図４Ａに示されるように、押出装置１４０は、バレル１４０Ｂ（例えば、中空円筒形容器）内で回転するように配置された押出機スクリュー１４０Ａを含む材料加工区画１４０Ｍを含む。押出機スクリュー１４０Ａは、ベアリング１４０Ｘおよび１４０Ｙによってバレル１４０Ｂ内で支持されている。バレル１４０Ｂおよび押出機スクリュー１４０Ａは、３つのゾーン、すなわち、（１）供給ゾーン１４９Ｆ、（２）圧縮ゾーン１４９Ｃ、および（３）計量ゾーン１４９Ｍに分かれて指定されている。ホッパ１４４が、供給ゾーン１４９Ｆのバレル１４０Ｂの開口部においてバレル１４０Ｂに取り付けられて、ポリマーなどの押し出される材料をバレル１４０Ｂに供給する。押し出される材料は、ホッパ１４４を介して供給ゾーン１４９Ｆに供給され、材料は、押出機スクリュー１４０Ａの回転によって、矢印Ｆの方向において供給ゾーン１４９Ｆから圧縮ゾーン１４９Ｃへとバレル１４０Ｂを通じて推し進められ、計量ゾーン１４９Ｍに至る。材料は、押出機スクリュー１４０Ａの回転によって、計量ゾーン１４９Ｍからダイ１４０Ｄに押し出される。押出システム１４０の材料加工区画１４０Ｍは、６つのゾーン、すなわち、１４９Ｆ１、１４９Ｆ２、１４９Ｃ１、１４９Ｃ２、１４９Ｍ１および１４９Ｍ２が示されている図５、図６Ｂ、および図７に示されるように、４つ以上のゾーンを有してもよい。

【0052】

図４Ａに示されるように、３つのシュラウドアセンブリ１４１Ａ、１４１Ｂ、および１４１Ｃがバレル１４０Ｂを取り囲み、シュラウドアセンブリ１４１Ａ、１４１Ｂ、および１４１Ｃの各々は、それぞれのシュラウドアセンブリ１４１Ａ、１４１Ｂおよび１４１Ｃとバレル１４０Ｂの外面との間に位置する空洞１４９Ａ、１４９Ｂおよび１４９Ｃを画定する。シュラウドアセンブリ１４１Ａ、１４１Ｂ、および１４１Ｃの各々は、それぞれ入口１５５Ａ、１５５Ｂおよび１５５Ｃ、ならびに出口１５６Ａ、１５６Ｂおよび１５６Ｃを有する。バレル１４０Ｂは、各々がそれぞれの入口１５５Ａ、１５５Ｂおよび１５５Ｃならびに出口１５６Ａ、１５６Ｂおよび１５６Ｃを有する３つのシュラウドアセンブリ１４１Ａ、１４１Ｂおよび１４１Ｃを有して示されているが、バレル１４０Ｂは各々が１つまたは複数のそれぞれの入口および出口を有する３つより多いまたは少ないシュラウドアセンブリを有して構成されてもよいため、本発明は、この点に関して限定されない。

【0053】

図４Ａに示されるように、温度制御システム１４２は、バレル１４０Ｂの温度を制御し、これは、押出機スクリュー１４０Ａおよびバレル１４０Ｂに含まれる押し出される材料（例えば、ポリマー）の温度に影響を与える。温度制御システム１４２は、互いに独立して制御することができる３つのヒータ１４５Ａ、１４５Ｂおよび１４５Ｃ（例えば、電気抵抗ヒータ）を有して示されている。温度制御システム１４２は、３つのクーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂ、および１４３Ｃを有して示されている。クーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂおよび１４３Ｃならびにヒータ１４５Ａ、１４５Ｂおよび１４５Ｃは、バレル１４０Ｂと熱連通している。クーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂ、および１４３Ｃの各々はそれぞれ、入口１５５Ａ、１５５Ｂ、および１５５Ｃにそれぞれ接続され、流体連通しているブロワ１５７Ａ、１５７Ｂ、および１５７Ｃを有する。温度制御システム１４２は、３つのヒータ１４５Ａ、１４５Ｂおよび１４５Ｃならびに３つのクーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂおよび１４３Ｃを有するものとして示され、説明されているが、温度制御システム１４２は、３つより多いまたは少ないヒータおよびクーラシステムを有してもよいため、本発明は、この点に関して限定されない。クーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂおよび１４３Ｃは、それぞれのブロワ１５７Ａ、１５７Ｂまたは１５７Ｃを有すると説明されているが、図４Ｂに示されるように、各クーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂおよび１４３Ｃは、複数のブロワ、ポンプおよび適切なバルブを有する冷却剤（例えば、水）の閉ループフロー回路を利用する液体ベースの冷却システム、またはそれらの組み合わせを利用してもよいため、本発明は、この点に関して限定されない。

【0054】

図４Ａに示されるように、押出装置１４０は、速度変動装置１５２（例えば、ギアボックス）と通信する駆動ユニット１５４（例えば、モータ、タービンなど）を有する速度制御装置１５０を含む。速度変動装置１５２は、バレル１４０Ｂ内で押出機スクリュー１４０Ａを回転させるために押出機スクリュー１４０Ａに結合されている。

【0055】

図４Ａに示されるように、診断システム１００のコンピュータプロセッサコントローラ１１２は、コンピュータ１１６と通信する。コンピュータプロセッサコントローラ１１２は、コンピュータ１１６によって実行可能な１つまたは複数のアルゴリズムを利用するコンピュータ可読媒体１１４を有する。センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄは、押出装置１４０の性能を示すパラメータを測定し、このデータをコンピュータプロセッサコントローラ１１２に送信する。コンピュータ１１６は、アルゴリズムを実行して、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄによって測定されたデータを解釈し、診断指標１３３、１３４を生成して、押出装置１４０の一部および全体の性能を評価し、押出装置１４０の異常な動作に対する修復を提案する。センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄは、押出装置１４０の個々の構成要素の性能を示すパラメータを測定する。制御信号発生器１６０が、押出装置１４０の温度制御システム１４２および速度制御装置１５０と通信する。一実施形態では、制御信号発生器１６０は、アルゴリズムを使用して、ヒータ１４５Ａ、１４５Ｂおよび１４５Ｃ、ブロワ１５７Ａ、１５７Ｂおよび１５７Ｃの動作を調整し、ならびに、駆動ユニット１５４の速度を調整するなど、速度制御装置１５０への調整を介して押出機スクリュー１４０Ａの回転速度を調整する制御信号を生成する。一実施形態では、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄは、押出装置１４０の性能を示すパラメータを監視する。例えば、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂおよび／または１２０Ｃは、押出装置１４０の各ゾーン（すなわち、供給ゾーン１４９Ｆ、圧縮ゾーン１４９Ｃおよび計量ゾーン１４９Ｍ）のアンペア使用量（例えば、電流消費）を測定する。センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂおよび／または１２０Ｃは、ヒータ１４５Ａ、１４５Ｂおよび１４５Ｃの各々、ならびにブロワ１５７Ａ、１５７Ｂおよび１５７Ｃの各々のアンペア使用量を測定するように構成される。一実施形態では、診断システム１００は、アルゴリズムを使用して、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄの測定値を解釈し、動作条件を、許容可能でありかつ設計限界内にある、設計限界から逸脱している、および、設計限界外にある、ならびに、メンテナンスが必要であるとして識別し、押出装置１４０の異常な動作を修正するための修復を提案する。

【0056】

診断指標１３３、１３４は、温度制御システム１４２および速度制御装置１５０の性能など、押出装置１４０の性能を示すパラメータを処理および分析するように構成されたアルゴリズムを使用して、コンピュータ可読媒体１１４によって生成される。温度制御システム１４２に関する性能情報は、限定ではないが、ヒータ導通診断データ、ヒータ抵抗診断データ、ソレノイド診断データ、スクリュー振動診断データ、バルブ診断データ、漏れデータ、流れ閉塞データ、熱電対診断データ、ブロワ診断データ、および冷却システム診断データを含む。速度制御装置１５０に関する性能情報は、限定ではないが、ギアボックス診断データ、モータ診断データ、ベアリング診断データ、モータおよびギアボックス振動診断データ、ベアリング診断データ、オイルフィルタ差圧データ、ならびに潤滑診断データを含む。一実施形態では、性能情報は、押出装置１４０自体の動きの監視を含む。一実施形態では、性能情報は、押出装置１４０によって加工されてダイ１４０Ｄを出ている間および／またはその後に押し出されている材料１６６を測定する計測システムからの寸法を含む。

【0057】

図４Ａに示される実施形態では、データ記憶デバイス１１８はまた、コンピュータプロセッサコントローラ１１２と通信している。データ記憶デバイス１１８は、上記の性能情報の履歴を記憶するように構成されており、アルゴリズムは、予測寿命メッセージおよびメンテナンス推奨を生成するために、現在の動作構成の性能情報を、データ記憶デバイス１１８に記憶されている履歴と比較するように構成されている比較モジュールを含む。アルゴリズムは、押出装置１４０の部分の残りの寿命を識別するように構成された予測モデルを含む。診断チェックは、限定ではないが、モータ寿命、モータドライブ制御装置寿命、ギアボックスオイル寿命、押出機スクリュー寿命、押出機バレル寿命、押出機ヒータ寿命、押出機クーラ寿命、ライン構成要素ベアリング寿命、ライン構成要素ヒータ寿命、ライン構成要素クーラ寿命、ライン構成要素モータおよびドライブ寿命、ならびに測定システム構成要素寿命（放射源）を含む。診断チェックはまた、センサの読み値および性能データを履歴参照値と比較するようにも構成されている。図４Ｂに示される診断システム１００’は、図４Ａに示される診断システム１００と同様に構成され、図４Ａを参照して本明細書に記載されるデータ記憶デバイス１１８と同様に機能するデータ記憶デバイス１１８’を有する。

【0058】

図４Ａを参照すると、診断システム１００は、コンピュータプロセッサコントローラ１１２と通信して診断指標１３３、１３４を提示するディスプレイ１３０（例えば、ビデオまたはコンピュータ画面、携帯電話デバイスなど）を含む。ディスプレイ１３０は、是正措置を講じる必要があるときにオペレータに警告するアラートをダッシュボードにグラフィックで表示する。アラートは、押出装置１４０の動作全体を通じて例えば、（１）ダッシュボードが、押出装置１４０の構成要素のステータスをヒューマンマシンインターフェース（「ＨＭＩ」）に表示する機械レベル、（２）警報が工場イントラネットシステム上でデータを送信することにより、必要なメンテナンスを工場サーバシステムに警告する工場レベル、および／または（３）情報が、企業全体にわたって通信するためにインターネット（またはクラウド）を介して外部ネットワークを使用して通信される企業レベルなど、組織のいくつかのレベルにおいて通信される。診断システム１００は、企業レベルで送信されたアラートに基づいて、遠隔位置から操作されるように構成される。図４Ｂに示される診断システム１００’は、図４Ａに示され、本明細書に記載されるディスプレイ１３０と同様に構成されたディスプレイ１３０’を有する。

【0059】

図５は、押出装置１４０および速度制御装置１５０の表１３３および概略図１３４を含むヒータシステム診断ダッシュボード２００の形態の指標１３３、１３４を示している。ダッシュボード２００は、機械、工場、および／または企業レベルで表示される。押出装置１４０の温度制御システム１４２の各ゾーンまたはバレルゾーン１４９Ｆ１、１４９Ｆ２、１４９Ｃ１、１４９Ｃ２、１４９Ｍ１、１４９Ｍ２の電気的および機械的システムチェック、ヒータ導通、ヒータ抵抗、熱電対、ならびに冷却サブシステムステータス（例えばソレノイド、ブロワ、バルブなど）に基づいて、診断システム１００（例えば、図４Ａ参照）は、図６Ｂ、図７および図８に関して本明細書に記載されるように、指標１３３、１３４を緑色、黄色、および／または赤色のインジケータとして表示する。診断システム１００は、ヒータの起動時に各ヒータ１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃの電気的導通および抵抗を測定し、アルゴリズムは、測定された電気的導通および抵抗を、例えば図４Ａに示すデータ記憶デバイス１１８に記憶された参照値と比較する。いくつかの実施形態では、導通および抵抗の測定値は、メンテナンスのためにダッシュボード上で表にされている。診断システム１００は、アルゴリズムを利用して、各ヒータ１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃの開回路状態および抵抗率を検出し、測定された開回路状態および抵抗率が予測値と矛盾する場合、診断システム１００は、警報を生成および開始し、是正措置を提案する。

【0060】

図４Ａに示すセンサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄは、押出装置１４０の様々な構成要素を操作し、期待される応答をチェックすることによって、正しい性能についてチェックされる。例えば、ヒータ１４５Ａ、１４５Ｂおよび１４５Ｃは、温度を上昇させるように操作され、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂおよび１２０Ｃ（例えば、温度センサ）の応答は、示された温度上昇を検証するためにチェックされる。

【0061】

図４Ａを参照すると、押出装置１４０が指定された温度に到達し、定常状態条件において制御しており、押出システム１４０が材料を実行する前に（すなわち、押出機スクリュー１４０Ａが静止している）、アルゴリズムは、クーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃを動作状態にし、または、動作状態にさせ（例えば、ブロワ１５７Ａ、１５７Ｂ、１５７Ｃを操作する）、アルゴリズムは、診断システム１００に、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、および１２０Ｃの応答を検査させる。ゾーンの温度が参照値に従って低下しない場合、アルゴリズムは、ブロワ１５７Ａ、１５８Ｂ、１５７Ｃをチェックし、冷却剤通路および空洞１４９Ａ、１４９Ｂ、１４９Ｃの閉塞をチェックし、問題を修正するようにオペレータに通知する信号を生成する。

【0062】

図４Ａを参照すると、診断システム１００はまた、ブロワ１５７Ａ、１５７Ｂ、１５７Ｃをチェックするためにパルス応答を開始する。動作温度において、アルゴリズムは、診断システム１００に、各ブロワをパルスさせ、ブロワ１５７Ａ、１５７Ｂ、１５７Ｃの応答を示す信号を生成する。ブロワ１５７Ａ、１５７Ｂ、１５７Ｃが機能していない場合、アルゴリズムは、導通をチェックし、ブロワの流路が制限されているか否かをチェックし、ブレーカをチェックし、ブロワファンを検査し、および／または駆動ユニット１５４を交換するようにオペレータに警告する信号を生成する。

【0063】

図６Ａに示されるように、診断指標１３３は、それぞれ各ゾーン１４９Ｆ、１４９Ｃ、および１４９Ｍについて、時間の関数としての温度のプロット３０１、３０２、および３０３を表示するグラフ３００を含む。

【0064】

図６Ｂに示されるようなダッシュボード４００は、指標１３３、１３４を、色分けシステムによる各ゾーン１４９Ｆ１、１４９Ｆ２、１４９Ｃ１、１４９Ｃ２、１４９Ｍ１、および１４９Ｍ２内の時間の関数としての温度変化のステータス（例えば、温度上昇または減少）を示す表１３３を伴う押出装置１４０の材料加工区画１４０Ｍおよび速度制御装置１５０の概略図１３４として表示する。ゾーン１４９Ｆ１、１４９Ｆ２、１４９Ｃ１、および１４９Ｍ２について、１分あたりの度数単位の温度上昇は、図６Ｂに黒い円周の白い円によって示されている緑色の点によって、許容可能な設計範囲内にあるとして示される。ゾーン１４９Ｍ１について、１分あたりの度数単位の温度上昇は、図６Ｂに黒い円周で斜線入りの円によって示されている黄色の点によって、設計範囲の限界にあるかまたは逸脱しようとているものとして示される。ゾーン１４９Ｃ２について、１分あたりの度数単位の温度上昇は、図６Ｂに黒一色の円として示されている赤色の点によって、設計範囲外であるとして示されている。アルゴリズムは、異常な温度または温度の上昇率を検出、診断、および報告するためのロジックを含む。センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄが異常な温度、例えば２０００°Ｆを超える温度を検出した場合、アルゴリズムは、温度センサの破損の可能性を示し、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄのうちの１つまたは複数における温度センサの交換が必要であることを推奨する警報を生成する。センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄが異常な温度、例えば周囲温度（例えば、華氏８０度）を検出した場合、アルゴリズムは電気的導通をチェックする措置を生成し、温度センサ内の電気的短絡の可能性を示し、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄの１つまたは複数における温度センサの交換を推奨する警報を生成する。

【0065】

アルゴリズムは、ヒータ１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃの電気的導通、アンペア負荷（例えば、電流消費）および抵抗率のチェックを引き起こし、導通、アンペア負荷および抵抗率が設計範囲内にあるか否かを判定する。アルゴリズムは、ヒータ１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃの動作状態（例えば、設計範囲内または設計範囲外）を示している。導通、アンペア負荷および抵抗率が確認され、加熱速度が参照値よりも大きい場合、アルゴリズムはヒータ１４５Ａ、１４５Ｂ、および１４５Ｃの状態をオペレータに報告する。オペレータへのこの報告は、機械レベル、工場内のイントラネット、およびインターネットクラウドを介した企業プライズレベルで行われるように構成されている。

【0066】

図４Ｂに示すように、診断システム１００’は、本明細書において説明されるような４つのセンサシステム１２０Ａ’、１２０Ｂ’、１２０Ｃ’、１２０Ｄ’を有して示されている。センサシステム１２０Ａ’、１２０Ｂ’、および１２０Ｃ’は、図４Ｂでは、要素番号１２０’を有する括弧によって集合的に参照されている。センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄは、温度センサ（例えば、熱電対）、振動センサ、液位センサ、気流センサ、押し出された材料の厚さを測定するための厚さ計センサ、電流センサ、速度センサ、化学分析センサ（例えば、速度制御装置内の油の状態をテストするための）、電気抵抗センサ、漏れ検出センサ、ノイズ監視センサ、圧力センサ、変位センサ、および電気的導通センサを含む。診断システムは、アルゴリズムを適用して、押出装置１４０’の性能を決定し、例えば、押出装置１４０の構成要素が許容可能な設計限界内で動作しているか否かを決定する。

【0067】

図４Ｂに示されるように、診断システム１００のコンピュータプロセッサコントローラ１１２’は、コンピュータ１１６’と通信する。コンピュータプロセッサコントローラ１１２’は、コンピュータ１１６’によって実行可能な１つまたは複数のアルゴリズムを利用するコンピュータ可読媒体１１４’を有する。センサシステム１２０Ａ’、１２０Ｂ’、１２０Ｃ’、１２０Ｄ’は、押出装置１４０’の性能を示すパラメータを測定し、このデータをコンピュータプロセッサコントローラ１１２’に送信する。コンピュータ１１６’は、アルゴリズムを実行して、センサシステム１２０Ａ’、１２０Ｂ’、１２０Ｃ’、１２０Ｄ’によって測定されたデータを解釈し、診断指標１３３’、１３４’を生成して、押出装置１４０’の一部および全体の性能を評価し、押出装置１４０’の異常な動作に対する修復を提案する。センサシステム１２０Ａ’、１２０Ｂ’、１２０Ｃ’、１２０Ｄ’は、押出装置１４０’の個々の構成要素の性能を示すパラメータを測定する。制御信号発生器１６０’が、押出装置１４０’の温度制御システム１４２’および速度制御装置１５０’と通信する。

【0068】

図４Ｂに示すように、バレル１４０Ｂ’および押出機スクリュー１４０Ａ’は、３つのゾーン、すなわち、（１）供給ゾーン１４９Ｆ’、（２）圧縮ゾーン１４９Ｃ’、および（３）計量ゾーン１４９Ｍ’に分かれて指定されている。ホッパ１４４’が、供給ゾーン１４９Ｆ’のバレル１４０Ｂ’の開口部においてバレル１４０Ｂ’に取り付けられて、ポリマーなどの押し出される材料をバレル１４０Ｂ’に、矢印Ｆの方向においてバレル１４０Ｂ’を通じて供給する。押出装置１４０’は、バレル１４０Ｂ’を取り囲む３つのシュラウドアセンブリ１４１Ａ’、１４１Ｂ’、および１４１Ｃ’を含み、シュラウドアセンブリ１４１Ａ’、１４１Ｂ’、および１４１Ｃ’の各々は、それぞれのシュラウドアセンブリ１４１Ａ’、１４１Ｂ’および１４１Ｃ’とバレル１４０Ｂ’の外面との間に位置する空洞１４９Ａ’、１４９Ｂ’および１４９Ｃ’を画定する。押出機スクリュー１４０Ａ’は、ベアリング１４０Ｘ’および１４０Ｙ’によって回転可能に支持されている。押し出される材料１６６’は、ダイ１４０Ｄ’においてそのバレル１４０Ｂを出る。押出装置１４０’は、液体冷却剤を循環させる３つの液体ベースのクーラシステム１４３Ａ’、１４３Ｂ’および１４３Ｃ’を有する温度制御システム１４２’を利用する。液体ベースのクーラシステム１４３Ａ’は、循環ポンプＰ１と、配管１５５’および入口１５５Ａ’を介して空洞１４９Ａ’と流体連通しているポンプ排出ライン１６６Ｄ’とを有する閉ループシステムである。バルブ・アクチュエータアセンブリＶ１（例えば、ソレノイドバルブまたはスロットルバルブ）が、排出ライン１６６Ｄ’内に配置されている。戻りライン１６６Ｒ’が、出口１５６Ａ’を介して空洞１４９Ａ’と流体連通している。戻りライン１６６Ｒ’は、例えば、熱交換器１６６Ｈ’の管側など、配管１５６’を介して熱交換器１６６Ｈ’と流体連通している。熱交換器１６６Ｈ’に熱除去媒体（空気など）が通されて、そこを流れる冷却剤の温度が下げられる。バルブ・アクチュエータアセンブリＶ２およびＶ３（例えば、ソレノイドバルブ、遮断バルブ、またはシャットオフバルブ）が、それぞれ熱交換器１６６Ｈ’の上流および下流に配置される。熱交換器１６６Ｈ’は、ポンプ１６６Ｐへの入口と流体連通している。液体ベースのクーラシステム１４３Ｂ’および１４３Ｃ’は、例えばポンプＰ１、バルブＶ１、Ｖ２、およびＶ３、それぞれの空洞１４９Ｂ’および１４０Ｃ’ならびにそれぞれの入口１５５Ｂ’および１５５Ｃ’、それぞれの出口１５６Ｂ’および１５６Ｃ’、ならびにそれぞれの配管１５５’および１５６’を介して、液体ベースのクーラシステム１４３Ａ’と同様に構成されている。

【0069】

図４Ｂに示されるように、押出装置１４０’は、速度変動装置１５２’（例えば、ギアボックス）と通信する駆動ユニット１５４’（例えば、モータ、タービンなど）を有する速度制御装置１５０’を含む。速度変動装置１５２’は、バレル１４０Ｂ’内で押出機スクリュー１４０Ａ’を回転させるために押出機スクリュー１４０Ａ’に結合されている。

【0070】

図４Ｂを参照すると、診断システム１００’は、アルゴリズムを利用して、ヒータ１４５Ａ’、１４５Ｂ’および１４５Ｃ’が所定の動作温度に達したのを受けて、例えば、バルブＶ１、Ｖ２およびＶ３のアクチュエータに対してパルスチェック（例えば、電気パルス）を開始することによって、バルブ・アクチュエータアセンブリＶ１、Ｖ２、およびＶ３のチェックを実施する。経時的な温度上昇が予想よりも低い場合、温度が設定値に到達しない場合、またはバルブＶ１、Ｖ２、および／もしくはＶ３の無負荷状態中に高い需要がある場合、アルゴリズムは、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３のうちの１つまたは複数に漏れがあり、したがってバレル１４０Ｂが意図せず冷却されていることを識別する。パルスチェックに応答がない場合、アルゴリズムは、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３の１つもしくは複数が閉じているか、または、冷却通路に閉塞があり、冷却が不十分である可能性があることを識別する。定常状態動作において、材料を加工する前に（スクリュー速度がゼロであるときに）、アルゴリズムが、アンペア負荷（例えば、電流消費）ならびに／またはヒータ１４５Ａ、１４５Ｂ、および１４５Ｃへの需要が参照値よりも大きいと判定した場合、アルゴリズムは、バルブＶ１、Ｖ２、およびＶ２のうちの１つまたは複数に漏れがある可能性があることを示し、バルブＶ１、Ｖ２、およびＶ３の動作の診断チェックを開始する。

【0071】

図４Ｂを参照すると、押出装置１４０’が指定された温度に到達し、定常状態条件において制御しており、押出システム１４０’が材料を実行する前に（すなわち、押出機スクリュー１４０Ａ’が静止している）、アルゴリズムは、クーラシステム１４３Ａ’、１４３Ｂ’、１４３Ｃ’を動作状態にし、または、動作状態にさせ（例えば、バルブＶ１、Ｖ２およびＶ３を開き、ポンプ１６６Ｐ’を作動させる）、アルゴリズムは、診断システム１００に、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、および１２０Ｃの応答を検査させる。ゾーンの温度が参照値に従って低下しない場合、アルゴリズムは、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３およびポンプ１６６Ｐ’をチェックし、冷却剤通路および空洞１４９Ａ、１４９Ｂ、１４９Ｃの閉塞をチェックし、バルブＶ１、Ｖ２、もしくはＶ３の不注意な開閉などの問題を修正し、または流れの閉塞および／もしくは妨害を受けている構成要素（例えば、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３）を交換するようにオペレータに通知する信号を生成する。

【0072】

図７は、押出装置１４０の概略図１３４を、押出装置１４０のステータスを示す表１３３とともに含むダッシュボード５００として、指標１３３、１３４を示している。ダッシュボード５００は、ヒータ（例えば、ヒータ１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃ）の電気的導通および電気的抵抗のチェック、センサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃのチェック、および図４Ａに示すクーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃのチェックに基づいてアルゴリズムによって生成される。ダッシュボードは、ヒータ導通およびヒータ抵抗（例えば、図４Ａに示されるヒータ１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃのステータス）、熱電対データ（例えば、図４Ａに示す、材料加工区画１４０Ｍのセンサシステム１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、および速度制御装置１５０のセンサシステム１２０Ｄに関する情報）および冷却サブシステムデータ（図４Ａに示されるクーラシステム１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃのステータス）を色分けシステムによって示す表１３３とともに、押出装置１４０の概略図１３４を含む。設計範囲内の許容値は、図７に黒い円周の白い円によって示されている緑色の点によって示されており、設計範囲値の限界にあるかまたは逸脱しようとている値は、図７に黒い円周で斜線入りの円によって示されている黄色の点によって示されており、設計範囲外の値は、図７に黒一色の円として示されている赤色の点によって示されている。

【0073】

図８に示されるように、アルゴリズムは、図４Ａを参照して示し、説明されている診断システム１００に、押出装置１４０の機械的および電気的構成要素を監視させて、ベアリング、モータ、および電気的サブシステムデバイスの性能を測定させる。アルゴリズムは、測定された性能パラメータを履歴値と比較するか、予測モデルに基づいて解釈して、動作条件および動作時間の関数としての構成要素（ベアリングなど）の寿命を推定する。アルゴリズムは以下の式を利用する。
ベアリング寿命＝ｆ（動作条件，動作時間）

【0074】

図８は、図４Ａを参照して示し、説明されている診断システム１００によって作成されるダッシュボード６００として、指標１３３、１３４を示している。ダッシュボード６００は、断面図において示される速度制御装置１５０の概略図１３４と、高速、中速、低速スラストベアリングのステータスならびにオイルおよびオイルフィルタの寿命を含む速度変動装置１５２の構成要素のステータスを含む表１３３とを含む。オイルフィルタおよびオイル寿命は、履歴データまたは他の分析に基づくアルゴリズムによって予測される。

【0075】

図４Ａを参照して示し、説明されている診断システム１００は、振動センサを利用して、押出装置１４０の速度制御装置１５０内のベアリングの性能ステータスを測定する。図９に示されるように、指標１３３、１３４は、速度制御装置１５０の速度変動装置１５２の断面画像１３４とともに、振動センサの測定値の表１３３を示すダッシュボード７００の形で示されている。図９に示す表１３３は、速度制御装置１５０からの動作中の振動測定値を示している。図４Ａに示すセンサシステム１２０Ｄは、速度制御装置１５０の振動レベルを測定し、その値を機械、工場、および／または企業レベルで記憶する。値は、図４Ａを参照して示し、説明されている診断システム１００によって追跡され、アルゴリズムは、測定値を、履歴値、ならびに、動作条件および動作時間に基づいて他のアルゴリズムから生成される予測値と比較する。

【0076】

図１０に示されるように、指標１３３は、図４Ａを参照して示し、説明されている診断システム１００によって生成されるヒストグラム形式でプロットされた履歴データを示すグラフ８００の形式で示されている。左軸またはｙ軸は色分けされており、許容範囲８０１の第１の色（例えば、緑色）、警告範囲８０２の第２の色（例えば、黄色）、緊急警報範囲８０３の第３の色（例えば、赤色）を示している。ベアリングが緊急警報範囲８０３にある場合、図４Ａを参照して示し、説明されている診断システム１００は、ベアリングの交換８０４または改修８０５の措置をとる必要があることをオペレータに警告する信号を生成する。

【0077】

図１１に示されるように、指標１３３は、アルゴリズムによって生成されるダッシュボード９００の形態である。ダッシュボード９００は、速度制御装置１５０内の油温および圧力９０１、９０２、駆動ユニット１５４（図４Ａ参照）内の温度９０３（例えば、様々なモータ巻線およびヒートシンクの温度）、駆動ユニット１５４の経過または残り寿命９０４、ならびに、駆動ユニット１５４および速度変動装置１５２を含む速度制御装置１５２（図４Ａ参照）の動作時間９０６および始動回数９０５を表示する。各値は、データ記憶デバイス１１８（図４Ａ参照）に記憶され、アルゴリズムによって参照値と比較される。データは、アルゴリズム内で、速度制御装置１５０の寿命を推定するために使用され、故障が発生する前に構成要素を交換するための警報を送信する。

【0078】

図１２に示されるように、指標１３３は、アルゴリズムによって生成されるダッシュボード１０００の形態で図示されている。ダッシュボード１０００は、期待値と比較した、駆動ユニット１５４において測定された温度（例えば、様々なモータ巻線およびヒートシンクの温度１００１）の期待値の偏差、期待値と比較した、駆動ユニット１５４において測定された温度１００２の偏差、期待値と比較した、速度変動装置１５２（例えば、ギアボックス）内で測定された温度１００３、１００４、および速度変動装置１５２における圧力１００５の偏差を表示する、材料加工区画１４０Ｍを含む押出装置１４０および速度制御装置１５０の概略上面図を含む。診断システム１００のアルゴリズムは、不十分なモータアンペア数が検出されたとき、または他の機械的もしくは電気的システムが適切に機能していないときに警報を生成する。

【0079】

押出機スクリュー１４０Ａおよびバレル１４０Ｂの摩耗もまた、診断システム１００によって評価される。一実施形態では、アルゴリズムは、以下の式を使用してスクリューの寿命を計算する。
％スクリュー寿命＝ｆ（構造材料，動作条件，加工されている材料，動作時間）

【0080】

別の実施形態では、アルゴリズムは、履歴参照値を使用してスクリュー摩耗を計算する。アルゴリズムは、押出機スクリュー１４０Ａが摩耗するにつれて、押出装置１４０の出力（例えば、ｌｂ／ｈｒ－ｒｐｍ）が所与の回転速度において減少することを認識し、その出力を、押出システム１４０が新しかったときの参照値と比較する。アルゴリズムは、出力が定期的に測定され、データ記憶デバイス１１８に記憶され、参照値と比較されるようにする。出力は、機械、工場、および／または企業レベルにおいて診断システムによって通信される。診断システム１００は、押出機スクリュー１４０Ａのメンテナンスまたは交換が必要であるときを示す警報をオペレータに送信するように構成される。

【0081】

一実施形態では、アルゴリズムは、以下の式を使用してバレル１４０Ｂの寿命を計算する。
％バレル寿命＝ｆ（構造材料，動作条件，材料加工，動作時間）

【0082】

別の実施形態では、バレル１４０Ｂの摩耗は、履歴値を使用してアルゴリズムによって評価される。アルゴリズムは、バレル１４０Ｂが摩耗するにつれて、押出装置１４０の出力が所与の回転速度において減少することを認識する。アルゴリズムは、出力が定期的に測定され、データ記憶デバイス１１８に記憶され、参照値と比較されるようにする。出力は、機械、工場、および／または企業レベルにおいて診断システムによって通信される。診断システム１００は、バレル１４０Ｂのメンテナンスまたは交換が必要であるときを示す警報をオペレータに送信するように構成される。

【0083】

一実施形態では、診断システムは、センサシステム１２０Ｄに、速度変動装置１５２内の潤滑油の存在（例えば、液位）および／または品質を監視させる。コンピュータプロセッサコントローラ１１２は、センサシステム１２０Ｄの測定値を解釈し、ステータスをオペレータに示す。一実施形態では、診断システム１００は、潤滑油の不十分な存在を示すために、機械、工場、および／または企業レベルにおいて警報を生成する。

【0084】

本発明は、その特定の実施形態を参照して開示および説明されてきたが、他の変形および修正を行うことができ、以下の特許請求の範囲が本発明の真の範囲内の変形および修正をカバーすることが意図されることに留意されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】