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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE AND METHOD FOR MONITORING A TABLET PRESS MACHINE, PREFERABLY DURING CONTINUOUS OPERATION, BY MEANS OF A MEASURING DEVICE ATTACHED TO A PRESS PUNCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/058516
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a press punch for a tablet press machine. The press punch preferably comprises a measuring device which can function self-sufficiently in terms of power, independent of the voltage supply for the tablet press machine. The invention also relates to a tablet press machine comprising said press punch, and to a method for monitoring a tablet press machine with the press punch according to the invention during continuous operation.

Inventors:
KLAER INGO (DE)
MIES STEPHAN (DE)
Application Number:
EP2020/076488
Publication Date:
April 01, 2021
Filing Date:
September 23, 2020
Export Citation:
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Assignee:
KORSCH AG (DE)
International Classes:
B30B11/08; B30B15/00; B30B15/06; B30B15/26
Domestic Patent References:
WO2018109813A12018-06-21
WO2017002561A12017-01-05
WO2001064365A12001-09-07
Foreign References:
DE202005017516U12006-01-05
AT501762B12006-11-15
CN108705805B2019-04-16
KR20090004219A2009-01-12
DE102015224778A12017-06-14
DE102015202781A12016-08-18
DE102006002359B42009-01-02
DE102005051567B42010-01-07
DE19502596C21997-08-28
DD294457A51991-10-02
DE10135283C22003-09-18
Attorney, Agent or Firm:
HERTIN UND PARTNER RECHTS- UND PATENTANWÄLTE (Berlin, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Pressstempel für eine T ablettiermaschine dadurch gekennzeichnet, dass der Pressstempel eine Messeinrichtung aufweist, die energieautark, unabhängig von einer Spannungsversorgung der Tablettiermaschine, funktionsfähig ist.

2. Pressstempel gemäß dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung innerhalb des Pressstempelkörpers eingebracht ist.

3. Pressstempel gemäß einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Sensor, eine Kommunikationseinheit, eine Speichereinheit, einen Energiespeicher und eine Recheneinheit umfasst, wobei die als Rohdaten erhaltenen Messwerte bevorzugt mittels der Recheneinheit bearbeitbar sind.

4. Pressstempel gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Sensor zur Aufnahme von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften aufweist.

5. Pressstempel gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Sensor zur Aufnahme von einer Kraft, einer Temperatur und/oder einer Beschleunigung des Pressstempels und/oder seiner Umgebung aufweist.

6. Pressstempel gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Tablettiermaschine eine Rundlaufpresse oder Exzenterpresse ist.

7. Tablettiermaschine umfassend einen Pressstempel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

8. System umfassend a. eine Tablettiermaschine umfassend einen Pressstempel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-6 b. eine Datenverarbeitungseinheit, wobei die Messeinrichtung des Pressstempels eine Kommunikationseinheit und die Tablettiermaschine eine speicherprogrammierbare Steuerung umfasst dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit und/oder die speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine dazu eingerichtet sind, Messwerte, bevorzugt aufbereitete Rohdaten, der Messeinrichtung zu empfangen und weiter zu verarbeiten und/oder

Steuerbefehle an die Messeinrichtung zu übertragen.

9. Verfahren zur Überwachung einer Tablettiermaschine unter Verwendung eines Presstempels gemäß Anspruch 1 bis 6, wobei die Messeinrichtung des Pressstempels einen Sensor, eine Kommunikationseinheit, eine Recheneinheit und eine Speichereinheit umfasst und die Tablettiermaschine eine speicherprogrammierbare Steuerung mit einer Kommunikationseinheit umfasst dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor der Messeinrichtung physikalische oder chemische Eigenschaften aufnimmt die als Rohdaten aufgenommenen Messwerte durch die Recheneinheit der Messeinrichtung aufbereitet werden die aufbereiteten Messwerte über die Kommunikationseinheit der Messeinrichtung an die speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine und/oder Datenverarbeitungseinheit gesendet werden und/oder die aufbereiteten Messwerte auf der Speichereinheit der Messeinrichtung gesichert werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor der Messeinrichtung eine Kraft, Temperatur oder Beschleunigung des Pressstempels und/oder seiner Umgebung aufnimmt.

11. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 - 10 dadurch gekennzeichnet, dass die speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine und/oder die Datenverarbeitungseinheit, bevorzugt ein Tablet-Computer und/oder ein Smartphone, bevorzugt anhand eines auf diesen Geräten installierten Computerprogrammprodukts (Applikation/ App), Steuerbefehle an die Messeinrichtung übermitteln kann.

12. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 - 11 dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Messwerte der Messeinrichtung analysiert werden.

Description:
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG EINER TABLETTIERMASCHINE BEVORZUGT IM LAUFENDEN BETRIEB MITTELS EINER AN EINEM PRESSSTEMPEL ANGEBRACHTEN MESSEINRICHTUNG

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft bevorzugt einen Pressstempel für eine Tablettiermaschine. Der Pressstempel weist dabei bevorzugt eine Messeinrichtung auf, die energieautark unabhängig von der Spannungsversorgung der Tablettiermaschine funktionsfähig ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung bevorzugt eine Tablettiermaschine und ein System, welche den oben benannten Pressstempel beinhaltet.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Tablettiermaschine mit dem erfindungsgemäßen Pressstempel im laufenden Betrieb. Die Messeinrichtung des Presstempels weist bevorzugt einen Sensor, eine Recheneinheit und eine Kommunikationseinheit sowie eine Speichereinheit auf. Der Sensor der Messeinrichtung nimmt physikalische oder chemische Messwerte auf. Anschließend sendet die Kommunikationseinheit der Messeinrichtung die aufgenommenen Messwerte des Sensors bevorzugt an eine speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine und/oder an eine Datenverarbeitungseinheit und/oder die aufgenommen Messwerte des Sensors werden bevorzugt auf der Speichereinheit der Messeinrichtung gesichert.

Stand der Technik

Tablettiermaschinen werden vornehmlich für die Herstellung von Tabletten im Industriemaßstab genutzt. Tablettiermaschinen basieren auf dem Prinzip, dass eine Matrize in einem ersten Schritt mit einer zu tablettierenden Pulvermischung gefüllt wird. Anschließend wird die Mischung durch das Zusammenwirken von einem Ober- und Unterstempel zu einer Tablette verpresst. Moderne Tablettiermaschinen können mit Mehrfachwerkzeugen mehrere Millionen Tabletten pro Stunde hersteilen.

Die große Anzahl an Pressvorgängen führt zu Verschleiß an den Presswerkzeugen und kann auch Verschleiß an verschiedenen Komponenten der Tablettiermaschine erzeugen. Weiterhin können sich eingestellte Maschinenparameter im Laufe des Betriebs beispielsweise durch Temperaturänderungen der Maschinenumgebung und/oder durch Vibrationen als nicht mehr optimal geeignet für den Pressvorgang erweisen. Sowohl Verschleiß als auch ungeeignete Betriebsparameter können daher zu fehlerhaften Pressvorgängen führen und Komponenten der Tablettiermaschine in ihrer Gesamtheit beschädigen. Für die Überwachung solcher Fehler werden im Stand der Technik verschiedene Arten von Messeinrichtungen eingesetzt. Wesentlicher Bestandteil einer Messeinrichtung ist ein Sensor.

Ein Sensor (auch Detektor oder Messaufnehmer oder Messfühler) ist ein technisches Bauteil und bevorzugt das erste Element einer Messkette in einer Messeinrichtung. Ein Sensor kann physikalische (z.B. Wärmemenge, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Schallfeldgrößen, Helligkeit, Beschleunigung) oder chemische (z. B. pH-Wert, lonenstärke, elektrochemisches Potential) Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ ermitteln. Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte erfasst und in ein weiter verarbeitbares elektrisches Signal umgewandelt. Sensoren innerhalb von Werkzeugmaschinen insbesondere Umformmaschinen, wie bspw. Pressen oder Stanzen, sind dabei hinlänglich bekannt.

Die Druckschrift DE 102006 002 359 B4 offenbart eine Tablettiermaschine in Ausgestaltung einer Rundlaufpresse, die einen Temperatursensor in unmittelbarer Nähe ihrer Matrize aufweist. Der Sensor ist dabei stationär, nicht mit dem Rotor mitrotierend, bspw. am Maschinengestell angebracht. Dabei nimmt der Sensor zur Überwachung des Produktionsprozesses insbesondere Temperaturwerte der zu produzierenden Tabletten auf.

Nachteilig an einer derartigen Tablettiermaschine ist, dass nur eine physikalische Eigenschaft aufgenommen werden kann, nämlich die Temperatur im Presseninnenraum. Ferner kann die Temperatur nur stationär an einem Punkt im Presseninnenraum gemessen werden.

Die DE 102005 051 567 B4 offenbart eine Tablettiermaschine - eine Rundlaufpresse - sowie ein Verfahren zur Wegemessung eines Pressstempels. Hierbei sind die Pressstempel der Rundlaufpresse mit Markern ausgestattet. Durch die Rotationsbewegung der Presstempel führen diese an einen, ortsfesten (außerhalb des Rotors) angebrachten Sensor vorbei. Dieser nimmt die Positionsänderungen der Marker auf, welche im Anschluss ausgewertet werden.

Das Dokument DE 195 02 596 C2 beschreibt Sensoren und Messeinrichtungen zur Überprüfung des Tablettiervorgangs. Dabei sind Kraftsensoren sowohl an einer oberen als auch an einer unteren Druckrolle angebracht, um Presskraftwerte eines Stempelpaares zu ermitteln. In Verbindung mit der Rotorposition werden die Messungen und vorher ermittelte Maschinenparameter zur Messung und Berechnung von Weg-Presskraft-Zuordnungen benutzt.

Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass die Presskraft nicht unmittelbar an den Pressstempeln gemessen wird. Zwischen Sensor und Pressstempel liegen Komponenten (Druckrolle, Druckrollenlagerung, Pressstationen) unterschiedlicher Festigkeit und Steifigkeit vor. Diese Komponenten beeinflussen die Qualität der Kraftmessung. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass anhand dieser Sensor-Anordnung nur eine physikalische Eigenschaft aufgenommen werden kann, nämlich die Kraft, die durch den Pressstempel auf die Druckrolle wirkt.

Ein wesentliches Element für die Funktionsfähigkeit von Tablettiermaschinen sind Pressstempel, daher gilt es diese im besonderen Maße zu überwachen. Im Stand der Technik sind teilweise Umformmaschinen, insbesondere Pressen, bekannt, die einen Sensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, Presskräfte an einem Pressstempels zu überwachen. Die bekannten Ausgestaltungen zur Überwachung von Presskräften an Pressstempeln weisen jedoch wesentliche Nachteile auf, wie im Folgenden deutlich wird.

Die Druckschrift DD 294457 A5 beschreibt einen Sensor zur Kraftmessung an Pressen. Hierbei ist ein Kraftsensor in einem Kolbenkörper eingebaut. An diesem Kolbenkörper ist ein Pressstempel befestigt, sodass der Kraftsensor oberhalb des Stempels (beim Oberstempel) bzw. unterhalb (beim Unterstempel) angeordnet ist. Der Kraftsensor ist über eine entsprechende Bohrung im Kolbenkörper mit einer Spannungsquelle verkabelt.

Der Nachteil der Kraftmessung mit einer solchen Anordnung ist, dass die Umsetzung für Tablettiermaschinen, die als Rundlaufpressen ausgebildet sind, praktisch nicht realisierbar ist. Pressstempel in Rundlaufpressen werden unmittelbar von Steuerkurven geführt. Es ist nicht praktikabel, jeden Presstempel in einem Kolbenkörper zu haltern und darüber hinaus die externe Energieversorgung der Pressstempel sicherzustellen. Zudem ist diese Anordnung der Sensoren in der DD 294457 A5 ausschließlich vorgesehen, um Kräfte während eines Pressvorgangs zu ermitteln. Die Erfassung von auftretenden Kräften, die vor oder nach einem Pressvorgang in einem Pressstempel auftreten können, sind anhand der in dem Dokument beschriebenen Anordnung nicht zu erfassen. Ferner ist die Beschleunigung oder Temperatur des Pressstempels allein durch die Position des Sensors ebenfalls nicht möglich.

Auch für Exzenterpressen bringt eine solche Anordnung Nachteile mit sich. So muss der Pressstempel in einen spezifisch ausgestalten Kolbenkörper gehaltert werden, wobei unter anderem keine innerhalb des Pressstempels partiell auftretenden unterschiedlichen Belastungen gemessen werden können. Diese können beispielsweise nachteilig erhalten werden, wenn der Presstempel nicht senkrecht auf das zu verpressende Pulvermaterial auftritt.

Das Dokument DE 101 35283 C2 offenbart ein Verfahren zum Verpressen von Pulvermaterial. Für verschiedene Presskräfte werden Verformungen der Matrizenplatte gemessen oder errechnet. Die Sensoren zur Kraftmessung stehen in direkter Verbindung mit den Pressstempeln und sind oberhalb (Oberstempel) und unterhalb (Unterstempel) der Pressstempel angebracht.

Die Sensoren sind auf der Auflagefläche der Stempelköpfe der Pressstempel angebracht.

Ein solches Verfahren ist ebenfalls für Tablettiermaschinen, die als Rundlaufpressen ausgebildet sind, in praktischer Hinsicht nicht realisierbar, da in Rundlaufpressen die Pressstempel über Steuerkurven geführt werden. Die Stempel treten mit ihrem Stempelkopf in direkten Kontakt mit den Druckrollen der Rundlaufpresse, sodass es nicht sinnvoll ist auf dem Stempelkopf einen Sensor anzubringen.

Es besteht mithin ein Bedarf an Verbesserung zur Bereitstellung von Messtechniken, welche auf einfache und robuste Weise in eine Tablettiermaschine bzw. -prozess integrieren lassen und eine kontinuierliche Messung und Überwachung von Prozessparametern ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren für Tablettiermaschinen bereitzustellen, um physikalische und/oder chemische Eigenschaften unmittelbar sowie kontinuierlich an und/oder in einem Pressstempel zu ermitteln. Insbesondere war es eine Aufgabe der Erfindung Mittel zur Integration von Messvorrichtungen in einer Tablettiermaschine bereitzustellen, welche sich durch ein hohes Maß an Flexibilität und Genauigkeit auszeichnet, um kontinuierliche Messungen und/oder Überwachung eine Vielzahl von Prozessparametern in Bezug auf einen Pressstempel in einem Tablettierprozess zu ermöglichen. Zusammenfassung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung betrifft in einer bevorzugten Ausführungsform einen Pressstempel für eine Tablettiermaschine dadurch gekennzeichnet, dass der Pressstempel eine Messeinrichtung aufweist, die energieautark, unabhängig von einer Spannungsversorgung der Tablettiermaschine, funktionsfähig ist.

Dadurch, dass der Pressstempel der Tablettiermaschine eine Messeinrichtung aufweist, können Messgrößen, die im direkten Bezug zu diesem Pressstempel stehen, aufgenommen werden ohne Einflüsse anderer Komponenten herausrechnen zu müssen. Zudem ist die Anbringung in einfacherWeise ohne Verbindung zur Spannungsversorgung der Tablettiermaschine möglich. Ferner ist die Messeinrichtung, durch den rotierenden Stempel im Falle einer Rundlaufpresse, vorteilhaft nicht stationär an einem Ort der Tablettiermaschine festgesetzt. Dadurch können physikalische oder chemische Eigenschaften (z.B. Messung der Temperatur) während der gesamten Rotordrehung einer Rundlaufpresse kontinuierlich aufgenommen werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach vorteilhaft entgegen der bekannten Vorrichtungen aus dem Stand der Technik die Aufnahme von Messwerten vor-, während und nach einem Pressvorgangs.

Im Sinne der Erfindung ist die Tablettiermaschine bevorzugt eine Rundlaufpresse oder eine Exzenterpresse.

Erfindungsgemäß ist der Pressstempel bevorzugt so ausgestaltet, dass er einen Stempelkopf, einen Stempelschaft und eine Stempelspitze aufweist. Dem Fachmann sind dabei die Begriffe Stempelkopf, Stempelschaft und Stempelspitze geläufig. Die Messeinrichtung ist bevorzugt im Stempelschaft umfasst bzw. in diesem eingebracht.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Pressstempel dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Sensor zur Aufnahme von physikalischen und/ oder chemischen Eigenschaften des Pressstempels und/oder seiner Umgebung aufweist. Physikalische Eigenschaften definieren sich dabei bspw. durch Wärmemenge, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Schallfeldgrößen, Helligkeit, Beschleunigung. Chemische Eigenschaften sind zum Beispiel pH- Wert, lonenstärke, elektrochemisches Potential. Die Eigenschaften können sowohl qualitativ oder als Messgröße guantitativ aufgenommen werden.

Besonders bevorzugt umfasst die Messeinrichtung mehrere unterschiedliche Sensoren, welche unterschiedliche physikalische oder chemische Eigenschaften (des Pressstempels und/oder seiner Umgebung) parallel zur gleichen Zeit aufnehmen. Die Kombination mehrerer unterschiedlicher aufgenommener Messwerte führt vorteilhaft zu einer erhöhten Genauigkeit einer Zustandsaussage über Komponenten der Tablettiermaschine oder des Produktionsprozesses

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Pressstempel dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Sensor insbesondere zur Aufnahme von einer Kraft, einer Temperatur oder einer Beschleunigung des Pressstempels und/oder seiner Umgebung aufweist. Durch Aufnahme dieser Werte kann vorteilhaft eine Aussage über den Verschleiß und die Funktionsfähigkeit des Pressstempels und/oder der Tablettiermaschine im Allgemeinen getätigt werden.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Pressstempel dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung über mehrere Sensoren verfügt, welche zur Messung der Presskraft, der Temperaturen von Pressstempel und Stempelspitze und zur Messung der linearen und rotativen Beschleunigungen des Pressstempels eingerichtet sind. Durch die Messung dieser Werte können vorteilhaft Aussagen über den Pressvorgang, die Funktionsfähigkeit des Pressstempels und den Verschleiß im Allgemeinen getätigt werden

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung einen aktiven Sensor. Aktive Sensoren erzeugen eine Spannung aufgrund ihres Messprinzips und benötigen keine elektrische Hilfsenergie. Bei aktiven Sensoren kann es sich bspw. um Thermoelemente, Lichtsensoren oder Drucksensoren handeln. Der Einbau von aktiven Sensoren führt vorteilhafterweise zu einem geringeren Energieverbrauch.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor der Messeinrichtung als passiver Sensor ausgestaltet. Passive Sensoren enthalten passive Bauteile, deren Parameter durch die Messgröße verändert werden. Durch eine Primärelektronik werden diese Parameter in elektrische Signale umgeformt. Dabei wird eine von außen zugeführte Hilfsenergie benötigt. Passive Sensoren sind z. B.: Wägezellen, Widerstandsthermometer, Dehnungsmessstreifen, Magnetfeldsensoren (Hall-Sonde). Passive Sensoren liefern vorteilhaft besonders genaue Messergebnisse.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Messeinrichtung ist der Sensor ein Temperatursensor. Durch die Erfassung einer Temperatur lassen sich Rückschlüsse auf die Funktion der Stempelführung und der Schmierung ziehen, die Auskunft über den Verschleiß geben können. Über die Erfassung der Temperatur und des Temperaturverlaufs der Stempelspitze lassen sich entsprechend Rückschlüsse auf einen Pressvorgang ziehen.

Weiterhin können durch die Überwachung der Temperatur des Pressstempels und/oder seiner Umgebung bevorzugt Rückschlüsse über Temperaturwerte zu den verpressenden Materialen erfolgen. Bei einem Tablettierprozess für temperatursensitive Pressmaterialien ist dies von hoher Relevanz. Das Pressen von temperatursensitive Pressmaterialien kann nur in bestimmten Temperaturbereichen bewerkstelligt werden. Der Pressprozess kann demnach durch die aufgenommenen Werte angepasst und/oder auch abgebrochen werden, sollten diese Werte einen Schwellenwert über- bzw. unterschreiten.

Ferner können aufgenommene Temperaturwerte des Pressstempels vorteilhaft dazu genutzt werden, um Stauchung oder Dehnungen des Pressstempels aufgrund von Temperaturschwankungen zu überwachen bzw. zu kontrollieren.

Die Erfassung der Temperatur kann bevorzugt auf viele Arten mit unterschiedlichen Sensoren und Messeinrichtungen erfolgen. Nachfolgend werden bevorzugte Sensoren zur Aufnahme der Temperatur aufgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Sensoren im Allgemeinen, ihre Funktionsweise und ihre Konstruktionsweise beschränkt.

Ein bevorzugter Temperatursensor umfasst ein NTC-Thermistor d.h. einen Heißleiter. Dieser besitzt einen negativen Temperaturkoeffizienten, sodass bei einer Erhöhung der Temperatur der Widerstand fällt und ein höherer Strom fließt. Es können bevorzugt aber auch Kaltleiter, d.h. PTC-Thermistoren verwendet werden, welche einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen, sodass bei einer Erhöhung der Temperatur der Wderstand steigt und ein niedriger Strom fließt.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Temperatursensor als Halbleiter- Temperatur-Sensor ausgebildet. Er erzeugt eine zur absoluten Temperatur proportionale elektrische Größe. Diese elektrische Größe kann bevorzugt analog oder digital dargestellt sein.

In einerweiteren bevorzugten Variante umfasst der Temperatursensor einen Temperaturfühler mit Schwingquarz als Messelement. Die Resonanzfrequenz des schwingenden Quarzes verändert sich dabei abhängig von der Temperatur und kann sehr präzise gemessen werden. Erfindungsgemäß sind die Temperaturfühler bevorzugt an der Außenfläche des Pressstempelkörpers und besonders bevorzugt innerhalb des Pressstempelkörpers verteilt.

In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung des Temperatursensors ist dieser als Thermoelement realisiert. Bei Thermoelementen handelt es sich um ein Paar metallischer Leiter aus unterschiedlichem Material, die an einem Ende verbunden sind. Sie wandeln eine Temperaturdifferenz in eine elektrische Spannung um (Seebeck-Effekt).

Weitere erfindungsgemäße Alternativen für den Temperatursensor können ferromagnetische Temperatursensoren umfassen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Messeinrichtung ist der Sensor ein Wegsensor bzw. Abstandsensor. Vorteilhafterweise führt ein Wegsensor zur genauen Bestimmung der Position eines Pressstempels in der Tablettiermaschine, sodass Positionsauffälligkeiten unmittelbar bemerkt werden können. Ebenso können geometrische Veränderungen einzelner Elemente der Tablettiermaschine ermittelt werden.

In einem Pressvorgang einer Tablettiermaschine legen Oberstempel und Unterstempel bevorzugt einen aufeinanderzulaufenden Weg zurück. Durch die Messung dieses Weges über Wegsensoren bzw. Abstandsensoren kann bevorzugt (in Kombination mit einem Kraftsensor) ein Verhältnis zwischen Presskraft und Weg ermittelt werden, sodass daraus folgend vorteilhaft Eigenschaften der Pressmasse, wie beispielsweise Elastizität, Plastizität und Porosität, abgeleitet werden können.

Die Ermittlung einer Position, eines Abstandes bzw. eines Weges ist anhand einer Vielzahl von Messprinzipien und damit einhergehend einer Vielzahl Sensoranordnungen zu erreichen. Die Erfindung ist demnach nicht auf die in diesem Dokument aufgeführten Weg bzw. Abstandsensoren beschränkt.

Es ist bevorzugt, dass die Messeinrichtung sowohl direkte als auch indirekte Messprinzipien für die Ermittlung der Position, des Abstandes bzw. des Weges umfasst. Überdies können die Messwerte ebenfalls bevorzugt über die Integrierbarkeit aller denkbaren linearen Wegmesssysteme in den Presstempel erhalten werden.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform können Messwerte miteinander verknüpft werden, um die Genauigkeit und die Aussage über einen Zustand zu verbessern. Beispielweise hilft die exakte Rotorposition im Zusammenhang mit Rundlaufpressen, die Wegmessung mit den Beschleunigungssensoren zu verbessern.

Ein Potentiometergeber wird in einer bevorzugten Ausgestaltung des Wegsensors verwendet. Der Potentiometergeber ist ein elektrisches Widerstandsbauelement, dessen Widerstandswerte mechanisch (durch Drehen oder Verschieben) veränderbar sind. Erfindungsgemäß ist der Potentiometergeber so in einem Pressstempel eingebracht, dass dieser seinen Widerstand bei jeder Verdrehung des gesamten Pressstempels ändert.

Einem ähnlich gelagerten Prinzip folgen Dehnungsmessstreifen, die in einer alternativen erfindungsmäßen Ausgestaltung des Wegsensors eingesetzt werden. Ein Dehnungsmessstreifen verändert seinen elektrischen Widerstand durch Längen- und Querschnittsänderung. Brückenschaltungen werden bevorzugt eingesetzt um Widerstände zu Messen. Sie können eingesetzt werden zur absoluten Bestimmung eines Widerstandes oder zur Bestimmung einer relativen Widerstandsänderung. Bei der Messung mit Dehnungsmessstreifen wird dabei, wie schon erwähnt, die relative Änderung des Widerstands gemessen. Dem Fachmann ist dabei die Ausgestaltung der Brückenschaltung im Zusammenhang mit der Messung von Widerstandsänderungen von Dehnungsmessstreifen als Viertelbrücke, Halbbrücke und Vollbrücke bekannt. Ein Dehnungsmessstreifen kann bevorzugt für das Erfassen der Ausdehnung in Längsrichtung eines Pressstempels verwendet werden.

Ein weiterer bevorzugter Wegsensor umfasst einen kapazitiven Sensor. Der kapazitive Sensor besteht aus zwei voneinander isolierten metallischen Teilen. Er bildet mit dem Messobjekt einen Kondensator mit variabler Kapazität. Der Messeffekt beruht dabei auf einer geometrischen Veränderung des Abstandes der beiden Kondensatorflächen untereinander oder einer seitlichen Verschiebung dieser, was zu einer Veränderung der effektiv wirksamen Kondensatorfläche führt.

Eine weitere Ausführungsform eines Wegsensors kann zum Beispiel bevorzugt ein induktiver Sensor sein. Induktive Sensoren arbeiten grundsätzlich mit einer Induktivität (offene Spule), es wird ein Magnetfeld erzeugt, welches durch ein Objekt verändert wird. Durch dieses Messprinzip lassen sich vorteilhaft berührungslos und verschleißfrei Winkel, Wege bzw. Abstände und Geschwindigkeiten Messen. Bevorzugt werden erfindungsgemäß mehrere Spulen eingesetzt.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung einen Kraftsensor. Die Erfindung ist auf die nachfolgend aufgeführten Sensoren zur Aufnahme von Kräften nicht beschränkt. Jede sinnvoll in einen Presstempel integrierbare Kraftmessung ist denkbar, um die Verwendung für die Presskraftmessung zu ermöglichen. Vorzugsweise sind Kraftsensoren als Drucksensoren ausgestaltet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Messeinrichtung umfasst der Sensor einen Drucksensor. Es hat sich gezeigt, dass ein Drucksensor innerhalb der Messeinrichtung zu guten Erkenntnissen über den Verschleiß von Pressstempeln führt. Zudem können anhand von Drucksensoren Maximalkräfte bestimmt werden, die zum Beispiel nicht überschritten werden dürfen, um eine Überbelastung zu vermeiden.

Die Erfindung kann bevorzugt auf die Ermittlung von Presskräften und Presskraftverläufen abzielen. Im Fokus der Ermittlung können dabei beispielsweise Kräfte innerhalb eines Pressstempels sein, welche bereits vor dem Anschlägen des Pressstempels an Druckrollen auftreten.

In Abhängigkeit des zu verpressenden Pulvers und Füllung findet eine Pressung schon in der Niederzugskurve einer Rundlaufpresse statt. Dies ist nicht erstrebenswert, allerdings unvermeidbar. Darüber hinaus kann der Oberstempel vom Unterstempel gegen die obere Druckrolle oder Aufzugkurve einer Rundlaufpresse bei falschen Einstellungen gedrückt werden.

Anhand einer Messung eines Presskraftverlaufes während einer vollständigen Drehung einer Tablettiermaschine, welche als Rundlaufpressse ausgestaltet ist, werden Effekte / Kräfte erkennbar, die im Stand der Technik bisher nicht messbar waren. Dadurch kann unter anderem Verschleiß an Pressstempeln und Kurvenbahnen erkannt werden, der sonst nicht durch Messungen zugänglich ist. Derartige Messungen können jedoch aufzeigen, welche Kräfte beim Anschlägen an die Druckrolle entstehen und wie sich die Presskraft bei unterschiedlichen Pressmaterialien entwickelt, weil unmittelbar gemessen werden kann.

Durch die kontinuierlichen Informationen über einen möglichen Verschleiß der Pressstempel oder Kurvenbahnen kann eine deutliche verbesserte Qualitätssicherung gewährleistet werden. Einerseits kann ein frühes Austauschen angezeigt sein. Andererseits können die Betriebsparameter angepasst werden, um den fortschreitenden Verschleiß zu minimieren.

Ein weiterer bevorzugter Drucksensor ist ein piezoresistiver Drucksensor. Bei piezoresistiven Drucksensoren kommen metallische Dehnungsmessstreifen oder druckempfindliche Halbleiterchips zum Einsatz. Dem Fachmann sind folgende piezoresistive Sensortechniken geläufig: Keramik-Dickschichtsensoren, Metall-Dünnfilmsensoren, Silizium-Drucksensoren und Piezoresistive Siliziumsensoren.

Ein weiterer bevorzugter Drucksensor ist ein piezoelektrischer Drucksensor. Bei einem piezoelektrischen Sensor wird mittels Druckes durch Ladungstrennung eine elektrische Spannung in einem Kristall erzeugt (piezoelektrischer Effekt). Durch Druck verschieben sich im Inneren des Kristalls Ionen, wodurch sich an der Oberfläche elektrische Ladung proportional zur Kraft bildet. Die Ladung wird durch einen Ladungsverstärker in eine proportionale elektrische Spannung umgeformt. Jeder beliebige Druck kann durch Ableitung (Kurzschluss) der Ladung als Nullpunkt des Ladungsverstärkers eingestellt werden, dadurch werden Druckänderungen direkt messbar.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Drucksensor ein Hallelement. Dieser Drucksensor arbeitet nach dem Hall-Effekt, wobei bei Druckbelastung das Magnetfeld um das Hall-Element geändert wird.

In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Drucksensor ein kapazitiver Drucksensor. Kapazitive Drucksensoren enthalten zwei in einen Siliziumchip eindiffundierte Kondensatoren. Bei Druckbeaufschlagung werden die Abstände einer Membran zu zwei beidseitig gegenüberliegenden Kondensatorplatten gegenläufig verändert, sodass sich die Kapazitäten dementsprechend verändern. Bevorzugt sind die Kondensatoren dabei Teil eines internen Verstärkers, dessen Ausgangssignal von der Differenz der Kapazitäten abhängig ist.

In einerweiteren bevorzugten Variante umfasst der Sensor einen induktiven Drucksensor. Induktive Drucksensoren arbeiten mit einem Eisenkern, welcher mit einer Membran verbunden ist. Druckänderungen erzeugen eine Kraft auf die Membran und bewegen diese. Dadurch ändert sich die Position eines Eisenkerns gegensinnig in zwei Spulen: In einer steigt die Induktivität, in der anderen sinkt sie. Der Unterschied kann vorteilhaft elektrisch sehr genau bestimmt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor der Messeinrichtung als Beschleunigungssensor ausgestaltet. Auch einige der schon benannten Sensoren können in einer bevorzugten Ausgestaltung den Verwendungszweck eines Beschleunigungssensors annehmen.

Die Erfindung ist auf die nachfolgend benannten Beschleunigungssensoren nicht beschränkt und kann durchaus weitere bzw. andersartige Sensoren zur Aufnahme einer Beschleunigung aufweisen.

Mit einer bevorzugten Messeinrichtung umfassend einen Beschleunigungssensor kann bevorzugt ein Weg eines Pressstempels erfasst werden. Der Einsatz eines Beschleunigungssensor ist vorteilhaft dazu geeignet, da dieser keine Basis als Nullpunkt oder Referenz aufweisen muss. Stattdessen erfolgt die Wegbestimmung mithin indirekt über die Integration der gemessenen Beschleunigung. Nichtdestotrotz können hinreichend genaue Aussagen über den Positionsweg des Stempels ermittelt werden, welche sowohl für die Qualitätssicherung der Pressprodukte als auch Prozessoptimierung eingesetzt werden können.

Weiterhin bevorzugt ist die Verknüpfung dieser Messwerte mit einem oder mehreren weiteren Messwerten, welche bevorzugt durch andere Messeinrichtungen und/oder Sensoren aufgenommen werden. Dies führt zu einer verbesserten Genauigkeit und Aussagekraft. Bei Rundlaufpressen kann bspw. die exakte Rotorposition dabei helfen, die Wegmessung mit den Beschleunigungssensoren zu verbessern.

Ferner kann ein Beschleunigungssensor in Verbindung mit der Kraftmessung für die Aussage über einen Verschleiß herangezogen werden.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Messeinrichtung umfassend einen Beschleunigungssensor zur Messung eines Anpralls eines Pressstempels genutzt. Darüber hinaus kann der Pressstempel bevorzugt zur Ermittlung eines das Kraft-Weg-Diagramm verwendet werden. Insbesondere kann aus linearen und rotativen Beschleunigungen ein Weg berechnet werden.

Im Sinne der Erfindung wird bevorzugt ein piezoelektrischer Beschleunigungssensor verwendet. Hierbei wandelt ein piezokeramisches Sensorplättchen dynamische Druckschwankungen in elektrische Signale um, die entsprechend weiterverarbeitet werden können. Die Druckschwankung wird durch eine an der Piezokeramik befestigte (seismische) Masse erzeugt und wirkt bei einer Beschleunigung des Gesamtsystems auf die Piezokeramik.

Der Beschleunigungssensor kann ebenfalls bevorzugt durch ein mikro-elektro-mechanisches System (MEMS) ausgebildet sein. Dieser Sensor ist ein Feder-Masse-System, bei dem die „Feder“ bevorzugt nur ein wenige Mikrometer (gm) breiter Silizium-Steg ist. Zudem ist die Masse bevorzugt ebenfalls aus Silizium hergestellt. Durch die Auslenkung bei einer Beschleunigung des Pressstempels in der Tablettiermaschine (bspw. beim Anfahren des Rotors oder durch die Richtungsänderung der Auf- und Ab-Bewegung des Stempels) kann zwischen dem gefedert aufgehängten Teil und einer festen Bezugselektrode eine Änderung der elektrischen Kapazität sehr sensitiv gemessen werden. Die Elektronik zur Auswertung dieser kleinen Kapazitätsänderung wird bevorzugt auf demselben integrierten Schaltkreis untergebracht.

In einer bevorzugten Variante des MEMS ist auf einem Biegebalken ein piezoresistiver Widerstand durch Ionenimplantation angebracht, der entsprechend der Biegung seinen Wderstand ändert und so auf die Beschleunigung zurückschließen lassen. Ionenimplantation ist dem Fachmann bekannt und wird bevorzugt in der Halbleitertechnik genutzt, um die elektrischen Eigenschaften des Grundmaterials (hier: Biegebalken) zu verändern.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Beschleunigungssensor einen Dehnungsmessstreifen. Es wird eine Kraft auf eine Testmasse bestimmt, indem die Verformung der Befestigung (z. B. eines Stabes) mittels Dehnungsmessstreifen ermittelt wird. Im Sinne der Erfindung kann der Pressstempel bevorzugt als Testmasse definiert sein. Die Testmasse kann aber ebenfalls bevorzugt eine vom Pressstempel verschiedene Masse sein, die die Messeinrichtung umfasst.

In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung des Beschleunigungssensors wird die Beschleunigung über magnetische Induktion ermittelt. Bei der Bewegung der an einer Feder aufgehängten Testmasse wird durch einen Magneten in einer Spule eine elektrische Spannung induziert. Die Testmasse ist bevorzugt eine vom Pressstempel verschiedene Masse, die die Messeinrichtung umfasst.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor ein Ferraris-Sensor. Dieser misst die Relativbeschleunigung ohne Testmasse mit Hilfe von Wrbelströmen.

In einerweiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung Dehnungsmessstreifen-Vollbrücken, integrierte MEMS-Sensoren und Temperatursensoren.

Im Sinne der Erfindung dient die Kommunikationseinheit in der Messeinrichtung bevorzugt dem drahtlosen Senden von aufgenommen Daten des Sensors. Demnach ist die Kommunikationseinheit bevorzugt eine Sendeeinheit. In einerweiteren Ausgestaltung ist Kommunikationseinheit insbesondere eine Sendeeinheit und/oder eine Empfangseinheit. Die Übertragung erfolgt bevorzugt durch gerichtete oder ungerichtete elektromagnetische Wellen, wobei der Bereich des genutzten Frequenzbands je nach Anwendung und verwendeter Technik von wenigen Hertz (Niederfrequenz) bis hin zu mehreren hundert Terahertz (sichtbares Licht) variieren kann. Erfindungsgemäß werden bevorzugt folgende Datenübertragungsverfahren genutzt: Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree oder WMAX im Radiofrequenzbereich sowie IrDA und optischer Richtfunk (FSO) im infraroten bzw. optischen Frequenzbereich. Es hat sich vorteilhaft gezeigt, dass durch das Senden über eine solche Sendeeinheit die Übertragung von Daten ohne Verlust von Informationen bei Pressvorgängen in Tablettiermaschinen drahtlos erfolgen kann, wobei eine ausreichende Datenübertragungsrate erhalten werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung der Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit umfasst diese eine Antenne.

In einer Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ zu einer drahtlosen Datenübertragung auch eine kabelgebundene Übertragung vorgesehen sein. In einer Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung analoge und digitale Ausgänge (USB, RS232, Feldbus) für eine Übertragung von Daten über Signalleiter. Der Signalleiter überträgt bevorzugt zum einen die aufgenommenen Messdaten zu einer speicherprogrammierbaren Steuerung der Tablettiermaschine und/oder zu einer Datenverarbeitungseinheit zum anderen werden bevorzugt über den Signalleiter Steuerbefehle an die Ausgänge der Messeinrichtung übertragen.

In einer bevorzugten Variante ist der Pressstempel dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Sensor, eine Kommunikationseinheit, eine Speichereinheit, einen Energiespeicher und eine Recheneinheit umfasst, wobei die als Rohdaten erhaltenen Messwerte mittels der Recheneinheit bearbeitbar sind. Vorteilhafterweise können Daten (hoch aufgelöste Messungen) über die Speichereinheit gesichert werden, sodass diese zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden können.

Im Sinne der Erfindung dient die Speichereinheit der Messeinrichtung insbesondere zur Sicherung bzw. Speicherung von Daten. Erfindungsgemäß werden bevorzugt aufgenommene Messdaten des Sensors in der Speichereinheit gesichert. Dabei handelt es sich bei der Speichereinheit bevorzugt um einen elektronischen Datenträger. Für eine kompakte Integrationen eines elektronischen Datenträgers in die Messeinreichung eignet sich insbesondere ein Flashspeicher, wobei auch andere Datenträger bevorzugt sein können.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung eine Recheneinheit. Erfindungsgemäß umfasst die Recheneinheit der Messeinrichtung bevorzugt eine Prozessoreinheit. Die Prozessoreinheit umfasst dabei bevorzugt insbesondere einen Grafikprozessor (GPU) und/oder eine Zentrale Prozessoreinheit (CPU). Beide Prozessoren sind dem Fachmann bekannt. Viele Rechenoperationen der Rohdaten können dadurch bevorzugt bereits dezentral auf der Messeinrichtung durchgeführt werden. So kann bspw. insbesondere mit hoher Frequenz das Messignal abgetastet werden. Aus den Rohdaten kann mittels der Recheneinheit Mittelwerte, sowie Min/Max-Werte bestimmt und über eine Kommunikationseinheit an eine Datenverarbeitungseinheit und/oder speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine übertragen werden. Vorteilhaft lässt sich hierdurch Energie und Bandbreite sparen.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Messeinrichtung dazu eingerichtet aufgenommene Messwerte als Rohdaten mittels Recheneinheit aufzubereiten und anschließend im Speicher der Messeinrichtung zu speichern und/oder anhand der Kommunikationseinheit, bevorzugt mittels Bluetooth, an eine Datenverarbeitungseinheit und/oder speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine zu übertragen. Die Aufbereitung der Rohdaten kann sich bspw. in einer Wandlung der Messdaten in ein gefordertes Format darstellen oder die Reduktion auf besonders relevante Aussagen (s.o. Mittelwerte,

Überschreitung definierter Schwellwerte für Kraft/Beschleunigung/Temperatur/Abstand etc.).

Bevorzugt umfasst die Messeinrichtung einen Kabelausgang, an dem ein vorkonditioniertes Messsignal als universelles Analog- oder Digital Signal ausgegeben wird (z.B. 0 - 10 V, seriell).

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen zur Steuerung der Messdatenerfassung diverse Triggermöglichkeiten für die Speichereinheit und Recheneinheit der Messeinrichtung zur Verfügung, z.B. insbesondere nach bestimmten Zeitintervallen oder bei Überschreiten von Schwellwerten (Kraft/Beschleunigung/Temperatur). So wird sichergestellt, dass ein Datenlogger nur dann Daten abspeichert, wenn bestimmte Events, wie z.B. insbesondere eine hohe Belastung, vorliegen. So können bereits kumulierte Beanspruchungskollektive in einem beanspruchten Bauteil aufgenommen werden. Das Auslesen der abgespeicherten Messwerte kann beispielsweise nach Beendigung der Messung mittels einer Datenverarbeitungseinheit (z.B. PC) und/oder einer speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine über eine einfache USB-Verbindung.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Messeinrichtung, bevorzugt deren Recheneinheit, für eine Steuerung und/oder einen Zugriff auf Daten durch eine Datenverarbeitungseinheit und/oder eine speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine eingerichtet. Hierzu können beispielsweise der Messeinrichtung Steuerparameter für die Durchführung der Messung zugesandt werden. Die Steuerparameter können z.B. die Art der Messung bzw. eine Auswahl aktiver Sensoren (im Falle mehrere Sensoren), eine Taktung der Messung oder auch Instruktionen für die Aufbereitung bzw. Vorauswertung der Rohdaten betreffen.

Die Datenverarbeitungseinheit kann beispielsweise ein Tablet-Computer, Smartphone oder eine PC sein, wobei auf selbigen bevorzugt Computerprogrammprodukt (Applikation/ „App“) zur Steuerung und/oder für den Zugriff auf die Daten installiert vorliegt.

Bevorzugt wird mittels der Kommunikationseinheit der Messeinrichtung ein Datenaustausch zwischen der App und Messeinrichtung gewährleistet, wobei die App bevorzugt Steuerbefehle an die Messeinrichtung übermittelt, welche von der in der Messeinrichtung umfassten Recheneinheit verarbeitet werden kann.

Neben der Steuerung der Messeinrichtung ist die App bevorzugt dazu eingerichtet, auf Daten der Messeinrichtung zuzugreifen (bzw. [aufgearbeitete] Messwerte werden anhand der Kommunikationseinheit der Messeinrichtung zur Kommunikationseinheit eines Tablet-Computers oder Smartphones übertragen) und diese Daten zu visualisieren und/oderzu speichern.

Weiterhin bevorzugt weist die Messeinrichtung verschiedene Übertragungsmodi, vorzugsweise zwei oder mehr, auf, die sich hinsichtlich Bandbreite und Stromverbrauch unterscheiden.

Ein erster Übertragungsmodus ist bevorzugt durch eine direkte Kommunikation zwischen Messeinrichtung und einem externen Gerät (Smartphone, Tablet PC oder speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine) definiert. Im Sinne der Erfindung wird dieser Übertragungsmodus Streaming bezeichnet. Insbesondere zeichnet sich der Übertragungsmodus durch eine hohe Datenrate aus.

In einem zweiten Übertragungsmodus werden die Messwerte der Messeinrichtung bevorzugt an eine Verteilereinheit übertragen. Die Verteilereinheit ist dabei mit einer Vielzahl von externen Geräten (Smartphone, Tablet PC oder speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine verbunden, wobei diese auf die Daten der Verteilereinheit zugreifen können. Dieser Übertragungsmodus wird bevorzugt Broadcasting bezeichnet, wobei mit einer hohen internen Abtastrate (500 Hz )die Messgrößen erfasst und daraus ein Live-Mittelwert, sowie ein der Min/Max-Wert gebildet, sodass keine hohe Datenrate notwendig ist. Die Verteilereinheit kann bevorzugt ebenfalls eine Datenverarbeitungseinheit sein.

Im Folgenden wird eine konkrete Ausgestaltung sowie Anwendung einer bevorzugten Messeinrichtung beschrieben. Die Erfindung ist auf diese Ausführungsform nicht beschränkt.

Eine bevorzugte Messeinrichtung ermöglicht eine zeitsynchrone Übertragung und Speicherung von aufgenommenen Messwerten zweier Sensoren mit DMS-Messbrücken. Zusätzlich werden durch integrierte MEMS-Sensoren bevorzugt eine Drehzahl sowie eine 3-Achsen Beschleunigung gemessen. Eine integrierte Prozessoreinheit verarbeitet bevorzugt die Sensordaten bereits auf der Messeinrichtung und reduziert damit vorteilhaft deutlich die zu übertragene Datenmengen.

Die Messeinrichtung ermöglicht bevorzugt eine einfache und kontinuierliche Überwachung von Prozessen. Die aufgenommen Messdaten und interpretierten Zustände werden bevorzugt mittels Bluetooth, bevorzugt Bluetooth Low Energy 4.2, an eine Verteilereinheit übertragen. Dabei können bevorzugt eine Vielzahl von Messeinrichtungen zeitsynchron mit der Verteilereinheit verbunden werden.

Unter idealen Bedingungen weist die Reichweite der Übertragung bis zu 30 Meter auf, wobei bis mehr als 50 Geräte mit der Verteilereinheit verbunden sein können. Gleichzeitig werden alle Messdaten in der Applikation eines Tablet-Computers oder Smartphones angezeigt und wahlweise gespeichert. Mit der Applikation wird bevorzugt ein Kalibrierwert der Messeinrichtung eingestellt und die Ausgänge eines Gateways konfiguriert. Die Messeinrichtung wird darüber hinaus bevorzugt über einen Li-Ion Akku mit Energie versorgt und über ein USB-Netzteil geladen. Die Messeinrichtung weist zudem bevorzugt die Außenmaße 50mm x 13mm x 9mm auf. Weiterhin weist die Messeinrichtung bevorzugt einen Flash Speicher mit bis zu 8 Gb auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messeinrichtung DMS-Sensoren in Ergänzung mit MEMS-Sensoren auf, sodass zusätzlich neben einer Kraftmessung eine Erfassung von Beschleunigungen und Drehzahlen, sowie der Orientierung möglich ist. Moderne MEMS- Sensoren umfassen dabei einen integrierten Temperatursensor, demnach kann ebenfalls die Temperatur durch die Messeinrichtung erfasst werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Messeinrichtung energieautark funktionsfähig. Im Hinblick auf die Erfindung ist die Messeinrichtung damit unabhängig von der Spannungsversorgung der Tablettiermaschine einsetzbar. Es hat sich herausgestellt, dass sich energieautarke Messeinrichtungen besonders einfach in Tablettiermaschinen, die nach dem Rundlaufprinzip arbeiten, einsetzen lassen. Überdies ist bei Ausfall einer Sensorenergiequelle auch nur ein Sensor davon betroffen, sodass alle Sensoren unabhängig voneinander sind.

Bevorzugt umfasst die Messeinrichtung eine Batterie und/oder einen Akkumulator als Energiespeicher, womit die Messeinrichtung im Sinne der Erfindung energieautark ist. Eine Batterie und/oder ein Akkumulator liefert dabei bevorzugt ausreichend Energie für die Kommunikationseinheit zur Übertragung der Daten.

In einer weiteren Ausführungsform liefert die Batterie oder der Akkumulator bevorzugt Energie für die Funktionsfähigkeit der Messeinrichtung. Insbesondere die Recheneinheit, die Kommunikationseinheit und der Sensor werden gleichzeitig mit ausreichend Energie versorgt. Bevorzugt umfasst die Messeinrichtung einen Ausgang für einen Ladeanschluss, zum Aufladen des Akkumulators.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist für den sicheren Betrieb der Messeinrichtung ein integrierter Überlade- und Entladeschutz des Akkumulators in der Messeinrichtung umfasst.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Akkumulator als Li-Ion oder Li-Po Akku ausgestaltet. Darüber hinaus kann die Messeinrichtung eine LED-Anzeige umfassen.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Messeinrichtung durch Erbringung von Induktionsstrom/ Induktion energieautark gegenüber der Spannungsversorgung der Tablettiermaschine. In einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich ein elektrischer Leiter im Pressstempel, der sich in einem Magnetfeld bewegt. Das Magnetfeld kann bevorzugt durch eine innerhalb und/oder außerhalb des Rotors angebrachte Spule erzeugt werden. Durch die Bewegung des Leiters wird ein Strom induziert, welcher für den Betrieb der Messeinrichtung verwendet wird

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung eine photovoltaische Zelle (Solarzelle), die auch auf künstliches Licht in Maschinenhallen gut reagiert Anhand des photoelektrischen Effekts wird Lichtenergie in elektrische Energie gewandelt und die Messeinrichtung kann erfindungsgemäß energieautark betrieben werden. Die erzeugte Elektrizität wird bevorzugt direkt für den Messbetrieb genutzt.

In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die erzeugte Elektrizität in oben genannte Akkumulatoren gespeichert.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform steht die Messeinrichtung eines Pressstempels mit mindestens einer zweiten Messeinrichtung eines zweiten Pressstempels in Verbindung. In einer bevorzugten Variante ist die Verbindung durch einen Signalleiter ausgestaltet. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Verbindung drahtlos über die Kommunikationseinheit. Über die Verbindung der Messeinrichtungen können bevorzugt Strom und/oder Daten übertragen werden. Weiterhin bevorzugt können alle Messeinrichtungen mit einer Verteilereinheit verbunden sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Pressstempel dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung innerhalb des Pressstempelkörpers eingebracht ist. Pressstempelkörper definiert sich erfindungsgemäß bevorzugt aus Pressstempelschaft, Pressstempelspitze und Pressstempelkopf, wobei der Pressstempelkörper bevorzugt als dickwandiger Hohlkörper oder als Vollkörper ausgestaltet ist. Der Vorteil einer integrierten Messeinrichtung ist, dass der Pressstempel in seiner Außengeometrie nicht verändert ist, sodass die geometrischen Parameter einer Tablettiermaschine aufgrund des Pressstempels nicht verändert werden müssen.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Messeinrichtung passgenau in einen als Vollkörper ausgestalteten Presstempel eingebracht. Der Pressstempel wird dabei mit trennenden Fertigungsverfahren in der Art bearbeitet, dass die Messeinrichtung in einem nachgängigen Montageverfahren in den Presstempel eingesetzt werden kann. Bevorzugt können hierbei auch Verbindungsmittel eingesetzt werden. Die Messeinrichtung kann demnach bevorzugt stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig im Pressstempel eingebracht sein.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Alternative ist die Messeinrichtung an der Innenwand des dickwandigen Hohlkörpers eines Pressstempels angebracht. Bevorzugt kann über eine Querbohrung zur Längsachse des Pressstempels ein Zugang zur Messeinrichtung bereitgestellt werden, um Signalleitungen anschließen oder Antennen herausführen zu können.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Messeinrichtung in Presstempel mit einem Manteldurchmesser 25,4mm oder in einen Pressstempel mit einem Manteldurchmesser 19mm eingebracht.

In bevorzugten Ausführungsformen steht die Recheneinheit des Messeinrichtung mit einer oder mehrere Datenverarbeitungseinheiten und/oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung einer Tablettiermaschine Verbindung.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt eine Datenverarbeitungseinheit als eine extern von der Tablettiermaschine ausgestaltete Komponente vor, welche als eine eigenständige Vorrichtung - unabhängig von der Tablettiermaschine - ausgestaltet ist.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform liegt eine Datenverarbeitungseinheit als interne Datenverarbeitungseinheit vor. Eine interne Datenverarbeitungseinheit kann bevorzugt Bestandteil der Tablettiermaschine sein und beispielsweise im Gestell einer Tablettiermaschine integriert vorliegen. Sie ist bevorzugt auch als speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine ausgestaltet und wird bevorzugt auch als Maschinensteuerung bezeichnet.

In bevorzugten Ausführungsformen kann die Messeinrichtung mit einer oder mehrerer der Datenverarbeitungseinheiten (z.B. extern: PC, Smartphone, Tablet oder intern: Maschinensteuerung) kommunizieren.

Eine unmittelbare Kommunikation der Messeinrichtung mit der Maschinensteuerung, erlaubt eine schnelle Anpassung von Betriebsparametern der Tablettiermaschine auf Basis der Messergebnisse. Beispielsweise könnten zur Vermeidung von Verschleiß bei Überschreitung vordefinierter Kraftgrenzen die Maschinensteuerung auf Basis der übermittelten Information die Betriebsparameter anpassen.

Besonders bevorzugt erfolgt jedoch eine Kommunikation der Messeinrichtung mit einer (externen) Datenverarbeitungseinheit beispielsweise einem PC, einem Tablet-Computer, Smartphone. Eine Datenverarbeitungseinheit kann somit besonders bevorzugt auch als externe Komponente (bspw. Tablet-Computer, Smartphone) ausgestaltet sein. Bevorzugt kommuniziert die externe Komponente sowohl mit der Messeinrichtung als auch mit der Maschinensteuerung.

Beispielsweise können die (vorverarbeiteten) Messergebnisse der Messeinheit zunächst an eine Datenverarbeitungseinheit in Form eines PC, Tablet-Computers etc. bzw. einem darauf installierten Computerprogramm übermittelt werden. Mittels der externen Komponenten kann eine umfangreichere Auswertung der Messergebnisse beispielsweise zur Überwachung und/oder Protokollierung des Tablettierprozesses erfolgen.

Anhand der Auswertung und Überprüfung durch das Personal, kann beispielsweise im Anschluss eine Anpassung der Betriebsparameter durch Übersendung entsprechender Steuerbefehle an die Maschinensteuerung erfolgen.

Die Möglichkeit der Erfassung und Aufzeichnung der Daten der Messeinrichtung auf der Datenverarbeitung bietet allerdings bereits unabhängig von einer möglichen Anpassung der Betriebsparameter eine Reihe von Vorteilen. So kann das Aufzeichnen Messdaten insbesondere Protokollierung und somit Qualitätssicherung des Produktionsprozesses gewährleisten. Bei Überschreitung vordefinierter Toleranzgrenzen für die Presskräfte, kann beispielsweise die entsprechenden Pressprodukte zur weiteren Überprüfung gekennzeichnet werden. Auch erlaubt die Aufzeichnung der Messdaten, wie obig erläutert, ein frühzeitiges Erkennen von Verschleiß. Auf Basis der Information kann eine Reparatur - oder Austausch der jeweiligen Komponenten angezeigt oder eine Anpassung des Wartungsintervall vorgenommen werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Tablettiermaschine umfassend einen Pressstempel der eingangs genannten Art.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Tablettiermaschine umfassend eine speicherprogrammierbare Steuerung, wobei diese mindestens aus einer Recheneinheit, einer Kommunikationseinheit sowie einer Speichereinheit besteht und wobei die Messeinrichtung des Pressstempels eine Kommunikationseinheit umfasst dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit der speicherprogrammierbare Steuerung kompatibel zur Kommunikationseinheit der Messeinrichtung des Pressstempels ist. Erfindungsgemäß kann die Kommunikationseinheit der speicherprogrammierbare Steuerung als Sende- und/oder Empfangseinheit ausgebildet sein. Der Vorteil der Integration des erfindungsgemäßen Pressstempel in die Tablettiermaschine ist insbesondere die Möglichkeit einer Überwachung der Tablettiermaschine während des Betriebszustands und/oder im Ruhezustand.

Im Sinne der Erfindung bedeutet Kompatibilität der Kommunikationseinheiten, dass diese fähig sind miteinander zu kommunizieren. Im Sinne der Erfindung nutzen beide Kommunikationseinheiten die gleichen bereits oben genannten Datenübertragungsverfahren, sodass gegenseitig Daten gesendet bzw. versendet werden können.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Tablettiermaschine als Rundlaufpresse oder Exzenterpresse ausgestaltet. Eine Rundlaufpresse umfasst dabei bevorzugt einen Pressstempel der eingangs genannten Art, einen Rotor, eine Matrizenscheibe, eine Stempelführung zur Aufnahme von Pressstempeln, eine Spannungsversorgung sowie eine obere und untere Druckrolle.

Eine Exzenterpresse umfasst bevorzugt einen Presstempel der eingangs genannten Art, eine Matrize und eine Spannungsversorgung.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist eine Datenverarbeitungseinheit, wie bspw. ein Smartphone oder Tablet-Computer, eine Recheneinheit, eine Kommunikationseinheit sowie einer Speichereinheit auf. Erfindungsgemäß dient die Kommunikationseinheit der Datenverarbeitungseinheit ebenfalls dazu, um Daten von der Kommunikationseinheit der Messeinrichtung und/oder der speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine zu empfangen (und/oder um Daten an diese Vorrichtungen zu senden). Die Kommunikationseinheit kann die Daten kabelgebunden empfangen/senden, besonders erfolgt jedoch eine drahtlose Übertragung der Daten.

In einer bevorzugten Ausführungsform sendet die Kommunikationseinheit der Datenverarbeitungseinheit und/ oder speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine bevorzugt Daten zur Steuerung der Messeinrichtung an die Kommunikationseinheit der Messeinrichtung.

Beispielsweise kann die Kommunikationseinheit der Datenverarbeitungseinheit und/oder der speicherprogrammierbaren Steuerung der Tablettiermaschine an die Messeinrichtung Steuerparameter für die Durchführung einer Messung zusenden. Die Steuerparameter können z.B. eine Art der Messung bzw. eine Auswahl aktiver Sensoren betreffen (im Falle mehrere Sensoren). Auch kann eine Taktung der Messung, ein bevorzugter Übertragungsmodus oder auch Instruktionen für die Aufbereitung bzw. Vorauswertung der Rohdaten festgelegt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform sendet die Kommunikationseinheit der Messeinrichtung Daten, bevorzugt vorverarbeitete Messdaten, an die Kommunikationseinheit der (externen) Datenverarbeitungseinheit und/oder der speicherprogrammierbaren Steuerung der Tablettiermaschine.

Die von der Messeinrichtung übertragenen Daten werden bevorzugt auf der Speichereinheit der Datenverarbeitungseinheit und/oder speicherprogrammierbaren Steuerung der Tablettiermaschine gespeichert. Im Sinne der Erfindung dient die Speichereinheit der Datenverarbeitungseinheit und/oder speicherprogrammierbaren Steuerung der Tablettiermaschine bevorzugt zur Sicherung bzw. Speicherung von Daten. Erfindungsgemäß werden bevorzugt aufgenommenen Messdaten des Sensors in der Speichereinheit gesichert. Dies betrifft sowohl die unmittelbar über die Messeinrichtung erhaltenen Daten als auch die Analyseergebnisse der Datenverarbeitungseinheit und/oder speicherprogrammierbaren Steuerung der Tablettiermaschine selbst. Bevorzugt sind darüber hinaus ebenfalls Softwareprogramme sowie unter anderem auch Befehlsabfolgen, mathematische und statistische Modelle auf der Speichereinheit gesichert, welche wie beschrieben zur Steuerung der Messeinrichtung und/oder für eine Zugriff (Auslesen) der Daten der Messeinrichtung vorgesehen sein können. Dabei handelt es sich bei der Speichereinheit bevorzugt um einen elektronischen Datenträger. Die Recheneinheit der Datenverarbeitungseinheit und/oder speicherprogrammierbaren Steuerung der Tablettiermaschine umfasst bevorzugt eine Prozessoreinheit. Die Prozessoreinheit umfasst dabei bevorzugt einen Grafikprozessor (GPU) und/oder eine Zentrale Prozessoreinheit (CPU).

In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Messeinrichtung an wenigstens einem beliebigen Element der Tablettiermaschine angebracht. Bevorzugt ist mit beliebigen Element Pressstempel, Rotor, Matrizenscheibe, Stempelführung zur Aufnahme von Pressstempeln, Spannungsversorgung sowie eine obere und untere Druckrolle einer Rundlaufpresse gemeint.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein System umfassend eine Datenverarbeitungseinheit und eine Tablettiermaschine der oben beschriebenen Art, wobei die Messeinrichtung des Pressstempels eine Kommunikationseinheit und die Tablettiermaschine eine speicherprogrammierbare Steuerung umfasst dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit und/oder die speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine dazu eingerichtet ist,

Messwerte der Messeinrichtung, bevorzugt aufbereitete Rohdaten, zu empfangen und weiter zu verarbeiten und/oder

Steuerbefehle an die Messeinrichtung zu übertragen.

Ein derartiges System eignet sich vorteilhaft zur Überwachung von Tablettierprozessen, da die Messdaten auf einem von der Messeinrichtung externen Gerät mit erhöhter Speicher- und Rechenkapazität verarbeitet (visualisiert und/oder analysiert) werden können, wohingegen die Messeinrichtung sehr kompakt gehalten werden kann und nur wenige Bauteile umfassen muss. Dies führt dazu, dass die Auswertung der Daten vorzugsweise online (unmittelbar) geschehen kann, ohne dass die Messeinrichtung ausgebaut oder manuell ausgelesen werden muss.

Darüber hinaus nimmt die Messeinrichtung vorteilhaft Messwerte unmittelbar am Presstempel auf, sodass besonders präzise und detailreiche Aussagen über den Pressvorgang getätigt werden können. Ferner kann die Messeinrichtung Steuerbefehle von Nutzern (oder automatisch) über externe Geräte (Datenverarbeitungseinheiten oder speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine) empfangen, sodass bestimmte Parameter (bspw. Abtastraten) für von einer fernliegenden Position getätigt werden können.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Tablettiermaschine unter Verwendung eines Presstempels der eingangs genannten Art, wobei die Messeinrichtung des Pressstempels einen Sensor, eine Recheneinheit, eine Kommunikationseinheit und eine Speichereinheit umfasst und die Tablettiermaschine eine speicherprogrammierbare Steuerung mit einer Kommunikationseinheit umfasst dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor der Messeinrichtung physikalische und/oder chemische Eigenschaften aufnimmt; die als Rohdaten aufgenommenen Messwerte durch die Recheneinheit der Messeinrichtung aufbereitet werden; die aufbereiteten Messwerte über die Kommunikationseinheit der Messeinrichtung an die speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine und/oder Datenverarbeitungseinheit gesendet werden und/oder die aufbereiteten Messwerte auf der Speichereinheit der Messeinrichtung gesichert werden.

Der Vorteil eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Möglichkeit einer Überwachung und Analyse des Zustands der Tablettiermaschine während des Betriebszustands und/oder im Ruhezustand.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei einer Überwachung der Tablettiermaschine bevorzugt um eine technische Überwachung oder Monitoring. Ein derartiges Monitoring ist dafür eingerichtet einerseits Störfälle zu vermeiden und rechtzeitige Maßnahmen oder Reparaturen zu ermöglichen. Andererseits ist es eine effektive Möglichkeit zur technischen Weiterentwicklung und zur Vorbeugung gegen Umweltschäden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor der Messeinrichtung insbesondere eine Kraft, Temperatur oder Beschleunigung des Pressstempels und/oder seiner Umgebung und/oder die Drehzahl des Rotors aufnimmt.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform werden die aufgenommenen Messwerte in der Speichereinheit der Datenverarbeitungseinheit und/oder in der Speichereinheit der speicherprogrammierbaren Steuerung und/ oder in der Speichereinheit der Messeinrichtung gesichert.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine und/oder die Datenverarbeitungseinheit, bevorzugt ein Tablet-Computer und/oder ein Smartphone, bevorzugt anhand eines auf diesen Geräten installierten Computerprogrammprodukts (Applikation/ App), Steuerbefehle an die Messeinrichtung übermitteln kann.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die gesicherten Messdaten bevorzugt durch Algorithmen analysiert.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Speichereinheit der Messeinrichtung lösbar angebracht, sodass ein Nutzer der Maschine die auszuwertenden Daten an eine die speicherprogrammierbare Steuerung der Tablettiermaschine und/oder die Datenverarbeitungseinheit manuell anschließen kann.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greift die Recheneinheit der Datenverarbeitungseinheit und/oder der speicherprogrammierbaren Steuerung direkt auf die in der Speichereinheit der Datenverarbeitungseinheit und/oder in der Speichereinheit speicherprogrammierbaren Steuerung gesicherten Messdaten zu und führt die in der ebenfalls in der Speichereinheit gesicherten Algorithmen zur Analyse der Messdaten aus. Durch die Analyse der Messdaten mithilfe von Algorithmen können überaus früh Fehler, Verschleiß und Ausfälle eines Pressstempels und/oder andere Komponenten einer Tablettiermaschine erkannt werden.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommen Messwerte der Messeinrichtung über Machine Learning Algorithmen analysiert werden.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform fließen von einem Pressstempel externe Parameter und/oder Messwerte in die Analyse des Verfahrens zur Überwachung einer Tablettiermaschine mit ein. Diese können durch Messeinrichtungen ermittelt werden, die von der erfindungsgemäßen Messeinrichtung unabhängig sind. Beispielweise können im Falle von Rundlaufpressen aufgenommene Messdaten der Druckrolle (z.B. Presskräfte), des Rotors (z.B. Umdrehungen), der Matrizenscheibe oder aber auch in einem simplen Fall die Umgebungstemperatur der Tablettiermaschine ebenfalls in einer Speichereinheit der Datenverarbeitungseinheit der Tablettiermaschine gesichert werden und anschließend durch nachfolgende Algorithmen analysiert werden. Eine große Anzahl an verschieden aufgenommenen Daten ermöglicht eine umfassende und mit wenig Fehlern behaftetet Analyse.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommen Messwerte der Messeinrichtung in Kombination mit extern aufgenommenen und /oder bereitgestellten Messwerten über Algorithmen (bevorzugt Machine Learning Algorithmen) analysiert werden.

Im Sinne der Erfindung sind Machine Learning Algorithmen ein Teilbereich der künstlichen Intelligenz (Artificial Intelligence). Machine Learning nutzt dabei mathematische und statistische Modelle, um aus Datenbeständen zu „lernen“. Im Allgemeinen haben Machine Learning Algorithmen den Vorteil, dass Informationen, die für einen menschlichen Beobachter zu komplex sind, automatisch aus einem großen Datensatz extrahiert werden können. Es gibt eine Vielzahl von Machine Learning Algorithmen, die sich im Wesentlichen in drei unterschiedliche Lernverfahren unterscheiden lassen: Supervised Learning, Unsupervised Learning und Reinforcement Learning.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Supervised Learning für die Analyse oder Verarbeitung der gespeicherten Messdaten genutzt. Beim Supervised Learning Verfahren wird zunächst ein sogenannter Trainingsprozess durchgeführt. Hierbei werden Trainingsdaten in Form von Eingabedaten zusammen mit den entsprechenden Zieldaten bereitgestellt. Der Zweck eines Trainings ist allg. in Machine Learning Verfahren, Parameter einer Funktion so anzupassen, dass die Funktion anschließend in der Lage ist, den Zielwert mit hoher Genauigkeit von dem entsprechenden Eingabewert zu bestimmen. Die angepasste Funktion wird dann nach dem Trainingsprozess zur Vorhersage von Zieldaten für zuvor nicht sichtbare Eingabedaten verwendet. Die Funktion wird dabei durch ein mathematisches und/oder statistisches Modell beschrieben.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird hierbei die Funktion durch Support Vektor Machine, Bayes Netze und/oder Entscheidungsbäume ausgestaltet. Besonders bevorzugt wird die Funktion durch ein künstliches neuronales Netz beschrieben. Hierbei können die künstlichen neuronalen Netze erfindungsgemäß verschiedene Architekturen aufweisen.

Im Sinne der Erfindung sind die Eingabedaten bevorzugt durch Maschinenparameter, Umgebungsparameter und/oder gemessenen Daten der Messeinrichtung definiert. Maschinenparameter sind bevorzugt Drehzahl des Rotors, verschiedene Materiaeigenschaften und/oder Kennzahlen der Komponenten, Laufzeit bzw. Betriebszeit, Alter der Maschine, Anzahl der Stempel oder anderer Komponenten etc. Umgebungsparameter sind bevorzugt Umgebungstemperatur, Feuchtigkeit, etc.

Bevorzugt werden die gemessenen Daten von verschiedenen Messeinrichtungen, ausgestattet mit unterschiedlichen Sensoren zur Messung verschiedener physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften, als Eingabedaten genutzt.

Erfindungsgemäß sind Zieldaten bevorzugt durch eine Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Schadens, den Ausfall einer Komponente oder für eine fehlerhafte Durchführung eines Pressvorgangs ausgestaltet.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren des Unsupervised Learning für die Analyse oder Verarbeitung der gespeicherten Messdaten genutzt. Beim Unsupervised Learning versucht der Algorithmus in den Eingabedaten Muster zu erkennen, die von einem strukturlosen Rauschen abweichen. Die Funktion im Trainingsprozess orientiert sich dabei nur an den Ähnlichkeiten der Eingabedaten und passt ihre Parameter dementsprechend an, sodass keine Ausgabedaten für den Trainingsprozess verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden anhand des Unsupervised Learning Verfahrens Segmentierungen bzw. Clustering der Eingabedaten oder aber auch bevorzugt Komprimierungen der Eingabedaten durchgeführt.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Unsupervised Learning Algorithmus bevorzugt die Hauptkomponentenanalyse (Principal Component Analysis (PCA)) und/oder den K- Means-Algorithmus und/oder mindestens ein neuronales Netz.

Wie schon beschrieben werden in beiden oben benannten Verfahren in einem ersten Schritt sogenannte Trainingsprozesse zum Ermitteln von optimalen Parametern einer o.g. Machine Learning Funktion durchgeführt. Anhand der angepassten Funktion werden nach dem Training verschiedene Aussagen für vorher unbekannte Eingabedaten getätigt.

In einerweiteren bevorzugten Variante wird das Verfahren des Reinforcement Learning für die Analyse oder Verarbeitung der gespeicherten Messdaten genutzt. Beim Reinforcement Learning (Lernen durch Verstärkung) Verfahren findet hingegen der Trainingsprozess kontinuierlich auch nach Anpassung der Parameter einer Funktion statt. Über "Trial and Error" werden Auswirkungen verschiedener Aussagen anhand der angepassten Funktion für bisher unbekannte Eingabedaten beobachtet und bewertet. Als Reaktion auf diese Aussagen erhält der Algorithmus ein Feedback, abstrakt dargestellt in Form einer Belohnung oder Bestrafung. Woraufhin der Algorithmus die Funktion anhand ihrer Parameter weiter optimiert. Dementsprechend passt der Algorithmus die Funktion des Machine Learning Verfahrens kontinuierlich an bzw. verändert diesen. Bevorzugt kann da Reinforcement Learning die Q-Learning Methode und/oder o.g. neuronale Netze und/oder weitere neuronale Netze sowie weitere für den Fachmann bekannte Algorithmen nutzen.