CN102652190B - 用于控制熔融纺丝机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制具有多个工作区的熔融纺丝机的控制装置，所述工作区分别划分成多个工作站。这样实现对熔融纺丝机的不同实施形式的模块化适配，即控制装置模块化地划分成多个控制器，这些控制器分别配置给各单独的工作站。各控制器的协调通过借助数据线或控制导线的交换在没有上级主控制器的情况下实现。

Description

用于控制熔融纺丝机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制熔融纺丝机的控制装置。

背景技术

在借助熔融纺丝机制造合成丝线时，从熔体源、例如从挤出机出来的塑料熔体首先借助泵在压力下分配到多个具有许多纺丝孔的喷丝头上并纺丝为多根单丝束。各单丝束在冷却后分别组合成一根丝线并借助卷绕装置抽出和卷绕成筒子。按希望的丝线质量的类型，在卷绕前例如通过拉伸装置的一个或多个导丝辊进行进一步处理。在此丝线通过导丝辊套的不同圆周速度和温度得到热机械的处理。此外在熔融纺丝机中除了上述总成之外设置辅助总成、例如设置用于计量式上油的工具。

熔融纺丝机由多个平行地设置的同类的工作区构成，在这些工作区上分别加工以丝线簇形式的多根丝线。在此在工作区内的丝线簇通过多个工作站挤出、抽出、拉伸和卷绕成筒子。

熔融纺丝机或者说工作区的各个工作站在此借助控制装置协调地控制。同类的控制装置从公开文献DE10039093A1已知。此处分别配置给一个纺丝流程或者说一个丝线簇的各工作站和其总成通过配置给该工作区的控制器控制。上级的控制系统控制并再次协调共同地配置给多个工作区的各个控制器以及总成如挤出机。在此使用许多相同的控制器。

这种结构的缺点是，控制装置的结构相对固定地依赖熔融纺丝机的结构。此外需要预先提供上级的控制器。

发明内容

因此本发明的任务是，提供成本低的用于熔融纺丝机的控制装置，然而这种控制装置能容易地适配于熔融纺丝机的不同配置。

该任务这样解决，即实现一种用于控制熔融纺丝机的控制装置，该熔融纺丝机具有多个同类的工作区，每个工作区用于制造多根丝线，每个工作区具有多个工作站，所述工作站具有至少一个用于执行至少一个配置给该工作站的工作步骤的工作机构，设置多个控制器并且每一个工作区的每一个工作站分别配置给这些控制器中的一个控制器，并且各控制器通过至少一条数据线在没有上级的主控制器的情况下彼此直接连接。

本发明抛弃了用于熔融纺丝机的中央控制装置的已知方案，在该已知方案中，各工作站的在一个工作区内设置的工作机构共同连接至一个控制单元，并选择了针对多个同类的工作站的控制方案。此处，每个工作区逻辑地划分成各单独的工作站，工作区的每个工作站配置给单独的控制器并且各单独的控制器借助数据线彼此直接连接并彼此直接通讯，由此实现各控制器的相互协调。由此省去上级的主控制器。通过持续的数据交换保证，在一个工作区内共同作用的各工作站为制造丝线可以协调地运行。在此数据线优选构造为以太网连接，使得能在各控制装置之间交换整个数据包。数据线也能是总线系统或直接的数字连接或模拟连接。

通过在熔融纺丝机中按本发明垂直地定向的控制层面也能有利地独立于相邻的工作站快速交换在工作区中的同类的各个工作站。相邻的控制层面为此不受影响。这种控制方案尤其是为熔融纺丝机提供了特别的优点，因为按丝线类型在各工作站中使用不同的工作机构、尤其是在丝线处理装置中使用不同的工作机构。这样以不同的工作机构在丝线处理中制造已知的POY丝线、FDY丝线、BCF丝线或IDY丝线。

按本发明的一种进一步构成，相邻工作区的各同类的工作站优选能组合成一个控制联合体，从而各工作站共同地与控制器之一连接。由此即使对许多具有多个工作站的工作区也能将控制费用降到最低。这尤其在具有少量需要控制的致动器和传感器的工作站中促成简化的构造并具有价格优势。

为了制造合成丝线，各工作站至少具有一个纺丝装置、一个丝线处理装置和一个卷绕装置作为工作机构，优选在卷绕和丝线处理之间进行控制划分。

为此对卷绕装置使用一个控制器。因此另一个控制器配置给丝线处理装置。附加地或可选地，为纺丝装置设置另一个控制器。

这种熔融纺丝机的优点在于，由此极为有效地支持各控制器的模块化。不同类的熔融纺丝机的区别主要在于丝线处理装置的装备。用于全拉伸丝线的熔融纺丝机具有较多数量的部分地加热的导丝辊。在按本发明的控制装置中为多个工作区的各相应的同类的卷绕装置使用控制器之一。该控制器在不同的熔融纺丝机类型中是相同的。为不同地装备的丝线处理装置能预先提供两个或更多个不同的控制器，这些控制器根据装备的丝线处理装置而使用。但这些控制器本身相对简单地构造，使得能低成本地模块化和预先提供不同的变体。尤其是能通过这种结构更简单地实现在一方面的纺丝装置与另一方面的两个设置在纺丝装置下方的丝线处理装置和卷绕装置之间的严格划分。借助该划分能更简单地将标准化的纺丝装置与灵活地适配的丝线处理装置和卷绕装置联合。

在卷绕装置与丝线处理装置之间的控制划分中，卷绕装置优选具有包括多个卷绕位置的用于连续地卷绕丝线的卷绕头。在此丝线处理装置优选具有多个用于拉伸丝线的导丝辊。

在另一种实施变体中，卷绕装置包括卷绕头和导丝辊。当卷绕头和导丝辊集成在一个结构单元中、从而这两个总成能共同通过配置的控制器控制时，这例如是合适的。

但也存在将来自丝线处理装置的附加总成配置给为卷绕装置配置的控制器的可能性。因此在丝线制造中在确定的过程中仍然能优化在卷绕头与导丝辊之间的共同作用。

但原则上也可能，通过一个共同的控制器构成用于卷绕装置的控制器和用于丝线处理装置的控制器。例如当丝线处理装置具有若干总成时，这尤其是有利的。

在本发明的一种进一步构成中，各控制器与一个操纵单元连接，但该操纵单元不执行主控制器的任务。由此能改善操作人员对各同类的控制器的掌控，使得能通过所述操纵单元对相应地配置的控制器进行设定，以改变在工作站中的过程参数。

在一种优选的进一步构成中，该操纵单元为控制器提供软件升级。这通过合适的工具实现、例如通过存储器或其它的数据载体实现。

该操纵单元或可选地另一个操纵单元能通过广域网、例如通过互联网或通过调制解调器连接进行连接。由此能在一定的空间距离上提供帮助、故障诊断或软件升级。

附图说明

接着借助附图详细说明按本发明的用于熔融纺丝机的控制装置的实施例。

附图如下：

图1按本发明的用于控制一种熔融纺丝机的控制装置；

图2按本发明的用于控制一种变体的熔融纺丝机的控制装置；

图3按本发明的用于控制另一变体的熔融纺丝机的控制装置。

具体实施方式

图1示出按本发明的用于控制熔融纺丝机的控制装置。

为制造许多合成丝线，在熔融纺丝机内依次设置多个不同的工作机构到材料流中，以在多个工作步骤中由例如以粒料形式的聚合物制造多根合成丝线。在熔融纺丝机所示出的实施例中，工作机构链以挤出机1开始。以粒料形式预先给定的聚合物材料被挤出机1熔化成聚合物熔体并通过多个熔体管路分配给多个纺丝箱体5，所述挤出机通过挤出机驱动装置2驱动并借助挤出机加热装置3加热。为了明了起见，在此只描述两个纺丝箱体5。通常使用更多的纺丝箱体5。同样也能使用多个挤出机1或替代地使用用于提供聚合物熔体的聚合装置。

在纺丝箱体5内聚合物熔体首先输送给熔体计量泵6，该熔体计量泵计量熔体并通过多个分配管路8将熔体分配给多个纺丝头组合件9。这些纺丝头组合件包括具有许多纺丝孔的喷丝板，从这些纺丝孔中挤压出许多单丝，这些单丝作为单丝束10出来并分别聚集成一根丝线13。通常在单丝束10聚集成丝线13的位置上借助上油装置11上油。各上油装置11通过共同的上油泵12经由所描述的连接管路被提供上油剂。

接着丝线簇各丝线13以丝线簇形式通过两个被驱动的导丝辊14引导并接着输送给卷绕头15，其中各丝线13在多个卷绕位置平行地卷绕成多个筒子17。为此卷绕头15具有多个驱动装置16，在此只描述三个马达以示例性地代表所有的驱动装置、致动器和传感器。

为了控制所有的工作机构，熔融纺丝机垂直地以及也水平地划分成多个单元。首先沿垂直方向由每一个卷绕头15和在其上方设置的工作机构定义一个工作区18，所述工作机构在丝线制造的过程链中预先准备。这种工作区18可能被看为熔融纺丝机的可自运转的最小单元，虽然如此处所描述的，多个工作区18分享一个共同的挤出机1。在工作区18中制造一组丝线13做为丝线簇并一起卷绕成筒子17。在所示的实施例中示出了两个相邻的工作区18。在实际中这种熔融纺丝机具有多个这种的工作区18。

工作区18沿水平方向划分成多个不同的工作站19，这些工作站包括用于实施过程链中的一个或多个工作步骤的一个或多个工作机构。如图1所描述的，例如最上面的工作站19可包括挤出机1，位于其下的中间的工作站19包括导丝辊14，并且位于下面的工作站19包括卷绕头15。在此按本发明不规定各工作站19之间的界线。尤其是在最下面的工作站19与中间的工作站19之间的界线可根据框架条件不同地确定，即确定的工作机构可能既配置给最下面的工作站也配置给中间的工作站。

在图1中描述的实施例中，配置给工作站19的工作机构成组地结合成卷绕装置25、丝线处理装置26和纺丝装置27。就此而言，上面的工作站19包括纺丝装置27的工作机构，中间的工作站19包括丝线处理装置26的工作机构并且下面的工作站19包括卷绕装置25的工作机构。

在图1中描述的熔融纺丝机的控制装置划分成多个控制器20、30和40，这些控制器分别配置给各个工作站19。这样控制器40配置给纺丝装置27的工作机构。丝线处理装置26的工作机构通过控制器30控制并且卷绕装置25的工作机构通过控制器20控制。

配置给纺丝装置27的控制器40通过多根控制导线41和42与挤出机驱动装置2和挤出机加热装置3连接，并通过多根控制导线43与熔体计量泵驱动装置7连接，并对它们进行控制。此外控制器40通过在此未描述的控制导线与传感器连接，这些传感器例如用于检测熔体压力、熔体温度或纺丝箱体5的温度。控制器40通过控制导线43也与相邻工作区18的工作站的工作机构连接。这样相邻工作区18的熔体计量泵驱动装置7同样配置给控制器40。相邻工作区18的纺丝装置27在此连接到中央挤出机1上。

配置给每个工作区18的中间工作站的控制器30通过多根控制导线31与导丝辊14的驱动单元连接以及通过多根控制导线32与上油泵12的驱动单元连接，该控制器为丝线处理装置26配置。出于明了性未描述的、但按本发明包括的是在此处未描述的配置给丝线处理装置26的辅助总成和传感器。同样出于明了性，此处只为一个工作区18描述控制器30。按本发明每个工作区18具有自己的控制器30。

配置给下面的工作站的控制器20通过控制导线22控制卷绕装置25的驱动装置和传感器。卷绕装置25在该实施例中具有卷绕头15。此处也出于明了性只为一个工作区18描述控制器。按本发明每个工作区18具有自己的控制器20。

配置给第一工作区18的控制器20、30和40通过数据线24互相连接。数据线24例如可能构造成以太网连接。控制器20、30和40通过数据线24互相通讯。通常数据线24是总线或网络连接。但也可能，借助一根或多根模拟的导线实现连接。此外控制器20、30和40与操纵单元21连接，该操纵单元一起接入到数据线24中。在此涉及手动操纵单元或没有所有主控功能的过程管理系统。借此接受额定值或工作参数。控制器20、30和40在控制等级中是同级别的并共同作用以控制一个工作区的所有工作机构。控制器20、30和40之间的协调仅通过各控制器之间持续的数据交换而实现。

在该实施例中，另一个操纵单元45并行地与控制器20、30和40连接。该另一个控制器具有用于提供升级的工具44，通过该工具将升级传输给控制器20、30和40。提供升级的工具涉及数据载体或存储器。这例如可以是U盘或CD光盘。替代地这也可以是计算机的工作存储器的区域，升级事先加载到该区域中。操纵单元21或45中的一个能通过广域网连接被接入、例如通过互联网或调制解调器连接接入。因此例如该操纵单元能处于制造商的服务站中，制造商以这种方式辅助使用者。

在图2中描述了按本发明的控制装置的另一个实施例，用于图1的熔融纺丝机的一种变体。该实施例基本上与图1的实施例相同，从而此处只说明与图1的区别并此外引用上述说明。

在图2中示出的实施例中，中间的工作站19的丝线处理装置26以改变的配置在工作区18中构造。此处在每个工作区18中丝线处理装置26具有多个导丝辊对23，这些导丝辊对此外也能被加热。这种丝线处理装置26尤其是用于制造高度拉伸的丝线。在导丝辊对23中许多的驱动装置和加热装置需要更复杂的控制器30，该控制器需要控制图1的控制器30的工作机构的数倍。控制器30通过数据线24与相邻的控制器20和40耦合，以控制在工作区中的制造过程。数据线24能构造为单纯的数据线，或也能构造成具有数据交换的控制导线。

在此按本发明的控制装置的优点变得清楚。为了给许多不同的熔融纺丝机配备一个控制装置，该控制装置能模块化地由一个组合部件系统组成。

图3描述了按本发明的控制装置的另一个实施例，用于图1的熔融纺丝机的另一种变体。与图1相区别，卷绕装置25在此除了卷绕头15外也具有多个导丝辊14，这些导丝辊以共同的结构单元的形式与卷绕头15直接连接。由此控制装置的分配以这样的方式改变，即现在只由配置给卷绕装置25的控制器20负责导丝辊14的控制。控制器20通过控制导线31与导丝辊14的导丝辊驱动装置并通过控制导线22与卷绕头15的驱动装置连接。相邻的控制器30因此只还与在卷绕头15上方的丝线处理装置27的工作机构连接。因此附加地现在在此熔体计量泵驱动装置7的控制配置给控制器30，从而控制器40只还与纺丝装置27的挤出机1共同作用。中间的控制器30为此通过控制导线33与熔体计量泵驱动装置7连接。该实施例仅示出用于按本发明的控制装置的配置的一种选择。原则上可能的和有意义的是，也将具有集成的导丝辊的卷绕头与如在图1或2中示出的控制结构相结合或也将在图3中的控制器30和40组合成共同的控制器。

在图3中描述的实施例中也存在将控制器30和40结合成一个控制器的可能性，使得工作区18例如可能划分成两个工作站。上面的第一工作站包括用于挤出、纺丝和对丝线上油的工作机构，并且下面的工作站包括用于抽出、拉伸和卷绕丝线的工作机构。工作区的所有工作机构因此通过两个控制器的共同作用被控制。

附图标记列表

1   挤出机                    18      工作区

2   挤出机驱动装置            19      工作站

3   挤出机加热装置            20      控制器

4   熔体管路                  21      操纵单元

5   纺丝箱体                  22      控制导线

6   熔体计量泵                23      导丝辊对

7   熔体计量泵驱动装置        24      数据线

8   分配管路                  25      卷绕装置

9   纺丝头组合件              26      丝线处理装置

10  单丝束                    27      纺丝装置

11  上油装置                  30      控制器

12  上油泵                    31～33  控制导线

13  丝线                      40      控制器

14  导丝辊                    41～43  控制导线

15  卷绕头                    44      用于提供升级的工具

16  驱动装置                  45      操纵单元

17  筒子

Claims (12)

1.用于控制熔融纺丝机的控制装置，该熔融纺丝机具有多个同类的工作区（18），每个工作区用于制造多根丝线（13），每个工作区（18）具有多个工作站（19），所述工作站具有至少一个用于执行至少一个配置给该工作站的工作步骤的工作机构（27、26、25），其特征在于：设置多个控制器（20、30、40），并且每一个工作区（18）的每一个工作站（19）分别配置给所述控制器（20、30、40）中的一个控制器，并且各控制器（20、30、40）为了数据交换通过至少一条数据线（24）在没有上级的主控制器的情况下彼此直接连接。

2.根据权利要求1的控制装置，其特征在于，各控制器（20、30、40）中的至少一个控制器配置给多个工作区（18）的多个同类的工作站（19）。

3.根据权利要求1的控制装置，其特征在于，熔融纺丝机的各工作站（19）中的一个工作站具有卷绕装置（25）作为工作机构，该卷绕装置与一个配置的控制器（20）连接，并且熔融纺丝机的其它工作站（19）具有一个丝线处理装置（26）和/或一个纺丝装置（27）作为工作机构，所述丝线处理装置和/或纺丝装置单独地与配置的相邻的控制器（30、40）连接。

4.根据权利要求3的控制装置，其特征在于，多个纺丝装置（27）共同地配置给工作站（19）的有关的控制器（40）。

5.根据权利要求2的控制装置，其特征在于，熔融纺丝机的各工作站（19）中的一个工作站具有卷绕装置（25）作为工作机构，该卷绕装置与一个配置的控制器（20）连接，并且熔融纺丝机的其它工作站（19）具有一个丝线处理装置（26）和/或一个纺丝装置（27）作为工作机构，所述丝线处理装置和/或纺丝装置单独地与配置的相邻的控制器（30、40）连接。

6.根据权利要求5的控制装置，其特征在于，多个纺丝装置（27）共同地配置给工作站（19）的有关的控制器（40）。

7.根据权利要求3至6之一的控制装置，其特征在于，卷绕装置（25）包括卷绕头（15）并且丝线处理装置（26）包括多个导丝辊（14），所述卷绕头和导丝辊能单独地通过所述控制器中的多个控制器（20、30）控制或能共同地通过所述控制器中的一个控制器（20）控制。

8.根据权利要求3至6之一的控制装置，其特征在于，卷绕装置（25）包括一个卷绕头（15）和多个导丝辊（14），所述卷绕头和导丝辊能共同地通过所述控制器中的一个控制器（20）控制。

9.根据权利要求3至6之一的控制装置，其特征在于，配置给卷绕装置（25）的控制器（20）以及配置给丝线处理装置（26）的控制器（30）和/或配置给纺丝装置（27）的控制器（40）与一个操纵单元（21）连接。

10.根据权利要求9的控制装置，其特征在于，所述操纵单元（21）具有用于提供升级的工具（44）。

11.根据权利要求9的控制装置，其特征在于，所述操纵单元（21）或并行地与各控制器（20、30和40）连接的第二操纵单元通过广域网接入。

12.根据权利要求11的控制装置，其特征在于，所述广域网是互联网。