DE10156281A1

DE10156281A1 - Überwachung von textiltechnologischen Prozessen textilkontaktierender Maschinenkomponenten und des Zustands dieser textilkontaktierenden Maschinenkomponente

Info

Publication number: DE10156281A1
Application number: DE2001156281
Authority: DE
Inventors: Eckhard Sonntag
Original assignee: Emil Broell & Co GmbH
Current assignee: Emil Broell & Co GmbH
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2003-06-05

Abstract

In der Textilindustrie werden zur laufenden Produktionskontrolle bisher lediglich die Fadenzugkräfte online gemessen, was aber nicht alle qualitativen Merkmale, wie z. B. Anfärbbarkeit, überwachen lässt. Unterschiedliche textile Rohstoffe und deren Produkte erfahren - unter sonst identischen Bedingungen - unterschiedliche Reibung und dadurch unterschiedliche Temperaturen an der Oberfläche von textilkontaktierenden Maschinenkomponenten. Um eine gleichmäßig gute Qualität der textilen Erzeugnisse zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass sowohl die Verfahren zur Herstellung textiler Erzeugnisse sowie der Zustand, insbesondere der der textilkontaktierenden Oberflächen der Komponenten von Textilmaschinen, ständig überwacht werden. DOLLAR A Durch die Integration von Thermosensoren oder Elementen mit thermosensorischen Eigenschaften an und in textilkontaktierenden Maschinenkomponenten aus verschleißarmen Werkstoffen, können - mittels einer Datenaufbereitung - der Oberflächenzustand des Elements selbst sowie qualitätsrelevante Produktionssituationen laufend überwacht, dokumentiert und interpretiert werden. Damit kann die Qualität ausgeregelt und das Endprodukt entscheidend beeinflusst werden. Über ein Daten-Bus-System mit Datenaufbereitung können sämtliche Positionen gleichzeitig und kontinuierlich gemessen werden. DOLLAR A Vorteil der hier vorgestellten Erfindung ist die spinstellenbezogene, gleichzeitige, kontinuierliche Erfassung, Auswertung und Interpretation aller ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von textiltechnologischen Prozessen bei der Herstellung textiler Erzeugnisse sowie des Zustands der Komponenten von Textilmaschinen.
Bei der Herstellung textiler Erzeugnisse wie Fäden oder Gewebe laufen die Herstellungsverfahren mit hohen Geschwindigkeiten ab. Die textilen Erzeugnisse werden dabei über Komponenten von Textilmaschinen bewegt. Die Oberflächen dieser Komponenten haben einen großen Einfluß auf die Qualität der textilen Erzeugnisse. So entscheidet der Zustand und die Topographie von Oberflächen von Wirbeldüsen an Spinn- und Texturiermaschinen, der Fadenabzugsdüsen an OE-Spinnmaschinen oder der Eingangsfadenführer am Aggregateingang einer Texturiermaschine über die textile Qualität, wie beispielsweise Haarigkeit, Nissenzahl, Flusenbildung und Anfärbbarkeit.
Bei heutigen Texturiermaschinen zum Beispiel, wird das hochgedrehte Filamentbündel mit hoher Geschwindigkeit von teilweise über 15 m/s über den Eingangsfadenführer des Dreiachsfalschdrahtstrecktexturieraggregats gezogen. Um eine gleichmäßig gute Qualität der textilen Erzeugnisse zu gewährleisten ist es erforderlich, dass die Verfahren zur Herstellung textiler Erzeugnisse sowie der Zustand, insbesondere der der in textilem Kontakt stehenden Oberflächen der Komponenten von Textilmaschinen, ständig überwacht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung von Verfahrensabläufen bei der Herstellung textiler Erzeugnisse sowie des Oberflächenzustands der textilkontaktierenden Komponenten von Textilmaschinen vorzustellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen formuliert.
In der Textilindustrie werden zur laufenden Produktionskontrolle bisher lediglich die Fadenzugkräfte online gemessen - was aber nicht alle qualitativen Merkmale, wie z. B. Anfärbbarkeit, überwachen läßt. Unterschiedliche textile Rohstoffe und herzustellende textile Produkte erfahren - unter sonst identischen Bedingungen - unterschiedliche Reibung und dadurch unterschiedliche Temperaturen an der Oberfläche von textilkontaktierenden Maschinenkomponenten. Um eine gleichmäßig gute Qualität der textilen Erzeugnisse zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass sowohl die Verfahren zur Herstellung textiler Erzeugnisse sowie der Zustand, insbesondere der der textilkontaktierenden Oberflächen der Komponenten von Textilmaschinen, ständig überwacht werden.
Wenn textile Erzeugnisse wie Fäden oder Gewebe über Oberflächen von Komponenten von Textilmaschinen bewegt werden, beispielsweise Fäden über Fadenleitelemente, durch Fadenabzugsdüsen oder in Balloneinengungsringen an Ringspinnmaschinen, wird aufgrund der gegebenen Fadentemperaturen, Fadenspannungen und Relativgeschwindigkeiten Oberflächenreibung und Erwärmung an diesen Komponenten und im Textil erzeugt. Diese Erwärmungen sind Phononenschwingungen mit bestimmten, für den Vorgang charakteristischen Amplituden und Frequenzbildern, die sich in dem Werkstoff des Bauteils fortpflanzen, über die sich das textile Erzeugnis bewegt.
Es ist extrem aufwendig die unzugänglichen Kontakttemperaturen zwischen Textil und textilkontaktierender Komponente bei Relativgeschwindigkeit zu messen. Bei bekannter Geometrie, Bauweise und thermodynamischen Randbedingungen läßt sich jedoch an einem beliebigen Ort nahe genug an der Reibstelle gelegen eine Temperatur erfassen. Mit Hilfe numerischer Methoden - z. B. der Finite-Elemente Methode - läßt sich anschliessend die Kontakttemperatur zurückrechnen. Letztendlich reicht eine einfache Korrelationsgleichung aus, um vom Meßpunkt aus auf die Kontakttemperatur zu schließen.
Die Erwärmungen können durch eingebaute Thermosensoren oder integrierte, thermosensitive Werkstoffkombinationen erfaßt werden, die im Bereich der zu überwachenden Komponenten oder Verfahrensabläufe installiert sind. Eine solche Anordnung ist dann möglich, wenn die zu überwachenden Temperaturen sich eindeutig von der Umgebung unterscheiden lassen.
Eine Alternative zur Aufnahme der Temperaturen durch Thermosensoren besteht darin, dass die Komponenten, über die sich die textilen Erzeugnisse bewegen oder die überwacht werden sollen, aus einem keramischen Werkstoff mit thermosensorischen Eigenschaften bestehen, so dass die Komponenten der Textilmaschinen selbst zur Erfassung der zu überwachenden Temperaturen genutzt werden können. Eine Überwachung solcher Art ist deshalb beispielsweise bei Fadenabzugsdüsen, Friktionsscheiben, Rotoren an OE-Rotorspinnmaschinen, an den Spinnringen einer Ringspinnmaschine und bei jeder Art von Fadenleitelementen möglich.
Läßt sich ein textilkontaktierendes Element einer Textilmaschine nicht vollständig aus Keramik herstellen, ist es vorteilhaft, wenn diese Komponente zumindest mit einer verschleissfesten Hartstoffschicht überzogen wird, die thermosensorische Eigenschaften aufweist. Dazu kann bspw. die Ausnutzung des Seebeck-Effekts von Keramiken oder Cermets oder anderen Hartstoffen besonderer Zusammensetzung dienen, oder eine in der Fertigung applizierte, den Seebeck-Effekt innetragende Schichtanordnung; aber auch ein anderer physikalischer Effekt in einer dotierten oder geätzten Schicht der eine Temperaturaussage erlaubt. Halbleiterschichten zeigen oftmals solche Effekte, müssen aber im erfindungsgemässen Sinne mit einer verschleissfesten Schicht versehen werden.
Es ist auch vorstellbar, dass die den Seebeck-Effekt ausübende Schicht in einem gesonderten Prozessschritt auf die Hochleistungskeramik aufgebracht und anschliessend mitversintert wird.
Ebenso ist der Verbund von einem keramischen oder hartstoffbeschichteten Werkstoff denkbar, in welchem ein Thermosensor eingebracht wird.
Um die Überwachung der Komponenten und der Verfahrensabläufe und die Auswertung der Temperaturen zu vereinfachen, kann es von Vorteil sein, wenn nur die Temperaturen verarbeitet werden, die für den zu überwachenden Verfahrensablauf charakteristisch sind bzw. eindeutig auf den Zustand bzw. die Funktionstüchtigkeit eines zu überwachenden Bauteils bezogen werden können.
Die durch die beschriebene Art entstandenen Erwärmungen lassen sich erfindungsgemäß messen. Diese gemessenen Kontakt- und Reibtemperaturen lassen sich wiederum mit Hilfe der Zeit-, Amplituden- und Frequenzanalyse beurteilen. Dabei können die aufgenommenen Temperaturen mit Referenztemperaturen und -verläufen verglichen werden. Abweichungen werden registriert, ausgewertet und interpretiert. Aus den Abweichungen können Rückschlüsse auf den inneren Zustand sowie die Beschaffenheit der Oberfläche der Komponenten, über die die textilen Erzeugnisse bewegt werden, über den Zustand der textilen Erzeugnisse selbst sowie über die Verfahrensabläufe bei ihrer Herstellung gezogen werden.
Bei Abweichungen der aufgenommen Temperaturen von den Temperaturen optimaler Verfahrensabläufe im Zeit-, Amplituden- und Frequenzverlauf kann eine Störungsmeldung erfolgen oder sofort automatisch in den überwachten Verfahrensablauf eingegriffen werden. Die Störungsmeldungen können mit einem Hinweis auf die Art der Störung verbunden werden. Eine vergleichbare Reaktion kann bei plötzlich auftretendem Schaden an einem Bauteil oder bei einem nicht mehr akzeptablen Verschleiß seiner Oberfläche herbeigeführt werden.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert:
Die Abb. 1 zeigt eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer Dralleingebenden Position einer Scheiben-Texturiermaschine (1). An dieser ist ein feststehender Einlauffadenführer (2) angebracht, der in bekannter Weise den texturierten thermoplastischen Faden (3) von der Kühlzone (4) in das Aggregat stellt.
Der Einlauffadenführer (2) besteht aus einem Fadenführer aus keramischen Werkstoff (5) mit einer hochwärmeleitenden Hülse (6) im Formschluss und einem Positionselement (7) aus Metall oder Kunststoff. In den Fadenführer ist ein Temperatursensor (8) integriert. Durch den mit hoher Geschwindigkeit geführten, stark verdrillten und erwärmten Faden (3) entstehen Reibtemperaturen im Reibkontakt an der Oberfläche (9), die in das Innere des Werkstoffs (5) eindringen. Dort werden mittels Temperatursensor (8), oder den beschriebenen thermischen Eigenschaften des Fadenführers (5) selbst, die temperaturbezogenen Signale in sinnvollen Taktraten analog oder digital abgegriffen (10).
Selbstverständlich kann über eine Datenverarbeitung in die Maschinensteuerung eingegriffen werden und der Prozess bei unakzeptablen Bedingungen unterbrochen oder individuell korrigiert werden. Zudem können über ein Schichtprotokoll in periodischen Abständen die aufgetretenen Fehler ausgeben werden.
Je nach dem zu überwachenden Temperaturband kann in diesem Beispiel der Verschleißgrad des Einlauffadenführers ermittelt werden. Genauso ist es denkbar, bei bekanntem Oberflächenzustand und im zeitlichen und örtlichen Vergleich von Spinnstelle zu Spinnstelle und Maschine zu Maschine, etwaige Fehler durch

- Positionierung der Kühlschiene
- Übermässigen Verschleiss einzelner textilkontaktierender Elemente
- Ungleichmässigen Präparationsauftrag
- Garneigentemperaturunterschiede
- Vorschädigungen im Textil
- Stark differierende Garnstrukturen von glatt zu hochgedreht
- Mattierungsmittelverteilung und starke Farbunterschiede
- Umschlingungsänderungen am Einlauffadenführer
- thermische Überbeanspruchung

Das hier aufgeführte Beispiel zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, eine Vielzahl von Fehlern und Störungen festzustellen, die Verfahren zur Herstellung von textilen Erzeugnissen sowie den Zustand von Komponenten an Textilmaschinen zu überwachen und beim Auftreten von Störungen frühzeitig einzugreifen, um damit die Funktionsfähigkeit der Komponenten von Textilmaschinen und eine gleichbleibende Qualität der textilen Erzeugnisse zu gewährleisten. Damit wird erstmals eine 100%ige thermische Online-Qualitätskontrolle bei spinstellenbezogener Ausstattung möglich, wobei gleichzeitig der Verschleisszustand der messenden Textilmaschinenkomponente mitüberwacht wird.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung von Verfahrensabläufen bei der Herstellung textiler Erzeugnisse sowie des Oberflächenzustands der überwachenden Komponenten von Textilmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen, die durch die Reibung textiler Erzeugnisse, bei der Bewegung über Oberflächen von Textilmaschinenkomponenten, oder durch die Temperaturen des Textils an der Textilmaschinenkomponenten selbst entstehen, im Bauteil der textilführenden Komponente erfaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Komponenten der Textilmaschinen und die Komponenten, die durch die textilen Erzeugnisse der Reibung und Textiltemperatur ausgesetzt sind, zumindest an der Oberfläche aus einem Werkstoff bestehen, der eine Wärmeleitfähigkeit besitzt die 10 W/mK übersteigt und deren Härte größer 1000 HV10 ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Komponenten der Textilmaschinen und die Komponenten, die durch die textilen Erzeugnisse der Reibung und Textiltemperatur ausgesetzt sind, aus einem keramischen Werkstoff bestehen, der thermoelektrische Eigenschaften besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Komponenten der Textilmaschinen und die Komponenten, die durch die textilen Erzeugnisse der Reibung ausgesetzt sind, mit einem keramischen Werkstoff überzogen sind, der thermoelektrische Eigenschaften aufweist.

5. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die textilkontaktierende Funktion und die thermosensorische Funktion getrennt in der gleichen Maschinenkomponente ausgeübt werden.

6. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Temperatursignale in Kombination und auf ähnlichem Wege wie bei Fadenzugkraftsignalen erfolgt.

7. Verfahren zur Überwachung von Verfahrensabläufen bei der Herstellung textiler Erzeugnisse, dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperaturen, die durch die Reibung textiler Erzeugnisse, bei der Bewegung über Oberflächen von Komponenten von Textilmaschinen, oder durch die Temperaturen des Textils an der Textilmaschinenkomponenten selbst entstehen, im Bauteil der textilführenden Komponente erfaßt werden und
dass durch die Temperaturmessung der Verschleiss der Oberfläche der messenden textilführenden Komponente erfasst wird.