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Die Erfindung betrifft eine Maschinenanlage zur Herstellung oder Behandlung von synthetischen Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Herstellung und die Behandlung von synthetischen Fäden werden mit Maschinenanlagen ausgeführt, die über eine Vielzahl von Maschinenkomponenten verfügen, die zur Überwachung und Steuerung der Prozesse in Maschinenfelder aufgeteilt sind. Eine derartige Maschinenanlage ist beispielsweise aus der
WO 2001/069911 bekannt.
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Bei der bekannten Maschinenanlage sind den einzelnen Maschinenkomponenten jeweils Steuerkomponenten zugeordnet, die zum Datenaustausch innerhalb eines der Maschinenfelder mit benachbarten Steuerkomponenten verbunden sind. Dabei ist es üblich, dass die Steuerkomponenten unmittelbar mit der jeweiligen Maschinenkomponente verknüpft sind. Bei der Herstellung von synthetischen Fäden werden die Maschinenkomponenten beispielsweise durch Galetten und Aufspulmaschinen gebildet. Gerade bei Aufspulmaschinen ist es jedoch üblich, dass diese in regelmäßigen Abständen zur Wartung in der Maschinenanlage ausgetauscht werden. Hierbei müssen alle Schnittstellen zwischen der Maschinenkomponente und der Maschinenanlage trennbar ausgeführt sein, so dass ein Abklemmen und wieder Anschließen möglichst kurze Unterbrechungszeiten erfordern.
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Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Maschinenanlage zur Herstellung oder Behandlung von synthetischen Fäden zu schaffen, bei welcher Maschinenkomponenten mit zugeordneten Steuerkomponenten innerhalb der Maschinenanlage möglichst schnell und störungsfrei austauschbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuerkomponenten einer der Maschinenfelder über ein lokales Maschinenfunknetzwerk drahtlos miteinander verbunden sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass beim Austausch der Maschinenkomponenten keine körperliche Trennung zwischen dem Netzwerk und der Steuerkomponente erfolgen muss. Durch die stationäre Kopplung der Steuerkomponente mit der Maschinenkomponente lässt sich jede der Maschinenkomponenten flexibel in eines der Maschinenfelder einbinden. Austauschvorgänge aufgrund von Wartungen oder Reparaturen von Maschinenkomponenten sind durch die drahtlose Verknüpfung der Steuerkomponenten über das lokale Maschinenfunktnetzwerk flexibel ausführbar.
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Die Kommunikation zur Steuerung der Maschinenanlage lässt sich vorteilhaft noch dadurch verbessern, indem die Steuerkomponenten der benachbarten Maschinenfelder drahtlos in das Maschinenfunknetzwerk eingebunden sind. So können die Steuerkomponenten aller Maschinenfelder miteinander kommunizieren, was insbesondere bei Maschinenanlagen von Vorteil ist, bei welcher die Maschinenfelder mehrere separate gleichartige Maschinenkomponenten mit separaten Steuerkomponenten aufweisen.
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Für die Überwachung des Herstellungs- oder Bearbeitungsprozesses ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher eine zentrale Bedienungsstation drahtlos in das Maschinenfunknetzwerk der Steuerkomponenten eingebunden ist. Damit besteht die Möglichkeit, dass eine Bedienperson unmittelbar in das Kommunikationsnetzwerk der Steuerkomponenten eingreift, um beispielsweise Prozessänderungen oder Überwachungsfunktionen auszulösen.
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Für eine Fernüberwachung der Maschinenanlage ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher die Bedienungsstation eine Internetschnittstelle aufweist und bei welcher die Bedienungsstation mit einer Servicestation verbunden ist. So ist die Möglichkeit gegeben, dass der Maschinenhersteller unmittelbar über eine Servicestation einzelne Maschinenkomponenten innerhalb der Maschinenanlage analysiert. So können beispielsweise Fehlfunktionen der Maschinenkomponenten frühzeitig erkannt und vermieden werden.
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Um bei einem Austausch einer der Maschinenkomponenten eine reibungslose Anbindung in den Prozess zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher die den Maschinenkomponenten zugeordneten Steuerkomponenten zur Identifizierung jeweils eine Komponentenadresse und eine Netzwerkkarte aufweisen. So ist gewährleistet, dass die Steuerkomponente selbsttätig in das Maschinenfunknetzwerk eingebunden werden kann.
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Das Maschinenfunknetzwerk wird bevorzugt nach einem WLAN-Standard ausgeführt. Damit können zum einen lokal begrenzte Frequenzen für das Maschinenfunknetzwerk genutzt werden und zum anderen hohe Datenübertragungsraten realisiert werden. Die Steuerkomponenten lassen sich dabei gleichwertig in das Maschinenfunknetzwerk einbinden.
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Um die Kommunikation untereinander und insbesondere die Datenweiterleitung zwischen den Steuerkomponenten zu ermöglichen, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher das Maschinenfunknetzwerk eine oder mehrere Basisstationen aufweist. Bei Einsatz einer Basisstation wird diese bevorzugt der Bedienungsstation zugeordnet, wobei die Basisstation über einen Router verfügt, der die Koordination mit den Steuerkomponenten gewährleistet.
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Bei sehr komplexen Maschinenanlagen mit einer Vielzahl von Maschinenfeldern ist jedoch auch die Variante der Erfindung einsetzbar, bei welcher jedes der Maschinenfelder jeweils eine der Basisstationen aufweist. In diesem Fall wird die Basisstation einem der Steuerkomponenten zugeordnet.
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Für den Datenaustausch und der möglichst schnellen Kommunikation ist die Bildung von Steuergruppen, die mehrere Steuerkomponenten umfassen, besonders vorteilhaft. So besteht die Möglichkeit, mehrere Steuerkomponenten gleichartiger Maschinenkomponenten mehrerer Maschinenfelder zu einer Steuergruppe zusammenzufassen. Insbesondere bei den Herstellungsprozessen von synthetischen Fäden lassen sich beispielsweise die zum Aufwickeln der Fäden vorgesehenen Aufspulmaschinen in einer Steuergruppe zusammenführen.
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Alternativ können auch mehrere Steuerkomponenten einer der Maschinenfelder zu einer Steuergruppe zusammengefasst werden. Derartige Systeme sind insbesondere bei Maschinenanlagen einsetzbar, die eine Einzelbehandlung von Fäden durchführen. So lassen sich mehrere Bearbeitungsstellen in einem Maschinenfeld anordnen, so dass die den Maschinenkomponenten der Bearbeitungsstellen zugeordneten Steuerkomponenten eine gemeinsame Steuergruppe bilden.
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Die erfindungsgemäße Maschinenanlage zeichnet sich durch einen geringen Verdrahtungsaufwand auf, um den Herstellungsprozess oder den Behandlungsprozess von synthetischen Fäden steuern zu können. Die den Maschinenkomponenten zugeordneten Steuerkomponenten erfordern lediglich eine Energieversorgung, die durch interne oder externe Energiequellen bereitgestellt werden kann. Die Erfindung ist daher besonders für derartige Maschinenanlagen geeignet, bei welchen die Maschinenkomponenten durch die Steuerkomponenten ihre eigene Steuerintelligenz aufweisen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele von Maschinenanlagen zur Herstellung und Behandlung von synthetischen Fäden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend näher beschrieben.
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Es stellen dar:
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1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Maschinenanlage zur Herstellung synthetischer Fäden
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2 schematisch eines der Maschinenfelder des Ausführungsbeispiels aus 1
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3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Maschinenanlage zur Texturierung von synthetischen Fäden
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4 schematisch eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 3
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In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maschinenanlage zur Herstellung synthetischer Fäden in mehreren Ansichten dargestellt. In 1 ist schematisch eine Gesamtansicht und in 2 schematisch eine Teilansicht der Maschinenanlage dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Die Maschinenanlage weist eine Vielzahl von Maschinenkomponenten auf, um den Herstellungsprozess zum Schmelzspinnen von synthetischen Fäden zu steuern. Eine erste Maschinenkomponente 1.1 wird durch einen Extruder 11 gebildet, der über ein Schmelzeleitungssystem 12 mit einer Mehrzahl von Spinnpositionen 20 verbunden ist.
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Die Spinnpositionen 20 sind identisch aufgebaut und in 2 schematisch dargestellt. Innerhalb der Spinnposition 20 sind mehrere Maschinenkomponenten 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 und 1.6 vorgesehen, um das Spinnen einer Fadenschar innerhalb der Spinnposition 20 zu steuern. Insoweit wird in jeder in der in 1 dargestellten Spinnposition eine Fadenschar von beispielsweise 12, 16 oder 32 Fäden erzeugt. Die Fadenschar ist mit dem Bezugszeichen 32 in 2 gekennzeichnet.
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Als Maschinenkomponenten sind in diesem Ausführungsbeispiel die Maschinenteile bezeichnet, die durch Antriebe und Aktoren maßgeblich am Prozess beteiligt sind. So weist die Spinnposition 20 als erste Maschinenkomponente 1.2 eine Spinnpumpenvorrichtung 13 auf, die an dem Schmelzeleitungssystem 12 angeschlossen ist und die mit einer Spinndüse 14 zum Extrudieren der Fäden zusammenwirkt. Eine zweite Maschinenkomponente 1.3 ist durch eine Gebläseeinheit 16 gebildet, die eine Kühlluftversorgung einer Kühlvorrichtung 15 steuert. Die Kühlvorrichtung 15 ist unterhalb der Spinndüse 14 angeordnet.
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Ein nächster Prozessschritt wird durch die Maschinenkomponente 1.4 ausgeführt, die eine Benetzungsvorrichtung 17 umfasst. Das Führen der Fadenschar 32 zum Abziehen und Verstrecken der Fäden wird durch die Maschinenkomponente 1.5 ausgeführt, die eine Galetteneinheit 18 aufweist. Am Ende des Herstellungsprozesses werden die Fäden zu Spulen gewickelt. Hierzu ist die Maschinenkomponente 1.6 vorgesehen, die die Aufspulmaschine 19 bildet.
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Die innerhalb der Spinnposition vorgesehenen Maschinenkomponenten 1.2 bis 1.6 bilden ein Maschinenfeld 3.1. Innerhalb des Maschinenfeldes 3.1 ist jeder Maschinenkomponente 1.2 bis 1.6 eine Steuerkomponente zugeordnet. So bilden die Maschinenkomponente 1.2 und die Steuerkomponente 2.2 eine Einheit. Dementsprechend sind die Maschinenkomponenten 1.3 bis 1.6 mit den zugeordneten Steuerkomponenten 2.3 bis 2.6 verbunden. Zur Kommunikation und zur Datenübertragung sind die Steuerkomponenten 2.2 bis 2.6 über ein Maschinenfunknetzwerk 4 drahtlos miteinander gekoppelt. Das Maschinenfunknetzwerk 4 ist nach einem WLAN-Standard ausgebildet, wobei der Steuerkomponente 2.2 eine Basisstation 5 mit einem Router 6 zugeordnet ist. Der Router 6 stellt die Verbindungen zu den benachbarten Steuerkomponenten 2.3 bis 2.6 her. Hierzu weisen die Steuerkomponenten 2.3 bis 2.6 jeweils eine Netzwerkkarte 7 auf. Darüberhinaus sind den Steuerkomponenten 2.3 bis 2.6 Komponentenadressen zugewiesen, um eine eindeutige Identifizierung der jeweiligen Maschinenkomponente innerhalb des Netzwerkverbundes zu erhalten. So lässt sich die Komponentenadresse beispielsweise durch eine kodierte Steckverbindung 34 zwischen der Steuerkomponente 2.6 und der Maschinenkomponente 1.6 ausbilden, wie in 2 gezeigt ist.
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Wie in der 1 dargestellt ist, umfasst die Maschinenanlage mehrere Maschinenfelder, wobei hier nur vier der Maschinenfelder dargestellt sind. Die zu dem Maschinenfeld 3.1 benachbarten Maschinenfelder 3.2, 3.3 und 3.4 sind identisch aufgebaut und weisen jeweils eine Mehrzahl von Maschinenkomponenten auf. Dabei bilden die Basisstationen 5 der Maschinenfelder 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4 ein gemeinsames lokales Maschinenfunknetzwerk 4. Zur zentralen Überwachung und Bedienung der Maschinenanlage ist eine zentrale Bedienungsstation 8 vorgesehen, die drahtlos in das Maschinenfunknetzwerk 4 der Steuerkomponenten 1.2 bis 1.6 der Maschinenfelder 3.1 bis 3.4 eingebunden ist. Ebenso ist eine Steuerkomponente 2.1 des Extruders 11 in das Maschinenfunknetzwerk 4 eingebunden und mit der zentralen Bedienungsstation 8 gekoppelt. Die Bedienungsstation 8 weist zudem eine Internetschnittstelle 9 auf, um mit einer hier nicht dargestellten Servicestation in Verbindung treten zu können.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschinenanlage werden insbesondere die Maschinenkomponenten 1.6 regelmäßig zu Wartungszwecken in den Maschinenfeldern 3.1 bis 3.4 ausgetauscht. Hierzu ist vorgesehen, dass die Steuerkomponenten 2.6 der Maschinenkomponenten 1.6 innerhalb der Maschinenanlage als eine Steuergruppe 10.1 zusammengefasst sind. Der Steuergruppe 10.1 ist eine Gruppenadresse zugeordnet, so dass beispielsweise über die Bedienungsstation eine Parameteränderung zum Aufwickeln der Fäden unmittelbar jedem der Steuerkomponenten 2.6 der Maschinenfelder 3.1 bis 3.4 zuführbar ist. Desweiteren ist es üblich, dass derartige Aufspulmaschinen 19 Wickelprogramme und Steueralgorithmen enthalten. Ein Softwareupdate lässt sich daher unmittelbar über die Bedienungsstation 8 und dem Maschinenfunknetzwerk 4 der innerhalb der Steuergruppe 10.1 zusammengefassten Steuerkomponenten 2.6 zuführen.
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Das lokale Maschinenfunknetzwerk 4 der in 1 dargestellten Maschinenanlage lässt sich hinsichtlich der Frequenz und der Datenübertragung auf die speziellen Erfordernisse des Herstellungsprozesses abstimmen. Ebenso können weitere netzwerkfähige Endgeräte in das lokale Maschinenfunknetzwerk eingebunden sein. Insbesondere zur Unterstützung der Überwachung und Bedienung lassen sich so Tabletts oder Smartphones mit einbinden.
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In 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Maschinenanlage zur Behandlung von Fäden in mehreren Ansichten gezeigt. Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Texturiermaschine, die in 3 in einer Querschnittsansicht und in 4 in einer Draufsicht gezeigt ist. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Die zum Texturieren von Fäden vorgesehenen Maschinenanlagen umfassen eine Vielzahl von Bearbeitungsstellen pro Faden, wobei innerhalb der Maschinenanlage hunderte von Fäden gleichzeitig behandelt werden. Die Bearbeitungsstationen sind innerhalb der Maschinenanlage identisch ausgeführt und weisen jeweils mehrere Maschinenkomponenten zur Steuerung des Behandlungsprozesses auf. In 3 sind die Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.8 einer der Bearbeitungsstationen dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.8 durch ein erstes Lieferwerk 21, eine Heizeinrichtung 22, eine Texturiervorrichtung 25, ein zweites Lieferwerk 26, eine Nachheizeinrichtung 27, ein drittes Lieferwerk 28, eine Spulvorrichtung 29 und eine Changiervorrichtung 30 gebildet. Die Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.8 sind innerhalb eines Maschinengestells 24 zu einem Fadenlauf hintereinander angeordnet, um einen Texturierprozess auszuführen. Hierzu wird ein Faden 32 durch eine Vorlagespule 22 in einem Gattergestell 21 bereitgehalten. Der Faden 32 wird von dem Lieferwerk 21 abgezogen und innerhalb einer Texturierzone durch die Heizeinrichtung 22 erhitzt und anschließend in einer Kühleinrichtung 23 abgekühlt. Im weiteren Verlauf folgt die Texturiervorrichtung 25 und das zweite Lieferwerk 26, wobei der Faden 32 in der Texturierzone verstreckt wird. Nach einer Nachbehandlung in der Nachheizeinrichtung 27 wird der Faden von dem dritten Lieferwerk 28 zur Spulvorrichtung 29 geführt und zu einer Spule 33 gewickelt. Da die Spulvorrichtung 29 eine größere Maschinenbreite beansprucht im Verhältnis zu den vorgeordneten Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.6 sind mehrere Spulvorrichtungen 29 etagenförmig in dem Maschinengestell 24 angeordnet.
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Den in der Bearbeitungsstation vorgesehenen Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.8 sind jeweils separate Steuerkomponenten 2.1 bis 2.8 zugeordnet, um die jeweiligen Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.8 zu steuern. Die Steuerkomponenten 2.1 bis 2.8 sind als eine Steuergruppe über ein drahtloses Maschinenfunknetzwerk 4 mit einer Feldsteuerkomponente 31.1 verbunden. Die Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.8 der Bearbeitungsstation bilden in diesem Beispiel eine Steuergruppe.
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Wie aus der Darstellung in 4 hervorgeht, sind der Feldsteuerkomponente 31.1 weitere Steuerkomponenten benachbarter Bearbeitungsstationen zugeordnet. So sind die Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.8 von insgesamt zwölf Bearbeitungsstationen zu einem Maschinenfeld 3.1 zusammengefasst. Die innerhalb des Maschinenfelds 3.1 vorgesehenen Steuerkomponenten 2.1 bis 2.8 der Maschinenkomponenten 1.1 bis 1.8 sind alle in dem Maschinenfunktnetzwerk 4 eingebunden und mit der Feldsteuerkomponente 31.1 verbunden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Maschinenfunknetzwerk nach einem WLAN-Standard ausgebildet, wobei eine Bedienungsstation 8 eine Basisstation 5 des Maschinenfunknetzwerkes 4 aufweist. Die Basisstation 5 verfügt über einen Router 6, durch welche die Verbindungen zu den Feldsteuerkomponenten 31.1 und den Steuerkomponenten der in dem Maschinenfeld 3.1 angeordneten Maschinenkomponenten koordiniert werden.
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Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass innerhalb des Maschinenfeldes 3.1 die Maschinenkomponenten gleicher Art zu einer Steuergruppe zusammengefasst sind. So lassen sich beispielsweise die Steuerkomponenten 1.7 der Changiervorrichtung 30 vorteilhaft als eine Steuergruppe innerhalb des Maschinenfeldes 3.1 steuern.
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Wie aus der 4 hervorgeht, sind in der Maschinenanlage eine Mehrzahl von Feldsteuerkomponenten vorgesehen, um die Vielzahl der Bearbeitungsstationen zu steuern. In diesem Ausführungsbeispiel sind die ersten beiden Feldsteuerkomponenten 31.1 und 31.2 gezeigt. Jede der Feldsteuerkomponenten 31.1 und 31.2 ist in dem lokalen Maschinenfunknetzwerk 4 eingebunden und mit der Basisstation 5 an der zentralen Bedienungsstation 8 verbunden. Über die zentrale Bedienungsstation 8 kann eine Bedienperson den Texturierprozess der gesamten Maschinenanlage überwachen und steuern. Zur Übermittlung von Daten und Informationen verfügt die Bedienungsstation 8 über eine Internetschnittstelle 9.
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Zur Ausbildung und Sicherstellung der Verbindungen im Maschinenfunknetzwerk 4 besteht auch die Möglichkeit, dass die Basisstation des Maschinenfunknetzwerkes den Feldsteuerkomponenten zugeordnet ist. So könnten beispielsweise die Feldsteuerkomponenten gleichberechtigt ausgeführt sein. Die Koordination zum Datentransfer zwischen den Steuerkomponenten und den Feldsteuerkomponenten wird in dem gezeigten Beispiel durch die Basisstation 5 der Bedienungsstation 8 koordiniert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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