DE102018008062A1

DE102018008062A1 - Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung sowie eine Schmelzspinnvorrichtung

Info

Publication number: DE102018008062A1
Application number: DE102018008062.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Faulstich; Abdelati Hamid; Arnulf Sauer; Rainald Voss
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-04-16
Also published as: CN112823220A; WO2020074321A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden sowie eine Schmelzspinnvorrichtung, bei welchem synthetische Fäden in eine Mehrzahl von Spinnstellen hergestellt werden. Hierbei werden die Bedienungsvorgänge an den Spinnstellen durch einen mobilen Bedienungsroboter ausgeführt, der der betreffenden Spinnstelle zugeführt wird. Um gezielte Bedienungsvorgänge an den Einrichtungen der Spinnstelle ausführen zu können, wird erfindungsgemäß vor einem Bedienen der Spinnstelle und / oder nach einem Bedienen der Spinnstelle ein Zustand zumindest einer der Einrichtungen der betreffenden Spinnstelle durch ein Objekterfassungsgerät optisch erfasst. Hierzu ist eine Objekterfassungseinrichtung mit zumindest einem Objekterfassungsgerät und mit einem Bildverarbeitungsmodul vorgesehen, wobei das Objekterfassungsgerät jeder Spinnstelle wahlweise zuführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Zur Herstellung von synthetischen Fäden werden Schmelzspinnvorrichtungen eingesetzt, die über eine Vielzahl von Spinnstellen verfügen. In jeder der Spinnstellen werden mehrere Fäden als eine Fadenschar parallel extrudiert, behandelt und zu Spulen aufgewickelt. Die Aufwicklung der Spulen erfolgt kontinuierlich abwechselnd an zwei an einem beweglichen Träger geführten Spulspindeln einer Aufwickeleinrichtung. Die an einer der Spulspindeln fertig gewickelten Spulen werden abgenommen und abtransportiert. So erfordern die Einrichtungen innerhalb der Spinnstellen jeweils bestimmte Bedienungsvorgänge während des Betriebes zum Prozessstart und nach einer Prozessunterbrechung. Diese Bedienungsvorgänge wurden bisher durch ein Bedienungspersonal ausgeführt. Doch mit zunehmender Automatisierung werden Bedienungsroboter genutzt, um die Bedienungsvorgänge in den Spinnstellen durchzuführen.
Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung und eine gattungsgemäße Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden ist beispielsweise aus der EP 1 390 496 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Schmelzspinnvorrichtung werden die Bedienungsvorgänge an einer der Spinnstellen durch zwei Bedienungsroboter ausgeführt. Um bei einem Prozessstart eine aus der Spinndüseneinrichtung erzeugte Fadenschar in der Galetteneinrichtung und der Aufwickeleinrichtung anzulegen, ist ein Anlegeroboter vorgesehen, der über eine Führungseinrichtung vertikal und horizontal bewegt wird. Zum Abnehmen und Abtransportieren der Spulen ist ein zusätzlicher Abräumroboter vorgesehen, so dass alle wesentlichen Bedienungsvorgänge automatisiert in der Spinnstelle ausführbar sind. Somit lassen sich die standardmäßigen Bedienungsvorgänge automatisiert durch einen Bedienungsroboter ausführen. Bei Prozessstörungen kommt es jedoch bei den Einrichtungen der Spinnstellen zu unerwünschten Betriebszuständen, die zusätzliche Bedienungsvorgänge erfordern. Derartige Bedienungsvorgänge, die durch Störungen entstehen und den normalen Bedienungsvorgang behindern, werden üblicherweise durch Kontrollen und Tätigkeiten eines Operators ausgeführt. Insoweit stößt die Automatisierung beim Bedienen und Betreiben einer Schmelzspinnvorrichtung an ihre Grenzen.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung sowie eine Schmelzspinnvorrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, dass möglichst alle Bedienungsvorgänge an den Einrichtungen der Spinnstellen ohne Bedienungspersonal ausgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung dadurch gelöst, dass vor einem Bedienen der Spinnstelle und / oder nach einem Bedienen der Spinnstelle ein Zustand zumindest einer der Einrichtungen der betreffenden Spinnstelle durch ein Objekterfassungsgerät optisch erfasst wird.
Die Lösung für die Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden ist dadurch gegeben, dass eine Objekterfassungseinrichtung mit zumindest einem Objekterfassungsgerät und mit einem Bildverarbeitungsmodul vorgesehen ist, wobei das Objekterfassungsgerät jeder Spinnstelle wahlweise zuführbar ist.
Die Erfindung hat erkannt, dass die durch Störungen im Herstellungsprozess verursachten Zustandsänderungen der Einrichtungen wie beispielsweise ein Fadenwickel an einer Galette oder anhaftende Fadenreste an einer Spulspindel meist oberflächliche Veränderungen darstellen, die visuell in Erscheinung treten. Somit lässt sich aus einer optischen Erfassung die realen Zustände der Einrichtungen der Spinnstelle erfassen, so dass der Bedienungsroboter auf den jeweils nächsten erforderlichen Bedienungsvorgang vorbereitet ist. Zu diesem Zweck wird vor einem Bedienen der Spinnstelle ein Zustand zumindest einer der Einrichtungen der betreffenden Spinnstelle durch ein Objekterfassungsgerät optisch erfasst. So können beispielsweise nach einer Prozessunterbrechung die möglichen Störungen und Zustandsänderungen der Einrichtungen festgestellt werden. Ebenso lässt sich der Zustand zumindest einer der Einrichtungen der betreffenden Spinnstellen auch nach einem Bedienen der Spinnstelle optisch erfassen, um den Bedienungsvorgang erfolgreich abzuschließen.
Die Verfahrensvariante, bei welcher eine Bildaufnahme des Zustandes der Einrichtung mit einem gespeicherten Musterbild der Einrichtung verglichen wird, und bei welchem in Abhängigkeit einer Mustererkennung der Bedienungsroboter und / oder die Spinnstelle gesteuert wird, ist besonders vorteilhaft, um die Bedienungsvorgänge vollständig automatisiert auszuführen und abzuschließen. So lassen sich sowohl im Betrieb als auch außer Betrieb von den Einrichtungen der Spinnstelle Musterbilder erstellen, die einen ungestörten Betriebsverlauf gewährleisten. Durch einen Abgleich der Musterbilder mit der jeweiligen Bildaufnahme des Zustands der Einrichtung können so Musterunterschiede direkt erkannt und Störungen festgestellt werden. Die Musterunterschiede können so nach einer Analyse zur Steuerung des Bedienungsroboters oder der Spinnstelle genutzt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante kann die jeweils betreffende Spinnstelle durch ein Erkennungsmuster in einfacher Art und Weise identifiziert werden. Allein die Bildaufnahme des Erkennungsmusters lässt sich beim Vergleich mit den hinterlegten Erkennungsmustern dazu nutzen, um die betreffende Spinnstelle zu identifizieren.
Damit das Objekterfassungsgerät möglichst flexibel mobil einsetzbar und jeder der Einrichtung der Spinnstelle zuführbar ist, wir die Verfahrensvariante ausgeführt, bei welcher das Objekterfassungsgerät durch den Bedienungsroboter oder durch eine Flugdrohne zu einer der Spinnstellen bewegt wird. Die Verknüpfung mit dem Bedienungsroboter ist besonders vorteilhaft, da in der Regel die Zustandsänderungen der Einrichtungen nur im Fall einer Prozessunterbrechung oder nach Abschluss eines Bedienungsvorganges auftreten können.
Bei der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung besteht die Objekterfassungseinrichtung zumindest aus einem Objekterfassungsgerät und einem Bildverarbeitungsmodul, wobei das Objekterfassungsgerät jeder Spinnstelle wahlweise zuführbar ist. Hierbei können das Objekterfassungsgerät und das Bildverarbeitungsmodul als eine mobile Einheit ausgebildet sein. Bei großen Datenvolumen besteht auch die Möglichkeit, dass das mobile Objekterfassungsgerät mit einem stationären Bildverarbeitungsmodul zusammenwirkt.
Um innerhalb der Spinnstelle in jeder Lage eine vernünftige optische Objekterfassung ausführen zu können, ist zumindest ein Beleuchtungsmittel dem Objekterfassungsgerät zugeordnet. Somit lassen sich auch sehr schwache Musterdifferenzen, die beispielsweise durch Flusen verursacht werden, identifizieren.
Die Mobilität des Objekterfassungsgerätes und des Beleuchtungsmittels lassen sich entweder durch den Bedienungsroboter oder durch eine steuerbare Flugdrohne gewährleisten. Wesentlich hierbei ist, dass das Objekterfassungsgerät jedem der Einrichtungen in der Spinnstelle entsprechend der geforderten Objekterfassung zuführbar ist.
Um aus der Mustererkennung unmittelbar Steuerbefehle zur Ausführung bestimmter Bedienungsvorgänge durch den Bedienungsroboter oder um bestimmte Prozesssteuerungen ausführen zu können, ist das Bildverarbeitungsmodul der Objekterfassungseinrichtung direkt mit einer Robotersteuerung und / oder einer Maschinensteuerung verbunden.
Die zum Abgleich erforderlich hinterlegten Musterbilder sind vorzugsweise in einem Datenspeicher hinterlegt, der vorzugsweise mit dem Bildverarbeitungsmodul kombiniert ist, um direkt eine Mustererkennung vornehmen zu können.
Um die Vielzahl der Spinnstellen zu adressieren, ist jeder der Spinnstellen eine von mehreren Erkennungsmarken zugeordnet, die einen der betreffenden Spinnstellen zugeordnetes Erkennungsmuster beinhaltet und an einer der Einrichtungen befestigt ist. Damit lässt sich ebenfalls durch einen Mustervergleich eine klare Zuordnung der Spinnstellen erreichen.
Zur Objekterfassung wird das Objekterfassungsgerät bevorzugt durch eine 3D-Kamera gebildet. Grundsätzlich können auch einzelne Sensoren mit Photozellen verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:

1 schematisch eine Vorderansicht mehrerer Spinnstellen eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung
2 schematisch eine Seitenansicht einer der Spinnstellen des Ausführungsbeispiels aus 1
3 schematisch eine Seitenansicht einer Objekterfassungseinrichtung des Ausführungsbeispiels aus 1 und 2
4 und 5 schematisch mehrere Ausführungsbeispiele von Bildaufnahmen des Zustands eines Galettenmantels
6 schematisch eine Vorderansicht mehrerer Spinnstellen eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung

In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung mit mehreren Spinnstellen in einer Vorderansicht und in einer Seitenansicht dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung gilt für beide Figuren, insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist.
Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung weist eine Mehrzahl von Spinnstellen 1.1 bis 1.3 auf, die in einer reihenförmigen Anordnung nebeneinander aufgestellt sind und eine Maschinenlängsseite bilden. Die Anzahl der in 1 dargestellten Spinnstellen ist nur beispielhaft. Grundsätzlich enthalten derartige Schmelzspinnvorrichtungen eine Vielzahl von gleichartigen Spinnstellen.
Die in der 1 dargestellten Spinnstellen 1.1 bis 1.3 sind in ihrem Aufbau identisch ausgeführt und werden an der in 2 dargestellten Spinnstelle 1.1 näher erläutert.
Wie aus der Darstellung in 2 hervorgeht, weist jede Spinnstelle 1.1 bis 1.3, in diesem Fall die Spinnstelle 1.1, eine Spinndüseneinrichtung 2 auf. Die Spinndüseneinrichtung 2 umfasst einen Spinnbalken 2.2, der an seiner Unterseite mehrere Spinndüsen 2.1 trägt. Die Spinndüsen 2.1 sind mit einer Spinnpumpe 2.3 gekoppelt, die vorzugsweise als Mehrfachpumpe ausgebildet ist und mit jeder der Spinndüsen 2.1 verbunden ist. Die Spinnpumpe 2.3 ist über einen Schmelzzulauf 2.4 mit einem Extruder oder einem anderen Schmelzeerzeuger (hier nicht dargestellt) verbunden.
Unterhalb der Spinndüseneinrichtung 2 ist eine Abkühleinrichtung 3 angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel einen Kühlschacht 3.1 mit gasdurchlässiger Wandung innerhalb einer Blaskammer 3.3 aufweist. Zu jeder der Spinndüsen 2.1 dient der Kühlschacht 3.1 zur Aufnahme und Kühlung der Filamente. Unterhalb des Kühlschachtes 3.1 folgt ein Fallschacht 3.2.
Unterhalb des Fallschachtes 3.2 ist eine Sammeleinrichtung 4 angeordnet, die mehrere Fadenführer 4.1 aufweist. Die Fadenführer 4.1 sind den Spinndüsen 2.1 zugeordnet und führen die Filamente zu einem Faden zusammen. In diesem Ausführungsbeispiel erzeugt die Spinndüseneinrichtung 2 vier Fäden. Die Anzahl der Fäden ist beispielhaft. So können derartige Spinndüseneinrichtungen 2 pro Spinnstelle bis zu 32 Fäden gleichzeitig erzeugen.
Der Sammeleinrichtung 4 ist eine Präparationseinrichtung 5 zugeordnet, durch welche die einzelnen Fäden einer Fadenschar 8 benetzt werden. Die Fäden werden als eine Fadenschar 8 durch eine Galetteneinrichtung 6 abgezogen und einer Aufwickeleinrichtung 7 zugeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Galetteneinrichtung 6 durch zwei angetriebene Galetten 6.1 gebildet. Zwischen den Galetten 6.1 ist eine Verwirbelungseinrichtung 6.2 angeordnet, um die Fäden der Fadenschar 8 separat zu verwirbeln.
Die Aufwickeleinrichtung 7 weist pro Faden der Fadenschar 8 jeweils eine Wickelstelle 7.4 auf. Die insgesamt vier Wickelstellen 7.4 erstrecken sich entlang einer Spulspindel 7.1, die auskragend an einem Spulrevolver 7.2 gehalten ist. Der Spulrevolver 7.2 trägt zwei Spulspindeln 7.1, die abwechselnd in einen Wechselbereich und einen Wickelbereich geführt werden. Jeder der Wickelstellen 7.4 ist zur Aufteilung und Separierung der Fadenschar 8 jeweils eine von mehreren Umlenkmitteln zugeordnet, die der Galetteneinrichtung 6 unmittelbar nachgeordnet sind. Zum Wickeln und Verlegen der Fäden zu Spulen weist jede der Wickelstellen 7.4 eine Changiereinheit 7.3 auf. Die Changiereinheiten 7.3 wirken mit einer Andrückwalze 7.5 zusammen, die parallel zu den Spulspindeln 7.1 angeordnet ist und drehbar an einem Maschinengestell gelagert ist. Während des Aufwickelns der Fäden 8 zu Spulen liegt die Andrückwalze 7.5 an der Oberfläche der Spule 22 an.
In den in 1 und 2 dargestellten Situation befinden sich die Spinnstellen 1.1 bis 1.3 in ihrem normalen Betrieb, in welcher in jeder Spinnstelle 1.1 bis 1.3 eine aus mehreren Fäden bestehende Fadenschar 8 extrudiert, abgezogen und kontinuierlich zu Spulen 22 gewickelt wird.
Um die Spinnstellen 1.1 bis 1.3 bei einem Prozessstart oder einer Prozessunterbrechung bedienen zu können, ist den Spinnstellen 1.1 bis 1.3 ein Bedienungsroboter 9 zugeordnet. Der Bedienungsroboter 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Anlegeroboter 10 ausgeführt, der in 1 in einer Warteposition dargestellt ist. Der Anlegeroboter 10 ist durch ein Fahrgestell 15 an einer Hängebahn 14 geführt. Dem Fahrgestell 15 ist ein hier nicht näher dargestelltes Fördermittel zugeordnet, durch welches der Anlegeroboter 10 in der Hängebahn 14 verfahrbar ist. Die Hängebahn 14 weist hierzu zwei Führungsschienen 14.1 und 14.2 auf.
Der Anlegeroboter 10 weist einen steuerbaren Roboterarm 10.1 auf, dessen hier nicht näher dargestellte Aktoren und Sensoren mit einer Robotersteuerung 12 verbunden sind. Der Roboterarm 10.1 trägt an einem freien auskragenden Führungsende einen Sauginjektor 10.2 und eine hier nicht näher dargestellte Schneideinrichtung. Der auskragende mehrgliedrige Roboterarm 10.1 ist durch die Aktoren und Sensoren frei beweglich, wobei der Bewegungsablauf des Roboterarmes 10.1 durch die Robotersteuerung 12 gesteuert wird. Die Energieversorgung des Anlegeroboters 10 erfolgt vorzugsweise durch eine Stromschiene oder alternativ über eine Energiekette.
Der Sauginjektor 10.2 ist über Leitungen mit einem Garnbehälter 10.3 verbunden. Der Garnbehälter 10.3 lässt sich über einen Anschlussadapter 17 mit jeweils einer von mehreren Anschlussstationen 16 verbinden, wobei die Anschlussstationen 16 den Spinnstellen 1.1 bis 1.3 zugeordnet sind. Die Anschlussstationen 16 sind mit einer Druckluftleitung 18 verbunden, so dass die für den Sauginjektor 10.2 erforderliche Druckluft über die Anschlussstationen 16 dem Anlegeroboter 10 zuführbar ist.
Neben dem Roboterarm 10.1 weist der Anlegeroboter 1 einen verstellbaren Objektträger 10.4 auf. Der Objektträger 10.4 ist vertikal und horizontal verfahrbar ausgeführt und trägt an seinem freien Ende eine Objekterfassungseinrichtung 11.
Zur Erläuterung der Objekterfassungseinrichtung 11 wird zusätzlich zu der 3 Bezug genommen. In der 3 ist die Objekterfassungseinrichtung 11 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Die Objekterfassungseinrichtung 11 umfasst ein Objekterfassungsgerät 11.1. Als Objekterfassungsgerät 11.1 könnte eine Fotozellenanordnung, ein 3D-Sensor oder eine 3D-Kamera verwendet werden. Die Ausbildung des Objekterfassungsgerätes 11.1 hängt von der jeweiligen Anforderung der zu erfassenden Bildaufnahmen ab. Dem Objekterfassungsgerät 11.1 ist ein Beleuchtungsmittel 11.3 zugeordnet, die beispielsweise durch LED's gebildet sind. Darüberhinaus ist das Objekterfassungsgerät 11.1 direkt mit einem Bildverarbeitungsmodul 11.2 gekoppelt. Das Bildverarbeitungsmodul 11.2 enthält ein Bildverarbeitungsprogramm sowie einen Datenspeicher zur Speicherung von Musterbildern.
Wie aus der Darstellung in 1 und 2 hervorgeht, lässt sich die Objekterfassungseinrichtung 11 durch den mit dem Bedienungsroboter 9 gekoppelten Objektträger 10.4 in verschiedene Positionen innerhalb einer Spinnstelle führen. So ist das Bilderfassungsgerät 11.1 in der Lage, an jeder Galetteneinrichtung und Aufwickeleinrichtung die Aggregatzustände optisch zu erfassen. So könnte beispielsweise nach einem Fadenbruch in einer der Spinnstellen 1.1 bis 1.3 der Anlegeroboter 10 mit der Objekterfassungseinrichtung 11 der betreffenden Spinnstelle zugeführt werden. Zur Identifizierung der Spinnstelle ist jede der Spinnstellen mit einer Erkennungsmarke 19.1 bis 19.3 ausgeführt. Wie in 1 dargestellt ist, sind die Erkennungsmarken 19.1 bis 19.3 an den Stirnseiten der Aufwickeleinrichtungen 7 angeordnet. Zum Identifizieren wird nun das Objekterfassungsgerät 11.1 in Höhe der Erkennungsmarke 19.1 bis 19.3 geführt, um eine optische Erfassung der Erkennungsmarke durchführen zu können. Innerhalb des Bildverarbeitungsmoduls 11.2 wird die Bildaufnahme der Erkennungsmarke 19., 19.2 oder 19.3 mit den hinterlegten Erkennungsmustern der Spinnstellen 1.1, 1.2 der 1.3 verglichen, um dann anhand der Mustererkennung die Spinnstelle 1.1, 1.2 oder 1.3 zu identifizieren.
Sobald die betreffende Spinnstelle, in welcher ein Fadenbruch gemeldet wurde, erreicht ist, wird das Objekterfassungsgerät 11.1 zu den Einrichtungen 2, 4, 4, 5, 6 oder 7 geführt, um deren Zustand optisch zu erfassen.
In 4.1 und 4.2 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel einer Bildaufnahme eines Galettenmantels der Galetteneinrichtung 6 sowie das zum Mustervergleich zugehörige Musterbild dargestellt. In der 4.1 ist ein Galettenmantel einer Galette 6.1 der Galetteneinrichtung 6 dargestellt, welche am Umfang ein Fadenwickel trägt. Die 4.2 zeigt dagegen den Galettenmantel der Galette 6.1 der Galetteneinrichtung ohne einen Fadenwickel, in dem Zustand, indem ein Neuanlegen der Fadenschar möglich ist. Insoweit würde die Bildaufnahme gemäß 4.1 dazu führen, dass zunächst ein Bedienungsvorgang zum Entfernen des Fadenwickels am Mantel der Galette 6.1 eingeleitet wird. So könnte beispielsweise der Roboterarm 10.1 mit einer Messereinrichtung zunächst den Fadenwickel entfernen. Zu Kontrolle des Bedienungsvorgangs wird die optische Erfassung des Galettenmantels der Galette 6.1 durch das Bilderfassungsgerät 11.1 wiederholt, um den einwandfreien Zustand des Galettenmantels durch die Mustererkennung zu signalisieren. Erst in dem Zustand ist das Anlegen der Fäden durch den Bedienungsroboter 9 in der Galetteneinrichtung 6 möglich.
Um das Anlegen der Fadenschar in der Spinnstelle 1.1 bis 1.3 und im Betrieb zur Herstellung der synthetischen Fäden zu kontrollieren, ist in 5.1 und 5.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bildaufnahme des Zustands der Galetteneinrichtung 6 und ein Musterbild der Galetteneinrichtung 6 gezeigt. Die 5.1 stellt eine Bildaufnahme eines momentanen Zustands des Galettenmantels der Galette 6.1 der Galetteneinrichtung 6 dar. Demgegenüber ist das gespeicherte Musterbild zur Auswertung und Erkennung in 5.2 gezeigt. Das Musterbild in 5.2 lässt ein Muster mit insgesamt zehn am Galettenmantel geführten Fäden erkennen. Demgegenüber zeigt die Bildaufnahme des momentanen Zustandes des Galettenmantels der Galette 6.1 ein unregelmäßiges Muster, indem einer der Fäden fehlt. Insoweit liegt eine Störung vor, die in der Spinnstelle zu einem Abbruch führt.
Um die aus der Mustererkennung resultierenden Ergebnisse unmittelbar in Steuerbefehle umwandeln zu können, ist das Bildverarbeitungsmodul 11.2 direkt mit der Robotersteuerung 12 und der Maschinensteuerung 13 verbunden. In dem letzten genannten Ausführungsbeispiel nach 5.1 und 5.2 würde zunächst über die Maschinensteuerung die betreffende Spinnstelle unterbrochen, um danach ein Neuanlegen der Fadenschar durch den Bedienungsroboter 9 zu starten.
Die in den 4 und 5 dargestellten Bildaufnahmen und Musterbilder vom Zustand eines Galettenmantels einer Galette 6.1 der Galetteneinrichtung 6 ist nur beispielhaft. Grundsätzlich lassen sich alle Einrichtungen 2, 3, 4, 5, 6 und 7, in denen die Fadenschar geführt und behandelt wird, optisch erfassen. Durch den Abgleich mit gespeicherten Musterbildern der Einrichtungen 4, 5,6 und 7 können somit Störungen und Fehlverhalten durch die Objekterfassungseinrichtung 11 schnell erkannt und zu entsprechenden Steuerungen umgewandelt werden, damit der jeweilige Bedienungsvorgang automatisiert durch den Bedienungsroboter 9 ausführbar ist. Als Bedienungsroboter ist in den 1 und 2 bespielhaft ein Anlegeroboter 10 dargestellt. Diese Anlegeroboter werden bevorzugt für das Handling der Fadenschar bei Prozessbeginn und Prozessunterbrechung eingesetzt, um die Fadenschar nach dem Extrudieren aufzunehmen und in die Einrichtungen einzulegen. Neben dem Anlegeroboter werden jedoch auch derartige Bedienungsroboter eingesetzt, die während des Betriebes eine kontinuierliche Herstellung der Fäden ermöglichen. So werden beispielsweise Abräumroboter genutzt, um die in der Aufwickeleinrichtung 7 kontinuierlich anfallenden gewickelten Spulen aufzunehmen und abzutransportieren. In der 6 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel der Schmelzspinnvorrichtung nach 6 ist im wesentlichen identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach 1 und 2, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schmelzspinnvorrichtung werden die Bedienungsvorgänge in den Spinnstellen 1.1 bis 1.3, die identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ausgeführt sind, durch zwei Bedienungsroboter 9.1 und 9.2 durchgeführt. Der Bedienungsroboter 9.1 ist als Anlegeroboter 10 ausgeführt und in diesem Fall identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ausgebildet. Der zweite Bedienungsroboter 9.2 ist ein Abräumroboter 20. Der Abräumroboter 20 ist in einem Bedienungsgang 23 verfahrbar geführt und lässt sich jedem der Aufwickeleinrichtung 7 der Spinnstellen 1.1 bis 1.3 wahlweise zuführen. Der Abräumroboter 20 weist einen hier nicht näher dargestellten Aufnahmedorn 24 auf, um die in dem Wechselbereich gehaltenen Spulen von den jeweiligen Spulspindeln 7.1 der Aufwickeleinrichtung 7 aufnehmen zu können. Darüberhinaus sind Hilfseinrichtungen vorgesehen, um Leerhülsen auf die Spulspindel 7.1 aufzuschieben.
Zur Objekterfassung der Einrichtungen der Spinnstellen 1.1 bis 1.3 ist die Objekterfassungseinrichtung 11 in diesem Ausführungsbeispiel mit einem mobilen Objekterfassungsgerät 11.1 und einem stationären Bildverarbeitungsmodul 11.2 ausgebildet. Das Bildverarbeitungsmodul 11.2 ist in einer Kamerasteuereinheit 24 integriert. Das Objekterfassungsgerät 11.1 ist durch eine Flugdrohne 21 geführt. Die Steuerung der Flugdrohne 21 erfolgt über die Kamerasteuereinheit 24. Darüberhinaus ist die Kamerasteuereinheit 24 mit der Maschinensteuerung 13 sowie den Robotersteuerungen 12.1 und 12.2 über eine Funkverbindung verbunden.
Im Betrieb wird bei Feststellung einer Störung in einer der Spinnstellen 1.1 bis 1.3 ein Steuerbefehl durch die Maschinensteuerung 13 ausgelöst und der Kamerasteuereinheit 24 zugeführt. Die Kamerasteuereinheit 24 aktiviert die Objekterfassungseinrichtung 11, in dem die Flugdrohne 21 sich der betreffenden Spinnstelle 1.1 bis 1.3 nähert, in welcher eine Störung aufgetreten ist. Nun führt die Flugdrohne 21 eine vordefinierte Flugbahn aus, um das Objekterfassungsgerät 11.1 in mehreren Positionen zu positionieren, um den momentanen Zustand der Einrichtungen 4, 5, 6 und 7 zu erfassen und jeweils als eine Bildaufnahme der Kamerasteuereinheit 24 zuzuführen. Durch das Bildverarbeitungsmodul 11.2 innerhalb der Kamerasteuereinheit 24 werden die übermittelten Bildaufnahmen mit hinterlegten Musterbildern verglichen, um die nächsten Bedienungsvorgänge auslösen zu können. So lassen sich über die Kamerasteuereinheit 24 direkt die Rotorsteuerung 12.1 und 12.2 ansprechen, um bestimmte Bedienungsvorgänge durch die Bedienungsroboter 9.1 und 9.2 ausführen zu können.
Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird über die Flugdrohne 21 eine hohe Flexibilität in der mobilen Führung des Objekterfassungsgerätes 11.1 erreicht. Als Objekterfassungsgerät 11.1 sind alle zur Bilderfassung geeigneten Sensoren und Kameras geeignet. Insbesondere werden 3D-Kameras verwendet, um räumliche Strukturen der Aggregate in den Spinnstellen zu erfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung sowie die erfindungsgemäße Schmelzspinnvorrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass der Herstellungsprozess synthetischer Fäden im wesentlichen ohne Bedienungspersonal ausführbar ist. Durch die optische Erfassung der jeweiligen Betriebszustände der fadenführenden und fadenbehandelnden Einrichtungen ermöglichen die Ausführungen individueller Bedienungsvorgänge. Damit können vor einem Prozessbeginn auftretende Fadenwickel, Verschmutzungen durch Flusen oder Verschleißerscheinungen erkannt und abgestellt werden.
Die in den 1, 2 und 6 dargestellten Bedienungsroboter zur Durchführung verschiedener Bedienungsvorgänge sind nur beispielhaft. So ist es auch bekannt, dass die Unterseiten der Spinndüsen der Spinndüseneinrichtung regelmäßig gereinigt werden müssen. Um den Bedienungsvorgang eines sogenannten Schaberoboters zu starten, besteht auch die Möglichkeit, dass die Spinndüsen der Spinndüseneinrichtung optisch erfasst werden. Somit ist eine vielfältige Nutzung der Erfindung zur Ausführung von Bedienungsvorgängen in Schmelzspinnvorrichtungen möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1390496 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Bedienen einer Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden in einer Mehrzahl von Spinnstellen, bei welchem zumindest ein Bedienungsvorgang an einer der Spinnstellen durch einen mobilen Bedienungsroboter durchgeführt wird, der der betreffenden Spinnstelle zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Bedienen der Spinnstelle und/oder nach einem Bedienen der Spinnstelle ein Zustand zumindest einer der Einrichtungen der betreffenden Spinnstellen durch ein Objekterfassungsgerät optisch erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildaufnahme des Zustands der Einrichtung mit einem gespeicherten Musterbild der Einrichtung verglichen wird und dass in Abhängigkeit einer Mustererkennung der Bedienungsroboter und/oder die Spinnstelle gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffende Spinnstelle durch die Bildaufnahme eines Erkennungsmustern identifiziert wird, wobei die Spinnstelle unterschiedliche Erkennungsmuster aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekterfassungsgerät durch den Bedienungsroboter oder durch eine Flugdrohne zu einer der Spinnstellen bewegt wird.
Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden mit einer Mehrzahl von Spinnstellen (1.1, 1.2, 1.3), die jeweils eine Spinndüseneinrichtung (2), eine Kühleinrichtung (3), eine Galetteneinrichtung (6) und eine Aufwickeleinrichtung (7) aufweisen, und mit einem Bedienungsroboter (9) zum Bedienen der Spinnstellen (1.1, 1.2, 1.3), der parallel zu den in einer Reihe angeordneten Spinnstellen (1.1, 1.2, 1.3) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Objekterfassungseinrichtung (11) mit zumindest einem Objekterfassungsgerät (11.1) und mit einem Bildverarbeitungsmodul (11.2) vorgesehen ist, wobei das Objekterfassungsgerät (11.1) jeder Spinnstellen (1.1, 1.2, 1.3) wahlweise zuführbar ist.
Schmelzspinnvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Beleuchtungsmittel (11.3) dem Objekterfassungsgerät (11) zugeordnet ist.
Schmelzspinnvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, das Objekterfassungsgerät (11.1) und das Beleuchtungsmittel (11.3) durch den Bedienungsroboter oder durch eine steuerbare Flugdrohne führbar sind.
Schmelzspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungsmodul (11.2) der Objekterfassungseinrichtung (11) mit einer Robotersteuerung (12) und/oder einer Maschinensteuerung (13) verbunden ist.
Schmelzspinnvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenspeicher zur Speicherung mehrere Musterbilder der Einrichtungen der Spinnstellen vorgesehen ist.
Schmelzspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Spinnstellen (1.1 - 1.3) eine von mehreren Erkennungsmarken (19.1 - 19.3) zugeordnet ist, die ein der betreffenden Spinnstelle (1.1 - 1.3) zugeordnetes Erkennungsmuster beinhalten und an einer der Einrichtungen (7) befestigt sind.
Schmelzspinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekterfassungsgerät (11.1) durch eine 3D-Kamera gebildet ist.