EP3374547A1 - Verfahren zur qualitätsüberwachung beim texturieren und vorrichtung zum texturieren - Google Patents

Verfahren zur qualitätsüberwachung beim texturieren und vorrichtung zum texturieren

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EP3374547A1
EP3374547A1 EP16791568.5A EP16791568A EP3374547A1 EP 3374547 A1 EP3374547 A1 EP 3374547A1 EP 16791568 A EP16791568 A EP 16791568A EP 3374547 A1 EP3374547 A1 EP 3374547A1
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EP
European Patent Office
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electric motor
operating torque
texturing
thread
limit value
Prior art date
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EP16791568.5A
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EP3374547B1 (de
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Jürgen STRÖWER
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Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3374547A1 publication Critical patent/EP3374547A1/de
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Publication of EP3374547B1 publication Critical patent/EP3374547B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/02—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist
    • D02G1/0206—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist by false-twisting
    • D02G1/0266—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist by false-twisting false-twisting machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H51/00—Forwarding filamentary material
    • B65H51/02—Rotary devices, e.g. with helical forwarding surfaces
    • B65H51/04—Rollers, pulleys, capstans, or intermeshing rotary elements
    • B65H51/08—Rollers, pulleys, capstans, or intermeshing rotary elements arranged to operate in groups or in co-operation with other elements
    • B65H51/10—Rollers, pulleys, capstans, or intermeshing rotary elements arranged to operate in groups or in co-operation with other elements with opposed coacting surfaces, e.g. providing nips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H63/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C7/00—Heating or cooling textile fabrics
    • D06C7/02—Setting

Definitions

  • the invention relates to a method for quality control during texturing of a synthetic thread according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for texturing a synthetic thread according to the preamble of claim 10.
  • a generic method for quality control during texturing and a generic device for texturing are known from EP 0 495 446 AI.
  • the texturing process is submitted to partially stretched spun synthetic threads.
  • each thread is individually textured within a texturing zone and simultaneously stretched.
  • the threads preferably receive a false twist, which is fixed in the texturing zone by means of a heating device and a cooling device. After leaving the texturing zone, the so crimped yarn is wound up into a bobbin.
  • the thread tension of the guided in the texturing zone thread has proven.
  • This is in the known method for quality monitoring, continuously measuring a yarn tension within the texturing zone on the already crimped yarn.
  • the thread tension is monitored for its uniformity.
  • the known device for texturing has for this purpose a yarn tension sensor which is arranged between a texturing unit and a second delivery roller.
  • mechanical means are used, which require an additional thread deflection in the yarn path. In principle, however, any mechanical intervention on the thread to produce a uniform crimping of the filaments within the thread to avoid.
  • alternative methods and devices are known in which the thread tension is monitored by the drives of the delivery rollers.
  • EP 1 067 224 A1 discloses a method for quality control during texturing of a synthetic thread, in which the delivery rollers for guiding and drawing the thread are monitored and regulated.
  • all speed information of the delivery rollers can be adjusted and regulated with regard to a desired thread tension.
  • the moment loads of each delivery roller can also be detected and used for regulation.
  • This method thus requires a variety of quality parameters to monitor a texturing process.
  • disturbances that do not affect the difference in the speed signals or moment load of the delivery rollers remain unrecognized.
  • This object is achieved with a method for monitoring quality in texturing a synthetic thread with the features of claim 1 and by a device for texturing a synthetic thread with the features of claim 10.
  • the invention is based on the recognition that the delivery roller arranged on the outlet side of the texturing zone has a significant influence on the overall texturing process.
  • the draw ratio is determined by the peripheral speed of the delivery roller and on the other hand, the thread is withdrawn from the texturing unit.
  • a drive of the delivery roller can be used to monitor the uniformity of the texturing process.
  • a physical operating parameter of an electric motor preferably an operating torque of the electric motor, which drives the supply roller to pull the yarn out of the texturing zone is thus detected as a quality parameter.
  • the monitoring device is connected to a control electronics of the second delivery roller driving electric motor, wherein the measuring means integrated within the control electronics of the electric motor and is designed such that an operating parameter of the electric motor, preferably an operating torque is detected as a quality parameter.
  • the measuring means integrated within the control electronics of the electric motor and is designed such that an operating parameter of the electric motor, preferably an operating torque is detected as a quality parameter.
  • the method variant is particularly advantageous, in which an actual value of the operating torque is compared with a stored limit value and / or a stored limit range of the operating torque and in which an overshoot or undershoot of the limit value and / or limit value range is detected.
  • a limit value or a limit value range of the operating torque can be stored, which corresponds to a desired thread quality if it is adhered to.
  • the overshoots or undershoots can be differently evaluated by the actual value of the operating torque.
  • a difference value of the operating torque between the actual value and the relevant limit value is determined and a signal generation and / or a process change is initiated as a function of the size of the difference value. Absolute value differences can thus be used directly for process control.
  • a time duration of the overshoot or undershoot is determined when the limit value and / or limit range is exceeded or undershot, wherein the time duration is compared with a limit duration, and when the limit duration is reached, a signal generation and / or a process change is initiated becomes.
  • signs of wear on the texturing unit can be identified.
  • Another alternative method variant is often used to make a quality rating of the yarn produced.
  • the overshoot or undershoot of the limit value or limit value range can be detected by an actual value as a disturbance event.
  • the disturbance events are added up to a number of disturbances, whereby signal generation and / or a process change is initiated when a marginal disturbance number is reached.
  • This variant of the method can also be used preferably to define maintenance cycles on the units.
  • the process variant is preferably carried out, in which prior to a process start the supply roller is driven by the electric motor without thread, in which an idle actual value of the operating torque is detected and in which the idle actual value of the operating torque with a predetermined idle setpoint of Operating torque is compared.
  • the idling actual value of the operating torque is alternatively determined and stored as a reference nominal value.
  • the stored reference set point of the operating torque can then be used to be converted with a stored tolerance value and / or tolerance value range to the limit value and / or limit value range of the operating torque. This ensures that possible disruptive parameters such as bearing friction or air resistance at the delivery roller can be neutralized.
  • the first delivery roll is used for determining and monitoring the quality pairing meter.
  • the thread tensions of the thread built up within the texturing zone also act on the drive of the first delivery roll.
  • the operating torque of the electric motor of the first supply roll is detected and monitored instead of the operating torque of the electric motor of the second supply roll.
  • the provided in the control electronics of the electric motor measuring means for monitoring the operating parameter is preferably designed as an ammeter for measuring a motor current. For an indirect detection of the operating torque is possible.
  • the device according to the invention is designed such that the monitoring device has at least one storage means and one evaluation unit, wherein the evaluation unit can be loaded with several evaluation algorithms.
  • the monitoring device is connected to a machine control unit, with a visualization unit and / or a signal output unit.
  • a visualization unit and / or a signal output unit.
  • direct intervention in the process can be initiated via the machine control unit.
  • the signal generator unit for example, by differently colored diodes.
  • the device variant has proved successful, in which the electric motor is formed by a brushless synchronous motor (BLDC motor), the control electronics being integrated within the synchronous motor.
  • BLDC motor brushless synchronous motor
  • the control electronics being integrated within the synchronous motor.
  • the monitoring device with its electronic parts can also be advantageously integrated into the control electronics as an electric motor.
  • the drive of the first delivery role is used instead of the drive of the second delivery role for process monitoring.
  • the monitoring device is connected only to an electronic control unit of the first supply roller driving electric motor, wherein the control electronics of the electric motors of both drives are identical.
  • Fig. 1 shows schematically a first embodiment of the inventive device for texturing a synthetic thread
  • FIG. 2 schematically shows an exemplary embodiment of a delivery roller of the exemplary embodiment from FIG. 1.
  • Fig. 3 shows schematically a diagram of a time course of an actual value of the operating torque of the electric motor
  • FIG. 4 schematically shows a diagram of a time profile of an actual value of the operating torque from the electric motor.
  • FIG. 1 schematically shows an exemplary embodiment of the device according to the invention for texturing a synthetic thread.
  • such devices have a plurality of parallel juxtaposed processing points, which are arranged side by side along a machine longitudinal side. For example, more than two hundred processing points and winding units can be held within a texturing machine.
  • Fig. 1 a structure of one of the processing points of such a device is shown schematically by way of example.
  • a presentation point 1 in which a supply spool 2 and a reserve coil 3 are held.
  • the supply spool 2 supplies a thread 5, which is withdrawn via a thread guide 4 from the presentation point 1.
  • the withdrawal of the thread 5 from the supply spool 2 is effected by a first delivery roller 6.
  • the delivery roller 6 is driven by an electric motor 8.1, which has an electronic control unit 45.
  • the delivery roller 6 is one by far associated with rotatable axletrap 7, so that the thread 5 with several wraps on the delivery roller 6 is feasible.
  • the texturing unit 12 is driven by a texturing drive 13.
  • the texturing unit 12 is preferably designed as a friction twist generator in order to produce a false twist on the thread 5.
  • the texturing unit 12 is followed by a second delivery roller 14, which is driven by the electric motor 8.2.
  • the second delivery roller 14 is also associated with a freely rotatable axillary role in the distance in order to be able to perform the thread 5 with several wraps around the circumference.
  • the thread path between the first delivery roller 6 and the second delivery roller 4 forms the so-called texturing zone 9. Within the texturing zone 9, the thread 5 is thus textured and stretched at the same time.
  • the winding unit 15 has in this embodiment, a coil holder 18 which carries a coil 19.
  • the coil holder 18 is designed to be pivotable.
  • the coil holder 18 is associated with a drive roller 20 which is driven by a roller drive 21.
  • For laying the thread on the circumference of the spool 19 of the winding unit 15 is associated with a traversing unit 16, which has a drivable traversing yarn guide.
  • the traversing yarn guide is for this purpose driven by the traversing drive 17.
  • the traversing unit 15 can for this purpose have a belt connected to the traversing yarn guide or a counter-rotating thread.
  • the device shown in Fig. 1 is shown in an operating condition.
  • a quality parameter is continuously monitored to obtain uniform texturing and drawing of the thread.
  • a monitoring device 23 is provided, which is coupled to the electric motor 8.2 5 of the second delivery roller 14.
  • the monitoring device 23 has a storage means 24 and an evaluation unit 25.
  • the electric motor 8.2 has an electronic control unit 31, which contains a measuring means not shown here in detail for detecting an operating parameter of the electric motor 8.2 8.2.
  • the control electronics 31 is connected directly to the monitoring device 23.
  • the monitoring device 23 is connected to a machine control unit 22.
  • the machine control unit 22 is connected to the drives 8.1, 13, 17 and 15 21 to control the processing station.
  • the engine control unit 22 and the monitoring device 23 are connected in parallel with a visualization unit 26.
  • the visualization unit 26 is linked to a control panel so that an operator can intervene directly in the process via the visualization unit 26.
  • the monitoring device 23 is connected via a signal line to a signal generator unit 27.
  • the signal transmitter unit 27 has a plurality of light-emitting diodes which can shine, for example, in different colors.
  • the thread 5 is drawn off from the supply spool 2 by the first delivery roller 6 and conveyed into the texturing zone 9.
  • the thread 5 is given a false twist by the texturing unit 12, which counteracts the thread running direction propagates, so that the twisted filaments are heated within the heater 10 and then fixed in the cooling device 1 1.
  • the thread 5 is pulled out of the texturing zone 9 by the second delivery roller 14.
  • the peripheral speeds of the supply rollers 6 and 14 are set at a differential speed so that the yarn is stretched within the texturing zone 9.
  • the thus curled thread 5 is then wound in the winding unit 15 to the coil 18.
  • an operating parameter is detected by the control electronics 31 of the electric motor 8.2, which reflects the state in particular the load of the delivery roller 14.
  • the control electronics 31 has for this purpose measuring means to continuously detect, for example, the recording of a motor current.
  • an instantaneous operating torque of the electric motor 8.2 can be detected from the rotational speed and the motor current. The thus detected actual value of the operating torque from the electric motor 8.2 is transmitted to the monitoring device 23.
  • Monitoring device 23 is an actual-target comparison of the operating torque to judge the current operating state of the texturing.
  • the actual value of the operating torque can be used here as a pure absolute value or as a relative value.
  • the actual value of the operating torque for a trouble-free course of the texturing process could be defined as 100%.
  • a deviation of the actual value curve of the operating torque would then be defined with a percentage deviation. For example, a deviation could be 5% or 10% above or below the relative 100%.
  • the monitoring of the texturing process is thus independent of whether the display of the actual value History of the operating torque of the monitored electric motor with absolute values or relative values is displayed.
  • FIG. 3 an embodiment of a monitoring of the operating torque of the electric motor 8.2 is shown by way of example in a diagram.
  • FIG. 3 has a coordinate system in which the operating torque M is plotted on the ordinate and the time t is plotted on the abscissa.
  • the operating torque recorded during operation is entered in the diagram with its actual values, so that over time an actual value curve is established.
  • the actual value curve of the operating torque is indicated in FIG. 3 by the letters Mj.
  • the actual values M of the operating torque are compared with an upper limit of the operating torque.
  • the limit value of the operating torque is indicated in FIG. 3 by the code letter M G.
  • the course of the limit value MG is parallel to the time axis t.
  • Another variant of the evaluation of the exceeding of limits is given by the time duration of exceeding the limit is detected.
  • a start time and an end time ti with this is registered by way of example with t 2 for the interference event with the measure II.
  • the time period resulting from the times ti-t 2 is then compared to a time limit.
  • a signal generation or a process change can be initiated immediately.
  • both activities can be performed simultaneously, so that for example takes place at the signal generator unit 27, a color change to the light emitting diodes and a process change is requested in parallel via the visualization device 26.
  • Another possibility of evaluating the exceeding of the limit value is given therein in which the absolute limit value violation is determined.
  • a difference value is determined from the maximum actual value of the operating torque and the limit value of the operating torque.
  • the absolute difference value of the operating torque is marked with the code letter ⁇ for the disturbance event II.
  • a signal generation or process change can also be initiated.
  • a maximum permissible difference value of the operating torque could be specified.
  • the texturing process can advantageously be monitored by simple means without additional sensors.
  • the brushless synchronous motors have proven to be known as BLDC motors.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the delivery roller 14 in a cross-sectional view for this purpose.
  • the delivery roller 14 has a pot-shaped godet casing 28, which is non-rotatably attached to a cantilevered free end of a motor shaft 29 of the electric motor 8.2.
  • the electric motor 8.2 is designed as a brushless synchronous motor.
  • the motor unit 44 thus comprises the electric motor 8.2 and control electronics 31.
  • the motor unit 44 is designed in several parts in this embodiment.
  • the motor shaft 29 of the electric motor 8.2 is rotatably supported in a bearing housing 30 by a plurality of rolling bearings 35.
  • the motor shaft 29 has an opposite end to the godet 28, on which a rotor 32 is arranged.
  • the rotor 32 is formed by a permanent magnet not described here.
  • the rotor 32 is surrounded by a stator 33 which carries a plurality of windings.
  • the stator 33 is held by a motor bracket 34.
  • the motor mount 34 extends between the bearing housing 8 and an electrical housing 36 arranged directly on the electric motor 8.2.
  • the electrical housing 36 contains
  • the control electronics 31 is symbolically represented in this embodiment by a circuit board 37 and a power module 38, an inverter 40 and a microprocessor 41.
  • the control electronics 5 a measuring means 39, which is usually associated with the inverter 40.
  • a memory means 24 is provided, which is coupled to the microprocessor 41.
  • the control electronics 31 is coupled via a supply line 43 with a voltage source, not shown here.
  • a second connection to the control electronics 31 is a data line 20, the data and Signal exchange with the higher-level machine control unit 22 allows.
  • the control electronics 31 may still be connected to the signal generator unit 27 and the visualization unit 26.
  • the functions of the monitoring devices are integrated within the control electronics 31.
  • the microprocessor 41 in this embodiment forms the monitoring device 23.
  • the microprocessor 41 is designed to be programmable, so that both evaluations and control signals can be generated.
  • the measuring device 39 is preferably designed as an ammeter.
  • a motor current is measured as a motor parameter.
  • other operating motor parameters such as the motor voltage can be used to determine operating parameters of the electric motor.
  • the actual value of the operating torque is continuously compared with a threshold or a threshold range of the operating torque.
  • FIG. 4 shows a diagram of an actual value curve of the operating torque of the electric motor 8.2 by way of example within a limit value range.
  • the operating torque M of the electric motor 8.2 is plotted on the ordinate, and the time t is plotted on the abscissa.
  • the actual values of the operating torque during the texturing process are identified by the code letter Mj.
  • the actual values of the operating torque are observed in a threshold range between an upper limit and a lower limit.
  • the upper limit value is marked with the code letter MOG and the lower limit value with the code letter M UG .
  • a course of the actual Desired value of the operating torque which is between the upper limit M 0 G and the lower limit M UG behaves.
  • a start of operation at a time ti is shown schematically.
  • the supply roller 14 is guided in the embodiment shown in Fig. 1 without thread.
  • an idle actual value of the operating torque sets.
  • the idle actual value of the operating torque is indicated in Fig. 4 with the code letter M L.
  • the load of the supply roller 16 increases and the operating torque of the electric motor 8.2 occurs with its actual value even above the upper limit M 0 G.
  • the right half of the figure in Fig. 4 shows a special case in the observation of the actual value of the operating torque. In this case, approximately the instantaneous actual value of the operating torque M L is reached at time t 2 . This condition occurs at a thread break. In that regard, thread breaks in the texturing zone can be detected directly by monitoring the operating torque of the electric motor 8.2 of the delivery roller 16.
  • a so-called empty run is performed at regular intervals before a process start.
  • the delivery roller 14 is driven without thread via the electric motor 8.2.
  • an idle actual value of the Operating torque measured.
  • the idle actual value is then compared with a predetermined idle target value of the operating torque.
  • the new idle actual value is determined as a reference target value and stored in the system.
  • This reference setpoint value of the operating torque is used to redetermine the limit value or the limit value range.
  • a tolerance value or a tolerance value range is stored, which together with the reference nominal value results in the new limit values. This ensures, when monitoring the texturing process, that essentially no interfering influences affect the measured values.
  • the monitoring of the texturing process can also be advantageous by monitoring the operating torque of the electric motor 8.1 of the first delivery roller 6 execute.
  • the monitoring device 23 is connected directly to the control electronics 45 of the electric motor 8.1 of the first delivery roller.
  • the electric motor 8.1 and in particular the control electronics 45 are identical to the control electronics 31 and the electric motor 8.2 of the second supply roller 14.
  • the electric motor 8.1 and the control electronics 45 thus have a structure as shown in FIG.
  • the description of FIG. 2 thus also applies to the electric motor 8.1 and the control electronics 45, which drives the first delivery roller 6.
  • the monitoring of the operating torque of the electric motor 8.1 can be carried out analogously to the previously described monitoring of the electric motor 8.2.
  • the method according to the invention and the device according to the invention enable a process monitoring of the texturing process with simple but effective means on the basis of an operating parameter of the electric motor. There are no additional sensor devices needed in the yarn path.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens sowie eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens. Dabei wird der Faden von einer Vorlagespule abgezogen und innerhalb einer Texturierzone verstreckt und textuiert. Der Faden wird mittels einer angetriebenen Lieferrolle aus der Texturierzone gezogen, wobei zur Überwachung fortlaufend ein Qualitätsparameter erfasst wird. Um mit geringem apparativen Aufwand eine sensible Qualitätsüberwachung durchführen zu können, wird erfindungsgemäß als Qualitätsparameter ein physikalischer Betriebsparameter eines Elektromotors, vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment des Elektromotors erfasst, welcher die Lieferrolle zum Abziehen des Fadens antreibt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu eine Überwachungseinrichtung auf, die mit einer Steuerelektronik eines Elektromotors verbunden ist. Das Messmittel ist innerhalb der Steuerelektronik integriert und derart ausgebildet, dass ein Betriebsparameter des Elektromotors vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment als Qualitätsparameter erfassbar ist.

Description

Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren und Vorrichtung zum
Texturieren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Texturieren sind aus der EP 0 495 446 AI bekannt.
Um die Eigenschaften künstlicher textiler Fäden denen von Fäden aus natürlichen Fasern wie etwa Wolle oder Baumwolle anzugleichen, ist es bekannt, die gesponnenen synthetischen Fäden in einem Texturierprozess zu veredeln. Dabei werden die synthetischen Filamentstränge, die den Faden bilden, gekräuselt, so dass der Faden ein mehr textilmäßiges Aussehen und die damit verbundenen Eigenschaften erhält. Um derartige Strukturen an den synthetischen Fäden herstellen zu können, werden dem Texturierprozess teilverstreckte gesponnene synthetische Fäden vorgelegt. In dem Texturierprozess wird jeder Faden einzeln innerhalb einer Texturierzone texturiert und gleichzeitig verstreckt. Zur Texturierung erhalten die Fäden vorzugsweise einen Falschdrall, der mittels einer Heizeinrichtung und einer Kühleinrichtung in der Texturierzone fixiert wird. Nach Verlassen der Texturierzone wird der so gekräuselte Faden zu einer Spule aufgewickelt.
Damit in dem Texturierprozess möglichst eine gleichbleibende Fadenqualität erzeugt wird ist es üblich, den Texturierprozess anhand eines Qualitätsparameters zu überwachen. Als Qualitätsparameter hat sich die Fadenspannung des in der Texturierzone geführten Fadens bewährt. So wird bei dem bekannten Verfahren zur Qualitätsüberwachung fortlaufend eine Fadenspannung innerhalb der Texturierzone an dem bereits gekräuselten Faden gemessen. Die Fadenspannung wird auf ihre Gleichmäßigkeit hin überwacht. Die bekannte Vorrichtung zum Texturieren weist hierzu einen Fadenspannungssensor auf, der zwischen einem Texturieraggregat und einer zweiten Lieferrolle angeordnet ist. Zur Messung der Fadenspannung werden üblicherweise mechanische Mittel eingesetzt, die eine zusätzliche Fadenumlenkung im Fadenlauf erfordern. Grundsätzlich ist jedoch jeder mechanische Eingriff an dem Faden zur Herstellung einer gleichmäßigen Kräuselung der Filamente innerhalb des Fadens zu vermeiden. Insoweit sind auch alternative Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei welcher die Fadenspannung über die Antriebe der Lieferrollen überwacht wird.
So geht aus der EP 1 067 224 AI ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens hervor, bei welchem die Lieferrollen zur Führung und Verstreckung des Fadens überwacht und geregelt werden. So lassen sich alle Drehzahlinformationen der Lieferrollen im Hinblick auf eine gewünschte Fadenspannung abgleichen und regeln. Alternativ können dabei auch die Momentenbelastungen jeder Lieferrolle erfasst und zur Regelung genutzt werden. Dieses Verfahren erfordert somit eine Vielzahl von Qualitätsparametern, um einen Texturierprozess zu überwachen. Zudem bleiben Störeinflüsse, die sich in der Differenz der Drehzahlsignale oder Momentenbelastung der Lieferrollen nicht auswirken, unerkannt. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die eine Prozessüberwachung anhand eines Qualitätsparameters mit geringem apparativen Aufwand ermöglichen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Texturierung bereitzustellen, bei welchem bzw. welcher sowohl die Verstreckung als auch die Texturierung des Fadens überwachbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die auf der Auslassseite der Texturierzone angeordnete Lieferrolle einen wesentlichen Einfluss auf den gesamten Texturierprozess hat. So wird einerseits das Verstreckverhältnis durch die Umfangsgeschwindigkeit der Lieferrolle bestimmt und andererseits wird der Faden aus dem Texturieraggregat abgezogen. Insoweit lässt sich ein Antrieb der Lieferrolle dazu nutzen, um die Gleichmäßigkeit des Texturierprozesses zu überwachen. Erfindungsgemäß wird somit als Qualitätsparameter ein physikalischer Betriebsparameter eines Elektromotors, vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment des Elektromotors erfasst, welcher die Lieferrolle zum Abziehen des Fadens aus der Texturierzone antreibt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hierzu die Überwachungseinrichtung mit einer Steuerelektronik eines die zweite Lieferrolle antreibenden Elektromotors verbunden, wobei das Messmittel innerhalb der Steuerelektronik des Elektromotors integriert und derart ausgebildet ist, dass ein Betriebsparameter des Elektromotors vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment als Qualitätsparameter erfassbar ist. So kann durch Überwachung des Betriebsparameters des Elektromotors eine gleichmäßige Fadenqualität bei der Texturierung gewährleistet werden. Da der durch die Lieferrolle geführte Faden maßgeblich die Leistungsabgabe des Elektromotors beeinflusst, ist das Betriebsdrehmoment des Elektromotors besonders geeignet, um den Texturierprozess zu überwachen.
Um einerseits die Stabilität des Prozesses beurteilen zu können und andererseits ein Maß für die Qualität des hergestellten Fadens zu erhalten, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher ein Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes mit einem gespeicherten Grenzwert und / oder einem gespeicherten Grenzwertbereich des Betriebsdrehmomentes verglichen wird und bei welcher eine Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und / oder Grenzwertebereiches erfasst wird. So lässt sich ein Grenzwert oder ein Grenzwertebereich des Betriebsdrehmomentes hinterlegen, der bei Einhaltung eine gewünschte Fadenqualität entspricht.
In Abhängigkeit von der Wahl des Grenzwertes oder des Grenzwertebereiches lassen sich die Über- oder Unterschreitungen durch den Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes unterschiedlich bewerten. Bei einer ersten Verfahrensvariante wird bei einer Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und / oder Grenzwertebereiches ein Differenzwert des Betriebsdrehmomentes zwischen dem Ist-Wert und dem betreffenden Grenzwert ermittelt und in Abhängigkeit von der Größe des Differenzwertes eine Signalerzeugung und / oder eine Prozessänderung initiiert. Damit können absolute Wertedifferenzen unmittelbar zur Prozessführung genutzt werden.
Bei einer alternativen oder zusätzlichen Verfahrensvariante wird bei einer Überoder Unterschreitung des Grenzwertes und / oder Grenzwertbereiches eine Zeitdauer der Über- oder Unterschreitung ermittelt, wobei die Zeitdauer mit einer Grenzzeitdauer verglichen wird und wobei bei einem Erreichen der Grenzzeitdauer eine Signalerzeugung und / oder eine Prozessänderung initiiert wird. Somit lassen sich beispielsweise Verschleißerscheinungen am Texturieraggregat identifizieren.
Eine weitere alternative Verfahrensvariante wird oft genutzt, um eine Qualitätseinstufung des erzeugten Fadens vornehmen zu können. So lässt sich die Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes oder Grenzwertbereiches durch einen Ist-Wert als ein Störereignis erfassen. Die Störereignisse werden zu einer Störanzahl aufaddiert, wobei bei Erreichen einer Grenzstöranzahl eine Signalerzeugung und / oder eine Prozessänderung initiiert wird. Diese Verfahrensvariante lässt sich auch bevorzugt nutzen, um Wartungszyklen an den Aggregaten zu definieren.
In Abhängigkeit von dem Typ des Elektromotors sowie der Kopplung mit der Lieferrolle besteht zudem die Möglichkeit, die innerhalb einer Messzeitdauer erfassten Ist-Werte des Betriebsdrehmomentes zu mitteln und den gemittelten Ist- Wert des Betriebsdrehmomentes mit dem Grenzwert oder Grenzwertebereich zu vergleichen. Damit können vorteilhaft kurzzeitige Störeinflüsse bei der Istwertbestimmung kompensiert werden. Da das Betriebsdrehmoment des Elektromotors auch von den Lagerreibungen der Lieferrolle beeinflusst wird, ist ein regelmäßiger Abgleich zwischen einem Leerlaufsollwert und den Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes erforderlich. Hierzu ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher vor einem Prozessstart die Lieferrolle ohne Faden von dem Elektromotor angetrieben wird, bei welchem ein Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes erfasst wird und bei welchem der Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes mit einem vorgegebenen Leerlaufsollwert des Betriebsdrehmomentes verglichen wird. Bei zu großen Abweichungen zwischen dem Leerlauf-Ist-Wert und dem Leerlaufsollwert wird alternativ der Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes zu einem Referenzsollwert bestimmt und gespeichert. Der gespeicherte Referenzsollwert des Betriebsdrehmomentes lässt sich dann nutzen, um mit einem hinterlegten Toleranzwert und / oder Toleranzwertebereich zu dem Grenzwert und / oder Grenzwertbereich des Betriebsdrehmomentes umgewandelt zu werden. Damit wird sichergestellt, dass mögliche Störparameter wie beispielsweise eine Lagerreibung oder ein Luftwiderstand an der Lieferrolle neutralisiert werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante anstelle der zweiten Lieferrolle die erste Lieferrolle zur Bestimmung und Überwachung des Qualitätspaarmeters genutzt. So wirken die innerhalb der Texturierzone aufgebauten Fadenspannungen des Fadens auch auf den Antrieb der ersten Lieferrolle. Insbesondere bei größeren Fadentitern und höheren Verstreckkräften wird das Betriebsdrehmoment des Elektromotors der ersten Lieferrolle anstelle des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors der zweiten Lieferrolle erfasst und überwacht.
Das in der Steuerelektronik des Elektromotors vorgesehene Messmittel zur Überwachung des Betriebsparameters wird vorzugsweise als ein Strommesser zur Messung eines Motorstromes ausgebildet. Damit ist eine indirekte Erfassung des Betriebsdrehmomentes möglich.
Um einen Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes mit einem Grenzwert und / oder einem Grenzwertebereich zu vergleichen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgeführt, dass die Überwachungseinrichtung zumindest ein Speichermittel und eine Auswertungseinheit aufweist, wobei die Auswertungseinheit mehrere Auswertungsalgorithmen aufgebbar sind.
Um bei unzulässigen Überschreitungen der Grenzwerte oder Grenzwertbereiche einen Eingriff oder eine Registrierung durch einen Operator zu ermöglichen, ist desweiteren vorgesehen, dass die Überwachungseinrichtung mit einer Maschinensteuereinheit, mit einer Visualisierungseinheit und / oder einer Signalgebeeinheit verbunden ist. Je nach Grad der Überschreitung oder Unterschreitung des Grenzwertes können direkte Eingriffe in den Prozess über der Maschinensteuereinheit eingeleitet werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, beispielsweise die Anzahl der Störereignisse kontinuierlich in einem der Visualisierungseinheit zuzuführen. Darüberhinaus ist es auch möglich, an der betreffenden Bearbeitungsstelle durch die Signalgebereinheit beispielsweise durch unterschiedlich farbige Dioden den momentanen Zustand des Texturierprozesses anzuzeigen.
Für die Bereitstellung und Überwachung des Qualitätsparameters hat sich insbesondere die Vorrichtungsvariante bewährt, bei welcher der Elektromotor durch einen bürstenlosen Synchronmotor (BLDC-Motor) gebildet ist, wobei die Steuerelektronik innerhalb des Synchronmotors integriert ist. Damit ist eine sensible Erfassung des Betriebsdrehmomentes direkt in der Umgebung des Elektromotors möglich.
So lässt sich die Überwachungseinrichtung mit ihren Elektronikteilen auch vorteilhaft in der Steuerelektronik als Elektromotor integrieren.
Bei bestimmten Prozessen wird der Antrieb der ersten Lieferrolle anstelle des Antriebes der zweiten Lieferrolle zur Prozessüberwachung genutzt. Hierzu ist die Überwachungseinrichtung nur mit einer Steuerelektronik eines die erste Lieferrolle antreibenden Elektromotors verbunden, wobei die Steuerelektroniken der Elektromotoren beider Antriebe identisch ausgebildet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens sowie eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens sind nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens
Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Lieferrolle des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 3 schematisch eine Diagrammdarstellung eines zeitlichen Verlaufs eines Ist- Wertes des Betriebsdrehmomentes Elektromotors
Fig. 4 schematisch eine Diagrammdarstellung eines zeitlichen Verlaufs eines Ist- Wertes des Betriebsdrehmomentes vom Elektromotor In der Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens dargestellt. Üblicherweise weisen derartige Vorrichtungen eine Vielzahl von parallel nebeneinander angeordneten Bearbeitungsstellen auf, die entlang einer Maschinenlängsseite nebeneinander angeordnet sind. So können beispielsweise über zweihundert Bearbeitungsstellen und Spulstellen innerhalb einer Texturiermaschine gehalten sein. In der Fig. 1 ist schematisch ein Aufbau einer der Bearbeitungsstellen einer derartigen Vorrichtung beispielhaft gezeigt.
Es ist zunächst eine Vorlagestelle 1 vorgesehen, in welcher eine Vorlagespule 2 und eine Reservespule 3 gehalten sind. Die Vorlagespule 2 liefert einen Faden 5, der über einen Fadenführer 4 aus der Vorlagestelle 1 abgezogen wird.
Der Abzug des Fadens 5 von der Vorlagespule 2 erfolgt durch eine erste Lieferrolle 6. Die Lieferrolle 6 wird über einen Elektromotor 8.1 angetrieben, der eine Steuerelektronik 45 aufweist. Der Lieferrolle 6 ist mit Abstand eine frei drehbare Beilaufrolle 7 zugeordnet, so dass der Faden 5 mit mehreren Umschlingungen an der Lieferrolle 6 führbar ist.
Im weiteren Fadenverlauf folgt eine Heizeinrichtung 10, eine Kühleinrichtung 11 sowie ein Texturieraggregat 12. Das Texturieraggregat 12 wird über einen Texturierantrieb 13 angetrieben. Das Texturieraggregat 12 ist vorzugsweise als Friktionsdrallgeber ausgebildet, um an dem Faden 5 einen Falschdrall zu erzeugen. Zum Verstrecken des Fadens ist dem Texturieraggregat 12 eine zweite Lieferrolle 14 nachgeordnet, die durch den Elektromotor 8.2 angetrieben wird. Der zweiten Lieferrolle 14 ist ebenfalls eine frei drehbare Beilaufrolle im Abstand zugeordnet, um den Faden 5 mit mehreren Umschlingungen am Umfang führen zu können. Die Fadenstrecke zwischen der ersten Lieferrolle 6 und der zweiten Lieferrolle 4 bildet die sogenannte Texturierzone 9. Innerhalb der Texturierzone 9 wird der Faden 5 somit texturiert und gleichzeitig verstreckt. Nach der Behandlung des Fadens 5 wird dieser der Spulstelle 15 zugeführt. Die Spulstelle 15 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Spulenhalter 18 auf, welcher eine Spule 19 trägt. Der Spulenhalter 18 ist schwenkbar ausgebildet. Dem Spulenhalter 18 ist eine Treibwalze 20 zugeordnet, die durch einen Walzenantrieb 21 angetrieben wird. Zum Verlegen des Fadens am Umfang der Spule 19 ist der Spulstelle 15 eine Changiereinheit 16 zugeordnet, die einen antreibbaren Changierfadenführer aufweist. Der Changierfadenführer wird hierzu über den Changierantrieb 17 angetrieben. Die Changiereinheit 15 kann hierzu einen mit dem Changierfadenführer verbundenen Riemen oder eine Kehrgewindewelle aufweisen. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist in einem Betriebszustand gezeigt. Während des Betriebes wird kontinuierlich ein Qualitätsparameter überwacht, um eine gleichmäßige Texturierung und Verstreckung des Fadens zu erhalten. Hierzu ist eine Überwachungseinrichtung 23 vorgesehen, die mit dem Elektromotor 8.2 5 der zweiten Lieferrolle 14 gekoppelt ist. Die Überwachungseinrichtung 23 weist ein Speichermittel 24 und eine Auswertungseinheit 25 auf.
Der Elektromotor 8.2 weist eine Steuerelektronik 31 auf, die über ein hier nicht näher dargestelltes Messmittel zur Erfassung eines Betriebsparameters des 10 Elektromotors 8.2 enthält. Die Steuerelektronik 31 ist unmittelbar mit der Überwachungseinrichtung 23 verbunden.
Die Überwachungseinrichtung 23 ist mit einer Maschinensteuereinheit 22 verbunden. Die Maschinensteuereinheit 22 ist mit den Antrieben 8.1, 13, 17 und 15 21 verbunden, um die Bearbeitungsstelle zu steuern.
Die Maschinensteuereinheit 22 und die Überwachungseinrichtung 23 sind parallel mit einer Visualisierungseinheit 26 verbunden. Die Visualisierungseinheit 26 ist mit einem Bedienungstableau verknüpft, so dass ein Operator über die 20 Visulisierungseinheit 26 unmittelbar in den Prozess eingreifen kann.
Die Überwachungseinrichtung 23 ist über eine Signalleitung mit einer Signalgebereinheit 27 verbunden. Die Signalgebereinheit 27 weist mehrere Leuchtdioden auf, die beispielsweise in unterschiedlichen Farben leuchten 25 können.
Im Betrieb wird bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung der Faden 5 durch die erste Lieferrolle 6 von der Vorlagespule 2 abgezogen und in die Texturierzone 9 gefördert. Innerhalb der Texturierzone 9 erhält der Faden 5 durch das 30 Texturieraggregat 12 einen Falschdrall, der sich gegen die Fadenlaufrichtung fortpflanzt, so dass die verdrallten Filamente innerhalb der Heizeinrichtung 10 erwärmt und anschließend in der Kühleinrichtung 1 1 fixiert werden. Am Ende der Textuierzone wird der Faden 5 durch die zweite Lieferrolle 14 aus der Texturierzone 9 herausgezogen. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Lieferrollen 6 und 14 sind mit einer Differenzgeschwindigkeit eingestellt, so dass der Faden innerhalb der Texturierzone 9 verstreckt wird.
Der derart gekräuselte Faden 5 wird anschließend in der Spulstelle 15 zu der Spule 18 gewickelt.
Während des Betriebes wird über die Steuerelektronik 31 des Elektromotors 8.2 ein Betriebsparameter erfasst, der den Zustand insbesondere die Belastung der Lieferrolle 14 wiederspiegelt. Die Steuerelektronik 31 weist hierzu Messmittel auf, um beispielsweise die Aufnahme eines Motorstroms kontinuierlich zu erfassen. So können beispielsweise aus der Drehzahl und dem Motorstrom ein momentanes Betriebsdrehmoment des Elektromotors 8.2 erfasst werden. Der so erfasste Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes vom Elektromotor 8.2 wird der Überwachungseinrichtung 23 übermittelt. Innerhalb der
Überwachungseinrichtung 23 erfolgt ein Ist-Soll-Vergleich des Betriebsdrehmomentes, um den momentanen Betriebszustand der Texturierung beurteilen zu können.
Der Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes kann hierbei als reiner Absolutwert oder als ein Relativwert genutzt werden. So könnte bei Verwendung von Relativwerten der Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes für einen störungsfreien Verlauf des Texturierprozesses mit 100% definiert sein. Eine Abweichung des Ist-Wert- Verlaufes des Betriebsdrehmomentes würde dann mit einer prozentualen Abweichung definiert. So könnte eine Abweichung beispielsweise 5% oder 10% oberhalb oder unterhalb des Relativwertes 100% liegen. Die Überwachung des Texturierprozesses ist somit unabhängig davon, ob bei der Anzeige der Ist-Wert- Verlauf des Betriebsdrehmomentes des überwachten Elektromotors mit Absolutwerten oder Relativwerten angezeigt wird.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Überwachung des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.2 in einer Diagrammdarstellung beispielhaft gezeigt. Die Fig. 3 weist ein Koordinatensystem auf, bei welchem auf der Ordinate das Betriebsdrehmoment M und auf der Abszisse die Zeit t eingetragen ist. Das im Betrieb erfasst Betriebsdrehmoment ist mit seinen Ist- Werten in dem Diagramm eingetragen, so dass sich über die Zeit ein Ist-Wert- Verlauf einstellt. Der Ist- Wert-Verlauf des Betriebsdrehmomentes ist in Fig. 3 mit den Buchstaben Mj gekennzeichnet.
Die Ist-Werte M des Betriebsdrehmomentes werden mit einem oberen Grenzwert des Betriebsdrehmomentes verglichen. Der Grenzwert des Betriebsdrehmomentes ist in Fig. 3 mit dem Kennbuchstaben MG gekennzeichnet. Der Verlauf des Grenzwertes MG ist parallel zur Zeitachse t.
Während des Texturierens und VerStrecken des Fadens 5 werden nun an der zweiten Lieferrolle 14 unterschiedliche Momentenbelastungen festgestellt. Derartige Schwankungen können beispielsweise durch sogenannte Knotenüberläufer oder durch Verschleißerscheinungen oder sonstige äußere Störeinflüsse resultieren. In Fig. 3 sind hierzu beispielhaft mehrere Überschreitungen des Grenzwertes dargestellt. Für den Fall, dass der momentane Ist-Wert M des Betriebsdrehmomentes den vorgegebenen Grenzwert MG des Betriebsdrehmomentes überschreitet, lassen sich verschiedene Auswertungsalgorithmen durchführen, um Aktionen zu initiieren. Bei einer ersten Variante wird die Anzahl der Grenzwertüberschreitungen registriert. So stellt jede Grenzwertüberschreitung ein Störereignis dar, welcher eine unzulässige Abweichung vom Herstellungsprozess darstellt. Die Störereignisse sind in Fig. 3 mit den Kennzahlen I, II, III und IV gekennzeichnet. So können die Störereignisse beispielsweise in einem vorgegebenen Zeitintervall aufaddiert werden. Die pro Zeitintervall aufgetretenen Störereignisse können somit als Maß einer Fadenqualität genutzt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei Überschreitung einer Grenzstöranzahl eine sofortige Signalerzeugung oder sogar eine Prozessänderung zu initiieren.
Eine weitere Variante der Auswertung der Grenzwertüberschreitung ist dadurch gegeben, in dem die Zeitdauer der Überschreitung des Grenzwertes erfasst wird. In Fig. 3 ist hierzu beispielhaft für das Störereignis mit der Kennzahl II eine Anfangszeit mit ti und eine Endzeit mit t2 eingetragen. Die Zeitdauer, die sich aus den Zeiten ti-t2 ergibt, wird sodann mit einer Grenzzeitdauer verglichen. Für den Fall, dass die Grenzzeitdauer erreicht ist, lässt sich unmittelbar eine Signalerzeugung oder eine Prozessänderung initiieren. Grundsätzlich können auch beide Aktivitäten gleichzeitig ausgeführt werden, so dass beispielsweise an der Signalgebereinheit 27 ein Farbwechsel an den Leuchtdioden stattfindet und parallel über die Visualisierungseinrichtung 26 eine Prozessänderung angefordert wird. Eine weitere Möglichkeit der Auswertung der Grenzwertüberschreitung ist darin gegeben, in dem die absolute Grenzwertüberschreitung ermittelt wird. Hierzu wird ein Differenzwert aus dem maximalen Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes und dem Grenzwert des Betriebsdrehmomentes ermittelt. In Fig. 3 ist zu dem Störereignis II der absolute Differenzwert des Betriebsdrehmomentes mit dem Kennbuchstaben ΔΜ gekennzeichnet. In Abhängigkeit von der Größe des Differenzwertes ΔΜ lässt sich ebenfalls eine Signalerzeugung oder Prozessänderung einleiten. Hierzu könnte beispielsweise ein maximal zulässiger Differenzwert des Betriebsdrehmomentes vorgegeben werden. Somit lässt sich der Texturierprozess vorteilhaft mit einfachen Mitteln ohne zusätzliche Sensorik überwachen. Um eine hohe Integration zwischen der Überwachungseinrichtung 23 und der Steuerelektronik 31 des Elektromotors 8.2 zu erhalten, haben sich insbesondere die bürstenlosen Synchronmotoren bewährt, die als BLDC-Motoren bekannt sind. In Fig. 2 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel der Lieferrolle 14 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Die Lieferrolle 14 weist einen topfförmigen Galettenmantel 28 auf, der drehfest an einem auskragenden freien Ende einer Motorwelle 29 des Elektromotors 8.2 befestigt ist. Der Elektromotor 8.2 ist als bürstenloser Synchronmotor ausgeführt. Die Motoreinheit 44 umfasst somit den Elektromotor 8.2 und eine Steuerelektronik 31. Die Motoreinheit 44 ist in diesem Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgeführt. Die Motorwelle 29 des Elektromotors 8.2 ist in einem Lagergehäuse 30 durch mehrere Wälzlager 35 drehbar gelagert. Die Motorwelle 29 weist einen zum Galettenmantel 28 gegenüberliegendes Ende auf, an dem ein Rotor 32 angeordnet ist. Der Rotor 32 wird durch einen hier nicht näher beschriebenen Permanentmagneten gebildet. Der Rotor 32 ist mit einem Stator 33 umgeben, der mehrere Wicklungen trägt. Der Stator 33 ist durch einen Motorträger 34 gehalten. Der Motorträger 34 erstreckt sich zwischen dem Lagergehäuse 8 und einem unmittelbar an dem Elektromotor 8.2 angeordneten Elektrogehäuse 36. Das Elektrogehäuse 36 enthält die Steuerelektronik 31.
Die Steuerelektronik 31 ist in diesem Ausführungsbeispiel symbolisch durch eine Platine 37 sowie einem Leistungsmodul 38, einem Wechselrichter 40 und einem Mikroprozessor 41 dargestellt. Insbesondere weist die Steuerelektronik 5 ein Messmittel 39 auf, das üblicherweise mit dem Wechselrichter 40 verknüpft ist. Desweiteren ist ein Speichermittel 24 vorgesehen, das mit dem Mikroprozessor 41 gekoppelt ist.
Die Steuerelektronik 31 ist über eine Versorgungsleitung 43 mit einer hier nicht dargestellten Spannungsquelle gekoppelt. Eine zweite Verbindung zur Steuerelektronik 31 stellt eine Datenleitung 20 dar, die einen Daten und Signalaustausch mit der übergeordneten Maschinensteuereinheit 22 ermöglicht. Zusätzlich kann die Steuerelektronik 31 noch mit der Signalgebereinheit 27 und der Visualisierungseinheit 26 verbunden sein. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Funktionen der Überwachungseinrichtungen innerhalb der Steuerelektronik 31 integriert. So bildet der Mikroprozessor 41 in diesem Ausführungsbeispiel die Überwachungseinrichtung 23. Der Mikroprozessor 41 ist programmierbar ausgebildet, so dass sowohl Auswertungen als auch Steuersignale erzeugt werden können.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Lieferrolle 14 ist das Messmittel 39 bevorzugt als ein Strommesser ausgebildet. Zur Bestimmung eines Ist-Wertes des Betriebsdrehmomentes wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Motorstrom als Motorkenngröße gemessen. Grundsätzlich können jedoch auch andere Betriebsmotorkenngrößen wie beispielsweise die Motorspannung genutzt werden, um Betriebsparameter des Elektromotors zu bestimmen. Der Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes wird fortlaufend mit einem Grenzwert oder einem Grenzwertebereich des Betriebsdrehmomentes verglichen.
In Fig. 4 ist eine Diagrammdarstellung eines Ist- Wert- Verlaufes des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.2 beispielhaft innerhalb eines Grenzwertebereiches dargestellt. In dem Diagramm in Fig. 4 ist auf der Ordinate das Betriebsdrehmoment M des Elektromotors 8.2 und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Die Ist-Werte des Betriebsdrehmomentes während des Texturierprozesses sind mit dem Kennbuchstaben Mj gekennzeichnet. Dabei werden die Ist-Werte des Betriebsdrehmomentes in einem Grenzwertebereich zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert beobachtet. Der obere Grenzwert ist mit dem Kennbuchstaben MOG und der untere Grenzwert mit dem Kennbuchstaben MUG gekennzeichnet. Insoweit wird ein Verlauf des Ist- Wertes des Betriebsdrehmomentes gewünscht, der sich zwischen dem oberen Grenzwert M0G und dem unteren Grenzwert MUG verhält.
In der Fig. 4 ist ein Betriebsstart zu einem Zeitpunkt ti schematisch dargestellt. Hierzu wird zunächst die Lieferrolle 14 bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Faden geführt. In dieser Situation stellt sich ein Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes ein. Der Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes ist in Fig. 4 mit dem Kennbuchstaben ML gekennzeichnet. Erst nachdem der Faden an die Aggregate der Texturierzone angelegt ist und von der Lieferrolle 14 gefördert wird, steigt die Belastung der Lieferrolle 16 an und das Betriebsdrehmoment des Elektromotors 8.2 tritt mit seinem Ist-Wert sogar über den oberen Grenzwert M0G hinaus.
Die nachfolgende Beobachtung und Auswertung der Grenzwertüberschreitungen werden analog der vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 analysiert. Hierbei können die Unterschreitungen des unteren Grenzwertes MUG analog analysiert und bewertet werden.
Die rechte Bildhälfte in Fig. 4 zeigt einen Sonderfall bei der Beobachtung des Ist- Wertes des Betriebsdrehmomentes. In diesem Fall wird zum Zeitpunkt t2 annähernd der Leelauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes ML erreicht. Dieser Zustand tritt bei einem Fadenbruch ein. Insoweit lassen sich auch Fadenbrüche in der Texturierzone unmittelbar durch die Überwachung des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.2 der Lieferrolle 16 erkennen.
Um die Störparameter wie beispielsweis Lagerreibung und Luftwiderstand an der Lieferrolle 14 bei der Überwachung des Betriebsdrehmomentes zu kompensieren, wird in regelmäßigen Abständen vor einem Prozessstart jeweils eine sogenannte Leerfahrt durchgeführt. Hierzu wird die Lieferrolle 14 ohne Faden über den Elektromotor 8.2 angetrieben. In diesem Zustand wird ein Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes gemessen. Der Leerlauf-Ist-Wert wird sodann mit einem vorgegebenen Leerlauf-Soll- Wert des Betriebsdrehmomentes verglichen. Für den Fall, dass eine unzulässige Abweichung zwischen dem Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes und dem vorgegebenen Leerlauf-Soll-Wert des Betriebsdrehmomentes festgestellt wird, wird der neue Leerlauf-Ist-Wert als Referenz-Soll-Wert bestimmt und im System gespeichert. Dieser Referenz-Soll- Wert des Betriebsdrehmomentes wird genutzt, um den Grenzwert bzw. den Grenzwertebereich neu zu bestimmen. Hierzu ist ein Toleranzwert bzw. ein Toleranzwertbereich hinterlegt, der gemeinsam mit dem Referenz-Soll-Wert die neuen Grenzwerte ergeben. Damit wird bei der Überwachung des Texturierprozesses gewährleistet, dass im wesentlichen keine Störeinflüsse die Messwerte beeinflussen.
Wie aus der Darstellung in Fig. 1 hervorgeht, wird in dem Texturierprozess an dem synthetischen Faden neben einer Kräuselung auch eine Verstreckung vollzogen. So ist zwischen den angetriebenen Lieferrollen 6 und 14 eine Geschwindigkeitsdifferenz eingestellt, die ein Verstrecken des Fadens 5 innerhalb der Texturierzone 9 bewirkt. Die Gleichmäßigkeit des Texturierprozesses wirkt sich somit sowohl auf den Antrieb 8.2 der Lieferrolle 14 als auch auf den Antrieb 8.1 der Lieferrolle 6 aus. Insbesondere bei Prozessen zum Texturieren von Fäden mit größeren Fadentitem lässt sich die Überwachung des Texturierprozesses auch vorteilhaft durch Überwachung des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.1 der ersten Lieferrolle 6 ausführen. So wird die Überwachungseinrichtung 23 anstelle mit der Steuerelektronik 31 des Elektromotors 8.2 direkt mit der Steuerelektronik 45 des Elektromotors 8.1 der ersten Lieferrolle verbunden. Hierzu ist der Elektromotor 8.1 und insbesondere die Steuerelektronik 45 identisch ausgebildet zur Steuerelektronik 31 und dem Elektromotor 8.2 der zweiten Lieferrolle 14. Der Elektromotor 8.1 und die Steuerelektronik 45 weisen somit einen Aufbau entsprechend der Darstellung in Fig. 2 auf. Die Beschreibung zu der Fig. 2 gilt somit auch für den Elektromotor 8.1 und der Steuerelektronik 45, die die erste Lieferrolle 6 antreibt. Die Überwachung des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.1 lässt sich hierbei analog zu der bereits zuvor beschriebenen Überwachung des Elektromotors 8.2 ausführen. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen eine Prozessüberwachung des Texturierprozesses mit einfachen aber wirkungsvollen Mitteln anhand eines Betriebsparameters des Elektromotors. Es werden dabei keine zusätzlichen Sensoreinrichtungen in dem Fadenlauf benötigt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens, bei welchem der Faden von einer Vorlagespule abgezogen und innerhalb einer Texturierzone verstreckt und texturiert wird, wobei der Faden mittels einer angetriebenen Lieferrolle aus der Texturierzone gezogen wird, und bei welchem ein Qualitätsparameter fortlaufend erfasst und überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Qualitätsparameter ein physikalischer Betriebsparameter eines Elektromotors, vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment des Elektromotors erfasst wird, welcher die Lieferrolle zum Abziehen des Fadens aus der Texturierzone antreibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Istwert des Betriebsdrehmoments mit einem gespeicherten Grenzwert und/oder einem gespeicherten Grenzwertebereich des Betriebsdrehmomentes verglichen wird und dass eine Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und/oder Grenzwertebereiches erfasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und/oder Grenzwertbereiches ein Differenzwert des Betriebsdrehmoments zwischen dem Istwert und dem betreffenden Grenzwert ermittelt wird und dass in Abhängigkeit von der Größe des Differenzwertes eine Signalerzeugung und/oder eine Prozessänderung initiiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überoder Unterschreitung des Grenzwertes und/oder Grenzwertebereiches eine Zeitdauer der Über- oder Unterschreitung ermittelt wird, dass die Zeitdauer mit einer Grenzzeitdauer verglichen wird und dass bei einem Erreichen der Grenzzeitdauer eine Signalerzeugung und/oder eine Prozessänderung initiiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und/oder
Grenzwertebereiches als ein Störereignis erfasst wird, dass die Störereignisse zu einer Störanzahl aufaddiert werden und dass bei Erreichen einer Grenzstöranzahl eine Signalerzeugung und/oder eine Prozessänderung initiiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb einer Messzeitdauer erfassten Istwerte des Betriebsdrehmomentes gemittelt werden und dass der gemittelte Istwert des Betriebsdrehmomentes mit dem Grenzwert und/oder Grenzwertebereich verglichen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Prozessstart die Lieferrolle ohne Faden von dem Elektromotor angetrieben wird, dass ein Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmoments erfasst wird und dass der Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmoments mit einem vorgegebenem Leerlaufsollwert des Betriebsdrehmoments verglichen oder zu einem Referenzsollwert des Betriebsdrehmoments bestimmt und gespeichert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gespeicherte Referenzsollwert des Betriebsdrehmoments mit einem hinterlegten Toleranzwert und/oder Toleranzwertebereich zu dem Grenzwert und/oder Grenzwertebereich des Betriebsdrehmoments umgewandelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsdrehmoment des Elektromotors der ersten Lieferrolle anstelle des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors der zweiten Lieferrolle überwacht wird.
10. Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens mit einer Vorlagestelle (1) zur Aufnahme einer Vorlagespule (2), mit einer ersten Lieferrolle (6), mit einer Heizeinrichtung (10), mit einer Kühleinrichtung (11), mit einem Texturieraggregat (12), mit einer zweiten Lieferrolle (14) und mit einer Überwachungseinrichtung (23), die zumindest ein Messmittel (39) zur Erfassung eines Qualitätsparameters aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) mit einer Steuerelektronik (31) eines die zweite Lieferrolle (14) antreibenden Elektromotors (8.2) verbunden ist, dass das Messmittel (39) innerhalb der Steuerelektronik (31) des Elektromotors (8.2) integriert und derart ausgebildet ist, das ein Betriebsparameter des Elektromotors (8.2), vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment als Qualitätsparameter erfassbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel (39) zumindest einen Strommesser zur Messung eines Motorstroms aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) zumindest ein Speichermittel (24) und eine Auswertungseinheit (25) aufweist, wobei der Auswertungseinheit (25) mehrere Auswertungsalgorithmen aufgebbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) mit einer Maschinensteuereinheit (22), mit einer Visualisierungseinheit (26) und/oder einer Signalgebereinheit (27) verbunden ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8.2) durch einen bürstenlosen Synchronmotor (BLDC- Motor) (44) gebildet ist, wobei die Steuerelektronik (31) innerhalb des Synchronmotors (44) integriert ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) durch einen Mikroprozessor (41) gebildet ist, der innerhalb der Steuerelektronik (31) des Elektromotors (8.2) integriert ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) mit einer Steuerelektronik (45) eines die erste Lieferrolle (6) antreibenden Elektromotors (8.1) anstelle der Steuerelektronik (31) des die zweite Lieferrolle antreibenden Elektromotors (8.2) verbunden ist, wobei die Steuerelektronik (31, 45) identisch ausgebildet sind.
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