JP2021502498A - 合成糸を製造または処理するための機械設備 - Google Patents

合成糸を製造または処理するための機械設備 Download PDF

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Abstract

本発明は、合成糸を製造または処理するための機械設備であって、アクチュエータおよび／またはセンサを備えた多数の機械コンポーネントが設けられていて、これらの機械コンポーネントに多数の制御コンポーネントが割り当てられている、機械設備に関する。制御コンポーネントは、機械ネットワークによって中央の機械制御ステーションに接続されている。プロセス障害を可能な限り迅速に排除し、かつ均一な製品品質を保証するために、本発明によれば、制御コンポーネントは、分析ネットワークによって中央の分析ステーションに並列的に接続されていることが提案されている。

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載された、合成糸を製造または処理するための機械設備に関する。
例えば溶融紡糸時のような、合成糸を製造する場合、または例えば仮撚りテクスチャリング時のような、合成糸を処理する場合に、押出し、テクスチャリング、延伸、交絡、および巻取りのような多数の個々の製造過程が、糸の品質に影響を及ぼす。このときそれぞれ個々の製造過程自体は、多数のパラメータの影響を受けることがある。したがって、製造過程および糸品質に所望の形式で影響を及ぼすために、アクチュエータおよびセンサを備えた多数の機械コンポーネントが使用される。これらの機械コンポーネントのそれぞれの機械コンポーネントは、機械ネットワークを介して中央の機械制御ステーションに接続されている制御コンポーネントに割り当てられている。合成糸を製造または処理するためのこのような機械設備は、例えば独国特許出願公開第１０２０１５００２９２２号明細書に基づいて公知である。
公知の機械設備では、製造過程を制御するために交換される全データおよび信号が、機械ネットワークによって伝送される。機械ネットワークは、通常、制御のために必要なパラメータを伝達するＢＵＳシステムを有している。特にプロセス時および製造時における許容不能な偏差発生時には、相応の機械コンポーネントを制御できるようにするために、迅速な反応時間が望まれている。しかしながらこのようなＢＵＳシステムの伝送速度よび伝送容量は、制限されている。
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、合成糸を製造または処理するための機械設備を改良して、合成糸の製造時または処理時に、可能な限り等しいままのプロセス品質が保証されているようにすることである。
本発明の別の目的は、冒頭に述べた形式の機械設備を改良して、プロセス障害の発生時における可能な限り迅速な分析および迅速な反応時間が実現可能となるようにすることである。
この課題は、本発明によれば、制御コンポーネントが、分析ネットワークによって中央の分析ステーションに並列的に接続されていることによって解決される。
本発明の好適な発展形態は、従属請求項に記載の特徴、および特徴の組合せによって定義されている。
本発明は、機械コンポーネントの制御のために必要なデータ伝送と、プロセスの分析のために必要なデータ伝送とが分離されるという特別の利点を有している。これによってプロセス障害を確認するための分析のために交換されるデータおよびパラメータを、別個の分析ネットワークを介して直接伝送することができ、この分析ネットワークは、制御コンポーネントを中央の分析ステーションに直接接続している。機械コンポーネントの制御のために必要なデータは、通常、機械ネットワークを介して制御コンポーネントに供給される。これによって既存のソフトウエア構造を、分析のためにも制御のためにも使用することができる。
このとき本発明の、特に好適であることが判明している発展形態では、分析ネットワークは、データ伝送のためにリアルタイム対応のＢＵＳシステムによって構成されている。このように構成されていると、リアルタイムでのデータ伝送が可能である。データ発生とデータ分析との間における最小のタイムインターバルによって、プロセス障害を、合成糸の製造時においても合成糸の処理時においても、迅速に分析し、かつ修正することができる。これによって分析ステーションの内部において、特にプロセス障害の発生時における迅速な診断を促進する純粋なリアルタイムデータ分析を実施することできる。
機械ネットワークは、データ伝送のために好ましくは産業用イーサネットによって構成される。このように構成されていると、機械コンポーネントを制御するための必要なパラメータを、リアルタイム対応の分析ネットワーク、例えばプロフィネットとは無関係に伝送することができる。
機械ネットワークおよび分析ネットワークとの並列的なデータ伝送を可能にするために、本発明の特に好適な発展形態では、制御コンポーネントは、少なくとも２つのネットワーク接続部を有しており、このときネットワーク接続部のうちの１つのネットワーク接続部は、リアルタイムネット接続部として構成されている。このように構成されていると、制御コンポーネントの内部において既にパラメータの予備選択または予備処理を行うことができ、次いでパラメータを、リアルタイムネット接続部およびリアルタイム分析ネットワークを介して、分析ステーションに直接供給することができる。
基本的に、実際値・目標値比較の考慮下で直接的な制御への干渉を可能にするために、例えば糸張力測定値のような個別のリアルタイムパラメータを、機械制御ステーションに直接供給することができる。そのために提案されている本発明の発展形態では、機械制御ステーションは、別体のリアルタイムネット接続部を介して分析ネットワークに接続されている。
複雑なデータ構造および多数のパラメータに関連して、分析ステーションは、好ましくは外部の診断ステーションにも接続されていてよい。そのために分析ステーションは、好ましくはインターネットインタフェースを有しており、このように構成されていると、例えばビッグデータ分析を可能にすることができる。
このとき特に好ましくは、分析ステーションと機械制御ステーションとは、データ交換のために互いに接続されている。このように構成されていると、確定された製品品質を維持するため、またはプロセス障害を除去するためにも、迅速な反応時間を保証することができる。
極めて複雑な構造および多数の機械コンポーネントに基づいて、さらに提案されている構成では、機械ネットワークおよび／または分析ネットワークは、ワイヤレスにＷＬＡＮスタンダードに従って構成されている。このように構成されていると、機械ネットワークを無線ネットワークとして好適に構成することができる。
次に、添付の図面を参照しながら本発明について詳説する。
合成糸を製造するための機械設備の第１実施例を概略的に示す図である。 図１に示された実施例の機械セクションのうちの１つの機械セクションを概略的に示す図である。 合成糸をテクスチャリングするための機械設備の別の実施例を概略的に示す横断面図である。 図３に示された実施例を概略的に示す平面図である。
図１および図２には、合成糸を製造するための本発明に係る機械設備の第１実施例が、複数の見方で示されている。図１には全体図が概略的に、かつ図２には機械設備の一部が概略的に示されている。両方の図の一方の図を特に参照しない限り、以下の説明は両方の図に対するものである。
機械設備は、合成糸を溶融紡糸するための製造プロセスを制御するために、多数の機械コンポーネントを有している。第１の機械コンポーネント１.１は、押出し機１１によって構成され、この押出し機１１は、溶融物管路系１２を介して複数の紡糸ユニット２０に接続されている。図１には、４つの紡糸ユニット２０.１〜２０.４が例示されている。
紡糸ユニット２０は、同一に構成されていて、かつ図２において概略的に示されている。紡糸ユニット２０の内部には、紡糸ユニット２０の内部における糸群の紡糸を制御するために、複数の機械コンポーネント１.２，１.３，１.４，１.５，１.６が設けられている。したがって、図１に示されたそれぞれの紡糸ユニットにおいて、例えば１２、１６、または３２本の糸から成る糸群が生ぜしめられる。糸群は、図２において参照符号３３で示されている。
機械コンポーネントとして本実施例では、駆動装置、アクチュエータ、およびセンサによってプロセスに決定的に関与している機械部分が示されている。駆動装置およびアクチュエータの他に、製造プロセスの制御のために必要な、ここでは詳しく示されていないセンサも、機械コンポーネントに割り当てられている。このとき紡糸ユニット２０は、第１の機械コンポーネント１.２として紡糸ポンプ装置１３を有していて、この紡糸ポンプ装置１３は、溶融物管路系１２に接続されていて、かつ糸を押し出すための紡糸ノズル１４と共働する。紡糸ポンプ装置１３には通常、圧力センサが、かつ場合によっては温度センサが割り当てられている。第２の機械コンポーネント１.３が、ブロワユニット１６によって構成されていて、このブロワユニット１６は、冷却装置１５への冷却空気供給を制御する。冷却装置１５は、紡糸ノズル１４の下流に配置されている。
次のプロセスステップは、湿潤装置１７を含む機械コンポーネント１.４によって実施される。糸を引き出しかつ延伸するための糸群３３の案内は、ゴデットユニット１８を有する機械コンポーネント１.５によって実施される。製造プロセスの最後に、糸はパッケージに巻成され、そのために、巻取り機１９を構成する機械コンポーネント１.６が設けられている。
紡糸ユニット２０.１〜２０.４の内部において、機械コンポーネント１.２〜１.６には、複数の制御コンポーネント２.２〜２.６のうちのそれぞれ１つの制御コンポーネントが割り当てられている。このとき機械コンポーネント１.２と制御コンポーネント２.２とは１つのユニットを構成している。相応に機械コンポーネント１.３〜１.６は、割り当てられた制御コンポーネント２.３〜２.６に接続されている。
通信およびデータ伝送のために、制御コンポーネント２.２〜２.６のそれぞれの制御コンポーネントは、それぞれ２つのネットワーク接続部８.１，８.２を有している。ネットワーク接続部８.２は、リアルタイム伝送を可能にするためにリアルタイム対応である。このとき制御コンポーネント２.２〜２.６のリアルタイムネットワーク接続部８.２は、リアルタイム対応の分析ネットワーク６、例えばプロフィネットまたは他のリアルタイムＢＵＳシステムに互いに接続されている。分析ネットワーク６は、制御コンポーネント２.２〜２.６から伝達されたデータを分析ステーション７に直接供給するために、分析ステーション７に接続されている。
通信およびデータ伝送のために、制御コンポーネント２.２〜２.６は、ネットワーク接続部８.１を介して機械ネットワーク４に接続されている。好ましくは産業用イーサネットによって構成されている機械ネットワーク４は、制御コンポーネント２.２〜２.６を中央の機械制御ステーション５に接続している。分離されたネットワーク４，６によって、機械コンポーネントの制御のための通信およびデータ伝送を、分析ステーションとの通信およびデータ伝送に並列に実施することができる。このようにして特にリアルタイムパラメータを分析のために加えることができ、これによってプロセス障害を迅速に停止させ、ひいては均一な製品品質を保証することができる。
機械コンポーネントの制御を改善するために、機械制御ステーション５は、択一的な変化実施形態においてリアルタイム対応のネットワーク接続部４０を有しており、これにより分析ネットワークへの直接的な接続が可能である。これによって例えば糸張力測定値のような特定のリアルタイムパラメータを、機械制御ステーション５に直接伝達することができ、かつ機械コンポーネントのうちの少なくとも１つの機械コンポーネントを制御するために使用することができる。図２には、リアルタイムネットワーク接続部４０を備えたこの構成が、破線で示されている。
図１に示されているように、機械設備は複数の紡糸ユニットを含んでおり、このときここでは紡糸ユニットのうちの単に４つの紡糸ユニットだけが示されている。紡糸ユニット２０.１に隣接した紡糸ユニット２０.２，２０.３，２０.４は、同一に構成されていて、かつそれぞれ複数の機械コンポーネントを有している。したがって、紡糸ユニット２０.１，２０.２，２０.３，２０.４は、一緒に、機械ネットワーク４を介して中央の機械制御ステーション５に、かつ並列の分析ネットワーク６を介して分析ステーション７に接続されている。紡糸ユニットの制御コンポーネント２.２〜２.６の他に、機械ネットワーク４および分析ネットワーク６との接続のために、押出し機１１の制御コンポーネント２.１もまた２つのネットワーク接続部８.１，８.２を備えて構成されている。このとき制御コンポーネント２.１には、例えば押出し機１１における圧力センサ３６が割り当てられている。これによって機械設備において使用されているすべての機械コンポーネントを、データ分析時に考慮することができる。いわゆるビッグデータ分析に関連して、分析ステーション７はインターネットインタフェース９を有している。インターネットインタフェース９を介して、分析ステーション７は診断ステーション３５に接続されている。このとき診断ステーション３５は、局部的なデジタル式のメモリ媒体を有することができ、このメモリ媒体によって相応の大量データを処理することができる。したがって、広範なプロセス分析を、リアルタイムパラメータに基づいて実施することができる。
可能な限り迅速なプロセス変化を、機械コンポーネントにおいて制御できるようにするために、分析ステーション７はデータ交換のために機械制御ステーション５に接続されている。
図３および図４には、糸を処理するための機械設備の別の実施例が、複数の見方で示されている。本実施例は繊維機械に関し、この繊維機械は、図３において横断面図で、かつ図４において平面図で示されている。両方の図の一方の図を特に参照しない限り、以下の説明は両方の図に対するものである。
糸をテクスチャリングするために設けられた機械設備は、糸毎に多数の加工ユニットを含んでおり、このとき機械設備の内部において、数百本の糸が同時に処理される。加工ステーションは、機械設備の内部において同一に構成されていて、かつそれぞれ、処理プロセスを制御するための複数の機械コンポーネントを有している。
図３には、加工ステーションのうちの１つの加工ステーションの機械コンポーネント１.１〜１.８が示されている。本実施例では、機械コンポーネント１.１〜１.８は、第１の供給システム２１、加熱装置２２、テクスチャリング装置２５、第２の供給システム２６、セット加熱装置２７、第３の供給システム２８、巻取り装置２９、および綾振り装置３０によって構成される。
機械コンポーネント１.１〜１.８は、テクスチャリングプロセスを実施するために、機械フレーム２４の内部において糸走路に関して相前後して配置されている。そのために糸群３３は、クリールフレーム３７における給糸ボビン３８によって準備される。糸３３は、供給システム２１から引き出され、テクスチャリングゾーンの内部において加熱装置２２によって加熱され、次いで冷却装置２３において冷却される。さらなる工程においてテクスチャリング装置２５が、第２の供給システム２６の手前にあり、このとき糸群３３は、テクスチャリングゾーンにおいて延伸される。セット加熱装置２７における後処理の後で、糸群は第３の供給システム２８によって巻取り装置２９に案内され、パッケージ３４に巻成される。
巻取り装置２９は、上流に配置された機械コンポーネント１.１〜１.６との比較において大きな機械幅を必要とするので、複数の巻取り装置２９が機械フレーム２４内において階層を成して配置されている。加工ステーション内に設けられた機械コンポーネント１.１〜１.８には、それぞれ別個の制御コンポーネント２.１〜２.８が割り当てられており、これによって、割り当てられたアクチュエータおよびセンサを備えたそれぞれの機械コンポーネント１.１〜１.８を制御することができる。制御コンポーネント２.１〜２.８は、それぞれ２つのネットワーク接続部８.１，８.２を有している。ネットワーク接続部８.２は、リアルタイムネットワーク接続部として構成されていて、分析ネットワーク６、例えばプロフィネットに接続されている。制御コンポーネント２.１〜２.８の並列のネットワーク接続部８.１は、機械ネットワーク４に接続されている。例えば産業用イーサネットによって構成されている機械ネットワーク４は、制御コンポーネント２.１〜２.８をセクション制御ステーション３１.１に接続している。並列的に分析ネットワーク６は、制御コンポーネント２.１〜２.８をセクション分析ステーション３２に接続している。
図４における図面から分かるように、全部で１２の加工ステーションの機械コンポーネントが、１つの機械セクション３.１にまとめられている。機械コンポーネント１.１〜１.８の、機械セクション３.１の内部に設けられた制御コンポーネント２.１〜２.８は、すべて機械ネットワーク４内に組み込まれていて、かつセクション制御ステーション３１.１に接続されている。それに相応して機械セクション３.１の制御コンポーネント２.１〜２.８は、分析ネットワーク６を介してセクション分析ステーション３２.１に接続されている。
機械設備には、複数の機械セクションが設けられており、このとき本実施例では、機械セクションのうちの２つの機械セクションだけが示されている。機械セクション３.１，３.２に割り当てられたセクション制御ステーション３１.１，３１.２は、機械ネットワーク４内に組み込まれていて、中央の機械制御ステーション５に接続されている。それに相応して機械セクション３.１，３.２のセクション分析ステーション３２.１，３２.２もまた、分析ネットワーク６内に組み込まれていて、かつ中央の分析ステーション７に接続されている。分析ステーション７は、インターネットインタフェース９を介して外部の診断ステーション３５に接続されている。
通信およびデータ伝送のための機能は、ここでは上に述べた実施例と同様に行われるので、リアルタイムパラメータおよびデータは、分析ネットワーク６を介して分析ステーション７に直接供給可能である。このとき場合によっては第１の予備分析を、それぞれの機械セクションに割り当てられたセクション分析ステーションによって実施することができる。直接的なデータ交換のために、分析ステーション７は機械制御ステーション５に接続されている。中央の機械制御ステーション５を介して全機械設備を、糸のテクスチャリングのために制御することができる。監視および分析は、好ましくは中央の分析ステーション７によって行われる。大量のデータについては、外部の診断ステーション３５において分析し、診断を取りまとめることができる。
合成糸を製造および／または処理するための本発明に係る機械設備は、特にリアルタイムデータに基づく品質分析によって傑出している。このときプロセス最適化を、継続する製造プロセスまたは処理プロセス中に実施することができる。プロセス障害の発生時には、相応の診断を、リアルタイムパラメータ伝送を介して機械制御とは無関係に実施することができる。さらに予期メンテナンスをデータ分析から求めることができる。
機械ネットワークおよび分析ネットワークを実現するための、機械設備の内部における配線コストを最小にするために、ネットワークのうちの少なくとも１つのネットワークをワイヤレスで実施することも可能である。このとき機械ネットワークは、例えば無線ネットワークとして構成されていてよい。好ましくは、ワイヤレスのネットワークを、ＷＬＡＮスタンダードに従って構成することができるので、すべての制御コンポーネントは、局部的な機械無線ネットワークを介して中央の機械制御ステーションに接続されている。しかしながらまた同様に、リアルタイム対応の分析無線ネットワークが機械設備内に設置されていてもよい。

Claims (8)

  1. 合成糸を製造または処理するための機械設備であって、アクチュエータおよび／またはセンサを備えた多数の機械コンポーネント（１.１〜１.６）と、前記機械コンポーネント（１.１〜１.６）に制御のために割り当てられている多数の制御コンポーネント（２.１〜２.６）とが設けられており、前記制御コンポーネント（２.１〜２.６）は、機械ネットワーク（４）によって中央の機械制御ステーション（５）に接続されている、機械設備において、
    前記制御コンポーネント（２.１〜２.６）は、分析ネットワーク（６）によって中央の分析ステーション（７）に並列的に接続されている
    ことを特徴とする、機械設備。
  2. 前記分析ネットワーク（６）は、データ伝送のためにリアルタイム対応のＢＵＳシステムによって構成されている、
    請求項１記載の機械設備。
  3. 前記機械ネットワーク（４）は、データ伝送のために産業用イーサネットによって構成されている、
    請求項１または２記載の機械設備。
  4. 前記制御コンポーネント（２.１〜２.６）は、少なくとも２つのネットワーク接続部（８.１，８.２）を有しており、前記ネットワーク接続部（８.１，８.２）のうちの１つのネットワーク接続部は、リアルタイムネット接続部として構成されている、
    請求項１から３までのいずれか１項記載の機械設備。
  5. 前記機械制御ステーション（５）は、別体のリアルタイムネット接続部（４０）を介して前記分析ネットワーク（６）に接続されている、
    請求項１から４までのいずれか１項記載の機械設備。
  6. 前記分析ステーション（７）は、インターネットインタフェース（９）を有しており、かつ前記分析ステーション（７）は、外部の診断ステーション（３５）に接続されている、
    請求項１から５までのいずれか１項記載の機械設備。
  7. 前記分析ステーション（７）と前記機械制御ステーション（５）とは、データ交換のために互いに接続されている、
    請求項１から６までのいずれか１項記載の機械設備。
  8. 前記機械ネットワーク（４）および／または前記分析ネットワーク（６）は、ワイヤレスにＷＬＡＮスタンダードに従って構成されている、
    請求項１から７までのいずれか１項記載の機械設備。
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