JP7216091B2 - 巻取り装置を監視するための方法、および巻取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載された、溶融紡糸プロセスにおいて糸用の巻取り装置を監視するための方法、および請求項６の前提部に記載された、溶融紡糸プロセスにおける糸用の巻取り装置に関する。

合成糸の製造が行われる溶融紡糸プロセスでは、ポリマメルトから、束ねられたフィラメントのそれぞれ１つの群から成る糸が形成され、これらの糸は冷却後に引き出されて、パッケージに巻き取られる。このとき糸の物理的な特性は、ほぼ引出しおよび延伸ならびに後続の巻取りによって確定される。したがって、溶融紡糸プロセスにおいてはいわゆるテークアップシステムが極めて重要であることが公知である。このとき糸を引き出すために紡糸装置の下に配置されている、ゴデット装置および巻取り装置がテークアップシステムと呼ばれる。このようなテークアップシステムは、今日、ここでは巻取り装置と呼ばれている機械ユニットとして度々使用される。

このような巻取り装置は、例えば独国特許出願公開第１０２００７０４９４５９号明細書に基づいて公知である。したがってこの公知の巻取り装置は、駆動される１つのゴデットユニット、複数の巻取りユニットの上流に配置されている複数の変向ローラ、および１つの制御装置を含んでいる。ゴデットユニットは、糸群として通常紡糸装置から引き出されるすべての糸を一緒に案内する。ゴデットユニットからの進出後に、糸の分離が行われ、これによって、それぞれ個々の糸を巻き取りユニットのうちの１つの巻取りユニットにおいてパッケージに巻成することができる。巻取りを監視するために、変向ローラのうちの少なくとも１つの変向ローラの作動パラメータが監視される。このようにすると、変向ローラの回転数または変向ローラの支持力によって、糸のうちの１本の糸の案内をその均一性に関してコントロールすることができる。

しかしながら公知の方法および公知の巻取り装置では、糸群の案内はまったくコントロールされていないままである。しかしながらまさにゴデットユニットにおける糸の引出しおよび延伸は、物理的な特性に決定的な影響を及ぼすので、巻取りユニットへの糸群の均一な引出しおよび支障のない分離は、後の糸品質に対して極めて重要である。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、巻取り装置を監視するための方法、および冒頭に述べた形式の巻取り装置を改良して、糸群の案内および糸の分離案内を監視することができる、方法および巻取り装置を提供することである。

本発明の別の目的は、監視を、糸群の案内および個々の糸の案内によって決定的な影響を受ける作動パラメータを用いて行うことにある。

この課題は本発明によれば、巻取り装置を監視するための方法のためには、ゴデットユニットの１つのゴデットモータのモータトルク、および／または駆動される変向ローラのうちの１つの変向ローラのローラモータの少なくとも１つのモータトルクを、作動パラメータとして監視することによって解決される。

巻取り装置のための解決策は、センサ手段が、ゴデットユニットのゴデットモータの制御器に、かつ／または変向ローラのうちの１つの変向ローラのローラモータの少なくとも１つの制御ユニットに、モータトルクを検出するために対応配置されていることにある。

本発明の好適な発展形態は、それぞれの従属請求項の特徴および特徴の組合せによって定義されている。

本発明が利用している認識は、糸を案内するためまたは糸群を案内するためには、引出し時または巻取り時に所望の糸張力を生ぜしめるために、１つのローラの駆動装置の確定されたモータトルクが必要であるということである。その点ではゴデットユニットの１つのゴデットモータのモータトルク、または変向ローラの１つのローラモータのモータトルクが、糸案内の均一性をコントロールするために特に適している。したがってモータトルクの監視によって、糸群の引出し、糸群の案内および延伸、または糸の巻取りおよび分離をコントロールすることができる。これによって本発明に係る方法は、溶融紡糸プロセスにおいて高い均一性を備えた糸を生ぜしめるために特に好適である。

しかしながらここで明確に付言しておくと、モータトルクの検出は基本的に、モータ電流およびモータ電圧の直接的な測定または間接的な測定によって行うことが可能である。

ゴデット駆動装置の、溶融紡糸プロセスにおいて発生するモータトルクは、例えば糸の数、糸番手、延伸率、軸受摩擦、および特に風による損失（Windverlust）のような多くのパラメータに関連しているので、本発明に係る方法の特に好適な発展形態では、モータトルクの少なくとも１つのプロセス値を検出し、プロセス値を記憶し、かつモータトルクの、後の時点で検出された運転状態の値を、プロセス値と比較する。このようにすると、溶融紡糸プロセスの開始時に、モータトルクの、パラメータの調節後に発生するプロセス値を検出することができる。次いでこのプロセス値は、後続の運転状態の値を評価することを目的として、監視のために役立つ。これによって、以前は経験的に求められていた目標値の設定を省くことができる。

主として制御信号を伝達する汎用のバスシステムを介したデータ伝達を保証するために、本発明に係る方法の好適な発展形態によれば、モータトルクの運転状態の値を、継続的に時間をおいて検出して、プロセス値と比較する。このようにすると、プロセス監視を比較的僅かなデータ量によって実現することができる。

しかしながらまた基本的には、モータトルクの運転状態の値を、連続的に中断なしに求めるという可能性もある。

紡糸装置からの糸群の引出し時に、個々の糸は、ゴデットユニットにおける糸の処理間隔に関係する比較的大きな紡糸ピッチに基づいて、種々様々な変向、ひいては種々様々な案内ヒストリを有するので、巻取りユニットにおけるローラモータのモータトルクのプロセス値を求める場合に、方法の好適な変化形態では、モータトルクのプロセス値をローラモータ毎に検出し、かつモータトルクのプロセス値の平均値を基準値として確定する。このようにすると、既に基準値とのプロセス値の比較から、糸の巻取り時の糸案内における、場合によっては発生する差異を認識することができる。

次いでプロセスの均一性を監視するために、モータトルクの運転状態の値をローラモータ毎に検出し、かつ基準値と比較する。このようにすると、巻取りユニットのそれぞれの巻取りユニットを、糸が巻取り張力の所望の均一性をもってパッケージに巻成されるか否かに関して監視することができる。

本発明に係る巻取り装置は、糸群の引出しまたは延伸と、糸の個別案内とを監視できることによって傑出している。さらに糸群の案内時に監視された作動パラメータを、糸の個別案内時に発生する作動パラメータと互いに関連させて比較することでき、この結果ここでも場合によっては発生する差異が早期に認識される。そのために本発明に係る巻取り装置では、センサ手段は、ゴデットユニットのゴデットモータの制御器に、かつ／または駆動される変向ローラのうちの１つの変向ローラのローラモータの少なくとも１つの制御ユニットに、モータトルクを検出するために対応配置されている。このときセンサ手段は、モータトルクの直接的な値を検出するのに適していても、または択一的に、モータトルクに変換されるモータ電流およびモータ電圧を測定するのに適していてもよい。ゴデットモータまたはローラモータのモータトルクには、糸案内のために重要なすべてのパラメータが存在している。例えば１本または複数本の糸における糸引張り力は、それぞれの駆動装置のモータトルクに対する直接的な影響を有している。同様に糸の数および糸番手は、ゴデットモータのモータトルクに影響を及ぼす。さらにモータトルクは、それぞれのゴデットユニットおよびそれぞれの変向ローラの状態に関する情報をも含んでいる。したがって軸受摩擦または風による損失も、ゴデットモータまたはローラモータの高速時にはモータトルクに影響を及ぼす。

糸群の監視の他に、巻取りユニットにおける個別糸の完全監視を実現するために、複数の制御ユニットが、複数のローラモータのために設けられており、このとき複数のセンサ手段が、監視ユニットに接続されている。

本発明に係る巻取り装置の好適な発展形態によれば、センサ手段は、モータ電流の電流計によって形成されており、モータ電流は、作動パラメータとしてのモータトルクに変換される。

そのために監視ユニットは評価電子機器を有しており、この結果プロセスの開始時にモータトルクのプロセス値が、かつプロセス中に、モータトルクの継続的に求められる運転状態の値が検出可能である。さらなる評価のために監視ユニットは、メモリおよびコンパレータを備えて構成されていて、かつ制御装置の内部に組み込まれている。このように構成されていると、トルクの継続的に求められる運転状態の値を、モータトルクの記憶されたプロセス値と連続的に比較することができる。

ゴデットモータおよびローラモータの構成に関連して、制御器または制御ユニットは別個に配置されている。しかしながら特に好適な構成では、制御器は、制御電子機器としてゴデットモータ内に、かつ／または制御ユニットは、制御電子機器としてローラモータ内に組み込まれている。そのためにゴデットモータおよび／またはローラモータは、例えばブラシレスの同期モータによって形成されていてよい。

巻取り装置を監視するための本発明に係る方法および本発明に係る巻取り装置は、フレキシブルに使用可能であり、かつ公知のすべての合成糸を製造するために適している。したがってゴデットユニットの構成に関連して、複数のゴデットの使用によって完全延伸された糸を、または僅かな数のゴデットによって部分延伸された糸を製造することができる。組み込まれたゴデットユニットを備えた本発明に係る巻取り装置は、完全なテークアップシステムとして、公知のすべての紡糸装置と組み合わせることが可能である。このようにして紡糸装置において生ぜしめられた糸群を、巻取り装置のゴデットユニットによって直接引き出すことができる。

次に本発明に係る方法についてさらに説明するために、添付の図面を参照しながら、本発明に係る巻取り装置の幾つかの実施例について詳説する。

本発明に係る巻取り装置の実施例を概略的に示す側面図である。 図１に示された実施例を概略的に示す正面図である。 巻取り装置の巻取りユニットにおける、糸の個別案内のために駆動される変向ローラを、概略的に示す平面図である。 巻取り装置の制御装置の監視ユニットの構造を概略的に示す図である。 巻取り装置の巻取りユニットにおける駆動される変向ローラの別の実施例を、概略的に示す平面図である。

図１および図２には、本発明に係る巻取り装置の１実施例が複数の見方で示されている。図１には実施例が側面図で、図２には正面図で示されている。本発明に係る巻取り装置の実施例は、図１および図２においてそれぞれ、複数の糸７.１から成る糸群７が同時に個々のパッケージ１５に巻成される作動状況で示されている。糸群７は、巻取り装置の上流に配置された紡糸装置において直接押し出されて冷却される。ここでは図示されていない紡糸装置および図示された巻取り装置は、一緒になって溶融紡糸プロセスにおいて合成糸を製造するために働く。

図１および図２に示された実施例の以下における記載は、両方の図のうちのいずれかを特に参照しない限り、両方の図に関するものである。

巻取り装置は、本実施例ではゴデットユニット１を有しており、このゴデットユニット１は、ゴデット保持体１.４に保持されている。ゴデット保持体１.４は、全部で５つの巻取りユニット３.１～３.５を含んでいる機械フレーム２に支持されている。

ゴデットユニット１は、本実施例ではＳ字形の糸走路に配置された２つのゴデット１.１，１.１’と、対応配置されたゴデットモータ１.２，１.２’とによって構成される。ゴデットモータ１.２，１.２’のそれぞれのゴデットモータには、制御器１.３，１.３’が対応配置されている。

機械フレーム２内に形成された巻取りユニット３.１～３.５は、突出している巻取りスピンドル１１.１に沿って延びている。巻取りユニットの数は一例である。例えば１０、１２またはさらに多くの巻取りユニットが、互いに並んで平行に機械フレーム２内に形成されていてよい。

巻取りスピンドル１１.１は、回転可能に支持されたターンテーブル１２に保持されていて、このターンテーブル１２は、１８０°ずらされて第２の巻取りスピンドル１１.２を保持している。巻取りスピンドル１１.１，１１.２には、それぞれ２つのスピンドル駆動装置１３.１，１３.２が対応配置されている。ターンテーブル１２の回転運動は、テーブル駆動装置１４によって制御される。ターンテーブル１２の回転運動によって、巻取りスピンドル１１.１，１１.２を交互に交換領域と作動領域とに旋回させることができる。巻取りスピンドル１１.１，１１.２の周囲には、複数の巻管１６が配置されているので、巻取りユニット３.１～３.５毎に１つのパッケージ１５を、巻管１６のうちの１つの巻管に巻成することができる。

図１および図２に示された作動状況において、巻取りスピンドル１１.１においては全部で５つのパッケージ１５が同時に巻成される。

糸７.１をパッケージ１５に巻成するために、綾振り装置１７が設けられており、この綾振り装置１７は、それぞれの巻取りユニット３.１～３.５に対して、糸を往復案内する１つの綾振り手段を有している。このとき綾振り手段としては、振動する糸ガイドまたは並進運動させられる複数の糸ガイドを使用することができる。綾振り装置１７は、綾振り駆動装置１７.１によって駆動される。

パッケージ１５の周囲における糸の巻重ねは、回転可能な圧着ローラ１８によって助成され、この圧着ローラ１８は、すべての巻取りユニット３.１～３.５にわたって延びていて、かつパッケージ１５の周囲に接触している。

ゴデットユニット１から引き出された糸群７を分離させ、かつ巻取りユニット３.１～３.５に供給するために、巻取りユニット３.１～３.５の走入領域にはそれぞれ１つの変向ローラ４.１～４.５が配置されている。変向ローラ４.１～４.５は、回転可能に支持されていて、かつそれぞれローラモータ５.１～５.５によって駆動されている。変向ローラ４.１～４.５は、機械フレーム２に支持されているローラ保持体２０に保持される。ローラモータ５.１～５.５のそれぞれのローラモータには、それぞれ１つの制御ユニット６.１～６.５が対応配置されている。

さらなる説明のために、図１および図２の他に、追加的に図３を参照する。図３には、ゴデットユニット１および変向ローラ４.１～４.５が平面図で示されている。変向ローラ４.１～４.５は、ローラ保持体２０に回転可能に支持されていて、かつ反対側に位置するように配置されたローラモータ５.１～５.５に接続されている。ローラモータ５.１～５.５に対応配置された制御ユニット６.１～６.５は、それぞれ１つのセンサ手段１０を有しており、このセンサ手段１０は、この場合、それぞれ１つの電流計１０.１～１０.５によって構成されている。制御ユニット６.１～６.５および電流計１０.１～１０.５は、例えばバスシステムを介して制御装置８に接続されている。制御装置８は、特に電流計１０.１～１０.５に接続されている監視ユニット９を含んでいる。

両ゴデットモータ１.２，１.２’の制御器１.３，１.３’は、同様にそれぞれ１つの電流計１０.６，１０.７を有しており、電流計１０.６，１０.７は、制御器１.３，１.３’を介して制御装置８および監視ユニット９に接続されている。

図１の図面から分かるように、制御装置８は駆動制御ユニット１９に接続されており、この駆動制御ユニット１９は、スピンドル駆動装置１３.１，１３.２、テーブル駆動装置１４、および綾振り駆動装置１７.１に対応配置されている。

図１および図２に示された実施例では、溶融紡糸プロセスにおけるプロセス開始時に、最初に糸群７が吸込みインジェクタを用いて、ゴデットユニット１のゴデット１.１，１.１’と巻取りユニット３.１～３.５の変向ローラ４.１～４.５とに仕掛けられ、これによって糸群７の糸７.１を、巻取りスピンドル１１.１または巻取りスピンドル１１.２のいずれかに巻き始めることができる。巻き始めが行われるや否や、例えばゴデット１.１の制御器１.３においてモータ電流が電流計１０.７によって測定され、かつ監視ユニット９の内部においてモータトルクに変換される。ゴデットモータ１.２のトルクの、この時点において測定された値は、プロセス値と呼ばれ、かつ後のプロセス監視のために記憶される。プロセスの進行継続時に、電流計１０.７の信号は監視ユニット９において連続的にまたは断続的に、モータトルクのその都度の運転状態の値に変換される。モータトルクの、後の時点において検出された運転状態の値は、次いでトルクの、最初に求められたプロセス値と比較される。このようにして紡糸装置からの糸群７の引出しを、継続的に監視することができる。これによって不自然な偏差発生時に、プロセスへの介入が可能である。

巻取りユニットを監視するために、かつ特に個別糸７.１への糸群の分離を監視するために、追加的にまたは択一的に、制御ユニット６.１～６.５における電流計１０.１～１０.５の信号が監視ユニット９に供給される。監視ユニット９において、ローラモータ５.１～５.５のそれぞれのローラモータに関して、瞬間的なモータトルクのその都度の値が求められる。このとき同様に、モータトルクの、プロセス開始時に検出された値を、プロセス値として記憶し、かつシステムにおいて格納することができる。モータトルクの、時間的に後で求められた値は、運転状態の値として検出され、かつ記憶されたプロセス値と比較される。このようにして、それぞれ個々の巻取りユニット３.１～３.５の均一な糸案内および巻取りを、連続的に監視することができる。

さらに糸群７の延伸をゴデットユニット１の完全監視によって拡張させることも可能である。このとき制御装置１.３’における電流計１０.６の測定信号が、監視ユニット９に伝達され、かつこの監視ユニット９によって、ゴデットモータ１.２’のモータトルクの値に変換される。このようにして両ゴデットモータ１.２，１.２’のモータトルクの関係を、糸群７の延伸の監視のために使用することができる。

さらに、変向ローラ４.１～４.５の上流におけるゴデット１.１のモータトルクは、合計信号としてローラモータ５.１～５.５の個別信号との関連において比較される。

このとき基本的には、変向ローラ４.１～４.５を互いに異なる周速度で制御することも可能であり、これによってゴデット１.１のゴデットモータ１.２’のモータトルクに対する、ローラモータ５.１～５.５のモータトルクにおけるそれぞれ等しい関係を得ることができる。これにより好ましくは糸群７の分離時における案内もしくは糸張力における不均一性を、好適に補償することができる。

しかしながらまた基本的には、変向ローラ４.１～４.５の周速度が等しい場合には、モータトルクの、最初に求められたプロセス値を合算し、かつ平均値を計算することよって基準値に変換するという可能性がある。これによってこの基準値を、ローラモータ５.１～５.５のモータトルクの運転状態の値の監視および判定のために使用することができる。

監視を実施するために、図４には監視ユニット９の構造が概略的に例示されている。このとき監視ユニット９は、センサ手段１０もしくは電流計１０.１～１０.７によって供給された測定信号Ｉ_ｔを評価するために、評価電子機器９.１を有している。評価電子機器９.１には、電子式のメモリ９.２とコンパレータ９.３とが対応配置されている。メモリ９.２は、モータトルクのプロセス値Ｍ_ｐを記憶するために働く。コンパレータ９.３内において、モータトルクの、メモリ９.２内に格納されたプロセス値Ｍ_ｐが、モータトルクのそれぞれの運転状態の値Ｍ_ｚと比較される。このときモータトルクの求められた差異Δ_Ｍを、可能な限り均一なプロセス案内、ひいては糸の引出しおよび巻取り時における糸品質の高い均一性を得るために利用することができる。

しかしながらここで付言しておくと、監視ユニット９に、ここでは図示されていないインタフェースを介して、ゴデットモータ１.２およびローラモータ５.１～５.５のモータトルクの、直接設定された目標値を与えることも可能である。このような場合にはモータトルクの運転状態の値を、設定された目標値と比較することができる。

上に述べた実施例では、ゴデットモータ１.２，１.２’およびローラモータ５.１～５.５は、制御器１.３および制御ユニット６.１～６.５が別個に配置されている同期機または非同期機によって形成される。しかしながらまた基本的には、制御電子機器がモータの内部に組み込まれているようなモータを使用するという可能性がある。例えばローラモータ５.１～５.５およびゴデットモータ１.２，１.２’は、選択的にブラシレスの同期モータによって形成されていてよく、このような同期モータでは、制御ユニット（制御電子機器）６.１～６.５はローラモータ５.１～５.５内に、かつ制御器１.３，１.３’はゴデットモータ１.２，１.２’内に組み込まれている。このような実施例が、図５に概略的に示されている。

本発明に係る巻取り装置の、図１および図２に示された実施例の構造は、一例である。特にゴデットユニット１は、図示の実施例では、いわゆるＰＯＹ糸を製造するのに適している。しかしながら本発明に係る方法および本発明に係る巻取り装置は、そのような糸の製造に制限されるものではない。逆に、糸群が、いわゆるＦＤＹ糸を生ぜしめるために完全延伸される、ゴデットユニットをも使用することができる。さらにまた、例えば巻縮糸またはテクニカルヤーンを製造するために、追加的な処理装置が組み込まれていてもよい。

したがって本発明に係る巻取り装置および本発明に係る方法は、合成糸を製造するための公知の溶融紡糸プロセスのそれぞれの溶融紡糸プロセスにおいて使用するために、フレキシブルに使用可能である。

Claims (10)

1. 溶融紡糸プロセスにおいて糸用の巻取り装置を監視するための方法であって、複数の糸を１つの糸群として、少なくとも１つの駆動されるゴデットユニットによって案内し、前記糸を前記糸群から分離後に複数の変向ローラによって複数の巻取りユニットに分配して、パッケージに巻成し、かつ少なくとも１つの作動パラメータを監視する、方法において、
   前記ゴデットユニットの１つのゴデットモータのモータトルク、および／または駆動される前記変向ローラのうちの１つの変向ローラのローラモータの少なくとも１つのモータトルクを、作動パラメータとして監視し、糸群の引出し、糸群の案内および延伸、または糸の巻取りおよび分離中の糸張力を監視するために、前記作動パラメータが監視される
   ことを特徴とする、方法。
2. 前記モータトルクの少なくとも１つの初期値を検出し、前記初期値を記憶し、かつ前記モータトルクの、後の時点で検出された現在値を、前記初期値と比較する、
   請求項１記載の方法。
3. 前記モータトルクの前記現在値を、継続的に時間をおいて検出して、前記初期値と比較する、
   請求項２記載の方法。
4. 前記モータトルクの前記初期値をローラモータ毎に検出し、かつ前記モータトルクの前記初期値の平均値を基準値として確定する、
   請求項２または３記載の方法。
5. 前記モータトルクの前記現在値をローラモータ毎に検出し、かつ前記基準値と比較する、
   請求項４記載の方法。
6. 溶融紡糸プロセスにおける合成糸用の巻取り装置であって、少なくとも１つのゴデットユニット（１）、複数の変向ローラ（４.１～４.５）、複数の巻取りユニット（３.１～３.５）、１つの制御装置（８）、および１つの監視ユニット（９）を備えており、該監視ユニット（９）は、作動パラメータを監視するために少なくとも１つのセンサ手段（１０）に接続されている、巻取り装置において、
   前記センサ手段（１０）は、前記ゴデットユニット（１）のゴデットモータ（１.２，１.２’）の制御器（１.３，１.３’）に、かつ／または駆動される変向ローラ（４.１～４.５）のうちの１つの変向ローラのローラモータ（５.１～５.５）の少なくとも１つの制御ユニット（６.１～６.５）に、モータトルクを検出するために対応配置されており、
   前記監視ユニット（９）は、前記モータトルクを作動パラメータとして監視し、糸群の引出し、糸群の案内および延伸、または糸の巻取りおよび分離中の糸張力を監視するために、前記作動パラメータが監視される
   ことを特徴とする、巻取り装置。
7. 複数の制御ユニット（６.１～６.５）が、複数のローラモータ（５.１～５.５）のために設けられており、かつ前記制御ユニット（６.１～６.５）に分配された複数のセンサ手段（１０）が、前記監視ユニット（９）に接続されている、
   請求項６記載の巻取り装置。
8. 前記センサ手段（１０）は、モータ電流の電流計（１０.１～１０.７）からなり、前記モータ電流は、作動パラメータとしてのモータトルクに変換される、
   請求項６または７記載の巻取り装置。
9. 前記監視ユニット（９）は、評価電子機器（９.１）、メモリ（９.２）、およびコンパレータ（９.３）を備えて、前記制御装置（８）の内部に組み込まれている、
   請求項６から８までのいずれか１項記載の巻取り装置。
10. 前記制御器（１.３，１.３’）は、制御電子機器として前記ゴデットモータ（１.２，１.２’）内に、かつ／または前記制御ユニット（６.１～６.５）は、制御電子機器として前記ローラモータ（５.１～５.５）内に組み込まれている、
    請求項６から９までのいずれか１項記載の巻取り装置。

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