WO2014090617A1 - Verfahren und einrichtung zur steuerung einer faserproduktionsmaschine - Google Patents

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Arnulf Sauer
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/32—Counting, measuring, recording or registering devices

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a fiber production machine according to the preamble of claim 1 and to a device for carrying out the method for controlling a fiber production machine according to the preamble of claim 8.
  • the production of, in particular, synthetic fibers and threads is carried out with different production machines depending on the respective process.
  • the production of the fibers and filaments is generally carried out by means of so-called melt spinning apparatus, in which the processing units are formed by an extruder, spinning pumps, spinnerets, godets, drawers and winders. In this case, several threads are usually spun simultaneously, stretched and wound up into coils.
  • the process units are for this purpose able to lead and treat a plurality of fibers or filaments simultaneously.
  • processing machines used for processing usually processing units are used, leading individual filaments or fiber bundles.
  • fiber production machines for the production of textured yarns usually have a plurality of processing stations, in each of which a plurality of process units for guiding, treating and stretching the threads is provided.
  • the fiber production machines use actuators and sensors in their process units to monitor and control the particular manufacturing process.
  • the actuators and sensors form functional units which are coupled to a control device via independent lines for the transmission of control or sensor signals.
  • the information exchange between the sensors and the control device is limited to sensor signals that contain information about the process or the process unit. In this case, it is assumed that the information transmitted by the respectively relevant sensor can be used directly for evaluation and control.
  • sensors are fundamentally also subject to production tolerances, which could lead to individual signal deviations.
  • Another object of the invention is to provide a method for controlling a fiber production machine and a control device in which, or in which a swapping of sensors is avoided.
  • the invention is characterized in that, at the beginning of the process, a comparison is made between the hardware used for detecting process parameters and the stored control software for evaluating the measured values. This can be advantageously avoided erroneous measurements or incorrect evaluations. Particularly for the production of artificial threads, the observance and the monitoring of process parameters such as the peripheral speeds of godets or the treatment temperatures of heating means are decisive for the Quality of the produced fiber products.
  • the sensor For comparison between the sensor hardware and the stored control software, the sensor generates a detection signal when activated, which is transmitted to the control unit. This makes it possible to identify the sensors used in the respective process unit.
  • the information about the identity of the sensor can be used within the control unit to trigger, for example, a process release.
  • the control unit could trigger a control command to indicate to an operator the replacement of the unidentifiable sensor. This makes it possible to realize high production reliability in the production of fibers and threads.
  • the recognition signal can be advantageously generated as a binary code or a sequence of binary codes.
  • intelligent sensors which have different software updates depending on their date of manufacture, can advantageously be identified by means of a sequence of binary codes.
  • the activation of the sensor is usually carried out by applying a supply voltage s, so that immediately after switching on the power supply, a comparison between the sensor hardware and the control software takes place.
  • the sensor emits a detection signal only when a release generated by the control unit.
  • a release signal to the sensor is derived via the control unit, which is requested to deliver a detection signal.
  • the development of the invention is particularly preferably carried out, in which a specific control program coordinated with the sensor is assigned to the detection signal within the control unit.
  • a specific control program coordinated with the sensor is assigned to the detection signal within the control unit.
  • sensor-specific properties such as a calibration can be taken into account individually.
  • the sensors are assigned depending on the state of manufacture or the product type specific detection signals in order to be able to call specific control programs within the control unit.
  • the control device has at least one microcontroller in one of the sensors, which generates a sensor-specific detection signal.
  • the detection signal is triggered when the sensor is activated and transmitted to the control unit.
  • an evaluation unit is contained in the control unit, by means of which a control program assigned to the detection signal can be activated.
  • each specific sensor is assigned a corresponding control program.
  • the development of the control device is preferably used, in which product-specific detection signals can be generated upon activation of the sensors by associated microcontrollers, to which within the control device stored different control programs are reserved. In this way, appropriate control programs can be assigned to each of the sensors involved in the process control.
  • the control device according to the invention can be used particularly advantageously in fiber production machines for the production of synthetic threads.
  • Such fiber production machines have to wind the threads processing units, which have several driven winding spindles as a winding machine.
  • the sensor is preferably designed as a speed sensor and the actuator as a spindle motor.
  • the godets of drafting devices can be incorporated into the control concept according to the invention, so that the sensor could be designed as a speed sensor and the actuator as a godet motor.
  • the control device is basically not limited to specific types of sensors. So there is also the possibility that the sensor as a yarn tension sensor and the actuator are designed as a texturing motor, which is usually in the processing unit for Texturing threads are used. What is important here is that an actual value recording coordinated with the process management is guaranteed.
  • Fig. 1 shows schematically a view of a fiber production machine for producing synthetic threads
  • FIG. 2 schematically shows a godet drive of the drawing device from FIG.
  • Fig. 3 shows schematically a view of a fiber production machine for texturing synthetic threads
  • FIG. 1 schematically shows a view of a fiber production machine for the production of synthetic threads.
  • Such melt-spinning machines usually have a plurality of spinning positions, which are independently controllable for producing a group of threads.
  • the melt spinning machine has in the spinning position a spinning device 1, a drawing device 2 and a winding device 3, which are usually arranged vertically to each other to a yarn path.
  • the spinning device 1 has a heated spinning beam 8, on whose underside a plurality of spinnerets 9 are held.
  • a spinning pump 7 is arranged, which is designed as a multiple pump and is connected via a distributor system not shown here in detail with the spinnerets 9.
  • each spinneret 9 is supplied with a separate flow of a polymer melt.
  • the spinning pump 7 has a pump drive 7.1 and a pump control unit 7.2.
  • the polymer melt is produced by an extruder 5 in this embodiment.
  • the extruder 5 is operated via an extruder drive 5.1 and an extruder control device 5.2.
  • a measuring head On the outlet side of the extruder 5 usually a measuring head is arranged, which contains at least one pressure sensor and a temperature sensor. In this embodiment, by way of example only the pressure sensor 5. 3 is shown.
  • the spinnerets 9 arranged on the underside of the spinneret 8 each have on their undersides a nozzle plate (not illustrated here) with a plurality of nozzle bores in order to extrude a multiplicity of filaments from the nozzle bores.
  • a nozzle plate not illustrated here
  • the cooling of the filaments is carried out by a cooling device 19, which is formed directly below the spinning beam 8.
  • the cooling device 19 has blowing means, not shown here, in order to cool the freshly extruded filament strands by means of a cooling air.
  • a preparation device 10 is provided between the spinning device 1 and the drawing device 2 in order to wet the filament bundles.
  • the drawing device 2 has two driven godets 11 and 12, which are looped around several times by the yarn sheet.
  • each galette 11 and 12 are each a deflection roller
  • the godet 11 is driven by a godet motor 11.1 and the godet 12 via a godet motor 12.2.
  • Each of the godet motors 11.1 and 12.1 is assigned a godet control device 11.2 and 12.2.
  • For detecting the input speed of the godet 11 is a speed sensor 11.3 and the godet 12, a speed sensor 12.3 assigned.
  • the winding device 3 For receiving the drawn threads, the winding device 3 is provided with two winding spindles 13 and 14, which are held on a rotatable winding turret not shown here.
  • the winding spindle 13 is associated with a spindle drive 13.1 and a speed sensor 13.2.
  • the Spulspin- del 14 is another spindle drive 14.1 and another speed sensor
  • the control device 4 has for this purpose a main control unit 18.
  • the main control unit 18 is preferably formed by a microprocessor in the form of a PC s to visualizations and To allow operations by an operator.
  • the main control unit 18 are each assigned a spinning control unit 16, a godet control unit 21 and a winding control unit 17 in a so-called master-slave constellation.
  • the spinning control unit 16 is used to control and monitor the actuators and sensors of the spinning device 1. Accordingly, the actuators and sensors of the drawing device 2 are controlled by the godet control unit 21 and the actuators and sensors on the winding device 3 by the winding control unit 17 and monitored.
  • the sensors can generate a detection signal upon activation and supply them to the respective control device. This functionality is shown using the example of the godet 11 and the associated godet control unit 21 in FIG. 2.
  • the rotational speed sensor 11. 3 has a microcontroller 22.
  • the speed sensor 11.3 of the godet 11 is connected via a signal line 23 to the godet control unit 21.
  • the godet control unit 21 has an evaluation unit 24.
  • the godet control unit 21 is coupled via a control line 25 to the godet control unit 11.2 and the godet motor 11.1.
  • a Detection s signal generated upon activation of the speed sensor 11.3 by the microcontroller 22 a Detection s signal generated. The activation could be initiated for example by a voltage supply of the speed sensor 11.3.
  • the detection signal which is usually generated as a binary code or as a sequence of a plurality of binary codes, is supplied to the godet control unit 21 via the signal line 23.
  • the detection signal is received and analyzed via the evaluation unit 24. The analysis could be done by comparing the transmitted detection signal with stored and allowed detection s signals within the godet control unit 21.
  • a plurality of sensor-specific control programs are stored, so that after identification of the speed sensor 11.3, a corresponding assignment of the control program takes place.
  • the control program contains the characteristic variables which are specific to the respective sensor, for example measuring range, calibration, etc. The production process can now be started.
  • the godet control unit 21 could send a control command to the main control unit to notify an operator of an unidentified sensor.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a fiber production machine with the control device according to the invention.
  • the embodiment shown in FIG. 3 is a texturing machine having a plurality of processing stations. In each processing point a plurality of process units are arranged in a machine frame to a yarn path. A first group of process units is formed by a delivery mechanism 26, which deducts a thread from a supply spool of a gate 28.
  • the other process units of a processing station will be described below.
  • a heater 30 and a cooling device 31 In the thread running direction behind the first delivery mechanism 26 is a heater 30 and a cooling device 31.
  • the heater 30 and the cooling device 31 are arranged in a thread running plane above the first delivery mechanism 26 and span an operating gear 38.
  • the false twist unit 32 is driven by a Texturiermotor 33, which is associated with a Texturier horrinate 44.
  • the thread 29 is subsequently taken up by a second delivery mechanism 35 and guided via a third delivery mechanism 36 to a winding station 37.
  • the winding station 37 has a width which comprises the yarn path of three adjacent processing points.
  • the delivery mechanisms 26 and 35 are constructed identically in this exemplary embodiment and are each formed by a godet 39 and an overflow roller 40 assigned to the godet 39.
  • the godet 39 is driven by a godet motor 41.
  • the overrunning roller 40 is freely rotatably mounted, so that the yarn 29 is guided over the godet 39 and the overrunning roller 40 with a plurality of wraps.
  • the godet motors 41 are connected via godet controllers 42.1 and 42.2 to a machine control unit 43. Likewise, the thread tension transmitter 34 is coupled to the machine control unit 43.
  • the thread tension sensor 34 is designed with a microcontroller to generate a detection signal when activated.
  • the detection signal is given to the machine control unit 43, so that a comparison between the sensor hardware and the control software is possible before the start of the process.
  • a control program tuned thereto can be activated in the machine control unit 43 to monitor and control the texturing process.
  • the yarn tension sensor 34 and the machine control unit 43 are formed analogously to the embodiment of FIG. 2, so that no further explanation follows at this point.
  • the sensor signal of the thread tension sensor 34 can then be used to set a pressure medium change on the texturing motor 33 via the texturing control device 44.
  • the embodiments of the control device according to the invention for a fiber production machine shown in FIGS. 1 and 3 are exemplary.
  • the sensor process relevant for process control can be included in a recognition cycle.
  • the detection signal is sent when activating the sensors for a short period of time.
  • a time span of 20 seconds is sufficient to match all sensors involved in the process with the stored control software.
  • the adjustment can be performed in max. For 30 seconds.
  • control unit gives the associated sensor an enable signal. Only after receiving the enable signal within the sensor, the detection ssignal is generated and passed to the control unit. Thus, individual adjustments can be made after, for example, a process interruption and a replacement of one of the sensors.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Faserproduktionsmaschine sowie eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Derartige Faserproduktionsmaschinen weisen mehrere Prozessaggregate mit mehreren Aktoren und mehreren Sensoren auf, die zum Informationsaustausch mit zumindest einer Steuereinheit gekoppelt sind. Um einen Abgleich zwischen dem installierten Sensor und der in der Steuereinheit hinterlegten Steuersoftware vornehmen zu können, wird erfindungsgemäß der Sensor bei Aktivierung ein Erkennungssignal erzeugen und an die Steuereinheit senden. Hierzu weist der Sensor einen Mikrokontroller auf, der das Erkennung s signal erzeugt und eine Übertragung an die Steuereinheit bewirkt.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Faserproduktionsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Faserproduktionsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrich- tung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung einer Faserproduktionsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Die Herstellung von insbesondere synthetischen Fasern und Fäden wird in Abhängigkeit des jeweiligen Prozesses mit unterschiedlichen Produktions- maschinen ausgeführt. Das Erzeugen der Fasern und Fäden wird in der Regel mit sogenannten Schmelzspinnvorrichtungen durchgeführt, bei welchem die Prozessaggregate durch einen Extruder, Spinnpumpen, Spinndüsen, Galetten, Verstreckeinrichtungen und Aufwickeleinrichtungen gebildet werden. Hierbei werden üblicherweise mehrere Fäden gleichzeitig gespon- nen, verstreckt und zu Spulen aufgewickelt. Die Prozessaggregate sind hierzu in der Lage, eine Mehrzahl von Fasern oder Fäden gleichzeitig zu führen und zu behandeln. Demgegenüber werden bei den zur Veredelung eingesetzten Produktionsmaschinen in der Regel Prozessaggregate eingesetzt, die einzelne Fäden oder Faserbündel führen. So weisen Faserproduk- tionsmaschinen zur Herstellung texturierter Garne üblicherweise eine Vielzahl von Bearbeitungs stellen auf, in denen jeweils mehrere Prozessaggregate zum Führen, Behandeln und VerStrecken der Fäden vorgesehen ist.
Unabhängig von dem Typ der Maschine und des Prozesses verwenden die Faserproduktionsmaschinen in ihren Prozessaggregaten Aktoren und Sensoren, um den jeweiligen Herstellungsprozess zu überwachen und zu steuern. Hierbei besteht grundsätzlich der Wunsch, die Istzustände an den jeweiligen Prozessaggregaten oder der jeweiligen Prozessstufe auf ein Sollniveau zu führen, das die gewünschte Qualität des Faserproduktes gewährleistet. Hierzu ist es jedoch erforderlich, dass die innerhalb einer Steuerkette oder einer Regelung zusammenwirkende Mittel stets aufeinander abgestimmt sind, um beispielsweise bereits bei der Ist- Wert-Erfassung keine ungewünschten Abweichungen zu erhalten.
Zur Steuerung einer Faserproduktionsmaschine mit einer Vielzahl von Be- arbeitungsstellen ist beispielsweise aus der DE 10 2007 032 237 AI bekannt, dass die Aktoren und Sensoren Funktionseinheiten bilden, die über unabhängige Leitungen zur Übertragung von Steuer- oder Sensorsignalen mit einer Steuereinrichtung gekoppelt sind. Der Informationsaustausch zwischen den Sensoren und der Steuereinrichtung beschränkt sich dabei auf Sensorsignale, die Informationen über den Prozess oder dem Prozessaggregat enthalten. Dabei wird vorausgesetzt, dass die von den jeweilig betreffenden Sensor übermittelten Informationen unmittelbar zur Auswertung und Steuerung nutzbar sind. In der Praxis tritt nun primär das Problem auf, dass Sensoren grundsätzlich auch Fertigungstoleranzen unterliegen, die zu individuellen Signalabweichungen führen könnten. Desweiteren besteht das Problem, dass bei einer Mehrzahl von Prozessaggregaten in einer Faserproduktionsmaschine auch häufig baugleiche Sensoren jedoch mit unterschiedlichen Messbereichen Verwendung finden. Insoweit sind aufwändige Maßnahmen erforderlich, um beim Austausch von Sensoren die Verwechselung baugleicher Sensortypen mit unterschiedlichen Messbereichen zu vermeiden. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Faserproduktion smaschine sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit welchen bzw. welcher die zur Steuerung des Prozesses erforderliche Erfassung von Prozessparametern zuverlässig und mit größtmöglicher Sensorqualität ausführbar sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Steuerung einer Faserproduktionsmaschine sowie eine Steuereinrichtung bereitzustel- len, bei welchem, bzw. bei welcher ein Vertauschen von Sensoren vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zu Prozessbeginn ein Abgleich zwischen der zur Erfassung von Prozessparametern eingesetzte Hardware und der hinterlegten Steuersoftware zur Auswertung der Messwerte abgeglichen wird. Damit lassen sich Fehlmessungen oder auch Fehlauswertungen vorteilhaft vermeiden. Besonders für die Herstellung von künstlichen Fäden sind die Einhaltung und die Überwachung von Prozessparametern wie beispielsweise die Umfangsgeschwindigkeiten von Galetten oder die Behandlungstemperaturen von Heizmitteln maßgeblich für die Qualität der erzeugten Faserprodukte. Zum Abgleich zwischen der Sensorhardware und der hinterlegten Steuersoftware erzeugt der Sensor bei Aktivierung ein Erkennungssignal, das der Steuereinheit übermittelt wird. Damit ist die in dem jeweiligen Prozessaggregat eingesetzt Sensorik identifi- zierbar. Die Information über die Identität des Sensors kann innerhalb der Steuereinheit dazu genutzt werden, um beispielsweise ein Prozessfreigabe auszulösen. Für den Fall, dass ein nicht identifizierbares Erkennung ssignal vorliegt, könnte die Steuereinheit beispielsweise einen Steuerbefehl auslösen, um eine Bedienperson den Austausch des nicht identifizierbaren Sen- sors anzuzeigen. Damit lässt sich eine hohe Produktionssicherheit bei der Herstellung von Fasern und Fäden realisieren.
Das Erkennung ssignal lässt sich vorteilhaft als ein binärer Code oder eine Folge von binären Codes erzeugen. So lassen sich beispielsweise intelligen- te Sensoren, die in Abhängigkeit von ihrem Herstellung sdatum unterschiedliche Softwareupdates aufweisen, vorteilhaft über eine Folge von binären Codes identifizieren.
Um bei der Vielzahl von Prozessaggregaten innerhalb einer Faserprodukti- onsmaschine möglichst kurze Startzeiten zu erhalten, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Erkennung ssignal bei Aktivierung des Sensors während einer Zeitspanne von max. 30 Sekunden, vorzugsweise 20 Sekunden gesendet. Die Aktivierung des Sensors erfolgt in der Regel durch Anlegen einer Versorgung s Spannung, so dass unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung ein Abgleich zwischen der Sensorhardware und der Steuersoftware stattfindet. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Sensor erst bei einer durch die Steuereinheit erzeugten Freigabe ein Erkennungssignal abgibt. Hierzu wird über die Steuereinheit ein Freigabesignal an den Sensor abgeleitet, der zur Abgabe eines Erkennungssignals aufgefordert wird.
Zur Prozessführung ist die Weiterbildung der Erfindung besonders bevorzugt ausgeführt, bei welcher innerhalb der Steuereinheit dem Erkennungssignal ein spezifisches auf den Sensor abgestimmtes Steuerprogramm zugeordnet wird. Somit können beispielsweise sensorspezifische Eigenschaften wie beispielsweise eine Kalibrierung individuell berücksichtigt werden.
Dementsprechend sind den Sensoren in Abhängigkeit von Herstellungszustand oder vom Produkttyp spezifische Erkennungssignale zugeordnet, um innerhalb der Steuereinheit jeweils spezifische Steuerprogramme aufrufen zu können.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung weist zur Durchführung des Verfahrens bei einem der Sensoren zumindest einen Mikrokontroller auf, der ein sensorspezifisches Erkennung ssignal erzeugt. Das Erkennung ssignal wird bei Aktivierung des Sensors ausgelöst und an die Steuereinheit übertragen.
Zur Steuerung des Faserproduktionsprozesses ist in der Steuereinheit eine Auswerteeinheit enthalten, durch welches ein dem Erkennung ssignal zu- geordnetes Steuerprogramm aktivierbar ist. Insoweit wird jedem spezifischen Sensor ein entsprechendes Steuerprogramm zugeordnet. Für den Fall, dass an einem Prozessaggregat mehrere Sensoren beispielsweise zur Überwachung der Drehzahl und zur Überwachung einer Oberflächentemperatur der Galette eingesetzt werden, ist die Weiterbildung der Steuereinrichtung bevorzugt verwendet, bei welcher bei Aktivierung der Sensoren durch zugeordnete Mikrokontroller produktspezifische Erkennungssignale erzeugbar sind, zu denen innerhalb der Steuereinrichtung unterschiedliche Steuerprogramme gespeichert vorbehalten sind. So lässt sich zu jedem der in der Prozesssteuerung beteiligten Sensoren entsprechende Steuerprogramme zuordnen.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung lässt sich besonders vorteilhaft in Faserproduktionsmaschinen zur Herstellung von synthetischen Fäden einsetzen. Derartige Faserproduktionsmaschinen weisen zum Aufwickeln der Fäden Prozessaggregate auf, die als Aufspulmaschine mehrere angetriebene Spulspindeln aufweisen. Insoweit ist der Sensor bevorzugt als ein Drehzahlsensor und der Aktor als ein Spindelmotor ausgebildet.
Ebenso lassen sich vorteilhaft die Galetten von Verstreckvorrichtungen in das erfindungsgemäße Steuerungskonzept einbinden, so dass der Sensor als ein Drehzahlsensor und der Aktor als ein Galettenmotor ausgebildet sein könnte.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist grundsätzlich nicht auf bestimmte Typen von Sensoren beschränkt. So besteht auch die Möglichkeit, dass der Sensor als ein Fadenspannungssensor und der Aktor als ein Texturiermotor ausgebildet sind, die üblicherweise im Prozessaggregat zum Texturieren von Fäden eingesetzt werden. Wesentlich hierbei ist, dass ein für die Prozessführung abgestimmte Ist- Wert-Erfassung gewährleistet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Faserproduktionsma- schine sowie eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele von Faserproduktionsmaschinen unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Ansicht einer Faserproduktionsmaschine zur Herstellung synthetischer Fäden
Fig. 2 schematisch ein Galettenantrieb der Verstreckvorrichtung aus Fig.
1
Fig. 3 schematisch eine Ansicht einer Faserproduktionsmaschine zur Texturierung von synthetischen Fäden
In der Fig. 1 ist schematisch eine Ansicht einer Faserproduktionsmaschine zur Herstellung von synthetischen Fäden dargestellt. Derartige Schmelz- Spinnmaschinen weisen üblicherweise eine Mehrzahl von Spinnpositionen auf, die unabhängig voneinander jeweils zur Herstellung einer Gruppe von Fäden steuerbar sind. Die Schmelz Spinnmaschine weist in der Spinnposition eine Spinnvorrichtung 1, eine Verstreckvorrichtung 2 und eine Aufspulvorrichtung 3 auf, die üblicherweise vertikal untereinander zu ei- nem Fadenlauf angeordnet sind. Die Spinnvorrichtung 1 weist einen beheizten Spinnbalken 8 auf, an dessen Unterseite mehrere Spinndüsen 9 gehalten sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind beispielhaft vier Spinndüsen 9 an der Unterseite es Spinnbalkens
8 gezeigt. An der Oberseite des Spinnbalkens 8 ist eine Spinnpumpe 7 an- geordnet, die als Mehrfachpumpe ausgebildet ist und über ein hier nicht näher dargestelltes Verteilersystem mit den Spinndüsen 9 verbunden ist. Insoweit wird jede Spinndüse 9 mit einem separaten Förderstrom einer Polymerschmelze versorgt. Die Spinnpumpe 7 weist hierzu einen Pumpenantrieb 7.1 und ein Pumpensteuergerät 7.2 auf.
Die Polymerschmelze wird in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Extruder 5 erzeugt. Der Extruder 5 wird über einen Extruderantrieb 5.1 und einem Extrudersteuergerät 5.2 betrieben. Auf der Auslassseite des Extruders 5 ist üblicherweise ein Messkopf angeordnet, der zumindest einen Drucksensor und einen Temperatursensor enthält. In diesem Ausführungsbeispiel ist beispielhaft nur der Drucksensor 5. 3 dargestellt.
Die an der Unterseite des Spinnbalkens 8 angeordneten Spinndüsen 9 weisen an ihren Unterseiten jeweils eine hier nicht dargestellte Düsenplatte mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen auf, um eine Vielzahl von Filamenten aus den Düsenbohrungen zu extrudieren. Jede der dargestellten Spinndüsen
9 erzeugt somit im Betrieb eine Vielzahl von Filamenten, die nach einer Abkühlung zu einem Filamentbündel zusammengefasst werden. Die Abkühlung der Filamente erfolgt durch eine Kühlvorrichtung 19, die unmittel- bar unterhalb des Spinnbalkens 8 ausgebildet ist. Die Kühlvorrichtung 19 weist hier nicht näher dargestellte Blasmittel auf, um mittels einer Kühlluft die frisch extrudierten Filamentstränge zu kühlen. Um einen Abzug der Fadenschar aus der Spinnvorrichtung 1 zu ermöglichen, ist zwischen der Spinnvorrichtung 1 und der Verstreckvorrichtung 2 eine Präparations Vorrichtung 10 vorgesehen, um die Filamentbündel zu benetzen.
Zum Abziehen und VerStrecken weist die Verstreckvorrichtung 2 zwei angetriebene Galetten 11 und 12 auf, die von der Fadenschar mehrfach umschlungen sind. Hierzu ist jeder Galette 11 und 12 jeweils eine Umlenkrolle
20.1 und 20.2 zugeordnet. Die Galette 11 wird durch einen Galettenmotor 11.1 und die Galette 12 über einen Galettenmotor 12.2 angetrieben. Jedem der Galettenmotoren 11.1 und 12.1 ist ein Galettensteuergerät 11.2 und 12.2 zugeordnet. Zur Erfassung der Antriebsdrehzahl ist der Galette 11 ein Drehzahlsensor 11.3 und der Galette 12 ein Drehzahlsensor 12.3 zugeordnet.
Zur Aufnahme der verstreckten Fäden ist die Aufspulvorrichtung 3 mit zwei Spulspindeln 13 und 14 vorgesehen, die an einen hier nicht näher dargestellten drehbaren Spulrevolver gehalten sind. Der Spulspindel 13 ist ein Spindelantrieb 13.1 und ein Drehzahlsensor 13.2 zugeordnet. Der Spulspin- del 14 ist ein weiterer Spindelantrieb 14.1 und ein weiterer Drehzahlsensor
14.2 zugeordnet.
Um die Aktoren der Spinnvorrichtung 1, der Verstreckvorrichtung 2 und der Auf spul Vorrichtung 3 zu steuern und zu überwachen, ist eine Steuerein- richtung 4 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 4 weist hierzu eine Hauptsteuereinheit 18 auf. Die Hauptsteuereinheit 18 ist vorzugsweise durch einen Mikroprozessor in Form eines PC s gebildet, um Visualisierungen und Bedienungen durch eine Bedienperson zu ermöglichen. Der Hauptsteuereinheit 18 sind in einer sogenannten Master-Slave-Konstellation jeweils eine Spinnsteuereinheit 16, eine Galettensteuereinheit 21 und eine Wickelsteuereinheit 17 zugeordnet. Die Spinnsteuereinheit 16 dient zur Steuerung und Überwachung der Aktoren und Sensoren der Spinnvorrichtung 1. Dementsprechend werden die Aktoren und Sensoren der Verstreckvorrichtung 2 durch die Galettensteuereinheit 21 und die Aktoren und Sensoren der Auf spul Vorrichtung 3 durch die Wickelsteuereinheit 17 gesteuert und überwacht.
Um bei Prozessstart sicherzustellen, dass die richtigen Sensoren zur Erfassung der Prozessparameter vorliegen und dass eine dementsprechend abgestimmte Steuerung der Aktoren erfolgen kann, lässt sich durch die Sensoren bei Aktivierung ein Erkennungssignal erzeugen und der jeweiligen Steuer- einrichtung zuführen. Diese Funktionalität ist am Beispiel der Galette 11 und der zugeordneten Galettensteuereinheit 21 in Fig. 2 dargestellt.
Wie aus der Darstellung in Fig. 2 hervorgeht, weist der Drehzahlsensor 11.3 einen Mikrokontroller 22 auf. Der Drehzahlsensor 11.3 der Galette 11 ist über eine Signalleitung 23 mit der Galettensteuereinheit 21 verbunden. Die Galettensteuereinheit 21 weist eine Auswerteeinheit 24 auf. Die Galettensteuereinheit 21 ist über eine Steuerleitung 25 mit dem Galettensteuergerät 11.2 und dem Galettenmotor 11.1 gekoppelt. Für den Fall, dass der Herstellungsprozess der Faserproduktionsmaschine, die in diesem Fall eine Schmelz Spinnmaschine ist, beginnen soll, wird bei Aktivierung des Drehzahlsensors 11.3 durch den Mikrokontroller 22 ein Erkennung s signal erzeugt. Die Aktivierung könnte beispielsweise durch eine Spannungsversorgung des Drehzahlsensors 11.3 initiiert werden. Das Erkennungssignal, das üblicherweise als ein binärer Code oder als eine Folge mehrerer binärer Codes erzeugt wird, wird über die Signalleitung 23 der Galettensteuereinheit 21 zugeführt. Innerhalb der Galettensteuereinheit 21 wird über die Auswerteeinheit 24 das Erkennungssignal aufgenommen und analysiert. Die Analyse könnte durch einen Vergleich des gesendeten Erkennungssignals mit innerhalb der Galettensteuereinheit 21 gespeicherten und zulässigen Erkennung s Signale erfolgen. Innerhalb der Galetten- Steuereinheit 21 sind mehrere sensorspezifische Steuerprogramme hinterlegt, so dass nach Identifizierung des Drehzahlsensors 11.3 eine entsprechende Zuordnung des Steuerprogramms erfolgt. Das Steuerprogramm enthält die für den jeweilig identifizierten Sensor spezifische Kenngrößen wie beispielsweise Messbereich, Kalibrierung usw. Nun kann der Herstellungs- prozess gestartet werden.
Für den Fall, dass innerhalb der Galettensteuereinheit 21 keine Identifizierung des Drehzahlsensors 11.3 möglich ist, wird der Prozess nicht gestartet. In diesem Fall könnte die Galettensteuereinheit 21 einen Steuerbefehl an die Hauptsteuereinheit senden, um einer Bedienperson einen nicht identifizierten Sensor zu melden.
Wie aus der Darstellung in Fig. 1 hervorgeht, sind innerhalb der Schmelzspinnmaschine mehrere Drehzahlsensoren sowohl in der Verstreckvorrich- tung 2 als auch in der Auf spul Vorrichtung 3 enthalten. Diese Drehzahlsensoren 11.3, 12.3, 13.2 und 14.2 sind jeweils mit einem Mikrokontroller ausgestattet und ermöglichen eine optimierte Prozesssteuerung. Als Drehzahl- sensoren werden bevorzugt Hall-Sensoren verwendet, die jeweils einen hoch integrierten Schaltkreis zur Erzeugung der Erkennungssignale enthalten. In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Faserproduktionsmaschine mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung dargestellt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Texturiermaschine, die eine Vielzahl von Bearbeitungsstellen aufweist. In jeder Bearbeitungs stelle sind eine Mehrzahl von Prozessaggregaten in ei- nem Maschinengestell zu einem Fadenlauf angeordnet. Eine erste Gruppe der Prozessaggregate wird durch ein Lieferwerk 26 gebildet, das einen Faden von einer Vorlagespule eines Gatters 28 abzieht.
Anhand des Fadenlaufs des Fadens 29 werden nachfolgend die weiteren Prozessaggregate einer Bearbeitungs stelle beschrieben. In Fadenlaufrichtung hinter dem ersten Lieferwerk 26 befindet sich eine Heizeinrichtung 30 und eine Kühleinrichtung 31. Die Heizeinrichtung 30 und die Kühleinrichtung 31 sind in einer Fadenlaufebene oberhalb des ersten Lieferwerkes 26 angeordnet und überspannen einen Bediengang 38. Im weiteren Verlauf folgt ein Falschdrallaggregat 32 und ein Fadenspannungssensor 34. Das Falschdrallaggregat 32 wird durch einen Texturiermotor 33 angetrieben, dem ein Texturiersteuergerät 44 zugeordnet ist. Der Faden 29 wird anschließend von einem zweiten Lieferwerk 35 aufgenommen und über ein drittes Lieferwerk 36 zu einer Aufspulstation 37 geführt. Die Aufspulstation 37 weist eine Breite auf, die den Fadenlauf von drei benachbarten Bearbeitungsstellen umfasst. Daher sind in dem Maschinengestell drei Aufspulstationen 37 übereinander angeordnet. Die Lieferwerke 26 und 35 sind in diesem Ausführungsbeispiel identisch aufgebaut und werden jeweils durch eine Galette 39 und eine der Galette 39 zugeordnete Überlaufrolle 40 gebildet. Die Galette 39 wird über einen Galettenmotor 41 angetrieben. Die Überlaufrolle 40 ist frei drehbar gela- gert, so dass der Faden 29 mit mehreren Umschlingungen über die Galette 39 und die Überlaufrolle 40 geführt wird. Die Galettenmotore 41 sind über Galettensteuergeräte 42.1 und 42.2 mit einer Maschinensteuereinheit 43 verbunden. Ebenso ist der Fadenspannungssender 34 mit der Maschinensteuereinheit 43 gekoppelt.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Faserproduktionsmaschine ist der Fadenspannungssensor 34 mit einem Mikrokontroller ausgeführt, um bei Aktivierung ein Erkennung ssignal zu erzeugen. Das Erkennungssignal wird der Maschinen Steuereinheit 43 aufgegeben, so dass vor Prozessbeginn ein Abgleich zwischen der Sensorhardware und der Steuer- Software möglich ist. So lässt sich in Abhängigkeit von dem Fadenspan- nungssensortyp ein darauf abgestimmtes Steuerprogramm in der Maschinensteuereinheit 43 aktivieren, um den Texturierprozess zu überwachen und zu steuern. Der Fadenspannungssensor 34 und die Maschinensteuereinheit 43 sind analog dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ausgebildet, so dass an dieser Stelle keine weitere Erläuterung folgt. Im Betrieb lässt sich das Sensorsignal des Fadenspannungssensors 34 dann nutzen, um über dem Texturiersteuergerät 44 eine Druckmittelveränderung an dem Texturier- motor 33 einzustellen. Die in Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für eine Faserproduktionsmaschine sind beispielhaft. Grundsätzlich können die für die Prozesssteuerung relevanten Senso- ren in einen Erkennungszyklus einbezogen werden. Hierbei wird das Erkennungssignal bei Aktivierung der Sensoren für eine kurze Zeitspanne gesendet. Üblicherweise reicht eine Zeitspanne von 20 Sekunden aus, um alle an dem Prozess beteiligten Sensoren mit den hinterlegten Steuersoftwa- ren abzugleichen. Bei komplexen Faserproduktionsmaschinen lässt sich der Abgleich in max. 30 Sekunden durchführen.
Für den Fall, dass ein individueller Abgleich gezielt vorgenommen werden muss, besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Steuereinheit dem zu- geordneten Sensor ein Freigabesignal aufgibt. Erst nach Erhalt des Freigabesignals wird innerhalb des Sensors das Erkennung ssignal erzeugt und an die Steuereinheit geleitet. Somit lassen sich individuelle Anpassungen nach beispielsweise einer Prozessunterbrechung und einem Auswechseln eines der Sensoren vornehmen.
Bezugszeichenliste
1 Spinnvorrichtung
2 Verstreckvorrichtung
3 Aufspulvorrichtung
4 Steuereinrichtung
5 Extruder
5.1 Extruderantrieb
5.2 Extrudersteuergerät
5.3 Drucksensor
6 Verteilerleitung
7 Spinnpumpe
7.1 Pumpenantrieb
7.2 Pumpensteuergerät
8 Spinnbalken
9 Spinndüse
10 Präparationseinrichtung
11 Galette
11.1 Galettenmotor
11.2 Galettensteuergerät
11.3 Drehzahlsensor
12 Galette
12.1 Galettenmotor
12.2 Galettensteuergerät
12.3 Drehzahlsensor
13 Spulspindel
13.1 Spindelantrieb 13.2 Drehzahlsensor
14 Spulspindel
14.1 Spindelantrieb
14.2 Drehzahlsensor
15 Wickelsteuergerät
16 Spinnsteuereinheit
17 Wickelsteuereinheit
18 Hauptsteuereinheit
19 Kühlvorrichtung
20.1, 20.2 Umlenkrolle
21 Galettensteuereinheit
22 Mikrokontroller
23 Signalleitung
24 Auswerteeinheit
25 Steuerleitung
26 Lieferwerk
27 Vorlagespule
28 Gatter
29 Faden
30 Heizeinrichtung
31 Kühleinrichtung
32 Falschdrallaggregat
33 Texturiermotor
34 Fadenspannungssensor
35 zweites Lieferwerk
36 drittes Lieferwerk
37 Aufspulstation 38 Bediengang
39 Galette
40 Überlaufrolle
41 Galettenmotor
42.1, 42.2 Galetten Steuergerät 43 Maschinen Steuereinheit 44 Texturiersteuergerät

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Steuerung einer Faserproduktionsmaschine, die mehrere Prozessaggregate mit mehreren Aktoren und mehreren Sensoren aufweist, wobei die Aktoren und die Sensoren zum Austausch von Informationen mit zumindest einer Steuereinheit gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor bei einer Aktivierung ein Erkennung ssignal erzeugt und an die Steuereinheit sendet.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Erkennung ssignal ein binärer Code oder eine Folge von binären Codes erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Erkennung ssignal bei Aktivierung des Sensors während einer Zeitspanne von maximal 30 Sekunden, vorzugsweise 20 Sekunden gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Erkennung ssignal bei Aktivierung des Sensors erst nach einem durch die Steuereinheit erzeugten und an den Sensor weitergeleiteten Freigabesignal auslösbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb der Steuereinheit dem Erkennung ssignal ein spezifisches auf den Sensor abgestimmtes Steuerprogramm zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoren in Abhängigkeit vom Herstellungszustand oder vom Produkttyp spezifische Erkennung s Signale erzeugen und dass den Erkennungssignalen innerhalb der Steuereinheit jeweils spezifische Steuerprogramme zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor als Drehzahlsensor ein Antriebsgeschwindigkeit einer Galette oder einer Spulspindel des Prozessaggregates erfasst.
Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung einer Faserproduktionsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Faserproduktionsmaschine mehrere Prozessaggregate (1, 2, 3) mit mehreren Aktoren (11.1, 12.1) und mehreren Sensoren (11.3, 12.3) aufweist und wobei die Aktoren (11.1, 12.1) und die Sensoren (11.3, 12.3) zum Austausch von Informationen mit zumindest einer Steuereinheit (21) gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest einer der Sensoren (11.3) einen Mikrokontroller (22) zur Erzeugung eines Erkennung ssignal aufweist, welches Erkennung ssignal bei Aktivierung des Sensors (11.3) an die Steuereinheit (21) übertragbar ist.
9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (21) ein Auswerteeinheit (24) aufweist, durch welches ein dem Erkennungssignal zugeordnetes Steuerprogramm aktivierbar ist.
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Aktivierung der Sensoren (11.3, 12.3) durch zugeordnete Mikro- kontroller (22) produktspezifische Erkennung s Signale erzeugbar sind, zu denen innerhalb der Steuereinrichtung (21) unterschiedliche Steuer- programme gespeichert vorgehalten sind.
11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Prozessaggregat eine Aufspulmaschine (3) mit mehreren angetrie- benen Spulspindeln (13, 14) ist und dass der Sensor als ein Drehzahlsensor (13.2, 14.2) und der Aktor als ein Spindelmotor (13.1, 14.1) ausgebildet sind.
12. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Prozessaggregat eine Verstreckvorrichtung (2) mit mehreren angetriebenen Galetten (11, 12) ist und dass der Sensor als ein Drehzahlsen- sor (11.3, 12.3) und der Aktor als ein Galettenmotor (11.1, 12.1) ausgebildet sind.
13. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Prozessaggregat eine Texturiervomchtung mit einem angetrieben Falschdrallaggregat (32) ist und dass der Sensor als ein Fadenspannungssensor (34) und der Aktor als ein Texturiermotor (33) ausgebildet sind.
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