WO2023247365A1 - Nadelsystem für eine textilherstellungsmaschine - Google Patents

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WO2023247365A1
WO2023247365A1 PCT/EP2023/066284 EP2023066284W WO2023247365A1 WO 2023247365 A1 WO2023247365 A1 WO 2023247365A1 EP 2023066284 W EP2023066284 W EP 2023066284W WO 2023247365 A1 WO2023247365 A1 WO 2023247365A1
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WO
WIPO (PCT)
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textile
needle
needle body
state variable
sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/066284
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Michael Lauwigi
Milad Eyvazi Hesar
Thomas Gries
Sven Ingebrandt
Original Assignee
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen filed Critical Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen
Publication of WO2023247365A1 publication Critical patent/WO2023247365A1/de

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B37/00—Auxiliary apparatus or devices for use with knitting machines
    • D04B37/06—Auxiliary apparatus or devices for use with knitting machines with warp knitting machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B35/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, knitting machines, not otherwise provided for
    • D04B35/10—Indicating, warning, or safety devices, e.g. stop motions
    • D04B35/18—Indicating, warning, or safety devices, e.g. stop motions responsive to breakage, misplacement, or malfunctioning of knitting instruments

Definitions

  • the present invention relates to a needle system for a textile manufacturing machine.
  • the invention relates to a method for training a Kl-based evaluation device of a needle system, to a method for determining a quality of a textile and/or for controlling a textile manufacturing machine and/or for determining a wear condition of a needle body and to a textile manufacturing machine.
  • Homogeneous textile quality is important in textile production. Differing quality, for example due to different mesh sizes, is one of the main reasons for rejects. In addition, textiles with fluctuating quality can lead to acceptance problems among customers. One of the main reasons for quality fluctuations in textile production is undesirable deformation of needles, including unexpected needle failure.
  • Various types of quality monitoring are known in textile production. For example, a textile manufacturing machine and the respective threads can be monitored by video. Such monitoring is expensive and only allows rejects to be identified, but not to control textile production to ensure homogeneous quality.
  • Alternative monitoring is carried out using contact-based thread tension measuring devices.
  • the respective threads of the textile are subjected to additional stress before they are processed.
  • the monitoring itself can have a negative impact on textile quality and increase the likelihood of thread breakage.
  • Such monitoring is also expensive and requires complex maintenance, especially if the thread tension of many threads is to be measured.
  • Monitoring using lasers is also known. However, this monitoring is susceptible to failure, particularly due to broken thread particles.
  • An optical monitoring system for textile production is described, for example, in GB 1 502 183 A, which is only designed to detect a needle break.
  • DE 19 812 036 A1 describes a device for detecting needle deformation using radar sensors.
  • DE 10 2016 106 022 A1 describes a piezoelectric single needle drive for a knitting machine, in which a fault can be identified when a threshold value of drive energy is exceeded.
  • a first aspect of the invention relates to a needle system for a textile manufacturing machine.
  • the textile manufacturing machine can be designed, for example, for industrial textile production.
  • the textile manufacturing machine can be designed to produce a textile from one or more threads.
  • the textile can be knitted or knitted, for example.
  • a textile can, for example, be a flat structure such as a woven, knitted, braided or knitted fabric.
  • the knitted fabric can form a vascular prosthesis, a copper mat, a steering wheel heater or an elastic glass.
  • a thread can be designed, for example, as yarn, twine, filament yarn or the like. Respective threads can be formed, for example, from a natural fiber or a synthetic fiber.
  • the needle system can form a part of the textile manufacturing machine, which engages with a thread during textile production.
  • the textile manufacturing machine can be designed, for example, to produce knitted fabrics.
  • the textile produced can be, for example, a knitted or knitted fabric.
  • the needle system has a needle body.
  • the needle body can, for example, form a needle of the textile manufacturing machine, by means of which the threads are knitted or knitted into a knitted fabric.
  • the needle body can, for example, form a hole needle or a hook needle.
  • the needle body can be formed, for example, from a metallic material or a plastic.
  • the needle system can also have several needle bodies. The explanations and further features of the needle body can then apply equally to the other needle bodies, if applicable.
  • the needle body can, for example, be designed to be formed to be attached to a laying bar and/or needle bar of the textile manufacturing machine. Such a design of a textile manufacturing machine can be designed for a knitted fabric, for example.
  • the needle body can, for example, lie freely in the needle bed and be driven out by a knitting lock.
  • a design of a textile manufacturing machine can be designed for a knitted fabric, for example.
  • the needle body may be replaceable.
  • the needle body can be a wearing part of the textile manufacturing machine.
  • the needle system has a sensor device.
  • the sensor device has at least one sensor.
  • the sensor is attached to the needle body and/or integrated into the needle body.
  • the sensor can be designed, for example, as a force sensor.
  • the sensor can, for example, be welded or glued to the needle body.
  • the sensor can, for example, be attached to a surface of the needle body.
  • the sensor can easily be retrofitted to a needle body and/or reused if the needle body fails.
  • the sensor can also be arranged in the needle body, for example in a receiving space.
  • the sensor can also be designed to be integrated in one piece with the needle body, for example by depositing or etching conductor tracks into the needle body.
  • the sensor can be particularly robust and the system particularly compact.
  • the sensor device can also have several sensors.
  • one sensor can be provided per needle body.
  • several sensors can also be provided for a needle body, which are then attached to the needle body and/or integrated into the needle body.
  • the following explanations and other features of the sensor can then apply equally to the other sensors, if applicable.
  • the sensor device is designed to detect a state variable of the needle body, which has an effect on the condition of a textile produced with the needle system.
  • the state variable can, for example, be a parameter from which a stitch size of the textile produced and/or a thread spacing of the textile produced can be derived.
  • the state variable can be chosen so that it is possible to draw conclusions about breakage or wear of the needle body.
  • the state variable can, for example, be one of the threads be the force acting on the needle body during textile production.
  • the state variable can be, for example, a deformation of the needle body during textile production.
  • the sensor device can be designed to detect an elongation of the needle body along one or more axes as a state variable.
  • the state variable can be, for example, a voltage in the needle body.
  • the sensor can be designed to detect the state variable, a part of the state variable and/or a measured value from which the state variable of the needle body can be deduced.
  • the sensor can be designed to detect the elongation of the needle body.
  • the sensor device can be designed to detect several state variables of a needle body.
  • the sensor device can be designed to detect an assigned state variable of several needle bodies, in particular several state variables each assigned to one of the several needle bodies.
  • the needle system makes it cost-effective and easy to monitor the quality of the textile produced and increase process quality.
  • the textile manufacturing machine can also be controlled in order to achieve a consistent and/or particularly high quality of the textile produced.
  • a high quality can correspond in particular to a particularly homogeneous textile in which, for example, all threads run particularly evenly and all stitches have a very consistent size.
  • the needle system means there is no undesirable impact on textile production through monitoring, for example through additional thread deflection or additional thread contact.
  • the needle system makes it possible to draw conclusions about the thread tension of each thread cost-effectively, for example using a sensor per perforated needle. Simple and inexpensive standard sensors, such as strain gauges, can be used.
  • the condition of the needles used in textile production can also be identified. For example, a forecast can be made regarding a remaining service life, a needle break and/or a thread break.
  • the needle system can have a corresponding evaluation device. In this way, unnecessary costs and system downtimes can be avoided, for example by using the forecast in a timely manner is serviced and/or replaced.
  • the forecast allows appropriate planning.
  • the state variable also allows a visualization of a textile production, in particular a visualization of an actual stitch production.
  • a visualization of a textile production in particular a visualization of an actual stitch production.
  • an actual spatial position of the thread guide in particular based on a deformation of the needle body, can be calculated.
  • This thread guide can be visualized and/or on the basis of which the stitches actually produced can be calculated. This enables a very detailed quality analysis of the textile.
  • new parameters in textile production can be analyzed in order to further optimize textile production. This can also be done, for example, using the evaluation device.
  • the sensor device can, for example, have a signal converter which is connected to the sensor.
  • the signal converter can, for example, not be attached to the needle body, but rather, for example, to an element holding the needle body, such as a laying bar or needle bar.
  • the respective sensors of the sensor device can, for example, be supplied with electrical energy via the textile manufacturing machine via induction, sliding contact or a power connection.
  • Respective sensor signals can also be transmitted.
  • the sensor signals can also be transmitted via radio.
  • the sensor device can, for example, have a capacitor and/or a battery on the needle body to supply the sensor with power.
  • the battery and/or the capacitor can be charged, for example, via the textile manufacturing machine via induction, sliding contact or a power connection.
  • the battery can also be designed to supply the sensor with electrical energy over the entire lifespan of the needle body or to be replaced in the meantime.
  • Respective sensors can also be supplied with energy via an effect of the thread, for example through induced tension in the needle body and/or the sensor due to periodic deformation.
  • the respective sensors can also be supplied with energy using electromagnetic waves, for example.
  • the sensor device is designed to detect a thread tension acting on the needle body and/or a deformation of the needle body as a state variable. This makes it possible to draw particularly good conclusions about textile quality and wear on the needle body.
  • a sensor signal can be converted, for example by means of a Kl and/or depending on status data and/or control signals of the textile manufacturing machine. For example, an elongation can be assigned to a deformation of the needle body in a certain direction, since the relative thread position is known depending on the position of the laying bar. This allows a spatial direction to be assigned to a one-dimensional sensor signal, which corresponds to a force or a strain, for example.
  • the sensor device is designed to detect the state variable of the needle body using an electroresistive measuring principle.
  • the sensor device is designed to detect the state variable of the needle body using a capacitive measuring principle.
  • the sensor device is designed to detect the state variable of the needle body using a piezoelectric measuring principle. Only one or more of the measurement principles mentioned can be used together for recording.
  • an electroresistive measuring principle a change in electrical resistance can be detected, for example due to deformation.
  • a capacitive measuring principle a change in electrical capacitance can be recorded, which means, for example, pressures and accelerations can be recorded.
  • the sensor device can have a strain gauge as a sensor.
  • a strain gauge can be designed to record stretching and compressing deformations. For example, the strain gauge changes its electrical resistance when it is deformed.
  • the strain gauge is particularly cost-effective and particularly good for measuring the deformation of the needle body. personally suitable.
  • the strain gauge can be designed, for example, as a rosette strain gauge.
  • a rosette strain gauge can be a combination of multiple strain gauges on one carrier. This allows deformations to be recorded in several spatial directions. Thanks to the common carrier, the rosette strain gauges can be attached particularly easily to the needle body as a sensor.
  • Other possible sensor types that can be used in the needle system include, for example, impedance sensors, position sensors and acceleration sensors.
  • the sensor device is designed to fuse multiple sensor signals from different types of sensors.
  • the fusion can, for example, be an analytical processing or a statistical comparison of two sensor signals with each other, the two sensor signals being generated by different sensor types.
  • This allows additional status information to be determined. For example, detection using a strain gauge and using an impedance measurement can be combined. This makes it possible, for example, to distinguish between needle wear, for example due to material removal and/or fatigue, and a change in thread tension, for example due to a thread break, a change in the thread properties and/or processing by the textile manufacturing machine.
  • the sensor device can also have a temperature sensor.
  • the needle body has a fastening area and a thread contact area.
  • the attachment area can be an area of the needle body which is designed to attach the needle body to the textile manufacturing machine.
  • the na- The body can be stored with the fastening area on a laying bar or a needle bar.
  • the fastening area can be designed, for example, as an H-shaped end area.
  • the thread contact area can be designed to transmit the sensor signal of the sensor, for example to the signal converter.
  • the thread contact area can, for example, be an area which contacts the thread during textile production, such as a through opening or a hook.
  • the thread contact area can have a needle eye or a hook.
  • the thread contact area can also be designed as a straight end area.
  • the thread contact area and the fastening area can be directly connected to one another.
  • a connection area can also be provided between the thread contact area and the fastening area.
  • the fastening area and the thread contact area, optionally also the connection area can be formed in one piece.
  • the entire needle body can, for example, be formed in one piece.
  • the thread contact area can also be formed, for example, by a separate part which is attached to the thread contact area, in particular permanently attached and/or optionally via the connection area.
  • a state variable of each area or only certain areas of the needle body can be detected.
  • a deformation of the entire needle body or only the fastening area or the thread contact area can be detected.
  • the sensor device can be designed to detect the deformation in a locally resolved manner.
  • the sensor can be arranged in the thread contact area or adjacent to the thread contact area.
  • condition variables relevant to the quality of the textile and the wear of the needle can be recorded particularly well, in particular close to or directly at a particularly relevant area of the needle body.
  • the sensor can be attached to a part or partial area that forms the needle eye.
  • the sensor can also be attached to the intermediate area, for example.
  • the sensor can only detect the state variable at the point at which it is arranged on the needle body. Through a known contact point of the thread with the needle body, for example always at the needle eye, conclusions can be drawn from the measured state variable to the state variable in the thread contact area based on a known sensor positioning.
  • a position of the thread can be determined during textile production. This allows direct conclusions to be drawn about the actual thread arrangement in the textile produced and thus also its quality.
  • the needle system is designed to at least partially wirelessly transmit a sensor signal of the sensor from the sensor to the evaluation device and/or a data memory of the needle system.
  • the sensor signal can be transmitted wirelessly from the sensor at least to the signal converter.
  • the signal converter can also be integrated in the sensor and the converted sensor signal can then be transmitted directly wirelessly to the evaluation device.
  • a radio connection can be used for wireless transmission.
  • the sensor signal can be transmitted using Bluetooth, WLAN or another radio standard.
  • the sensor signal can also be transmitted completely wired.
  • the data memory can be a data memory of the needle system, in particular a memory module or a hard drive of the evaluation device.
  • the data storage can also be a central server. In this way, sensor signals can be efficiently evaluated centrally and/or for several textile manufacturing machines together.
  • the needle system has an evaluation device.
  • the evaluation device can be designed to determine a quality parameter of the textile produced depending on the recorded state variable. This allows the quality of the textile produced to be categorized. In addition, waste during textile production can be easily identified.
  • the evaluation device can be designed to determine a control signal for the textile manufacturing machine.
  • the control signal can, for example, be used to compensate for deformation of the needle body in order to achieve the most consistent quality possible in textile production.
  • the control signal can also be determined in such a way that a needle break and/or a failure Breakage can be prevented or production is automatically stopped in the event of such a needle break and/or thread break.
  • the evaluation device can be designed to determine a wear condition of the needle body. This means the needle can be repaired or replaced in a timely manner. The state of wear can, for example, also be based on a prediction of when the needle will fail.
  • the evaluation device can be designed, for example, as a computer.
  • the evaluation device can be connected to the sensor device in order to obtain the detected state variable and/or to obtain the sensor signal.
  • the evaluation device can be designed to transmit signals, in particular control signals, to a control device of the textile manufacturing machine.
  • the evaluation device can be designed to store specific values, in particular in connection with the detected state variable of the needle body and/or control states of the textile manufacturing machine.
  • the evaluation device can, for example, determine the values based on an analytical and/or statistical evaluation.
  • the evaluation device determines the quality parameter of the textile produced and/or the control signal for the textile manufacturing machine on a Kl-based basis.
  • the Kl can, for example, have an artificial neural network.
  • a Kl can be implemented on the evaluation device, in particular a previously trained Kl.
  • the Kl can, for example, with historical measured values of the state variable of the needle body as input data and manually determined quality parameters and / or automatically determined, in particular automatically determined by means of video analysis, quality parameters, as well as manually determined Control signals and / or otherwise determined control signals are trained as output data.
  • the Kl can, for example, also be trained using state variables of the needle body determined in simulations and using quality parameters determined in simulations.
  • a second aspect of the invention relates to a method for training a Kl-based evaluation device of the needle system according to the first aspect. Corresponding features and advantages of the first aspect can also form features and advantages of the further aspect and vice versa.
  • the method for training includes a step of producing textile using the textile manufacturing machine.
  • the method for training has a step of detecting a state variable of the needle body, which has an effect on the condition of a textile produced with the needle system, by means of the sensor device of the needle system.
  • the method for training has a step of determining a quality parameter of the textile produced independently of the recorded state variable.
  • the quality parameter is determined, for example, automatically by a video analysis or manually by an operator of the textile manufacturing machine.
  • the method for training alternatively or additionally has a step of determining a control variable of the textile manufacturing machine during textile production independently of the detected state variable.
  • control variable can be a variable that deviates from the control variable actually specified during textile production, in which the operator or a simulation would expect better textile quality and/or in which thread breakage would be avoided and/or in which needle breakage would be avoided.
  • the actual control can be read, for example, from programming of the textile manufacturing machine or a machine control.
  • the control variable can have one or more control parameters.
  • the method for training alternatively or additionally has a step of determining a wear parameter of the needle body independently of the detected state variable.
  • the needle body can be subjected to a material test and/or visual inspection in order to determine its wear and to assign a wear parameter to the specific wear.
  • the method for training has a step of assigning the recorded state variable to the specific quality parameter and/or to the specific control variable and/or to the specific wear characteristic value. This allows a set of input data and output data to be generated as training data for the Kl. Furthermore, the method has a step of training the Kl of the evaluation device with the assigned data.
  • the training data can be saved in a database in order to be able to train further classes and/or to be able to further evaluate the training data.
  • a third aspect of the invention relates to a method for determining a quality of a textile and/or for controlling a textile manufacturing machine and/or determining a wear condition of a needle body.
  • the needle body and/or the textile manufacturing machine may be designed according to the first aspect.
  • Corresponding features and advantages of the first aspect can also form features and advantages of the further aspect and vice versa.
  • This method may include a step of producing textile using the textile manufacturing machine.
  • This method can have a step of detecting a state variable of a needle body, which has an effect on the condition of a textile produced with the needle system.
  • This method can have a step of controlling the textile manufacturing machine depending on the detected state variable.
  • the Kl trained with the method according to the second aspect can be provided with the recorded state variable as an input value, from which a control variable is generated by the Kl as an output signal.
  • the control variable can also be determined analytically depending on the recorded state variable.
  • a connection between the recorded state variable and a control signal that is advantageous for textile production can, for example, have previously been determined empirically or in a simulation.
  • the control variable can then control the textile manufacturing machine, for example by transmitting the output signal to a control device of the textile manufacturing machine.
  • this method can have a step of determining the quality of the textile produced depending on the recorded state variable, in particular by providing the Kl trained with the method according to the second aspect with the recorded state variable as an input value, from which the Kl a quality parameter is generated as an output signal.
  • this method can have a step of determining the state of wear of the needle body as a function of the detected state variable, in particular in that the condition trained with the method according to the second aspect recorded state variable is made available as an input value, from which a wear characteristic value is generated by the Kl as an output signal.
  • a fourth aspect of the invention relates to a textile manufacturing machine with a needle system according to the first aspect.
  • Corresponding features and advantages of the first aspect can also form features and advantages of the further aspect and vice versa.
  • the needle body is held replaceably on the textile manufacturing machine.
  • the needle body can be mounted on a movable laying bar or an immovable needle bar of the textile manufacturing machine.
  • Fig. 1 illustrates a first step of producing a textile by a textile manufacturing machine.
  • Figure 2 illustrates a second step of producing the textile by the textile making machine.
  • Figure 3 illustrates a third step of producing the textile by the textile making machine.
  • Figure 4 illustrates a fourth step of producing the textile by the textile making machine.
  • Fig. 5 schematically illustrates a high quality textile produced in this way.
  • Fig. 6 schematically illustrates a textile produced in this way with defects that reduce the quality.
  • Fig. 7 illustrates a needle body of the textile manufacturing machine in a schematic side view.
  • Fig. 8 shows a detailed view of the needle body according to Fig. 5 that a sensor is attached to it.
  • FIG. 9 shows a detailed view of the needle body according to FIG. 5 that a sensor is attached to it, the sensor being designed differently than in the embodiment of FIG. 8.
  • FIG. 10 illustrates in a schematic perspective view a deformation of the needle body according to FIG. 5 during textile production, which was detected with the aid of the sensor.
  • FIG. 1 to 4 schematically illustrate steps of textile production using a textile production machine from threads 10.
  • a knitted fabric is produced as a textile using a knitting process.
  • the textile manufacturing machine has a movable laying bar 12, on which several needles 14 designed as hole needles are mounted.
  • the textile manufacturing machine has a fixed needle bar 16, on which several needles 18 designed as hook needles are stored.
  • Fig. 1 shows a step of underlaying.
  • the laying bar 12 is moved laterally, as illustrated by arrow 20.
  • the threads 10 designed as warp threads are hooked onto the needles 18.
  • Fig. 2 shows a subsequent step of settling.
  • the laying bar 12 is moved transversely, as illustrated by arrow 22.
  • the threads 10 are pulled along the needles 18.
  • Fig. 3 shows a subsequent step of deliberation.
  • the laying bar 12 is moved laterally in the opposite direction to the direction as in FIG. 1, as illustrated by arrow 24.
  • Fig. 4 shows a subsequent step of swinging out.
  • the laying bar 12 is moved transversely in the opposite direction to the direction as in FIG. 2, as illustrated by arrow 26.
  • the threads 10 are pulled along the needles 18.
  • the threads 10 form a stitch around the needles 18.
  • excessive deformation can cause the needles 14, 18 to break or at least become severely worn.
  • excessively high thread tension for example because the needles 14, 18 deform unexpectedly little, can cause the threads 10 to break. This can lead to quality fluctuations in textile production.
  • FIG. 5 shows an example of a high quality textile produced in this way.
  • a distance 30 between different threads 10 or a size of respective stitches is homogeneous.
  • 6, on the other hand shows an example of a textile produced in this way with lower quality, in which undesirable distance deviations or changes in stitch size have occurred. For example, with the distance 32 it can be seen how this is smaller between two adjacent threads 10 and larger between two adjacent threads 10. This results in an undesirable error point.
  • Fig. 7 shows a needle body 70.
  • the needle body has a fastening area 72 and a thread contact area 74 firmly connected thereto.
  • the fastening area 72 forms an H-shaped shape at its end facing away from the thread contact area 74, by means of which the needle body 70 can be fastened to the laying bar 12.
  • the needle body 70 is designed as a hole needle 14, with a needle eye designed as a through opening 76 for thread guidance can be seen in the detailed view of FIG. 8.
  • a sensor 78 is attached to the thread contact area 74 by adhesive bonding adjacent to the through opening 76.
  • the sensor 78 is designed as a strain gauge.
  • the sensor 78 according to FIG. 9 is designed as a rosette strain gauge, which in the example shown is formed by three strain gauges 80. These three strain gauges 80 are connected to a microcontroller 82, which processes the measured values of the three strain gauges 80. Not only a deformation, but also, for example, a direction of the deformation in the plane in which the three strain gauges 80 are arranged, can be measured directly.
  • a needle system for the textile manufacturing machine can thus be implemented, in which a quality parameter of the textile produced and/or a control signal for the textile manufacturing machine and/or a state of wear of the needle body can be determined depending on the detected state variable.
  • the needle system has a sensor device which detects a status variable using the sensor 78.
  • the sensor device can use the sensor 78 to detect a deformation of the thread contact area as a state variable of the needle body 70.
  • a thread tension which acts on the needle body 70 can be detected.
  • FIG. 10 also shows how a deformation of the needle body 70, here in particular the thread contact area 74, can be calculated and also visually represented as a function of the recorded state variable.
  • a surface tension of the needle body 70 can be calculated. It is shown how the thread contact area 74 has deformed in a curve relative to the fastening area 72. The deformation is caused by the movement of the laying bar 12 and the thread tension acting on the thread contact area 74 at the through opening 76 through the thread 10. It can be seen how an actual position of the thread 10 is shifted relative to a needle that is assumed to be rigid.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nadelsystem für eine Textilherstellungsmaschine. Das Nadelsystem weist einen Nadelkörper (70) und eine Sensorvorrichtung mit wenigstens einem an dem Nadelkörper (70) befestigten und/oder in dem Nadelkörper (70) integrierten Sensor (78) auf. Die Sensorvorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Zustandsgröße des Nadelkörpers (70) zu erfassen, welche eine Auswirkung auf die Beschaffenheit eines mit dem Nadelsystem hergestellten Textils hat. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trainieren einer KI-basierten Auswertvorrichtung eines Nadelsystems, ein Verfahren zum Bestimmen einer Qualität eines Textils und/oder zum Steuern einer Textilherstellungsmaschine und/oder Bestimmen eines Verschleißzustands eines Nadelkörpers (70) und eine Textilherstellungsmaschine.

Description

Nadelsystem für eine Textilherstellunqsmaschine
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Nadelsystem für eine Textilherstellungsmaschine. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Trainieren einer Kl- basierten Auswertvorrichtung eines Nadelsystems, auf ein Verfahren zum Bestimmen einer Qualität eines Textils und/oder zum Steuern einer Textilherstellungsmaschine und/oder zum Bestimmen eines Verschleißzustands eines Nadelkörpers und auf eine Textilherstellungsmaschine.
Stand der Technik
Bei der Textilherstellung ist eine homogene Textilqualität wichtig. Abweichende Qualität, beispielsweise aufgrund unterschiedlich großer Maschen, ist einer der Hauptgründe für Ausschuss. Zudem können Textile mit schwankender Qualität bei Kunden zu Akzeptanzproblemen führen. Einer der Hauptgründe für Qualitätsschwankungen bei der Textilherstellung sind unerwünschte Verformungen von Nadeln, inklusive einem überraschenden Nadelversagen.
Bei der Textilherstellung sind verschiedene Arten der Qualitätsüberwachung bekannt. Beispielsweise kann eine Textilherstellungsmaschine und jeweilige Fäden videoüberwacht werden. Eine solche Überwachung ist teuer und erlaubt zudem nur Ausschuss zu identifizieren, nicht jedoch die Textilherstellung für eine homogene Qualität zu steuern. Eine alternative Überwachung erfolgt durch kontaktbasierte Fadenspannungsmessgeräte. Durch den Kontakt und auch eine Fadenumlenkung werden jedoch jeweilige Fäden des Textils vor deren Verarbeitung zusätzlich belastet. Die Überwachung selbst kann so die Textilqualität negativ beeinflussen und eine Wahrscheinlichkeit für einen Fadenbruch erhöhen. Auch eine solche Überwachung ist zudem teuer und muss aufwendig gewartet werden, insbesondere sofern die Fadenspannung von vielen Fäden gemessen werden soll. Ebenfalls bekannt ist eine Überwachung mittels Laser. Diese Überwachung ist jedoch störanfällig, insbesondere durch abgebrochene Fadenteilchen. Ein optisches Überwachungssystem für die Textilherstellung ist beispielsweise in der GB 1 502 183 A beschrieben, welches lediglich dazu ausgebildet ist, einen Nadelbruch zu erkennen. In der DE 19 812 036 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Erfassung von Nadeldeformation mittels Radarsensoren beschrieben. In der DE 10 2016 106 022 A1 ist eine piezoelektrischer Einzelnadelantrieb für eine Strickmaschine beschrieben, bei welchem bei Überschreitung eines Schwellwerts einer Antriebsenergie eine Störung identifiziert werden kann.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Nadelsystem für eine Textilherstellungsmaschine. Die Textilherstellungsmaschine kann beispielsweise für die industrielle Textilherstellung ausgebildet sein. Die Textilherstellungsmaschine kann dazu ausgebildet sein, aus einem oder mehreren Fäden ein Textil herzustellen. Das Textil kann beispielsweise gestrickt oder gewirkt werden. Ein Textil kann beispielsweise ein flächiges Gebilde sein, wie ein Gewebe, Gewirke, Geflecht oder Gestrick. Beispielsweise kann das Gewirk eine Gefäßprothese, eine Kupfermatte, eine Lenkradheizung oder ein elastisches Glas bilden. Ein Faden kann beispielsweise als Garn, Zwirn, Filamentgam oder dergleichen ausgebildet sein. Jeweilige Fäden können beispielsweise aus einer Naturfaser oder einer Kunstfaser gebildet sein. Das Nadelsystem kann einen Teil der Textilherstellungsmaschine bilden, welcher mit einem Faden bei der Textilherstellung eingreift. Die Textilherstellungsmaschine kann beispielsweise zum Fertigen von Maschenware ausgebildet sein. Das hergestellte Textil kann beispielsweise ein Gewirk oder ein Gestrick sein.
Das Nadelsystem weist einen Nadelkörper auf. Der Nadelkörper kann beispielsweise eine Nadel der Textilherstellungsmaschine bilden, mittels welchen die Fäden zu einem Gewirk oder Gestrick gewirkt beziehungsweise gestrickt werden. Der Nadelkörper kann beispielsweise eine Lochnadel oder eine Hakennadel ausbilden. Der Nadelkörper kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff gebildet sein. Das Nadelsystem kann auch mehrere Nadelkörper aufweisen. Die Erläuterungen und weiteren Merkmale des Nadelkörpers können dann gleichermaßen für die anderen Nadelkörper gelten, sofern anwendbar. Der Nadelkörper kann beispielsweise dazu ausge- bildet sein, an einer Legebarre und/oder Nadelbarre der Textilherstellungsmaschine befestigt zu werden. Eine solche Bauweise einer Textilherstellungsmaschine kann beispielsweise für ein Gewirk ausgebildet sein. Der Nadelkörper kann beispielsweise frei im Nadelbett liegen und durch ein Strickschloss ausgetrieben werden. Eine solche Bauweise einer Textilherstellungsmaschine kann beispielsweise für ein Gestrick ausgebildet sein. Für den Fall einer übermäßigen Verformung und/oder eines Nadelbruchs kann der Nadelkörper austauschbar sein. Der Nadelkörper kann ein Verschleißteil der Textilherstellungsmaschine darstellen.
Das Nadelsystem weist eine Sensorvorrichtung auf. Die Sensorvorrichtung weist wenigstens einen Sensor auf. Der Sensor ist an dem Nadelkörper befestigt und/oder in dem Nadelkörper integriert. Der Sensor kann beispielsweise als Kraftsensor ausgebildet sein. Der Sensor kann beispielsweise mit dem Nadelkörper verschweißt oder verklebt sein. Der Sensor kann beispielsweise auf einer Oberfläche des Nadelkörpers befestigt sein. Der Sensor kann so einfach an einem Nadelkörper nachgerüstet werden und/oder bei Versagen des Nadelkörpers wiederverwendet werden. Der Sensor kann auch in dem Nadelkörper angeordnet sein, beispielsweise in einem Aufnahmeraum. Der Sensor kann auch einstückig integriert mit dem Nadelkörper ausgebildet sein, beispielsweise durch ein Abscheiden oder Einätzen von Leiterbahnen in den Nadelkörper. Der Sensor kann so besonders robust sein und das System besonders kompakt. Die Sensorvorrichtung kann auch mehrere Sensoren aufweisen. Es kann beispielsweise pro Nadelkörper ein Sensor vorgesehen sein. Es können aber auch mehrere Sensoren für einen Nadelkörper vorgesehen sein, welche dann an dem Nadelkörper befestigt sind und/oder in dem Nadelkörper integriert sind. Die folgenden Erläuterungen und weiteren Merkmale des Sensors können dann gleichermaßen für die anderen Sensoren gelten, sofern anwendbar.
Die Sensorvorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Zustandsgröße des Nadelkörpers zu erfassen, welche eine Auswirkung auf die Beschaffenheit eines mit dem Nadelsystem hergestellten Textils hat. Die Zustandsgröße kann beispielsweise eine Kenngröße sein, aus welcher sich eine Maschengröße des hergestellten Textils und/oder ein Fadenabstand des hergestellten Textils ableiten lässt. Beispielsweise kann die Zustandsgröße so gewählt werden, dass ein Rückschluss auf einen Bruch oder einen Verschleiß des Nadelkörpers möglich ist. Die Zustandsgröße kann beispielsweise eine von dem Faden bei der Textilherstellung auf den Nadelkörper wirkende Kraft sein. Die Zustandsgröße kann beispielsweise eine Verformung des Nadelkörpers während der Textilherstellung sein. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Dehnung des Nadelkörpers entlang einer oder mehrerer Achsen als Zustandsgröße zu erfassen. Die Zustandsgröße kann beispielsweise eine Spannung in dem Nadelkörper sein. Der Sensor kann dazu ausgebildet sein, die Zustandsgröße, einen Teil der Zustandsgröße und/oder einen Messwert zu erfassen, aus welchem auf die Zustandsgröße des Nadelkörpers geschlossen werden kann. Der Sensor kann dazu ausgebildet sein, die Dehnung des Nadelkörpers zu erfassen. Die Sensorvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, mehrere Zustandsgrößen eines Nadelkörpers zu erfassen. Die Sensorvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine zugeordnete Zustandsgröße von mehreren Nadelkörpern zu erfassen, insbesondere mehrere jeweils einem von den mehreren Nadelkörpern zugeordnete Zustandsgrößen.
Durch das Nadelsystem ist es so kostengünstig und einfach möglich, eine Qualität des hergestellten Textils zu überwachen und eine Prozessqualität zu steigern. Beispielsweise kann in Abhängigkeit der Zustandsgröße auch die Textilherstellungsmaschine gesteuert werden, um eine gleichbleibende und/oder besonders hohe Qualität des hergestellten Textils zu erzielen. Eine hohe Qualität kann insbesondere einem besonders homogenen Textil entsprechen, bei welchem beispielsweise alle Fäden besonders gleichmäßig verlaufen und alle Maschen eine sehr gleichbleibende Größe haben. Durch das Nadelsystem kommt es dabei nicht zu einer unerwünschten Rückwirkung auf die Textilherstellung durch die Überwachung, beispielsweise durch eine zusätzliche Fadenumlenkung oder einen zusätzlichen Fadenkontakt. Durch das Nadelsystem kann kostengünstig auf die Fadenspannung jedes Fadens rückgeschlossen werden, beispielsweise durch einen Sensor pro Lochnadel. Es können einfache und kostengünstige Standardsensoren, wie Dehnungsmessstreifen, genutzt werden. Durch die Erfassung der Zustandsgröße kann zudem auch ein Zustand der in der Textilherstellung verwendeten Nadeln erkannt werden. Beispielsweise kann so eine Prognose zu einer Restlebensdauer, einem Nadelbruch und/oder einem Fadenriss durchgeführt werden. Dafür kann das Nadelsystem eine entsprechende Auswertvorrichtung aufweisen. So können unnötige Kosten und Anlagenstillstandzeiten vermieden werden, beispielsweise indem auf Basis der Prognose rechtzeitig gewartet und/oder ausgetauscht wird. Die Prognose erlaubt dabei eine entsprechende Planung.
Die Zustandsgröße erlaubt auch eine Visualisierung einer Textilherstellung, insbesondere eine Visualisierung einer tatsächlichen Maschenherstellung. Auf Basis der Zustandsgröße kann beispielsweise eine tatsächliche Raumlage der Fadenführung, insbesondere auf Basis einer Verformung des Nadelkörpers, berechnet werden. Diese Fadenführung kann visualisiert werden und/oder auf deren Basis die tatsächlich hergestellten Maschen berechnet werden. Dadurch kann eine sehr detaillierte Qualitätsanalyse des Textils ermöglicht werden. Zudem können hierdurch neue Kenngrößen bei der Textilherstellung analysiert werden, um die Textilherstellung weiter zu optimieren. Auch dies kann jeweils beispielsweise mittels der Auswertvorrichtung erfolgen.
Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise einen Signalwandler aufweisen, welcher mit dem Sensor verbunden ist. Der Signalwandler kann beispielsweise nicht an dem Nadelkörper befestigt sein, sondern beispielsweise an einem den Nadelkörper haltenden Element, wie beispielsweise an einer Legebarre oder Nadelbarre. Die jeweiligen Sensoren der Sensorvorrichtung können beispielsweise über die Textilherstellungsmaschine per Induktion, Schleifkontakt oder einem Stromanschluss mit elektrischer Energie versorgt werden. Ebenso können jeweilige Sensorsignale übertragen werden. Die Sensorsignale können aber auch per Funk übertragen werden. Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise einen Kondensator und/oder eine Batterie an dem Nadelkörper aufweisen, um den Sensor mit Strom zu versorgen. Die Batterie und/oder der Kondensator können beispielsweise über die Textilherstellungsmaschine per Induktion, Schleifkontakt oder einem Stromanschluss geladen werden. Die Batterie kann aber auch dazu ausgebildet sein, den Sensor über eine gesamte Lebensdauer des Nadelkörpers mit elektrischer Energie zu versorgen oder zwischenzeitlich ausgetauscht zu werden. Jeweilige Sensoren können beispielsweise auch über eine Wirkung des Fadens, beispielsweise durch induzierte Spannung in dem Nadelkörper und/oder dem Sensor aufgrund einer periodischen Verformung, mit Energie versorgt werden. Alternativ oder zusätzlich können die jeweiligen Sensoren beispielsweise auch mittels elektromagnetischer Wellen mit Energie versorgt werden. In einer Ausführungsform des Nadelsystems ist es vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine auf den Nadelkörper wirkende Fadenspannung und/oder eine Verformung des Nadelkörpers als Zustandsgröße zu erfassen. Dadurch kann besonders gut auf eine Textilqualität und einen Verschleiß des Nadelkörpers geschlossen werden. Zur Bestimmung der auf den Nadelkörper wirkenden Fadenspannung und/oder der Verformung des Nadelkörpers kann ein Sensorsignal umgerechnet werden, beispielsweise mittels einer Kl und/oder in Abhängigkeit von Zustandsdaten und/oder Steuersignalen der Textilherstellungsmaschine. Beispielsweise kann eine Dehnung einer Verformung des Nadelkörpers in einer bestimmten Richtung zugeordnet werden, da die relative Fadenposition je nach Position der Legebarre bekannt ist. Dadurch kann einem eindimensionalen Sensorsignal, welches beispielsweise einer Kraft oder einer Dehnung entspricht, eine Raumrichtung zugeordnet werden.
In einer Ausführungsform des Nadelsystems ist es vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Zustandsgröße des Nadelkörpers mittels eines elektroresi- stiven Messprinzips zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet, die Zustandsgröße des Nadelkörpers mittels eines kapazitiven Messprinzips zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet, die Zustandsgröße des Nadelkörpers mittels eines piezoelektrischen Messprinzips zu erfassen. Es kann nur ein oder auch mehrere der genannten Messprinzipien zusammen zur Erfassung genutzt werden. Bei der Nutzung eines elektroresistiven Messprinzips kann eine Änderung eines elektrischen Widerstands erfasst werden, beispielsweise aufgrund einer Verformung. Bei der Nutzung eines kapazitiven Messprinzips kann eine Änderung einer elektrischen Kapazität erfasst werden, wodurch beispielsweise Drücke und Beschleunigungen erfasst werden können. Bei der Nutzung eines piezoelektrischen Messprinzips kann aufgrund einer Verformung eine elektrische Spannung erzeugt werden, wodurch beispielsweise Verformungen, Drücke und Beschleunigungen erfasst werden können. Insbesondere kann die Sensorvorrichtung einen Dehnungsmessstreifen als Sensor aufweisen. Ein Dehnungsmessstreifen kann zur Erfassung von dehnenden und stauchenden Verformungen ausgebildet sein. Der Dehnungsmessstreifen ändert beispielsweise bei Verformung seinen elektrischen Widerstand. Der Dehnungsmessstreifen ist besonders kostengünstig und besonders gut für die Verformungsmessung des Nadelkör- pers geeignet. Der Dehnungsmessstreifen kann beispielsweise als Rosetten-Dehnungs- messstreifen ausgebildet sein. Ein Rosetten-Dehnungsmessstreifen kann eine Kombination von mehreren Dehnungsmesstreifen auf einem Träger sein. Dadurch können Verformungen in mehrere Raumrichtungen erfasst werden. Durch den gemeinsamen Träger der Rosetten-Dehnungsmessstreifen als Sensor besonders einfach an dem Nadelkörper angebracht werden. Weitere mögliche Sensortypen, welche bei dem Nadelsystem eingesetzt werden können, sind beispielsweise Impedanzsensoren, Lagesensoren und Beschleunigungssensoren.
Es kann bei dem Nadelsystem vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, mehrere Sensorsignale von unterschiedlichen Sensorarten zu fusionieren. Die Fusion kann beispielsweise eine analytische Verarbeitung oder ein statistischer Vergleich von zwei Sensorsignalen miteinander sein, wobei die zwei Sensorsignale von unterschiedlichen Sensortypen erzeugt wurden. Dadurch können zusätzliche Zustandsinformationen ermittelt werden. Beispielsweise kann eine Erfassung mittels eines Dehnungsmessstreifens und mittels einer Impedanzmessung kombiniert werden. Dadurch kann beispielsweise zwischen einem Nadelverschleiß, beispielsweise aufgrund von Materialabtrag und/oder Ermüdung, und einer Fadenspannungsänderung, beispielsweise aufgrund eines Fadenbruchs, einer Änderung der Fadeneigenschaften und/oder auch einer Verarbeitung durch die Textilherstellungsmaschine, unterschieden werden. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung auch einen Temperatursensor aufweisen. Durch eine Fusion mit einer erfassten Verformung des Nadelkörpers kann eine Änderung in einer Nadelkörperform aufgrund äußerer Kräfte von einer Verformung aufgrund einer Erwärmung unterschieden werden. Dadurch können besonders genaue Aussagen zum Nadelzustand und zur Textilqualität ermöglicht werden. Durch die Sensorfusion können zusätzliche Informationen zu einem Status der Nadel und deren Leistungsfähigkeit ermöglicht werden.
In einer Ausführungsform des Nadelsystems ist es vorgesehen, dass der Nadelkörper einen Befestigungsbereich und einen Fadenkontaktbereich aufweist. Der Befestigungsbereich kann ein Bereich des Nadelkörpers sein, welcher dazu ausgebildet ist, den Nadelkörper an der Textilherstellungsmaschine zu befestigen. Beispielsweise kann der Na- delkörper mit dem Befestigungsbereich an einer Legebarre oder einer Nadelbarre lagerbar sein. Der Befestigungsbereich kann beispielsweise als H-förmiger Endbereich ausgebildet sein. Der Fadenkontaktbereich kann dazu ausgebildet sein, das Sensorsignal des Sensors zu übertragen, beispielsweise an den Signalwandler. Der Fadenkontaktbereich kann beispielsweise ein Bereich sein, welcher bei der Textilherstellung den Faden kontaktiert, wie eine Durchgangsöffnung oder ein Haken. Beispielsweise kann der Fadenkontaktbereich ein Nadelauge oder einen Haken aufweisen. Der Fadenkontaktbereich kann aber auch als gerader Endbereich ausgebildet sein. Der Fadenkontaktbereich und der Befestigungsbereich können unmittelbar miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann aber auch zwischen dem Fadenkontaktbereich und dem Befestigungsbereich ein Verbindungsbereich vorgesehen sein. Der Befestigungsbereich und der Fadenkontaktbereich, optional auch der Verbindungsbereich, können zusammen einstückig ausgebildet sein. Der gesamte Nadelkörper kann beispielsweise einstückig ausgebildet sein. Der Fadenkontaktbereich kann aber auch beispielsweise durch ein separates Teil gebildet sein, welches an dem Fadenkontaktbereich befestigt ist, insbesondere dauerhaft befestigt und/oder optional über den Verbindungsbereich. Mittels der Sensorvorrichtung kann beispielsweise eine Zustandsgröße von jedem Bereich oder nur bestimmten Bereichen des Nadelkörpers erfasst werden. Beispielsweise kann eine Verformung des gesamten Nadelkörpers oder nur des Befestigungsbereichs oder des Fadenkonatktbereichs erfasst werden. Die Sensorvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Verformung örtlich aufgelöst zu erfassen.
Der Sensor kann in dem Fadenkontaktbereich oder benachbart zu dem Fadenkontaktbereich angeordnet sein. Dadurch können besonders gut für die Qualität des Textils und für den Verschleiß der Nadel relevante Zustandsgrößen erfasst werden, insbesondere nah oder direkt an einem dafür besonders relevanten Bereich des Nadelkörpers. Beispielsweise kann der Sensor auf einem Teil oder Teilbereich befestigt sein, welches das Nadelauge ausbildet. Der Sensor kann beispielsweise auch an dem Zwischenbereich befestigt sein. Der Sensor kann beispielsweise nur die Zustandsgröße an der Stelle erfassen, an welcher dieser an dem Nadelkörper angeordnet ist. Durch eine bekannte Kontaktstelle des Fadens mit dem Nadelkörper, beispielsweise immer an dem Nadelauge, kann auf Basis einer bekannten Sensorpositionierung von der gemessenen Zustandsgröße auf die Zustandsgröße im Fadenkontaktbereich geschlossen werden. Durch die Verformung des Fadenkontaktbereichs, insbesondere relativ zu dem Befestigungsbereich, kann eine Position des Fadens bei der Textilherstellung bestimmt werden. Dadurch kann direkt auf die tatsächliche Fadenanordnung in dem hergestellten Textil und damit auch dessen Qualität geschlossen werden.
In einer Ausführungsform des Nadelsystems ist es vorgesehen, dass das Nadelsystem dazu ausgebildet ist, ein Sensorsignal des Sensors wenigstens von dem Sensor an die Auswertvorrichtung und/oder einen Datenspeicher des Nadelsystems wenigstens teilweise drahtlos zu übertragen. Dadurch kann das Nadelsystem mit geringem Aufwand an Textilherstellungsmaschinen nachgerüstet werden. Beispielsweise kann das Sensorsignal von dem Sensor wenigstens an den Signalwandler drahtlos übertragen werden. Der Signalwandler kann auch in dem Sensor integriert sein und das gewandelte Sensorsignal dann direkt drahtlos an die Auswertvorrichtung übertragen werden. Für die drahtlose Übertragung kann eine Funkverbindung genutzt werden. Beispielsweise kann das Sensorsignal mittels Bluetooth, WLAN oder einem anderen Funkstandard übertragen werden. Alternativ kann das Sensorsignal auch komplett kabelgebunden übertragen werden. Eine solche Signalübertragung ist besonders robust und einfach. Der Datenspeicher kann ein Datenspeicher des Nadelsystems sein, insbesondere ein Speicherbaustein oder eine Festplatte der Auswertvorrichtung. Der Datenspeicher kann auch ein zentraler Server sein. So können Sensorsignale zentral und/oder für mehrere Textilherstellungsmaschinen gemeinsam effizient ausgewertet werden.
In einer Ausführungsform des Nadelsystems ist es vorgesehen, dass das Nadelsystem eine Auswertvorrichtung aufweist. Die Auswertvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße einen Qualitätskennwert des hergestellten Textils zu bestimmen. Dadurch kann die Qualität des hergestellten Textils kategorisiert werden. Zudem kann so Ausschuss bei der Textilherstellung einfach identifiziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertvorrichtung dazu ausgebildet sein, ein Steuersignal für die Textilherstellungsmaschine zu bestimmen. Das Steuersignal kann beispielsweise dazu dienen, eine Verformung des Nadelkörpers zu kompensieren, um eine möglichst gleichbleibende Qualität bei der Textilherstellung zu erreichen. Ebenso kann das Steuersignal auch so bestimmt werden, dass ein Nadelbruch und/oder ein Fa- denbruch verhindert werden oder automatisch die Herstellung bei einem solchen Nadelbruch und/oder Fadenbruch gestoppt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertvorrichtung dazu ausgebildet sein, einen Verschleißzustand des Nadelkörpers zu bestimmen. So kann die Nadel rechtzeitig repariert oder ausgetauscht werden. Der Verschleißzustand kann beispielsweise auch auf einer Prognose beruhen, wann die Nadel ausfallen wird.
Die Auswertvorrichtung kann beispielsweise als Computer ausgebildet sein. Die Auswertvorrichtung kann mit der Sensorvorrichtung verbunden sein, um die erfasste Zustandsgröße zu erhalten und/oder um das Sensorsignal zu erhalten. Die Auswertvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, Signale, insbesondere Steuersignale, an eine Steuervorrichtung der Textilherstellungsmaschine zu übermitteln. Die Auswertvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, jeweilige bestimmte Werte zu speichern, insbesondere in Verbindung mit der erfassten Zustandsgröße des Nadelkörpers und/oder von Steuerzuständen der Textilherstellungsmaschine. Die Auswertvorrichtung kann beispielsweise die Werte auf Basis von einer analytischen und/oder statistischen Auswertung bestimmen.
In einer Ausführungsform des Nadelsystems ist es vorgesehen, dass die Auswertvorrichtung die Qualitätskenngröße des hergestellten Textils und/oder das Steuersignal für die Textilherstellungsmaschine Kl-basiert bestimmt. Die Kl kann beispielsweise ein künstliches neuronales Netz aufweisen. Dafür kann auf der Auswertvorrichtung eine Kl implementiert sein, insbesondere eine zuvor trainierte Kl. Die Kl kann beispielsweise mit historischen Messwerten der Zustandsgröße des Nadelkörpers als Eingabedaten und manuell bestimmten Qualitätskenngrößen und/oder automatisch bestimmten, insbesondere mittels Videoanalyse automatisch bestimmten, Qualitätskenngrößen, sowie manuell bestimmten Steuersignalen und/oder anderweitig bestimmten Steuersignalen als Ausgabedaten trainiert werden. Die Kl kann beispielsweise auch mittels in Simulationen bestimmten Zustandsgröße des Nadelkörpers und mittels in Simulationen bestimmten Qualitätskenngrößen trainiert werden. Ebenso können alternativ oder zusätzlich als Ausgabedaten für das Training auch manuell, automatisch, insbesondere mittels Videoanalyse, und/oder mittels Simulationen bestimmte Verschleißzustände des Nadelkörpers genutzt werden. Durch die Kl kann mit geringem Rechenaufwand und auch ohne umfangreichen Aufwand und Programmierung die Auswertung realisiert werden. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trainieren einer Kl-basierten Auswertvorrichtung des Nadelsystems gemäß dem ersten Aspekt. Entsprechende Merkmale und Vorteile des ersten Aspekts können auch Merkmale und Vorteile des weiteren Aspekts und umgekehrt bilden.
Das Verfahren zum Trainieren weist einen Schritt eines Herstellens von Textil mittels der Textilherstellungsmaschine auf. Das Verfahren zum Trainieren weist einen Schritt eines Erfassens von einer Zustandsgröße des Nadelkörpers, welche eine Auswirkung auf die Beschaffenheit eines mit dem Nadelsystem hergestellten Textils hat, mittels der Sensorvorrichtung des Nadelsystems auf. Das Verfahren zum Trainieren weist einen Schritt eines Bestimmens eines Qualitätskennwerts des hergestellten Textils unabhängig von der erfassten Zustandsgröße auf. Der Qualitätskennwert wird beispielsweise durch eine Videoanalyse automatisch oder auch manuell durch einen Bediener der Textilherstellungsmaschine bestimmt. Das Verfahren zum Trainieren weist alternativ oder zusätzlich einen Schritt eines Bestimmens einer Steuergröße der Textilherstellungsmaschine während der Textilherstellung unabhängig von der erfassten Zustandsgröße auf. Beispielsweise kann die Steuergröße eine gegenüber der tatsächlich bei der Textilherstellung vorgegebenen Steuergröße abweichende Größe sein, bei welcher der Bediener oder eine Simulation eine bessere Textilqualität erwarten würde und/oder bei welcher ein Fadenbruch vermieden würde und/oder bei welcher ein Nadelbruch vermieden würde. Die tatsächliche Steuerung kann beispielsweise aus einer Programmierung der Textilherstellungsmaschine oder einer Maschinensteuerung ausgelesen werden. Die Steuergröße kann ein oder mehrere Steuerparameter aufweisen. Das Verfahren zum Trainieren weist alternativ oder zusätzlich einen Schritt eines Bestimmens eines Verschleißkennwerts des Nadelkörpers unabhängig von der erfassten Zustandsgröße auf. Beispielsweise kann der Nadelkörper einer Materialprüfung und/oder Sichtprüfung unterzogen werden, um dessen Verschleiß zu bestimmen und dem bestimmten Verschleiß einen Verschleißkennwert zuzuordnen. Das Verfahren zum Trainieren weist einen Schritt eines Zuordnens der erfassten Zustandsgröße zu dem bestimmten Qualitätskennwert und/oder zu der bestimmten Steuergröße und/oder zu dem bestimmten Verschleißkennwert auf. Dadurch können ein Satz von Eingabedaten und Ausgabedaten als Trainingsdaten für die Kl erzeugt werden. Ferner weist das Verfahren einen Schritt eines Trainierens der Kl der Auswertvorrichtung mit den zugeordneten Daten auf. Die Trainingsdaten können in einer Datenbank gespeichert werden, um weitere Kls trainieren zu können und/oder die Trainingsdaten weiter auswerten zu können.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Qualität eines Textils und/oder zum Steuern einer Textilherstellungsmaschine und/oder Bestimmen eines Verschleißzustands eines Nadelkörpers. Der Nadelkörper und/oder die Textilherstellungsmaschine können gemäß dem ersten Aspekt ausgebildet sein. Entsprechende Merkmale und Vorteile des ersten Aspekts können auch Merkmale und Vorteile des weiteren Aspekts und umgekehrt bilden.
Dieses Verfahren kann einen Schritt eines Herstellens von Textil mittels der Textilherstellungsmaschine aufweisen. Dieses Verfahren kann einen Schritt eines Erfassens von einer Zustandsgröße eines Nadelkörpers, welche eine Auswirkung auf die Beschaffenheit eines mit dem Nadelsystem hergestellten Textils hat, aufweisen. Dieses Verfahren kann einen Schritt eines Steuerns der Textilherstellungsmaschine in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße aufweisen. Insbesondere kann dafür der mit dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt trainierten Kl die erfasste Zustandsgröße als Eingangswert zur Verfügung gestellt werden, aus welcher von der Kl eine Steuergröße als Ausgangssignal erzeugt wird. Alternativ kann die Steuergröße in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße auch analytisch bestimmt werden. Ein Zusammenhang zwischen der erfassten Zustandsgröße und einem für die Textilherstellung vorteilhaften Steuersignal kann dafür beispielsweise zuvor empirisch oder in einer Simulation bestimmt worden sein. Die Steuergröße kann dann die Textilherstellungsmaschine steuern, beispielsweise indem das Ausgangssignal an eine Steuervorrichtung der Textilherstellungsmaschine übermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann dieses Verfahren einen Schritt eines Bestimmens der Qualität des hergestellten Textils in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße aufweisen, insbesondere indem der mit dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt trainierte Kl die erfasste Zustandsgröße als Eingangswert zur Verfügung gestellt wird, aus welcher von der Kl ein Qualitätskennwert als Ausgangssignal erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich kann dieses Verfahren einen Schritt eines Bestimmens des Verschleißzustands des Nadelkörpers in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße aufweisen, insbesondere indem der mit dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt trainierten Kl die erfasste Zustandsgröße als Eingangswert zur Verfügung gestellt wird, aus welcher von der Kl ein Verschleißkennwert als Ausgangssignal erzeugt wird.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Textilherstellungsmaschine mit einem Nadelsystem gemäß dem ersten Aspekt. Entsprechende Merkmale und Vorteile des ersten Aspekts können auch Merkmale und Vorteile des weiteren Aspekts und umgekehrt bilden. Der Nadelkörper ist auswechselbar an der Textilherstellungsmaschine gehalten. Beispielsweise kann der Nadelkörper an einer beweglichen Legebarre oder einer unbeweglichen Nadelbarre der Textilherstellungsmaschine gelagert sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 veranschaulicht einen ersten Schritt einer Herstellung eines Textils durch eine Textilherstellungsmaschine.
Fig. 2 veranschaulicht einen zweiten Schritt der Herstellung des Textils durch die Textilherstellungsmaschine.
Fig. 3 veranschaulicht einen dritten Schritt der Herstellung des Textils durch die Textilherstellungsmaschine.
Fig. 4 veranschaulicht einen vierten Schritt der Herstellung des Textils durch die Textilherstellungsmaschine.
Fig. 5 veranschaulicht schematisch ein so hergestelltes Textil mit hoher Qualität.
Fig. 6 veranschaulicht schematisch ein so hergestelltes Textil mit Fehlerstellen, welche die Qualität senken.
Fig. 7 veranschaulicht in einer schematischen Seitenansicht einen Nadelkörper der Textilherstellungsmaschine. Fig. 8 zeigt in einer Detailansicht des Nadelkörpers gemäß Fig. 5, dass daran ein Sensor befestigt ist.
Fig. 9 zeigt in einer Detailansicht des Nadelkörpers gemäß Fig. 5, dass daran ein Sensor befestigt ist, wobei der Sensor anders als in der Ausführungsform von Fig. 8 ausgebildet ist.
Fig. 10 veranschaulicht in einer schematischen Perspektivansicht eine Verformung des Nadelkörpers gemäß Fig. 5 während der Textilherstellung, welche mit Hilfe des Sensors erfasst worden ist.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 bis Fig. 4 veranschaulichen schematisch Schritte einer Textilherstellung mittels einer Textilherstellungsmaschine aus Fäden 10. In dem gezeigten Beispiel wird ein Gewirk als Textil mittels eines Wirkprozesses hergestellt. Die Textilherstellungsmaschine weist eine bewegliche Legebarre 12 auf, an welcher mehrere als Lochnadeln ausgebildete Nadeln 14 gelagert sind. Zudem weist die Textilherstellungsmaschine eine feststehende Nadelbarre 16 mit auf, an welcher mehrere als Hakennadeln ausgebildete Nadeln 18 gelagert sind.
Fig. 1 zeigt einen Schritt eines Unterlegens. Dabei wird die Legebarre 12 seitlich bewegt, wie durch Pfeil 20 veranschaulicht. Dadurch werden die als Kettfäden ausgebildeten Fäden 10 an den Nadeln 18 eingehakt. Fig. 2 zeigt einen darauffolgenden Schritt eines Einschwingens. Dabei wird die Legebarre 12 quer bewegt, wie durch Pfeil 22 veranschaulicht. Die Fäden 10 werden so an den Nadeln 18 entlang gezogen. Fig. 3 zeigt einen darauffolgenden Schritt eines Überlegens. Dabei wird die Legebarre 12 seitlich entgegengesetzt zu der Richtung wie in Fig. 1 bewegt, wie durch Pfeil 24 veranschaulicht. Fig. 4 zeigt einen darauffolgenden Schritt eines Ausschwingens. Dabei wird die Legebarre 12 quer entgegengesetzt zu der Richtung wie in Fig. 2 bewegt, wie durch Pfeil 26 veranschaulicht. Die Fäden 10 werden so an den Nadeln 18 entlang gezogen. Die Fäden 10 bilden so eine Masche um die Nadeln 18. Ja nach vorliegender Fadenspannung können sich dabei die Nadeln verformen und die Maschen so unerwünschter Weise unterschiedlich groß werden. Zudem können durch eine übermäßige Verformung die Nadeln 14, 18 brechen oder zumindest stark verschleißen. Ebenso kann durch eine übermäßig hohe Fadenspannung, beispielsweise weil sich die Nadeln 14, 18 unerwartet wenig verformen, die Fäden 10 reißen. Dadurch kann es zu Qualitätsschwankungen bei der Textilherstellung kommen.
In Fig. 5 ist beispielhaft ein so hergestelltes Textil mit hoher Qualität veranschaulicht. Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, ist ein Abstand 30 zwischen verschiedenen Fäden 10 bzw. eine Größe jeweiliger Maschen homogen. In Fig. 6 ist dagegen beispielhaft ein so hergestelltes Textil mit geringerer Qualität veranschaulicht, bei welchem es zu unerwünschten Abstandsabweichungen bzw. Maschengrößenänderungen gekommen ist. Beispielsweise ist bei dem Abstand 32 zu erkennen, wie dieser zwischen zwei benachbarten Fäden 10 kleiner ist und zwischen zwei danebenliegenden Fäden 10 größer. Es ergibt sich eine unerwünschte Fehlerstelle.
Fig. 7 zeigt einen Nadelkörper 70. Der Nadelkörper weist einen Befestigungsbereich 72 und einem damit fest verbundenen Fadenkontaktbereich 74 auf. Der Befestigungsbereich 72 bildet an seinem dem Fadenkontaktbereich 74 abgewandten Ende eine H-förmige Form aus, mittels welcher der Nadelkörper 70 an der Legebarre 12 befestigbar ist. Der Nadelkörper 70 ist als Lochnadel 14 ausgebildet, wobei ein als eine Durchgangsöffnung 76 ausgebildetes Nadelauge zur Fadenführung in der Detailansicht von Fig. 8 zu erkennen ist. Auf dem Fadenkontaktbereich 74 ist benachbart zu der Durchgangsöffnung 76 ein Sensor 78 auf dem Fadenkontaktbereich 74 durch eine Verklebung befestigt. Der Sensor 78 ist als Dehnungsmessstreifen ausgebildet.
Fig. 9 zeigt dazu eine Variante des Sensors 78 als weitere Ausführungsform. Der Sensor 78 gemäß Fig. 9 ist als Rosetten-Dehnungsmessstreifen ausgebildet, welcher im gezeigten Beispiel durch drei Dehnungsmessstreifen 80 gebildet ist. Diese drei Dehnungsmessstreifen 80 sind mit einem Microcontroller 82 verbunden, welcher die Messwerte der drei Dehnungsmessstreifen 80 verarbeitet. So kann nicht nur eine Verformung, sondern auch beispielsweise eine Richtung der Verformung in der Ebene, in welcher die drei Dehnungsmessstreifen 80 angeordnet sind, direkt gemessen werden. Es kann somit ein Nadelsystem für die Textilherstellungsmaschine realisiert werden, bei welchem in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße ein Qualitätskennwert des hergestellten Textils und/oder ein Steuersignal für die Textilherstellungsmaschine und/oder einen Verschleißzustand des Nadelkörpers bestimmt werden kann. Dazu weist das Nadelsystem eine Sensorvorrichtung auf, welche mittels des Sensors 78 eine Zustandsgröße erfasst. Die Sensorvorrichtung kann mit dem Sensor 78 eine Verformung des Fadenkontaktbereichs als eine Zustandsgröße des Nadelkörpers 70 erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Fadenspannung erfasst werden, welche auf den Nadelkörper 70 wirkt. Diese Zustandsgrößen haben eine Auswirkung auf die Beschaffenheit des mit dem Nadelsystem hergestellten Textils. Dadurch kann ein Herstellen eines Textils mit verminderter Qualität, wie in Fig. 6 dargestellt, vermieden oder zumindest einfach erkannt werden. Zudem kann auch ein Nadelbruch und Fadenbruch vermieden werden. Das System kann einfach an bestehenden Textilherstellungsmaschinen nachgerüstet werden, insbesondere auch an den üblicherweise daran verwendeten Nadeln.
Fig. 10 zeigt zudem, wie eine Verformung des Nadelkörpers 70, hier insbesondere des Fadenkontaktbereichs 74, in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße berechnet und auch visuell dargestellt werden kann. Zudem kann eine Oberflächenspannung des Nadelkörpers 70 berechnet werden. Gezeigt ist, wie sich der Fadenkontaktbereich 74 relativ zu dem Befestigungsbereich 72 gekrümmt verformt hat. Die Verformung wird durch das Bewegen der Legebarre 12 und die dabei an der Durchgangsöffnung 76 durch den Faden 10 auf den Fadenkontaktbereich 74 wirkende Fadenspannung verursacht. Ersichtlich ist dabei, wie dementsprechend eine tatsächliche Lage des Fadens 10 gegenüber einer als starr angenommenen Nadel verschoben ist.
Bezugszeichen
10 Fäden
12 Legebarre
14 Lochnadeln
16 Nadelbarre
18 Hakennadeln
20 - 26 Richtung Legebarrenbewegung
30, 32 Abstand
70 Nadelkörper
72 Befestigungsbereich
74 Fadenkontaktbereich
76 Durchgangsöffnung
78 Sensor
80 Dehnungsmessstreifen

Claims

Patentansprüche Nadelsystem für eine Textilherstellungsmaschine, wobei das Nadelsystem einen Nadelkörper (70) und eine Sensorvorrichtung mit wenigstens einem an dem Nadelkörper (70) befestigten und/oder in dem Nadelkörper (70) integrierten Sensor (78) aufweist, wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Zustandsgröße des Nadelkörpers (70) zu erfassen, welche eine Auswirkung auf die Beschaffenheit eines mit dem Nadelsystem hergestellten Textils hat. Nadelsystem nach Anspruch 1 , wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine auf den Nadelkörper (70) wirkende Fadenspannung und/oder eine Verformung des Nadelkörpers (70) als Zustandsgröße zu erfassen Nadelsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Zustandsgröße des Nadelkörpers (70) mittels eines elektroresistiven, kapazitiven und/oder piezoelektrischen Messprinzips zu erfassen, insbesondere wobei die Sensorvorrichtung einen Dehnungsmessstreifen (80) als Sensor (78) aufweist. Nadelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nadelkörper (70) einen Befestigungsbereich (72) und einen Fadenkontaktbereich (74) aufweist, wobei der Sensor (78) in dem Fadenkontaktbereich (74) oder benachbart zu dem Fadenkontaktbereich (74) angeordnet ist. Nadelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nadelsystem eine Auswertvorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße einen Qualitätskennwert des hergestellten Textils und/oder ein Steuersignal für die Textilherstellungsmaschine und/oder einen Verschleißzustand des Nadelkörpers (70) zu bestimmen. Nadelsystem nach Anspruch 5, wobei das Nadelsystem dazu ausgebildet ist, ein Sensorsignal des Sensors (78) wenigstens von dem Sensor (78) an die Auswertvorrichtung und/oder einen Datenspeicher des Nadelsystems wenigstens teilweise drahtlos zu übertragen. Nadelsystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Auswertvorrichtung die Qualitätskenngröße des hergestellten Textils und/oder das Steuersignal für die Textilherstellungsmaschine Kl-basiert bestimmt. Verfahren zum T rainieren einer Kl-basierten Auswertvorrichtung eines Nadelsystems nach Anspruch 7, welches wenigstens die folgenden Schritte aufweist:
- Herstellen von Textil mittels der Textilherstellungsmaschine;
- Erfassen von einer Zustandsgröße eines Nadelkörpers (70), welche eine Auswirkung auf die Beschaffenheit eines mit dem Nadelsystem hergestellten Textils hat, mittels der Sensorvorrichtung des Nadelsystems;
- Bestimmen eines Qualitätskennwerts des hergestellten Textils unabhängig von der erfassten Zustandsgröße und/oder einer Steuergröße der Textilherstellungsmaschine während der Textilherstellung unabhängig von der erfassten Zustandsgröße und/oder eines Verschleißkennwerts des Nadelkörpers (70) unabhängig von der erfassten Zustandsgröße;
- Zuordnen der erfassten Zustandsgröße zu dem bestimmten Qualitätskennwert und/oder zu der bestimmten Steuergröße und/oder zu dem bestimmten Verschleißkennwert;
- Trainieren der Kl der Auswertvorrichtung mit den zugeordneten Daten. Verfahren zum Bestimmen einer Qualität eines Textils und/oder zum Steuern einer Textilherstellungsmaschine und/oder Bestimmen eines Verschleißzustands eines Nadelkörpers (70), welches wenigstens die folgenden Schritte aufweist: - Herstellen von Textil mittels der Textilherstellungsmaschine;
- Erfassen von einer Zustandsgröße eines Nadelkörpers (70), welche eine Auswirkung auf die Beschaffenheit eines mit dem Nadelsystem hergestellten Textils hat;
- Steuern der Textilherstellungsmaschine in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße, insbesondere indem der mit dem Verfahren nach Anspruch 8 trainierten Kl die erfasste Zustandsgröße als Eingangswert zur Verfügung gestellt wird, aus welcher von der Kl eine Steuergröße als Ausgangssignal erzeugt wird, und/oder
Bestimmen der Qualität des hergestellten Textils in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße, insbesondere indem der mit dem Verfahren nach Anspruch 8 trainierten Kl die erfasste Zustandsgröße als Eingangswert zur Verfügung gestellt wird, aus welcher von der Kl ein Qualitätskennwert als Ausgangssignal erzeugt wird und/oder
Bestimmen des Verschleißzustands des Nadelkörpers (70) in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsgröße, insbesondere indem der mit dem Verfahren nach Anspruch 8 trainierten Kl die erfasste Zustandsgröße als Eingangswert zur Verfügung gestellt wird, aus welcher von der Kl eine Verschleißkennwert als Ausgangssignal erzeugt wird. Textilherstellungsmaschine mit einem Nadelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Nadelkörper (70) auswechselbar an der Textilherstellungsmaschine gehalten ist.
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