WO2015028309A1 | 2015-03-05 | |||
WO2015059142A1 | 2015-04-30 |
EP1067224A1 | 2001-01-10 | |||
EP0495446A1 | 1992-07-22 | |||
EP1101848A1 | 2001-05-23 | |||
DE102013018832A1 | 2015-05-13 | |||
JP2004277064A | 2004-10-07 |
Patentansprüche 1. Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens, bei welchem der Faden von einer Vorlagespule abgezogen und innerhalb einer Texturierzone verstreckt und texturiert wird, wobei der Faden mittels einer angetriebenen Lieferrolle aus der Texturierzone gezogen wird, und bei welchem ein Qualitätsparameter fortlaufend erfasst und überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Qualitätsparameter ein physikalischer Betriebsparameter eines Elektromotors, vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment des Elektromotors erfasst wird, welcher die Lieferrolle zum Abziehen des Fadens aus der Texturierzone antreibt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Istwert des Betriebsdrehmoments mit einem gespeicherten Grenzwert und/oder einem gespeicherten Grenzwertebereich des Betriebsdrehmomentes verglichen wird und dass eine Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und/oder Grenzwertebereiches erfasst wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und/oder Grenzwertbereiches ein Differenzwert des Betriebsdrehmoments zwischen dem Istwert und dem betreffenden Grenzwert ermittelt wird und dass in Abhängigkeit von der Größe des Differenzwertes eine Signalerzeugung und/oder eine Prozessänderung initiiert wird. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überoder Unterschreitung des Grenzwertes und/oder Grenzwertebereiches eine Zeitdauer der Über- oder Unterschreitung ermittelt wird, dass die Zeitdauer mit einer Grenzzeitdauer verglichen wird und dass bei einem Erreichen der Grenzzeitdauer eine Signalerzeugung und/oder eine Prozessänderung initiiert wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und/oder Grenzwertebereiches als ein Störereignis erfasst wird, dass die Störereignisse zu einer Störanzahl aufaddiert werden und dass bei Erreichen einer Grenzstöranzahl eine Signalerzeugung und/oder eine Prozessänderung initiiert wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb einer Messzeitdauer erfassten Istwerte des Betriebsdrehmomentes gemittelt werden und dass der gemittelte Istwert des Betriebsdrehmomentes mit dem Grenzwert und/oder Grenzwertebereich verglichen wird. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Prozessstart die Lieferrolle ohne Faden von dem Elektromotor angetrieben wird, dass ein Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmoments erfasst wird und dass der Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmoments mit einem vorgegebenem Leerlaufsollwert des Betriebsdrehmoments verglichen oder zu einem Referenzsollwert des Betriebsdrehmoments bestimmt und gespeichert wird. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gespeicherte Referenzsollwert des Betriebsdrehmoments mit einem hinterlegten Toleranzwert und/oder Toleranzwertebereich zu dem Grenzwert und/oder Grenzwertebereich des Betriebsdrehmoments umgewandelt wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsdrehmoment des Elektromotors der ersten Lieferrolle anstelle des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors der zweiten Lieferrolle überwacht wird. 10. Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens mit einer Vorlagestelle (1) zur Aufnahme einer Vorlagespule (2), mit einer ersten Lieferrolle (6), mit einer Heizeinrichtung (10), mit einer Kühleinrichtung (11), mit einem Texturieraggregat (12), mit einer zweiten Lieferrolle (14) und mit einer Überwachungseinrichtung (23), die zumindest ein Messmittel (39) zur Erfassung eines Qualitätsparameters aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) mit einer Steuerelektronik (31) eines die zweite Lieferrolle (14) antreibenden Elektromotors (8.2) verbunden ist, dass das Messmittel (39) innerhalb der Steuerelektronik (31) des Elektromotors (8.2) integriert und derart ausgebildet ist, das ein Betriebsparameter des Elektromotors (8.2), vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment als Qualitätsparameter erfassbar ist. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel (39) zumindest einen Strommesser zur Messung eines Motorstroms aufweist. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) zumindest ein Speichermittel (24) und eine Auswertungseinheit (25) aufweist, wobei der Auswertungseinheit (25) mehrere Auswertungsalgorithmen aufgebbar sind. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) mit einer Maschinensteuereinheit (22), mit einer Visualisierungseinheit (26) und/oder einer Signalgebereinheit (27) verbunden ist. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8.2) durch einen bürstenlosen Synchronmotor (BLDC- Motor) (44) gebildet ist, wobei die Steuerelektronik (31) innerhalb des Synchronmotors (44) integriert ist. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) durch einen Mikroprozessor (41) gebildet ist, der innerhalb der Steuerelektronik (31) des Elektromotors (8.2) integriert ist. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (23) mit einer Steuerelektronik (45) eines die erste Lieferrolle (6) antreibenden Elektromotors (8.1) anstelle der Steuerelektronik (31) des die zweite Lieferrolle antreibenden Elektromotors (8.2) verbunden ist, wobei die Steuerelektronik (31, 45) identisch ausgebildet sind. |
Texturieren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Texturieren sind aus der EP 0 495 446 AI bekannt.
Um die Eigenschaften künstlicher textiler Fäden denen von Fäden aus natürlichen Fasern wie etwa Wolle oder Baumwolle anzugleichen, ist es bekannt, die gesponnenen synthetischen Fäden in einem Texturierprozess zu veredeln. Dabei werden die synthetischen Filamentstränge, die den Faden bilden, gekräuselt, so dass der Faden ein mehr textilmäßiges Aussehen und die damit verbundenen Eigenschaften erhält. Um derartige Strukturen an den synthetischen Fäden herstellen zu können, werden dem Texturierprozess teilverstreckte gesponnene synthetische Fäden vorgelegt. In dem Texturierprozess wird jeder Faden einzeln innerhalb einer Texturierzone texturiert und gleichzeitig verstreckt. Zur Texturierung erhalten die Fäden vorzugsweise einen Falschdrall, der mittels einer Heizeinrichtung und einer Kühleinrichtung in der Texturierzone fixiert wird. Nach Verlassen der Texturierzone wird der so gekräuselte Faden zu einer Spule aufgewickelt.
Damit in dem Texturierprozess möglichst eine gleichbleibende Fadenqualität erzeugt wird ist es üblich, den Texturierprozess anhand eines Qualitätsparameters zu überwachen. Als Qualitätsparameter hat sich die Fadenspannung des in der Texturierzone geführten Fadens bewährt. So wird bei dem bekannten Verfahren zur Qualitätsüberwachung fortlaufend eine Fadenspannung innerhalb der Texturierzone an dem bereits gekräuselten Faden gemessen. Die Fadenspannung wird auf ihre Gleichmäßigkeit hin überwacht. Die bekannte Vorrichtung zum Texturieren weist hierzu einen Fadenspannungssensor auf, der zwischen einem Texturieraggregat und einer zweiten Lieferrolle angeordnet ist. Zur Messung der Fadenspannung werden üblicherweise mechanische Mittel eingesetzt, die eine zusätzliche Fadenumlenkung im Fadenlauf erfordern. Grundsätzlich ist jedoch jeder mechanische Eingriff an dem Faden zur Herstellung einer gleichmäßigen Kräuselung der Filamente innerhalb des Fadens zu vermeiden. Insoweit sind auch alternative Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei welcher die Fadenspannung über die Antriebe der Lieferrollen überwacht wird.
So geht aus der EP 1 067 224 AI ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens hervor, bei welchem die Lieferrollen zur Führung und Verstreckung des Fadens überwacht und geregelt werden. So lassen sich alle Drehzahlinformationen der Lieferrollen im Hinblick auf eine gewünschte Fadenspannung abgleichen und regeln. Alternativ können dabei auch die Momentenbelastungen jeder Lieferrolle erfasst und zur Regelung genutzt werden. Dieses Verfahren erfordert somit eine Vielzahl von Qualitätsparametern, um einen Texturierprozess zu überwachen. Zudem bleiben Störeinflüsse, die sich in der Differenz der Drehzahlsignale oder Momentenbelastung der Lieferrollen nicht auswirken, unerkannt. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die eine Prozessüberwachung anhand eines Qualitätsparameters mit geringem apparativen Aufwand ermöglichen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Texturierung bereitzustellen, bei welchem bzw. welcher sowohl die Verstreckung als auch die Texturierung des Fadens überwachbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die auf der Auslassseite der Texturierzone angeordnete Lieferrolle einen wesentlichen Einfluss auf den gesamten Texturierprozess hat. So wird einerseits das Verstreckverhältnis durch die Umfangsgeschwindigkeit der Lieferrolle bestimmt und andererseits wird der Faden aus dem Texturieraggregat abgezogen. Insoweit lässt sich ein Antrieb der Lieferrolle dazu nutzen, um die Gleichmäßigkeit des Texturierprozesses zu überwachen. Erfindungsgemäß wird somit als Qualitätsparameter ein physikalischer Betriebsparameter eines Elektromotors, vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment des Elektromotors erfasst, welcher die Lieferrolle zum Abziehen des Fadens aus der Texturierzone antreibt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hierzu die Überwachungseinrichtung mit einer Steuerelektronik eines die zweite Lieferrolle antreibenden Elektromotors verbunden, wobei das Messmittel innerhalb der Steuerelektronik des Elektromotors integriert und derart ausgebildet ist, dass ein Betriebsparameter des Elektromotors vorzugsweise ein Betriebsdrehmoment als Qualitätsparameter erfassbar ist. So kann durch Überwachung des Betriebsparameters des Elektromotors eine gleichmäßige Fadenqualität bei der Texturierung gewährleistet werden. Da der durch die Lieferrolle geführte Faden maßgeblich die Leistungsabgabe des Elektromotors beeinflusst, ist das Betriebsdrehmoment des Elektromotors besonders geeignet, um den Texturierprozess zu überwachen.
Um einerseits die Stabilität des Prozesses beurteilen zu können und andererseits ein Maß für die Qualität des hergestellten Fadens zu erhalten, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher ein Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes mit einem gespeicherten Grenzwert und / oder einem gespeicherten Grenzwertbereich des Betriebsdrehmomentes verglichen wird und bei welcher eine Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und / oder Grenzwertebereiches erfasst wird. So lässt sich ein Grenzwert oder ein Grenzwertebereich des Betriebsdrehmomentes hinterlegen, der bei Einhaltung eine gewünschte Fadenqualität entspricht.
In Abhängigkeit von der Wahl des Grenzwertes oder des Grenzwertebereiches lassen sich die Über- oder Unterschreitungen durch den Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes unterschiedlich bewerten. Bei einer ersten Verfahrensvariante wird bei einer Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes und / oder Grenzwertebereiches ein Differenzwert des Betriebsdrehmomentes zwischen dem Ist-Wert und dem betreffenden Grenzwert ermittelt und in Abhängigkeit von der Größe des Differenzwertes eine Signalerzeugung und / oder eine Prozessänderung initiiert. Damit können absolute Wertedifferenzen unmittelbar zur Prozessführung genutzt werden.
Bei einer alternativen oder zusätzlichen Verfahrensvariante wird bei einer Überoder Unterschreitung des Grenzwertes und / oder Grenzwertbereiches eine Zeitdauer der Über- oder Unterschreitung ermittelt, wobei die Zeitdauer mit einer Grenzzeitdauer verglichen wird und wobei bei einem Erreichen der Grenzzeitdauer eine Signalerzeugung und / oder eine Prozessänderung initiiert wird. Somit lassen sich beispielsweise Verschleißerscheinungen am Texturieraggregat identifizieren.
Eine weitere alternative Verfahrensvariante wird oft genutzt, um eine Qualitätseinstufung des erzeugten Fadens vornehmen zu können. So lässt sich die Über- oder Unterschreitung des Grenzwertes oder Grenzwertbereiches durch einen Ist-Wert als ein Störereignis erfassen. Die Störereignisse werden zu einer Störanzahl aufaddiert, wobei bei Erreichen einer Grenzstöranzahl eine Signalerzeugung und / oder eine Prozessänderung initiiert wird. Diese Verfahrensvariante lässt sich auch bevorzugt nutzen, um Wartungszyklen an den Aggregaten zu definieren.
In Abhängigkeit von dem Typ des Elektromotors sowie der Kopplung mit der Lieferrolle besteht zudem die Möglichkeit, die innerhalb einer Messzeitdauer erfassten Ist-Werte des Betriebsdrehmomentes zu mitteln und den gemittelten Ist- Wert des Betriebsdrehmomentes mit dem Grenzwert oder Grenzwertebereich zu vergleichen. Damit können vorteilhaft kurzzeitige Störeinflüsse bei der Istwertbestimmung kompensiert werden. Da das Betriebsdrehmoment des Elektromotors auch von den Lagerreibungen der Lieferrolle beeinflusst wird, ist ein regelmäßiger Abgleich zwischen einem Leerlaufsollwert und den Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes erforderlich. Hierzu ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher vor einem Prozessstart die Lieferrolle ohne Faden von dem Elektromotor angetrieben wird, bei welchem ein Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes erfasst wird und bei welchem der Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes mit einem vorgegebenen Leerlaufsollwert des Betriebsdrehmomentes verglichen wird. Bei zu großen Abweichungen zwischen dem Leerlauf-Ist-Wert und dem Leerlaufsollwert wird alternativ der Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes zu einem Referenzsollwert bestimmt und gespeichert. Der gespeicherte Referenzsollwert des Betriebsdrehmomentes lässt sich dann nutzen, um mit einem hinterlegten Toleranzwert und / oder Toleranzwertebereich zu dem Grenzwert und / oder Grenzwertbereich des Betriebsdrehmomentes umgewandelt zu werden. Damit wird sichergestellt, dass mögliche Störparameter wie beispielsweise eine Lagerreibung oder ein Luftwiderstand an der Lieferrolle neutralisiert werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante anstelle der zweiten Lieferrolle die erste Lieferrolle zur Bestimmung und Überwachung des Qualitätspaarmeters genutzt. So wirken die innerhalb der Texturierzone aufgebauten Fadenspannungen des Fadens auch auf den Antrieb der ersten Lieferrolle. Insbesondere bei größeren Fadentitern und höheren Verstreckkräften wird das Betriebsdrehmoment des Elektromotors der ersten Lieferrolle anstelle des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors der zweiten Lieferrolle erfasst und überwacht.
Das in der Steuerelektronik des Elektromotors vorgesehene Messmittel zur Überwachung des Betriebsparameters wird vorzugsweise als ein Strommesser zur Messung eines Motorstromes ausgebildet. Damit ist eine indirekte Erfassung des Betriebsdrehmomentes möglich.
Um einen Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes mit einem Grenzwert und / oder einem Grenzwertebereich zu vergleichen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgeführt, dass die Überwachungseinrichtung zumindest ein Speichermittel und eine Auswertungseinheit aufweist, wobei die Auswertungseinheit mehrere Auswertungsalgorithmen aufgebbar sind.
Um bei unzulässigen Überschreitungen der Grenzwerte oder Grenzwertbereiche einen Eingriff oder eine Registrierung durch einen Operator zu ermöglichen, ist desweiteren vorgesehen, dass die Überwachungseinrichtung mit einer Maschinensteuereinheit, mit einer Visualisierungseinheit und / oder einer Signalgebeeinheit verbunden ist. Je nach Grad der Überschreitung oder Unterschreitung des Grenzwertes können direkte Eingriffe in den Prozess über der Maschinensteuereinheit eingeleitet werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, beispielsweise die Anzahl der Störereignisse kontinuierlich in einem der Visualisierungseinheit zuzuführen. Darüberhinaus ist es auch möglich, an der betreffenden Bearbeitungsstelle durch die Signalgebereinheit beispielsweise durch unterschiedlich farbige Dioden den momentanen Zustand des Texturierprozesses anzuzeigen.
Für die Bereitstellung und Überwachung des Qualitätsparameters hat sich insbesondere die Vorrichtungsvariante bewährt, bei welcher der Elektromotor durch einen bürstenlosen Synchronmotor (BLDC-Motor) gebildet ist, wobei die Steuerelektronik innerhalb des Synchronmotors integriert ist. Damit ist eine sensible Erfassung des Betriebsdrehmomentes direkt in der Umgebung des Elektromotors möglich.
So lässt sich die Überwachungseinrichtung mit ihren Elektronikteilen auch vorteilhaft in der Steuerelektronik als Elektromotor integrieren.
Bei bestimmten Prozessen wird der Antrieb der ersten Lieferrolle anstelle des Antriebes der zweiten Lieferrolle zur Prozessüberwachung genutzt. Hierzu ist die Überwachungseinrichtung nur mit einer Steuerelektronik eines die erste Lieferrolle antreibenden Elektromotors verbunden, wobei die Steuerelektroniken der Elektromotoren beider Antriebe identisch ausgebildet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Qualitätsüberwachung beim Texturieren eines synthetischen Fadens sowie eine Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens sind nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens
Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Lieferrolle des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 3 schematisch eine Diagrammdarstellung eines zeitlichen Verlaufs eines Ist- Wertes des Betriebsdrehmomentes Elektromotors
Fig. 4 schematisch eine Diagrammdarstellung eines zeitlichen Verlaufs eines Ist- Wertes des Betriebsdrehmomentes vom Elektromotor In der Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Texturieren eines synthetischen Fadens dargestellt. Üblicherweise weisen derartige Vorrichtungen eine Vielzahl von parallel nebeneinander angeordneten Bearbeitungsstellen auf, die entlang einer Maschinenlängsseite nebeneinander angeordnet sind. So können beispielsweise über zweihundert Bearbeitungsstellen und Spulstellen innerhalb einer Texturiermaschine gehalten sein. In der Fig. 1 ist schematisch ein Aufbau einer der Bearbeitungsstellen einer derartigen Vorrichtung beispielhaft gezeigt.
Es ist zunächst eine Vorlagestelle 1 vorgesehen, in welcher eine Vorlagespule 2 und eine Reservespule 3 gehalten sind. Die Vorlagespule 2 liefert einen Faden 5, der über einen Fadenführer 4 aus der Vorlagestelle 1 abgezogen wird.
Der Abzug des Fadens 5 von der Vorlagespule 2 erfolgt durch eine erste Lieferrolle 6. Die Lieferrolle 6 wird über einen Elektromotor 8.1 angetrieben, der eine Steuerelektronik 45 aufweist. Der Lieferrolle 6 ist mit Abstand eine frei drehbare Beilaufrolle 7 zugeordnet, so dass der Faden 5 mit mehreren Umschlingungen an der Lieferrolle 6 führbar ist.
Im weiteren Fadenverlauf folgt eine Heizeinrichtung 10, eine Kühleinrichtung 11 sowie ein Texturieraggregat 12. Das Texturieraggregat 12 wird über einen Texturierantrieb 13 angetrieben. Das Texturieraggregat 12 ist vorzugsweise als Friktionsdrallgeber ausgebildet, um an dem Faden 5 einen Falschdrall zu erzeugen. Zum Verstrecken des Fadens ist dem Texturieraggregat 12 eine zweite Lieferrolle 14 nachgeordnet, die durch den Elektromotor 8.2 angetrieben wird. Der zweiten Lieferrolle 14 ist ebenfalls eine frei drehbare Beilaufrolle im Abstand zugeordnet, um den Faden 5 mit mehreren Umschlingungen am Umfang führen zu können. Die Fadenstrecke zwischen der ersten Lieferrolle 6 und der zweiten Lieferrolle 4 bildet die sogenannte Texturierzone 9. Innerhalb der Texturierzone 9 wird der Faden 5 somit texturiert und gleichzeitig verstreckt. Nach der Behandlung des Fadens 5 wird dieser der Spulstelle 15 zugeführt. Die Spulstelle 15 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Spulenhalter 18 auf, welcher eine Spule 19 trägt. Der Spulenhalter 18 ist schwenkbar ausgebildet. Dem Spulenhalter 18 ist eine Treibwalze 20 zugeordnet, die durch einen Walzenantrieb 21 angetrieben wird. Zum Verlegen des Fadens am Umfang der Spule 19 ist der Spulstelle 15 eine Changiereinheit 16 zugeordnet, die einen antreibbaren Changierfadenführer aufweist. Der Changierfadenführer wird hierzu über den Changierantrieb 17 angetrieben. Die Changiereinheit 15 kann hierzu einen mit dem Changierfadenführer verbundenen Riemen oder eine Kehrgewindewelle aufweisen. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist in einem Betriebszustand gezeigt. Während des Betriebes wird kontinuierlich ein Qualitätsparameter überwacht, um eine gleichmäßige Texturierung und Verstreckung des Fadens zu erhalten. Hierzu ist eine Überwachungseinrichtung 23 vorgesehen, die mit dem Elektromotor 8.2 5 der zweiten Lieferrolle 14 gekoppelt ist. Die Überwachungseinrichtung 23 weist ein Speichermittel 24 und eine Auswertungseinheit 25 auf.
Der Elektromotor 8.2 weist eine Steuerelektronik 31 auf, die über ein hier nicht näher dargestelltes Messmittel zur Erfassung eines Betriebsparameters des 10 Elektromotors 8.2 enthält. Die Steuerelektronik 31 ist unmittelbar mit der Überwachungseinrichtung 23 verbunden.
Die Überwachungseinrichtung 23 ist mit einer Maschinensteuereinheit 22 verbunden. Die Maschinensteuereinheit 22 ist mit den Antrieben 8.1, 13, 17 und 15 21 verbunden, um die Bearbeitungsstelle zu steuern.
Die Maschinensteuereinheit 22 und die Überwachungseinrichtung 23 sind parallel mit einer Visualisierungseinheit 26 verbunden. Die Visualisierungseinheit 26 ist mit einem Bedienungstableau verknüpft, so dass ein Operator über die 20 Visulisierungseinheit 26 unmittelbar in den Prozess eingreifen kann.
Die Überwachungseinrichtung 23 ist über eine Signalleitung mit einer Signalgebereinheit 27 verbunden. Die Signalgebereinheit 27 weist mehrere Leuchtdioden auf, die beispielsweise in unterschiedlichen Farben leuchten 25 können.
Im Betrieb wird bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung der Faden 5 durch die erste Lieferrolle 6 von der Vorlagespule 2 abgezogen und in die Texturierzone 9 gefördert. Innerhalb der Texturierzone 9 erhält der Faden 5 durch das 30 Texturieraggregat 12 einen Falschdrall, der sich gegen die Fadenlaufrichtung fortpflanzt, so dass die verdrallten Filamente innerhalb der Heizeinrichtung 10 erwärmt und anschließend in der Kühleinrichtung 1 1 fixiert werden. Am Ende der Textuierzone wird der Faden 5 durch die zweite Lieferrolle 14 aus der Texturierzone 9 herausgezogen. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Lieferrollen 6 und 14 sind mit einer Differenzgeschwindigkeit eingestellt, so dass der Faden innerhalb der Texturierzone 9 verstreckt wird.
Der derart gekräuselte Faden 5 wird anschließend in der Spulstelle 15 zu der Spule 18 gewickelt.
Während des Betriebes wird über die Steuerelektronik 31 des Elektromotors 8.2 ein Betriebsparameter erfasst, der den Zustand insbesondere die Belastung der Lieferrolle 14 wiederspiegelt. Die Steuerelektronik 31 weist hierzu Messmittel auf, um beispielsweise die Aufnahme eines Motorstroms kontinuierlich zu erfassen. So können beispielsweise aus der Drehzahl und dem Motorstrom ein momentanes Betriebsdrehmoment des Elektromotors 8.2 erfasst werden. Der so erfasste Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes vom Elektromotor 8.2 wird der Überwachungseinrichtung 23 übermittelt. Innerhalb der
Überwachungseinrichtung 23 erfolgt ein Ist-Soll-Vergleich des Betriebsdrehmomentes, um den momentanen Betriebszustand der Texturierung beurteilen zu können.
Der Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes kann hierbei als reiner Absolutwert oder als ein Relativwert genutzt werden. So könnte bei Verwendung von Relativwerten der Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes für einen störungsfreien Verlauf des Texturierprozesses mit 100% definiert sein. Eine Abweichung des Ist-Wert- Verlaufes des Betriebsdrehmomentes würde dann mit einer prozentualen Abweichung definiert. So könnte eine Abweichung beispielsweise 5% oder 10% oberhalb oder unterhalb des Relativwertes 100% liegen. Die Überwachung des Texturierprozesses ist somit unabhängig davon, ob bei der Anzeige der Ist-Wert- Verlauf des Betriebsdrehmomentes des überwachten Elektromotors mit Absolutwerten oder Relativwerten angezeigt wird.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Überwachung des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.2 in einer Diagrammdarstellung beispielhaft gezeigt. Die Fig. 3 weist ein Koordinatensystem auf, bei welchem auf der Ordinate das Betriebsdrehmoment M und auf der Abszisse die Zeit t eingetragen ist. Das im Betrieb erfasst Betriebsdrehmoment ist mit seinen Ist- Werten in dem Diagramm eingetragen, so dass sich über die Zeit ein Ist-Wert- Verlauf einstellt. Der Ist- Wert-Verlauf des Betriebsdrehmomentes ist in Fig. 3 mit den Buchstaben Mj gekennzeichnet.
Die Ist-Werte M des Betriebsdrehmomentes werden mit einem oberen Grenzwert des Betriebsdrehmomentes verglichen. Der Grenzwert des Betriebsdrehmomentes ist in Fig. 3 mit dem Kennbuchstaben M G gekennzeichnet. Der Verlauf des Grenzwertes MG ist parallel zur Zeitachse t.
Während des Texturierens und VerStrecken des Fadens 5 werden nun an der zweiten Lieferrolle 14 unterschiedliche Momentenbelastungen festgestellt. Derartige Schwankungen können beispielsweise durch sogenannte Knotenüberläufer oder durch Verschleißerscheinungen oder sonstige äußere Störeinflüsse resultieren. In Fig. 3 sind hierzu beispielhaft mehrere Überschreitungen des Grenzwertes dargestellt. Für den Fall, dass der momentane Ist-Wert M des Betriebsdrehmomentes den vorgegebenen Grenzwert M G des Betriebsdrehmomentes überschreitet, lassen sich verschiedene Auswertungsalgorithmen durchführen, um Aktionen zu initiieren. Bei einer ersten Variante wird die Anzahl der Grenzwertüberschreitungen registriert. So stellt jede Grenzwertüberschreitung ein Störereignis dar, welcher eine unzulässige Abweichung vom Herstellungsprozess darstellt. Die Störereignisse sind in Fig. 3 mit den Kennzahlen I, II, III und IV gekennzeichnet. So können die Störereignisse beispielsweise in einem vorgegebenen Zeitintervall aufaddiert werden. Die pro Zeitintervall aufgetretenen Störereignisse können somit als Maß einer Fadenqualität genutzt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei Überschreitung einer Grenzstöranzahl eine sofortige Signalerzeugung oder sogar eine Prozessänderung zu initiieren.
Eine weitere Variante der Auswertung der Grenzwertüberschreitung ist dadurch gegeben, in dem die Zeitdauer der Überschreitung des Grenzwertes erfasst wird. In Fig. 3 ist hierzu beispielhaft für das Störereignis mit der Kennzahl II eine Anfangszeit mit ti und eine Endzeit mit t 2 eingetragen. Die Zeitdauer, die sich aus den Zeiten ti-t 2 ergibt, wird sodann mit einer Grenzzeitdauer verglichen. Für den Fall, dass die Grenzzeitdauer erreicht ist, lässt sich unmittelbar eine Signalerzeugung oder eine Prozessänderung initiieren. Grundsätzlich können auch beide Aktivitäten gleichzeitig ausgeführt werden, so dass beispielsweise an der Signalgebereinheit 27 ein Farbwechsel an den Leuchtdioden stattfindet und parallel über die Visualisierungseinrichtung 26 eine Prozessänderung angefordert wird. Eine weitere Möglichkeit der Auswertung der Grenzwertüberschreitung ist darin gegeben, in dem die absolute Grenzwertüberschreitung ermittelt wird. Hierzu wird ein Differenzwert aus dem maximalen Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes und dem Grenzwert des Betriebsdrehmomentes ermittelt. In Fig. 3 ist zu dem Störereignis II der absolute Differenzwert des Betriebsdrehmomentes mit dem Kennbuchstaben ΔΜ gekennzeichnet. In Abhängigkeit von der Größe des Differenzwertes ΔΜ lässt sich ebenfalls eine Signalerzeugung oder Prozessänderung einleiten. Hierzu könnte beispielsweise ein maximal zulässiger Differenzwert des Betriebsdrehmomentes vorgegeben werden. Somit lässt sich der Texturierprozess vorteilhaft mit einfachen Mitteln ohne zusätzliche Sensorik überwachen. Um eine hohe Integration zwischen der Überwachungseinrichtung 23 und der Steuerelektronik 31 des Elektromotors 8.2 zu erhalten, haben sich insbesondere die bürstenlosen Synchronmotoren bewährt, die als BLDC-Motoren bekannt sind. In Fig. 2 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel der Lieferrolle 14 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Die Lieferrolle 14 weist einen topfförmigen Galettenmantel 28 auf, der drehfest an einem auskragenden freien Ende einer Motorwelle 29 des Elektromotors 8.2 befestigt ist. Der Elektromotor 8.2 ist als bürstenloser Synchronmotor ausgeführt. Die Motoreinheit 44 umfasst somit den Elektromotor 8.2 und eine Steuerelektronik 31. Die Motoreinheit 44 ist in diesem Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgeführt. Die Motorwelle 29 des Elektromotors 8.2 ist in einem Lagergehäuse 30 durch mehrere Wälzlager 35 drehbar gelagert. Die Motorwelle 29 weist einen zum Galettenmantel 28 gegenüberliegendes Ende auf, an dem ein Rotor 32 angeordnet ist. Der Rotor 32 wird durch einen hier nicht näher beschriebenen Permanentmagneten gebildet. Der Rotor 32 ist mit einem Stator 33 umgeben, der mehrere Wicklungen trägt. Der Stator 33 ist durch einen Motorträger 34 gehalten. Der Motorträger 34 erstreckt sich zwischen dem Lagergehäuse 8 und einem unmittelbar an dem Elektromotor 8.2 angeordneten Elektrogehäuse 36. Das Elektrogehäuse 36 enthält die Steuerelektronik 31.
Die Steuerelektronik 31 ist in diesem Ausführungsbeispiel symbolisch durch eine Platine 37 sowie einem Leistungsmodul 38, einem Wechselrichter 40 und einem Mikroprozessor 41 dargestellt. Insbesondere weist die Steuerelektronik 5 ein Messmittel 39 auf, das üblicherweise mit dem Wechselrichter 40 verknüpft ist. Desweiteren ist ein Speichermittel 24 vorgesehen, das mit dem Mikroprozessor 41 gekoppelt ist.
Die Steuerelektronik 31 ist über eine Versorgungsleitung 43 mit einer hier nicht dargestellten Spannungsquelle gekoppelt. Eine zweite Verbindung zur Steuerelektronik 31 stellt eine Datenleitung 20 dar, die einen Daten und Signalaustausch mit der übergeordneten Maschinensteuereinheit 22 ermöglicht. Zusätzlich kann die Steuerelektronik 31 noch mit der Signalgebereinheit 27 und der Visualisierungseinheit 26 verbunden sein. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Funktionen der Überwachungseinrichtungen innerhalb der Steuerelektronik 31 integriert. So bildet der Mikroprozessor 41 in diesem Ausführungsbeispiel die Überwachungseinrichtung 23. Der Mikroprozessor 41 ist programmierbar ausgebildet, so dass sowohl Auswertungen als auch Steuersignale erzeugt werden können.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Lieferrolle 14 ist das Messmittel 39 bevorzugt als ein Strommesser ausgebildet. Zur Bestimmung eines Ist-Wertes des Betriebsdrehmomentes wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Motorstrom als Motorkenngröße gemessen. Grundsätzlich können jedoch auch andere Betriebsmotorkenngrößen wie beispielsweise die Motorspannung genutzt werden, um Betriebsparameter des Elektromotors zu bestimmen. Der Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes wird fortlaufend mit einem Grenzwert oder einem Grenzwertebereich des Betriebsdrehmomentes verglichen.
In Fig. 4 ist eine Diagrammdarstellung eines Ist- Wert- Verlaufes des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.2 beispielhaft innerhalb eines Grenzwertebereiches dargestellt. In dem Diagramm in Fig. 4 ist auf der Ordinate das Betriebsdrehmoment M des Elektromotors 8.2 und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Die Ist-Werte des Betriebsdrehmomentes während des Texturierprozesses sind mit dem Kennbuchstaben Mj gekennzeichnet. Dabei werden die Ist-Werte des Betriebsdrehmomentes in einem Grenzwertebereich zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert beobachtet. Der obere Grenzwert ist mit dem Kennbuchstaben MOG und der untere Grenzwert mit dem Kennbuchstaben M UG gekennzeichnet. Insoweit wird ein Verlauf des Ist- Wertes des Betriebsdrehmomentes gewünscht, der sich zwischen dem oberen Grenzwert M 0 G und dem unteren Grenzwert M UG verhält.
In der Fig. 4 ist ein Betriebsstart zu einem Zeitpunkt ti schematisch dargestellt. Hierzu wird zunächst die Lieferrolle 14 bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Faden geführt. In dieser Situation stellt sich ein Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes ein. Der Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes ist in Fig. 4 mit dem Kennbuchstaben M L gekennzeichnet. Erst nachdem der Faden an die Aggregate der Texturierzone angelegt ist und von der Lieferrolle 14 gefördert wird, steigt die Belastung der Lieferrolle 16 an und das Betriebsdrehmoment des Elektromotors 8.2 tritt mit seinem Ist-Wert sogar über den oberen Grenzwert M 0 G hinaus.
Die nachfolgende Beobachtung und Auswertung der Grenzwertüberschreitungen werden analog der vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 analysiert. Hierbei können die Unterschreitungen des unteren Grenzwertes MUG analog analysiert und bewertet werden.
Die rechte Bildhälfte in Fig. 4 zeigt einen Sonderfall bei der Beobachtung des Ist- Wertes des Betriebsdrehmomentes. In diesem Fall wird zum Zeitpunkt t 2 annähernd der Leelauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes M L erreicht. Dieser Zustand tritt bei einem Fadenbruch ein. Insoweit lassen sich auch Fadenbrüche in der Texturierzone unmittelbar durch die Überwachung des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.2 der Lieferrolle 16 erkennen.
Um die Störparameter wie beispielsweis Lagerreibung und Luftwiderstand an der Lieferrolle 14 bei der Überwachung des Betriebsdrehmomentes zu kompensieren, wird in regelmäßigen Abständen vor einem Prozessstart jeweils eine sogenannte Leerfahrt durchgeführt. Hierzu wird die Lieferrolle 14 ohne Faden über den Elektromotor 8.2 angetrieben. In diesem Zustand wird ein Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes gemessen. Der Leerlauf-Ist-Wert wird sodann mit einem vorgegebenen Leerlauf-Soll- Wert des Betriebsdrehmomentes verglichen. Für den Fall, dass eine unzulässige Abweichung zwischen dem Leerlauf-Ist-Wert des Betriebsdrehmomentes und dem vorgegebenen Leerlauf-Soll-Wert des Betriebsdrehmomentes festgestellt wird, wird der neue Leerlauf-Ist-Wert als Referenz-Soll-Wert bestimmt und im System gespeichert. Dieser Referenz-Soll- Wert des Betriebsdrehmomentes wird genutzt, um den Grenzwert bzw. den Grenzwertebereich neu zu bestimmen. Hierzu ist ein Toleranzwert bzw. ein Toleranzwertbereich hinterlegt, der gemeinsam mit dem Referenz-Soll-Wert die neuen Grenzwerte ergeben. Damit wird bei der Überwachung des Texturierprozesses gewährleistet, dass im wesentlichen keine Störeinflüsse die Messwerte beeinflussen.
Wie aus der Darstellung in Fig. 1 hervorgeht, wird in dem Texturierprozess an dem synthetischen Faden neben einer Kräuselung auch eine Verstreckung vollzogen. So ist zwischen den angetriebenen Lieferrollen 6 und 14 eine Geschwindigkeitsdifferenz eingestellt, die ein Verstrecken des Fadens 5 innerhalb der Texturierzone 9 bewirkt. Die Gleichmäßigkeit des Texturierprozesses wirkt sich somit sowohl auf den Antrieb 8.2 der Lieferrolle 14 als auch auf den Antrieb 8.1 der Lieferrolle 6 aus. Insbesondere bei Prozessen zum Texturieren von Fäden mit größeren Fadentitem lässt sich die Überwachung des Texturierprozesses auch vorteilhaft durch Überwachung des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.1 der ersten Lieferrolle 6 ausführen. So wird die Überwachungseinrichtung 23 anstelle mit der Steuerelektronik 31 des Elektromotors 8.2 direkt mit der Steuerelektronik 45 des Elektromotors 8.1 der ersten Lieferrolle verbunden. Hierzu ist der Elektromotor 8.1 und insbesondere die Steuerelektronik 45 identisch ausgebildet zur Steuerelektronik 31 und dem Elektromotor 8.2 der zweiten Lieferrolle 14. Der Elektromotor 8.1 und die Steuerelektronik 45 weisen somit einen Aufbau entsprechend der Darstellung in Fig. 2 auf. Die Beschreibung zu der Fig. 2 gilt somit auch für den Elektromotor 8.1 und der Steuerelektronik 45, die die erste Lieferrolle 6 antreibt. Die Überwachung des Betriebsdrehmomentes des Elektromotors 8.1 lässt sich hierbei analog zu der bereits zuvor beschriebenen Überwachung des Elektromotors 8.2 ausführen. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen eine Prozessüberwachung des Texturierprozesses mit einfachen aber wirkungsvollen Mitteln anhand eines Betriebsparameters des Elektromotors. Es werden dabei keine zusätzlichen Sensoreinrichtungen in dem Fadenlauf benötigt.