用于监控生产合成丝的纺丝设备的方法

专利名称：用于监控生产合成丝的纺丝设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于监控生产合成丝的纺丝设备的方法。
背景技术：
在熔纺合成丝的生产过程中，采用纺丝设备，其具有多个构造基本上相同的纺丝部位。在每个纺丝部位上，8根、10根、12根甚或更多的丝被平行地纺制、处理并卷绕成筒子。为此，给每个纺丝部位配备一台络筒机，该络筒机将纺丝部位上的所有丝同时卷绕成筒子。在纺丝部位上设置用来纺丝、处理丝并卷绕丝的加工机组通常可独立于相邻纺丝部位的加工机组被控制和调节。因此，每个纺丝部位受多个影响值的影响，它们决定生产量和质量。对整个纺丝设备而言，同时用在一个纺丝设备内的多个纺丝部位构成了确定丝线生产量的影响值的复矩阵。
为了尽可能在纺丝部位内生产具有相同质量的丝，EP0644282A1披露了一种控制质量的方法，其中丝的生产与参考点有关。因此，可在纺丝部位上实现达到一定均一程度的丝线质量。不过，在此未予以考虑的是用于产生丝线质量的控制要求。因此，纺丝设备的经济性主要是由独立加工机组的机器质量确定的。
此外，WO94/25869披露了一种工艺监控方法，其中多项工艺参数被测量，且通过实际值与理论值之间的比较分别进行评估。当测量值同时与理论值有偏差时，就产生表征与标准工艺程序不同的质量信号。为此，需要每项工艺参数都存在有预定的理论值，以便表示非标准生产。
EP0580071B1披露了另一种方法，其中测定卷绕筒子的状态参数，以便在不被接受的偏差情况下产生质量信号。
所有前述现有技术中的方法都是在其监控工艺期间基于来自于纺丝部位上丝的特征值，因此仅适于在有限的程度上监控具有多个纺丝部位的整个纺丝设备。

发明内容
因此，本发明的一个目的在于，提供一种开篇所述类型的用于监控生产合成丝的纺丝设备的方法，在尽可能需要较少的测量和评估装置的同时，可以控制所有纺丝部位的效率。
本发明的另一个目的在于，通过进行监控，获得有关纺丝部位机器质量的分析结果，以便检测纺丝设备内可能的弱点。
根据本发明，该目的是这样实现的，即，存储均具有位置和时间数据的状态参数，将每单位时间内存储的状态参数转化成每个纺丝部位的实际状态参数，将实际状态参数表示为衡量纺丝部位生产率的尺度。
本发明特别带来的优点是，为监控纺丝设备，专对待生产产品的瞬时实际状态加以评估而监控。本发明基于这样的认识，即，就多个纺丝部位而言，它们中的每一个都同时生成多根丝，每个纺丝部位具有最佳的操作状态，以尽可能地实现纺丝设备的高效率。通过将实际状态值与每个纺丝部位联系起来，可从实际状态值的直接比较中读取纺丝部位的瞬时操作状态。因此，数据是相对于在丝生产中出现过高标准偏差的纺丝部位获得的。因此，就可有针对性地采取一些措施，以尽可能优化纺丝设备内的每个纺丝部位。
为了承接生产的丝，在纺丝部位的终端将丝分别卷绕成筒子，其被用作喂给筒子，以进行进一步的加工操作。在这方面，对筒子的生产有着特别高的要求，可能的话，必须保证连续地卷绕丝。因此，如权利要求2所述的本发明的改进有利于检测络筒机区域内的弱点。
按常规维护工作，在这样的纺丝设备内更换络筒机是常见的，通过如权利要求3和4所述的本发明特别有利的进一步改进，可对使用中的络筒机进行连续的监控，不管它们的位置，亦即不管纺丝部位如何。例如将络筒机至少一次或多次更换的纺丝部位的实际状态值调整成络筒机的实际状态值，可识别出，相比相邻纺丝部位发现的不令人满意的实际状态值是否因某台络筒机引起，或是因在纺丝部位上位于络筒机之前的加工机组引起。因此，通过这种分析，就可容易地看出，哪一个纺丝部位的区域需采取提高生产率的措施。
作为连续检测并监控的状态参数，特别合适的是纺丝部位内某根丝上丝线断头的出现。因此，就可以简单的方式通过将所检测的纺丝部位内的丝线断头累加来确定实际状态值。因为纺丝部位内每个丝线断头都会导致纺丝部位工艺的中断，也就直接涉及纺丝部位生产率的影响。
不过，作为状态参数，也可检测其他与产品相随的变量，例如筒子的重量或筒子的直径，并将它们转换成实际状态值。例如，可将卷绕在纺丝部位上的筒子的平均重量确定为实际状态值，或将每一个纺丝部位上卷绕筒子的平均直径确定为实际状态值，在与相邻的纺丝部位作比较时，很快便能认出纺丝设备中的弱点。
为了尽可能从对纺丝设备的监控中得出快速而有针对性的措施，尤其有利的是，检测多项状态参数和/或工艺参数并分别利用时间和位置数据予以存储。接着，可将状态参数和工艺参数分别评估或一起评估来确定纺丝部位的生产率。
特别是将状态参数和工艺参数结合起来，可看出纺丝部位内生产率与加工机组间的直接相关性。通过相应的分析运算法则可将丝线断头的出现与所检测的状态参数和工艺参数这样联系起来，即，能直接看出纺丝部位内针对的弱点。因此，例如可识别由令人不满意的筒子更换引起的丝线断头。同样可区分开人工干预和纺丝部位内丝线断头的出现。此外，所检测的状态参数和/或工艺参数都可用来监控每一纺丝部位和每一单位时间的丝线质量或筒子质量。这么一来，就可采用所有已知的质量确定措施了。
另一个优点在于，除了产品质量外，还可监控纺丝部位内单独的加工机组的机器质量。这么一来，就可利用专属于某一加工机组的工艺参数，结合丝线状态参数实现每个加工机组的最佳调节。
为了在丝线的生产中检测纺丝部位内长期起作用的变化，单位时间可通过预定操作时间来限定，由此操作时间就可按小时、天或月来预定。
为了执行该方法，提出这样一台设备，其包括一个监控所有纺丝部位生产率的装置。该监控装置与一个控制装置连接，以起到传递数据的目的，并包括一个存储数据的存储部件和一个用来将实际状态值确定为衡量每个纺丝部位生产率尺度的计算部件。因此，就可有利地在中央控制装置之外对纺丝设备进行中央监控。为此，可将监控装置与控制装置直接合并。
不过，优选的是，通过通信网、无线电线路或网络将监控装置与控制装置连接，通过使用通信网，可将监控装置和纺丝设备安装在完全不同的位置上。同样，无线电线路适合用来远程传递数据。对于建筑物内部的解决方案而言，特别适于通过网络连接监控装置。
为了呈现并显示数据和数据图，优选给监控装置装上一个可视显示部件。因此，就可采用一种操作员简单而容易看到的方式处理所有数据。
在监控装置内，系统中存在有多种可选择的分析运算法则，其通过针对性地选择某一数据评估，可实现监控丝线质量、产品质量和/或机器质量的目的。


下面借助于纺丝设备的一个实施例并参照附图对本发明的方法进行详细描述，其中图1是具有多个用来生产合成丝的纺丝部位的纺丝设备的示意图；图2是更换了络筒机的图1纺丝设备的示意图；图3是用来控制纺丝设备的控制装置的示意图；
图4是呈现每一纺丝部位实际状态值的可行方案的示意图；图5是呈现每一纺丝部位实际状态值的另一可行方案的示意图。
具体实施例方式
在图1中，示意性地示出了具有本发明监控装置的纺丝设备。在此，图1.1示出了整个纺丝设备的局部图，而图1.2示出了纺丝设备纺丝部位的结构。纺丝设备包括多个纺丝部位，其由大写字母SI-SIV表示。纺丝部位的数字S是示范性的。
纺丝部位SI-SIV中的每一个都构造相同，因而在下面仅需要对一个纺丝部位进行详细的描述。为此，图1.2示出了纺丝部位SI的细部图。纺丝部位包括多个沿着纺丝线用来生产多根合成丝16的加工机组。在此，丝线16是在一个与图示面垂直的丝线行进面中平行并排纺丝并卷绕的。因而可在纺丝部位上同时生产六根、八根、十根、十二根甚至更多根的丝线。第一加工机组3.1是由一个纺丝泵6和泵驱动装置5构成的。纺丝泵6通过一条熔体管路4输送高聚合塑性熔体。加工机组3.1产生挤压出长丝所需的熔融压力。加工机组3.1与一个机组控制器2.1连接。在纺丝泵6的下游布置有一个纺丝箱体9，其通过分配管路7与纺丝泵6连接。在纺丝箱体9的下侧并排布置有多个垂直于图示面的喷丝头10，它们各自具有多个喷嘴孔，从中挤压出单独的长丝，并作为丝束11出现在这些喷丝头10的下侧。丝束11通过一个拉伸装置17从喷丝头10中牵拉。拉伸装置17具有两个加工机组3.2和3.3，它们分别由一个导丝盘机组19和一个导丝盘电机21构成。加工机组3.2和3.3分别配备有一个机组控制器1.2和2.3。
丝束11在拉伸装置17与喷丝头10之间通过一个冷却装置12。冷却装置12在此为纺丝甬道，其中通过加工机组3.4产生的气流被导引到丝束11上。加工机组3.4是一个除杂器13，配有一个驱动装置14。加工机组3.4是通过机组控制器2.4控制的。在冷却装置12的出口端，平行并排的丝束11借助于一个上油装置15分别组合成一根丝线16。丝线16被拉入下游的拉伸装置17中并输送到络筒机18。
在拉伸装置17与冷却装置12之间布置有上油装置15和集丝装置36。形成为上油辊的上油装置15受机组控制器2.6的控制。集丝装置36具有一个从动导向件、一个切断装置以及一个抽气装置，以便在有丝线断头的情况下收集并连续地排出丝束。例如在EP1049823B1中公开了这样一种集丝装置，在此将该文献的内容一并引入作为参考。集丝装置36受机组控制器2.7的控制。
在拉伸装置17与络筒机18之间布置有一台状态传感装置22，通过该状态传感装置22可检测出每根丝线16的状态参数。状态传感装置22通过一条信号线直接与部位控制器1相连。在该实施例中，状态传感装置22可包括一个丝线断头监控器。在此情况下，丝线断头监控器检测纺丝部位内丝线上丝线断头的出现并发信号给部位控制器。
络筒机18同样具有一个加工机组3.5，其具有一个从动筒子锭子24和一个锭子电机21。锭子电机21受机组控制器2.5的控制。在筒子锭子24上，平行并排的丝线16被同时卷绕成筒子23。在此情况下，加压辊25与筒子23的圆周相贴靠。
在图1.2中所示的纺丝部位上，仅看到一个纺丝流程，因为剩下的丝线是在垂直的丝线流程面中一个接着一个行进的。
不管丝线的数量如何，图1.2中所示的加工机组在纺丝部位上执行每个加工步骤。在此情况下，加工机组分别受机组控制器2.1至2.7的控制。机组控制器2.1至2.7通过数据网络8与部位控制器1相连。数据网络8在此实现了部位控制器1与机组控制器2.1至2.7之间的数据交换。数据网络8优选形成为总线系统。
在纺丝设备中，平行并排地布置有多个纺丝部位。正如图1.1中所示的那样，所有的纺丝部位都通过一个分配系统37被均匀地供给一种热塑性的熔体。为此，纺丝部位分别通过熔体管路4.1、4.2、4.3、4.4与分配系统37相连。热塑性材料在此通过一个装填装置被供应到挤出机28。挤出机28通过一个挤出机驱动装置29被带动。挤出机驱动装置29受挤出机控制器30的控制。在挤出机28中，热塑性材料熔化。挤出机控制器30与一个中央控制装置27相连。单独纺丝部位SI至SIV的部位控制器1.1至1.4通过数据网络26与中央控制装置27相连。每个部位控制器1.1至1.4与中央控制装置27交换数据。在此，中央控制装置27控制整个纺丝设备，挤出机的输送能力可与相应连接的纺丝部位相匹配。
为了监控整个纺丝设备，设置有一台监控装置31。该监控装置31具有一个存储部件32，以容纳数据。存储部件32与一个计算部件33连接，通过该计算部件33可对所存储的数据进行评估和制备。通过一个可视显示部件34向操作员显示由计算部件33产生的数据和数据图。在此，可相对于每个纺丝部位SI至SIV分别将实际状态值显示为衡量生产率的尺度。监控装置31通过数据传输线路35与中央控制装置27相连，以传递数据。
图1.1中示出了操作状态下的纺丝设备。在此，每个纺丝部位SI至SIV同时将一种热塑性材料制成为许多合成丝。纺丝部位SI至SIV上加工机组的结构、布置以及选择都是示范性的，并可由任何一种布置方式加以更换。纺丝部位上的布置基本上是按照所制合成丝的类型确定的，即，是否作为预定向丝线(POY)、完全拉伸丝线(FDY)、高度定向丝线(HOY)或作为卷曲丝线(BCF)生产。不过，每个纺丝部位SI至SIV都具有一个络筒机来将丝线卷绕成筒子，不管丝线的类型如何。在图1.1中，额外地用大写字母WI至WIV表示络筒机。
为了监控纺丝设备，在每个纺丝部位SI至SIV上，都通过状态传感装置22测定状态参数并将其输送给对应的部位控制器1。连续测定的所有纺丝部位的状态参数都从部位控制器1.1至1.4进一步传递到中央控制装置27。连续测定的状态参数通过数据传输线路35被送到监控装置31，并在那里存储于计算部件32中。每项状态参数都具有位置和时间数据。在图1所示的实施例中，纺丝部位内一丝线上丝线断头的出现被确定为状态参数。因而，将纺丝部位SI至SIV中一丝线上出现的每个丝线断头转成信号并存储在监控装置31的存储部件32中。
为了监控纺丝设备，将单位时间存储在监控装置31内或直接作为操作时间输入。因此，可采用单位时间内或操作时间内测定的状态参数来通过计算部件33测定每个纺丝部位SI至SIV的实际状态值。在状态参数由丝线断头的出现表示的情况下，实际状态值可以最简单的方式表示所有在单位时间内出现于纺丝部位上的丝线断头的总和。
在测定之后，纺丝部位SI至SIV的实际状态值由可视显示部件34显示。在此可以数据表或数据图的形式显示。从所有纺丝部位SI至SIV的实际状态值的直接比较中，操作员将很快地知道哪个纺丝部位具有较低的生产率，以及哪个纺丝部位需要采取提高效率的措施。因此，就可在具有多个纺丝部位的较大纺丝设备中以简单的方式进行针对纺丝设备总生产率的监控。
在较大的纺丝设备中，通常要在纺丝部位上更换络筒机以进行常规的维护工作。在此，不再维持如图1.1所示的分配方式。图2示出了较晚时刻的纺丝设备。纺丝设备与图1.1中的纺丝设备相同。仅仅是单个络筒机相对于纺丝部位的分配因络筒机的更换而改变。这样纺丝部位SI上的丝线就通过络筒机WIII卷绕。络筒机WIV移动到纺丝部位SIII。纺丝部位WIV上的丝线通过络筒机WI卷绕。络筒机WI至WIV中的每一个都配置有地址码，其由机组控制器2.5读取并输入到对应的部位控制器1。因此，络筒机在相应纺丝部位上的操作位置就是已知的。这种络筒机的设计方式在DE10039093A1中公开，在此将该引用文献的内容一并引入作为参考。
在监控纺丝设备时预定的操作时间被这样测定的情况下，即，已经在纺丝部位上更换一次或多次络筒机，就可将实际状态值与纺丝部位SI至SIV和络筒机WI至WIV联系起来。图4示出了表示实际状态值的表格。图4.1为相对于纺丝部位SI至SIV的数据图，而图4.2为相对于络筒机WI至WIV的数据图。将如图1和2中所示的丝线断头的出现确定为状态参数。因此，实际状态值就是与预定操作时间有关的所出现的丝线断头的总和。
从图4.1中可看出，纺丝部位SIV具有最大的实际状态值，因而与其它的纺丝部位相比具有最低的生产率。因此，为了提高总生产率，需要首先采取改进措施，尤其是在纺丝部位SIV上。
在图4.2中，实际状态值与络筒机WI至WII相关。在此情况下，要注意到，在操作期间，络筒机WI至WII被安装在不同的纺丝部位上。从图1.1和2中所示的络筒机的分布可看出，络筒机WI在操作时间内被用在纺丝部位SI和纺丝部位SIV上。络筒机WII在整个操作时间内保留在纺丝部位SII上。络筒机WIII被用在纺丝部位SIII和纺丝部位SI上。络筒机WIV位于纺丝部位SIV和SIII上。因此，相比之下，络筒机WIII具有最大实际状态值，也就具有最低的生产率。
为了尽可能采取有针对性的措施来提高生产率，从对图4.1和4.2的数据图的调节中可得出，纺丝部位SIV的低生产率并不归因于络筒机。在这方面，为了提高生产率，就要控制纺丝部位SIV上前置加工机组的机器质量。这种分析来源于用于纺丝部位SIV上的络筒机WIV和WI未显示过高实际状态值的事实。
因此，本发明的方法特别适用于在寻址络筒机中使状态参数与纺丝部位或络筒机相关联。
图5示出了显示实际状态值的另一可行方案。在此，纺丝部位SI至SIV和纺丝部位内产生的丝线1-8形成网格。与丝线相关的实际状态值分别以气泡的形式出现在网格节点上。气泡的大小表示了实际状态值的大小，例如丝线断头的数目。这样相对于纺丝部位SI至SIV就可看出纺丝部位SI的位置4具有很多的丝线断头。在纺丝部位SIV上，位置8和3是造成生产率差的原因所在。因此，这种实际状态值的表示形式就实现了一种更为广泛的分析，从而在纺丝部位上直接识别发生问题的位置。
在图1和2的实施例中，数据传输线路35将监控装置31和中央控制装置27连接起来。如图1所示，数据传输线路35可直接通过网络产生。不过，如图2所示，数据传输线路35也可无线传输。为此，给中央控制装置27配有一个发送器38。该发送器38是与一个接收器39一起发挥作用的，该接收器39与监控装置31连接。因此，监控装置31就可与纺丝部位无关地定位。
不过，数据传输线路也可通过例如能进行远程诊断的通信网产生。
图3示出了连接监控装置31的另一可行方案。图3示意性地示出了具有多个纺丝部位的纺丝设备的控制图。每个纺丝部位包括一个部位控制器1。每个部位控制器1.1至1.5通过数据网络26与控制装置27连接，且同时与监控装置31连接。在此，数据直接从部位控制器1.1至1.5被送给监控装置31。
在上述实施例中，可测定其他状态和工艺参数并将它们送到监控装置31。在监控装置31的存储部件32中，所有状态参数和工艺参数都存储有时间和位置的数据，从而可在任何时候识别它们。通过存储在计算部件33内的运算法则，可进行例如将纺丝部位上找出的丝线断头与其他工艺参数或状态参数相联系的限定性分析。这样例如就可搞清楚，丝线断头是在初纺、筒子更换还是在丝线张力增大时产生的。相对于络筒机而言，可将状态参数与卷绕时间、卷绕方法或丝线沉积角联系起来。此外，可对工艺中断进行如下分析，即，看它们是否主要是因为丝线断头还是人工干预出现的。原则上，可从对其他状态参数和工艺参数的分析中得出有关可能原因的结论，且由此作出有针对性的工艺变化或工艺干预来提高生产率。
附图标记一览表1、部位控制器 28、挤出机2、机组控制器 29、挤出机驱动装置3、加工机组 30、挤出机控制器4、熔体管路 31、监控装置5、泵驱动装置 32、存储部件6、纺丝泵 33、计算部件7、分配管路 34、可视显示部件8、数据网络 35、数据传输线路9、纺丝箱体 36、集丝装置10、喷丝头37、分配系统11、丝束 38、发送器12、冷却装置 39、接收器13、除杂器14、驱动装置15、上油装置16、丝线17、拉伸装置18、络筒机19、导丝盘机组20、导丝盘电机21、锭子电机22、状态传感装置23、筒子24、筒子锭子25、加压辊26、数据网络27、控制装置
权利要求
1.一种用于监控生产合成丝的纺丝设备的方法，其中许多丝线在多个纺丝部位上平行分配地被纺制并卷绕，每个纺丝部位分别具有多台络筒机中的一台，用以卷绕丝线，其中，连续地测定并监控一个纺丝部位每根丝线的至少一项状态参数，其特征在于，该状态参数分别存储有位置和时间数据，每一单位时间存储的状态参数被转化为每个纺丝部位的实际状态值，实际状态值被表示为衡量纺丝部位生产率的尺度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，实际状态值配于所述那些在单位时间中卷绕纺丝部位上的丝线的络筒机。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，纺丝部位的络筒机分别包括一个地址码，通过该地址码可以与纺丝部位无关地识别出各络筒机。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，将不同纺丝部位的配于各个络筒机的各实际状态值组合起来，并将其配于相应的络筒机。
5.如权利要求1-4之任一项所述的方法，其特征在于，测定丝线上丝线断头的出现，作为状态参数，并累加所出现的丝线断头数，用以将状态参数转化成实际状态值。
6.如权利要求1-5之任一项所述的方法，其特征在于，测定多个状态参数和/或工艺参数，该状态参数和/或工艺参数分别存储有时间和位置数据，可对该状态参数和工艺参数单独或一并进行评估来确定纺丝部位上的生产率。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该状态参数和工艺参数借助于一种分析运算法则与丝线断头的出现联系起来。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，至少评估每一纺丝部位和单位时间的状态参数和/或工艺参数的一部分，以监控丝线和/或筒子质量。
9.如权利要求6-8之任一项所述的方法，其特征在于，至少评估每一纺丝部位和单位时间的状态参数和/或工艺参数的一部分，以监控机器质量。
10.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，单位时间是通过预定操作时间确定的，操作时间包括小时、天或月的时间期间。
11.一种用于执行如权利要求1-10之任一项所述方法的装置，其中具有多个纺丝部位(1.1-1.4)的纺丝设备可由一个控制装置(27)控制，在纺丝部位上布置有多个加工机组(3.1-3.4)和至少一个络筒机(18)来生产许多丝线(16)，并且，该控制装置(27)配有多个部件(22)，用以获取有关丝线(16)的状态参数，其特征在于，设有一台用于监控各纺丝部位(1.1-1.4)的生产率的监控装置(31)，该监控装置(31)与控制装置(27)相连，以便传递数据，且该监控装置(31)具有一个存储部件(32)和一个计算部件(33)，存储部件(32)用来存储数据，而计算部件(33)用来将各个实际状态值确定为衡量每个纺丝部位生产率的尺度。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，该监控装置(31)通过一通信网、无线电线路或网络与控制装置(27)连接。
13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，该监控装置(31)具有一个可视显示部件(34)，以显示数据和/或数据图。
14.如权利要求11-13之任一项所述的装置，其特征在于，该监控装置(31)具有多种可选择的分析运算法则，通过这些分析运算法则可对数据进行评估，用以实现监控丝线质量、产品质量和/或机器质量的目的。
全文摘要
本发明涉及一种用于监控生产合成丝的纺丝设备的方法。其中，许多丝线在多个纺丝部位上被分别纺丝并卷绕，每个纺丝部位分别具有多台络筒机中的一台，用以卷绕丝线。在此情况下，连续地测定并监控一个纺丝部位上丝线的至少一项状态参数。为了能借助于状态参数监控整个纺丝设备，状态参数存储有位置和时间数据。所存储的状态参数被转化为每一单位时间和每个纺丝部位的实际状态值，且作为衡量生产率的尺度配于每个纺丝部位。
文档编号B65H63/00GK1616723SQ20041009297
公开日2005年5月18日 申请日期2004年11月12日 优先权日2003年11月13日
发明者托拜厄斯·比纳, 赫尔曼·威斯特里希, 斯特凡·尼伯加尔, 海因纳·库德鲁斯, 约尔格·路德维格 申请人:苏拉有限及两合公司