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Die Erfindung betrifft ein austauschbares Bauteil
einer Textilmaschine mit einer Oberflächenbeschichtung oder -vergütung und
einer optischen Markierung sowie eine Erfassungseinrichtung.
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Aus der
EP 0 922 797 A2 ist ein
Spinnrotor für
eine Offenend-Spinnmaschine
bekannt, bei dem am Außenumfang
des Rotortellers eine Identifikationsmarkierung angeordnet ist.
Die Identifikationsmarkierung wird berührungslos von einem Sensor gelesen,
der an einem Bedienaggregat angeordnet ist. Die mit der Sensoreinrichtung
anhand der Identifikationsmarkierung erfaßten Signale werden mit Daten
in einer Steuereinrichtung verglichen und das Bedienaggregat verweigert
ein Wiederanspinnen an der Offenend-Spinnmaschine, wenn die Signale
der Identifikationsmarkierung nicht mit vorgegebenen Daten übereinstimmen.
Damit wird gewährleistet, daß nur sicherheitstechnisch
unbedenkliche Spinnrotoren zum Einsatz kommen. Als Identifikationsmarkierung
werden ein Strichcode oder ein Transponder vorgeschlagen. Die Sensoreinrichtung
erfaßt
die Identifikationsmarkierung dabei optisch oder induktiv. Das Anbringen
der Identifikationsmarkierung ist hierbei aufwendig und erfordert
separate Arbeitsschritte bei der Herstellung des Spinnrotors.
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Aus der
EP 1 035 241 A1 ist ebenfalls
ein Spinnrotor bekannt, bei dem am Außenumfang des Rotortellers
eine Kennzeichnung angeordnet ist, die bei Stillstand des Spinnrotors
von einer Bedienperson visuell erkennbar ist. Damit läßt sich
jedoch keine automatische Kontrolle des Spinnrotors realisieren.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung,
ein austauschbares Bauteil einer Textilmaschine, insbesondere einen
Spinnrotor, mit einer Oberflächenbeschichtung
oder -vergütung
und einer optischen Markierung vorzusehen, bei dem die Markierung
kostengünstig
herstellbar und sicher erfassbar ist, sowie eine Erfassungseinrichtung
zum sicheren Erfassen eines solchen Bauteils vorzusehen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, 18 bzw. 26 gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 wird ein austauschbares Bauteil
einer Textilmaschine mit einer Oberflächenbeschichtung oder -vergütung vorgesehen,
in die spezielle Farbelemente eingelagert sind. Bei Bestrahlung
der Farbelemente mit Licht emittieren die Farbelemente oder der
umgebende Bereich Licht einer speziellen, vorbestimmten Wellenlänge oder
eines speziellen, vorbestimmten Wellenlängenbereichs. Aufgrund der
Emission dieser zweiten Wellenlänge
oder des zweiten Wellenlängenbereichs
kann das Bauteil selbst identifiziert werden und/oder das Vorhandensein
der Oberflächenbeschichtung
oder -vergütung
bzw. des Bauteils wird erkannt. Mit der gezielten Einlagerung von
Farbelementen wird eine gewünschte
Lichtemission reproduzierbar herbeigeführt, so daß zufällige Effekte ausgeschlossen
oder unterdrückt
werden. Eine Oberflächenbeschichtung ist
dabei jegliche Beschichtung, die auf das vorbearbeitete Bauteil
aufgebracht wird, beispielsweise um eine spezielle Oberflächenbeschaffenheit
bzgl. der Rauhigkeit, der Reibung und/oder eine verbesserte Lebensdauer
durch Erhöhung
der Verschleißfestigkeit
zu erzielen. Bei der Oberflächenvergütung wird die
Oberfläche
des Bauteil-Rohlings im oberflächennahen
Bereich modifiziert. Beispielsweise durch Einlagerung von Elementen
oder Phasenumwandlung im oberflächennahen
Bereich. Selbstverständlich kann
zusätzlich
zur Oberflächenvergütung eine
Beschichtung vorgesehen werden oder der Beschichtung geht eine oberflächennahe
Materialmodifikation des Bauteils einher.
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Ganz besonders vorteilhaft ist die
Beschichtung oder Vergütung
zumindest in einem Bereich des Bauteils vorgesehen, der starkem
Verschleiß und/oder
starker Verschmutzung unterliegt, um Verschleiß und/oder Verschmutzung des
Bauteils erfassen zu können.
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Wird ein Typ eines austauschbaren
Bauteils mit diesen in der Beschichtung oder Vergütung eingelagerten
Farbelementen versehen, so kann beispielsweise erkannt werden, daß dieses
Bauteil speziellen Qualitätsanforderungen
genügt.
Z.B. werden hochbelastbare Spinnrotoren einheitlich mit einer ersten
Farbmarkierung (beispielsweise rote Emission) versehen, wenn diese
für Drehgeschwindigkeiten bis
zu 120.000 Umdrehungen pro Minute geeignet sind. Andere Typen, die
beispielsweise nur für
Drehzahlen bis 100.000 Umdrehungen pro Minute geeignet sind, können mit
gelb emittierenden Farbelementen als zweite Farbmarkierung versehen
werden, während
Spinnrotoren die bis Drehzahlen von 80.000 Umdrehungen pro Minute
geeignet sind, Beschichtungen oder Vergütungen mit grün emittierenden
Farbelementen als dritter Farbmarkierung aufweisen. Eine entsprechende
farblich abgestufte Emission der Wellenlänge kann natürlich bei
allen anderen austauschbaren Bauteilen einer Textilmaschine vorgesehen
werden, wenn verschieden Typen für
verschiedene Anwendungszwecke zur Verfügung stehen. Somit wird die
Anwendung oder der zulässige
Betriebsparameterbereich durch unterschiedliche Farbemissionen angezeigt.
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Je nach Art der Einlagerung der Farbelemente
in die Beschichtung oder Vergütung
und in Abhängigkeit
der Farbelemente selbst, wird das emittierte Licht durch Reflektion,
Lumineszenz oder Phosphoreszenz oder einer Kombination hiervon erzeugt. Vorzugsweise
werden Lumineszenz- oder Phos phoreszenzeffekte genutzt, bei denen
eine Wellenlängenverschiebung
zwischen Anregungslicht und Emissionslicht auftritt.
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Ganz besonders vorteilhaft sind die
anregende, erste Wellenlänge
oder der erste Wellenlängenbereich
und die emittierte, zweite Wellenlänge oder der Wellenlängenbereich
verschieden. Dadurch wird vermieden, daß beim Nachweis des Emissionslicht lediglich
die anregende Wellenlänge
durch Mehrfachreflektion oder Streuung in den Nachweisdetektor gelangt
und so fälschlicherweise
auf das Vorhandensein der Beschichtung oder Vergütung mit den Farbelementen
geschlossen wird. In der Regel wird eine Wellenlängenverschiebung durch die
Farbelemente von einer kürzeren,
anregenden Wellenlänge zu
einer niedrigeren, emittierten Wellenlänge bzw. Wellenlängenbereichen
stattfinden. Vorteilhaft wird mit UV-Licht angeregt und die emittierte
Wellenlänge oder
der Wellenlängenbereich
liegt im sichtbaren Bereich, so daß ein Nutzer das Bauteil durch
Betrachtung unter Bestrahlung mit UV-Licht identifizieren kann.
Ist dagegen die emittierte Wellenlänge, bzw. der Wellenlängenbereich
im Infraroten, so besteht eine größere Auswahl an potentiellen
Farbelementen einerseits und andererseits stehen kostengünstige Quellen
zur Anregung der Farbelemente zur Verfügung. Beispielsweise Leuchtioden,
die im Sichtbaren oder Infrarotbereich emittieren.
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Ganz besonders vorteilhaft ist die
Oberflächenbeschichtung,
oder -vergütung
eine verschleißreduzierde
Beschichtung oder -vergütung,
so daß durch
Emission der zweiten Wellenlänge
oder des zweiten Wellenlängenbereichs überprüft werden kann,
ob diese während
der Nutzungsdauer des Bauteils noch in ausreichender Menge bzw.
an der gewünschten
Stelle vorhanden ist. Bei einer reibungsverringernden Schicht oder
Vergütung
werden z.B. Sulfid-(MoS2), Teflon und/oder Graphitpartikel eingelagert.
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Je nach notwendiger Beschichtung
oder Vergütung,
in Abhängigkeit
der Anregungs- oder Emissionswellenlänge und der technischen Möglichkeit zum
Nachweis der Farbelemente an bestimmten Stellen oder Einsatzorten
des Bauteils können
verschiede Arten von Farbelementen oder Arten von Einlagerungen
der Farbelemente in die Beschichtung oder Vergütung gewählt werden. Bei einer homogenen
Beschichtung oder Vergütung
(ohne Einlagerung von Partikeln) können die Farbelemente als chemische
Elemente oder Moleküle
oder als Partikel (z. B. Nanokristallite) eingelagert werden. Bei
Beschichtungen, die aus einer Mischung von Matrix und dieser eingelagerten
Partikeln bestehen, können
die Farbelemente als chemische Stoffe in die Matrix oder die eingelagerten
Partikel eingebunden sein oder selbst Partikel sein, die in der
Matrix eingelagert sind. Schließlich
kann vor der eigentlichen Beschichtung eine Vergütung oder Beschichtung mit
den Farbelementen erfolgen, so daß diese solange emittieren, wie
die darüberliegende
Beschichtung noch vorhanden ist. In letzterem Falle würde beispielsweise
die Intensität
des emittierten Lichts mit Abnahme der Beschichtung zunehmen, bis
schließlich
auch die Emission aufhört,
wenn die Schicht mit den Farbelementen abgetragen ist.
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Sind die Farbelemente selbst speziell
eingelagerte Partikel im Nanometer- oder Mikrometerbereich, so wird reproduzierbar
eine Wellenlänge
der Emission erreicht, da die Emission selbst durch die Umgebung
nicht weiter beeinflußt
wird, beispielsweise durch die Matrix. Entsprechendes trifft zu,
wenn die Farbelemente beispielsweise als Störstellenatome in die Partikel
der ursprünglichen
Beschichtung eingelagert sind, beispielsweise in die Diamantpartikel
oder Keramikpartikel. Beispielsweise sind Rubinpartikel Al2O3-Partikel, in denen
Chrom oder Chromoxid (Cr2O3)
eingelagert ist, und die dann im bekannten Rubinrot leuchten. Weiterhin
sind laseraktive Feststoffmaterialien bekannt, die bei Anregung
mit (Blitz-)Licht auf einer gewünschten
(Laser-)Wellenlänge
emittieren. Beispielhaft sei YAG (Yttrium-Aluminium-Granat) genannt,
das mit seltenen Erden (wie Neodymium (Nd – 1,064 μm), Erbium (Er – 2,94 μm) oder Holmium
(Ho – 2,1 μm)) dotiert
ist und je nach den seltenen Erden auf verschiedenen Wellenlängen emittieren.
Auch porö se
Halbleiter (Si, SiC) bis herab in den nanokristallinen Bereich fluoreszieren
bei Anregung mit UV-Licht.
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Ein besonders sicherer Nachweis der
Farbstoffelemente einer Beschichtung oder Vergütung eines austauschbaren Bauteils
erfolgt mit der Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 18. Durch eine Beleuchtungseinrichtung
wird Licht einer ersten vorgegebenen Wellenlänge oder eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs
ausgesendet und das vom Bauteil emittierte Licht mit einer Lichterfassungseinrichtung
speziell bei einer zweiten vorbestimmten Wellenlänge oder einem zweiten vorbestimmten
Wellenlängenbereich
erfaßt.
Damit erfolgen die Anregung der Vergütung oder Beschichtung und
der Nachweis der erfaßte
Wellenlänge
auf definierte, festgelegte Weise, so daß Störeffekte wie Streulicht weitgehend
ausgeschlossen werden können.
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Vorteilhaft umfaßt die Beleuchtungseinrichtung
eine Leutdiode oder Laserdiode, die auf einem schmalbandigen Wellenlängenbereich
emittieren. Bei der Laserdiode wird zusätzlich ein gerichteter Lichtstrahl
erhalten, so daß die
Ausrichtung auf die Beschichtung oder Vergütung vereinfacht wird. Werden
zusätzlich
Lichtleiter verwendet, so kann der Lichtleiter punktuell an unzugängige Stellen
geführt werden.
Mit einem Farb- oder Bandkantenfilter an der Lichterfassungseinrichtung
wird Streulicht herausgefiltert und eine Einstellung auf die gewünschte,
nachzuweisende zweite Wellenlänge
oder den zweiten Wellenlängenbereich
erreicht.
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Beim Einsatz der Erfassungseinrichtung
an einer Rotorspinnmaschine weist diese vorteilhaft eine Datenspeichereinrichtung
auf, mit der die Anwesenheit oder Abwesenheit des Erfassungssignals von
der Erfassungseinrichtung registriert wird. Damit läßt sich
beispielsweise erkennen, wann eine Verschleißschicht abgenutzt ist, oder
ob bei Qualitätsproblemen
nicht geeignete Bauteile ursächlich
sein könnten.
Ganz besonders vorteilhaft ist die Erfassungseinrichtung an der
Wartungseinrichtung vorgesehen, so daß lediglich eine Erfassungseinrichtung zur Überwachung
der Bauteile an den einzelnen Bearbeitungsstellen notwendig ist.
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Vorteilhaft wird die Erfassungseinrichtung bzw.
bei Verwendung von Lichtleitfasern der Sensorkopf der Erfassungseinrichtung
durch eine Ausfahreinrichtung der Wartungseinrichtung der Bearbeitungsstelle
bzw. dem zu erfassenden Bauteil zugestellt. Bei der Erfassung eines
Spinnrotors als austauschbares Bauteil wird vorteilhaft die Erfassungseinrichtung
oder der entsprechende Erfassungskopf an der Ausfahreinheit mit
einem Reinigungsmodul vorgesehen, so daß für beide lediglich eine Ausfahreinheit
notwendig ist.
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Zur Kontrolle der Bestückung einer
Spinnstelle mit zumindest einem austauschbaren Bauteil ist gemäß Anspruch
30 eine Anzeige- und/oder Abfrageeinrichtung vorgesehen. Dies ist
beispielsweise eine LCD-Anzeige mit einer oder mehreren Zeilen oder
ein Monitor, der für
die Abfrageeinrichtung mit einer entsprechenden Eingabetastatur
oder einer Computertastatur ausgestattet ist. Es ist daher für einen.
Bediener möglich,
die aktuelle Konfiguration an der Spinnstelle aufzurufen und zu
kontrollieren. Die Anzeige oder Abfrage kann dabei bedarfsabhängig vorteilhaft
entweder an jeder Spinnstelle, zentral an der Spinnmaschine, an
einer dezentralen Steuerung für
die Spinnmaschine, an einer Wartungseinrichtung, einer Zentralsteuerung
für die
Spinnfabrik oder extern in einer Servicezentrale erfolgen.
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Besonders vorteilhaft läßt sich
mit der Abfrageeinrichtung die Konfiguration jeder Spinnstelle einer
Spinnmaschine abrufen und diese Daten dann mit der Abfrageeinrichtung
oder einer Auswerteeinheit mit anderen, von der Spinnstelle gewonnenen Daten
korrelieren. Beispielsweise können
die gemessenen Qualitätswerte
des erzeugten Garns mit der Bestückung
korreliert oder die Gesamtlebensdauer eines austauschbaren Bauteils überwacht
werden, um so aus diesen Daten statistische Qualitätsanalysen
durchzuführen.
Liegen zum Beispiel die Garnwerte an einer Spinnstelle häufiger außerhalb
eines Toleranzbereichs, so kann einerseits festgestellt werden,
ob die Konfigu ration an austauschbaren Bauteilen an der Spinnstelle
für die
gewünschte
Qualität
geeignet ist, oder ob anhand anderer, gewonnener Erfahrungswerte
die Qualität
des Garns ursachenmäßig auf
ein spezielles Bauteil zurückgeführt werden kann.
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Bei einem Steuerungssystem nach Anspruch
33 werden die so ermittelten und ausgewerteten Daten von der Spinnstelle
verwendet, um Steuerparameter für
die Spinnmaschine bzw. die Spinnstelle zu optimieren und entsprechend
optimierte Parameter an der Spinnmaschine oder Spinnstelle einzustellen.
Anhand der gewonnenen Ergebnisse aus der Qualitätssicherung werden somit aktiv
Maßnahmen ergriffen,
um die Qualität
des gesponnenen Garn weiter zu steigern.
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Die Anzeige- und/oder Abfrageeinrichtung und
das Steuerungssystem sind nicht nur für eine Spinnstelle einer Spinnmaschine
einsetzbar sondern entsprechend zur Erfassung, Kontrolle und Steuerung
einer anderen Spinnereimaschine in einem Spinnbetrieb geeignet.
Beispiele für
solche Spinnmaschinen mit mindestens einem austauschbaren Bauteil
sind eine Karde, eine Strecke oder eine Ringspinnmaschine.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1A–1E verschiedene
Ausführungsformen
der Einlagerung von Farbelementen in Beschichtungen,
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2A und 2B zwei Ausführungsformen
von Sensoreinheiten zur Anregung und zum Nachweis der Emission,
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3 eine
Teilquerschnittsansicht einer Spinnstelle und einen der Spinnstelle
beigestellten Roboter mit einer endoskopartigen Sensoreinrichtung,
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4A und 4B zwei Ausführungsformen
der Erfassung von Farbmarkierungen an einem Spinnrotor,
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5 eine
schematische Anordnung zum Erfassen der Farbmarkierungen von austauschbaren Bauteilen
und
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6 eine
schematische Darstellung eines Vor-Ort- oder Ferndiagnosesystems
zur Erfassung einer Maschinenbestückung.
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Die 1A–E zeigen
Teilquerschnitte durch Beschichtungen auf Grundkörpern 100 eines austauschbaren
Bauteils. Bei der Ausführungsform
von 1A ist der Grundkörper 100 im
gewünschten
Bereich mit einer Hartstoffschicht 105 beschichtet. In
die Hartstoffschicht 105 sind Farbstoffe 101 eingelagert. Die
Farbstoffe sind entweder chemische Elemente oder Moleküle, die
zur Emission eine bestimmte Lichtwellenlänge führen. Dabei können die
Farbstoffe 101 als Störstellen
dienen, so daß die
umgebenden Hartstoffschichtbereiche Licht emittieren oder die Farbstoffe 101 emittieren
selbst bei Bestrahlung mit Licht. Die Bestrahlung mit Licht ist
beispielhaft durch die geraden Pfeile als Anregungslicht 102 dargestellt. Die
Emission nach der Anregung ist durch die gewellten Pfeile als Emissionslicht 103 dargestellt.
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Bei der Ausführungsform von 1B ist auf den Grundkörper 100 zunächst eine
Leuchtschicht 104 aufgetragen, auf die dann eine Hartstoffschicht 105 folgt.
Die Leuchtschicht 104 enthält die Farbstoffe 101 und
emittiert Licht bei Anregung durch das Anregungslicht 102.
Vorteilhaft übernimmt
hier die Leuchtschicht 104 weitere Funktionen, wie beispielsweise
als Haftvermittler zwischen dem Grundkörper 100 und der Hartstoffschicht 105.
Ist die Hart stoffschicht 105 für das Anregungslicht 102 oder
Emissionslicht 103 nicht oder nicht ausreichend transparent,
so wird das Emissionslicht 103 nur dann erfaßt, wenn
die Hartstoffschicht 105 genügend dünn ist oder bereits abgetragen
wurde. Folglich kann bei Erfassen des Emissionslichts 103 darauf
geschlossen werden, daß die
Hartstoffschicht 105 verschlissen wurde.
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1C zeigt
eine Aufführungsform,
bei der die Beschichtung eine Kombination einer Matrixschicht 106 und
darin eingelagerten Hartstoffpartikel 107 ist. Die Hartstoffpartikel 107 enthalten
Farbstoffe, so daß bei
Anregung der Hartstoftpartikel 107 Licht der gewünschten
Wellenlänge
ausgesendet wird. Wie in 1A können die
Farbstoffe als Störstellen in
die Hartstoffpartikel 108 eingebaut sein, so daß diese
leuchten, oder die Farbstoffe leuchten in den Hartstoffpartikeln 107 selbst.
Ersterer Fall liegt beispielsweise bei Einbau von Chrom oder Chromoxid
in Al2O3 (Saphir)
vor, so daß das
an sich bekannte Rubinrot zu beobachten ist. 1D ist eine Abwandlung von 1C, bei dem die Hartstoffpartikel 108 selbst nicht
leuchten, dafür
aber die in die Matrix 106 eingebauten Farbstoffe 109 bzw.
die Matrix selbst leuchtet, wie dies beispielsweise zu 1A beschrieben ist.
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Bei der Ausführungsform von 1E sind in die Matrix 106 der
Beschichtung nicht leuchtende Hartstoffpartikel 108 und
daneben leuchtende Leuchtpartikel 110 eingebaut. Die Leuchtpartikel 110 sind
beispielsweise Chrom oder Chromoxid dotierte Al2O3-Partikel oder poröses Silicium oder eine andere
poröse
Keramik, die bei Anregung durch UV-Licht fluoreszieren. Bei Abwandlungen
der Aufführungsformen
von 1A–1E sind verschieden
leuchtende Farbstoffe 101, 109 oder Farbstoffe
in verschiedenen Bestandteilen 105, 104, 106, 107, 108, 110 oder
in verschiedener Form eingelagert, so daß zumindest zwei Emissionswellenlängen zur
Verfügung
stehen. Damit erhält
eine solche Beschichtung eine Farbcodierung, so daß beispielsweise
neben der Bauteil- oder Verschleißerkennung auch eine Bauteiltypenerkennung
ermöglicht
wird. Anstelle oder zusätzlich
zu den Hartstoffpartikeln kön nen
reibungsmindernde Partikel vorgesehen sein, wie Teflon, Graphit
oder MoS2 Einlagerungen in der Matrix.
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Die 2A und 2B zeigen schematisch zwei Ausführungsformen
von Sensoreinheiten 115, 116. Die Sensoreinheit 115 von 2A ist zur unmittelbaren
Anordnung an der zu erfassenden Oberfläche 123 vorgesehen,
während
die Sensoreinheit 115 der 2B in
eine Grundeinheit und einen Meßkopf
unterteilt ist, wobei der Meßkopf über Lichtleitfasern 125, 127 mit
der Grundeinheit verbunden ist. Bei der Sensoreinheit 115 wird
das Anregungslicht 102 durch eine Laserdiode bzw. eine
Leuchtdiode 120 erzeugt. Das Licht wird durch eine Linse 122 fokussiert
und als Anregungslicht 102 auf die Oberfläche 123 gerichtet.
Das Emissionslicht 103 fällt teilweise auch auf eine
Optik 124, der eine Fotodiode 125 zum Nachweis
des Emissionslichts nachgeschaltet ist. Die Optik 124 umfaßt eine
Kombination von Linse und Farbfilter, so daß einerseits möglichst
nur die durch das Anregungslicht 102 beleuchtete Stelle
erfaßt
und mittels der Farbfilterung selektiv die Emissionswellenlänge 103 nachgewiesen
wird. Der Diodenlaser 120 wird über eine Leitung 121 versorgt
und die Fotodiode 125 sendet das Signal über eine
Leitung 126 zu einer nachgeschalteten Auswerteschaltung.
Weiterhin sieht die Leitung 126 eine Stromversorgung für die Fotodiode
vor, so daß diese
das Emissionslicht noch empfindlicher nachweisen kann.
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3 zeigt
eine Teilquerschnittansicht einer Spinnstelle 1 einer Rotorspinnmaschine
und eine Teilseitenansicht eines der Spinnstelle 1 beistellbaren
Roboters 2. In der Spinnbox der Spinnstelle 1 wird
auf an sich bekannte Weise ein Spinnrotor 3 drehbar gelagert
und angetrieben. Am vorderen Ende eines Schaftes 4 des
Spinnrotors 3 ist ein Rotorteller 5 befestigt.
Der offenen Seite des Rotortellers 5 gegenüberliegend
ist in einer Abdeckung 6 der Spinnbox eine Fadenabzugsdüse 7 angeordnet. An
der Außenseite
der Abdeckung 6 schließt
sich an die Fadenabzugsdüse 7 ein
Fadenabzugsröhrchen 8 an.
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Während
der Fadenproduktion wird der gesponnene, in 3 strichpunktiert dargestellte Faden 9 aus
der Rille 18a des Rotortellers 5 durch die Fadenabzugsdüse 7 und
das Fadenabzugsröhrchen 8 abgezogen.
Das Anspinnen des Fadens 9 erfolgt auf an sich bekannte
Weise mittels des Roboters 2 und der Faden 9 wird
nach dem Anspinnen über
ein Abzugswalzenpaar auf an sich bekannte Weise auf eine laufend
angetriebene Spule aufgewickelt (nicht dargestellt).
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Im Fadenabzugsröhrchen 8 ist von der
Oberseite her ein scheibenartiger Drallstoppeinsatz 10 eingesetzt,
der verschleißarm
bezüglich
des Abriebs durch den abgezogenen Faden ist und der eine Oberflächenstrukturierung
aufweist, die eine gewünschte
Anzahl von Drehungen pro Fadenlänge einstellt.
Der Durchgang des Fadenabzugsröhrchens 8 ist
schlitzartig ausgebildet, wobei der Eintrittsschlitz angrenzend
zur Fadenabzugsdüse 7 dem
Querschnitt der Bohrung in der Fadenabzugsdüse 7 entspricht und
zur Fadenaustrittsseite hin nach oben trichterartig zunimmt. Der
freie Querschnitt der Bohrung der Fadenabzugsdüse 7 wird daher durch
das Fadenabzugsröhrchen 8 koaxial
fortgesetzt und nach oben hin erweitert. Beim Abziehen des Fadens 9 liegt der
Faden auf einem Bogensegment des Drallstoppeinsatzes 10 an.
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Auf dem Roboter 2 ist eine
beweglich gelagerte Detektoreinheit angeordnet, die auf Anforderung
in eine dem Fadenabzugsröhrchen 8 gegenüberliegende
Position verfahren wird. In der Detektoreinheit 11 ist
ein ausfahrbarer Detektortubus 12 mit einem Sensorkopf 12a gelagert,
der zum Erfassen von Markierungen aus dem Gehäuse der Detektoreinheit 11 ausfahrbar
ist. Beim Ausfahren fährt
der Tubus 12 durch das Fadenabzugsröhrchen 8 und die Fadenabzugsdüse 7 bis
in die Nähe
des Rotortellerbodens 18.
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Im Detektortubus 12 verlaufen
Lichtleitfasern, die bis zum Sensorkopf 12a des Tubus 12 geführt und
dort mit dem Abbildungssystem 13 verbunden sind. In der
Detektoreinheit 11 ist eine Beleuchtungsquelle angeordnet,
de ren Licht durch die Lichtleitfasern im Tubus 12 zum Abbildungssystem 13 geführt wird
und dort aus dem Abbildungssystem, beispielsweise ein Linsenelement,
austritt. Das von dem zu messenden Objekt reflektierte Licht wird
wiederum durch das Abbildungssystem 13 gesammelt und über die
Lichtleitfasern zurück
in die Detektoreinheit 11 gekoppelt, wo es von einem optoelektronischen Sensor
erfaßt
wird. Enthält
das zu messende Objekt eine Farbmarkierung, so schließt die Detektoreinheit 11 in
Abhängigkeit
von der Beleuchtungsquelle, von Störlicht und vom Spektralbereich
des Objektes noch Fequenzbandfilter und spektral auflösende Elemente ein,
beispielsweise wie oben zu 2A und 2B erläutert.
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An der Innenfläche des Drallstoppeinsatzes 10 ist
eine optische Markierung 15 in Form einer Oberflächenvergütung oder
-beschichtung mit Farbelementen (siehe z.B. 1A–1E)
angeordnet (in 3 nur
symbolisch dargestellt), die durch das Abbildungssystem 13 beim
Durchfahren des Fadenabzugsröhrchens 8 erfaßt wird.
Entsprechend zur Markierung 15 ist an der Innenseite der
Bohrung der Fadenabzugsdüse 7 eine
optische Markierung 14 angeordnet, die beim Einfahren des
Tubus 12 in die Spinnbox erfaßt wird. Sobald der Detektortubus 12 in
seiner Endposition ist, wird eine optische Markierung in Form einer
Beschichtung oder Vergütung
(z.B. 1A bis 1E) speziell in der Rotorrille 18a detektiert.
Das Abbildungssystem 13 fokussiert das Anregungslicht 102 gerichtet
in die Rille 18a und erfaßt ebenso das Emissionslicht 103 lokal
von dort.
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4A und 4B zeigen zwei Ausführungsformen
von Anordnungen zur Erfassung von optischen Markierungen in Form
einer Beschichtung mit Farbelementen in bzw. auf einem Spinnrotortopf 5. Ähnlich der 3 ist der Spinnstelle der
Roboter 2 zur Wartung zugestellt. In diesem Fall ist die
Rotorabdeckung der Spinnstelle abgeklappt und eine Ausfahreinheit 104 hat
im Inneren des Rotortellers 5 einen Reinigungskopf 141 beigestellt.
Der Reinigungskopf 141 wird zur Reinigung der Rotorinnenseite
motorisch angetrieben. Auf der Ausfahreinheit 140 ist eine
Sensoreinheit 142 mit einem opti schen Kopf 143 angeordnet.
Das Kopfende des optischen Kopfes 143 ist nahe den Reinigungsbürsten des
Reinigungskopfes 141 angeordnet und hat ein optisches Element
zur Fokussierung des Anregungslichtes in Richtung Rotorrille 18a.
Das emittierte Licht wird vom optischen Kopf 143 ebenfalls
gezielt von der Rotorrille 18a empfangen und in der Sensoreinheit 142 ausgewertet.
Die Bürsten
sind am Reinigungskopf 141 nicht gleichmäßig an dessen
Außenumfang
verteilt, sondern zwischen den Borsten bestehen Abstände, so daß in Umfangsrichtung
Lücken
vorhanden sind, durch die das Licht vom optischen Kopf 143 zur
Rotorrille gesendet und empfangen werden kann.
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Neben der Erfassung des Verschleißes bzw. der
Identifikation des Rotors 3 kann damit gleichzeitig das
Ergebnis der Reinigung der Rotorrille überprüft werden. Ein fehlendes Emissionssignal
deutet darauf hin, daß entweder
der Rotor mit der speziellen Rotorrillenbeschichtung nicht eingebaut
ist, die Verschleißschicht
in der Rotorrille abgenutzt ist oder sich noch Verunreinigungen
in der Rotorrille befinden. Letzteres kann dadurch verifiziert werden,
daß der
Reinigungszyklus mit dem Reinigungskopf 141 verlängert wird,
um die gewünschte
Reinigungswirkung zu erzielen. Sollte nach längerem Reinigen das Emissionslicht
nicht festgestellt werden, so ist entweder eine hartnäckige Verunreinigung
vorhanden, so daß der
Rotor 3 gewartet werden muß. Oder die Verschleißschicht
ist abgenutzt, was ebenfalls einer Wartung bedarf. Oder das Bauteil
ist tatsächlich
nicht mit dieser speziellen Beschichtung versehen. Beispielsweise
wird beim letzteren Fall die Rotordrehzahl reduziert, falls für extrem
hohe Rotorendrehzahlen spezielle Rotoren erforderlich sind, oder
die Spinnstelle wird aus Sicherheitsgründen nicht wieder angesponnen.
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4B zeigt
die Anordnung von 4A mit einem
modifizierten Sensoreinheit 142' und einem modifizierten optischem
Kopf 143'.
In diesem Fall erfaßt
der optische Kopf 143' eine
optische Markierung in Form der Beschichtung oder Oberflächenvergütung am
Außenumfang
des Rotortopfes 5 im Wandbereich 18b. Der Wand 18b gegenüberliegend
ist ein optisches Fenster am optischen Kopf 143' vorgesehen,
durch das die Wand 18b beleuchtet wird und durch das das
emittierte Licht in den optischen Kopf 143' zurückgelangt. Vorteilhaft sind
die Sensoreinheit 142' und
der Kopf 143' mechanisch
stabil ausgebildet, so daß neben
der optischen Erfassung auch durch Anlage des optischen Kopfs 143' an der Außenwand
eine Drehung des Rotors 4 während der Reinigung mit dem
Reinigungskopf 141 verhindert wird.
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5 zeigt
ein optoelektronisches Erfassungssystem zur optischen Erfassung
von austauschbaren Bauteilen an einer Spinnstelle einer Rotorspinnmaschine.
Zur besseren Übersichtlichkeit des
Aufbau des Systems sind die einzelnen Elemente nur schematisch wiedergeben.
Anordnung und Betrieb der Elemente der Rotorspinnmaschine erfolgt auf
an sich bekannte Weise. Dabei bezeichnet 20 einen Schaft
des Spinnrotors, 21 eine optische Markierung am Schaft 20, 22 einen
optischen Sensorkopf und 23 eine Signalleitung. 30 bezeichnet
einen Rotorteller, 31 eine optische Markierung auf dem Rotorteller, 32 einen
optischen Sensorkopf zum Auslesen der Markierung 31 und 33 eine
Signalleitung. 40 bezeichnet eine Stützscheibe zum Lagern des Rotorschafts 20, 41 eine
optische Markierung auf der Stützscheibe 40, 42 einen
optischen Sensorkopf und 43 eine Signalleitung. 50 bezeichnet
ein Seitenteil einer Auflösewalze, 51 eine
optische Markierung am Seitenteil, 52 einen optischen Sensorkopf
und 53 eine Signalleitung. Alle oder zumindest ein Teil
der Markierungen 21, 31, 41, 51 sind
hier Beschichtungen (z.B. 1A–1E)
oder Vergütungen
mit speziell eingelagerten Farbelementen zur Erzielung einer gewünschten,
reproduzierbaren Emissionswellenlänge bzw. -bandes. Beispielsweise
ist 21 eine Hartstoffschicht auf dem Rotorschaft im Anlagebereich
eines antreibenden Tangentialriemens (nicht dargestellt) oder im
Anlagebereich der Stützscheibe 40.
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Die Sensorköpfe 22, 32, 42 und 52 sowie
die Signalleitungen 23, 33, 34, 53 sind
identisch aufgebaut. Die Sensorköpfe
sind entweder passive Aufnehmer zum Ausstrahlen und Empfang von
Licht, das in diesem Fall über
Lichtleitfasern als Signalleitungen übertragen wird (wie z.B. in 2B). Oder die Sen sorköpfe sind
aktive, optoelektronische Bauteile, die selbst die Markierung beleuchten,
das reflektierte Licht aufnehmen und in elektrische Signale umwandeln
(wie z.B. in 2A). Dabei
sind die Signalleitungen elektrische Leitungen zum Übertragen
der Meßsignale
von den Sensorköpfen
und zur Bereitstellung der Spannungsversorgung für die Sensorköpfe.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der Signalverarbeitung
ist in 5 mit „A" bezeichnet. In diesem
Fall sind die Signalleitungen 23, 33, 43, 53 in
einem optoelektronischen oder elektronischen Multiplexer 60 zusammengeführt und
von diesem wird jeweils ein Signal an eine Empfangs- und Auswerteeinheit 61 weitergeleitet.
Von dort werden die ausgewerteten Signale über einen Datenkanal 62 an
eine Steuereinheit 63 der Spinnstelle oder der Rotorspinnmaschine
weitergeleitet. Die Einheit 61 kann in einem Sektionscontroller
integriert sein, so daß Daten
jeweils einer Gruppe von Spinnstellen sektionsweise in einer Einheit
erfaßt
werden.
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In einer zweiten Ausführungsform
(„B" in 5) werden die Signalleitungen 23, 33, 43, 53 in einem
optoelektronischen oder elektronischen Multiplexer 70 zusammengeführt und
sequentiell über eine
Leitung an eine Sendeeinheit 71 übertragen. Die Sendeeinheit 71 überträgt das gemultiplexte
Signal auf einer optischen Strecke zum Roboter 2, der der Spinnstelle 1 beigestellt
ist. Der Roboter 2 hat eine Empfangseinheit 72 zum
Empfang des optischen Signals von der Sendeeinheit 71 und überträgt die empfangenen
Signale zur Steuereinheit 73 des Roboters 2.
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6 zeigt
ein Blockschaltbild eines Wartungssystems für eine Rotorspinnmaschine.
In einer Steuereinheit 80 einer Spinnstelle 1 stehen
die Daten über
die Konfiguration der Spinnstelle zur Verfügung. Diese Daten werden von
einem automatischen Erfassungssystem, wie es beispielsweise in 5 dargestellt ist, zur Verfügung gestellt.
Somit ist jederzeit die aktuelle und tatsächliche Konfiguration der Spinnstelle,
daß heißt, der
Verschleißzustand,
das Vorhandensein einer Beschichtung (z.B. 1A–1E)
oder Vergü tung,
das Vorhandensein des Bauteils und/oder der Typ des eingebauten,
austauschbaren Bauteils abrufbar. Diese können zum Beispiel mit einer
Anzeigeeinrichtung 81 an der Spinnstelle angezeigt werden.
Mit 81a, 81b und 80a, 80b sind
exemplarisch weitere Spinnstellen und deren Steuereinheit sowie
Anzeigevorrichtung bezeichnet.
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Die Konfigurations- und oder Zustandsdaten werden
optisch, wie beispielsweise in 5 bei „B" dargestellt, zu
einem Roboter 85 bzw. dessen Steuereinheit übertragen.
Damit sind die Daten an einer Anzeigevorrichtung 86 am
Roboter 85 abrufbar. Weiterhin sind die Daten über einen
Kommunikationsbus 88 zwischen der Steuereinheit 80 (beispielsweise
ein Sektionscontoller je Gruppe von Spinnstellen 1) und einer
Zentralsteuerung 87 der Rotorspinnmaschine übertragbar.
Damit sind die Konfigurations- und/oder Zustandsdaten an einer Anzeigevorrichtung
der Steuereinheit 87 abrufbar. Von der Zentralsteuerung 87 können die
Daten auch über
einen Kommunikationsbus 84 zum Roboter 85 übertragen
werden.
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Von der Steuereinheit 87 der
Spinnmaschine sind die Daten über
einen Kommunikationsbus 90 zu einer Fabriksteueranlage 91 übertragbar,
wo sie ebenfalls an einer Anzeigevorrichtung 92 abrufbar sind.
Strichpunktiert sind weitere Steuereinheiten für Spinnmaschinen 87a, 87b und
Kommunikationsbusse 90a, 90b dargestellt, die
ebenfalls mit der Fabriksteueranlage 91 verbunden sind.
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Die Steuereinheit der Spinnmaschine 87 oder
die Fabriksteueranlage 91 sind über Kommunikationsleitungen 97, 98 mit
einer Datenübertragungseinheit 93 verbunden.
Die Daten von der Datenübertragungseinheit 93 werden
von einer externen Datenübertragungseinheit 94 empfangen
und an eine Serviceeinheit 95 übertragen. Dort sind die Daten über eine
Anzeigevorrichtung 96 abrufbar.
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Neben den Konfigurations- und/oder
Zustandsdaten werden über
die Kommunikationskanäle 84, 88, 90, 97, 98, 93, 94 auch
Betriebsparameter der Spinnstelle, des Roboters und der Spinnmaschine (z.B.
Rotordrehzahl, Spulendaten, Abzugsgeschwindigkeit des Fadens, Einzugsgeschwindigkeit
des Faserbandes etc.) und die gemessenen Fadenwerte (Fadenqualitätswerte,
die beispielsweise von einem Garnreiniger erfaßt werden, wie Garnqualität, Dicke, Fehlerstellenhäufigkeit
etc.) jeweils zu der übergeordneten
Kontroll- und Steuereinheit 85, 87, 91, 95 übertragen.
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Anhand der zur Verfügung stehenden
Konfigurations- und/oder Zustandsdaten, der Betriebs- und Qualitätsparameter
lassen sich dann in einer der Steuereinheiten 85, 87, 91, 95 optimierte
Betriebsparameter für
den Betrieb an der Spinnstelle 80 errechnen und diese Optimierungsparameter über die
Kommunikationskanäle 84, 88, 90, 97, 98, 93, 94 zurück zur Spinnstellensteuerung 80 übertragen.
Beispielsweise werden die Optimierungsparameter von der Serviceeinheit 95 zur
externen Datenübertragungseinheit 94 übertragen.
Oder die Daten werden von der Serviceeinheit 95 zur Datenübertragungseinheit 93 übermittelt
und entweder in die Fabriksteueranlage 91 eingegeben oder
direkt an die Steuereinheit 87 der Spinnmaschine weitergegeben.
Zentral läßt sich somit
der Verschleißgrad
der austauschbaren Bauteile erfassen und darstellen. Die Kontroll-
und Wartungsarbeiten werden vereinfacht, wenn zu den Konfigurations-
und/oder Zustandsdaten die jeweilige Spinnstellennummer erfaßt wird,
so daß eine
Zuordnung und Lokalisierung ermöglicht
ist. Wird weiterhin der Zeitpunkt der Erfassung festgehalten, so
läßt sich beispielsweise
eine Bestückungs-
und/oder Verschleißchronologie
erstellen.
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Es läßt sich damit ein Ferndiagnosesystem realisieren,
bei dem aufgrund der zur Verfügung
stehenden Daten eine externe Auswertung vorgenommen wird, um so
eine Fehlerursachenfeststellung bereits im Servicezentrum vornehmen
zu können.
Bei Auftreten von Störungen
an der Spinnstelle ist es daher nicht in jedem Fall notwendig, daß ein Servicetechniker
unmittelbar vor Ort die Systemkonfiguration erfassen und Analysen
durchführen
muß.