Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer automatischen Garnaussonderungseinheit zur Reduzierung von Gewebefehlern im Luftdüsenwebprozess - YarnSelector

Beim Luftweben wird der Schussfaden von der Spule auf ein Vorspulgerät abgezogen und aufgewunden. Der Schusseintrag wird eingeleitet, indem der Schussfaden vom Vorspulgerät freigegeben und von der Hauptdüse mittels Druckluft beschleunigt und über die Webbreite transportiert wird. Fehlerstellen, wie Dick- oder Dünnstellen des Garns werden bei diesem Prozess nicht erkannt und in das Gewebe eingearbeitet. Die Einarbeitung fehlerhaften Garns führt zu Materialausschuss und Qualitätseinbußen. Aufgrund der Ungleichmäßigkeiten im Garn werden zusätzlich Schussfehler, mit der Folge eines Maschinenstopps verursacht.

Zur Vermeidung dieser Schussfehler und zur Verbesserung der Gewebequalität soll im Rahmen des Projektes ein neuartiges Garnaussonderungssystem entwickelt werden, welches die fehlerhafte Stelle des Schussfadens zwischen Spule und Vorspulgerät detektiert und anschließend im laufenden Betrieb zwischen Vorspulgerät und Hauptdüse aussortiert. Nachdem die Fehlerstelle aus dem Prozess entfernt wurde, muss das Garn wieder in den Webprozess

rückgeführt werden. Der Betrieb der Maschine soll durch diesen Prozess nicht unterbrochen werden. Für einen kontinuierlichen Betrieb müssen Steuerungsstrategien entwickelt werden, welche auf verschiedene Szenarien reagieren, können. Beispielsweise muss das System die Maschinengeschwindigkeit reduzieren sobald auf mehreren Kanälen gleichzeitig Fehler einlaufen.

Insbesondere KMU`s im Webereibereich haben weniger Gewebeausschuss und geringere Kosten durch Fehlerbehebungen im Prozess, was sie wettbewerbsfähiger macht. Zudem wird ein neuer Markt für Hersteller von Maschinenzubehör, ebenfalls KMU, geschaffen.

Ergebniszusammenfassung:

Während in den letzten Jahren verschiedene Verbesserungsmaßnahmen für den Schusseintrag im Luftwebprozess erforscht worden sind, bietet kein System die Möglichkeit das Garn als Fehlerquelle für Maschinenstillstände zu betrachten. In diesem Forschungsvorhaben wurde ein mechanisches Garnaussonderungssystem inkl. Steuerung entwickelt.

Als Grundlage für die Entwicklung wurden zunächst Anforderungen an das System ermittelt. Zunächst wurde ein Sensorsystem, bestehend aus einem optischen Sensor und einer Zustandsschätzung zur Bestimmung der Fehlstelle entwickelt und validiert. Anschließend konnte eine Anforderungsliste an das System erarbeitet werden und daraus die technischen Details abgeleitet werden. Orientiert an der VDI2221 wurde das mechanische System ausgelegt und auskonstruiert. Mithilfe des entwickelten Schussfadenmodells und Zustandsautomaten kann die Aussonderung automatisiert und der Prozess während der Aussonderung optimal gesteuert werden. Das mechanische System wurde auf einem Prüfstand in Teil- und Gesamtsystem getestet und validiert. Auch das Steuerungssystem konnte validiert werden. Das Gesamtsystem konnte nicht validiert werden, da ein wichtiger Zugriff auf das CAN-System der Maschine nicht zur Verfügung stand. Somit konnte das System nicht im laufenden Betrieb getestet werden. Die Einzelkomponenten jedoch konnten einzeln die Anforderungen erfüllen und einer Garnaussonderung ermöglichen. Das System kann zukünftig weiterentwickelt werden und einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des Schusseintrags vom Luftweben leisten. Weiterhin kann das Projekt dazu beitragen den Webprozess wirtschaftlich attraktiver zu machen, da Gewebeabfall und Maschinenstillstände reduziert werden können.