DE4413549A1 - Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung eines laufenden Fadens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung sowie zum Aufspulen eines laufenden synthetischen Fadens nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiges Verfahren ist für die Falschzwirntexturierung eines synthetischen Fadens bekannt durch die EP-A 0 207 471 (Bag. 1474).

Bei dem bekannten Verfahren wurde erstmalig erkannt, daß die Fadenzugkraft (Fadenspannung), die bei der Texturierung des laufenden Fadens an einer Stelle hinter dem Falschdrallgeber jedoch in der Texturierzone gemessen wird, in besonderer Weise aussagekräftig ist für die Qualität des produzierten Fadens und der daraus gewickelten Spule.

Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß Störungseinflüsse, die nach der Texturierzone entstehen, nicht erfaßt werden können. Das ist bei der Falschzwirntexturierung ein nicht ins Gewicht fallender Nach­ teil, da der Texturierung lediglich noch bei der Herstellung von sog. "Set" Garnen eine Heizzone folgt, die jedoch weitgehend störungsfrei ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch laufende Messung der Faden­ spannung eine Qualitätskontrolle und Qualitätsfeststellung auch in anderen Herstellungs- und Bearbeitungsverfahren für einen laufenden Faden durchzuführen, dabei jedoch sämtliche störenden Einflüsse zu erfassen.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem ersten Anspruch.

Bei dieser Lösung werden in der Tat alle Störeinflüsse, einschließlich der durch die Changierung hervorgerufenen Störungen, erfaßt. Auf der anderen Seite wird diese Qualitätskontrolle am äußersten Ende des Herstellungs- bzw. Bearbeitungsverfahrens erst dadurch ermöglicht, daß solche Störparameter, die "normal" d. h. durch das Aufwickelverfahren verfahrensbedingt vorgegeben sind, ausgeschaltet werden.

Dafür stehen im wesentlichen drei Verfahren zur Verfügung.

Derartige verfahrensbedingte Störeinflüsse gehen insbesondere von der Changierung aus. Dabei wird zum einen berücksichtigt, daß der Faden über die Länge der Spule hin und her geführt wird. Dadurch ergibt sich eine ständige Änderung der laufenden Fadenspannung. Zum anderen bleibt aber auch die mittlere Changiergeschwindigkeit nicht konstant. Vielmehr sind verschiedene Verfahren bekannt, nach denen die Changiergeschwindigkeit im Verlaufe der Spulreise ansteigt und/oder abfällt und/oder periodisch und/oder zu bestimmten Zeiten verändert wird. Hierzu wird verwiesen auf die Lehren aus den (Bag. 1283, 1157, 1100, 1540, 1536, 1541, 1543, 1646). Ebenso ergibt sich aber auch eine Änderung der Fadenspannung bei einer sog. bikonischen Wicklung, bei der der Changierhub laufend verkürzt wird sowie bei der Atmung, bei der der Changierhub nach einem bestimm­ ten Bewegungsgesetz periodisch verkürzt und verlängert wird (Bag. 1386, 1474, 1509). In allen diesen Fällen werden die Bewegungsver­ läufe der Changiereinrichtung (Changiergesetze) vorprogrammiert und/oder situationsbedingt gesteuert.

Die Lösung nach Anspruch 3 bietet den Vorteil, daß sie sowohl situationsbedingten, wie auch vorprogrammierten Änderungen der Changierbewegung Rechnung tragen kann.

Die Lösungen nach Anspruch 4 und 5 erfordern eine Vorprogram­ mierung der Changiergesetze, haben aber sodann den Vorteil, daß auch eine ungewollte Abweichung von den Changiergesetzen durch die Fadenspannung überwacht werden kann.

Durch eines der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 können auch die kurzzeitigen Fadenspannungsänderungen aufgefangen und kom­ pensiert werden, die durch die Hin- und Herführung des Fadens über die Spulenlänge (Changierhub) entstehen.

Die Lösung nach Anspruch 6 hat demgegenüber den Vorteil des gerin­ gen technischen Aufwandes. Es erfolgt eine Art Mittelwertbildung, in dem der Einfluß der Changierfrequenz nicht mehr in Erscheinung tritt. Zur Bildung dieses Mittelwertes, d. h. zur Glättung des Meßwertes, stehen verschiedene geeignete elektronische Bauelemente zur Ver­ fügung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch den Verfahrensablauf, nämlich einen Spinnprozeß zur Herstellung und Verstreckung eines Chemiefa­ dens, in dem eines der Ausführungsbeispiele angewandt wird. Die Beschreibung der Fig. 1 gilt insoweit auch für die einzelnen Aus­ führungsbeispiele, die anhand der Fig. 2 bis 5 beschrieben werden.

Zu dem Spinnprozeß:
Ein Faden 1 wird aus einem thermoplastischem Material gesponnen. Das thermoplastische Material wird durch eine Fülleinrichtung 2 dem Extruder 3 aufgegeben. Der Extruder 3 ist durch einen Motor 4 angetrieben. Der Motor 4 wird durch eine Motorsteuerung 8 gesteuert. In dem Extruder wird das thermoplastische Material aufgeschmolzen. Hierzu dient zum einen die Verformungsarbeit, die durch den Extruder in das Material eingebracht wird. Zusätzlich ist eine Heizeinrichtung 5 in Form einer Widerstandsheizung vorgesehen, die durch eine Hei­ zungssteuerung 50 angesteuert wird. Durch die Schmelzeleitung gelangt die Schmelze zu der Zahnradpumpe 9, die durch Pumpenmotor 44 angetrieben wird. Der Pumpenmotor wird durch die Pumpensteuerung 45 derart angesteuert, daß die Pumpendrehzahl feinfühlig einstellbar ist. Die Pumpe 9 fördert den Schmelzestrom zu dem beheizten Spinn­ kasten 10, an dessen Unterseite sich die Spinndüse 11 befindet. Aus der Spinndüse 11 tritt die Schmelze in Form von feinen Filament­ strängen 12 aus. Die Filamentstränge durchlaufen einen Kühlschacht 14. In dem Kühlschacht 14 wird durch Anblasen 15 ein Luftstrom quer oder radial auf die Filamentschar gerichtet. Dadurch werden die Filamente gekühlt.

Am Ende des Kühlschachtes 14 wird die Filamentschar durch eine Präparationswalze 13 zu einem Faden 1 zusammengefaßt und mit einer Präparationsflüssigkeit versehen. Der Faden wird aus dem Kühlschacht und von der Spinndüse durch eine Abzugsgalette 16 abgezogen. Der Faden umschlingt - die Abzugsgalette mehrfach. Dazu dient eine ver­ schränkt zu der Galette 16 angeordnete Überlaufrolle 17. Die Über­ laufrolle 17 ist frei drehbar. Die Galette 16 wird durch Galettenmotor 18 und Frequenzgeber 22 angetrieben mit einer voreinstellbaren Geschwindigkeit. Diese Abzugsgeschwindigkeit ist um ein Vielfaches höher als die natürliche Austrittsgeschwindigkeit der Filamente aus der Spinndüse 11.

Der Abzugsgalette 16 folgt ein Paar von Streckgaletten 19.1. und 19.2. mit einer weiteren Überlaufrolle 20.1. und 20.2. Beide entsprechen in ihrem Aufbau der Abzugsgalette 16 mit Überlaufrolle 17. Zum Antrieb der Streckgaletten 19.1. bzw. 19.2. dienen die Streckmotore 21.1. und 21.2. mit den Frequenzgebern 23.1. und 23.2. Die Eingangsfrequenz der Frequenzgeber 22, 23.1. und 23.2. wird durch den steuerbaren Fre­ quenzgeber 24 gleichmäßig vorgegeben. Auf diese Art und Weise kann an den Frequenzgebern 22, 23.1. und 23.2. individuell die Drehzahl der Abzugsgalette 16 bzw. den Streckgaletten 19.1. und 19.2. eingestellt werden. Das Geschwindigkeitsniveau von Abzugsgalette 16 und Streck­ galetten 19.1., 19.2. wird dagegen kollektiv an dem Frequenzgeber 24 eingestellt.

Die erste Streckgalette 19.1. besitzt eine Heizeinrichtung 53, durch die der Galettenmantel beheizt und der Faden entsprechend aufgewärmt werden kann. Hierdurch lassen sich die durch die Verstreckung erzielten Fadeneigenschaften in weitem Maße beeinflussen. Die Tempe­ ratur der Heizeinrichtung 53 ist steuerbar durch Heizungssteuerung 52. Von der letzten Streckgalette 19.2. gelangt der Faden 1 zu dem sogenannten "Kopffadenführer" 25 und von dort in das Changierdreieck 26. In Fig. 1 ist die Changiereinrichtung 27 dargestellt als eine Kehr­ gewindewalze und ein darin geführter Changierfadenführer, der den Faden über die Länge der Spule 33 hin- und herführt (Changierhub, Doppelhub). Dabei umschlingt der Faden hinter der Changiereinrich­ tung 27 eine nicht dargestellte Kontaktwalze 28. Die Kontaktwalze 28 liegt auf der Oberfläche der Spule 33 an. Sie dient zur Messung der Oberflächengeschwindigkeit der Spule 33. Die Spule 33 wird auf einer Hülse 35 gebildet. Die Hülse 35 ist auf einer Spulspindel 34 aufge­ spannt. Die Spindel 34 wird durch Spindelmotor 36 und Spindelsteue­ rung 37 derart angetrieben, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Spule 33 konstant bleibt. Dadurch nimmt die Spindeldrehzahl im Laufe der Spulreise hyperbolisch ab. Um die Oberflächengeschwindigkeit der Spule 33 konstant zu halten, wird als Regelgröße die Drehzahl der freidrehbaren Kontaktwalze 28 an der Kontaktwalzenwelle mittels einer ferromagnetischen Einlage und einem magnetischen Impulsgeber abgetastet, und der Spindelmotor 36 in Abhängigkeit von dem Aus­ gangssignal des Impulsgebers gesteuert.

Die Changiereinrichtung 27 wird angetrieben durch einen Changiermo­ tor 56. Der Changiermotor 56 wird durch eine Chan­ giersteuereinrichtung 57 gesteuert.

Hinter der zweiten Streckgalette 19.2. ist ein Fadenspannungssensor = Fadenzugkraftmesser 8 im Fadenlauf vorgesehen. Durch diesen wird ein Signal erzeugt, das die Fadenzugkraft repräsentiert. Vorzugsweise wird das von dem Fadenspannungssensor ausgegebene Signal aber noch geglättet, bevor es dem Rechner zugeführt wird. Dazu wird das Ausgangssignal zunächst dem Filter 61 aufgegeben. In dem Filter 61 werden periodische Änderungen der Fadenzugkraft, die in ihrer Frequenz der Changierfrequenz entsprechen, geglättet. Es erscheinen daher in dem Ausgabegerät der Fadenzugkraft nur solche Änderungen, die durch andere als kurzfristige Ereignisse hoher Frequenz verursacht werden. In den auf diese Weise geglätteten Verlauf der Fadenzugkraft gehen nur solche Fadenzugkraftschwankungen ein, welche auf einer Änderung der Changiergeschwindigkeit beruhen. Änderungen der Fadenzugkraft werden auch hervorgerufen durch die Changierbewegung an sich, d. h. dadurch, daß der Faden längs der Spule hin- und herge­ führt wird. Dabei verlängert und verkürzt sich der Fadenweg zwischen dem Kopffadenführer 25 und der Changiereinrichtung periodisch mit der Folge einer entsprechenden Änderung der Fadenzugkraft. Diese Fadenzugkraftänderungen haben dieselbe Frequenz wie die Chan­ gierung. Die Changierfrequenz ist vorgegeben durch die Anzahl der Doppelhübe (eine Hin- und Zurückbewegung des Changierfadenführers) pro Zeiteinheit. Übliche Werte liegen zwischen 500 und 1500 Doppel­ hübe/min. Um die Beeinflussung des Fadenzugkraftsignals durch diese kurzzeitigen Schwankungen zu eliminieren, wird das Ausgangssignal des Fadenzugkraftmessers 8 zunächst über einen Filter 61 gegeben. Dieser Filter enthält übliche elektronische Bauelemente, die die gewünschte, möglichst einstellbare Glättung des Ausgangssignals bewirken. Durch geeignete Einstellung dieses Filters wird erreicht, daß Fadenspannungs­ änderungen, die mit der Changierfrequenz auftreten, eliminiert und zu einem Mittelwert umgeformt werden. Es ist jedoch alternativ auch möglich, diese Fadenzugkraftschwankungen mit einer eingespeicherten Vorgabe der Changierfrequenz zu vergleichen und nur das Differenzsi­ gnal als Bezugswert weiter auszuwerten. Dieses um die hochfrequenten Anteile bereinigte Signal wird sodann dem Fadenspannungsausgabe- Geräte aufgegeben.

In dem Gerät 48 wird die laufend gemessene Fadenzugkraft als Fadenzugkraftschrieb ausgegeben (Fadenspannungsschrieb). Das Aus­ gangssignal des Gerätes 48 wird einer Rechnereinheit 46 vorgegeben. In dem Rechner 46 kann der Fadenspannungsschrieb für die gesamte Spulreise oder wesentliche - ausgewählte - Teile der Spulreise abge­ speichert werden. Gleichzeitig erfolgt eine Verarbeitung des Fadenzug­ kraftsignals in einer Weise, die Gegenstand dieser Anmeldung und der später beschriebenen, Ausführungsbeispiele ist.

Der Rechneraufbau für alle Ausführungsbeispiele ist in allen Figuren identisch dargestellt. Der Rechner weist zunächst eine Vergleichseinheit 58 auf. Diese Vergleichseinheit hat die Aufgabe, die Changiergeschwin­ digkeit des Changiergesetzspeichers 47 sowie das Fadenzugkraftsignal des Fadenspannungsausgabegeräts 48 miteinander in Beziehung zu setzen. Dadurch wird ermittelt, inwieweit der Fadenzugkraftverlauf abhängig ist von dem Verlauf der Changiergeschwindigkeit. Dabei inte­ ressieren insbesondere die zeitlichen Änderungen der Changierge­ schwindigkeit. Sowohl die Höhe der Änderung als auch die Änderungs­ geschwindigkeit, also die Änderung, abgeleitet nach der Zeit, haben einen Einfluß auf die Fadenzugkraft. Durch zuvor ermittelte Umrech­ nungsfaktoren läßt sich der Verlauf der Changiergeschwindigkeit umrechnen in eine hypothetische Zugkraft, wie sie durch Änderung der Changiergeschwindigkeit verursacht würde. In diesen hypothetischen Zugkraftverlauf können auch - wie oben erwähnt - die Änderungen aufgenommen werden, die sich durch die Changierbewegung selbst ergeben. Die Ermittlung der Umrechnungsfaktoren wird weiter unten beschrieben, anhand der Fig. 2. Wie die Changiergeschwindigkeit vorgegeben wird, ist Gegenstand der Fig. 2 bis 6 und der zu­ gehörigen Beschreibung, die später folgt. Jedenfalls wird der aus der Changiergeschwindigkeit abgeleitete hypothetische Wert der Fadenzug­ kraft von dem tatsächlichen Wert der Fadenzugkraft abgezogen. Das Differenzsignal zeigt sodann die Fadenzugkraftänderungen, die nicht von der Änderung der Changiergeschwindigkeit verursacht worden sind. Dieses Fadenzugkraftsignal ist im Rahmen dieser Anmeldung als Bezugssignal B bezeichnet.

Das Bezugssignal B wird sodann einer weiteren Vergleichseinrichtung 59 des Rechners 46 aufgegeben. In dieser Vergleichseinheit wird einerseits das Bezugssignal evtl. noch einmal weiter verarbeitet zu einer daraus abgeleiteten Größe, wie z. B. dem Mittelwert, der ersten oder zweiten Ableitung (zeitliche Änderung), der Standardabweichung, der Rauhigkeit des Signalverlaufs o. ä. Anderseits wird der Bezugswert bzw. die daraus abgeleitete Größe verglichen mit einem entsprechenden Sollwert, der durch Sollwertgeber 60 vorgegeben wird. Aus diesem Vergleich wird das Qualitätssignal gebildet und vom Rechner abgege­ ben.

Diese Ausgangssignale des Rechners 46 können sodann verwandt werden als Regelgröße zur Regelung eines Einstellparameters des Spinn- und Verstreckprozesses, z. B. Drehzahl des Extrudermotors 4, der Pumpe 44 der Dosiereinrichtung, der Anblasluft 51, der Galetten­ drehzahlen, der Aufwickelgeschwindigkeit. Die Ausgangssignale des Rechners 46 können aber auch zur Qualitätskennzeichnung der erzeug­ ten Spulen verwandt werden, die nach dem Verfahren erzeugt worden sind.

Hierzu werden durch den Sollwertgeber Toleranzwerte für den Bezugs­ wert bzw. die daraus abgeleiteten Größen, sowie Fehlergrenzen festge­ legt, nach denen bemessen wird, ob eine Spule mit A-Qualität, B-Qualität oder als Ausschuß zu bewerten ist.

Die Qualitätssignale Q, die - wie zuvor beschrieben - erzeugt worden sind, werden wie folgt weiterverarbeitet: Das Qualitätssignal kann als optischer oder akustischer Alarm oder als Schrieb ausgegeben werden. Mit dem Schrieb wird die erzeugte Spule markiert und klassifiziert.

Das Qualitätssignal kann alternativ oder zusätzlich sodann insbesondere einem oder mehreren der Steuereinrichtungen
22 für die Streckengalette 16 und/oder
23.1., 23.2. für die zweite Streckengalette 19.1. und/oder 19.2. zur Beeinflussung der Verstreckung,
24 zur Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit,
45 zur Steuerung der Pumpendrehzahl,
49 zur Steuerung der Extruderdrehzahl,
50 zur Steuerung der Heizeinrichtung,
51 zur Steuerung der Kühleinrichtung,
37 zur Steuerung der Aufwickelgeschwindigkeit,
52 zur Steuerung der Galettenheizung
aufgegeben werden. Die Extrudersteuerung wird insbesondere dann angesteuert, wenn keine Dosierpumpe 9 verwandt wird. In diesem Fall wirkt der Extruder als Pumpe und durch die Ansteuerung der Ex­ trudersteuerung, d. h. durch die Drehzahl des Extruders kann die Ausstoßleistung des Extruders beeinflußt werden.

Wenn eine Dosierpumpe 9 verwandt wird, kann die Durchsatzmenge durch den Spinnkopf 10 und die Spinndüse 11 durch Ansteuerung der Pumpensteuerung 45, also die Drehzahl der Dosierpumpe 9, beeinflußt werden.

Durch die Ansteuerung der Kühlluftsteuerung 51 wird die Abkühlung beeinflußt. Dies wirkt sich auf den Fadentiter aus. Insbesondere ist es auch möglich, durch Verwendung besonderer Kühleinrichtungen, durch die die Filamentscharen und/oder die Spinndüse sektorenweise gekühlt wird, die Gleichmäßigkeit der Einzelfilamente zu beeinflussen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind einzelne Anlageteile möglicherweise austauschbar, entsprechend werden in diesem Falle andere Parameter angesteuert. Insbesondere kann der Extruder durch eine Austragspumpe ersetzt werden und es sind auch verschiedene weitere Möglichkeiten der Kühlung der Filamentschar gegeben. Ebenso kann eine weitere Heizung in den oder anstatt der Verstreckeinrich­ tungen vorgegeben werden.

Bei heutigen Hochgeschwindigkeits-Spinnverfahren kann auch die Verstreckung durch Galetten fortfallen. In diesem Fall wird der Faden entweder durch eine einzige Galette von der Spinndüse abgezogen und zu dem Spulkopf befördert oder unmittelbar von der Aufspuleinrich­ tung von der Spinndüse abgezogen. Andererseits kann die Verstreckung auch durch weitere Elemente, z. B. eine weitere Heizeinrichtung, insbesondere ein Heizrohr, zu ersetzen oder zu ergänzen sein.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Qualitätsparameter Q - wie gesagt - benutzt werden zur Ansteuerung der Abzugssteuerung 24 und/oder der Verstrecksteuerung 23.1. und/oder 23.2.

Durch Ansteuerung der Abzugssteuerung 24 wird die Drehzahl der Galette 16 und der Galetten 19.1. und 19.2. beeinflußt, ohne daß das Drehzahlverhältnis sich ändert. In diesem Fall bleibt die Verstreckung konstant, die Fadengeschwindigkeit wird jedoch verändert. Hierdurch kann der Titer beeinflußt werden.

Durch die Ansteuerung der Strecksteuerung 23.1. oder 23.2. wird das Drehzahlverhältnis zwischen den Galetten 19.1/19.2./16 beeinflußt und damit das Streckverhältnis verändert. Durch die Veränderung des Streckverhältnisses können die Festigkeitsverhältnisse des Fadens, aber auch der Titer verändert werden.

Durch die Spindelsteuerung kann schließlich auch die Umfangsge­ schwindigkeit der Spule 33, die durch Kontaktwalze 28 geregelt wird, mittels des Qualitätsparameters angesteuert werden. Hierdurch ergibt sich insbesondere eine Beeinflussung des Spulenaufbaus und der Fadenzugkraft, mit der der Faden auf der Spule abgelegt wird.

Andererseits können sämtliche der zuvor geschilderten Einflußparameter mit dem Verfahren nach dieser Erfindung erfaßt werden, wenn zuvor durch Versuche ermittelt wurde, daß Fehler hinsichtlich dieser Ein­ flußparameter zu einem charakteristischen Verlauf der Fadenspannung führen. So können insbesondere erfaßt werden:

• - Änderung des Titers durch Verstellung der Pumpendrehzahl 44, der Heizung 5, durch Verschmutzung der Düse, durch Änderung der Abzugsgeschwindigkeit der Galette 16
• - Fehlen von Filamenten, z. B. durch Filamentbruch.
• - Fehlen der Präparation (Verbrauch der Präparationsflüssigkeit, Störung der Präparationsrolle 13).
• - Änderung des Streckverhältnisses, z. B. durch Verschmutzung oder Abrieb der Galetten 16, 19.1., 19.2.
• - Änderung der Festigkeitseigenschaften, z. B. durch Führen der Heizung 53.
• - Änderung der Aufwickelgeschwindigkeit, z. B. durch ungleich­ förmigen Lauf der Kontaktwalze 28.

Anhand der Fig. 2 wird ein erstes Verfahren beschrieben, mit dem die Changiergeschwindigkeit dem Rechner 46 vorgegeben werden kann. Bei diesem Verfahren ist der für eine Spulreise vorgegebene Verlauf der Changiergeschwindigkeit in einem Changiergesetz-Speicher 47 gespeichert. Das Steuerprogramm für die Changiersteuereinrichtung 57 wird also durch den Changiergesetzspeicher 47 vorgegeben. Dargestellt ist ein Changiergesetz nach der EP 256 411 (1551). Danach wird die Changiergeschwindigkeit zu Beginn der Spulreise kontinuierlich erhöht. Sodann folgt die Changiergeschwindigkeit einem Sägezahnmuster; d. h.:
die Changiergeschwindigkeit nimmt in demselben Verhältnis wie die Spindeldrehzahl ab, wird sodann bei Erreichen einer vorbestimmten Spindeldrehzahl schlagartig wieder auf den Ausgangswert erhöht, nimmt wieder in demselben Verhältnis wie die Spindeldrehzahl ab, wird sodann bei Erreichen einer zweiten vorbestimmten Spindeldrehzahl schlagartig wieder auf den Ausgangswert erhöht usw. Dadurch bleibt die Changiergeschwindigkeit im Mittel konstant. Zum Ende der Spul­ reise erfolgt die hyperbolische Verminderung und schlagartige Erhöhung der Changiergeschwindigkeit so, daß der Mittelwert der Changier­ geschwindigkeit abnimmt. Dieses Programm wird der Changiersteuer­ einrichtung 57 vorgegeben. Die Steuerung der Changiersteuereinrichtung 57 erfolgt in Abhängigkeit von der Spindeldrehzahl. Hierzu sind dem Changiergesetzspeicher 47 bestimmte Drehzahlen vorgegeben. Bei Erreichen dieser vorgegebenen Drehzahlen erfolgen die zuvor be­ schriebenen Umschaltungen der Changiergeschwindigkeit sowie die Steuerung der Herabsetzung der Changiergeschwindigkeit. Zur Messung der Spindeldrehzahl dient eine ferromagnetische Einlage 30 in der Spindel 34 sowie ein Impulsgeber 31, dessen Ausgangssignal der Changiersteuereinrichtung 57 und der Vergleichseinheit 58 des Rech­ ners 46 aufgegeben wird. Dieses Changiergesetz wird auch der Ver­ gleichseinheit 58 des Rechners 46 vorgegeben. In diesem Rechner gleichzeitig in einem hypothetischen Fadenspannungsverlauf (Vergleichs­ wert) umgesetzt.

Die Ermittlung des Umrechnungsfaktors ist anhand von Fig. 5 darge­ stellt. Hierzu wird ermittelt, welchen Einfluß eine Änderung der Changiergeschwindigkeit auf die Fadenzugkraft hat. Hierzu wird zunächst der Herstellungsprozeß des Fadens einschließlich Aufwickelge­ schwindigkeit und Durchschnittswert der Changiergeschwindigkeit festgelegt. Sodann wird einmalig, oder zu Beginn einer jeden Spulreise (Zeitdauer für die Herstellung einer Spule), eine bestimmte Changier­ geschwindigkeit eingestellt und ein stabiler Zustand, bei dem die Fadenzugkraft nicht mehr wesentlich schwankt, abgewartet. Sodann wird die Changiergeschwindigkeit sprunghaft, d. h. sehr plötzlich erhöht, z. B. um 5% des zuvor eingehaltenen Ausgangswerts delta V. Die Erhö­ hung der Changiergeschwindigkeit führt
gleichzeitig zu einer Erhöhung der Aufwickelgeschwindigkeit und damit auch zu einer Erhöhung der Fadenzugkraft. Die Erhöhung der Faden­ zugkraft delta P wird in Beziehung gesetzt zu der Erhöhung der Changiergeschwindigkeit und es ergibt sich hieraus ein Umrechnungs­ faktor, der einem Elastizitätsmodul vergleichbar ist. Da davon auszu­ gehen ist, daß die Fadenzugkraft-Änderungen, die durch Änderungen der Changiergeschwindigkeiten eintreten, im sog. Hook′schen d. h. linearen Bereich der Fadenzugkraftänderung liegen, kann dieser Um­ rechnungsfaktor auf sämtliche der Changiergeschwindigkeiten, die sich im Laufe der Spulreise ergeben, angewandt und daraus der hypo­ thetische Verlauf des Fadenzugkraftanteils ermittelt werden, der sich durch die Änderung der Changiergeschwindigkeit ergibt. Erforderlich ist in jedem Falle, daß dieser Elastizitätsmodul nach seiner Ermittlung in den Rechner gespeichert und sodann fortlaufend für die Spulreise oder mehrere Spulreisen angewandt wird.

Ein weiteres Verfahren, den Einfluß der Changiergeschwindigkeit vorzugeben, wird im folgenden anhand von Fig. 3 beschrieben:

Das Fadenzugkraft-Signal des Ausgabegerätes 48 wird dem Rechner 46 aufgegeben. Der Rechner weist die Vergleichseinheit 58 auf. Diese Vergleichseinheit hat die Aufgabe, das Fadenzugkraftsignal des Faden­ spannungsausgabegerätes 48 in Beziehung zu setzen zu dem Ausgangs­ signal eines Speichers 62. In dem Speicher 62 ist ein Referenzverlauf der Fadenzugkraft über die Spulreise gespeichert. Hierzu wird der in Speicher 47 einprogrammierte Verlauf der Changiergeschwindigkeit mittels Umrechnungsfaktor (s. obige Beschreibung zu Fig. 5) umgerech­ net in einen hypothetischen Verlauf der Fadenzugkraft, der durch die einprogrammierten Änderungen der Changiergeschwindigkeit hervor­ gerufen wird (Referenzwert der Fadenzugkraft).

Es wird als auch in diesem Ausführungsbeispiel die Changiereinrichtung mit ihrem Motor 29 durch Changiersteuereinrichtung 57 in Abhängig­ keit von einem in Speicher 47 einprogrammierten Changiergesetz gesteuert. Daneben erfolgt jedoch auch die Einprogrammierung eines hypothetischen Fadenzugkraftverlaufs. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß in dem hypothetischen Fadenzugkraftverlauf auch weitere Änderungen der Fadenzugkraft einprogrammiert werden kön­ nen, die verfahrensbedingt - z. B. durch vorprogrammierte Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Spule - vorgegeben und eingeplant sind und die daher keine negative Auswirkung auf die Fadenqualität bzw. die Prozeßeinstellung haben. Ebenso kann - wie gezeigt - ein Tole­ ranzband definiert und eingegeben werden, das um den hypothetischen Verlauf der Zugkraft herumgelegt ist. Es werden dann nur solche Fadenzugkraftsignal als Bezugswert weiter verwendet, die aus diesem Toleranzband herausfallen. Der Abruf des Programms aus dem Chan­ giergesetzspeicher 47 einerseits und dem Referenzwertspeicher 62 andererseits wird synchronisiert in Abhängigkeit von der Spindeldreh­ zahl. Die Spindeldrehzahl wird auch hier ermittelt mit Hilfe des Im­ pulsgebers 31, der die Rotation der Spindel 34 abtastet und dessen Ausgangssignal sowohl der Changiersteuereinrichtung 57 als auch dem Referenzwertspeicher 62 vorgegeben wird.

In der Vergleichseinheit 58 des Rechners wird demnach ermittelt, inwieweit der tatsächliche Zugkraftverlauf durch die einprogrammierten Parameter des Aufspulprozesses, insbesondere Changiergeschwindigkeit und Spulen-Umfangsgeschwindigkeit, beeinflußt und inwieweit der Zugkraftverlauf von Störgrößen beeinflußt ist. Der Einfluß durch Störgrößen wird als Ausgangssignal der Vergleichseinheit 58 der weiteren Vergleichseinheit 59 zugeordnet. Dort wird der Bezugswert noch einmal weiter verarbeitet zu einer daraus abgeleiteten Größe, wie z. B. dem Mittelwert der ersten oder zweiten Ableitung (zeitliche Änderung) der Standardabweichung, der Rauhigkeit des Signalverlaufs o. ä. Anderseits wird der Bezugswert bzw. die daraus abgeleitete Größe verglichen mit einem entsprechenden Sollwert, der durch Sollwertgeber 60 vorgegeben wird.

Die Ausgangssignale des Rechners 46 können sodann auch hier ver­ wandt werden als Regelgröße zur Regelung eines Einstellparameters des Spinn- und Verstreckprozesses oder aber als Qualitätssignal. Insoweit wird auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 weist die Besonderheit auf, daß hier ein sog. "teach-in" erfolgt. Das bedeutet: es ist ein Speicher 63 vorgesehen, in den der Fadenzugkraftverlauf einer Spulreise eingespei­ chert wird, die sich durch optimale Einstellung und störungsfreien Verlauf auszeichnet. Dieser Fadenzugkraftverlauf wird in "idealisierter" Form abgespeichert. Hierzu ist es zweckmäßig, das Ausgangssignal des Ausgabegerätes 48 über einen weiteren Filter 64 zunächst zu glätten und von zufallsbedingten Störeinflüssen zu bereinigen. Der eingespei­ cherte Fadenzugkraftverlauf entspricht daher im wesentlichen dem hypothetischen Fadenzugkraftverlauf, der durch die Besonderheiten des Aufwickelprozesses, insbesondere Changiergeschwindigkeit und Spulen­ umfangsgeschwindigkeit vorgegeben ist.

Dieser eingespeicherte Fadenzugkraftverlauf wird sodann bei allen folgenden Spulreisen der Vergleichseinheit 58 des Rechners 46 als Referenzwert vorgegeben. Die Synchronisierung geschieht wiederum durch die Spindeldrehzahl, die durch Impulsgeber 31 abgetastet wird.

Zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5:
Hier erfolgt, wie bereits beschrieben, die Berechnung und Speicherung des Umrechnungsfaktors E. Zusätzlich wird dieser einmal ermittelte und fest eingespeicherte Umrechnungsfaktor E mit Multiplikations­ baustein 65 mit den Änderungen delta V der Changiergeschwindigkeit laufend multipliziert. Das Ausgangssignal des Multiplikationsbausteins 65 wird der Vergleichseinrichtung 58 des Rechners 46 zur Ermittlung des Bezugswerts der Fadenspannung aufgegeben.

Bezugszeichenliste

1 Faden
2 Fülleinrichtung
3 Extruder
4 Motor
5 Heizeinrichtung
6 Schmelzeleitung
7 Druckfühler
8 Fadenzugkraftmesser, Fadenspannungsmesser
9 Pumpe
10 Spinnkopf
11 Düse
12 Filamente
13 Präparationswalze
14 Kühlschacht
15 Anblasung
16 Abzugsgalette
17 Überlaufrolle
18 Antriebsmotor, Galettenmotor
19 Streckgaletten
20 Überlaufrollen
21 Antriebsmotoren
22 Frequenzgeber
23 Frequenzgeber, Streckverhältnissteuerung
24 Abzugssteuerung
25 Kopffadenführer
26 Changierdreieck
27 Changiereinrichtung
28 Kontaktwalze
30 ferromagnetische Einlage
31 Impulsgeber
33 Spule
34 Spindel
35 Spulhülse
36 Antriebsmotor, Spindelmotor
37 Spindelsteuerung
38 ferromagnetische Einlage
39 Impulsgeber
42 Vergleichsschaltung
44 Pumpenmotor
45 Pumpensteuerung
46 Rechnereinheit
47 Speicher, Changiergesetzspeicher, Programmgeber
48 Fadenspannungsausgabe-Gerät
49 Extrudersteuerung, Motorsteuerung
50 Heizungssteuerung
51 Kühlsteuerung
52 Heizungssteuerung
53 Galettenheizung
54 Logik-Baustein
55 Rechteck
56 Changiermotor
57 Changiersteuereinrichtung
58 Vergleichseinheit
59 Vergleichseinheit
60 Sollwertgeber
61 Bauelement, Filter
62 Speicher
63 Speicher
64 Filter
65 Multiplikationsbaustein.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung eines laufenden synthetischen Fadens sowie zum Aufspulen des Fadens in einer Aufspulzone durch Changierung und Aufwickeln zu einer Kreuz­ spule,
wobei in dem Verfahren eine kontinuierliche oder sich wiederho­ lende Messung und Auswertung der Fadenspannung zum Zwecke der Qualitätskontrolle und/oder Verfahrenssteuerung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Messung der Fadenspannung in der Aufspulzone erfolgt,
• - der Meßwert der Fadenspannung oder eine daraus abgeleitete Größe als Absolutwert in einen Bezugswert umgesetzt wird, welcher sich dadurch ergibt, daß der Absolutwert in Beziehung zu einem aus der Bewegung der Changierung abgeleiteten Vergleichswert gesetzt wird und
• - der Bezugswert zur Qualitätskontrolle und/oder Qualitäts­ bestimmung des Fadens und/oder zur Verfahrenssteuerung ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert die Differenz zwischen dem Absolutwert und dem Vergleichswert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswert in folgender Weise aus der Bewegung der Changierung abgeleitet wird:

• a. im Laufe des Verfahrens erfolgt eine vorgegebene Änderung der Changiergeschwindigkeit;
• b. die sich daraus ergebende Änderung der Fadenzugkraft wird gemessen;
• c. die Änderung der Fadenzugkraft wird zu der Änderung der Chan­ giergeschwindigkeit in Beziehung gesetzt und der sich ergebende Quotient als Elastizitätsmodul gespeichert;
• d. durch die Multiplikation des Elastizitätsmoduls mit den künftig er­ folgenden Änderungen der Changiergeschwindigkeit wird der Ver­ gleichswert gebildet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswert in folgender Weise aus der Bewegung der Changierung gebildet wird:

• a. das Bewegungsgesetz der Changiereinrichtung wird für den Verlauf des Verfahrens fest vorgegeben und einprogrammiert;
• b. der Absolutwert wird zu dem einprogrammierten Bewegungsgesetz oder einer aus dem Bewegungsgesetz unter Einschluß vorbestimm­ ter Toleranzwerte und/oder einer eingespeicherten Vergleichsmaske in Bezug gesetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswert in folgender Weise aus der Bewegung der Changierung abgeleitet wird:

• a. der tatsächliche Verlauf des Meßwertes für die Bildung einer Musterspule wird ermittelt;
• b. der Verlauf des Meßwerts oder eines daraus abgeleiteten Werts wird als Vergleichswert abgespeichert und einprogrammiert und bei der Bildung der folgenden Spulen zu dem Speicherwert in Bezie­ hung gesetzt.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert dadurch gebildet wird, daß der Meßwert der Fadenspannung durch einen Filter derart geglättet wird, daß die Schwankungen der Fadenzugkraft, die durch die sich aus der Hin- und Herbewegung ergebende Changierstrecke der Changiereinrich­ tung entstehen, im Absolutwert nicht in Erscheinung treten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswert aus der Changierstrecke und der Changierge­ schwindigkeit abgeleitet wird.