CN1043688C - 监控运动中的纱线的方法 - Google Patents
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Abstract
通过连续测量纱线张力而监控运动中的纱线质量的方法，也就是测定发生规定的故障(故障记录)时纱线张力的变化，将故障记录存入数据存储器中，比较纱线张力的测量值和故障记录并在纱线张力的变化范围显示与故障记录相似时发出一个报警信号。
Description
本发明涉及一种在生产或加工纱线的过程中监控运动中的纱线的质量的方法。
美国专利第4720702号公开了一种方法，该方法在多个纱线变形装置中的每个装置处监控纱线张力，同时，连续确定在各个变形装置处所监控的张力的平均值并且连续确定所监控的值与平均值之间的差值。而且，每当平均值或差值偏离预定的容许范围时，产生一个报警信号。
这种已知的方法的意义在于连续地测定变形过程中纱线的张力并通过评价纱线的张力来监控由这种变形方法加工出来的纱线的质量而不注重过程的发展。这种方法是建立在经验的基础上的，也就是在伪缠绕摩擦装置出口处测定的变形过程中纱线的张力可以通过对该张力进行一定的评价而看出所生产的纱线的质量而不规定、测定和收集这些与质量合格与否有关的工艺参数。
因此，本发明的目的在于通过评价在纱线生产过程和/或加工过程中连续测得的纱线张力来确定影响纱线质量的不合格的原因。
本发明的上述目的和其他目的和优点是通过提供一种监控运动中的纱线的质量的方法而实现的，该方法包括如下步骤：测定由于纱线质量方面的至少一项不合格而引起的纱线张力的特征变化；至少将上述测定的变化的重要特征作为一项不合格记录存入一存储器中；然后，连续监控运动中的纱线的张力；同时，连续将所监控的纱线张力与上述不合格记录进行比较；以及，每当所监控的纱线张力的变化相似于上述存储的不合格记录时，发出一个信号，以指示出现一次质量不合格并允许对其进行识别；上述测定纱线张力特征变化的步骤包括产生一个上述不合格记录的不合格标志，上述将所监控的纱线张力与上述不合格记录进行比较的步骤包括把上述标志和所监控的纱线张力进行叠加。
按照这种实施方法，将规定为不合格的、具有某种特征变化的纱线张力的图形记录部分作为一种不合格图形(故障记录)存储起来，随后与纱线张力的变化情况相比较。在以下的测试中，“不合格”一词应理解为线纱张力不同于合格状态、即正常状态下的某种缺陷、故障、误差、疵点或断裂。在上述的比较中认为：当出现某种不合格时纱线张力随时间的变化情况是不可能重复的、而只能是具有某种特征的。在本发明的一个实施例中，故障记录不是以一种规定的函数存储的、而是，比如在一种典型的方式中是以一种考虑到时间过程的纱线张力变化可能发生的分散状况存储的。也就是说，将出现某些不合格时的纱线张力的特征变化存储起来，而这种特征变化是缺乏明确的界限或称容限的(不合格图形)，但这种不合格图形在指示不合格上则仍然相当可靠，另一方面，它又尽可能多地包含了有关不合格状况的不合格记录形式。
在本发明的第二实施例中，不合格记录可以用直接测量的记录形式存储起来。在这种实施例中，已经构成不合格记录与纱线张力记录相比较的基础的相似性标准被分别地输入计算机(比较逻辑)中，并在比较分析中对它们进行叠加。上述相似性由代表位于不合格标志之内的测量值的百分数的相关系数来确定。怎样转化成不合格事故则由生产或加工运动中的纱线装置的操作人员决定。所有加工过程的工艺参数和纱线的各种性能都是引起纱线张力发生某种特征变化的因素。
有时侯，纱线或其加工中的不合格只在成品中表现出来，例如。使纺织或针织织物出现不均匀、染色差异、波纹等缺陷。出现这类不合格情况是多方面原因综合造成的，不可能确定是单个原因引起的。但是，即使在这种情况下也可以知道纱线张力的特征变化导致的对成品的不良影响是否是在纱线的生产或加工过程中就已经显示出来了。因此，在计算机里通过比较逻辑对纱线张力的实际记录值与不合格记录、或者一个或几个不合格图形或由其导出的重要特征参数进行比较，如果比较结果一致，便发出一个表示出现不合格故障的信号。此外，为了达到鉴别不合格性的目的，也可对例如出现极值、一般时间内的短暂的连续大波动以及用以由不合格记录导出重要参数的纱线张力测量值的平均值超过某一限定值等情况下的纱线张力记录进行进一步的分析。此外也可能输出一种表示某种不合格的概率信号，例如测量值的X％表示位于不合格记录的范围内，Y％的几率代表“漏线型的不合格、或者(100-Y％)代表断线。输出一个概率信号是可能的，因为大多数情况下纱线张力的变化是位于可被测出的概率信号的波动范围内的。
比较的结果便是一个质量信号，这一质量信号可用于控制生产或加工纱线的方法。这种实施例的先决条件是：当输出测定值时，便进行“联机”计算，即将纱线张力记录与不合格记录或不合格图形或者不合格标志直接进行比较。
然而，也可以用质量信号来鉴定缠绕好的卷纱筒子的质量。在这种实施例中，可以使用“联机”方法。不过，也可以将纱线张力记录(或者至少是大部分记录)存储起来，随后进行比较(“脱机”)。
这种“脱机”方法同样可以用于随后校正下一步生产的工艺参数并用来监控工艺过程。
下面参考一个实施例说明本发明。图1是一种生产和拉伸合成纤维纱线的称为纺纱工艺的工艺流程实施例的简图；
图2示出一个纱线张力的图形记录和一种不合格标志。
纱线1由热塑性材料纺成。热塑性材料从喂料斗2供入挤压机3。该挤压机3由马达4驱动，马达4由马达控制装置56控制。进入挤压机中的热塑性材料在挤压机中熔融，故可由挤压机对其进行变形加工。此外，设置了一个电阻加热器式的加热装置5，该加热装置5由加热控制装置50控制。热塑性材料的熔液通过熔液管道6进入由泵马达44驱动的齿轮泵9中。泵马达44由泵控制装置45控制，它可对泵速进行精确的调节。泵9将熔液流泵送入一个下面带有一个喷丝头11的、加热的喷丝箱10中。熔液以细丝薄层12的形式从喷丝头11中喷出。细丝薄层12再前进而穿过一个冷却室或称淬火室14，在冷却室14中由吹风机15向横向地或径向地向细丝薄层直接吹喷气流而冷却细丝。
在冷却室14的出口端处，由一个带有流体纺纱给液装置的纺丝给液辊13将细丝薄层合成一根纱线1，然后由一个送出辊或称导丝辊16将纱线1从冷却室和喷丝头导出，导出后的纱线1再在导丝辊16上绕几圈。为了使纱线1绕圈，采用了一个与导丝辊16相垂直的导辊17。导辊17可自由转动。导丝辊16由马达18和频率转换器22以预定的速度驱动。这种导丝速度比由喷丝头11自然喷丝速度高得多。
在导丝辊16的下一个工位上设置了一对带有另一个导辊20.1和20.2的拉伸辊或称导丝辊19.1和19.2。它们的设置位置与导丝辊16和导辊17间的关系相当。为了驱动拉伸辊19.1和19.2，采用了带有频率转换器23.1和23.2的马达21.1和21.2。频率转换器23.1和23.2的输入频率由一个可控制的频率发生器24预先平稳地确定。采用这种办法，能够由频率转换器22、23.1和23.2分别调节导丝辊16、拉伸辊19.1和19.2的速度，而导丝辊16和拉伸辊19.1和19.2的速度高低可由频率发生器24进行综合控制。
纱线1从最后一个拉伸辊19.2再前进到一个称为“顶角导纱器”25上，而后到达横动三角机构26处。图1中未示出纱线横动机构，它可以是一个带有可在卷纱筒子33的整个长度上横向往复运动的导纱器的横向回绕辊。纱线随横动机构27的运动而缠绕在接触辊28上。接触辊28压靠在卷纱筒子33的表面上并用来测量卷纱筒子33的表面速度。卷纱筒子33套在管子35上，管子35可在卷纱心轴34上滑动。卷纱心轴34由心轴马达36和心轴控制器37驱动以使卷纱筒子33的表面速度保持恒定。为此，用磁性镶块30和磁性脉冲发生器31检测可自由转动的接触辊28的速度并作为接触辊轴29的控制变量。
第一拉伸辊19.1带有用来加热导丝辊套和纱线1的加热装置53，故可对被拉伸的丝线的性能产生较大的影响。加热装置53的温度可由可热控制装置52控制。
沿纱线运动路线位于第二拉伸辊19.2的下一个工位上设置了一个纱线拉伸传感器，也就是纱线张力计8，该张力计8可产生一个代表纱线张力的信号。在装置48上，以纱线张力的记录图(纱线张力记录)的形式输出连续测量的纱线张力。再将这一输出信号输入到计算机装置46中。计算机46可存储整个卷纱循环中或者卷纱循环中的主要部分或选择部分中的纱线张力记录。
另一方面，上述的计算机46与一个不合格记录存储器47相连接。在不合格记录存储器47中所存储的是所谓的“不合格记录”或者“不合格图形”。在本发明的范围内，将用试验方法预先测定的代表某些不合格的纱线张力的特征变化存储起来。此外(或者说换句话说)它还可以测定和存储由纱线张力导出的某一变量的特征变化。所说的变量可以是例如，纱线张力的一次或二次导数、纱线张力的标准偏差、平均值以及纱线张力与预定极限值间的偏差等。重要的是确定具有特别能代表不合格特征的上述这些变量(也就是纱线张力或者由纱线张力导出的变量)的每一种不合格类型。
因此，在装置48中将所测出的纱线张力转换成一种导出的变量，即使是不合格记录以一种导出变量存储起来时也能如此。
当存储这种不合格记录时，必须在存储器47中附带存入相似性的标准值。存储器47是一种逻辑模块，它可预先确定纱线张力记录的数字输入值的极限比较范围，也可预先确定其它不合格记录的极限比较范围。
因此，计算机不仅可在数值一致时、而且可在只有某一极限范围内出现一致性的情况下发出一个正信号。
但是，也可以代之以所谓的“不合格图形”的形式输出在存储器47中已经存入的不合格记录。在本发明的这种范围内，当已测定并存储了纱线张力的各种可能的变化情况后，不合格图形可认为是在某种不合格情况下特征显示的不合格记录。在本实施例中，在计算机46中的比较程序就是检验，不管实际的纱线张力记录(或者由它导出的变量)是否落入所存储的不合格图形的范围内。
图1中的正方形55(在图2中可看得更清楚)示出了某些不合格情况下的纱线张力记录的范围。例如，一种典型的事故是细丝的扭结，它可造成细丝的断裂。当这一扭结处通过纱线张力传感器(纱线张力计)8时，将使纱线的张力突然骤增，随后又降落到平均值。增量的斜率、极限值以及起伏的频率取决于扭结的程度及由其引起纱线外观的不连续性。但是，纱线张力的增高特征是突然开始和一开始便急剧增加的。在存储器47中所存储的这种变化情况包括了宽范围的振幅和起伏频率。这种范围所述到的宽度可允许在任何情况下都能可靠地指示出通过纱线张力传感器中的结状扭结。
在本实施例中，计算机46发出了一个质量信号Q。
如上述所产生的质量信号Q按下列方法进行进一步处理：质量信号Q可以一种光学或声学报警信号或者以一种图象记录发出。图象记录可以用来对所生产的纱线筒子进行标识或分类。
此外，上述的质量信号也可以随送入特定的一个或多个控制装置中，这些控制装置是：
用以控制拉伸辊16的频率转换器22；和/或
用以控制第二拉伸辊19.1和/或19.2以便影响其拉伸比的频率转换器23.1和23.2；
用以控制拉丝速度的频率发生器24；
用以控制泵速度的泵控制装置45；
用以控制挤压机速度的挤压机控制装置49；
用以控制加热装置的加热控制装置50；
用以控制冷却装置的冷却控制装置51；和
用以控制卷绕速度的心轴控制器37。
在不设置计量泵9的特殊情况下，也能对挤压机进行控制。在这种实施例中，挤压机将起到一个泵的作用，并且，挤压机的控制作用、也就是挤压机的转速可以控制挤压机的输出。
在泵控制装置45工作而控制泵的转速时，计量泵9可用来通过喷丝箱10和喷丝头11的输出量。
冷却空气控制装置51工作时可控制冷却，从而有效地控制线纱的纤度。尤其是，它还可以与能够冷却细丝薄层和/或喷丝头部位的特殊冷却装置一起来控制单根细丝的均匀度。
在图1的实施例中，如果可能的话，系统中的单个装置可以交换。因此，在本实施例中可控制不同的参数。特别是可以用排放泵来代替挤压机，同样，也可以用各种其它的方法来冷却细丝薄层，并且在拉伸辊中(或者说在拉伸辊处)也可使用另外的加热方法。
本专利的高速纺纱工艺甚至可以去掉由多个导丝辊进行拉伸的工序。在这种实施例中，纱线可以或者由一个导丝辊将其从喷丝头拉出，再前进到缠绕头上，或者直接由卷绕装置将其从喷丝头拉出。另一方面，也可以由另外一些装置例如附加的加热装置、特别是管状加热器来代替或补充上述的拉伸工序。
图示的实施例允许用质量参数Q来控制导丝控制器24和/或拉伸辊控制器23.1和/或23.2。
启动拉丝控制器24可控制导丝辊16、19.1和19.2的速度而不改变速度比。在本实施例中，拉伸比保持恒定而纱线速度可以变化，这样便可控制纱线的纤度。
启动拉伸辊控制器23.1或/23.2可控制导丝辊19.1/19.2/16间的速度比，从而控制拉伸比。改变拉伸比可改变纱线的物理性能和纤度。
最后，心轴的控制也允许用质量参数来改变由接触辊28控制的卷纱筒子33的圆周速度，这就允许具体控制纱线缠绕在卷纱筒子时的积聚和拉伸。
另一方面，本发明的方法在预先通过试验获得上述控制参数不合格时造成的纱线张力的特征变化后，便可检测所有上述的控制参数。因此，可以具体地检测出：
-因调整泵马达44的速度和加热装置5的温度、因喷丝头污染以及因导丝辊16的导丝速度的改变而造成的纱线纤度的变化；
-缺丝，例如因细丝断裂引起的缺丝；
-纺丝液缺乏(因纺丝液耗尽或因纺丝输液辊13破裂)；
-拉伸比的变化，例如因导丝辊16、19.1、19.2污染或磨损引起的拉伸比的改变；
-纱线物理性能的变化，例如因加热器53温度降低引起的纱线物理性能的变化；
-缠绕速度的变化，例如因接触辊28工作失常引起的缠绕速度的改变。
逻辑模块54或输入的不合格图形标志不用于进行数字比较而而是用于纱线张力范围的比较，这一点将降低对要测得的不合格的指示的可靠性，也就是说，这将使由计算机46测定的显示变得不清楚。在这种实施例中，可以再纳入另外一些参数或由其推导出的变量，以便使质量信号的不合格指示更为具体。如图1所示，心轴速度和接触辊28速度间的比较可使计算机模块(比较电路)42发出一个代表卷纱筒子的直径或由其导出的变量、例如每单位时间内卷纱量的增值的信号。这种输出信号被附加地输入到计算机46中，并一起用来评价纱线的张力记录。因此，另一方面，当出现这种纱线张力的特征变化时，纱线张力记录和代表结状扭结的不合格图形的比较又可判断这样一种扭结，同时又可检验在同一时间内卷纱增量的变化。
卷纱增量的这种变化同样说明这样一个事实，即不是所有组成的细丝都没有麻烦地、连续地前进的。
Claims (7)
1．一种监控运动中的纱线质量的方法，它包括以下步骤：
测定由于纱线质量方面的至少一项不合格而引起的纱线张力的特征变化；
至少将上述测定的变化的重要特征作为一项不合格记录存入一存储器中；然后
连续监控运动中的纱线的张力；同时
连续将所监控的纱线张力与上述不合格记录进行比较；以及
每当所监控的纱线张力的变化相似于上述存储的不合格记录时，发出一个信号，以指示出现一次质量不合格并允许对其进行识别；
上述测定纱线张力特征变化的步骤包括产生一个上述不合格记录的不合格标志，上述将所监控的纱线张力与上述不合格记录进行比较的步骤包括把上述标志和所监控的纱线张力进行叠加。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于：上述测定纱线张力特征变化的步骤包括测定一个源自纱线张力的变量；上述将所监控的纱线张力与上述不合格记录进行比较的步骤包括测定源自所监控的纱线张力的相应变量并将所测定的两个变量进行比较。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于：上述将所监控的纱线张力与上述不合格记录进行比较的步骤还包括确定一个相关系数，该相关系数指示出现于上述不合格标志内的所监控的纱线信号的百分比。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，上述发出一个信号的步骤包括发出一个选自由下列元素构成的组的信号：
(a)位于上述不合格标志内的所监控的纱线信号的x％；
(b)一种预定的不合格的概率y％；和
(c)细丝断裂的100-y％。
5．一种生产合成长丝纱的方法，它包括如下步骤：
通过一个喷丝头挤出多根细丝并且与此同时使这些细丝向下行进通过一个位于上述喷丝头之下的冷却通道；
收集向下行进的细丝以形成一根行进的纱线；
拉伸上述行进的纱线；并且
把所形成的经过拉伸的纱线卷绕成一纱线卷装；
其特征在于，它还包括监控行进中的纱线质量的步骤，该步骤包括以下步骤：
测定由于纱线质量方面的至少一项不合格而引起的纱线张力的特征变化；
至少将上述测定的变化的重要特征作为一项不合格记录存入一存储器中；然后
连续监控进行中的纱线的张力；同时
连续将所监控的纱线张力与上述不合格记录进行比较；以及
每当所监控的纱线张力的变化相似于上述存储的不合格记录时，发出一个信号，以指示出现一次质量不合格并允许对其进行识别；
上述测定纱线张力特征变化的步骤包括产生一个上述不合格记录的不合格标志，上述将所监控的纱线张力与上述不合格记录进行比较的步骤包括把上述标志和所监控的纱线张力进行叠加。
6．如权利要求5所述的方法，其特征在于，它还包括如下步骤，即，利用所发出的信号修改该方法的至少一个运行参数，以对所识别的质量不合格进行校正。
7．如权利要求5所述的方法，其特征在于，上述连续监控进行中的纱线的张力的步骤在位于上述拉伸步骤下游的位置在上述卷绕步骤之前进行。
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