DE102005031765A1

DE102005031765A1 - Verfahren zur Überwachung einer Falschdralltexturierung und Vorrichtung zum Falschdralltexturieren multifiler Fäden

Info

Publication number: DE102005031765A1
Application number: DE102005031765A
Authority: DE
Inventors: Bernd Neumann; Manfred Stüttem; Michael Pyra
Original assignee: Saurer GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2006-03-16

Abstract

Es sind ein Verfahren zur Überwachung einer Falschdralltexturierung sowie eine Vorrichtung zum Falschdralltexturieren beschrieben. Hierbei wird ein multifiler synthetischer Faden innerhalb einer Texturierzone mit einem aufgeprägten Drall erwärmt und abgekühlt und nach der Texturierung im Wesentlichen drallfreien Zustand zu einer Spule aufgewickelt. Zur Überwachung wird zumindest ein Produktparameter des Fadens fortlaufend erfasst und zur Steuerung von zumindest einem Prozessparameter genutzt. Um eine möglichst direkte Beeinflussung der Kräuselung des Fadens zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß als Produktparameter der Drall des Fadens innerhalb der Texturierzone erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Falschdralltexturierung eines multifilen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Falschdralltexturieren multifiler Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 21.

Um die durch Schmelzspinnen hergestellten multifilen Fäden für eine textile Anwendung vorzubereiten, ist es bekannt, die Fäden in einem Texturierprozess zu kräuseln. Durch die Kräuselung erhalten die Fäden ein Aussehen und einen Griff ähnlich einer Naturfaser. Die Texturierung des Fadens erfolgt vorzugsweise nach dem sogeannten Falschdrallprinzip. Hierbei wird an dem Faden ein Falschdrall durch Friktion erzeugt und innerhalb einer Texturierzone durch Erwärmung und Abkühlung behandelt. Nach Ablauf aus der Texturierzone bzw. aus dem Falschdrallgeber stellt sich eine Kräuselung an dem drallfreien Faden ein Ein derartiger Texturierprozess geht beispielsweise aus der EP 0 439 183 A1 hervor.

Bei dem bekannten Verfahren wird an dem laufenden Faden hinter dem Falschdrallaggregat eine Fadenspannung gemessen. Den Messwerten der Fadenspannung sind Grenzwerte zugeordnet, wobei die zulässigen Abweichungen der Fadenspannungen von dem Toleranzband unmittelbar in ein Verstellsignal umgewandelt werden. Durch das Verstellsignal wird sodann die Drallübertragung des Falschdrallaggregates derart beeinflusst, dass unzulässige Abweichungen der Fadenspannung sich eliminieren.

Das bekannte Verfahren ist insbesondere geeignet, um einen stabilen Prozessverlauf beim Falschdralltexturieren zu erhalten. Hierbei ist die Qualität des hergestellten texturierten Fadens im wesentlichen durch die stabile Prozessführung bestimmt. Die für die Kräuselung des Fadens maßgeblichen Produktparameter las sen sich durch die Fadenspannung des Fadens jedoch nur unzureichend berücksichtigen.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Falschdralltexturierung der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zum Falschdralltexturieren multifilter Fäden zu schaffen, bei welchem die Drallgebung in der Texturierzone zur Einhaltung einer bestimmten Kräuselung des Fadens möglichst präzise steuerbar ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, ein Verfahren zur Überwachung einer Falschdralltexturierung sowie eine Vorrichtung zum Falschdralltexturieren zu schaffen, mit welchem bzw. welcher texturierte Fäden mit intensiver Kräuselung bei hochwertiger Kräuselgleichmäßigkeit herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 21 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein für die Texturierung des Fadens maßgeblicher Produktparameter zur Überwachung des Prozesse genutzt wird. Bisher war es nur möglich, aus den eingestellten Prozessparametern wie beispielsweise der Drehzahl eines Falschdrallaggregates mit Friktionsscheiben sowie den Liefergeschwindigkeiten der Lieferwerke Rückschlüsse auf die Drallgebung zu ziehen. Mit welcher Intensität sich jedoch letztendlich der Drall an dem Faden einstellt, ist von der Beschaffenheit des Falschdrallaggregates und dessen Verschleißteile sowie letztendlich von dem Fadenmaterial abhängig. Die Erfindung bietet nun die Möglichkeit, unmittelbar den an dem Faden erzeugten Drall zu erfassen und in die Überwachung und Steuerung des Prozesses einzubeziehen.

Da der in der Texturierzone aufgeprägt Drall des Fadens maßgeblich die Kräuselqualität des texturierten Fadens beeinflusst, lassen sich aus der Erfassung des Dralls unmittelbar Rückschlüsse auf die hergestellte Kräuselung schließen.

Um den Drall an dem Faden berührungslos erfassen zu können, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Drallsteigung des Dralls an dem Faden aus einer Fadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens und einer Fadengeschwindigkeit des texturierten Fadens ermitteln. So wurde festgestellt, dass aufgrund der Massenkontinuität ein Zusammenhang zwischen der Drallsteigung und den Fadengeschwindigkeiten vor und nach dem Falschdrallaggregat besteht. Die Messung der Geschwindigkeit des gedrallten Fadens oder des texturierten Fadens lässt sich mit bekannten Messverfahren, wie beispielsweise aus der DE 44 34 234 A1 oder der DE 196 01 531 A1 bekannt sind, durchführen.

Da die Fadengeschwindigkeit des texturierten Fadens insbesondere bei gleichzeitiger Verstreckung durch ein der Texturierzone nachgeordnetes Lieferwerk bestimmt ist, kann die Fadengeschwindigkeit des texturierten Fadens auch unmittelbar aus der Liefergeschwindigkeit des Lieferwerkes ermittelt werden. Damit kann vorteilhaft die Überwachung der Falschdralltexturierung anhand einer Messgröße nämlich der Fadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens überwacht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich unmittelbar zur Steuerung des Texturierprozesses oder zur fortlaufenden Qualitätsbestimmung des texturierten Garnes genutzt werden. Zur Steuerung des Texturierprozesses wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung fortlaufend ein Istwert des Dralls bestimmt und mit einem vorgegebenen Sollwert kontinuierlich verglichen. Für den Fall, dass eine Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Dralls signalisiert wird, erfolgt die Steuerung des Prozessparameters. Dabei können jedoch auch gleichzeitig mehrere Prozessparameter in den Steuerungsprozess einbezogen sein.

In Abhängigkeit von den zu verstellenden Prozessparametern kann es von Vorteil sein, wenn ein fortlaufend aus mehreren zeitlich folgenden Istwerten gebildeter Mittelwert des Dralls erfasst wird, welcher mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und bei Abweichung zur Steuerung des Prozessparameters genutzt wird. Damit lassen sich auch träge Systeme schnell und anhaltend in einem für den Texturierprozess vorteilhaften Betriebszustand bringen.

Aufgrund der physikalischen Abhängigkeit kann hierbei als Istwert des Dralls sowohl die momentane Fadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens innerhalb der Texturierzone, die mit einer Soll-Fadengeschwindigkeit verglichen wird, oder die momentane Drallsteigung des Fadens, die mit einer Soll-Drallsteigung verglichen wird, genutzt werden.

Unabhängig von der unmittelbaren Bezugsgröße des Produktparameters lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer vorteilhaften Verfahrensvariante derart betreiben, dass die Steuerung des Prozessparameters zur Einhaltung eines im wesentlichen konstanten Dralls des Fadens während des gesamten Texturierprozesses vorherrscht. Insoweit werden die Erfassung des Produktparameters und die Steuerung des Prozessparameters in einem Regellkreis eingebunden.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Steuerung des Prozessparamters derart auszuführen, dass während der Texturierung möglichst ein maximaler Drall in dem Faden aufgeprägt ist. Hierbei wäre der vorgegebene Sollwert des Dralls beispielsweise ein unterer Grenzwert, welcher nach Möglichkeit nicht zu unterschreiten ist. Es ist jedoch möglich, einen Prozessparameter vor Prozessbeginn zur Erhöhung des Dralls fortlaufend zu verändern, bis der Drall einen maximalen Wert erreicht hat. Dieser maximale Drallwert könnte dann zur Prozessführung genutzt werden.

Es sind jedoch auch Verfahrensvarianten möglich, bei welcher der Drall mit wechselnder Drallhöhe in den Faden eingebracht wird. Diese Verfahrensvarianten werden bevorzugt zur Herstellung von so genannten Effektgarnen genutzt. Hierbei können mehrere Sollwerte oder Sollwertbereiche für den Drall vorgegeben sein, die nach vorgegeben Stellzeiten nacheinander oder in unregelmäßigen Wechsel angesteuert werden.

Um möglichst einen schnellen und verzögerungsarmen Eingriff in den Texturierprozess zu ermöglichen, wird vorteilhaft als Prozessparameter ein Einstellungsparameter des Falschdrallaggregates genutzt. So lässt sich beispielsweise die Antriebsdrehzahl des Falschdrallaggregates oder eine Fadenführung innerhalb oder an dem Falschdrallaggregat steuern.

Es ist jedoch auch möglich, durch zusätzliche Eingriffsmittel wie beispielsweise eine Fadenbremse den Texturierprozess zu beeinflussen. So wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, als Prozessparameter die Bremswirkung einer Fadenbremse zu nutzen, und eine Fadenspannung vor und hinter einem Falschdrallaggregat zu steuern.

Neben der Steuerung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft dazu verwenden, um eine Qualitätsbewertung des fortlaufend hergestellten texturierten Fadens vornehmen zu können. Hierzu sind wiederum zwei unterschiedliche Verfahrensvarianten ausführbar. Bei einer ersten Verfahrensvariante wird vorgeschlagen, die Änderung des Prozessparameters im zeitlichen Verlauf zu erfassen und zu einer Qualitätsbewertung auszuwerten. Damit lassen sich neben der Fadenqualität auch das Verhalten und der Verschleiß von Prozessaggregaten sowie die Prozessführung überwachen.

Als Änderung des Prozessparameters lässt sich vorzugsweise auch ein Stellwert erfassen, welcher einem Prozessaggregat zur Änderung des Prozessparamters aufgegeben wird. Das ist insbesondere in den Fällen vorteilhaft, in welchen ein Prozessparameter aufgrund eines Verschleißes eines fadenführenden Bauteils unzulässig abfällt und somit durch fortlaufende Verstellung auf einen konstanten Wert gehalten wird. Die Änderung des Prozessparameters würde sich demnach nur anhand des Stellwertes ablesen lassen.

Die Überwachung und Beobachtung der Änderung des Prozessparameters bzw. des Stellwertes ermöglicht zudem einen Abgleich benachbarter Bearbeitungsstellen. Bei einer Vielzahl von Bearbeitungsstellen ist somit die Möglichkeit einer Vergleichmäßigung gegeben, um möglichst in allen Bearbeitungsstellen gleiche Kräuselqualitäten an den Fäden zu erzeugen.

Die Qualitätsbestimmung des texturierten Fadens kann alternativ jedoch auch vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass der Istwert des Dralls fortlaufend mit einem vorgegebenem Grenzwertbereich kontinuierlich verglichen wird und dass eine Unterschreitung und/oder eine Überschreitung des Grenzwertbereiches durch den Istwert des Dralls ausgewertet wird.

Neben dem Istwert des Dralls lässt sich die Qualitätsbeurteilung auch anhand eines Mittelwertes ausführen, welcher aus mehreren zeitlich folgenden Istwerten gebildet wird. Hierbei wird der Mittelwert mit einem vorgegebenen Grenzwertbereich verglichen.

Um nach Möglichkeit nur eine Grenzwertverletzung als qualitätsbestimmendes Kriterium zu nutzen, kann auch vorteilhaft neben dem Mittelwert eine Standardabweichung beispielsweise ein CV-Wert bestimmt werden, welcher nach Möglichkeit einen vorgegebenen oberen Grenzwert nicht überschreiten sollte.

Auch hierbei lässt sich der Istwert des Dralls sowohl durch die momentane Fadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens als auch durch die momentane Drallsteigung des Fadens angeben.

Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 21 besonders geeignet. Hierbei weist die Messeinrichtung zumindest ein Sensormittel zur Erfassung des an dem Faden aufgepräg ten Dralls innerhalb der Texturierzone auf So könnte der Drall unmittelbar durch einen Kontaktsensor oder durch einen optischen Sensor mit digitaler Bildauswertung berührungslos erfasst werden.

Eine einfache aber besonders wirkungsvolle Überwachung des Texturierprozesses ist durch die Weiterbildung der Vorrichtung vorteilhaft gegeben, bei welcher das Sensormittel mehrere Geschwindigkeitssensoren umfasst, wobei einer der Geschwindigkeitssensoren dem Falschdrallaggregat vorgeordnet und der andere der Geschwindigkeitssensoren dem Falschdrallaggregat nachgeordnet ist.

Für den Fall, dass innerhalb der Texturierzone gleichzeitig eine Verstreckung des Fadens stattfindet, so dass der Faden aus der Texturierzone mit einer vorbestimmten im wesentlichen konstanten Liefergeschwindigkeit ans Lieferwerk abgezogen wird, eignet sich die Weiterbildung der Vorrichtung besonders, bei welcher das Sensormittel zumindest einen Geschwindigkeitssensor und einen Drehzahlsensor aufweist. Der Geschwindigkeitssensor ist dabei dem Falschdrallaggregat im Fadenlauf vorgeordnet und der Drehzahlsensor ist dem zweiten Lieferwerk, welches den Faden aus der Texturierzone abzieht, zugeordnet.

Um eine aus der Überwachung des Drall abgeleitete Steuerung des Prozesses ausführen zu können, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft eine Steuerung mit einer Auswertungselektronik auf, durch welche die Messsignale des Produktparameters empfangen, mit vorgegebenen Algorithmen und Sollwerten ausgewertet und in ein Steuersignal umgewandelt werden. Damit ist eine Integration in der vorhandenen Steuereinrichtung der Vorrichtung möglich.

Die bei der Auswertung erzeugten Steuersignale lassen sich sodann vorteilhaft unmittelbar einem Steuergerät des Falschdrallaggregates zuführen, so dass eine schnelle und verzögerungsfreie Prozessänderung möglich ist.

Alternativ lässt sich jedoch auch die Steuereinrichtung mit einer steuerbaren Fadenbremse verbinden, durch welche die Fadenspannung des Fadens vor dem Falschdrallaggregates veränderbar ist.

Zur Ausführung einer Qualitätsbestimmung lässt sich die Auswertelektronik auch vorteilhaft in der Messeinrichtung kombinieren, so dass die innerhalb der Messeinrichtung durch die Auswertelektronik erzeugten Qualitätssignale direkt weitergeleitet werden können.

Hierzu ist die Messeinrichtung mit einer Visualisierungseinheit zur Anzeige und Ausgabe von Qualitätssignalen verbunden.

Um sowohl eine Steuerung und eine Qualitätsbestimmung ausführen zu können, ist die Messeinrichtung in diesem Fall unmittelbar mit der Steuereinrichtung verbunden, so dass die Auswertelektronik sowohl zur Erzeugung eines Steuersignals und zur Erzeugung eines Qualitätssignals genutzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere geeignet, um stabile Prozesse zum Falschdralltexturieren eines Fadens mit hochwertiger Veränderung sowie sehr guter Kräuselgleichmäßigkeit zu gewährleisten. Hierbei lassen sich ein Verschleiß, Verschmutzung oder Toleranzen von Prozessaggregaten vorteilhaft ausgleichen. Selbst Schwankungen und Fehler des Vorlagematerials können schnell erkannt und kompensiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Figuren nachfolgend näher erläutert.

Es stellen dar:
1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
2 schematisch ein Ausführungsbeispiel des Steuerungsschemas des erfindungsgemäßen Verfahrens
3 schematisch ein Fadenteilstück im Übergangsbereich mit und ohne aufgeprägtem Drall
4 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerungsschemas des erfindungsgemäßen Verfahrens
5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
1 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Die Vorrichtung weist ein erstes Lieferwerk 4 auf, das einen multifilen synthetischen Faden 1 von einer Vorlagespule 2 über einen Kopffadenführer 3 abzieht. Das erste Lieferwerk 4 wird derart angetrieben, dass der Faden 1 in eine Texturierzone geführt wird. Die Texturierzone erstreckt sich hierbei zwischen dem ersten Lieferwerk 4 und einem Falschdrallaggregat 7. Innerhalb der Texturierzone ist in Fadenlaufrichtung hintereinander eine Heizeinrichtung 5 und eine Kühleinrichtung 6 angeordnet. Die Kühleinrichtung 6 könnte hierbei beispielsweise durch ein Kühlrohr ausgebildet sein, an dessen Umfang der Faden 1 mit Umschlingung geführt wird.
Der Faden 1 wird durch ein zweites Lieferwerk 11 aus der Texturierzone abgezogen und zu einer Aufiwickeleinrichtung 12 geführt. Dabei wird das zweite Lieferwerk 11 mit einer Differenzgeschwindigkeit angetrieben, so dass der Faden 1 innerhalb der Texturierzone gleichzeitig verstreckt wird. In der Aufwickeleinrichtung 12 wird der texturierte Faden zu einer Spule 13 aufgewickelt, die mittels einer Treibwalze 14 angetrieben ist.
Bei der in 1 dargestellten Vorrichtung wird ein glatter Faden 1 von der Vorlagenspule 2 durch das Lieferwerk 4 abgezogen. Der Faden 1 wird sodann von dem Lieferwerk 4 in die Texturierzone geführt. Am Ende der Texturierzone ist das Falschdrallaggregat 7 angeordnet, welches einen Falschdrall mit einem durch Pfeil gekennzeichneten Drallsinn an dem Faden 1 aufprägt. Der Drall in dem Faden 1 pflanzt sich gegen Fadenlaufrichtung bis zum ersten Lieferwerk 4 zurück. Der Faden 1 wird somit innerhalb der Heizeinrichtung 5 mit dem Drall auf eine Temperatur im Bereich von 160°C bis 250°C erwärmt. Hierzu könnt die Heizeinrichtung eine Wärmeträgerflüssigkeit aufweisen, die eine vom Faden kontaktierte Heizoberfläche beheizt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Heizeinrichtung elektrisch beheizt wird mit einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Fadenmaterials. In diesem Fall wird der Faden mit Abstand zu der Heizoberfläche geführt.
Nach der Wärmebehandlung wird der Faden durch die Kühleinrichtung 6 auf eine Temperatur von 80°C bis 100°C abgekühlt. Damit ist der eingeprägte Drall in den multifilen Faden fixiert. Nach Verlassen des Falschdrallaggregates 7 ist der Faden 1 im Wesentlichen drallfrei und weist eine Kräuselung der Einzelfilamente auf. Über das zweite Lieferwerk 11 wird der nun texturierte Faden zur Aufwickeleinrichtung 12 geführt. In der Aufwickeleinrichtung 12 wird der texturierte Faden zu der Spule 13 aufgewickelt.
Zur Steuerung der Texturierung weist das Ausführungsbeispiel nach 1 eine Messeinrichtung 9 auf. Die Messeinrichtung 9 ist durch einen ersten Geschwindigkeitssensor 8.1 in Fadenlaufrichtung unmittelbar vor dem Falschdrallaggregat 7 und einen zweiten Geschwindigkeitssensor 8.2 in Fadenlaufrichtung hinter dem Falschdrallaggregat 7 gebildet. Die Geschwindigkeitssensoren 8.1 und 8.2 sind mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden. Die Steuereinrichtung 10 ist über eine Steuerleitung mit einem Steuergerät 15 gekoppelt, welches unmittelbar zur Steuerung des Falschdrallaggregates 7 dient. Die Steuereinrichtung 11 weist eine Aus wertungselektronik 16 auf, durch welche die Sensorsignale der Geschwindigkeitssensoren 8.1 und 8.2 empfangen und ausgewertet werden.
Die Messeinrichtung 9 dient zur Erfassung des im Faden 1 innerhalb der Texturierzone aufgeprägten Dralls. Dabei wird der Drall aus dem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem gedrallten Faden innerhab der Texturierzone und dem drallfreien bzw. texturierten Faden außerhalb der Texturierzone ermittelt. Die physikalischen Zusammenhänge werden nachfolgend noch näher erläutert. Der Steuereinrichtung 10 ist ein Sollwert des Dralls vorgegeben und hinterlegt. Somit lässt sich innerhalb der Steuereinrichtung 10 mit Hilfe der Auswertungselektronik 16 fortlaufend aus einem ermittelten Ist-Drallwert ein Vergleich mit dem Sollwert des Drallwertes durchführen. Sobald eine unzulässige Abweichung festgestellt wird, wird ein Steuersignal generiert und dem Steuergerät 15 des Falschdrallaggregates 7 zugeführt. Über das Steuergerät 15 wird somit ein Prozessparameter des Falschdrallaggregates 7 verstellt, um die Drallgebung und damit den Drallzustand des Fadens innerhalb der Texturierzone derart zu verändern, dass der vorgegebene Sollwert eingehalten oder bei Vorgabe von Mindestwerten ein maximaler Drallwert in dem Faden erhalten bleibt.
Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die 2 Bezug genommen, in welcher ein Steuerungsschema zur Überwachung und Steuerung der Falschdralltexturierung gezeigt ist. In 2 ist ein Fadenlauf in einem Falschdrallaggregat dargestellt. Das Falschdrallaggregat 7 weist mehrere Friktionsscheiben 17 auf, an denen der Faden mit Umschlingung geführt wird. Die Friktionsscheiben 17 sind drehend angetrieben, so dass an dem Faden ein Drall erzeugt wird. Es handelt sich hierbei um einen Falschdrall, der entgegen der Fadenlaufrichtung verläuft. Hierbei ist in Fadenlaufrichtung vor dem Falschdrallaggregat der gedrallte Faden 1.1 und auf der Auslassseite des Falschdrallaggregate der texturierte Faden 1.2 im Teilstück gezeigt.
Aufgrund der Tatsache, dass zwischen dem Einlauf des Fadens und dem Auslauf des Fadens an dem Falschdrallaggregat die Massenkontinuität gilt, lässt sich die Drallsteigung des gedrallten Fadens 1.1 aus den Fadengeschwindigkeiten des gedrallten Fadens und des drallfreien Fadens ableiten.
In 3 ist der Auflösepunkt des Falschdralls an einem Fadenstück schematisch dargestellt. Hierbei bewegt sich der gedrallte Faden 1.1 mit der Fadengeschwindigkeit v_D. Der Drall in dem gedrallten Faden 1.1 ist hierbei durch eine Drallsteigung S gekennzeichnet. Die Drallsteigung S lässt sich auch als Winkelbeziehung des Steigungswinkels mit der Beziehung S = tanα ausdrücken. Der drallfreie Faden 1.2 bewegt sich mit einer veränderten Fadengeschwindigkeit v_F Empirische Untersuchungen haben ergeben, dass sich die Drallsteigung S aus den Fadengeschwindigkeiten des ungedrallten Fadens v_F und der Fadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens v_D berechnen lässt. Dabei ist der Zusammenhang durch nachfolgende Beziehung bestimmt. S = f(vF/vD)
Die Drallsteigung S ergibt sich somit ausschließlich aus den Verhältnissen der Geschwindigkeit vor und hinter dem Falschdrallaggregat.
In 2 ist hierzu ein erster Geschwindigkeitssensor 8.1 dem Falschdrallaggregat 7 vorgeordnet, welcher die Fadengeschwindigkeit v_D an dem Faden 1.1 misst. Ein zweiter Geschwindigkeitssensor 8.2 ist dem Falschdrallaggregat nachgeordnet, um die Fadengeschwindigkeit v_F des drallfreien Fadens 1.2 zu erfassen. Die Messsignale der Fadengeschwindigkeit v_D und v_F werden einer Auswertungselektronik 16 zugeführt. Die Auswertungselektronik 16 berechnet in einem ersten Schritt Drallsteigung S_Ist. In einem zweiten Schritt wir die momentane Drallsteigung S_Ist mit einem in der Auswertungselektronik hinterlegten Sollwert der Drallsteigung S_Soll verglichen. Eine daraus resultierende Abweichung ΔS_Ist wird in einem dritten Schritt in ein Steuersignal Δn überführt. Das Steuersignal Δn wird einem Friktionsantrieb 18 zugeführt, welcher die Friktionsscheiben 17 antreibt.
Durch Veränderung der Umfangsgeschwindigkeiten der Friktionsscheiben 17 stellt sich an dem Faden 1.1 ein veränderter Drall ein. Somit wäre ein Regelkreis gebildet, durch welchen ein vorgegebener Drall-Sollwert während des Falschdralltexturierens eingehalten ist.
Das in 2 dargestellte Steuerungsschema zur Überwachung eines Falschdralltexturierprozesses kann dazu genutzt werden, um ein bestimmtes Drallniveau in dem Faden 1 innerhalb der Texturierzone sicherzustellen. Hierbei werden sowohl Über- und Unterschreitungen des Sollwertes ausgeregelt.
Alternativ könnte der Falschdralltexturierprozess jedoch auch derart gesteuert werden, dass der Faden 1.1 in der Texturierzone einen Zustand mit einem maximalen Drall aufweist. Hierzu würden nur die Unterschreitungen des Sollwertes der Drallsteigung ausgeregelt.
Eine weitere alternative Prozessführung wäre derart möglich, dass zunächst vor Prozessbeginn der Drall durch Veränderung eines Prozessparameters auf einen maximal möglichen Wert eingestellt wird. Dieser maximale Drallwert würde erfasst und als Grundlage für den nachfolgenden Prozess berücksichtigt. Jeder Abfall des Drallwertes würde danach in dem Prozess ausgeregelt.
Zur Ausführung der einzelnen Rechenschritte ist die Auswertungselektronik 16 in dem Steuerschema nach 2 beispielhaft mit einem Rechenmodul 19, einem Komparator 20 und einem Steuermodul 21 ausgebildet. In dem Rechenmodul 19 wird dabei der erste Schritt zur Bestimmung der Drallsteigung ausgeführt. In dem Komparator 20 folgt ein Abgleich zwischen dem vorgegebenen Sollwert und dem gemessenen Istwert der Drallsteigung. Die daraus resultierende Abweichung der Drallsteigung wird anschließend in dem Steuermodul 21 zu einem Steuersignal umgewandelt. Dieser Aufbau ist jedoch nur beispielhaft. Grundsätzlich ist die Auswertung analog oder digital ausführbar.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerungsschemas des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Das Steuerungsschema ist im Wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach 2, so dass nachfolgend nur die Unterschiede aufgezeigt werden.
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel des Steuerungsschemas dient sowohl zur Steuerung eines Prozessparameters als auch zur Ausgabe eines Qualitätssignals. Hierzu werden die Geschwindigkeitsmesssignale von den Geschwindigkeitssensoren 8.1 und 8.2 in einem ersten Schritt in eine Drallsteigung S_Ist überführt, beispielsweise in einem ersten Rechenmodul 19.1 In einem weiteren Schritt, beispielsweise einem zweiten Rechenmodul 19.2, wird aus den fortlaufend ermittelten Istwerten der Drallsteigung ein Mittelwert gebildet, der hier als M_Ist gekennzeichnet ist. Der Mittelwert der Drallsteigung M_Ist lässt sich nun einerseits zur Erzeugung eines Steuersignals und andererseits zur Qualitätsbewertung auswerten. Um eine Verstellung eines Prozessparameters einleiten zu können, wird der Istwert der Drallsteigung M_Ist beispielsweise über einen ersten Komparator 20.1 mit einem Sollwert der Drallsteigung M_Soll verglichen. Die festgestellte Abweichung ΔM lässt sich dann mit Hilfe eines Steuermoduls 21 in ein Steuersignal ΔF überführen. Das Steuersignal bewirkt unmittelbar eine Veränderung eines oder mehrerer Prozessparameter, um die Drallgebung des Friktionsaggregates bzw. den Drall innerhalb der Texturierzone zu verändern. So könnte beispielsweise der Einlaufwinkel des Fadens auf die Friktionsscheiben oder der Abstand der Friktionsscheiben zueinander verändert werden. Ebenso wäre möglich, einen Anpressdruck bei einem Falschdrallaggregat zu verändern, bei welchem die Friktion durch zwei sich kreuzende Riemchen gebildet wird. Ebenso könnte der Anstellwinkel der Riemchen zueinander genutzt werden, um die Drallgebung zu verändern. Es können ebenso zusätzliche Fadenführungselemente genutzt werden, um Umschlingungssituationen im Friktionsdrallgeber oder Teilabhebungen an Friktionsscheiben umsetzen zu können. Letztendlich ist jeder der die Drallgebung und den Drall in der Texturierzone beeinflussende Prozessparameter geeignet, um das erfindungsgemäße Verfahren zu nutzen.
Um neben der Steuerung gleichzeitig eine Aussage über die Qualität des texturierten Fadens zu erhalten, lässt sich die mittlere Drallsteigung M_Ist in einem zweiten Komparator 20.2 mit einem Toleranzband vergleichen. Hierbei wird das Toleranzband durch einen unteren Grenzwert M_min und einen oberen Grenzwert M_max gebildet. Der Verlauf sowie mögliche Abweichungen ΔM werden beispielsweise mit einem Bewertungsmodul 22 zu einem Qualitätssignal Q_D überführt.
Die Ausgestaltung und Ausführung der einzelnen Schritte innerhalb der Auswertungselektronik 16 nach 4 sind hierbei beispielhaft aufgezeigt. Grundsätzlich ist eine analoge oder digitale Auswertung sowohl für die Steuerung eines oder mehrerer Prozessparameter als auch zur Qualitätsbewertung möglich.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Das Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach 1 so dass nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben sind.
Gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel nach 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 die Heizeinrichtung 5 und die Kühleinrichtung 6 nicht in einer Ebene angeordnet, sondern V-förmig zueinander. Hierbei ist zwischen den Heizeinrichtung 5 und der Kühleinrichtung 6 eine Überlaufrolle 29 vorgesehen. Die Falschdrallzone zur Texturierung des Fadens 1 ist identisch aufgebaut. Als Falschdrallaggregat 7 ist hierbei ein Friktionsscheibengerät verwendet, das mehrere als Treibmittel wirkende Friktionsscheiben aufweist, die an dem Faden 1 einen Falschdrall erzeugen.
Zur Nachbehandlung des Fadens 1 nach der Falschdralltexturierung ist dem zweiten Lieferwerk 11 eine Set-Heizeinrichtung 26 und ein drittes Lieferwerk 27 nachgeordnet. In der Set-Heizeinrichtung 26 erhält der Faden 1 eine Wärmebe handlung zum Spannungsausgleich bzw. eine Schrumpfbehandlung. Der Faden 1 wird von dem dritten Lieferwerk 27 aus der Set-Heizeinrichtung 26 abgezogen und nach Präparation in einer Präparationseinrichtung 28 zu einer Spule 13 in der Aufwickeleinrichtung 12 gewickelt. Hierzu wird die Spule 13 durch eine Treibwalze 14 mit gleichmäßiger Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die Spule 13 enthält das texturierte Garn.
Zur Steuerung der Falschdralltexturierung ist innerhalb der Texturierzone zwischen der Kühleinrichtung 6 und dem Falschdrallaggregat 7 eine Fadenbremse 25 angeordnet. Die Fadenbremse 25 weist einen hier nicht näher dargestellten Aktor auf, welcher mit einer zentralen Steuereinrichtung 10 der Vorrichtung gekoppelt ist und Bremsmittel der Fadenbremse steuert. Die Messeinrichtung 9 wird hierbei durch einen Geschwindigkeitssensor 8, einen Drehzahlsensor 23 und eine Auswertungselektronik 16 gebildet. Die Auswertungselektronik 16 ist mit der Steuereinrichtung 10 und mit einer Visualisierungseinheit 24 gekoppelt. Der Geschwindigkeitssensor 8 ist im Fadenlauf zwischen der Fadenbremse 25 und der Kühleinrichtung 6 angeordnet. Der Drehzahlsensor 23 ist dem zweiten Lieferwerk 11 zugeordnet, um die Liefergeschwindigkeit des Lieferwerkes 11 zu erfassen.
Mit der in 5 dargestellten Vorrichtung lässt sich das bereits zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel eines Steuerungsschemas nach 4 umsetzen. Hierbei wird die Fadengeschwindigkeit des drallfreien Fadens v_F aus der Liefergeschwindigkeit des zweiten Lieferwerkes 11 abgeleitet. Die Fadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens v_D wird durch den Geschwindigkeitssensor 8 erfasst. Für den Fall, dass der Drall an dem Faden 1 innerhalb der Falschdralltexturierzone einer unzulässigen Wert annimmt, wird über die Auswertelelktronik 16 der Steuereinrichtung 10 ein Steuersignal zugeführt, welches unmittelbar zur Ansteuerung der Fadenbremse 25 dient. Durch die Fadenbremse 25 lässt sich die Fadenspannung bei Einlauf des Fadens in das Falschdrallaggregat 7 verändern. Die veränderte Fadenspannung bewirkt eine Dralländerung, so dass sich die gewünschte Erhöhung oder Absenkung der Drallgebung einstellt.
Das durch die Auswertelelktronik 16 erzeugte Qualitätssignal wird hierbei einer Visualisierungseinheit 24 zugeführt, in welcher der Verlauf des Dralls, der Drallsteigung oder der Fadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens innerhalb vorgegebener Grenzen anzeigbar und speicherbar ist.
Unter Berücksichtigung einer vordefinierten Verstreckung zwischen den Lieferwerken 4 und 11 lässt sich das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung eines Prozessparameters auch vorteilhaft derart betreiben, dass lediglich die Fadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens v_D erfasst und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird. Hierbei lässt sich die Drallgebung bei konstant vorgegebenem Verstreckverhältnis auf einfache Art und Weise regeln, ohne unmittelbar einen Wert für den Drall zu ermitteln. Ebenso kann das Geschwindigkeitssignal der Fadengeschwindigkeit v_D dazu genutzt werden, um eine Qualitätsbewertung zu erhalten. Hierbei wird ein Toleranzband der Fadengeschwindigkeit v_D zugeordnet. Die Auswertung und die Beobachtung der gemessenen Istwerte innerhalb des Toleranzbandes lässt sich dabei sowohl durch Mittelwerte oder Standardabweichungen insbesondere CV-Auswertungen vornehmen.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind im Aufbau und Ausgestaltung der Prozessaggregate sowie des Steuerungsschemas beispielhaft. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, um einen Falschdralltexturierprozess mit stabiler Drallgebung bzw. stabilen Kräuselergebnissen und Kräuselgleichmäßigkeit durchführen zu können. Hierbei sind grundsätzlich andere hier nicht beschriebene Methoden zur Messung eines Dralls an einem Faden geeignet. Der Drall könnte durch Kontaktsensoren oder optische Sensoren mit digitaler Bildauswertung erfasst werden.

1: Faden
1.1: gedrallter Faden
1.2: texturierter (drallfreier) Faden
2: Vorlagespule
3: Kopffadenführer
4: erstes Lieferwerk
5: Heizeinrichtung
6: Kühleinrichtung
7: Falschdrallaggregat
8: Geschwindigkeitssensor
9: Messeinrichtung
10: Steuereinrichtung
11: zweites Lieferwerk
12: Aufwickeleinrichtung
13: Spule
14: Treibwalze
15: Steuergerät
16: Auswertungselektronik
17: Friktionsscheiben
18: Friktionsantrieb
19: Rechenmodul
20: Komparator
21: Steuermodul
22: Bewertungsmodul
23: Drehzahlsensor
24: Visualisierungseinheit
25: Fadenbremse
26: Set-Heizeinrichtung
27: drittes Lieferwerk
28: Präparationseinrichtung
29: Überlaufrolle

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Falschdralltexturierung eines multifilen synthetischen Fadens, wobei innerhalb einer Texturierzone der Faden mit einem aufgeprägten Drall erwärmt und abgekühlt wird und wobei der Faden nach der Texturierung im wesentlichen drallfrei zu einer Spule aufgewickelt wird, bei welchem zumindest ein Produktparameter des Fadens fortlaufend erfasst und zur Steuerung von zumindest einem Prozessparameter genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Produktparameter der Drall des Fadens innerhalb der Texturierzone erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drallsteigung (S) des Dralls an dem Faden aus einer Fadengeschwindigkeit (v_D) des gedrallten Fadens und einer Fadengeschwindigkeit (v_F) des texturierten Fadens ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadengeschwindigkeit (v_D) des gedrallten Fadens fortlaufend innerhalb der Texturierzone gemessen wird und dass die Fadengeschwindigkeit (v_F) des texturierten Fadens durch eine Liefergeschwindigkeit eines der Texturierzone nach geordneten Lieferwerkes bestimmt ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass fortlaufend ein Istwert des Dralls bestimmt wird, dass der Istwert des Dralls mit einem vorgegebenen Sollwert des Dralls Kontinuierlich verglichen wird und dass eine Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Dralls zur Steuerung des Prozessparameters führt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass fortlaufend aus mehreren zeitlich folgenden Istwerten des Dralls ein Mittelwert bestimmt wird, dass der Mittelwert des Dralls mit einem vorgegebenen Sollwert des Dralls kontinuierlich verglichen wird und dass eine Abweichung zwischen dem Mittelwert und dem Sollwert des Dralls zur Steuerung des Prozessparameters führt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Istwert des Dralls die momentane Fadengeschwindigkeit (v_D) des gedrallten Fadens gemessen wird, welche mit einer Sollfadengeschwindigkeit des gedrallten Fadens verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Istwert des Dralls die momentane Drallsteigung des Fadens bestimmt wird, welche mit einer Solldrallsteigung verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Prozessparameters derart ausgeführt wird, dass während der Texturierung der Drall des Fadens im wesentlichen konstant bleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Prozessparameters derart ausgeführt wird, dass während der Texturierung möglichst ein maximaler Drall in dem Faden aufgeprägt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Prozessparameters derart ausgeführt wird, dass während der Texturierung ein Drall mit wechselnder Drallhöhe in dem Faden aufgeprägt ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessparameter eine Antriebsdrehzahl eines Falschdrallaggregats gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessparameter eine Führung des Fadens an einem Falschdrallaggregat gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessparameter eine Fadenspannung vor oder hinter einem Falschdrallaggregat gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen des Prozessparameters im zeitlichen Verlauf erfasst und zu einer Qualitätsbewertung ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Änderung des Prozessparameters bewirkender Stellwert im zeitlichen Verlauf erfasst und zu der Qualitätsbewertung ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass fortlaufend ein Istwert des Dralls bestimmt wird, dass der Istwert des Dralls mit einem vorgegebenen Grenzwertebereich kontinuierlich verglichen wird und dass eine Unterschreitung und/oder eine Überschreitung des Grenzwertbereiches durch den Istwert des Dralls zur Qualitätsbestimmung des texturierten Fadens genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass fortlaufend aus mehreren zeitlich folgenden Istwerten des Dralls ein Mittelwert bestimmt wird und dass der Mittelwert mit einem vorgegebenen Grenzwertbereich verglichen wird und dass eine Unterschrei tung und/oder eine Überschreitung des Grenzwertbereiches durch den Mittelwert des Dralls zur Qualitätsbestimmung des texturierten Fadens genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass fortlaufend aus mehreren zeitlich folgenden Istwerten des Dralls ein Mittelwert und eine Standardabweichung bestimmt werden, dass die Standardabweichung mit zumindest einem Grenzwert verglichen wird und dass die Überschreitungen oder/und die Unterschreitungen des Standardwertes zur Qualitätsbestimmung des texturierten Fadens genutzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Istwert des Dralls die momentane Fadengeschwindigkeit (v_D) des gedrallten Fadens gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Istwert des Dralls die momentane Drallsteigung des Fadens bestimmt wird.
Vorrichtung zum Falschdralltexturieren multifiler Fäden mit zumindest einem ersten Lieferwerk (4), einer Heizeinrichtung (3), einer Kühleinrichtung (6), einem Falschdrallaggregat (7), einem zweiten Lieferwerk (11) und einer Aufwickelvorrichtung (12), wobei die Heizeinrichtung (5), die Kühleinrichtung (6) und das Falschdrallaggregat (7) eine Texturierzone bilden, in welcher der Faden (1) mit ei nem durch das Falschdrallaggregat (7) aufgeprägten Drall geführt ist, mit einer Messeinrichtung (9) zur Erfassung eines Produktparameters und mit einer Steuereinrichtung (10) zur Steuerung zumindest eines Prozessparameters, wobei die Messeinrichtung (9) mit der Steuereinrichtung (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (9) zumindest ein Sensormittel (8.1, 8.2) zur Erfassung des an dem Faden (1) aufgeprägten Dralls innerhalb der Texturierzone aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel mehrere Geschwindigkeitssensoren (8.1, 8.2) umfasst und dass einer der Geschwindigkeitssensoren (8.1) dem Falschdrallaggregat (7) vorgeordnet und der andere der Geschwindigkeitssensoren (8.2) dem Falschdrallaggregat (7) nachgeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel zumindest einen Geschwindigkeitssensor (8) und einen Drehzahlsensor (23) umfasst, dass der Geschwindigkeitssensor (8) im Fadenlauf dem Falschdrallaggregat (7) vorgeordnet ist und dass der Drehzahlsensor (23) dem zweiten Lieferwerk (11) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) eine Auswertungselektronik (16) aufweist, durch welche die Messsignale empfangen, mit vorgegeben Algorithmen und Sollwerten ausgewertet und in Steuersignale umgewandelt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) mit einem dem Falschdrallaggregat (7) zugeordneten Steuergerät (15) verbunden ist, durch welche die vom Falschdrallaggregat (7) bestimmten Prozessparameter änderbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) mit einer steuerbaren Fadenbremse (25) verbunden ist, welche dem Falschdrallaggregat (7) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2l bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (9) eine Auswertungselektronik (16) aufweist, durch welche die Messsignale empfangen, mit vorgegeben Algorithmen und Sollwerten ausgewertet und in Qualitätssignale umgewandelt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (9) mit einer Visualisierungseinheit (24) zur Anzeige und Ausgabe von Qualitätssignalen verbunden ist.