DE2166950C3 - Verfahren zum Oberwachen und Messen von Titerschwankungen eines synthetischen Filamentgarnes - Google Patents
Verfahren zum Oberwachen und Messen von Titerschwankungen eines synthetischen FilamentgarnesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen und Messen von Titerschwankungen eines
synthetischen Filanientgarnes gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der US-PS 31 85 924 wird ein derartiges Verfahren
beschrieben, das mit einem kapazitiven Meßfeld arbeitet, durch das ein Textilgarn hindurchgezogen
wird, wobei Schwankungen in der Masse pro Längeneinheit des Garnes entsprechende Änderungen des
Meßfeldes verursachen. Das Garn läuft jedoch vorher über eine Vorrichtung, die es in mechanische Schwingungen
bestimmter Frequenz versefzt. Das Garn wird demnach zumindest periodisch quer zu seiner Laufrichtung
zusätzlich beaufschlagt. Ein nachgeschaltetes Filter sorgt dafür, daß nur Fehlerfrequenzen über der
aufgeprägten mechanischen Frequenz als Nutzsignal ausgewertet werden. Obwohl die Anzeige und ggf. auch
Aufzeichnung von positiven und negativen Abweichungen des Titers von einem Sollwert oder von
Absolutwerten des Titers vorgesehen werden, ist einerseits auf Grund der Aufnahme und Darstellung
nicht ohne weiteres eine Beurteilung der Garnqualität insbesondere mit Bezug auf das Färbeverhalten
möglich, andererseits durch die zusätzliche mechanische Aufprägung einer Schwingung auf das Garn beeinträchtigt
oder mit zusätzlichen Fehlerquellen belastet.
Versuche haben gezeigt, daß an Chemiegarnen, unabhängig von ihrer Herstellungsweise und von der
Art und dem Material des Garnes die Farbdefekte im wesentlichen periodisch auftreten. Zum Beispiel sind
Frequenzen von jeweils drei bis acht Metern oder 60 — 80 Metern festgestellt worden, wenn auf die
Garnlänge Bezug genommen wird, selbst wenn das Garn ein Multifil-Garn ist, dessen Fäden gleichzeitig
durch eine Spinndüse mit einer Vielzahl von öffnungen gesponnen worden ist. Im Hinblick auf ein Multifil-Garn
überrascht diese Beobachtung. Um diese Art latenter Information auszuwerten, muß die Messung mit
erheblicher Genauigkeit und Sorgfalt ausgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, während der Herstellung eines Filamentgarnes die Titerschwankungen
mit einem Verfahren zu messen, das es gestattet, Titerschwankungen, die die Färbungsfehler, wie
Farbtonunregelmäßigkeiten und Farbstreifen, hervorrufen, genau zu erfassen, ohne daß das Meßergebnis durch
Störgeräusche beeinträchtigt wird.
Dieser Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst Dieses Verfahren ermöglicht
besser als die bekannten Verfahren eine Gütebeurteilung synthetischer Filamentgarne. Bislang war eine
ίο vorausschauende Beurteilung des zukünftigen
Färbungsverhaltens allein auf Grund von Messungen, die die praktisch unmittelbar nach dem Spinnvorgang
vorgenommen wurden, nicht möglich. Eines der Haupthindernisse waren bisher die Geräuschsignale, die
nicht vermeidbar schienen und die Verwertung von Messungen nach bekannten Verfahren stark störten.
Die Erfindung ermöglicht dagegen unmittelbar im Anschluß an eine Spinneinheit am laufenden Garn
Messungen auszuführen, die eine einwandfrei Beurteilung der Güte des hergestellten Garnes insbesondere
auch im Hinblick auf das Färbeverhalten und das Erscheinungsbild von aus dem Garn hergestellten
Textilien ermöglichen. Der Einfluß unvermeidbarer Störgeräusche ist dabei weitestgehend ausgeschaltet.
Die Erfindung nutzt aus, daß Störgeräusche besonders hervortreten, wenn die Frequenz des Fehlersignals
sinkt, und daß bei synthetischen Filamentgarnen nur solche Fehler sich im Färbeeverhalten störend bemerkbar
machen, deren Häufigkeit eine bestimmte Grenze überschreitet. Die Erfindung wird vorzugsweise so
ausgeführt, daß gleichzeitig mit der laufenden Aufzeichnung des Signals als Meßwert eine fortlaufende
Signalintegration vorgenommen und aufgezeichnet wird.
j-> Die Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein schematisches Schaltbild wesentlicher Teile einer bevorzugten Ausführungsform eines Gerätes
für das erfindungsgemäße Verfahren,
4» F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur
Weiterbehandlung der Fehlersignale, die mittels des Gerätes nach F i g. 1 am laufenden Garn gemessen
worden sind, und
F i g. 3 und 4 vereinfacht dargestellte Ansichten zur Veranschaulichung des Anordnungsmöglichkeiten eines
Meß-Gerätes.
Das Gerät zur Ausführung des Verfahrens, siehe Fig. 1, weist eine elektrische Brückenscnaltung 1 auf,
die vier Zweige 2,3,4 und 5 enthält. Die Zweige 2 und 3
5(i enthalten die Impedanz-Elemente 6 und 7. Diese Impedanz-Elemente 6 und 7 können Widerstände,
Kapazitäten oder Induktivitäten sein. Die übrigen Zweige 4 und 5 enthalten ein Umwandlerelement 8 und
eine veränderliche Impedanz 9. Das Umwandlerelement 8 ist ein Kondensator mit einem Paar gegenüberliegender
feststehender Elektroden 10 und II; ein Garn 12 läuft durch die Lücke, die zwischen diesen Elektroden
vorhanden ist und von ihnen begrenzt wird. Das veränderliche Impedanz-Element 9 besteht aus zwei
W) entgegengesetzt liegenden und verbundenen variablen
Kapazitätsdioden 13 und 14. In Reihe mit den in Reihe geschalteten Dioden 13 und 14 liegt ein Gleichstrom-Prüfkondensator
15 im Zweig 5 der Brücke 1.
Der Verbindungspunkt 16 zwischen den Zweigen 4
Der Verbindungspunkt 16 zwischen den Zweigen 4
hi und 5 ist einerseits über einen Widerstand 17 geerdet
und andererseits über einen veränderlichen Widerstand 18 mit einem Anschluß 19 verbunden, der seinerseits mit
einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden
ist. Der Widerstand 17 dient als Gleichstrom-Vorspannungswiderstand
für die Dioden 13 und 14. Parallel zu den in Reihe geschalteten Dioden 13 und 14 ist ein
Widerstand 20 geschaltet, wodurch eine umgekehrte Vorspannung vom Quellenanschluß 19 auf die Dioden
13 und 14 gebracht wird.
Der Verbindungspunkt 60 zwischen den Zweigen 2 und 3 ist über einen nur vereinfacht dargestellten
Hochfrequenzoszillator 21 geerdet Ein Überbrückungskondensator 22 ist parallel zu dem Widerstand 17
geschaltet Dieser Oszillator 21 kann ein LC-Oszillator
sein, der vorzugsweise einen nicht dargestellten Transistor enthält und so ausgelegt ist, daß er bei
mehreren 10<>-107Ηζ arbeitet Der Kondensator 22
dient dazu, die Hochfrequenzspannung des Oszillators 21 gegen eine Mischung mit der Vorspannung der
Dioden 13 und 14 zu sperren.
Die Impedanz der Zweige 2, 3, 4 und 5 werden so gewählt, daß, falls die Dicke oder Mar;e des zu
messenden Garns 12 praktisch sich nicht ändert, die Brückenschaltung 1 in ihrem abgeglichenen Zustand
bleibt Wenn dagegen die Dicke oder Masse des laufenden Garnes über ein gewisses vorher festgelegtes
Ausmaß hinaus schwankt, kommt die Brücke 1 in ihren unabgeglichenen Zustand, der in der nachstehend
beschriebenen Weise wahrgenommen wird. Wenn an Stelle des Garnes 12 ein Garn anderer Qualität läuft,
wird der veränderliche Widerstand 18 so eingestellt, daß an den Dioden 13 und 14 die richtige Kapazität vorliegt.
Bei Austausch gegen dickeres Garn wird der Wider- j„
stand 18 auf einen entsprechend höheren Wert eingestellt.
Für den Zweck der Wahrnehmung des Brückenzustandes wird zwischen den Verbindungspunkten 16 und
59 parallel zu dem Zweig 4 ein Gleichrichterkreis 23 ,-geschaltet,
der durch eine strichpunktierte Blocklinie angedeutet ist und z, B. die Widerstände 61, 62, einen
Kondensator 63 und eine Diode 64 enthält, die in der dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Ein
ähnlicher Gleichrichterkreis 24 ist parallel zu dem w
Brückenzweig 5 geschaltet Dieser Kreis weist die entsprechenden Elemente 61', 62', 63' und 64' auf, deren
Schaltung aus der Zeichnung ersichtlich ist.
Entsprechend gleichgerichtete Ausgänge dieser Gleichrichterkreise 23 und 24 werden über Widerstände 4-,
25 und 26 einem schematisch dargestellten Differenzialverstärker 27 zugeführt. Der Verstärker 27 hat einen
Belastungswiderstand 28 und einen Anschluß 29; der Widerstand 28 ist in der dargestellten Weise geerdet.
Der Anschluß 29 wird benutzt, um den unabgeglichenen -,()
Ausgang der Brücke 1 abzunehmen. Ferner ist ein Widerstand 30 vorgesehen, der als negativer Rückkopplungswiderstand
für den Verstärker 27 dient.
Nach F i g. 1 wird ein Teil des Ausganges des Verstärkers 27 einem Verzögerungskreis 33 zugeführt, -,-,
der einen Widerstand 33 und einen Kondensator 32 enthält, die in der dargestellten Weise verbunden sind.
Der Kondensator ist geerdet. Der verzögerte Ausgang dieses Kreises 33 wird über einen Widerstand 34 zum
Verbindungspunkt 65 geführt, der zwischen den Dioden b(!
13 und 14 liegt und in solcher Richtung oder Polarität gesteuert werden kann, daß irgendeine an der Brücke I
auftretende Abgleichstörung aufgehoben wird. Falls im Verstärker 27 eine Abgleichstörung wahrgenommen
wird, wird sie im Kreis 33 verzögert, und der derart h-,
verzögerte Ausgang wird zur Steuerung des veränderlichen Impedanz-Elements 9 benutzt. Auf diese Weise
wird ein Teil des eine Abgleichungsstörung bildenden Ausgangs der Brückenschaltung 1 negativ und verzögert
zurückgeführt
In der beschriebenen Anordnung wird das durchlaufende Garn 12 einer fortlaufenden Messung unterworfen.
Wenn das Garn 12 praktisch keine Unebenheit in seiner Dicke oder Masse zeigt, ist die Brücke 1 in ihrem
abgeglichenen Zustand. Daher ist der Ausgang, der am Anschluß 29 gemessen wird, Null. Wenn dagegen eine
Unebenheit in einem Parameter, wie etwa der Maße des Garnes 12, auftritt und die Stelle, wo diese Unebenheit
vorhanden ist in den Luftspalt zwischen den Elektroden 10 und 11 des Umwandlerelements 8 gelangt wird die
statische Kapazität zwischen den Elektroden entsprechend erhöht oder verringert im Vergleich zu dem
Wert der bei Fehlen von Unebenheit vorliegt Das beruht auf dem Unterschied in der Dielektrizitätskonstante
zwischen Garn und Luft Daher schwankt die Impedanz am Umwandlerelement mit der Änderung in
der Masse des Garnes 12 und führt zu einem unabgeglichenen Zustand der Brücke 1. Das Ausgangssignal
der Abgleichungsstörung erscheint am Verstärker 21 und zeigt die Abgleichungsstörung an.
Falls die Ungleichmäßigkeit im Garn 12 sich über eine Länge hinaus erstreckt, welche der vom Verzögerungskreis 33 definierten Verzögerungsperiode entspricht,
gibt dieser Kreis eine Ausgangsspannung ab, und die Kapazitäten i.i den Dioden 13 und 14 werden dann so
gesteuert, daß die Brücke 1 wieder in ihren abgeglichenen Zustand kommt. Wenn demnach die Ungleichmäßigkeit
in der Garndicke sich über eine Länge erstreckt, die über den Wert hinausgeht welcher der
Zeitverzögerung entspricht, kann diese Ungleichmäßigkeit nicht wahrgenommen werden. Ungleichmäßigkeiten
in der Garndicke oder -masse sind praktisch unter Berücksichtigung der F.rfordernisse des Verbraucher«:
unannehmbar, wie Erfahrungen gezeigt haben, wenn die Länge des ungleichmäßiger. Teiles sich über weniger als
100 Meter erstreckt Es empfiehlt sich deshalb, in dem vorstehenden Sinne die Zeitverzögerung auf einen
solchen Wert einzustellen, daß die Garnungleichmäßigkeiten, falls sie über mehr als 100 Meter laufen, nicht
festgestellt werden können.
Es soll jetzt angenommen werden, daß der Widerstandswert am Widerstand 31 R Megaohm, die
Kapazität des Kondensators 32 CμF und die Laufgeschwindigkeit des Garnes 12, das gemessen
werden soll, ν m/s beträgt. Die Werte von C und R können dann so bestimmt werden, daß sie der folgenden
Beziehung genügen:
KX)
r
r
K bedeutet hier eine Konstante. Da der wahrgenommene Störungsausgang negativ zur Brücke 1 in der
erwähnten Weise zurückgeführt wird, werden bloß Relativwerte der Änderungen in der Dicke oder Masse
des Garnabschnittes direkt nach dem Durchgang durch das Umwandlungselement an Stelle absoluter Werte
wahrgenommen.
Das Verfahren und die Einrichtung zum fortlaufenden Messen, die unter Verwendung der beschriebenen
Fehlermeßbrücke arbeiten, können eine hohe Genauigkeit
k: der Messung mit nur 1 - 2% Fehler erreichen.
Da erfindungsgemäß Schwankungen im Titer des Garnes in Gestalt eines Abgleichfehierausgangs des
Brückenkreises 1 wahrgenommen werden, kann ein nachteiliger Einfluß von Schwankungen in der Schwin-
gungsfrequenz und dem Ausgangspegel des Hochfrequenzoszillators 21 und in der Spannung der Gleichstromquelle
äußerst klein gehalten werden, um die Brücke in ihrem abgeglichenen Zustand zu halten.
Diese Schwankungen haben einen Einfluß nur auf den Ausgangspegel der unabgeglichenen Brücke, so daß die
Schwankungen im Titer des Garnes wahrgenommen werden, ohne daß merkliche Fehler enthalten sind.
Selbst wenn die Kennwerte der den Verstärker 27 bildenden Elemente driften sollten, kann das zu einem
wesentlichen Teil kompensiert werden auf Grund der direkten und negativen Rückkopplung zur Brücke durch
den Verzögerungskreis 33.
Unter Umständen kann der Verbindungspunkt 16 direkt mit dem Oszillator 21 verbunden sein. In diesem
Fall ergibt sich ein bestimmter Ausgangspegel, in der dargestellten Ausführungsform ein positiver Ausgang
am Verstärker 27 im abgeglichenen Zustand der Brücke 1, und dieser Ausgang wird als Vorspannung auf die eine
veränderliche Kapazität bildenden Dioden 13 und 14 gegeben. Bei einer solchen Anordnung, bei der fast stets
ein gewisser Ausgang vom Verstärker 27 erhalten wird, kann die Brücke 1 im Fall eines Fadenbruches ganz
erheblich in ihrer Abgleichung gestört werden. Wenn auf diese Weise Garn 12 in dem zwischen den
Elektroden 10 und 11 vorhandenem Luftspalt fehlt, kann der Ausgang vom Verstärker 27 in der dargestellten
Anordnung einen erheblichen positiven Wert erreichen, so daß befürchtet werden könnte, daß der Verstärker
seinen Sättigungswert erreicht. Wenn der Ausgang vom Verstärker einen vorbestimmten Wert übersteigt und
auf Grund dessen angenommen wird, daß ein Garnbruch stattgefunden hat, wird das Garn 12 an seiner
Zufuhrseite abgeschnitten, um eine sonst mögliche Verwirrung von Garn auf einer dazwischenliegenden
Garnführungsrolle zu vermeiden. Dabei könnten Schwierigkeiten daraus entstehen, daß der Verstärker
27 leicht seine Sättigungsbedingungen erreicht.
Im Fall der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform kann jedoch eine gesonderte Vorspannung durch den
Anschluß 19 zugeführt werden, so daß der Ausgang vom Verstärker 27 unter abgeglichenen Bedingungen der
Brückenschaltung 1 auf Null gestellt werden kann, so daß eine Sättigung des Verstärkers auf Grund dessen
erschwert wird. Auf diese Weise kann eine äußerst zuverlässige und genaue Anzeige eines gelegentlichen
Garnbruches verwirklicht werden.
In der vorbeschriebenen Ausführungsform wird ein Kondensator für das Umwandlungselement 8 verwendet.
Eine solche Anordnung bildet jedoch nur ein vorteilhaftes Beispiel für das Element 8. In einer weiter
abgewandelten Ausführungsform kann das Garn so geführt werden, daß es auf einem Weg zwischen einer
Lichtquelle und einer photoelektrischen Zelle durchläuft Weitere Abwandlungsformen sind möglich, soweit
das Garn so geführt wird, daß es durch das Umwandlungselement 8 hindurch oder in dessen
nächster Nähe läuft und der Durchgang einer Garnunebenheit durch dieses Umwandlungselement
oder in dessen Nähe dessen Impedanz ändert
Die veränderliche Impedanz 9 kann auch ein photoelektrisches Element sein, das in einem Zweig der
Brücke angeordnet ist, derart, daß eine ebenfalls vorgesehene Lichtquelle mit dem Element zusammenarbeitet
und die Strahlungsmenge von der Lichtquelle in ί Abhängigkeit vom Ausgang des Zeitverzögerungskreises
33 gesteuert wird. Stattdessen kann auch der Ausgang vom Verzögerungskreis 33 benutzt werden,
einen Elektromotor so anzutreiben, daß eine Umwandlung in eine entsprechende mechanische Bewegung
IU ei möglicht wird, die geeignet ist, die Impedanz der
veränderlichen Impedanz im Brückenkreis 1 zu steuern. Als Umwandlerelement 8 und/oder veränderliches
Impedanzelement kann irgendein Element verwendet werden, dessen Widerstandswert veränderlich ist.
Daher kann die Brücke 1 wahlweise eine Wechselstrombrücke oder eine Gleichstrombrücke sein.
In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild zum Behandeln der Signale dargestellt.
Durch Schließen eines Schalters 110 wird das vom Anschluß 29 abgegebene Ausgangssignal einer nicht im
einzelnen dargestellten Signal-Aufzeichnungsvorrichtung zugeführt.
Wenn der Schalter 111 geschlossen wird, läuft das Ausgangssignal vom Anschluß 29 nacheinander durch
ein Tiefbandpaßfilter 113, einen Integrator 114 und einen Schmitt-Trigger 115. Auf diese Weise können
Signale, die ein Ausspalten oder eine Zuführung von Einzelfäden anzeigen, einwandfrei wahrgenommen
werden. Wenn der Schalter 112 geschlossen wird,
jo können Informationen über die Bildung von Flaum
erzielt werden. Die beiden oberen Zeilen in F i g. 2 zeigen diejenigen Schaltungsbestandteile, die für die
Bestimmung von Farbunterschieden und Farbstreifeninformation-Signalen benötigt werden. In der F i g. 2 ist
mit 116 ein Wellenspitzendetektor bezeichnet, der als Spannungs-Verdoppler-Typ eingerichtet ist.
F i g. 4 zeigt als Block 120 vereinfacht eine Kombination der Einrichtungen nach F i g. 1 und 2 zur
Überwachung eines Garnes 12", nachdem es gesponnen
und verstreckt worden ist, wobei die Überwachung der laufenden Produktion ausgeführt wird.
Dabei wird heißes Spinnmaterial, z. B. ein Polyolefin-Polymerisat
aus einer Spinndüse 119 ausgestoßen und bei 135 durch Berührung mit einer Schmelzrolle
geschmelzt, nachdem es abgekühlt und verfestigt worden ist. Das verfestigte Multifil-Garn 12" wird
nacheinander über die Galetten 136,137 und 138 geführt
und auf einer angetriebenen Aufwicklerrolle 139 aufgewickelt, nachdem es durch die als Block dargestellte
Einrichtung 120 durchgegangen ist. Die Einrichtung 120 kann auch, falls erwünscht, in die mit 120'
bezeichnete Stelle verlegt werden.
Fig.3 zeigt eine Streckzwirnstufe, in der ein Garn
12'" von einer drehbar angeordneten Spule 123 abgezogen wird und nacheinander über mehrere
Garnführungsvorrichtungen 117, 122, 125, 118 und 140 und in eine Aufwickelspule 124 läuft, nachdem es durch
die Meßeinrichtung 120 überprüft worden ist so daß die Überwachung vollständig an dem laufenden Garn
ausgeführt wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zum Überwachen und Messen von Titerschwankungen eines synthetischen Filamentgarns,
das durch ein unmittelbar hinter einer Herstellungsstufe befindliches Meßfeld hindurchläuft,
wobei entsprechend seiner jeweiligen Masse pro Längeneinheit eine elektrische Größe abgewandelt
wird, aus der ein auf einen Schwellenwert bezogenes Signal und daraus ein Meßwert abgeleitet
und aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal verzögert und das
verzögerte Signal zur Steuerung des Abwandlungsvorganges verwendet wird, wobei durch die
Verzögerungszeit eine Mindestfrequenz für das auszuwertende Signal bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der laufenden Aufzeichnung
des Signals als Meßwert eine fortlaufende Signalintegration vorgenommen und aufgezeichnet
wird.
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