EP0644282A1

EP0644282A1 - Verfahren zur Qualitätssteuerung bei der Herstellung einer Vielzahl von Fäden

Info

Publication number: EP0644282A1
Application number: EP94114094A
Authority: EP
Inventors: Jörg Spahlinger
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2014-09-08
Also published as: US5621637A; DE59403291D1; EP0644282B1; CN1103444A; TW307738B

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Qualitätssteuerung bei der Herstellung einer Vielzahl von Fäden in einer entsprechenden Anzahl von untereinander gleichartigen Herstellungsstellen (4, 5, 5') offenbart. Dabei wird mindestens ein Signal (10, 10', 10'') gleichzeitig und kontinuierlich an allen Herstellungsstellen (4, 5, 5') einer solchen Anlage erfaßt, sowie mindestens ein zusätzliches Signal (7, 8, 9, 11) an einer oder wenigen Herstellungsstellen (4), den sogenannten Referenzstellen, bestimmt. Durch Korrelieren aller erfaßten Signale in diesen Referenzstellen wird anhand der Kenntnis der gegebenenfalls bestehenden Abhängigkeiten untereinander das Korrelationsergebnis bewertet im Hinblick auf eine oder mehrere typische Eigenschaften des hergestellten Produktes. Hieraus lassen sich Vorgaben für die weitere Beeinflussung des Prozesses an der Referenzstelle sowie Aussagen über die Qualität des Produktes treffen. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Qualitätssteuerung bei der Herstellung einer Vielzahl von Fäden in einer entsprechenden Anzahl untereinander gleichartiger Herstellungsstellen.
Zur Herstellung von Chemiefaserfäden kommen in der Regel Anlagen zum Einsatz, die aus einer Vielzahl gleichartiger Herstellungsstellen bestehen, in denen jeweils gleichartige und gleichzeitig ablaufende Prozeßschritte realisiert sind. Jeder der gleichartigen Prozesse wird dabei durch eine Vielzahl von Einflußgrößen bestimmt, aus deren Summe sich die Qualität des in der jeweiligen Herstellungsstelle erzeugten Fadens definiert.
Ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung bei der Herstellung einer Vielzahl von Fäden ist bekannt durch die EP 0 439 106 A1. Dabei wird bei der Herstellung eines synthetischen Fadens durch Texturierung mittels Falschzwirnen die einzelne Herstellungsstelle dadurch überwacht, daß das Referenzsignal aus der Messung von Prozeßparametern einer Vielzahl von Herstellungsstellen gewonnen wird.
Die einfachste Form der Auswertung besteht dabei in einer Querschnittsbildung, die alle Herstellungsstellen gleichrangig bewertet. Aus dem Querschnitt aller Herstellungsstellen wird dann eine Aussage über die Qualität des Gesamtverfahrens bzw. des Produktes gewonnen. Diese Aussage ist jedoch als absolute Größe nicht unbedingt richtig, sondern hängt vom Zustand der Herstellungsstellen ab. Ist der Prozeßverlauf in allen Herstellungsstellen gleichmäßig relativ zum eigentlich beabsichtigten Zustand verschoben, so ergeben sich bei der Querschnittsbildung keine signifikanten Abweichungen der Herstellungsstellen untereinander. Dadurch erscheint die Gleichmäßigkeit des Querschnittes als Indiz für das Vorhandensein des gewünschten Prozeßverlaufes, der Gesamtprozeß selber läuft aber in einer nicht gewünschten Weise ab.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem mit vertretbarem Meß- und Auswertungsaufwand eine möglichst gleichmäßige und gleich gute Steuerung der Herstellungsprozesse an allen Stellen einer vielstelligen Textilmaschine zu erreichen ist.
Das Ziel der Erfindung wird erreicht mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Weiterentwicklung stellt den Vergleich der Prozeßparameter (Meßwerte) in allen Herstellungsstellen mit einer sogenannten Referenzstelle dar, deren Prozeßverlauf als repräsentativ für einen optimal einzustellenden Prozeßverlauf angenommen wird. Dabei wird durch gezielte Beeinflussung der Prozeßparameter an dieser Referenzstelle versucht, dem jeweils beabsichtigten Prozeßverlauf nahezukommen. Man kann dann durch Vergleich des gemeinsamen Prozeßparameters jeder einzelnen Stelle mit der Referenzstelle darauf schließen, wie nahe der tatsächliche Prozeßablauf dem beabsichtigten Prozeßablauf kommt und daraus ein Qualitätssignal zur Bewertung der hergestellten Fäden ermitteln. Ebenfalls werden sämtliche Herstellungsstellen hinsichtlich der entscheidenden Parameter einheitlich gesteuert.
Der Referenzwert, an dem eine zu erwartende Abweichung der Fadenbeschaffenheit vorherbestimmt wird, wird aus der betroffenen Herstellungsstelle gewonnen. Als Alternative hierzu dient als Referenzwert das Stellsignal, durch welches der entscheidende Prozeßparameter der Referenzstelle geregelt wird. Beide Alternativen gewährleisten eine zeitbezogene Aussage über die Prozeßführung an der einzelnen Herstellungsstelle.
Durch die Beschränkung der Prozeßbeobachtung an der Referenzstelle auf nur einen Prozeßparameter (häufig der Verlauf der Fadenspannung) wird jedoch nicht die tatsächlich mögliche Qualität der Prozeßbeobachtung erreicht, die sich aus der Kenntnis der Abhängigkeiten einzelner Prozeßparameter sowie den technologischen Möglichkeiten einer Messung aus der Auswertung weiterer Prozeßparameter tatsächlich gewinnen ließe.
Durch Messung vieler dieser Einflußgrößen an jeder Referenzstelle ist es mit hinreichender Genauigkeit möglich, den Zustand des Gesamtprozesses zu erfassen und in bezug auf die Qualität der hergestellten Fäden zu beeinflussen.
Der hierzu erforderliche Aufwand zur Messung der Prozeßgrößen sowie zur Auswertung der gewonnenen Prozeßdaten nimmt mit der Anzahl der Referenzstellen zu. Wände man jedoch zum Beispiel an einer Textilmaschine mit 216 Herstellungsstellen alle relevanten Prozeßgrößen ermitteln, so ist dafür an allen Herstellungsstellen der gleiche apparative Aufwand zu treiben sowie die Daten aus allen 216 Herstellungsstellen simultan zu verarbeiten. Die hierfür erforderlichen Kosten sind für die praktische Anwendung nicht zu vertreten. Die Beschränkung auf eine oder einige Referenzstellen vermindert den apparativen Aufwand jedoch erheblich.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zur Qualitätssteuerung bei der Herstellung einer Vielzahl von Fäden in einer entsprechenden Anzahl von untereinander gleichartigen Herstellungsstellen angegeben, wobei das Verfahren unabhängig von der Art des tatsächlich vorliegenden Herstellungs- bzw. Weiterverarbeitungsprozesses in der Textilmaschine anwendbar ist.
Alle Herstellungsstellen der Anlage sind mit Meßeinrichtungen ausgestattet, mit denen sich mindestens ein Signal über Meßgrößen kontinuierlich erfassen läßt, die besonders aussagekräftig für den Prozeßverlauf der jeweiligen Herstellungsstelle sind.
Neben diesen an jeder Herstellungsstelle vorhandenen Meßwerterfassungsgeräten wird an einer oder an wenigen Herstellungsstellen der Anlage mindestens ein zusätzliches Signal über den Zustand des Prozesses erfaßt, um genauere Aussagen über den tatsächlichen Prozeßverlauf zu erlangen. Dabei können sowohl direkt regelbare Prozeßparameter als auch nur indirekt für den Prozeß aussagekräftige Größen meßtechnisch erfaßt werden.
Alle diese erfaßten Größen sowohl an den einzelnen Herstellungsstellen als auch an der oder den Referenzstellen werden an eine übergeordnete Auswerteeinheit gemeldet, die ggf. aus den erfaßten Werten davon abgeleitete ebenfalls aussagekräftige Kenngrößen ermittelt. Dieser übergeordneten Auswerteeinheit sind gleichzeitig ggf. bestehende Abhängigkeiten der Meßgrößen bzw. der abgeleiteten Kenngrößen bekannt, so daß aus den Einzelwerten durch geeignete Korrelation eine Aussage über den Prozeßzustand der Referenzstellen bzw. der Herstellungsstellen getroffen werden kann.
Als weiterer Auswertungsschritt werden diese Korrelationsergebnisse durch eine automatisch in der übergeordneten Auswerteeinheit ablaufende Bewertung im Hinblick auf eine oder mehrere typische Eigenschaften des Produktes (zum Beispiel Färbbarkeit, Gleichmäßigkeit des Fadens während der Spulreise etc.) untersucht und hieraus Vorgaben für eine weitere Beeinflussung der einzelnen oder der wenigen Referenzstellen abgeleitet. Darüberhinaus können Aussagen über die Qualität des Produktes an den Herstellungsstellen getroffen werden. Eine Aussage über die Qualität des Produktes an jeder Herstellungsstelle kann anhand einer Qualitätsgröße getroffen werden. Die Qualitätsgröße kann durch einen Vergleich des oder der Prozeßparameter mit vorgegebenen Sollwerten oder durch Vergleich mit den Prozeßparametern der Referenzstelle(n) ermittelt werden.
Zentraler Punkt bei der Steuerung der Qualität der hergestellten Fäden in einer vielstelligen Textilmaschine ist die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften der hergestellten Fäden über alle Herstellungsstellen hinweg. Hierzu werden aus der genauen Kenntnis des Prozeßablaufes an der bzw. den Referenzstellen Stellgrößen bestimmt, die einzelne gewünschte Prozeßparameter in allen Herstellungsstellen der vielstelligen Maschine in identischer Weise vorgeben. Die Art der Stellgrößenermittlung ist hierbei vom jeweils vorliegenden Prozeß abhängig. Die Referenzstellen werden dabei als repräsentativ für den Prozeßablauf in der gesamten Anlage angesehen und daraus Schlußfolgerungen für die Steuerung der anderen Herstellungsstellen getroffen.
Bei der Auswertung der Meßparameter der Referenzstellensignale sowie der Signale aus den einzelnen Herstellungsstellen werden Toleranzbänder definiert, die die jeweiligen Mittelwerte der Meßparameter umgeben und deren Breite für zulässige Abweichungen von einem Sollwert stehen. Hierdurch werden vor allem hochfrequente Anteile der Meßgrößensignale eliminiert, die ansonsten die Aussagekraft der gemessenen Signale für die Auswertung beeinträchtigen würden.
Da bei einer derartigen Steuerung der Anlage nur ein geringer Einfluß auf die Steuerung einer einzelnen Herstellungsstelle besteht, muß bei Verlassen des zulässigen Wertebereiches durch einen der Meßparameter bzw. einen der daraus abgeleiteten Werte eine Reaktion der übergeordneten Auswerteeinheit vorgenommen werden. Tritt ein mehr als kurzzeitiges, derartiges Verhalten in einer der Herstellungsstellen bzw. der Referenzstelle auf, so muß diese Herstellungsstelle abgeschaltet oder als fehlerhaft gekennzeichnet werden. Ist in einer Anlage mit nur einer Referenzstelle diese von der Abweichung eines Meßparameters betroffen, so muß die Gesamtanlage abgeschaltet bzw. überprüft werden.
Zentrale Aufgabe der übergeordneten Auswerteeinheit ist es, die prozeßabhängigen Parameter der Herstellungsstellen derart zu steuern, daß in der Summenwirkung die gewünschten produktspezifischen Eigenschaften realisiert werden können. Hierbei steht in einer vielstelligen Textilmaschine die Gleichmäßigkeit des Herstellungsergebnisses über alle Herstellungsstellen im Vordergrund. Aufgrund der typischen Weiterverarbeitung einer Vielzahl von fertigen Spulen in entsprechenden Fertigprodukten dürfen die Eigenschaften der einzelnen Spulen im Hinblick auf Weiterverarbeitungsschritte nur minimal differieren. Neben dieser Erzielung eines möglichst gleichmäßigen Herstellungsergebnisses ist selbstverständlich auch die Güte jedes einzelnen erzeugten Fadens bzw. die Qualität der fertigen Spule für jede Herstellungsstelle zu kontrollieren und zu gewährleisten.
Um diese Ziel zu erreichen, werden in den Referenzstellen möglichst vielfältige Messungen der Eigenschaften des Produktes bzw. des Prozeßablaufes vorgenommen. Dabei können sowohl einzelne Parameter bzw. Meßgrößen als auch Kombinationen mindestens zweier Parameter bzw. Meßgrößen zur Überwachung des Prozeßablaufes genutzt werden. Typischerweise, aber nicht auf die folgende Auflistung derartiger Meßgrößen beschränkt, werden folgende Prozeßparameter in Abhängigkeit vom jeweils vorliegenden Prozeß gemessen und zur Überprüfung genutzt:

Erfassung der Fadenspannung vor dem Aufspulvorgang
Erfassung der Spulenkontur der gewickelten Spule
Erfassung des sogenannten K-Wertes, des Verhältnisses von Changierfrequenz zur Drehzahl der Spule, mittels geeigneter Meßverfahren (hierbei vor allem auch indirekte Messung dieses Frequenzverhältnisses über Signale aufgrund typischen Fadenverhaltens)
Bestimmung des Elastizitätsmoduls der hergestellten Fäden.

Neben der Messung einzelner Parameter während des Fadenlaufes innerhalb einer Herstellungsstelle können auch mehrere gleichartige Sensoren bzw. gleichartige Kombinationen unterschiedlicher Sensoren gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen des Fadenlaufes innerhalb einer Herstellungsstelle angeordnet sein. Durch derartige Kombinationen können auch Veränderungen des Fadens innerhalb des Fadenlaufes entdeckt und erfaßt werden. Hieraus lassen sich ggf. weitere beschreibende Kenngrößen des Prozesses ermitteln.
Innerhalb eines Herstellungsprozesses lassen sich aus der Kenntnis des zeitlichen Verlaufes einzelner Signale auch Schlußfolgerungen ziehen auf ein typischerweise vorkommendes Fehlverhalten des Fadens oder einzelner Prozeßparameter in der Herstellungsstelle. Untersucht man nun einzelne typische Signalverläufe bzw. Kombinationen typischer Signalverläufe auf derartige Verhaltensweisen, so lassen sich mittels geeigneter Vergleichsverfahren diese ungewünschten Verhaltensweisen erkennen und ggf. auf bestimmte Anlagenteile zurückbeziehen. Die Erkennung typischer Frequenzen innerhalb des Signalverlaufes erlaubt zum Beispiel einen Rückschluß auf eine korrelierende Frequenz von bewegten Maschinenteilen.
Werden in den Referenzstellen oder der Referenzstelle eine Vielzahl von Signalen erfaßt, aus denen Schlußfolgerungen für die Prozeßführung der Gesamtanlage gezogen werden können, so müssen umgekehrt in den anderen Herstellungsstellen eine Vielzahl von Stelleinrichtungen von der zentralen Auswerteeinheit angesteuert und mit identischen Stellgrößen beschickt werden. Durch diese direkte Beeinflussung der einzelnen Herstellungsstellen aufgrund von Signalen aus den Referenzstellen ist eine möglichst exakte Prozeßführung in den Einzelstellen unter Berücksichtigung der genannten Gleichmäßigkeit erzielbar.
Neben der direkten Steuerung des Herstellungsprozesses können aus den erfaßten und korrelierten bzw. bewerteten Meßsignalen auch Schlußfolgerungen für die Qualität der hergestellten Spulen jeder einzelnen Herstellungsstelle getroffen werden. Hierzu werden durch eine automatische Auswertung und Dokumentation die Herstellungsqualitäten der einzelnen Spulen erfaßt und diesen während bzw. nach Beendigung des Herstellungsprozesses automatisch als Merkmal zugeordnet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, in Verbindung mit der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt

Fig. 1: einen typischen Aufbau eines Systems zur Qualitätssteuerung bei der Herstellung von Fäden
Fig. 2: einen typischen Herstellungsprozeß von Chemiefaser-Fäden
Fig. 3: eine typische Temperaturführung mittels beheizter Galetten bei der Herstellung von Chemiefaser-Fäden entsprechend Figur 2
Fig. 4: einen schematischen Aufbau dreier Herstellungsstellen.

Figur 1 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel für die Qualitätssteuerung einer vielstelligen Textilmaschine entsprechend dem erfindungsgemäßen Gedanken.
Die vielstellige Textilmaschine besteht aus einer Anzahl von gleichartigen Herstellungsstellen, die in der Figur 1 wie folgt dargestellt sind:

Eine Referenzstelle 4 zur genauen Erfassung des Prozeßverlaufs. Statt nur einer Referenzstelle können auch eine geringe Zahl weiterer Referenzstellen eingesetzt werden.
Weitere Herstellungsstellen unbestimmter Anzahl, die hier beispielhaft durch die Herstellungsstellen 5 bzw. 5' dargestellt sind.

Allen Herstellungsstellen gemeinsam ist die Überwachung des Prozeßverlaufes mit einem Sensor 10 bzw. 10' bzw. 10'' (häufig der Fadenspannungsmessung) und ggf. wenigen weiteren Sensoren 11 bzw. 11' bzw. 11''. Die Daten dieser Sensoren werden z.B. als Fadenspannungssignal 15 bzw. Signale weiterer Meßgrößen 16 an eine übergeordnete Auswerteinheit 1 übergeben. Zusätzlich können an der Referenzstelle 4 weitere Meßgrößen wie die Spulenkonturerfassung 7, die K-Wert-Erfassung 8, die E-Modul-Erfassung 9, sowie weitere Prozeßsensoren 11 (Frequenzanalyse etc.) installiert werden. Die Signale dieser Meßeinrichtungen gehen als verschiedene Meßsignale 14 ebenfalls an die übergeordnete Auswerteeinheit.
Die übergeordnete Auswerteeinheit 1 ist nun für die Ermittlung von aus den Meßwerten abgeleiteten Werten sowie für die Korrelation aller zeitgleich erfaßten Signale aus den Meßwertgebern zuständig.
Für die in dieser Auswerteinheit automatisch ablaufenden Bewertungsvorgänge müssen der Auswerteeinheit Vorgaben über die gewünschten Produktkennwerte 2 sowie Vorgaben über die tatsächlich auftretenden Prozeßabhängigkeiten 3 zur Verfügung stehen. Anhand dieser Vorgaben sowie einer entsprechenden, automatisch ablaufenden Schlußfolgerungslogik kann die übergeordnete Auswerteeinheit 1 Aussagen über den Prozeßzustand in der Referenzstelle 4 sowie in den Herstellungsstellen 5, 5',... treffen. Diese Aussagen führen anhand der bekannten Prozeßabläufe zu Vorgaben hinsichtlich der Prozeßsteuerung sowohl der Referenzstelle 4 als auch der Herstellungsstellen 5 und 5'.
Diese Steuerungsinformationen werden den verschiedenen Herstellungsstellen auf unterschiedliche Art und Weise zugeleitet. Alle Referenzstellen werden, da sie weitestmöglich beeinflußt werden sollen, über unterlagerte Regelkreise 17 lokal geregelt. Die übergeordnete Auswerteeinheit gibt deshalb diesen lokalen Regelkreisen (für jede regelbare Größe vorzugsweise ein separater Regelkreis) Sollwerte für die Prozeßbeeinflussung vor. Die lokalen Regelkreise sorgen für entsprechende Veränderungen der Prozeßführung. Diese werden wiederum über die Sensoren 7 bis 11 gemessen und als Meßsignale an die übergeordnete Auswerteeinheit 1 zurückgemeldet. Der Prozeß wird also hinsichtlich der Qualität des hergestellten Produktes in einem Qualitätsregelkreis nachgeführt.
Alle anderen Herstellungsstellen 5, 5',... bekommen statt der in den Referenzstellen benutzten Sollwerte direkt Stellgrößen für die Beeinflussung der verschiedenen Prozeßparameter. Dies sind die Stellgrößen 12 bzw. 13 in der Herstellungsstelle 5 bzw. 5'. Auch hier tritt aufgrund der vorgebenenen Stellgrößen eine Beeinflussung des Prozesses in der Herstellungsstelle auf, diese werden über die Sensoren 10' bzw. 10'' und ggf. 11' bzw. 11'' erfaßt und über die Signale 15 und ggf. 16 wiederum an die übergeordnete Auswerteeinheit zurückgemeldet. Hinsichtlich dieser Herstellungsstellen liegt damit eine Qualitätssteuerung vor, die sich aber auf der optimierten Prozeßführung in den Referenzstellen und die dort realisierte Qualitätsregelung stützt.
Die Qualitätssteuerung wird damit anhand der Signalverbindung 18 zur Rückmeldung der gemessenen Größen sowie der Ausgabe von Stellgrößen bzw. Sollwerten über die Parametervorgabe 19 aufgebaut und in Betrieb gehalten.
Von zentraler Bedeutung für eine produktgerechte Steuerung der Qualität sind die gewünschten Produktkennwerte 2 sowie die in einem vorliegenden Prozeß auftretenden Prozeßabhängigkeiten 3. Diese werden je nach vorliegendem Prozeß der übergeordneten Auswerteeinheit 1 vorgegeben, und enthalten im Idealfall alle zur Erzielung eines optimalen Herstellungsergebnisses benötigten Kenngrößen. Diese Vorgaben können sowohl vom Hersteller der Qualitätssteuerung, als auch vom Anwender des Qualitätssteuerungssystems vorgegeben bzw. verändert werden. Hierdurch läßt sich eine weitgehende Anpassung der Prozeßsteuerung an veränderte Herstellungsvorgänge erreichen.
Figur 2 zeigt den typischen Aufbau zur Herstellung einer Spule aus einer synthetischen Faser. Der Faden 23 wird dabei mittels einer Galettenanordnung 21 aus einer Extrusions- und Spinneinheit 20 abgezogen und mit Hilfe einer Changiereinrichtung 27 auf einer Leerspule aufgewickelt. In der Galettenanordnung 21 werden dem Faden durch entsprechende Maßnahmen erwünschte physikalische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Dehnungsfähigkeit, Titer und anderes verliehen. Der Faden kann auch durch hier nicht gezeigte Texturiereinrichtungen geführt werden, um erwünschte Oberflächeneigenschaften zu erzielen.
Im Anschluß an diese eigentliche Herstellung und Veredelung des Fadens schließt sich die im unteren Bereich der Figur 1 dargestellte Aufwicklung auf einer Spule an. Hierzu wird der kontinuierlich abgezogene Faden 23 über einen Kopffadenführer 25 auf eine Changiereinrichtung 27 geführt, die den Faden anfänglich auf der sich drehenden Leerspule 28 bzw. danach auf der sich drehenden Spulpackung 29 hin und her verlegt. Der zur Drehung des Spulpaketes erforderliche Antriebsmotor 30 wird über eine Stelleinrichtung 31 so gesteuert, daß die Umfangsgeschwindigkeit auf der Spulpackungsoberfläche immer konstant bleibt. Die Frequenz der Changierung wird dabei über einen Antriebsmotor vorgegeben, der von der Stelleinrichtung 32 angesteuert wird. Die Abstimmung zwischen Drehzahl des Spulspindelmotors 30 und Frequenz der Changierung wird durch Synchronisation erreicht, wobei der Changiersteuerung 32 die Drehzahl der Spulspindel vom Drehzahlmeßgerät 44 mitgeteilt wird. Durch Auswahl geeigneter Changiergesetze werden gewünschte Eigenschaften der Ablage des Fadens auf der Spule erreicht.
Zwischen die Galettenanordnung 21 und die Changiereinrichtung 27 bzw. den Kopffadenführer 25 ist ein Fadenzugkraftmeßgerät 24 geschaltet, das eine kontinuierliche Erfassung der Fadenzugkraft ermöglicht. Das Fadenzugkraftsignal wird über ein Filter 33 von störenden hochfrequenten Schwingungen befreit und als Schrieb 34 der Zugkraft an die Auswerteeinrichtung 35 weitergegeben.
Die zentrale Auswerteeinrichtung 35 ist dafür zuständig, alle im Prozeß befindlichen Stellglieder derart anzusteuern, daß ein optimaler Prozeßverlauf erreicht wird. Als Stellglieder bei diesem Prozeß sind vor allen Dingen zu nennen:

31: Stellglied für Spulenantrieb
32: Stellglied für Changierantrieb
36,37,38: Stellglieder der Galettenanordnung
39: Stellglied für Galettenheizung
40: Stellglied für Dosierpumpe
41: Stellglied für Extrusionsdrehzahl
42: Stellglied für Heizung des Extruders
43: Beeinflussung des Kühlluftstromes

Figur 3 zeigt schematisch drei Herstellungsstellen 4, 5 und 5'. An jeder der Herstellungsstellen wird jeweils ein Faden 23 bzw. 23' bzw. 23'' hergestellt. Dabei handelt es sich um einen Teilausschnitt des Gesamtprozesses aus der Figur 2, wobei die Galettenanordnung und die Fadenspannungsmessung detailliert gezeigt werden. Es kann sich jedoch auch um eine Herstellungsstelle in einer beliebigen anderen Maschine zur Herstellung eines Chemiefadens handeln, zum Beispiel einer Falschzwirnkräuselmaschine. Unter Herstellung im Rahmen dieser Anmeldung wird nicht nur das Spinnen, sondern auch das Bearbeiten des Fadens verstanden.
Am jeder der Herstellungsstellen wird der Faden durch eine Galette 45 bzw. 45' und 45'' aus der eigentlichen Herstellungszone abgezogen. Jeder Faden durchläuft nach dem Galettendurchlauf einen Fadenspannungssensor 24 bzw. 24' bzw. 24'', der aus einem Umlenkfadenführer und dem eigentlichen Sensor besteht.
Die Galetten 22 bzw. 22' bzw. 22'' sind beheizt. Durch diese Beheizung wird die Fadenspannung, die durch den jeweiligen Sensor 24, 24' und 24'' gemessen wird, beeinflußt. Am der Herstellungsstelle 4 erfolgt gleichzeitig eine Regelung der gemessenen Fadenspannung. Die Herstellungsstelle 4 dient daher als Referenzstelle. Der Meßparameter, nämlich die Fadenspannung, wird einem Regler 47 vorgegeben. Der Regler 47 erzeugt ein Stellsignal 39 für die Heizungssteuerung in Abhängigkeit von einem Sollwert S. Durch diese Regelung mit Verstellung der Temperatur der Galette 22 wird die Fadenspannung am Sensor 24 konstant gehalten.
Das Stellsignal 39 wird als Stellsignal 39' bzw. 39'' nun über die Leitung 48 identisch auch den Heizungssteuerungen der übrigen Herstellungsstellen 5 bzw. 5' vorgegeben. Daher werden die Temperaturen der Galetten 22' und 22'' dieser anderen Herstellungsstellen identisch zu der Referenzstelle eingestellt.
Das Stellsignal 39 wird weiterhin an die lokale Auswerteeinheit 46 weitergegeben und dort mit dem Sollwert S verglichen. Dieser Vergleich kann auch gegenüber einem Toleranzband beidseits des Sollwertes S vorgenommen werden. Daraus wird für die Qualität der Regelung ein Qualitätssignal Q1 gewonnen. An den übrigen Herstellungsstellen wird durch entsprechende Fadenspannungssensoren 24' bzw. 24'' die Fadenspannung ebenfalls gemessen und der Meßwert jeweils einer der Herstellungsstelle zugeordneten lokalen Auswerteeinheit 46' bzw. 46'' vorgegeben und dort mit dem in der Referenzstelle 4 ermittelten Fadenspannungssignal verglichen. Daraus werden Qualitätssignale Q2 bzw. Q3 ermittelt.
Es wäre nun zu erwarten, daß der Meßwert an diesen Stellen ebenfalls konstant bleibt. Es können jedoch an den Herstellungsstellen 5 bzw. 5' auch Störungen auftreten, die ab einem definierbaren Schwellwert zu einem Abbruch des Herstellungsprozesses in der jeweiligen Herstellungsstelle führen müssen.
Statt in den lokalen Auswerteeinheiten 46' bzw. 46'' die Qualitätssignale Q2 bzw. Q3 auszugeben, ist auch eine Rückführung der gemessenen Fadenspannungssignale auf eine zentrale Auswerteeinheit gemäß Fig. 1 denkbar.
Die Fig. 4 zeigt schematisch drei Herstellungsstellen 5, 5' u. 5''. An jeder der Herstellungsstellen wird jeweils ein Faden 23, 23' u. 23'' hergestellt. Dabei handelt es sich um einen Chemiefaden aus z.B. Polyester. Gezeigt ist als Herstellungsstelle der untere Teil einer Spinnstelle. Es kann sich jedoch auf um eine Herstellungsstelle in einer beliebigen anderen Maschine zur Herstellung eines Chemiefadens handeln, z.B. einer Falschzwirnkräuselmaschine. Unter Herstellung wird im Rahmen dieser Anmeldung nicht nur das Spinnen sondern auch das Bearbeiten des Fadens verstanden. Am jeder der Herstellungsstellen wird der Faden durch eine Galette 22, 22', 22'' aus der eigentlichen Herstellungszone abgezogen. Jeder Faden durchläuft sodann einen Fadenspannungssensor mit den Umlenkfadenführern 49 und dem eigentlichen Sensor 24. Sodann gelangt der Faden zu einem Kopffadenführer 50. Im Anschluß an den Kopffadenführer 50 wird der Faden durch die Changiereinrichtung 27 hin und her verlegt und dabei auf eine Spule 28 aufgewickelt. Die Spule 28 wird auf der Spulspindel 51 gebildet. Die Spulspindel 51 ist derart angetrieben, daß die sich bildende Spule eine konstante Umfangsgeschwindigkeit hat. Hierzu dient eine Meßwalze 52, die in Umfangskontakt an der Spule anliegt.
Die Galetten 22, 22', 22'' sind beheizt. Hierzu dient jeweils eine Heizeinrichtung 53.1, 53.2, 53.3. Durch diese Beheizung wird die Fadenspannung, die durch den jeweiligen Sensor 24 gemessen wird, beeinflußt. Am der Herstellungsstelle 5 erfolgt gleichzeitig eine Regelung der gemessenen Fadenspannung. Die Herstellungsstelle 5 dient daher als Referenzstelle. Der Meßparameter, nämlich die Fadenspannung wird einem Regler 54 vorgegeben. Der Regler 54 erzeugt ein Stellsignal 55 für die Heizungssteuerung 53.1 in Abhängigkeit von einem Sollwert S. Durch diese Regelung mit Verstellung der Temperatur der Galette 22 wird die Fadenspannung am Sensor 24 konstant gehalten.
Das Stellsignal wird nun identisch auch den Heizungssteuerungen 22' und 22'' der übrigen Herstellungsstellen 5, und 5'' vorgegeben. Daher werden die Temperaturen der Galetten 22' und 22'' dieser anderen Herstellungsstellen identisch zu der Referenzstelle eingestellt.
Das Stellsignal 55 wird weiterhin an dem Rechner 56.1 der Herstellungsstelle 5 mit dem Sollwert S verglichen bzw. einem Toleranzband beidseits des Sollwertes. Daraus wird für die Qualität der Regelung ein Qualitätssignal gewonnen. Am den übrigen Herstellungsstellen wird durch entsprechende Fadenspannungssensoren 24, 24'' die Fadenspannung nunmehr ebenfalls gemessen und über Leitung 57.2, 57.3 der Meßwert jeweils einem der Herstellungsstelle zugeordneten Rechner 56.2, 56.3 vorgegeben. Es wäre nun zu erwarten, daß der Meßwert an diesen Stellen ebenfalls konstant bleibt. Es können jedoch an den Herstellungsstellen 5' oder 5'' auch Störungen auftreten, wie dies für die Herstellungsstelle 5'' an den angedeuteten Schrieb des Rechners 56.3 gezeigt ist. Das Meßsignal der einzelnen Herstellungsstellen 5' und 5'' wird in dem Rechner wiederum mit einem Sollwert verglichen. Hierzu kann aus dem Meßsignal der Mittelwert gebildet werden. Es wird sodann überwacht, ob der Meßwert ein beidseits des Mittelwerts angelegtes Toleranzband verläßt. Ebenso aber auch, ob der Mittelwert ein vorgegebenes Toleranzband verläßt. Alternativ oder zusätzlich kann als Referenzsignal das Stellsignal 55 dienen bzw. ein um das Stellsignal beidseits angelegtes Toleranzband. Diese Alternative ist in der Zeichnung dargestellt.

Bezugszeichenliste

1: übergeordnete Auswerteeinheit
2: Vorgabe der gewünschten Produktkennwerte
3: Vorgabe der auftretenden Prozeßabhängigkeiten
4: Referenzstelle in einer vielstelligen Textilmaschine
5: Herstellungsstelle 1 einer vielstelligen Textilmaschine
5': Herstellungsstelle 2 einer vielstelligen Textilmaschine
7: Spulenkonturerfassung
8: K-Wert-Erfassung
9: E-Modul-Erfassung
10,10',10'': Fadenspannungserfassung
11,11',11'': weitere Prozeßsensoren
12: Stellgrößen zur Herstellungsstelle 1
13: Stellgrößen zur Herstellungsstelle 2
14: Signale aller gemessenen Größen an der Referenzstelle
15: Fadenspannungssignale an den Herstellungsstellen
16: weitere erfaßte Signale an den Herstellungsstellen
17: unterlagerte Regelkreise an der Referenzstelle
18: Signalübertragung an die übergeordnete Auswerteeinheit 1
19: Stellgrößenausgabe bzw. Sollwertvorgabe aus der übergeordneten Auswerteeinheit an die Herstellungsstelle
20: Extrusions- und Spinneinheit
21: Galettenanordnung
22,22',22'': beheizte Galetten
23: Faden
24: Fadenzugkraftsensor
25: Kopffadenführer
26: Changierdreieck
27: Changiereinrichtung
28: Leerspule bzw. Spule
29: Spulpackung
30: Antriebsmotor der Spuleeinrichtung
31: Stellglied für Antriebsmotor der Spuleinrichtung
32: Stelleinrichtung für Changierung
33: Filterung des Fadenzugkraftsignals
34: Schrieb der Fadenzugkraft
35: Steuerung der Aufspuleinrichtung bzw. der Herstellungsstelle
36,37,38: Stellglieder für Galettenanordnung
39,39',39'': Stellsignale für Galettenbeheizung der Galetten 22, 22' bzw. 22''
40: Stellglied für Dosierpumpe bei der Extrusion
41: Stellglied zur Verstellung der Extrusion
42: Stellglied für Heizung der Extrusionsstrecke
43: Kühlluftstrom
44: Drehzahlmeßgerät
45,45',45'': Abzugsgaletten
46,46',46'': lokale Auswerteeinheiten
47: Heizungsregler für Galette
48: Leitung für Stellwertübertragung
49: Umlenkfadenführer
50: Kopffadenführer
51: Spulspindel
52: Meßwalze
53.1: Heizeinrichtung
53.2: Heizeinrichtung
53.3: Heizeinrichtung
54: Regler
55: Stellsignal
56.1: Rechner
56.2: Rechner
56.3: Rechner
57.1: Leitung
57.2: Leitung

Claims

Verfahren zur Qualitätssteuerung bei der Herstellung einer Vielzahl von Fäden in einer entsprechenden Anzahl von untereinander gleichartigen Herstellungsstellen mit den folgenden Schritten:
- Kontinuierliches, gleichzeitiges Messen mindestens eines Prozeßparameters (10, 10', 10'') an jeder Herstellungsstelle der Anlage,

- Vergleichen eines Prozeßparameters (10, 10', 10'') oder einer aus einem Prozeßparameter (10, 10', 10'') abgeleiteten Kenngröße wenigstens einer ausgewählten Herstellungsstelle (Referenzstelle) (4) mit dem Entsprechenden Sollwert bzw. Sollkenngröße,

- Ermitteln einer Stellgröße auf der Grundlage des Vergleichs,

- Ansteuern aller Herstellungsstellen mit der ermittelten Stellgröße.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein zusätzlicher Prozeßparameter (7, 8, 9, 11) an mindestens einer, vorzugsweise wenigen Herstellungsstellen (Referenzstellen (4)) gemessen wird und alle gemessenen Prozeßparameter (7 - 11) und/oder von diesen abgeleiteten Kenngrößen an dieser beziehungsweise diesen wenigen Referenzstellen (4) in Kenntnis der gegebenenfalls bestehenden Abhängigkeiten untereinander korelliert werden. (4)) gemessen wird und alle gemessenen Prozeßparameter (7 - 11) und/oder von diesen abgeleiteten Kenngrößen an dieser beziehungsweise diesen wenigen Referenzstellen (4) in Kenntnis der gegebenenfalls bestehenden Abhängigkeiten untereinander korelliert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stellgrößen (12, 13, ...) der einzelnen Prozeßparameter Eingangsgrößen für einen Regelkreis (17) an der oder den Referenzstellen (4) sind.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stellgrößen (12, 13, ...) identisch bei allen Herstellungsstellen (5, 5', ...) sind .
Verfahren nach Anspruch 1, oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß
als zulässige Wertebereiche der Prozeßparameter in der oder den Referenzstellen (4) und den Herstellungsstellen (5, 5', ...) die jeweiligen Mittelwerte der Meßparameter umgebende Toleranzbänder vorgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Verlassen des zulässigen Wertebereiches eines der Prozeßparameter in der oder den Referenzstellen (4) und/oder in einer oder mehreren der Herstellungsstellen (5, 5', ...) die jeweilige Herstellungsstelle abgeschaltet oder als fehlerhaft gekennzeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die durch den Herstellungsprozeß zu erzielenden produktspezifischen Eigenschaften vor allem unter Berücksichtigung der gewünschten Gleichmäßigkeit des Herstellungsergebnisses in allen Herstellungsstellen (4, 5, 5', ...) sowie der Güte des erzeugten Fadens bzw. der erzeugten Spule in jeder einzelnen Herstellungsstelle vorgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
verschiedene, die jeweilige Prozeßführung beschreibende oder bestimmende Prozeßparameter/Kenngrößen oder Kombinationen mindestens zweier Prozeßparameter/Kenngrößen zur Überwachung des Prozeßverlaufes herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als Prozeßparameter an allen Herstellungsstellen (5, 5', ...) der Anlage die Erfassung der Fadenspannung (10, 10', 10'') dient.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als Prozeßparameter an der Referenzstelle (4) die Erfassung der Spulenkontur (7) dient.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als Prozeßparameter an der Referenzstelle (4) die Erfassung des K-Wertes, d.h. das Verhältnis von Changierfrequenz zur Drehzahl der Spule, mittels geeigneter Meßverfahren (8) dient.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als Prozeßparameter an der Referenzstelle (4) die Bestimmung des Elastizitätsmoduls (9) der hergestellten Fäden dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Sensoren gleicher Art oder gleiche Kombinationen unterschiedlicher Sensoren gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen des Fadenlaufes innerhalb einer Herstellungsstelle (4, 5, 5', ...) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
als Prozeßparameter an der Referenzstelle (4) die Erfassung typischer Ereignisse aus typischen Signalverläufen (11) oder Kombinationen typischer Signalverläufe der denkbaren Meßsignale mittels geeigneter Vergleichsverfahren dient.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
verschiedene oder alle Stelleinrichtungen in dem jeweiligen Herstellungsprozeß durch zentrale Vorgabe identischer Stellgrößen (12, 13, ...) an alle Herstellungsstellen (5, 5', ...) gesteuert werden können.
Verfahren nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Spule Unterlagen zur Dokumentation der Herstellungsqualität während des Herstellungsprozesses automatisch zugeordnet werden.