DE2166950B2

DE2166950B2 - Verfahren zum Überwachen und Messen von Titerschwankungen eines synthetischen Filamentgarnes

Info

Publication number: DE2166950B2
Application number: DE2166950A
Authority: DE
Inventors: Tsugio Nobeoka Miyazaki Goto (Japan)
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1970-08-29
Filing date: 1971-08-28
Publication date: 1979-01-04
Also published as: GB1357927A; DE2143892A1; DE2143892B2; CA984936A; DE2143892C3; US3757211A; NL7111907A; FR2106204A5; CH526782A; DE2166950A1; DE2166950C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen und Messen von Täerschwankungen eines synthetischen Filamentgarnes 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 .'er Masse pro Längeneinheit des Garnes entsprechende Änderungen des Meßfeldes verursachen. Das Gar läuft jedoch vorher über eine Vorrichtung, die es in mechanische Schwingungen bestimmter Frequenz versetzt. 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.

De^- 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

in 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

is nicht vermeidbar schiinen 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 herges'eilten Garnes insbesondere auch im Hinblick auf das Färbeverhallen 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 yn Färbeeverhalter· störend bemerkbar machen, deren Häufigkeit eine bestimmte Grenze

»ι überschreitet Die Erfindung wird vorzugsweise so ausgeführt, daß gleichzeitig mit der laufenden Aufzeichnung des Signals als Meßwert eine fortlaufende Signalintegration vorgenommen und aufgezeichnet wird.

r> 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(i Fig.2 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Weiterbehandlung der Feiilersigoaie, die mittels des Gerätes nach F i g. 1 am laufenden Garn gemessen worden sind, und

Fig.3 und 4 vereinfacht dargestellte Ansichten zur

·)'> Veranschaulichung des Anordnungsmöglichkeiten eines Meß-Gerätes.

Das Gerät zur Ausführung des Verfahrens, siehe Fig. I, weist eine elektrische Brückenschaltung 1 auf, die vier Zweige 2,3,4 und 5 enthält. Die Zweige 2 und 3

>(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

■μ 8 ist ein Kondensator mit einem Paar gegenüberliegender feststehender Elektroden 10 und 11; 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

M) 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

(T) 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 10⁶—10⁷Hz 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 Masse 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 Brüexe 1 in ihren unabgeglichenen Zustand, der in der r.achstehend 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 Widerstand 18 auf einen entsprechend höheren Wert eingestellt

Für den Zweck der Wahrnehmung des Brückenznstandes 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 Brückenzweig 5 geschaltet. Dieser Kreis weist die entsprechenden Elemente 6Γ, 62', 63' und 64' auf, deren Schaltung aus der Zeichnung ersichtlich ist.

Entsprechend gleichgerichtete Ausgänge dieser Gleichrichterkreise 23 und 24 werden über Widerstände 25 und 26 einem schematisch dargestellten Differenzialverstärker 27 zugeführt. Der Ve^rstärker 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 Fig. I wird ein Teil des Ausganges des Verstärkers 27 einem Verzögerungskreis 33 zugeführt, der einen Widerstand 31 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 13 und 14 liegt und in solcher Richtung oder Polarität gesteuert werden kann, daß irgendeine an der Brücke 1 auftretende Abgleichstörung aufgehoben wird. Falls im Verstärker 27 eine Abgleichstörung wahrgenommen wird, wird sie im Kreis 33 verzögert, und der derart 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 untenvorfen. 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

in 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

Ii 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 for Abgleichungsstörung erscheint am Verstärker 21 und zeigt die Abgleichungs· ;örung an.

Falls die Ungleichmäßigkeit im Gar λ 12 sich über eine Länge hinaus erstreckt, welche der vom Verzögerungs-

>-, kreis 33 definierten Verzögerungsperiode entspricht, gibt dieser Kreis eine Ausgangsspannung ab, und die Kapazitäten in den Dioden 13 und 14 werden dann so gesteuert, daß die Brücke 1 wieder in ihren abgeglichenen Zustand kommt. Wenn demnach die Ungleich-

jo mäßigkeit 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

Γ) Berücksichtigung der Erfordernisse des Verbrauchers unannehmbar, wie Erfahrungen gezeigt haben, wenn die Länge des ungleichmäßigen Teiles sich über weniger als 100 Meter erstreckt. Es empfiehlt sich deshalb, in dem vorstehenden Sinne die Zeitverzögerung auf einen

jo solchen Wert einzustellen, daß die Garnunglew-hmäßigkeiten, 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

4-, Kapazität des Kondensators 32 Cp^F 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:

CR - K-

HX)

K bedeutet hier eine Konstante. Da der wahrgenomme ie Störungsausgang negativ zur Brücke 1 in der erwähnten Weise zurückgeführt wird, werden bloß Relativwerte der Änderungen in der Dick-.; oder Masse des Garnabschnittes direkt nach dem Durchgang durch das Umwandlüngselement an Stelle absoluter Werte wahrgenommen.

Das Verfahren und die Einrichtung zum fortlaufenden Messen, die unter Verwendung der beschriebenen Fehlermeßbrücke arbeiten, können eine höht Genauigkeit in der Messung mit nur 1 — 2% Fehler erreichen.

Da erfindungsgemäß Schwankungen im Titer des Garnes in Gesta't eines Abgleichfehlerausgangs des Brückenkreises 1 wahrgenommen werden, kann ein nachteiliger Einfluß von Schwankungen in der Schwin-

gungsfrequenz und dem Ausgangspegel des Hochfrequenzoszillafors 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 I, und dieser Ausgang wird als Vorspannung auf die eine 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 Abhängigkeit vom Ausgang des Zeitverzögeningskreises 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 ermöglicht wird, die geeignet ist, die Impedanz der veränderlichen Impedanz im Brückenkms 1 zu steuern Als Umwandlerclcmcnl 8 und/oder \ crändcrlichci Impedanzelement kann irgendein Element verwende! werden, dessen Widerstandswert verändcr'ich ist Daher kann die Brücke 1 wahlweise eine Wechselstrom brücke oder eine Gleichstrombrücke sein.

In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild zum Behandeln dci Signale dargestellt.

Durch Schließen eines Schalters 110 wird das von·

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 Ausführung "orm kann das Garn so geführt werden, daß es auf ;inem Weg zwischen einer Lichtquelle und einer photoelektrischen Zeile 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 Garnur.ebenheit durch dieses Umwandlungselement oder in dessen Nähe dessen Impedanz ändert

Die veränderliche Impedanz 9 kann auch ein

einzelnen dargestellten Signal-Aufzeichnungsvorrich tung zugeführt.

Wenn der Schalter 111 geschlossen wird, läuft da« Ausgangssignal vom Anschluß 29 nacheinander durch ein Tiefbandpaäfilter 113, einen Integrator 114 unc: einen Schmitt-Trigger 115. Auf diese Weise könner Signale, die ein Ausspalten oder eine Zuführung vor Einzelfäden anzeigen, einwandfrei wahrgenommer werde \ Wenn der Schalter 112 geschlossen wird können Informationen über die Bildung von Flaurr erzielt werden. Die beiden oberen Zeilen in Fig. 2 zeigen diejenigen Schaltungsbfstandteile, die für die Bestimmung von Farbunterschieden und Farbstreifeninformation-Signalen benötigt werden. In der F i g. 2 ist mit 116 ein Wellenspitzendetektor bezeichnet, der ali 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 gesponner 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 verfestig! worden ist. Das verfestigte Multifil-Garn 12" wird nacheinander über die Galetten 136,137 und 138 gefühn 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 Garnfahrungsvorrichtungen 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

Patentansprüche;

1, Verfahren zum Oberwachen 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.