DE2166950B2 - Verfahren zum Überwachen und Messen von Titerschwankungen eines synthetischen Filamentgarnes - Google Patents
Verfahren zum Überwachen und Messen von Titerschwankungen eines synthetischen FilamentgarnesInfo
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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
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 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 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 CpF 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
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 (2)
- 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.
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