WO1994025869A1 - Verfahren zur fehlerdiagnose in einem herstellungsprozess eines synthetischen fadens - Google Patents

Verfahren zur fehlerdiagnose in einem herstellungsprozess eines synthetischen fadens Download PDF

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Jörg Spahlinger
Manfred Mayer
Ulrich Enders
Bernd Neumann
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    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to obtain data in a running spinning process for a synthetic thread by measurement which is meaningful for the quality of the thread and the bobbin produced.
  • the data should therefore allow a quality statement about the product produced and / or the process management and process correction by control or regulation. Also - in an emergency while accepting a poor quality - the early interruption of the manufacturing process and the avoidance of rejects should be made possible.
  • fault diagnosis is also to be understood as meaning the process monitoring and execution carried out on the basis of fault diagnosis.
  • errors should be understood to mean any deviations from normal process and thread parameters.
  • a first process parameter which is dependent on the process control is first continuously measured.
  • the measured value curve measured in this way is continuously evaluated, and an indication signal is generated as a function of this evaluation or a curve derived from the measured value curve.
  • at least a second process parameter dependent on the process control is also continuously measured and evaluated. If an error-typical behavior is found in the first and at least one further process parameter, an indication signal is generated generated.
  • the first and at least the second process parameter can be interdependent. An error in the sense defined here will disrupt this dependency, which forms the basis for a detection.
  • the first and at least the second process parameter can be independent of one another. An error can disturb this independence, ie the error forming the basis for the detection will be noticeable in a simultaneous change in both process parameters. Certain errors lead to typical changes in the at least two process parameters, ie the process parameters show behavior typical of the error.
  • the method compares the at least two process parameters simultaneously or correlates them in time, and an indication signal is generated if the behavior typical of the error indicates a deviation from the normal course of the process.
  • the at least two process parameters are linked. If this link indicates an error-typical behavior with regard to the normal course of the process, an indication signal based on it is generated.
  • the method can be used in particular when spinning a synthetic thread.
  • the winding speed can be higher than 2000 m / min and the thread can be drawn off directly from the spinneret by the winding device.
  • a pre-oriented yarn (POY) is created on this ice.
  • a godet can also be inserted to create a POY.
  • a full constant orientation can be achieved, in particular by interposing a heater, so that a fully oriented, drawn thread is produced (fully oriented yarn).
  • one-dimensional monitoring is no longer carried out by evaluating only one parameter. Rather, at least two parameters are evaluated and in this respect - so to speak - a two-dimensional or multi-dimensional examination of the method is carried out by the observation results relating to the two or more parameters e.g. B. again compared or correlated with one another in time and / or linked to one another and the error signal is obtained from the linkage.
  • the parameters in particular are the thread tension, the bobbin weight, the thread thickness, the thread temperature, or any other setting parameters such as spinning head pressure, pump speed, spinning head temperature, godet speed, godet temperature.
  • the programmed setting parameters are also considered as reference parameters if no constant course of these setting parameters is specified.
  • the traversing movement and the traversing speed which have a decisive influence on the course of the thread tension measured in the winding zone, are particularly suitable as such a programmed parameter. In all these cases, it is necessary to relate the measured values or the quantities derived therefrom, which initially differ in their dimensions, and to determine their interdependency. This is superfluous in the method according to claim 7.
  • a similar parameter eg the thread tension measured at different points in the spinning process, for example within the drawing zone between two godets on the one hand and in the winding zone on the other.
  • FIG. 1 schematically shows the process sequence, namely a spinning process for producing and drawing a chemical thread, in which one of the exemplary embodiments is used.
  • Fig. 2 shows another embodiment of the invention, for which the description of Fig. 1 applies accordingly.
  • a thread 1 is spun from a thermoplastic material.
  • the thermoplastic material is fed to the extruder 3 through a filling device 2.
  • the extruder 3 is driven by a motor 4.
  • the motor 4 is controlled by a motor controller 8.
  • the thermoplastic material is melted in the extruder. This is done on the one hand by the deformation work which is introduced into the material by the extruder.
  • a heating device 5 is provided in the form of a resistance heater, which is controlled by a heating control 50.
  • the pump motor is controlled by the pump controller 45 in such a way that the pump speed can be set sensitively.
  • the pump 9 conveys the melt flow to the heated spin box 10, on the underside of which the spinneret 11 is located.
  • the melt emerges from the spinneret 11 in the form of fine filament strands 12.
  • the filament strands pass through a cooling shaft 14. In the cooling shaft 14 by blowing 15 an air flow transversely or radially on the
  • Filament cluster directed. This cools the filaments.
  • the filament sheet is combined into a thread 1 by a preparation roller 13 and provided with a preparation liquid.
  • the thread is drawn out of the cooling shaft and from the spinneret through a take-off godet 16.
  • the thread wraps around the trigger godet several times.
  • an overflow roller 17 is arranged which is limited to the godet 1.
  • the overflow roller 17 is freely rotatable.
  • the godet 16 is driven by the godet motor 18 and frequency transmitter 22 at a presettable speed. This withdrawal speed is many times higher than the natural exit speed of the filaments from the spinneret 11.
  • the deduction godet 16 is followed by a pair of stretch godets 19.1. and 19.2. with another overflow roller 20.1. and 20.2.
  • the structure of both corresponds to the take-off godet 16 with overflow roller 17.
  • the input frequency of the frequency transmitter 22, 23.1. and 23.2. is predetermined uniformly by the controllable frequency transmitter 24. In this way, the frequency transmitters 22, 23.1. and 23.2. individually the speed of the take-off godet 16 or the stretching godets 19.1. and 19.2. can be set.
  • the speed level of trigger godet 16 and stretch godets 19.1., 19.2. is, however, set collectively on the frequency generator 24.
  • the first stretch godet 19.1. has a heating device 53 through which the godet jacket is heated and the thread is warmed up accordingly can be. In this way, the thread properties achieved by stretching can be influenced to a large extent.
  • the temperature of the heating device 53 can be controlled by the heating control 52.
  • the thread 1 arrives at the so-called "head thread guide" 25 and from there into the traversing triangle 26.
  • the traversing device 27 shown as a reversing thread roller and a traversing thread guide guided therein, which travels the thread over the length of the bobbin 33 leads (traverse stroke, double stroke).
  • the thread loops behind the traversing device 27 around a contact roller 28 only shown in FIG. 1.
  • the contact roller 28 lies on the surface of the bobbin 33. It is used to measure the surface speed of the coil 33.
  • the coil 33 is formed on a sleeve 35.
  • the sleeve 35 is clamped on a winding spindle 34.
  • the spindle 34 is driven by the spindle motor 36 and spindle control 37 in such a way that the surface speed of the coil 33 remains constant. As a result, the spindle speed decreases hyperbolically in the course of the winding travel.
  • the speed of the freely rotatable contact roller 28 on the contact roller shaft is sensed as a control variable by means of a ferromagnetic insert and a magnetic pulse generator, and the spindle motor 36 as a function of the output signal of the pulse generator controlled.
  • the traversing device 27 is driven by a traversing motor 56.
  • the traversing motor 56 is controlled by a traversing control device 57 (FIG. 2).
  • the signal output by the thread tension sensor is smoothed before it is fed to the computer.
  • the output signal is first applied to the filter 61. Periodic changes in the thread tension corresponding in frequency to the traversing frequency are smoothed in the filter 61. Therefore, only those changes appear in the output device of the thread tension that are caused by events other than short-term events of high frequency.
  • the thread tension force smoothed in this way now includes such thread tension force fluctuations which are based on a change in the traversing speed.
  • Changes in the thread tension are also caused by the traversing movement itself, ie by the thread being moved back and forth along the bobbin.
  • the thread path between the head thread guide 25 and the traversing device is lengthened and shortened periodically with the result of a corresponding change in the thread tension.
  • These changes in thread tension have the same frequency as the traversing.
  • the traversing frequency is specified by the number of double strokes (one back and forth movement of the traversing thread guide) per time unit. Typical values are between 500 and 1500 double strokes / min.
  • the influencing of the thread tension force signal by these short-term fluctuations can also be eliminated by the output signal of the thread tension force meter 8 being passed through the filter 61.
  • This filter contains conventional electronic components which bring about the desired smoothing of the output signal which is as adjustable as possible.
  • a suitable setting of this filter ensures that even such thread tension changes that occur with the traversing frequency are eliminated and converted to an average value.
  • the continuously measured thread tension is output in the device 48 as a thread tension record (thread tension record).
  • the output signal of the device 48 is given to a computer unit 46.
  • the thread tension record for the entire winding travel or substantial — selected — parts of the winding travel can be stored in the computer 46.
  • the thread tension signal is processed in a manner which is the subject of this application and of the exemplary embodiments described later.
  • the computer structure for all exemplary embodiments is shown identically for both figures.
  • the computer initially has a comparison unit 58.
  • this comparison unit has the task of relating the traversing speed of the traversing law memory 47 and the thread tension force signal of the thread tension output device 48 to one another. This determines to what extent the thread tension curve is dependent on the curve of the traversing speed.
  • the temporal changes in the traversing speed are of particular interest. Both the amount of the change and the rate of change, that is to say the change derived over time, have an influence on the thread tension.
  • the course of the traversing speed can be converted into a hypothetical tensile force, as would be caused by changing the traversing speed, by means of previously determined conversion factors.
  • this thread tension signal is referred to as reference signal B in the context of this application.
  • the described production of the reference signal also takes place in the embodiment according to FIG. 2, but is not shown there. It should be expressly pointed out that this reference signal, which is related to the oscillation, already corresponds to the requirements of this application for multidimensional quality monitoring and is suitable for evaluation. Further dimensions of observation are described below. It should be mentioned that these further dimensions of observation can also be applied directly to the thread tension signal 48 and lead to a similar increase in the meaningfulness of this thread tension signal. However, the reference to the specified traversing law described here results in a refinement of the statement.
  • the reference signal B is therefore applied to a further comparison device 66 of the computer 46.
  • the reference signal obtained from the thread tensile force is possibly processed further to a variable derived therefrom, such as the mean value, the first or second derivative (change over time), the standard deviation, the roughness of the signal curve, etc.
  • the reference value or the size derived therefrom compared to another parameter. Basically, a process and / or a product parameter comes into consideration.
  • the diameter of the coil 33 is continuously detected as a further state parameter, or a quantity derived from the diameter. Weight is also considered as such a size. However, disturbing factors such as the density of the winding, trapped air, crossing angle or the like are then included.
  • the weight determined cannot be regarded as an absolute value.
  • the rotational speed of the spindle 34 and the rotational speed of the contact roller 28, which lies on the surface of the coil are measured.
  • ferromagnetic inserts 30, 38 in the spindle 34 as well as the contact roller 28 and corresponding pulse generators 31, 39 are used.
  • the speed of the contact roller 28 also serves as a control variable for the adjustment of the spindle motor 36 via spindle control 37 (see above)
  • the The speed of the spindle 34 is also used - as already mentioned in connection with FIG. 2 - to control the traversing device 27.
  • both signals are converted to diameter D.
  • a computer unit 67, to which both signals are applied, is used for this purpose.
  • the diameter signal is then given to the comparison device 66.
  • a further signal can be derived from the diameter signal, which is given to the comparison device 66 instead of the diameter signal or additionally.
  • the square of the diameter or the first mathematical derivation of the square of the diameter can be considered as such a derived signal. Since the thread speed is constant, this derivative must also be a constant. The first derivative is in fact proportional to the amount of thread supplied. Deviations therefore indicate a malfunction of the process. If it is determined in the comparison unit 66 that these deviations coincide with disturbances in the thread tensile force, it is possible to draw decisive conclusions about the procedure and the product it is the thread or the bobbin wound from it.
  • a comparison of two state parameters thus takes place in the comparison device 66.
  • the word "comparison” is to be understood in the broadest sense. This can be a difference.
  • a uniform order of magnitude must be established for both parameters.
  • it can also be a comparison in the non-mathematical sense. For example, crises, e.g. Extreme values are determined and ascertained whether the extreme values for both parameters coincide in time or at least have a temporal relationship. If such a temporal relationship arises, this allows conclusions to be drawn about certain errors.
  • the opposite can also apply in the same way; That is, if crises only occur with one of these variables, this can be an indication of certain errors or causes of errors.
  • the parameters are related to each other after a certain weighting.
  • the output signal of the comparison unit 66 is given to a further comparison unit 59.
  • a comparison can be made with a setpoint, which is specified by setpoint generator 60.
  • the quality signal is formed from this comparison and output by the computer.
  • the quality signals Q which have been generated as described above, are processed as follows:
  • the quality signal can be output as an optical or acoustic alarm or as a record. With the writing, the generated coil is marked and classified.
  • These output signals from the computer 46 can in particular be used as a controlled variable for controlling an adjustment parameter of the spinning and drawing process.
  • the output signals of the computer 46 can, however, also be used to identify the quality of the coils produced which have been generated by the method.
  • the setpoint generator defines tolerance values for the reference value or the quantities derived therefrom, as well as error limits, according to which it is measured whether a coil with A quality, B quality or as a committee is to be evaluated.
  • the quality signal Q can also only serve as an alarm signal and e.g. be used to interrupt the process and avoid waste production.
  • the quality signal can - alternatively or additionally - in particular one or more of the control devices
  • the extruder control is activated in particular when no metering pump 9 is used. In this case the extruder acts as a pump and by controlling the extruder control, ie the speed of the extruder can influence the output of the extruder.
  • the throughput through the spinning head 10 and the spinneret 11 can be controlled by the
  • Pump control 45 ie the speed of the metering pump 9, can be influenced.
  • the cooling is influenced by the control of the cooling air control 51. This affects the thread titer. In particular, it is also possible to influence the uniformity of the individual filaments by using special cooling devices by means of which the filament shares and / or the spinneret is cooled in sectors.
  • individual system parts may be interchangeable, in this case other parameters are controlled accordingly.
  • the extruder can be replaced by a discharge pump and there are also various other options for cooling the filament sheet.
  • a further heater can also be specified in or instead of the stretching devices.
  • the stretching by godets can also be omitted.
  • the thread is either drawn off from the spinneret by a single godet and conveyed to the winding head, or is immediately drawn off the spinneret by the winding device.
  • the stretching also by other elements, e.g. B. another heating device, in particular a heating pipe, to be replaced or supplemented.
  • the speed of the godet 16 and the godet 19.1. and 19.2. influenced without changing the speed ratio. In this case, the drawing remains constant, but the thread speed is changed. This can influence the titer.
  • the stretch control 23.1. or 23.2 By controlling the stretch control 23.1. or 23.2. the speed ratio between the godets 19.1./19.2./16 is influenced and thus the stretching ratio is changed. By changing the stretch ratio, the strength ratio of the thread, but also the titer, can be changed.
  • the spindle control can also control the circumferential speed of the coil 33, which is regulated by the contact roller 28, by means of the quality parameter. This results in particular in influencing the bobbin structure and the thread tension with which the thread is deposited on the bobbin.
  • the previously described influencing parameters can be detected more reliably than previously with the method according to this invention, if it is previously determined through tests that errors with regard to these influencing parameters lead to a characteristic course of the corrected parameters.
  • the following can be detected: change in the titer by adjusting the pump speed 44, the heater 5, by contamination of the nozzle, by changing the take-off speed of the godet 16 - lack of filaments, e.g. B. by filament breakage Lack of preparation (consumption of preparation liquid, disruption of preparation roll 13)
  • the quality signal can be obtained by looking at the thread tension and the bobbin weight, the thread tension and a thread tension measured at another point, the thread tension and the traversing law.
  • Other parameters are:
  • the bulging of the end faces of the coil which can be determined by optical or pneumatic scanning, noise generation and noise analysis, the coil weight.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment in which the thread tension, as measured between the two stretching godets 19.1 and 19.2, is specified as a further parameter.
  • a thread tension meter 68 is arranged between the two godets. This thread tension meter determines the thread tension of the thread running in the drawing and fixing zone. This thread tension is determined on the one hand by the speed of the godets 19.1 and 19.2, but also by the heating action of the heating device 53 in the godet 19.1 and by other factors. However, the thread tension fluctuation caused by does not go into this thread tension IS
  • the thread tension force measurement by the thread tension force sensor 68 is therefore on the one hand much closer to the origin and processing of the thread, but on the other hand it is largely independent of the further processing, in particular winding.
  • the courses resulting from the thread tension force meter 68 and the thread tension force meter 8, possibly after clearing the traversing influences, are accordingly in the comparison device; 66 compared with each other. With this comparison, the temporal correlation of the course of crises etc. can be determined. Deviating trends can be observed. One can (identify singular events in one or the other zone). From all of this, quality statements can be obtained which are particularly meaningful for the procedure and the quality of the product.

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Abstract

Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem Herstellungsprozess eines synthetischen Fadens, bei dem ein von der Prozessführung abhängiger erster Prozessparameter laufend gemessen, ausgewertet und in Abhängigkeit von der Auswertung oder eines abgeleiteten Verlaufs ein Indikationssignal erzeugt wird, wobei zumindest ein zweiter von der Prozessführung abhängiger Referenzparameter laufend gemessen und ausgewertet wird und daß das Indikationssignal erzeugt wird, wenn bei dem ersten und mindestens einem weiteren Parameter ein fehlertypisches Verhalten fertiggestellt wird.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem Herstellungsprozeß eines synthetischen Fadens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist bekannt für ein Falschzwirnkräuselver- fahren durch die EP-A 0 207 471 (Bag. 1474). Dabei hat sich her¬ ausgestellt, daß die hinter einem Friktionsfalschdraller gemessene Fadenspannung für die Qualität des erzeugten Fadens und der erzeug¬ ten Spule über Erwarten aussagekräftig ist, wenn aus dem laufenden Meßwert geeignete Indikationswerte - im bekannten Falle: Mittelwert - gewonnen werden und eine geeignete Auswertung erfolgt. Das gilt jedoch - nach bisherigen Erkenntnissen - nur für Falschzwirnkräuselver- fahren.
In anderen Verfahren zur Erzeugung eines synthetischen Fadens, insbesondere im Spinnverfahren, im Schnellspinnverfahren, im Streck- Spinnverfahren sowie im Spinn-Streckverfahren, hat sich eine ähnliche Aussagekraft der Fadenspannung nicht feststellen lassen. Das ist insbesondere auf die größere Komplexität derartiger Verfahren zurück¬ zuführen, bei denen viele Prozeßparameter unterschiedliche Auswirkun- gen auf die Fadenspannung haben. ~> .
Auch andere Verfahrensparameter lassen keine umfassende Aussage auf die Qualität des erzeugten Fadens und der erzeugten Spule zu.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem laufenden Spinn- prozeß für einen synthetischen Faden durch Messung Daten zu gewin¬ nen, die aussagekräftig sind für die Qualität des erzeugten Fadens und der erzeugten Spule. Die Daten sollen daher eine Qualitätsaussage über das erzeugte Produkt und/oder die Verfahrensführung und Verfahrenskorrektur durch Steuerung oder Regelung zulassen. Auch - im Notfalle unter Inkaufnahme einer Minderqualität - die frühzeitige Unterbrechung des Herstellungsprozesses und die Vermeidung von Ausschuß sollen ermöglicht werden.
Die Lösung ergibt sich aus Anspruch 1.
Unter Fehlerdiagnose soll im weiteren neben der eigentlichen Diagnose von Fehlern die auf der Basis einer Fehlerdiagnose durchgeführte Prozeßüberwachung und -durchführung verstanden werden. "Fehler" sollen im weitesten Sinne jegliche Abweichungen von normalen Prozeß- und Fadenparametern verstanden werden.
Bei den erfindungegemäßen Verfahren wird zunächst ein von der Prozeßführung abhängiger erster Prozeßparameter laufend gemessen. Der so gemessene Meßwertverlauf wird laufend ausgewertet, und es wird in Abhängigkeit von dieser Auswertung oder eines aus dem Meßwertverlauf abgeleiteten Verlaufes ein Indikationssignal erzeugt. Es wird außerdem zumindest ein zweiter von der Prozeßführung abhängi¬ ger Prozeßparameter ebenfalls laufend gemessen und ausgewertet. Wenn bei dem ersten und mindestens einem weiteren Prozeßparameter ein fehlertypisches Verhalten festgestellt wird, wird ein Indikationssignal erzeugt. Der erste und mindestens der zweite Prozeßparameter können voneinander abhängig sein. Ein Fehler in dem hier definierten Sinne wird diese Abhängigkeit stören, was die Grundlage für eine Detektion bildet. Der erste und mindestens der zweite Prozeßparameter können voneinander unabhängig sein. Ein Fehler kann diese Unabhängigkeit stören, d. h. der die Grundlage für die Detektion bildende Fehler wird sich in einer gleichzeitigen Änderung beider Prozeßparameter bemerk¬ bar machen. Bestimmte Fehler führen zu typischen Änderungen der mindestens zwei Prozeßparameter, d. h. die Prozeßparameter zeigen ein fehlertypisches Verhalten.
In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden bei dem Verfahren die mindestens zwei Prozeßparameter gleichzeitig verglichen oder zeitlich korreliert, und es wird ein Indikationssignal erzeugt, wenn das fehlertypische Verhalten auf eine Abweichung vom normalen Prozeßverlauf hinweist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens werden die mindestens zwei Prozeßparameter verknüpft. Falls diese Verknüpfung auf ein fehlertypisches Verhalten bezüglich des normalen Prozeßverlaufes hinweist, wird ein darauf basierendes Indika¬ tionssignal erzeugt.
Das Verfahren ist insbesondere beim Spinnen eines synthetischen Fadens anwendbar. Dabei kann die Aufwickelgeschwindigkeit höher als 2000 m/min liegen und der Faden durch die Aufwickeleinrichtung direkt von der Spinndüse abgezogen werden. Auf diese eise entsteht ein vororientierter Faden (pre-orientated yarn = POY). Zur Erzeugung eines POY kann auch eine Galette zwischengeschaltet werden. Durch weitere Erhöhung der Aufwickelgeschwindigkeit kann auch eine voll- ständige Orientierung erzielt werden, insbesondere durch Zwischen¬ schaltung einer Heizung, so daß ein vollständig orientierter, verstreckter Faden entsteht (fully orientated yarn). Anderseits ist es auch möglich, in den Prozeß eine Galette einzuschalten, die den Faden von der Spinndüse abzieht, oder eine aus mehreren Galetten bestehende Streckstufe vorzusehen. In Abkehr von bisherigen Überwachungsver¬ fahren erfolgt nicht mehr eine eindimensionale Überwachung durch Auswertung nur eines Parameters. Vielmehr werden mindestens zwei Parameter ausgewertet und insofern - sozusagen - eine zwei- oder mehrdimensionale Betrachtung des Verfahrens durchgeführt, indem die Beobachtungsergebnisse bezüglich der zwei oder mehreren Parameter z. B. wiederum gleichzeitig verglichen oder zeitlich miteinander korreliert und/oder miteinander verknüpft werden und aus der Verknüpfung das Fehlersignal gewonnen wird. Als Prozeßparameter und Referenzparameter kommen dabei alle Größen in Betracht, die an dem laufenden Faden (Fadentemperatur, Fadenzugkraft = Fadenspannung, Fadengeschwindigkeit) der entstehen¬ den Spule (Durchmesser, Gewicht, Ausbauchung der Stirnkanten = Abweichung von der ideal-zylindrischen Form) oder den Maschinen- teilen, die das Verfahren bestimmen (Drehzahlen, Geschwindigkeiten, Temperaturen, Drehmomentaufnahme) laufend oder intermitierend von Zeit zu Zeit gemessen werden können.
Es ist ersichtlich, daß nicht alle Änderungen der Verfahrensparameter eine Auswirkung auf die Qualität haben. Um die Aussagekraft der Zusammenschau zu erhöhen, ist es daher besonders vorteilhaft und zweckmäßig (Anspruch 5), zunächst durch Erfahrung (gezielte Vorver¬ suche mit künstlich erzeugten Verfahrensabweichungen und Krisensitua¬ tionen) für jeden der Parameter Krisenverläufe zu ermitteln. Als Kri¬ senverläufe werden dabei Verläufe des jeweiligen Parameters bezeich- net, die für bestimmte Verfahrens- oder Produktfehler symptomatisch sind. Es kann sich dabei um Absolutwerte, Extremwerte des laufenden Meßwertes des jeweiligen Parameters, um den zeitlichen Verlauf, die erste oder zweite Ableitung des Meßwertes des jeweiligen Parameters, um die Standardabweichung oder jede andere von dem jeweiligen Parameter abgeleitete Größe handeln, die für den Fehler eine Aus¬ sagekraft besitzt. Insbesondere ist es möglich, charakteristische Verläufe mindestens einer dieser beschriebenen Größen in einem Speicher als Fehlermaske niederzulegen (Anspruch 4). Verschiedene Fehler, z. B. Flusen oder Knoten im Faden, können künstlich erzeugt werden, wobei deren Auswirkung auf die beobachteten Parameter, insbesondere die Fadenspannung, genau registriert und als entsprechende Fehlermaske gespeichert werden kann. Hierzu wird auf auch auf die nicht vorver¬ öffentlichte eigene die Anmeldung (Bag. 2115 entsprechend:) DE-A 43 14 049.1 verwiesen.
Als Parameter kommen insbesondere die Fadenspannung, das Spulenge¬ wicht, die Fadendicke, die Fadentemperatur, oder auch jeder andere Einstellparameter wie z.B. Spinnkopfdruck, Pumpendrehzahl, Spinn¬ kopftemperatur, Galettendrehzahl, Galettentemperatur in Betracht. Als Referenzparameter kommen insbesondere auch die einprogrammierten Einstellparameter in Betracht, wenn kein konstanter Verlauf dieser Einstellparameter vorgegeben wird. Als ein solcher einprogrammierter Parameter kommt insbesondere die Changierbewegung und die Chan¬ giergeschwindigkeit in Betracht, die einen maßgebenden Einfluß auf den Verlauf der in der Aufwickelzone gemessenen Fadenspannung haben. In all diesen Fällen ist es erforderlich, die Meßwerte bzw. die davon abgeleiteten Größen, die sich zunächst durch ihre Dimension bereits unterscheiden, miteinander in Beziehung zu setzen und ihre gegenseitige Abhängigkeit zu ermitteln. Dies wird erübrigt bei dem Verfahren nach Anspruch 7. Dabei wird ein gleichartiger Parameter, z.B. die Fadenspannung an unterschiedlichen Stellen des Spinnprozes¬ ses, z.B. innerhalb der Streckzone zwischen zwei Galetten einerseits und in der Aufwickelzone andererseits gemessen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von' Ausführungsbeispielen, auf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch den Verfahrensablauf, nämlich einen Spinn¬ prozeß zur Herstellung und Verstreckung eines Chemiefadens, in dem eines der Ausführungsbeispiele angewandt wird. Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, für das die Beschreibung der Fig. 1 entsprechend gilt.
Zu dem Spinnprozess:
Ein Faden 1 wird aus einem thermoplastischem Material gesponnen. Das thermoplastische Material wird durch eine Fülleinrichtung 2 dem Extruder 3 aufgegeben. Der Extruder 3 ist durch einen Motor 4 angetrieben. Der Motor 4 wird durch eine Motorsteuerung 8 gesteuert. In dem Extruder wird das thermoplastische Material aufgeschmolzen. Hierzu dient zum einen die Verformungsarbeit, die durch den Extruder in das Material eingebracht wird. Zusätzlich ist eine Heizeinrichtung 5 in Form einer Widerstandsheizung vorgesehen, die durch eine Hei¬ zungssteuerung 50 angesteuert wird. Durch die Schmelzeleitung 6, die mit einem Druckfühler 7 ausgestattet sein kann, gelangt die Schmelze zu der Zahnradpumpe 9, die durch Pumpenmotor 44 angetrieben wird. Der Pumpenmotor wird durch die Pumpensteuerung 45 derart ange¬ steuert, daß die Pumpendrehzahl feinfühlig einstellbar ist. Die Pumpe 9 fördert den Schmelzestrom zu dem beheizten Spinnkasten 10, an dessen Unterseite sich die Spinndüse 11 befindet. Aus der Spinndüse 11 tritt die Schmelze in Form von feinen Filamentsträngen 12 aus. Die Filamentstränge durchlaufen einen Kühlschacht 14. In dem Kühlschacht 14 wird durch Anblasen 15 ein Luftstrom quer oder radial auf die
Filamentschar gerichtet. Dadurch werden die Filamente gekühlt.
Am Ende des Kühlschachtes 14 wird die Filamentschar durch eine Präparationswalze 13 zu einem Faden 1 zusammengefaßt und mit einer Präparationsflüssigkeit versehen. Der Faden wird aus dem Kühlschacht und von der Spinndüse durch eine Abzugsgalette 16 abgezogen. Der Faden umschlingt die Abzugsgalette mehrfach. Dazu dient eine ver¬ schränkt zu der Galette lύ angeordnete Überlaufrolle 17. Die Über¬ laufrolle 17 ist frei drehbar. Die Galette 16 wird durch Galettenmotor 18 und Frequenzgeber 22 angetrieben mit einer voreinstellbaren Geschwindigkeit. Diese Abzugsgeschwindigkeit ist um ein Vielfaches höher als die natürliche Austrittsgeschwindigkeit der Filamente aus der Spinndüse 11.
Der Abzugsgalette 16 folgt ein Paar von Streckgaletten 19.1. und 19.2. mit einer weiteren Überlaufrolle 20.1. und 20.2. Beide entsprechen in ihrem Aufbau der Abzugsgalette 16 mit Überlaufrolle 17. Zum Antrieb der Streckgaletten 19.1. bzw. 19.2. dienen die Streckmotore 21.1. und 21.2. mit den Frequenzgebern 23.1. und 23.2. Die Eingangsfrequenz der Frequenzgeber 22, 23.1. und 23.2. wird durch den steuerbaren Fre¬ quenzgeber 24 gleichmäßig vorgegeben. Auf diese Art und Weise kann an den Frequenzgebern 22, 23.1. und 23.2. individuell die Drehzahl der Abzugsgalette 16 bzw. den Streckgaletten 19.1. und 19.2. eingestellt werden. Das Geschwindigkeitsniveau von Abzugsgalette 16 und Streck¬ galetten 19.1., 19.2. wird dagegen kollektiv an dem Frequenzgeber 24 eingestellt.
Die erste Streckgalette 19.1. besitzt eine Heizeinrichtung 53, durch die der Galettenmantel beheizt und der Faden entsprechend aufgewärmt werden kann. Hierdurch lassen sich die durch die Verstreckung erzielten Fadeneigenschaften in weitem Maße beeinflussen. Die Tempe¬ ratur der Heizeinrichtung 53 ist steuerbar durch Heizungssteuerung 52.
Von der letzten Streckgalette 19.2. gelangt der Faden 1 zu dem sogenannten "Kopffadenführer" 25 und von dort in das Changierdreieck 26. Nur in Fig. 2 ist die Changiereinrichtung 27 dargestellt als eine Kehrgewindewalze und ein darin geführter Changierfadenführer, der den Faden über die Länge der Spule 33 hin- und herführt (Changier- hub, Doppelhub). Dabei umschlingt der Faden hinter der Changier¬ einrichtung 27 eine nur in Fig. 1 dargestellte Kontaktwalze 28. Die Kontaktwalze 28 liegt auf der Oberfläche der Spule 33 an. Sie dient zur Messung der Oberflächengeschwindigkeit der Spule 33. Die Spule 33 wird auf einer Hülse 35 gebildet. Die Hülse 35 ist auf einer Spulspindel 34 aufgespannt. Die Spindel 34 wird durch Spindelmotor 36 und Spindelsteuerung 37 derart angetrieben, daß die Oberflächenge¬ schwindigkeit der Spule 33 konstant bleibt.Dadurch nimmt die Spindel¬ drehzahl im Laufe der Spulreise hyperbolisch ab. Um die Oberflächen¬ geschwindigkeit der Spule 33 konstant zu halten, wird als Regelgröße die Drehzahl der frei drehbaren Kontaktwalze 28 an der Kontaktwal¬ zenwelle mittels einer ferromagnetischen Einlage und eines magnetis¬ chen Impulsgebers abgetastet, und der Spindelmotor 36 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Impulsgebers gesteuert.
Die Changiereinrichtung 27 wird angetrieben durch einen Changiermo¬ tor 56. Der Changiermotor 56 wird durch eine Chan¬ giersteuereinrichtung 57 gesteuert (Fig. 2).
Hinter der zweiten Streckgalette 19.2. ist ein Fadenspannungssensor( = Fadenzugkraftmesser) 8 im Fadenlauf vorgesehen. Durch diesen wird ein Signal erzeugt, das die Fadenzugkraft repräsentiert. Das von dem Fadenspannungssensor ausgegebene Signal wird noch geglättet, bevor es dem Rechner zugeführt wird. Dazu wird das Ausgangssignal zunächst dem Filter 61 aufgegeben. In dem Filter 61 werden periodische Änderungen der Fadenzugkraft, die in ihrer Frequenz der Changier¬ frequenz entsprechen, geglättet. Es erscheinen daher in dem Aus¬ gabegerät der Fadenzugkraft nur solche Änderungen, die durch andere als kurzfristige Ereignisse hoher Frequenz verursacht werden. In den auf diese Weise geglätteten Verlauf der Fadenzugkraft gehen aber nun noch solche Fadenzugkraftschwankungen ein, welche auf einer Ände¬ rung der Changiergeschwindigkeit beruhen. Änderungen der Fadenzug¬ kraft werden auch hervorgerufen durch die Changierbewegung an sich, d.h. dadurch, daß der Faden längs der Spule hin- und hergeführt wird. Dabei verlängert und verkürzt sich der Fadenweg zwischen dem Kopf- fadenführer 25 und der Changiereinrichtung periodisch mit der Folge einer entsprechenden Änderung der Fadenzugkraft. Diese Fadenzug¬ kraftänderungen haben dieselbe Frequenz wie die Changierung. Die Changierfrequenz ist vorgegeben durch die Anzahl der Doppelhübe (eine Hin- und Zurückbewegung des Changierfadenführers) pro Zeitein- heit. Übliche Werte liegen zwischen 500 und 1500 Doppelhübe/min. Die Beinflussung des Fadenzugkraftsignals durch diese kurzzeitigen Schwankungen kann ebenfalls eliminiert werden, indem das Ausgangs¬ signal des Fadenzugkraftmessers 8 über den Filter 61 gegeben wird. Dieser Filter enthält übliche elektronische Bauelemente, die die gewünschte, möglichst einstellbare Glättung des Ausgangssignals bewir¬ ken. Durch geeignete Einstellung dieses Filters wird erreicht, daß auch solche Fadenspannungsänderungen, die mit der Changierfrequenz auftre¬ ten, eliminiert und zu einem Mittelwert umgeformt werden. Es ist jedoch in Anwendung der Erfindung alternativ auch möglich, diese Fadenzugkraftschwankungen mit einer eingespeicherten Vorgabe der Changierfrequenz zu vergleichen und nur das Differenzsignal als Bezugswert weiter auszuwerten (s. hierzu weiter unten).Das um die hochfrequenten Anteile bereinigte Signal wird sodann dem Faden¬ spannungsausgabe-Geräte aufgegeben.
In dem Gerät 48 wird die laufend gemessene Fadenzugkraft als Fadenzugkraftschrieb ausgegeben (Fadenspannungsschrieb). Das Aus¬ gangssignal des Gerätes 48 wird einer Rechnereinheit 46 vorgegeben. In dem Rechner 46 kann der Fadenspannungsschrieb für die gesamte Spulreise oder wesentliche - ausgewählte - Teile der Spulreise abge¬ speichert werden. Gleichzeitig erfolgt eine Verarbeitung des Fadenzug¬ kraftsignals in einer Weise, die Gegenstand dieser Anmeldung und der später beschriebenen, Ausführungsbeispiele ist.
Der Rechneraufbau für alle Ausführungsbeispiele ist für beide Figuren identisch dargestellt. Der Rechner weist zunächst eine Vergleichseinheit 58 auf. Diese Vergleichseinheit hat - in einem Anwendungsbeispiel der Erfindung - die Aufgabe, die Changiergeschwindigkeit des Changier¬ gesetzspeichers 47 sowie das Fadenzugkraftsignal des Fadenspannungs- ausgabegeräts 48 miteinander in Beziehung zu setzen. Dadurch wird ermittelt, inwieweit der Fadenzugkraftverlauf abhängig ist von dem Verlauf der Changiergeschwindigkeit. Dabei interessieren insbesondere die zeitlichen Änderungen der Changiergeschwindigkeit. Sowohl die Höhe der Änderung als auch die Änderungsgeschwindigkeit, also die Änderung, abgeleitet nach der Zeit, haben einen Einfluß auf die Fadenzugkraft. Durch zuvor ermittelte Umrechnungsfaktoren läßt sich der Verlauf der Changiergeschwindigkeit umrechnen in eine hypothe¬ tische Zugkraft, wie sie durch Änderung der Changiergeschwindigkeit verursacht würde. In diesen hypothetischen Zugkraftverlauf können auch - wie oben erwähnt - die Änderungen aufgenommen werden, die sich durch die Changierbewegung selbst ergeben. Die Ermittlung der Umrechnungsfaktoren wird weiter unten beschrieben. Jedenfalls wird der aus der Changiergeschwindigkeit abgeleitete hypothetische Wert der Fadenzugkraft von dem tatsächlichen Wert der Fadenzugkraft abgezo- gen. Das Differenzsignal zeigt sodann die Fadenzugkraftänderungen, die nicht von der Änderung der Changiergeschwindigkeit und der Changier¬ bewegung verursacht worden sind. Dieses Fadenzugkraftsignal ist im Rahmen dieser Anmeldung als Bezugssignal B bezeichnet. Die geschil¬ derte Herstellung des Bezugssignals findet auch bei dem Ausführungs- beispiel nach Fig. 2 statt, ist dort jedoch nicht gezeigt. Es sei aus¬ drücklich darauf hingewiesen, daß dieses Bezugssignal, das zu der Changierung in Beziehung gesetzt ist, bereits den Erfordernissen dieser Anmeldung nach einer mehrdimensionalen Qualitätsüberwachung entspricht und zur Auswertung geeignet ist. Im folgenden werden weitere Betrachtungsdimensionen beschrieben. Dabei sei erwähnt, daß diese weiteren Betrachtungsdimensionen auch unmittelbar auf das Fadenzukraftsignal 48 angewandt werden können und zu einer ähn¬ lichen Erhöhung der Aussagekraft dieses Fadenzugkraftsignals führen. Durch den hier geschilderten Bezug zu dem vorgegebenen Changierge- setz ergibt sich jedoch eine Verfeinerung der Aussage.
Das Bezugssignal B wird also einer weiteren Vergleichseinrichtung 66 des Rechners 46 aufgegeben. In dieser Vergleichseinheit wird einerseits das aus der Fadenzugkraft gewonnene Bezugssignal evtl. noch einmal weiter verarbeitet zu einer daraus abgeleiteten Größe, wie z.B. dem Mittelwert, der ersten oder zweiten Ableitung (zeitliche Änderung), der Standardabweichung, der Rauhigkeit des Signalverlaufs o.a. Anderseits wird der Bezugswert bzw. die daraus abgeleitete Größe verglichen mit einem weiteren Parameter. Hierbei kommt grundsätzlich ein Ver- fahrens- und/oder ein Produktparameter in Betracht. In Figur 1 wird als weiterer Zustandsparameter der Durchmesser der Spule 33 laufend erfaßt oder eine von dem Durchmesser abgeleitete Größe. Als solche Größe kommt auch das Gewicht in Betracht. Es gehen allerdings sodann Störfaktoren, wie die Dichte der Wicklung, eingeschlossene Luft, Kreuzungswinkel o.a. mit ein. Daher kann das ermittelte Gewicht nicht als Absolutwert betrachtet werden. Zur Messung des Durchmessers wird die Drehzahl der Spindel 34 und die Drehzahl der Kontaktwalze 28, die auf der Oberfläche der Spule anliegt, gemessen. Hierzu dienen ferromagnetische Einlagen 30, 38 in der Spindel 34 wie auch der Kontaktwalze 28 sowie entsprechende Impulsgeber 31, 39. Während die Drehzahl der Kontaktwalze 28 gleichzeitig als Regelgröße für die Verstellung des Spindelmotors 36 über Spindelsteuerung 37 dient (s.oben), wird die Drehzahl der Spindel 34 auch noch - worauf in Verbindung mit Fig. 2 bereits hingewiesen wird - zur Steuerung der Changiereinrichtung 27 verwandt. Zusätzlich werden jedoch beide Signale umgerechnet zum Durchmesser D. Hierzu dient eine Rechnereinheit 67, der beide Signale aufgegeben werden. Das Durchmessersignal wird sodann der Vergleichseinrichtung 66 auf¬ gegeben. Alternativ kann aus dem Durchmessersignal auch ein weiteres Signal abgeleitet werden, das der Vergleichseinrichtung 66 anstelle des Durchmessersignals oder zusätzlich aufgegeben wird. Als solches abgeleitetes Signal kommt insbesondere das Quadrat des Durchmessers oder die erste mathematische Ableitung des Quadrats des Durch¬ messers in Betracht. Diese Ableitung muß - da die Fadengeschwindig- keit konstant ist, ebenfalls eine Konstante sein. Die erste Ableitung ist nämlich proportional der zugelieferten Fadenmenge. Abweichungen lassen daher auf eine Störung des Verfahrens schließen. Wenn in der Vergleichseinheit 66 festgestellt wird, daß diese Abweichungen zu¬ sammenfallen mit Störungen der Fadenzugkraft lassen sich entscheiden- de Rückschlüsse auf die Verfahrensführung und das Produkt ziehen, sei es der Faden oder die daraus gewickelte Spule.
In der Vergleichseinrichtung 66 erfolgt also ein Vergleich zweier Zustandsparameter. Dabei ist das Wort "Vergleich" in dem weitesten Sinne zu verstehen. Es kann sich hierbei um eine Differenzbildung handeln. Dabei ist zunächst für beide Parameter eine einheitliche Größenordnung herzustellen. Es kann sich aber auch um einen Ver¬ gleich im nicht-mathematischen Sinne handeln. So können bei beiden Signalen Krisenverläufe, z.B. Extremwerte, ermittelt und festgestellt werden, ob die Extremwerte bei beiden Parametern zeitlich zusammen¬ fallen oder zumindest in einem zeitlichen Zusammenhang stehen. Wenn sich ein solcher zeitlicher Zusammenhang ergibt, läßt dies einen Rückschluß auf bestimmte Fehler zu. Ebenso kann aber auch das Gegenteil gelten; d.h.: wenn Krisenverläufe nur bei einer dieser Größen auftreten, so kann das ein Indiz für bestimmte Fehler oder Fehlerursachen sein.
Ebenso ist es möglich, daß die Parameter nach einer bestimmten Gewichtung zueinander in Beziehung gebracht werden.
Letztlich wird das Ausgangssignal der Vergleichseinheit 66 einer weiteren Vergleichseinheit 59 vorgegeben. In dieser Vergleichseinheit kann ein Vergleich mit einem Sollwert erfolgen, der durch Sollwert¬ geber 60 vorgegeben wird. Aus diesem Vergleich wird das Quali- tätssignal gebildet und vom Rechner abgegeben.
Die Qualitätssignale Q, die - wie zuvor beschrieben - erzeugt worden sind, werden wie folgt weiterverarbeitet: Das Qualitätssignal kann als optischer oder akustischer Alarm oder als Schrieb ausgegeben werden. Mit dem Schrieb wird die erzeugte Spule markiert und klassifiziert. Diese Ausgangssignale des Rechners 46 können insbesondere verwandt werden als Regelgröße zur Regelung eines Einstellparameters des Spinn- und Verstreckprozesses. Die Ausgangssignale des Rechners 46 können aber auch zur Qualitätskennzeichnung der erzeugten Spulen verwandt werden, die nach dem Verfahren erzeugt worden sind.
Hierzu werden durch den Sollwertgeber Toleranzwerte für den Bezugs¬ wert bzw. die daraus abgeleiteten Größen, sowie Fehlergrenzen festge¬ legt, nach denen bemessen wird, ob eine Spule mit A-Qualität, B- Qualität oder als Ausschuß zu bewerten ist.
Das Qualitätssignal Q kann aber auch lediglich als Alarmsignal dienen und z.B. zur Unterbrechung des Prozesses und zur Vermeidung der Abfallproduktion benutzt werden.
Das Qualitätssignal kann - alternativ oder zusätzlich - insbesondere einem oder mehreren der Steuereinrichtungen
22 für die Streckengalette 16 und/oder 23.1.,23.2. für die zweite Streckengalette 19.1. und/oder 19.2. zur Beeinflussung der Verstreckung
24 zur Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit,
45 zur Steuerung der Pumpendrehzahl,
49 zur Steuerung der Extruderdrehzahl, 50 zur Steuerung der Heizeinrichtung,
51 zur Steuerung der Kühleinrichtung (Anblas¬ geschwindigkeit)
37 zur Steuerung der Aufwickelgeschwindigkeit
52 zur Steuerung der Galettenheizung 45 zur Steuerung der Pumpe der Dosiereinrichtung aufgegeben werden. Die Extrudersteuerung wird insbesondere dann angesteuert, wenn keine Dosierpumpe 9 verwandt wird. In diesem Fall wirkt der Extruder als Pumpe und durch die Ansteuerung der Ex¬ trudersteuerung, d. h. durch die Drehzahl des Extruders kann die Ausstoßleistung des Extruders beeinflußt werden.
Wenn eine Dosierpumpe 9 verwandt wird, kann die Durchsatzmenge durch den Spinnkopf 10 und die Spinndüse 11 durch Ansteuerung der
Pumpensteuerung 45, also die Drehzahl der Dosierpumpe 9, beeinflußt werden.
Durch die Ansteuerung der Kühlluftsteuerung 51 wird die Abkühlung beeinflußt. Dies wirkt sich auf den Fadentiter aus. Insbesondere ist es auch möglich, durch Verwendung besonderer Kühleinrichtungen, durch die die Filamentscharen und/oder die Spinndüse sektorenweise gekühlt wird, die Gleichmäßigkeit der Einzelfilamente zu beeinflussen.
In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 sind einzelne Anlage¬ teile möglicherweise austauschbar, entsprechend werden in diesem Falle andere Parameter angesteuert. Insbesondere kann der Extruder durch eine Austragspumpe ersetzt werden und es sind auch verschiedene weitere Möglichkeiten der Kühlung der Filamentschar gegeben. Ebenso kann eine weitere Heizung in den oder anstatt der Verstreckeinrichtun¬ gen vorgegeben werden.
Bei heutigen Hochgeschwindigkeits-Spinnverfahren kann auch die Verstreckung durch Galetten fortfallen. In diesem Fall wird der Faden entweder durch eine einzige Galette von der Spinndüse abgezogen und zu dem Spulkopf befördert oder unmittelbar von der Aufspuleinrich- tung von der Spinndüse abgezogen. Andererseits kann die Verstreckung auch durch weitere Elemente, z. B. eine weitere Heizeinrichtung, insbesondere ein Heizrohr, zu ersetzen oder zu ergänzen sein.
Durch Ansteuerung der Abzugssteuerung 24 wird die Drehzahl der Galette 16 und der Galetten 19.1. und 19.2. beeinflußt, ohne daß das Drehzahlverhältnis sich ändert. In diesem Fall bleibt die Verstreckung konstant, die Fadengeschwindigkeit wird jedoch verändert. Hierdurch kann der Titer beeinflußt werden.
Durch die Ansteuerung der Strecksteuerung 23.1. oder 23.2. wird das Drehzahlverhältnis zwischen den Galetten 19.1./19.2./16 beeinflußt und damit das Streckverhältnis verändert. Durch die Veränderung des Streckverhältnisses können die Festigkeitsverhältnisse des Fadens, aber auch der Titer verändert werden.
Durch die Spindelsteuerung kann schließlich auch die Umfangsge¬ schwindigkeit der Spule 33, die durch Kontaktwalze 28 geregelt wird, mittels des Qualitätsparameters angesteuert werden. Hierdurch ergibt sich insbesondere eine Beeinflussung des Spulenaufbaus und der Fadenzugkraft, mit der der Faden auf der Spule abgelegt wird.
Andererseits können die zuvor geschilderten Einflußparameter mit dem Verfahren nach dieser Erfindung sicherer als bisher erfaßt werden, wenn zuvor durch Versuche ermittelt wird, daß Fehler hinsichtlich dieser Einflußparameter zu einem charakteristischen Verlauf der korrigierten Parameter führen. So können insbesondere erfaßt werden: Änderung des Titers durch Verstellung der Pumpendrehzahl 44, der Heizung 5, durch Verschmutzung der Düse, durch Änderung der Abzugsgeschwindigkeit der Galette 16 - Fehlen von Filamenten, z. B. durch Filamentbruch Fehlen der Präparation (Verbrauch der Präparationsflüssigkeit, Störung der Präparationsrolle 13)
Änderung des Streckverhältnisses, z. B. durch Verschmutzung oder Abrieb der Galetten 16, 19.1., 19.2. - Änderung der Festigkeitseigenschaften, z. B. durch Führen der
Heizung 53
Änderung der Aufwickelgeschwindigkeit, z. B. durch ungleich¬ förmigen Lauf der Kontaktwalze 28.
Es wurde in den dargestellten Ausführungsbeispielen bereits darauf hingewiesen, daß das Qualitätssignal durch Zusammenschau der Faden¬ spannung und des Spulengewichts, der Fadenspannung und einer an einer anderen Stelle gemessenen Fadenspannung, der Fadenspannung und des Changiergesetzes gewonnen werden kann. Weitere Parameter sind:
Die Ausbauchung der Stirnseiten der Spule, die durch optische oder pneumatische Abtastung ermittelt werden kann, Geräuschbildung und Geräuschanalyse, das Spulengewicht.
In Figur 2 ist ein Ausfuhrungsbeispiel dargestellt, bei dem als weiterer Parameter die Fadenzugkraft vorgegeben wird, wie sie zwischen den beiden Streckgaletten 19.1 und 19.2 gemessen wird. Hierzu ist zwischen den beiden Galetten ein Fadenzugkraftmesser 68 angeordnet. Dieser Fadenzugkraftmesser ermittelt die Fadenzugkraft des in der Streck- und Fixierzone laufenden Fadens. Diese Fadenzugkraft wird einerseits bestimmt durch die Geschwindigkeit der Galetten 19.1 und 19.2, darüberhinaus aber auch durch die Heizeinwirkung der Heizeinrichtung 53 in der Galette 19.1 sowie durch weitere Faktoren. In diese Faden- Zugkraft geht jedoch nicht ein, die Fadenzugkraftschwankung, die durch IS
die Aufwicklung und Changierung - also im Fadenlauf nach der Galette 19.2 entsteht. Die Fadenzugkraftmessung durch den Fadenzug¬ kraftsensor 68 ist also einerseits sehr viel näher an der Entstehung und Bearbeitung des Fadens, ist aber andererseits von der Weiterver- arbeitung, also insbesondere Aufwicklung weitgehend unabhängig. Die durch den Fadenzugkraftmesser 68 und den Fadenzugkraftmesser 8 sich ergebenden Verläufe, evtl. nach Bereinigung der Changiereinflüsse, werden demnach in der Verεleichseinrichtuns; 66 miteinander ver- glichen. Bei diesem Vergleich kann die zeitliche Korrelation von Krisenverläufen etc. festgestellt werden. Man kann abweichende Ver¬ laufstendenzen feststellen. Man kann (singuläre Ereignisse in der einen oder anderen Zone feststellen). Aus all dem lassen sich Qualitätsaus¬ sagen gewinnen, die von besonderer Aussagekraft für die Verfahrens¬ führung sowie die Qualität des Produktes sind.
BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG
1 Faden 2 Fülleinrichtung
3 Extruder
4 Motor
5 Heizeinrichtung
6 Schmelzeleitung 7 Druckfühler
8 Fadenzugkraftmesser, Fadenspannungsmesser
9 Pumpe
10 Spinnkopf
11 Düse 12 Filamente
13 Präparationswalze
14 Kühlschacht
15 Anblasung
16 Abzugsgalette 17 Überlaufrolle
18 Antriebsmotor, Galettenmotor
19 Streckgaletten
20 Überlaufrollen
21 Antriebsmotoren 22 Frequenzgeber
23 Frequenzgeber, Streckverhältnissteuerung
24 Abzugssteuerung
25 Kopffadenführer
26 Changierdreieck 27 Changiereinrichtung 28 Kontaktwalze
30 ferromagnetische Einlage
31 Impulsgeber 33 Spule 34 Spindel
35 Spulhülse
36 Antriebsmotor, Spindelmotor
37 Spindelsteuerung
38 ferromagnetische Einlage 39 Impulsgeber
42 Vergleichsschaltung
44 Pumpenmotor
45 Pumpensteuerung
46 Rechnereinheit 48 Fadenspannungsausgabe-Gerät
49 Extrudersteuerung, Motorsteuerung
50 Heizungssteuerung
51 Kühlsteuerung
52 Heizungssteuerung 53 Galettenheizung
54 Logik-Baustein
55 Rechteck
56 Changiermotor
57 Changiersteuereinrichtung 58 Vergleichseinheit
59 Vergleichseinheit
60 Sollwertgeber
61 Bauelement, Filter
62 Speicher 63 Speicher Filter Multiplikationsbaustein Vergleichseinrichtung Rechnereinheit Fadenzugkraftmesser

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem Herstellungsprozeß eines synthetischen Fadens, bei dem ein von der Prozeßführung ab¬ hängiger erster Parameter laufend gemessen, der so gewonnene Meßwertverlauf laufend ausgewertet und in Abhängigkeit von der
Auswertung des Meßwertverlaufes oder eines daraus abgeleiteten Verlaufes ein Indikationssignal erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein zweiter von der Prozeßführung abhängiger Para¬ meter als Referenzparameter laufend gemessen und ausgewer¬ tet wird
- und daß das Indikationssignal erzeugt wird, wenn bei dem ersten und mindestens einem weiteren Parameter ein fehler¬ typisches Verhalten festgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Parameter gleichzeitig verglichen oder zeitlich korreliert werden und, falls der gleichzeitige Vergleich oder die zeitliche Korrelation auf ein fehlertypisches Verhalten bezüglich des normalen Prozeßverlaufes hinweisen, ein auf dem Vergleich oder der Korrelation basierendes Indikationssignal erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Parameter verknüpft werden und, falls die Ver¬ knüpfung auf ein fehlertypisches Verhalten bezüglich des normalen Prozeßverlaufes hinweist, ein auf dieser Verknüpfung basierendes Indikationssignal erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung der mindestens zwei Parameter oder deren Verknüpfung und/oder zeitlichen Korrelation durch Vergleich der jeweiligen Meßwertverläufe oder verknüpften und/oder zeitlich korrelierten Verläufe mit zuvor ermittelten charakteristischen Ver¬ läufen als Fehlermaske in einem Speicher abgelegt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß für zumindest einen der von der Prozeßführung abhängigen Parameter Krisenverläufe ermittelt, gespeichert und mit dem gemessenen Verlauf des Parameters auf Übereinstimmung verglichen werden, - bei Übereinstimmung ein Vorsignal erzeugt wird, und durch Verknüpfung des anderen von der Prozeßführung ab¬ hängigen Parameters mit dem Vorsignal das tatsächliche Auftreten von Krisensituationen ermittelt und das Indikations¬ signal erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Prozeßparameter Faden- und/oder Spulenparame¬ ter sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als Prozeßparameter die Fadenspannung in der Aufwickelzone und als Referenzparameter die Fadenspannung vor einer Galette gemessen wird, welche - im Fadenlauf - vor der
Aufwickelzone angeordnet ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Verknüpfung nichtsymmetrisch ist.
PCT/EP1994/001316 1993-04-29 1994-04-26 Verfahren zur fehlerdiagnose in einem herstellungsprozess eines synthetischen fadens WO1994025869A1 (de)

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