Verfahren zur Überwachung der Gleichmässigkeit von Spinnfaserkabeln

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung oder Messung der Gleichmäßigkeit von Spinnfaserkabeln durch mechanische Tastorgane im Zuge der Kabelherstellung auf der Bandstraße.

[0002] Bei der Herstellung von Synthesefasern ist es erforderlich, den ersponnenen Filamenten durch eine Reihe von Nachbehandlungsschritten die gewünschten textilen Eigenschaften zu verleihen. Nachbehandlungsschritte, die in aller Regel erforderlich sind, bestehen z.B. im Verstrecken, im Fixieren, dem Kräuseln und gegebenenfalls dem Schneiden der Endlosfilamente zu Stapelfasern. Diese Nachbehandlungsschritte werden in der Technik in der Regel auf sogenannten Bandstraßen ausgeführt, indem man zuerst die Filamentschar vieler Spinndüsen zu einem Spinnkabel zusammenfaßt und dieses in Kannen ablegt und dann widerum eine große Schar dieser Spinnkabel facht und gemeinsam auf einer Bandstraße den o.g. Nachbehandlungsschritten wie Verstreckung fixieren, kräuseln usw. unterwirft. Die auf diese Weise gleichzeitig nachbehandelten Spinnfaserkabel enthalten eine sehr große Zahl, in der Regel einige Hunderttausend bis einige Millionen Einzelfilamente.

[0003] Besonders für die Herstellung von Spinnfaserkabeln die anschließend als sogenannte Konverterkabel, Reißkabel oder Füllfaserkabel weiterverarbeitet werden sollen, ist eine gleichmäßige Kabelqualität, insbesondere eine konstante Filamentzahl entscheidend. Jede Änderung der Kabelstärke führt zu einer Unregelmäßigkeit im Endprodukt, was einer Qualitätseinbuße gleichkommt.

[0004] Aus technischen Gründen, z.B. weil die in Kannen abgelegten Kabel der frisch ersponnenen Filamente nicht unendlich lang sind, sind Störungen durch Auslaufen von Lieferkannen und das dann notwendige Nachziehen von Ersatzspinnkabeln unvermeidbar. Auch Störungen im Ausspinnvorgang, die zum Reißen einzelner Filamente und zum Verklumpen und zu Tropfenbildungen führen können, ergeben sogenannte Hartstellen im Spinnfaserkabel und mindern dessen Qualität. Es ist daher erforderlich, die Spinnfaserkabel auf Unregelmäßigkeiten zu überwachen, um die Anteile der Endprodukte, die durch die Unregelmäßigkeit einen Qualitätsverlust erlitten haben, aus dem Produktionsprozeß ausschleusen zu können. Die Überwachung der Spinnfaserkabel erfolgt meist visuell durch das Bedienungspersonal. Für spezielle Einsatzgebiet sind auch bereits automatische Vorrichtungen beschrieben worden, die die Auswirkungen von Kabelunregelmäßigkeiten auf das Endprodukt minimieren sollen.

[0005] Vorrichtungen, die diesem Zweck dienen sind beispielsweise aus der DE-AS-21 44 104, der DE-OS-24 00 293 oder der deutschen Patentschrift Nr. 11 208 bekannt. Die aus der DE-AS-21 44 104 und DE-OS-24 00 293 bekannten Vorrichtungen arbeiten mit Tastrollen, die die Dicke des Faserkabels abtasten. Bei der Vorrichtung der DE-PS 11 208 wird für diesen Zweck ein sogenannter Tastsattel eingesetzt, der von Dickstellen des Kabels emporgeworfen werden soll.

[0006] In der DE-OS 33 06 687 wird eine Vorrichtung beschrieben zum Zusammenführen von mehreren Teilkabeln eines Synthesefaserkabels vor der Kräuselkammer mittels verschwenkbarer Ableitwalzen, die Kabelspannungsmeß- und Reguliereinheiten aufweist. Diese Messung der Kabelspannung dient hier ausschließlich zur automatischen Regelung der Ableitwalzen, so daß das Zusammenführen der Teilkabel optimiert wird. Die Vorrichtung dient nicht dazu die Qualität der Teilkabel zu erfassen.

[0007] Die vorliegende Erfindung stellt dem gegenüber ein Verfahren zur Verfügung, mit dem die Qualität eines Synthesefaserkabels überwacht und gegebenenfalls bewertet werden kann.

[0008] Es wurde gefunden, daß sich diese Aufgabe überraschenderweise durch eine laufende Überwachung der mechanischen Spannung des Synthesefaserkabels lösen läßt.

[0009] Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Überwachung oder Messung der Gleichmäßigkeit von Synthesefaserkabeln durch mechanische Tastorgane, während der Herstellung auf der Bandstraße bei dem die mechanische Spannung des laufenden Kabels vor einer das Kabel mit definierter Geschwindigkeit transportierenden Walzenanordnung gemessen wird und als Maß für die Gleichmäßigkeit des Faserkabels dient.

[0010] Walzenanordnungen, die auf Bandstraßen dem Kabeltransport mit definierter Transportgeschwindigkeit dienen, sind so konstruiert, daß das über die Walzen laufende Kabel durch Reibung auf der Walzenoberfläche praktisch die Umfangsgeschwindigkeit der Transportwalzen annimmt.

[0011] Einzelne Walzen sind in der Regel nicht ausreichend, einem Kabel eine definierte Transportgeschwindigkeit zu vermitteln, da die Reibung zwischen Kabel und Walzenoberfläche nicht groß genug ist und daher meist ein gewisser Schlupf auftritt.

[0012] Walzenanordnungen, die einem Kabel eine definierte Geschwindigkeit erteilen können, enthalten daher zwei oder mehrere - gängig sind z.B. bis zu sieben Walzen (sog. Septetts) - Walzen, die entweder so angeordnet sind, daß sie das Kabel nacheinander mit möglichst großem Umschlingungswinkel passiert oder sie sind als Quetschwalzenpaare ausgeführt.

[0013] Quetschwalzenpaare bestehen aus einer festen und einer mit großem Druck auf die feste Walze drückenden beweglichen Walze. Das zu transportierende Kabel wird in den Walzenspalt des Quetschwalzenpaares eingezogen und mit der Umfangsgeschwindigkeit der Quetschwalzen transportiert. Hierbei ergibt sich vor den Quetschwalzen, d.h. stromaufwärts davon, eine aus dem Gesamtaufbau der Kabelstraße resultierende Kabelspannung die im Normalbetrieb um einen Normalwert statistisch schwankt. Walzenanordnungen, die einem Kabel eine definierte Transportgeschwindigkeit vermitteln können, werden im Folgenden als Transportwalzenanordnungen bezeichnet. Transportwalzenanordnungen finden sich an vielen Kabelbehandlungsvorrichtungen als Einzugswalzen z.B. an Trocknern, Kräuselkammern, Reißstrecken, Schneidemaschinen usw.

[0014] Die Messung der mechanischen Kabelspannung erfolgt daher vorzugsweise in einem vor den Einzugswalzen eines Kabelbehandlungsaggregats z.B. einer Reißstrecke oder einer Stauchkammer liegenden Messbereich, der mit einem Spannungsmessgerät an sich bekannter Bauart ausgestattet ist. Gerät eine Störung des Synthesefaserkabels in Form eines dickeren oder schwächeren Kabelstücks in die Einzugswalzen (Transportwalzenanordnung) des überwachten Aggregats, so zeigt sich diese Störung als Veränderung der Kabelspannung vor den Einzugswalzen, die mit an sich bekannten Spannungsmessköpfen gut meßbar ist. Besteht die Transportwalzenanordnung aus einem Walzenmultiplett, so führt eine Störung in Form einer Verdickung des Kabels zu einem Spannungsanstieg, eine Dünnstelle des Kabels zu einem Spannungsabfall. Besteht die Transportwalzenanordnung aus einem Quetschwalzenpaar so führt eine Verdickung des Faserkabels beim Durchlaufen durch den Walzenspalt zu einem Spannungsanstieg, eine Dünnstelle des Kabels zu einem Spannungsabfall, wenn das Kabel auch stromabwärts von dem Quetschwalzenpaar unter Zugspannung steht. Steht das Kabel stromabwärts von der Quetschwalze nicht mehr unter Spannung, was z.B. hinter den Einzugswalzen einer Stauchkammer (Kräuselkammer) der Fall ist, so kehren sich die Effekte um: Eine Kabelverdickung führt zu einem Spannungsabfall, eine Dünnstelle provoziert einen Spannungsanstieg. Auch sogenannte "harte Stellen", die beispielsweise durch eine Anhäufung von gerissenen und unter Bildung eines knotenartigen Polymerisattropfens zusammengelaufenen Filamenten (sogenannte Klecker) entstehen, führen beim Passieren der als Quetschwalzen ausgebildeten Einzugswalzen eines überwachten Aggregats, z.B. einer Stauchkammer, zu einem scharfen Spannungsanstieg des Kabels im Bereich vor den Einzugswalzen, wenn das Kabel hinter den Quetschwalzen (wie in einer Stauchkammer) nicht mehr unter Zugspannung steht.

[0015] Je nach der Ausdehnung der Störstelle des Synthesefaserkabels ergeben sich kürzere oder längere Spannungsänderungen vor den Einzugswalzen. Häufigkeit und Ausdehnung der Spannungsabweichungen stellen somit ein zuverlässiges Maß für die Qualität des überwachten Synthesefaserkabels dar.

[0016] Die Auswertung der Meßergebnisse kann in verschiedener Weise erfolgen, je nach dem welche Aussage über die Kabelqualität gewünscht wird. Sollen z.B. Störstellen des Kabels grundsätzlich vor der Weiterverarbeitung ausgeschlossen werden, so kann eine positive oder negative Spannungsänderung z.B. unmittelbar zur Abschaltung des Kabeltransports benutzt werden. Soll die fehlerhafte Stelle an einer geeigneten Stelle aus dem Produktstrom ausgeschleust werden, so kann sie bei Auftreten der Spannungsänderung z.B. signiert werden. Das Spannungsignal kann aber auch z.B. einen Zeitmesser starten, der in Abhängigkeit von der Kabelgeschwindigkeit das Ausschleusen des fehlerhaften Produkts steuert.

[0017] Beispielsweise kann ein durch die Spannungsänderung ausgelöstes Alarmsignal dazu benutzt werden eine Signallampe im Bereich der dem Walzenpaar nachgeschalteten Kabelbehandlungsvorrichtung z.B. der Kräuselmaschine einzuschalten die dem Bedienungsmann anzeigt, daß ein nicht tolerierbarer Kabelfehler entstanden ist. Gleichzeitig kann beispielsweise im Bereich des Kabelabtaflers ein Signal ausgelöst werden und nach entsprechender Durchlaufzeit der Störung durch den Fixierer kann vor der Schneidmaschine ein Signal ausgelöst werden, welches es ermöglicht die Kannenabfüllung rechtzeitig zu unterbrechen und die aus der Kabelunregelmäßigkeit resultierenden nicht typgerechten Produktionsanteile auszuschleusen. Das durch die Spannungsänderung erzeugte Signal kann auch, wie oben bereits gesagt, dazu benutzt werden, die Störstelle des Spinnfaserkabels durch einen Signierfarbstoff zu markieren. Die nicht typkonformen Produktionsanteile können dann von Hand oder automatisch, beispielsweise vor der Kabelablage oder an der Schneidemaschine, entfernt werden.

[0018] Damit nicht bereits geringfügige statistische Spannungsänderungen im Synthesefaserkabel die im Störfall fälligen Maßnahmen auslösen, werden vorzugsweise nur solche positive und/oder negative Spannungsänderungen des Kabels ausgewertet, die über einer vorgegebenen positiven und/oder negativen Triggerschwelle d.h. außerhalb eines vorgegebenen Schwellwertfensters, liegen. Die Höhe der Schwelle wird so festgelegt, daß sie über den im Normalbetrieb auftretenden statistischen Spannungsänderungen liegt.

[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber nicht nur dazu geeignet, bei auftretenden Störungen des Spinnfaserkabels bestimmte Alarmeinrichtungen oder Störfallmaßnahmen auszulösen, sondern die Spannungsänderungen können auch nach Häufigkeit und/oder Ausdehnung gezählt bzw. integriert werden. Der dadurch erhaltene Meßwert kann auf die Einheit der Laufzeit oder Lauflänge des Kabels normiert werden und stellt dann ein Maß für die mittlere Kabelqualität im Meßintervall dar.

[0020] Wird von dem Spannungsmessgerät ein analoges Signal abgeleitet so kann auf einem Schreiber jede Änderung der Stärke des Spinnfaserkabels kontinuierlich überwacht werden. Auch hierbei kann ein Grenzwert des Analogsignals festgelegt werden, bei dem die oben beschriebenen Störfallmaßnahmen ausgelöst werden.

[0021] Die Messung der Kabelspannung kann kontinuierlich, d.h. ohne Unterbrechung erfolgen, wobei man ein Spannungssignal erhält das der ständigen Kontrolle der Kabelqualität dienen kann. Die Messung kann aber auch intermittierend in kurzen Zeitabständen erfolgen. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, wenn z.B. eine einzige Auswertungs- und Regelvorrichtung für mehrere Meßstellen vorgesehen ist. Der Auswertungsrechner arbeitet dann quasi im time sharing Verfahren.

[0022] Zweckmäßigerweise wird die Auswertung der Signalfolge zur Bestimmung der Kabelqualität von einem Rechner vorgenommen, der die Ergebnisse in Echtzeit ausgeben kann und damit gewünschtenfalls eine Prozeßsteuerung ermöglicht.

[0023] Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich alle bekannten Meßvorrichtungen für mechanische Spannung von Spinnfaserkabeln. Gut geeignet sind insbesondere solche Vorrichtungen, die mit einer Tänzerwalze arbeiten, d.h. einer unter Druck auf dem Kabel aufliegenden, zwischen zwei festen Walzen angeordneten beweglichen Walze. Die Tänzerwalze kann dabei in unterschiedlicher Weise gesteuert werden, beispielsweise ist es möglich, durch die Tänzerwalze eine relativ lange Schlaufe des Kabels bilden zu lassen, so daß das Kabel die Tänzerwalze etwa 180° umschlingt. Die Tänzerwalze wird in dieser Position durch Federkraft gehalten, so daß jede Spannungsänderung des Kabels zu einer Positionsänderung der Tänzerwalze führt. Die Positionsänderung der Tänzerwalze wird dann in an sich bekannter Weise in ein elektrisches Analog- oder Digitalsignal umgewandelt und in der oben beschriebenen Weise weiter aufbereitet. Eine Tänzerwalze kann aber beispielsweise auch in der Weise betrieben werden, daß sie durch eine ständig gemessene Kraft in einer Position gehalten wird, bei der sie das laufende Synthesefaserkabel nur relativ geringfügig beispielsweise um ein Winkel zwischen 20 und 45° auslenkt. Die zur Aufrechterhaltung dieser Position jeweils erforderliche Kraft wird laufend gemessen und in an sich bekannter Weise beispielsweise durch ein elektronisches Tensiometer in ein elektrisches Signal umgewandelt, das wie oben beschrieben ausgewertet wird.

Ansprüche

1. Verfahren zur Überwachung oder Messung der Gleichmäßigkeit von Spinnfaserkabeln durch mechanische Tastorgane während der Herstellung auf der Bandstraße, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Transportwalzenanordnung die mechanische Spannung des laufenden Kabels gemessen wird und als Maß für die Gleichmäßigkeit des Faserkabels dient.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung vor den Einzugswalzen einer Kabelbehandlungsvorrichtung gemessen wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kabelspannung ein positiver oder negativer Schwellwert vorgegeben wird, bei dessen Überschreitung Störfallmaßnahmen ausgelöst werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsänderungen, vorzugsweise solche die außerhalb des Schwellwertfensters liegen, nach Häufigkeit und/oder Ausdehnung gezählt bzw. integriert werden und dieser Wert, gegebenenfalls nach Normierung auf die Einheit von Zeit oder Kabellauflänge im Meßintervall, als Qualitätsmerkmal des Kabels ausgegeben wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Meßkopf abgegebene Signal nach üblicher, ausreichender Verstärkung dazu benutzt wird, eine Signallampfe im Bereich der dem Walzenpaar nachgeschalteten Kabelbehandlungsvorrichtung einzuschalten, und/oder im Bereich des Kabelabtaflers, und, nach entsprechender Durchlaufzeit der Störung durch den Fixierer, vor der Schneidemaschine ein Signal auszulösen, welches es ermöglicht, die nicht typgerechten Produktionsanteile auszuschleusen.