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Dokumentenidentifikation DE102005003089A1 27.07.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Stauchkräuseln eines multifilen Fadens
Anmelder Saurer GmbH & Co. KG, 41069 Mönchengladbach, DE
Erfinder Kalies, Stefan, 24582 Hoffeld, DE;
Schemken, Matthias, 24536 Neumünster, DE;
Grünzel, Joachim, 24536 Neumünster, DE;
Titt, Günther, 24534 Neumünster, DE;
Fürderer, Tobias, 44319 Dortmund, DE;
Ramakers, Richard, Cadier en Keer, NL
DE-Anmeldedatum 22.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005003089
Offenlegungstag 27.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.07.2006
IPC-Hauptklasse D02G 1/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D01D 5/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stauchkräuseln eines multifilen Fadens beschrieben. Hierbei wird nach dem Extrudieren einer Vielzahl von Filamenten der multifile Faden mittels eines Förderfluids durch einen Fadenkanal zu einer Stauchkammer gefördert und in der Stauchkammer zu einem Fadenstopfen aufgestaucht. Der Fadenstopfen wird durch Abziehen des gekräuselten Fadens aufgelöst, wobei zur Überwachung der Stauchkräuselung zumindest ein Parameter laufend erfasst wird. Um das Zusammenwirken mehrerer Prozessparameter bei der Kräuselung des Fadens zu berücksichtigen, wird erfindungsgemäß als Kenngröße ein in einer Wandung des Fadenkanals und/oder in einer Wandung der Stauchkammer erzeugter Körperschall gemessen. Hierzu ist ein Körperschallsensor an einem Gehäusebauteil der Stauchkammer angeordnet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stauchkräuseln eines multifilen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der EP 1 026 295 A2 bekannt.

Bei der Herstellung von gekräuselten synthetischen Garnen in einem einstufigen Prozess werden insbesondere an die in dem Faden erzeugte Kräuselung hinsichtlich Gleichmäßigkeit und Stabilität bekanntermaßen hohen Anforderungen gestellt, um eine unmittelbare Weiterverarbeitung zu einem flächigen Gebilde beispielsweise einem Teppich zu ermöglichen. Bei dem einstufigen Herstellungsprozess gekräuselter Garne wird zunächst aus einer Polymerschmelze eine Vielzahl von Filamenten extrudiert und zu einem Faden zusammengeführt. Zum Kräuseln wird der multifile Faden zu einer Kräuseleinrichtung geführt, die eine Förderdüse und eine Stauchkammer aufweist. Die Förderdüse enthält einen Fadenkanal, in welcher ein Förderfluid mit hoher Geschwindigkeit einströmt, so dass der in dem Fadenkanal eingezogene Faden mittels des Förderfluids in die angrenzende Stauchkammer gefördert wird. Innerhalb der Stauchkammer wird der multifile Faden zu einem Fadenstopfen abgelegt, in welchem die Filamente des Fadens sich in Schlingen und Bögen verdichten. Nach einer thermischen Behandlung wird der Fadenstopfen durch Abziehen des Fadens aufgelöst, wobei die Filamente des Fadens eine fixierte Kräuselung beibehalten.

Die sich in dem Faden einstellende Kräuselung ist von einer Vielzahl unmittelbar zusammenwirkender Prozessparameter wie beispielsweise Fördergeschwindigkeit des Fadens, Förderdruck des Förderfluids, Temperatur des Förderfluids, Fördergeschwindigkeit des Fadenstopfens, Abzugsgeschwindigkeit des gekräuselten Fadens usw. abhängig. Durch die Vielzahl zusammenwirkender Prozessparameter lässt sich eine einfache Überwachung und Steuerung des Kräuselungsprozesses nicht ausführen.

Es sind somit zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um gekräuselte Fäden mit hoher Kräuselqualität herstellen zu können.

In der EP 1 026 295 sind einige derartige Verfahren und Vorrichtungen unter Zitierung der Druckschriften DE 1 236 126, DE 23 24 827 und DE 42 24 454 angegeben, so dass zu der EP 1 026 295 A2 an dieser Steile hierzu Bezug genommen wird. Allen im Stand der Technik bekannten Verfahren ist gemein, dass die Kräuselung des Fadens nicht erfasst und überwacht werden kann. Aber gerade die Kräuselung des Fadens ist für den weiteren Bearbeitungsprozess als maßgebliche Charakteristik anzusehen.

Das in der EP 1 026 295 A2 vorgeschlagene Verfahren orientiert sich bei der Überwachung und Steuerung des Prozesses an dem Auflösepunkt des Fadenstopfens, der im wesentlichen von der Abzugsgeschwindigkeit des gekräuselten Fadens abhängt. Damit ließen sich Prozessstabilitäten und Kräuselungsgleichmäßigkeiten erreichen. Jedoch wird die Kräuselung wesentlich durch die in der Kräuseleinrichtung durch das Fördermedium bewirkte Fadenstopfenbildung beeinflusst.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Stauchkräuseln eines multifilen Fadens der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit welchem eine unmittelbare Überwachung der für die Kräuselung maßgebliche Fadenstopfenbildung innerhalb der Kräuseleinrichtung möglich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stauchkräuseln eines multifilen Fadens zur Verfügung zu stellen, bei welchem Produktänderungen schnell und ohne größere Verzögerungen in Prozessänderungen zur Stabilisierung der Kräuselung umsetzbar sind.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch l sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Zusammenwirken mehrerer Prozessparameter zur Erzeugung der Kräuselung allein durch Überwachung einer einzigen Kenngröße möglich ist. Als Kenngröße wird ein in einem Bauteil der Kräuseleinrichtung erzeugter Körperschall gemessen. Hierbei vereint der Körperschall alle innerhalb der Kräuseleinrichtung ablaufenden dynamischen Vorgänge, um den multifilen Faden zu einem Fadenstopfen zu bilden. Unregelmäßigkeiten in der Kräuselung lassen sich somit unmittelbar durch veränderte Körperschallsignale erkennen. Hierbei können alle die für Frequenzanalysen typischen Signalkennwerte zur Überwachung herangezogen werden.

Durch Wahl der Messstelle kann der Überwachungsschwerpunkt im Bereich der Fadenführung oder im Bereich der Fadenablage gelegt werden. So ist es möglich, den Körperschall unmittelbar im Bereich des Fadenkanals oder im Bereich der Stauchkammer zu messen.

Zur Erzeugung gleichmäßiger Kräuselungsqualitäten in dem Faden ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher ein Messsignal des Körperschalls fortlaufend mit zumindest einem gespeicherten Referenzsignal verglichen wird und bei welchem mit Abweichung ein Steuersignal zur Änderung von zumindest einem Prozessparameter erzeugt wird. So könnte beispielsweise bei Abfall des Messsignals gegenüber einem gespeicherten Referenzsignal das daraus resultierende Steuersignal zu einer Förderdruckerhöhung des Förderfluids genutzt werden. Ebenso lässt sich diese Verfahrensvariante bevorzugt für Prozesseinstellung zu Beginn eines neuen Prozesses nutzten. Hierbei können optimierte Einstellungen wie beispielsweise Oberflächentemperaturen von Galetten allein durch ständigem Abgleich zwischen dem Ist-Signal des Körperschalls und dem Referenzsignal gefunden werden. Durch den Abgleich mit einem hinterlegten Referenzsignal können jedoch auch vorteilhaft Verschleißerscheinungen in den Prozessaggregaten wie beispielsweise der Kräuseleinrichtung frühzeitig erkannt und eliminiert werden.

Bei den Prozessüberwachungen wurde überraschenderweise festgestellt, dass die Veränderung des Messsignals des Körperschalls unmittelbar Rückschlüsse auf bestimmte Produkteigenschaften und Prozesseinstellungen ermöglicht. Daher ist die Weiterbildung der Erfindung besonders bevorzugt verwendet, bei welchem das Messsignal des Körperschalls fortlaufend mit mehreren Referenzsignalen zur Identifizierung einer Prozessfehleinstellung oder eines Produktfehlers verglichen wird und bei welchem nach Identifizierung der Prozessfehleinstellung oder des Produktfehlers ein Warnsignal und/oder ein Steuersignal erzeugt wird. So zeigte beispielsweise das Frequenzspektrum eines unzureichend präparierten Fadens eine andere Charakteristik als das Frequenzspektrum des Körperschalls eines präparierten Fadens. Somit lassen sich Prozessfehleinstellungen oder Produktfehler erkennen und schnell beheben. Die Prozessfehleinstellungen können auch unmittelbar auf Verschleißerscheinungen der Fadenführenden oder Fadenstopfen führenden Bauteile hinweisen, so dass gezielte Austauschvorgänge von Verschleißteilen oder Reinigungszyklen eingeleitet werden können.

Das Messsignal des Körperschalls ist jedoch auch besonders gut geeignet, um eine Qualitätsbewertung des produzierten gekräuselten Fadens zu ergeben. So wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das Messsignal des Körperschalls einer statistischen Auswertung zuzuführen und zumindest einen Mittelwert des Messsignales in einem Grenzwertbereich zu beobachten.

So lassen sich durch Wahl des Grenzwertbereiches Qualitätsstufen des Fadens definieren.

Insbesondere ist die Bildung einer Standardabweichung des Messsignales vorteilhaft, so dass die Prozessgleichmäßigkeit und Produktgleichmäßigkeit auf einfache Art und Weise überwacht werden kann, in dem die Standardabweichung gegenüber einem vorgegebenen Grenzwert beobachtet wird.

Die Bestimmung eines Qualitätssignales, das sowohl unmittelbar ausgegeben werden kann oder einer pro Zeitdauer hergestellten Fadenmenge zugeordnet werden kann, die beispielsweise zu einer Spule gewickelt wurde, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher die Grenzwertüberschreitungen oder eine Grenzwertüberschreitung über längere Zeit beobachtet wird. Damit lassen sich auch vorteilhaft Steuersignale generieren, um in dem Prozess einzugreifen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zur Durchführung des Verfahrens einen Körperschallsensor auf, der an einem Gehäusebauteil der Kräuseleinrichtung angeordnet ist.

Hierbei sind geeignete Anbringungsorte sowohl an dem Gehäusebauteil der Förderdüse oder der Stauchkammer. Es ist jedoch auch möglich, unmittelbar in die Wandung des Fadenkanals der Förderdüse einen Sensor zu platzieren.

Um die Erfassung und Auswertung der Messsignale sowie den Eingriff in den Prozess zu ermöglichen, ist die Messeinrichtung mit einer Prozesssteuereinrichtung verbunden. Dabei weis die Messeinrichtung oder die Prozesssteueureinrichtung zumindest einen Datenspeicher zur Hinterlegung von Referenzsignalen oder Grenzwerten zum Körperschallsignal und eine Auswertelektronik auf.

Um die bei der Auswertung der Messsignale erzeugten Auswertungssignale in eine Steuerung des Prozesses umzuwandeln, ist die Prozesssteuereinrichtung mit zumindest einem der Kräuselvorrichtung zugeordneten Steuergerät verbunden, durch welches ein Förderdruck und/oder eine Heiztemperatur des Fördermediums veränderbar ist. Damit ist ein unmittelbarer Eingriff in den Prozess der Kräuselung möglich.

Zur Visualisierung oder zur Dokumentation weist die Messeinrichtung oder die Prozesssteuereinrichtung zumindest eine Visualisierungseinrichtung und/oder eine Datenausgabeeinheit auf. So lässt sich jede gewickelte Spule jeweils ein Datenprotokoll zuweisen, aus welchem die Kräuselqualität des auf der Spule gewickelten Fadens hervorgeht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand von einigen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Figuren nachfolgend näher beschrieben.

Es stellen dar:

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stauchkräuseln eines multifilen Fadens

2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kräuseleinrichtung

3 schematisch ein Schema der Körperschallüberwachung an der Kräuseleinrichtung nach 2

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Spinneinrichtung 1, eine Kräuseleinrichtung 9, eine zwischen der Spinneinrichtung 1 und der Kräuseleinrichtung 9 angeordnete Verstreckeinrichtung 24, eine der Kräuseleinrichtung 9 nachgeordnete Abzugseinrichtung 13 sowie eine Aufwickeleinrichtung 15 auf. Die Spinneinrichtung 1 ist über einen Schmelzezulauf 2 mit einem Schmelzeerzeuger (hier nicht dargestellt) beispielsweise einem Extruder verbunden. Der Schmelzezulauf 2 führt zu einem Spinnbalken 3, an dessen Unterseite eine Spinndüse 4 gehalten ist. Der Spinnbalken 3 ist beheizt ausgebildet. Weiter zur Führung der Schmelze vorgesehene Spinnpumpen und Veteilerleitungen – nicht dargestellt – sind in dem Spinnbalken 3 gehalten. Unterhalb der Spinndüse 4 ist ein Kühlschacht 6 ausgebildet, welcher mit einer Anblasung 7 kombiniert ist.

Zum Spinnen einer Filamentschar wird in der Spinneinrichtung 1 eine Polymerschmelze über den Schmelzezulauf 2 zugeführt. Die Polymerschmelze wird durch die an der Unterseite des Spinnbalkens 3 gehaltene Spinndüse 4 zu einer Vielzahl einzelner Filamente 5 extrudiert. Zu Abkühlung werden die Filamente 5 durch den Kühlschacht 6 geführt, in welchem ein durch die Anblasung 7 erzeugter Kühlluftstrom auf die Filamente 5 gerichtet ist. Nach Abkühlung der Filamente 5 werden diese zu einem Bündel durch eine Präparationseinrichtung 8 zusammengeführt. Die Präparationseinrichtung 8 ist hierbei schematisch als eine Stiftpräparation dargestellt.

Nach dem Abziehen des schmelzgesponnenen Fadens durch die Verstreckeinrichtung 24, die durch zwei hintereinander angeordnete Galetteneinheiten 24.1 und 24.2 gebildet ist, wird der multifile Faden zur Kräuseleinrichtung 9 geführt. Die Kräuseleinrichtung ist aus einer Förderdüse 12 und einer der Förderdüse 12 nachgeordnete Stauchkammer 11 gebildet. Die Förderdüse 12 ist an einer Fluidquelle angeschlossen, durch welche ein temperiertes Fluid in einen Fadenkanal der Förderdüse eingeleitet wird, um das Filamentbündel einzuziehen und zu der anschließenden Stauchkammer 11 zu einem Fadenstopfen aufzustauchen. An der Unterseite der Kräuseleinrichtung 9 wird der Fadenstopfen 18 in einer anschließende Kühlvorrichtung 10 geführt, die durch eine Kühltrommel 20 gebildet ist. Am Umfang der Kühltrommel 20 wird der Fadenstopfen 18 durch eine Kühlluft abgekühlt.

Zur Auflösung des Fadenstopfens 18 wird ein gekräuselter Faden 17 durch die Abzugseinrichtung 13 abgezogen. Die Abzugseinrichtung 13 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Abzugsgaletteneinheiten 13.1 und 13.2 gebildet, zwischen den Galetteneinheiten 13.1 und 13.2 ist eine Tangeleinrichtung 14 vorgesehen.

Am Prozessende wird der gekräuselte Faden 17 zu einer Spule 16 in der Aufwickeleinrichtung 15 aufgewickelt. Die Aufwickeleinrichtung 15 ist nur schematisch durch eine Andrückwalze 19 und die Spule 16 dargestellt. Üblicherweise weisen derartige Aufwickeleinrichtungen zumindest noch eine Changiereinheit auf, durch welche der Faden zur Bildung einer Spule hin- und hergeführt wird.

Zur Steuerung der Prozessaggregate ist eine Prozesssteuereinrichtung 23 vorgesehen, die über ein Steuernetzwerk 25 mit mehreren den jeweiligen Prozessaggrega ten zugeordneten Steuergeräten 26.1 bis 26.9 verbunden ist. Über die Steuergeräte 26.1 bis 26.9 werden die jeweiligen Prozesseinstellparameter der Prozessaggregate vorgegeben und gesteuert.

Zur Überwachung des Herstellungsprozesses ist der Kräuseleinrichtung 9 ein Körperschallsensor 21 zugeordnet. Dabei ist der Körperschallsensor 21 an einem Gehäusebauteil der Kräuseleinrichtung 9 befestigt. Der Körperschallsensor 21 ist mit einer Messeinrichtung 22 gekoppelt, die unmittelbar mit der Prozesssteuereinrichtung 23 verbunden ist.

Zur Bedienung und Kontrolle des Prozesses ist eine kombinierte Bedien-/Visualisierungseinheit 27 vorgesehen, die mit der Prozesssteuereinrichtung 23 verbunden ist.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zunächst über die Prozesssteuereinrichtung 23 jedem der Prozessaggregate über die Steuergeräte 26.1 bis 26.9 eine Solleinstellung vorgegeben. Während des Prozesses wird ein in dem Bauteil der Kräuseleinrichtung 9 erzeugter Körperschall kontinuierlich durch den Körperschallsensor 21 erfasst und der Messeinrichtung 22 aufgegeben. Innerhalb der Messeinrichtung 22 wird das Messsignal ausgewertet und in gewandelter Form der Prozesssteuereinrichtung 23 zugeführt. Das von der Messeinrichtung 22 aufgegebene Signal wird in der Prozesssteuereinrichtung 23 dazu genutzt, um beispielsweise den Prozessverlauf an der Visualisierungseinheit 27 anzuzeigen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei Unregelmäßigkeiten des Messsignales Steuersignale zu erzeugen und zumindest einem oder mehreren Steuergeräten 26.1 bis 26.9 zur Änderung einer Sollvorgabe aufzugeben. Ein Ausführungsbeispiel zur Auswertung der Körperschallsignale wird nachfolgend noch näher erläutert.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Überwachung des Körperschalls einer Kräuseleinrichtung dazu genutzt, um in der gesamten Prozesskette Eingriffe zu ermöglichen. Um möglichst effektiv in den Prozessschritt der Kräuselung schnell auf Prozessänderungen oder Produktfehleinstellungen reagieren zu können, wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels einer Kräuselvorrichtung, wie sie beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel nach 1 einsetzbar wäre, erläutern.

In 2 ist hierzu schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kräuseleinrichtung 9 gezeigt, wie sie beispielsweise in der Vorrichtung nach 1 einsetzbar wäre. Die Kräuseleinrichtung besteht aus einer Förderdüse 12 und einer der Förderdüse 12 nachgeordneten Stauchkammer 11. Die Förderdüse 12 enthält einen Fadenkanal 28, der an einem Ende einen Einlaß 29 und an dem gegenüberliegenden Ende einen Auslaß 30 bildet. Die Förderdüse 12 ist über einen Fluideinlaß 33 mit einer Druckquelle 36 verbunden. Der Fluideinlass 33 mündet in eine Druckkammer 32, die über mehrere Lufteintrittsbohrungen 31 mit dem Fadenkanal 28 verbunden ist. Die Lufteintrittsbohrungen 31 münden derart in den Fadenkanal 12, dass ein über die Druckkammer 32 durch die Lufteintrittsbohrungen 31 eintretendes Fördermedium in Fadenlaufrichtung in den Fadenkanal 28 einströmt.

Die an dem Fluideinlass 33 angeordnete Zufuhrleitung 50 ist einer Heizeinrichtung 34 zum Beheizen des Förderfluids sowie ein Fluidstellmittel 35 zur Regulierung des Förderdrucks und der Fördermenge zugeordnet. Das Fluidstellmittel 35 ist über eine Druckleitung mit der Druckquelle 36 verbunden.

Der Förderdüse 12 ist auf der Auslassseite unmittelbar eine Stauchkammer 11 nachgeordnet, die einen oberen Abschnitt mit gasdurchlässiger Wandung 39 und einen unteren Abschnitt mit einer geschlossenen Kammerwand 47 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel wir die gasdurchlässige Kammerwand 39 durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Lamellen gebildet, die mit geringem Abstand zueinander ringförmig angeordnet sind. Die Lamellen der gasdurchlässigen Kammerwand 39 werden in einem oberen Lamellenhalter 38.1 und in einem unteren Lamellenhalter 38.2 gehalten. Die gasdurchlässige Kammerwand 39 sowie die Halter 38.1 und 38.2 sind in einem geschlossenen Gehäusebauteil 37 angeordnet. Der durch das Gehäuse 37 gebildete Ringraum außerhalb der gasdurchlässigen Wandung 39 ist als Expansionskammer 40 bezeichnet. Die Expansionskammer 40 ist an einer Absaugleitung 41 angeschlossen. Die Absaugleitung 41 ist außerhalb der Stauchkammer 11 mit eine Absaugeinrichtung 42 verbunden.

Auf der Unterseite der Stauchkammer 11 ist ein Stopfenauslaß 51 ausgebildet. Im kurzen Abstand unterhalb des Stopfenauslasses 51 ist ein Fördermittel 48 angeordnet, das in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei sich gegenüberliegende Walzen gebildet ist. Das Fördermittel 48 wird über eine Antriebseinheit 49 mit in Fadenlaufrichtung gerichteter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die Steuerung der Kräuseleinrichtung 9 erfolgt durch Steuereinrichtung 23. Hierzu ist die Steuereinrichtung 23 durch mehrere Steuerleitungen mit mehreren Steuergeräten 26.1 bis 26,4 gekoppelt. Das Steuergerät 26.1 ist der Heizeinrichtung 34 zur Temperierung des Förderfluids zugeordnet. Das Steuergerät 26.2 ist mit dem Fluidstellmittel 35 gekoppelt. Die Absaugeinrichtung 42 wird über Steuergerät 26.3 und die Antriebseinheit 49 über das Steuergerät 26.4 gesteuert.

Die Steuereinrichtung 23 ist einerseits mit einer Messeinrichtung 22 verbunden, die mit einem Körperschallsensor 21 gekoppelt ist, und andererseits an einer Datenausgabeeinheit 55 angeschlossen. Der Körperschallsensor 21 ist unmittelbar an die Wandung des Fadenkanals 23 angebracht. Als Körperschallsensor könnte beispielsweise ein piezokeramischer Sensor verwendet werden.

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kräuseleinrichtung wird in einem Fadenkanal 28 der Förderdüse 12 ein temperiertes Fluid mit hoher Energie eingeleitet, wobei das Förderfluid einen über den Einlaß 29 in den Fadenkanal 28 eingezogenen Faden 43 erfasst und durch den Fadenkanal 28 zum Auslaß 30 fördert. Dabei tritt der Faden 43 sowie das Förderfluid mit hohe Energie in die Stauchkammer 11 ein, wobei der Faden 43 mit seinen Filamenten auf die Oberfläche eines in der Stauchkammer 11 gebildeten Fadenstopfens 18 abgelegt wird. Das Förderfluid wird über die gasdurchlässige Wandung 39 und der Expansionskammer 40 über die Absaugleitung 41 nach außen abgeführt. Die durch das Förderfluid und den Faden bewirkte Körperschallanregung wird durch den Körperschallsensor 21 unmittelbar an der Wandung des Fadenkanals 28 erfaßt und der Messeinrichtung 22 zugeführt. Innerhalb der Messeinrichtung 22 wird das Körperschallsignal ausgeweitet. Hierbei werden insbesondere Frequenzanalysen durchgeführt, um die Frequenzanteile, die in dem Frequenzbereich von 50 kHz bis über 1 MHz auftreten können zu analysieren.

In 3 ist hierzu schematisch die Signalerfassung und Auswertung gezeigt. Die Messeinrichtung 22 weist hierzu einen Datenspeicher 53 und eine Auswertungselektronik 54 auf. In dem Datenspeicher 53 kann ein Referenzsignal fRef hinterlegt sein, das fortlaufend mit dem Ist-Signal fIst des Körperschallsensors 21 abgeglichen wird.

Alternativ können jedoch auch mehrere Referenzsignale in dem Datenspeicher 53 hinterlegt sein, die nacheinander mit dem Ist-Signal fIst abgeglichen werden, um beispielsweise Prozessfehleinstellungen oder Produktfehler zu identifizieren. Sobald eine Identifizierung eines Produktfehlers oder einer Prozessfehleinstellung erfolgt ist, wird über die Messeinrichtung 22 ein umgewandeltes Signal SM an die Steuereinrichtung 23 aufgegeben. Innerhalb der Steuereinrichtung 23 lässt sich das Messsignal SM unmittelbar in ein Steuersignal SSt überführen, um beispielsweise die Temperierung des Förderfluids oder den Druck des Förderfluids oder die Absaugleistung der Expansionskammer oder die Förderleistung des Fördermittels zu ändern. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit bei Identifizierung vor Prozessfehleinstellungen aufgrund von Verschleiß über die Steuereinrichtung ein Warnsignal zu erzeugen, so dass eine Bedienperson zur Ausführung von Bauteilauswechselungen oder Reinigungen z. B. der Förderdüse veranlasst wird.

Innerhalb der Steuereinrichtung 23 kann das Messsignal SM, jedoch auch unmittelbar in ein Qualitätssignal SQ umgewandelt und über eine Datenausgabeeinheit 55 ausgegeben werden.

Zur Qualtitätsüberwachung lässt sich alternativ das laufend gemessene Sensorsignal fIst einer statistischen Auswertung zuführen. Dabei sind alle gängigen statistischen Verfahren möglich, um aussagefähige Kennwerte zu erhalten, die entweder unmittelbar über ein Ausgabegerät oder alternativ über die Steuereinrichtung visualisiert und dokumentiert werden. Beispielsweise lässt sich in dem Datenspeicher 53 ein Grenzwertbereich fG für die Sensorsignale hinterlegen, wobei der Ist-Wert fIst, fortlaufend beobachtet wird. Für den Fall, dass ein Grenzwert fG durch den Ist-Wert FIst überschritten wird, könnte beispielsweise die Zeitdauer der Überschreitung des Grenzwertes registriert werden. Für den Fall, dass eine unzulässig lange Überschreitung des Grenzwertes vorliegt, könnte sowohl ein Qualitätssignal als auch ein Steuersignal erzeugt werden.

Ebenso besteht die Möglichkeit, aus dem laufenden Sensorsignal fIst ein Mittelwertsignal zu bilden, welcher in einem Grenzwertbereich beobachtet wird. Bei der Berechnung einer Standardabweichung, beispielsweise eines CV-Wertes könnte die Beobachtung gegenüber nur einem Grenzwert, welcher eine unzulässige Streuung der Werte aufzeigt, erfolgen.

Bei dem in 2 dargestellten Ausfürungsbeispiel der Kräuselvorrichtung ist der Körperschallsensor 21 unmittelbar in der Wandung des Fadenkanals 28 angeordnet. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den Körperschallsensor an beliebiger Stelle eines Gehäusebauteils der Kräuseleinrichtung 9 anzuordnen. So lassen sich beispielsweise besondere für die Fadenstopfenbildung charakteristische Signale dadurch ermitteln, dass der Körperschallsensor unmittelbar an dem Gehäuse 37 angebracht ist, wie in 2 gestrichelt dargestellt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit eine ständige Qualitätsüberwachung des produzierten gekräuselten Fadens, sowie eine darauf abgestimmte Steuerung des gesamten Herstellungsprozesses des gekräuselten Fadens, wobei die für die Kräuselung maßgeblichen Prozessparameter nur durch Überwachung einer Kenngröße kontrolliert werden. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Körperschallmessung besonders geeignet ist, um Störungen im Prozessverlauf zu erkennen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, ohne größere zeitliche Verluste aktiv in den Prozess einzugreifen, um derartige Störeinflüsse durch gezielte Veränderungen von Prozessstörgrößen zu kompensieren. Die sich in dem Frequenzspektrum unterschiedliche auswirkenden Störeffekte begünstigen zudem eine Identifizierung der Störung, beispielsweise durch Falscheinstellung oder durch Produktfehler, so dass gezielte Prozessänderungen schnell und sicher eingeleitet werden können. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch darin begründet, dass zur Überwachung ein Prozessparameter erfasst wird, der in keinster Weise den eigentlichen Herstellungsprozess des Fadens beeinflusst. Die Produktparameter sowie die Prozessparameter, die direkten Einfluss auf den Faden haben, bleiben unberührt.

In der Praxis werden in derartigen Vorrichtungen üblicherweise mehrere Fäden parallel nebeneinander gleichzeitig gesponnen, gekräuselt und aufgewickelt. Die dabei verwendet Kräuseleinrichtungen weisen somit mehrere Förderdüsen und mehrere Stauchkammern parallel nebeneinander auf, die zu einer Baueinheit integriert sind. Hierbei kann eine Überwachung mehrerer Fäden durch jeweils eine Körperschallmessung erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, jeder Förderdüse jeweils einen eigenen Körperschallsensor zuzuordnen.

1Spinneinrichtung 2Schmelzezulauf 3Spinnbalken 4Spinndüse 5Filamente 6Kühlschacht 7Anblasung 8Präparationseinrichtung 9Kräuseleinrichtung 10Kühleinrichtung 11Stauchkammer 12Förderdüse 13Abzugseinrichtung 13.1, 13.2Abzugsgaletteneinheit 14Tangeleinrichtung 15Aufwickeleinrichtung 16Spule 17gekräuselter Faden 18Fadenstopfen 19Andrückwalze 20Kühltrommel 21Körperschallsensor 22Messeinrichtung 23Prozesssteuereinrichtung 24Verstreckeinrichtung 24.1, 24.2Galetteneinheit 25Steuernetzwerk 26.1, 26.2, 26.3Steuergerät 27Visualisierungseinheit 28Fadenkanal 29Einlass 30Auslass 31Lufteintrittsbohrung 32Druckkammer 33Fluideinlass 34Heizeinrichtung 35Fluidstellmittel 36Druckquelle 37Gehäuse 38.1, 38.2Lamellenhalter 39gasdurchlässige Kammerwand 40Expansionskammer 41Absaugleitung 42Absaugeinrichtung 43Faden 45Abzugsstellmittel 46Filtereinrichtung 47geschlossene Kammerwand 48Fördermittel 49Antriebseinheit 50Zufuhrleitung 51Stopfenauslass 52Druckleitung 53Datenspeicher 54Auswertungselektronik 55Datenausgabeeinheit

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Stauchkräuseln eines multifilen Fadens, bei welchem der Faden aus einer Vielzahl extrudierter Filamente gebildet wird, bei welchem der Faden mittels eines Förderfluids durch einem Fadenkanal zu einer Stauchkammer gefördert und in der Stauchkammer zu einem Fadenstopfen aufgestaucht wird, bei welchem der Fadenstopfen durch Abziehen des gekräuselten Fadens aufgelöst wird und bei welchem zur Überwachung der Stauchkräuselung zumindest ein Prozessparameter als Kenngröße laufend erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngröße ein in einer Wandung des Fadenkanals und/oder in einer Wandung der Stauchkammer erzeugter Körperschall gemessen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperschall an einem den Fadenkanal und/oder die Stauchkammer umschließenden Gehäusebauteil gemessen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsignal des Körperschalls fortlaufend mit zumindest einem gespeicherten Referenzsignal verglichen wird und dass bei Abweichung ein Steuersignal zur Änderung von zumindest einem Prozessparameter erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal des Körperschalls fortlaufend mit mehreren Referenzsignalen zur Identifizierung einer Prozessfehleinstellung verglichen wird und dass nach Identifizierung der Prozessfehleinstellung ein Warnsignal und/oder ein Steuersignal erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal des Körperschalls fortlaufend mit mehreren Referenzsignalen zur Identifizierung eines Produktfehlers verglichen wird und dass nach Feststellung der Produktfehlers ein Warnsignal und/oder ein Steuersignal erzeugt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal des Körperschalls einer statistischen Auswertung zugeführt wird und dass zumindest ein Mittelwert des Messsignals in einem Grenzwertbereich beobachtet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch geknnzeichnet, dass zumindest eine Standardabweichung des Messsignals gegenüber einem Grenzwert beobachte wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die während einer Zeitdauer festgestellten Grenzwertüberschreitungen zu einem Qualitätssignal der Produktqualität des gekräuselten Fadens ausgewertet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die über eine bestimmte Zeitdauer festgestellte Grenzwertüberschreitung oder die während einer Zeitdauer festgestellten Grenzwertüberschreitungen zu einem Steuersignal zur Änderung von zumindest einer Prozessstellgröße erzeugt wird/werden.
  10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

    mit einer Spinneirichtung (1), mit einer Kräuseleinrichtung (9), mit einer Abzugseinrichtung (13) und mit einer Messeinrichtung (22), wobei die Kräuseleinrichtung (9) eine mit einem Fadenkanal (28) ausgebildete Förderdüse (12) und eine Stauchkammer (11) aufweist und wobei ein mit der Messeinrichtung (22) verbundener Sensor (21) der Kräuseleinrichtung (9) zur Erfassung eines Parameters zugeordnet ist,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    der Sensor durch einen Körperschallsensor (21) gebildet ist, welcher an einem Gehäusebauteil (11, 12) der Kräuselvorrichtung (9) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperschallsensor (21) an einer Wandung der Förderdüse (12) oder an einer Wandung der Stauchkammer (11) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (22) mit einer Prozesssteuereinrichtung (23) verbunden ist und dass die Messeinrichtung (22) oder die Prozesssteuereinrichtung (23) zumindest einen Datenspeicher (53) und eine Auswertungselektronik (54) aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesssteuereinrichtung (23) mit zumindest einem der Kräuselvorrichtung (9) zugeordneten Steuergerät (26.1, 26.2) verbunden ist, durch welches ein Förderdruck und/oder eine Heiztemperatur des Fördermediums veränderbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (22) oder die Prozesssteuereinrichtung (23) mit einer Visualisierungseinrichtung (27) und/oder einer Datenausgabeeinheit (55) verbunden ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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