DE19911704A1

DE19911704A1 - Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Fadens

Info

Publication number: DE19911704A1
Application number: DE19911704A
Authority: DE
Inventors: Tobias Binner; Hermann Westrich
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: SAURER GMBH & CO. KG, 41069 MOENCHENGLADBACH, DE
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 1999-10-07
Also published as: US6110403A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Fadens, bei welchem ein Faden in einem Prozeß gesponnen und aufgewickelt wird. Zur Qualitätsüberwachung werden mehrere Prozeßparameter laufend gemessen. Aus den innerhalb eines vorgegebenen Zeitabschnitts auftretenden Meßwertschwankungen der Prozeßparameter wird ein Qualitätswert ermittelt, der ein Maß für die Gleichmäßigkeit des Herstellungsprozesses ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dieses Verfahren ist aus der WO 94/25869 (Bag. 2145) bekannt. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß zur Prozeßüberwachung mehrere Prozeßparameter gemessen werden und jeweils in einem Ist-/Sollvergleich ausgewertet. Bei gleichzeitiger Abweichung der Meßwerte von den Sollwerten wird ein Qualitätssignal erzeugt, das die Abweichung von einem normalen Prozeßverlauf charakterisiert.

Bei dem bekannten Verfahren müssen die Sollwerte der gemessenen Prozeßparameter bekannt sein. Hierbei ist der Sollwert eines Maschinenparameters die Einstellung des Maschinenparameters bei optimalem Prozeßverlauf, der zur Herstellung eines Fadens mit vorbestimmten Eigenschaften führt.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Fadens der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem laufend ein für die Qualität des hergestellten Fadens repräsentativer Wert abgeleitet wird, der eine Klassifizierung des Endproduktes und/oder eine Verfahrenssteuerung erlaubt.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

Die Erfindung war auch nicht durch das aus der EP 0 580 071 (Bag. 2033) bekannte Verfahren nahegelegt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein laufend gemessener Zustandsparameter der Spule oder ein davon abgeleiteter Wert mit einem Sollwert verglichen. Bei unzulässiger Abweichung des Zustandsparameters bzw. des abgeleiteten Wertes von dem Sollwert wird ein Qualitätssignal erzeugt. Auch hierbei ist die Kenntnis eines für die Herstellung des Fadens maßgeblicher Sollwert Voraussetzung, um den Prozeß zu überwachen. Es ist jedoch bei einem komplexen Spinnprozeß durchaus möglich, daß aufgrund der Vielzahl von Verfahrensparametern nicht nur eine einzige Einstellung zum optimalen Ergebnis führt. Das Zusammenspiel der Verfahrensparameter ist insbesondere bei einem Spinnprozeß sehr komplex. Am Beispiel eines durch eine Vorpräparation und eine Nachtangelung erzeugten Fadenschlusses läßt sich aufzeigen, daß sich Abweichungen zweier Verfahrensparameter in ihrer Wirkung aufheben können. Bei zu geringem Präparationsauftrag wird ein unzureichender Fadenschluß hergestellt. Dieser unzureichende Fadenschluß kann jedoch durch einen erhöhten Luftdruck in einer vor der Aufwickeleinrichtung vorgeschalteten Tangeldüse kompensiert werden. Der erhöhte Luftdruck führt zu einer erhöhten Anzahl der Bindungsstellen innerhalb des Fadens: Obwohl die Präparationseinrichtung und die Tangeldüse nicht im Sollwertbereich arbeiten, wird ein Faden mit gutem Fadenschluß zur Spule gewickelt.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß bei der Herstellung eines Fadens die Qualität des Fadens maßgeblich von der Gleichmäßigkeit des Prozeßverlaufs abhängt. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Qualitätswert eine verbindende Aussage über Prozeßzustand und Produktqualität wiedergibt. Der Qualitätswert wird hierbei allein aus den innerhalb eines Zeitabschnitts auftretenden Meßwertschwankungen der Prozeßparameter ermittelt. Durch die Meßwertschwankungen werden unmittelbar der Prozeßverlauf und die aktuelle Prozeßsituation aber auch zum anderen der Produktzustand wiedergegeben.

Bei der Ermittlung der Meßwertschwankungen der Prozeßparameter sind zwei Möglichkeiten gegeben. Die erste Möglichkeit ist in der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 enthalten. Hierbei werden zunächst aus den Meßwerten, die innerhalb eines Zeitabschnitts zu einem Prozeßparameter laufend erfaßt werden, ein Mittelwert, ein Maximalwert und ein Minimalwert ermittelt.

Durch Differenzbildung zwischen dem Mittelwert und dem Minimalwert oder durch Differenzbildung zwischen dem Maximalwert und dem Mittelwert wird die größte Meßwertschwankung berechnet. Diese Verfahrensvariante ist insbesondere vorteilhaft bei den Prozeßparametern anzuwenden, bei welchen eine Abweichung vom Optimum des Prozeßparameters in beiden Richtungen möglich ist. Als Beispiel könnte hierbei die Oberflächentemperatur einer beheizten Galette angeführt werden. Die Oberflächentemperatur kann bei Regelung der Heizeinrichtung innerhalb der Galette sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige Oberflächentemperatur ergeben.

Die zweite Möglichkeit zur Ermittlung der Meßwertschwankung ist durch die Weiterbildung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 gegeben. Hierbei wird aus den innerhalb eines Zeitabschnittes gemessenen Meßwerten des Prozeßparameters ein . Maximalwert und ein Minimalwert berechnet. Die Meßwertschwankung ergibt sich dann aus der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Meßwerte. Diese Verfahrensvariante ist insbesondere bei den Prozeßparametern von Vorteil, bei welchen ein Grenzzustand als Optimum angestrebt wird. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Fäden aus Polyamid eine möglichst geringe Wickelspannung benötigt. Somit müßte eine unmittelbar von der Aufwickeleinrichtung im Fadenlauf plazierte Meßeinrichtung der Fadenspannung einen möglichst geringen Wert aufzeigen: Die Meßwertschwankung dieses Prozeßparameters ließe sich somit vorteilhaft durch Bildung der Differenz aus einem Maximalwert und einem Minimalwert berechnen.

Da die Qualitätsüberwachung durch mehrere oft sehr unterschiedliche Prozeßparameter erfolgt, ist die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 4 besonders gut geeignet. Um die Meßwertschwankungen der Prozeßparameter miteinander vergleichen zu können, wird weiter vorgeschlagen, die Meßwertschwankung durch Division mit dem Meßwert in einen Relativwert zu überführen. Hierbei läßt sich als Divisor der Minimalwert, der Mittelwert oder der Maximalwert des jeweils gemessenen Meßwertes verwenden. Durch die Wahl des Divisors läßt sich eine qualitätsbewertete Meßwertschwankung ermitteln. So wird eine Meßwertschwankung auf Basis des Minimalwertes im Verhältnis zu der gleichen Meßwertschwankung auf Basis des Mittelwertes immer einen größeren Relativwert ergeben. Diese Verfahrensvariante ist daher ebenfalls besonders geeignet, um die Meßwerte der Prozeßparameter auszuwerten, bei welchen die Abweichungen zu einem Mittelwert unterschiedliche Qualitätsabweichungen zur Folge haben.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 5 und 6 ermöglicht es, alle ermittelten Meßwertschwankungen der Prozeßparameter auf einen einheitlichen Wertbereich zu beziehen und somit einen unmittelbaren Vergleich bzw. eine Bewertung durchzuführen. Hierbei wird die Skalierung der Meßwertschwankungen innerhalb zweier Grenzwerte vorgenommen. Einer der Grenzwerte stellt den optimalen Prozeßverlauf mit absoluter Gleichmäßigkeit dar. Dieser Grenzwert ist mit S_op bezeichnet. Der Grenzwert S_op kennzeichnet somit einen Prozeßverlauf, bei welchem keine oder nur minimale Meßwertschwankungen auftreten.

Der zweite Grenzwert der Skalierung S_un kennzeichnet dagegen einen Prozeßverlauf, bei welchem nicht zulässige Meßwertschwankungen auftreten. Die zulässige Meßwertschwankung ist abhängig vom Prozeßparameter. So kann beispielsweise eine Meßwertschwankung von 10% bei der Fadengeschwindigkeit als nicht zulässig gewertet werden. Dagegen könnte eine Meßwertschwankung von 10% bei dem Luftdruck einer Tangeldüse durchaus als noch zulässige Meßwertschwankung angesehen werden. Ebenso ist die Skalierung der Meßwertschwankungen vom Produkt abhängig. So können durchaus die zulässigen Meßwertschwankungen produktsspezifisch vorgegeben sein. Beispielsweise können die Meßwertschwankungen der Geschwindigkeit von Galetten bei der Herstellung von POY-Garn im Vergleich zur Herstellung eines FDY-Garns unterschiedlich sein.

Somit kann der Qualitätswert gemäß Anspruch 8 unmittelbar aus der Gesamtheit der durch die Meßwertschwankungen definierten Skalenwerte ermittelt werden. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn der Qualitätswert durch einen arithmetischen Mittelwert der einzelnen Skalenwerte berechnet wird. Es ist jedoch auch möglich, die einzelnen Skalenwerte zu wichten und anschließend einen Mittelwert zu bilden.

Bei einer besonders vorteilhaften Verfahrensvariante werden die Meßwertschwankungen gleichwertiger Prozeßparameter zusammengefaßt und nur einmal skaliert. Hierbei sind gleichartige Prozeßparameter die Parameter, die die gleiche physikalische Größe als Meßwert aufweisen. Dies könnten beispielsweise alle in einem Prozeß gemessenen Fadenspannungen oder alle im Prozeß gemessenen Galettengeschwindigkeiten sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Qualitätswert B auf einen Zeitabschnitt bezogen, d. h. daß der Prozeß innerhalb des vorgegebenen Zeitabschnitts einen Faden mit der ermittelten Qualität hergestellt hat. Es ist somit besonders vorteilhaft, wenn der Zeitabschnitt gleich der Wickelzeit zur Fertigstellung einer Spule ist. Damit besteht die Möglichkeit, jeder fertiggestellten Spule einen Qualitätswert zuzuordnen, was insbesondere für die Weiterverarbeitung des aufgewickelten Fadens von besonderem Vorteil ist. Damit läßt sich auch ohne weiteres eine Klassifizierung der erzeugten Spulen vornehmen. Hierzu wird der fertiggestellten Spule der ermittelte Qualitätswert zugeordnet. Eine anschließende Qualitätssortierung wird unter Berücksichtigung des Qualitätswertes der Spule durchgeführt (Anspruch 13).

Besonders vorteilhaft ist die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 12. Damit bleibt auch nach dem Abtransport der Zusammenhang zwischen der Spule und dem ermittelten Qualitätswert bestehen. Die Ausgabe kann in Form von Datenübertragung elektronisch oder auch in visueller Form durch beispielsweise Aufdrucke oder andere optische Kennzeichnungen unmittelbar an der Spule erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere auch geeignet, um direkt in einen Herstellungsprozeß einzugreifen. Hierzu läßt sich beispielsweise der ermittelte Qualitätswert mit einem zuvor festgelegten Maximalwert abgleichen. Sollte der Maximalwert durch den Qualitätswert überschritten werden, muß in den Herstellungsprozeß eingegriffen werden. Bei Verletzung dieser Grenzen kann wahlweise eine Diagnosemeldung ausgegeben, ein Spulenwechsel empfohlen, ein Spulenwechsel durchgeführt oder ein Abschalten der Gesamtanlage vorgenommen werden.

Besonders vorteilhaft läßt sich der Herstellungsprozeß in Abhängigkeit von den Meßwertschwankungen steuern. Damit kann gezielt Einfluß genommen werden auf die jeweiligen Prozeßparameter. Desweiteren besteht die Möglichkeit, besonders kritische Prozeßparameter isoliert zu steuern.

Da bei der Herstellung eines synthetischen Fadens das Zusammenwirken vieler Parameter erst zu einem qualitativ hochwertigen Faden führt, kann es von Vorteil sein, benutzerdefinierte Regelsysteme aufzustellen, die durch eine oder mehrere logische Verknüpfungen einen Prozeßeingriff bewirken. Die logische Verknüpfung kann auf einfachste Art beispielsweise darin liegen, daß wenn die Meßwertschwankung δM₁ des Prozeßparameters M₁ größer der Meßwertschwankung δM₂ des Prozeßparameters M₂ ist und die Meßwertschwankung δM₃ des Prozeßparameters M₃ kleiner der Meßwertschwankung δM₄ des Prozeßparameters M₄ ist, eine Prozeßänderung erfolgt. Durch derartige logische Verknüpfungen lassen sich vorteilhaft Rückschlüsse auf evtl. Ursachen bei unzulässigen Abweichungen der Meßwerte aufstellen.

Zur Ermittlung des Qualitätswertes können Maschinenparameter, Fadenparameter und/oder Spulenparameter überwacht werden. Als Maschinenparameter können insbesondere die leistungsbezogenen Größen wie Strom, Wirkleistung, Phasenwinkel oder Schlupf der Antriebe für beispielsweise Galetten, Spinnpumpen, Präparationspumpen und Extruder gewählt werden. Ebenso können die Temperaturen aller Heizungen als Maschinenparameter überwacht werden. Prinzipiell kann jede meßbare physikalische Größe im Prozeßverlauf wie beispielsweise Schmelzedruck am Extruder, Luftdruck der Tangeldüse als Maschinenparameter überwacht werden.

Als Fadenparameter können neben der Schmelzezusammensetzung die Fadenspannungen, Fadengeschwindigkeiten, Präparationsauftrag, Knotenzahl oder Fadentemperatur überwacht werden. Die Fadenspannung kann mit Fadenspannungssensoren erfaßt werden oder durch Leistungsmessung zweier im Fadenlauf hintereinander geschalteten Galetten bestimmt werden.

Als Spulenparameter kann insbesondere der Durchmesserzuwachs pro Zeiteinheit sowie das Spulengewicht zur Überwachung herangezogen werden.

Im folgenden wird das Verfahren sowie eine Spinnanlage zur Durchführung des Verfahrens anhand der Zeichnungen beschrieben.

Darin stellen dar:

Fig. 1 eine Spinnanlage in schematischer Darstellung mit den Prozeßstufen Spinnen, Verstrecken und Aufwickeln;

Fig. 2 schematisch einen Signalfluß zur Ermittlung des Qualitätswertes B;

Fig. 3 schematisch einen weiteren Signalfluß zur Ermittlung des Qualitätswertes B.

In Fig. 1 ist eine Spinnanlage zur Herstellung eines Fadens aus einem thermoplastischen Material gezeigt.

Ein Faden 1 wird aus einem thermoplastischen Material gesponnen. Das thermoplastische Material wird durch eine Fülleinrichtung 2 einem Extruder 3 aufgegeben. Der Extruder 3 ist durch einen Motor 4 angetrieben. Der Motor 4 wird durch ein Extrudersteuergerät 40 gesteuert. In dem Extruder 3 wird das thermoplastische Material aufgeschmolzen. Die Schmelze wird innerhalb des Extruders über eine Heizeinrichtung 5 temperiert. Die Heizeinrichtung 5 ist mit dem Heizsteuergerät 41 verbunden. Die Heizeinrichtung 5 ist hierbei beispielsweise in Form einer Widerstandsheizung ausgeführt.

Am Ausgang des Extruders 3 ist eine Schmelzeleitung 6 angebracht. In der Schmelzeleitung 6 ist ein Drucksensor 7 zur Messung des Schmelzedruckes für eine Druck-Drehzahlsteuerung des Extruders vorgesehen. Der Drucksensor 7 ist mit dem Extrudersteuergerät 40 gekoppelt. Durch die Schmelzeleitung 6 gelangt die Schmelze zu einer Spinnpumpe 9. Die Spinnpumpe 9 wird durch einen Pumpenantrieb 43 angetrieben. Der Pumpenantrieb 43 wird durch ein Pumpensteuergerät 42 derart angesteuert, daß die Pumpendrehzahl feinfühlig einstellbar ist. Die Spinnpumpe 9 fördert den Schmelzestrom zu einem beheizten Spinnkopf 10. An der Unterseite des Spinnkopfes 10 ist eine Spinndüse 11 angebracht. Aus der Spinndüse 11 tritt die Schmelze in Form von feinen Filamentsträngen 12 aus. Die Filamentstränge 12 durchlaufen eine Kühlvorrichtung 14. In der Kühlvorrichtung wird durch Anblasen ein Luftstrom 15 quer oder radial auf die Filamentschar 12 gerichtet und die Filamente dadurch gekühlt.

Am Ausgang der Kühlvorrichtung 14 wird die Filamentschar 12 durch eine Präparationseinrichtung 13 zu einem Faden 1 zusammengefaßt und mit einer Präparationsflüssigkeit versehen. Der Faden wird aus der Kühlvorrichtung 14 und von der Spinndüse 11 durch eine Abzugsgalette 16 abgezogen. Der Faden umschlingt die Abzugsgalette 16 mehrfach. Dazu dient eine verschränkt zu der Galette 16 angeordnete Überlaufrolle 17. Die Überlaufrolle 17 ist frei drehbar. Die Galette 16 wird durch einen Galettenantrieb 18 angetrieben, wobei der Galettenantrieb durch einen Frequenzgeber 22 mit einer voreinstellbaren Geschwindigkeit angesteuert wird. Die Abzugsgeschwindigkeit ist hierbei um ein Vielfaches höher als die natürliche Austrittsgeschwindigkeit der Filamente 12 aus der Spinndüse 11.

Der Abzugsgalette 16 folgt eine Streckgalette 19 mit einer weiteren Überlaufrolle 20. Beide entsprechen in ihrem Aufbau der Abzugsgalette 16 mit Überlaufrolle 17. Zum Antrieb der Streckgalette 19 dient der Galettenantrieb 21 mit dem Frequenzgeber 23. Die Frequenzgeber 22 und 23 werden über ein Galettensteuergerät 24 angesteuert. Auf diese Art und Weise kann an den Frequenzgebern 22 und 23 individuell die Drehzahl der Abzugsgalette 16 bzw. der Streckgalette 19 eingestellt werden.

Von der Streckgalette 19 gelangt der Faden 1 zu dem Kopffadenführer 25 und von dort in das Changierdreieck 26. Am Ende des Changierdreiecks ist eine Changiervorrichtung 27 angeordnet. Die Changiervorrichtung kann hierbei als Flügelchangierung oder als Kehrgewindewellenchangierung ausgeführt sein. In beiden Fällen wird der Faden mittels eines bzw. mehreren Fadenführern innerhalb eines Changierhubes im wesentlichen quer zu seiner Laufrichtung hin- und hergeführt. Hierbei läuft der Faden auf eine unterhalb der Changiereinrichtung angeordnete Andrückwalze 28. Von der teilumschlungenen Andrückwalze 28 gelangt der Faden sodann auf die Spule 33 und wird aufgewickelt. Die Andrückwalze 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 Spulspindel 34 wird durch einen Spindelmotor 36 angetrieben, der durch eine Spindelsteuerung 37 steuerbar ist. Der Spindelmotor 36 wird durch die Spindelsteuerung 37 derart angesteuert, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Spule 33 im wesentlichen konstant bleibt. Hierzu wird als Regelgröße die Drehzahl der drehbaren Andrückwalze 28 an der Welle 29 mittels eines Sensors 31 erfaßt und der Spindelsteuerung 37 aufgegeben.

Zwischen der Streckgalette 19 und der Aufwickeleinrichtung ist im Fadenlauf ein Fadenzugkraftsensor 38 angeordnet. Der Fadenzugkraftsensor 38 ist mit der Meßeinrichtung 39 gekoppelt. Die Meßeinrichtung 39 ist über eine Signalleitung mit einer Steuereinrichtung 44 verbunden. Die Steuereinrichtung 44 ist ebenfalls über jeweils eine Signalleitung mit dem Extrudersteuergerät 40, mit dem Heizungssteuergerät 41, mit dem Pumpensteuergerät 42, mit dem Galettensteuergerät 24 und mit der Spindelstreuerung 37 verbunden. Über die Signalleitungen werden die Meßwerte der Prozeßparameter M₁ bis M₆ der Steuereinrichtung 44 aufgegeben. Hierbei könnte M₁ der Schmelzedruck; M₂ die Temperatur, M₃ die Pumpendrehzahl, M₄ das Drehzahlverhältnis zwischen Streckgalette und Abzugsgalette, M₅ die Fadenspannung und M₆ der Spulendurchmesser sein. Die Prozeßparameter M₁ bis M₆ werden als Meßwerte innerhalb der Steuereinrichtung 44 ausgewertet, skaliert und in einen Qualitätswert B überführt. Die Steuereinrichtung 44 ist mit einer Ausgabeeinheit 45 verbunden, die es ermöglicht, den Qualitätswert B anzuzeigen bzw. auszugeben.

In Fig. 2 ist schematisch am Beispiel von zwei Prozeßparametern aufgezeigt, wie die Meßwerte der Prozeßparameter innerhalb der Steuereinrichtung 44 zu einem Qualitätswert B überführt werden. Zunächst werden die Meßwerte des jeweiligen Prozeßparameters einem Zeitfilter 46 zugeführt. Der Zeitfilter 46 weist eine Zeitkonstante auf, die einem vorgegebenen Zeitabschnitt entspricht. Somit werden nur die innerhalb einer Zeiteinheit gemessenen Meßwerte des Prozeßparameters über den Zeitfilter zu einer angrenzenden Recheneinheit 47 geführt. In Fig. 2 sind die Meßwerte der beiden Prozeßparameter mit M₁ und M₂ bezeichnet. Aus der Vielzahl der Meßwerte des ersten Prozeßparameters M_1.1 bis M_1.i wird in der Recheneinheit 47.1 ein Mittelwert M_M1 sowie ein Maximalwert M_max1 und ein Minimalwert M_min1 berechnet. Aus dem Mittelwert, dem Maximalwert und dem Minimalwert wird nun in der Recheneinheit die größte Meßwertschwankung δ_M1 berechnet. Die Ermittlung erfolgt hierbei durch einfache Differenzbildung aus der Beziehung δ_M1 = M_max1-M_M1 oder δ_M1 = M_M1-M_min1. Anschließend wird der so ermittelte Wert der Meßwertschwankung δ_M1 mittels eines Quadrierers 48.1 quadriert. Das quadrierte Einzelergebnis der Meßwertschwankung δ_M1 ² wird einem Komparator 49.1 aufgegeben. Innerhalb des Komparators 49.1 wird die Meßwertschwankung anhand einer hinterlegten Wertetabelle skaliert. Die Wertetabelle ist hierbei durch dem Komparator zugeführte Grenzwerte S_un und S_op begrenzt. Der Grenzwert S_op bezeichnet hierbei eine minimale Meßwertschwankung bzw. eine Meßwertschwankung mit dem Wert 0. Dieser Skalenwert entspricht somit einem Prozeß mit höchster Gleichmäßigkeit. Dagegen ist der zweite Grenzwert S_un parameterabhängig vorgegeben und kennzeichnet die gerade noch zulässige bzw. die unzulässige Meßwertschwankung. Dem Wert der Meßwertschwankung δ_M1 ² ist ein Skalenwert 51 zugeordnet, der anschließend zu einer zweiten Recheneinheit 50 geführt wird. In der Recheneinheit 50 werden alle skalierten Meßwertschwankungen zusammengeführt. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel sind nur zwei Prozeßparameter zur Überwachung des Prozesses vorgesehen. Die Meßwerte des zweiten Prozeßparameters M_2.1 bis M_2.i werden ebenfalls über einen Zeitfilter 46.2 geführt. In der Recheneinheit 47.2 erfolgt sodann eine Berechnung eines Maximalwertes M_max2 und eines Minimalwertes M_min2. Die Meßwertschwankung wird bei dem zweiten Prozeßparameter aus der Differenz δ_M2 = M_max2-M_min2 berechnet. Nach der Quadrierung wird dem so ermittelten Wert der Meßwertschwankung ein Skalenwert S₂ durch den Komparator 49.2 zugeordnet. Der skalierte Wert S₂ wird mit dem skalierten Wert des ersten Prozeßparameters S₁ in der Recheneinheit 50 zusammengefaßt und zu dem Qualitätswert B bestimmt. Der Qualitätswert B läßt sich hierbei vorteilhaft durch das arithmetische Mittel aus der Beziehung B = (S₁+S₂)/2 berechnen. Der Qualitätswert B gibt somit direkt ein Maß für die Gleichmäßigkeit des Herstellungsprozesses.

In Fig. 3 ist ein weiters Ausführungsbeispiel einer Meßwertverarbeitung durch eine Steuereinrichtung, wie sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel werden die Prozeßparameter mit ihren Meßwerten M₁, M₂ und M₃ zunächst jeweils über einen Zeitfilter 46 zu einer anschließenden Recheneinheit 47 geführt. Die ermittelten einzelnen Meßwertschwankungen δ_M1, δ_M2 und δ_M3 werden nach der Quadrierung in einen Summierer 51 aufsummiert. Die Summe der Quadrate der Meßdatenschwankungen δ_m ² wird anschließend in dem Komparator 49 skaliert. In der Recheneinheit 50 werden die Skalenwerte S_m und der Skalenwert S₄ eines vierten Prozeßparameters geführt und der Qualitätswert B wird bestimmt. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Prozeßparameter M₁, M₂ und M₃ durch jeweils eine gleiche physikalische Größe überwacht. Hierbei könnte es sich beispielsweise um die Geschwindigkeit aller Galetten handeln. Durch die in Fig. 3 gezeigte Meßwertverarbeitung kann der elektronische Aufwand einer Steuereinheit erheblich reduziert werden.

Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die in Fig. 1 gezeigte Spinnanlage beschränkt ist. Vielmehr kann durch die Prozeßüberwachung einzelner Prozeßparameter durch das erfindungsgemäße Verfahren jeder Herstellungsprozeß zur kontinuierlichen Herstellung eines Endlosmaterials aus einem thermoplastischen Kunststoff angewandt werden. Zur Überwachung sind jeweils Maschinenparameter und Produktparameter geeignet. Voraussetzung ist jedoch, daß der Parameter durch eine physikalische Größe meßbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch vorteilhaft mit den im Stand der Technik bekannten Qualitätsüberwachungssystemen kombiniert werden. So läßt sich ohne Schwierigkeiten das gemäß WO 94/25 869 bekannte Verfahren zur Fehlerdiagnose mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombinieren.

Bezugszeichenliste

1

Faden

2

Fülleinrichtung

3

Extruder

4

Motor

5

Heizeinrichtung

6

Schmelzeleitung

7

Drucksensor

9

Spinnpumpe

10

Spinnkopf

11

Spinndüse

12

Filamente

13

Präparationseinrichtung

14

Kühlvorrichtung

15

Luftstrom

16

Abzugsgalette

17

Überlaufrolle

18

Galettenantrieb

19

Streckgalette

20

Überlaufrolle

21

Galettenantrieb

22

Frequenzgeber

23

Frequenzgeber

24

Galettensteuergerät

25

Kopffadenführer

26

Changierdreieck

27

Changiervorrichtung

28

Andrückwalze

29

Welle

31

Sensor

33

Spule

34

Spulspindel

35

Hülse

36

Spindelmotor

37

Spindelstreuerung

38

Fadenzugkraftsensor

39

Meßeinrichtung

40

Extrudersteuergerät

41

Heizungssteuergerät

42

Pumpensteuergerät

43

Pumpenantrieb

44

Steuereinrichtung

45

Ausgabeeinheit

46

Zeitfilter

47

Recheneinheit

48

Quadrierer

49

Komparator

50

Recheneinheit

51

Summierer

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Fadens, bei welchem ein Faden in einem Prozess gesponnen und aufgewickelt wird, bei welchem mehrere Prozessparameter zur Qualitätsüberwachung laufend gemessen werden und bei welchem ein Qualitätswert aus den Meßwerten der Prozessparameter bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Qualitätswert (B) aus den innerhalb eines vorgegebenen Zeitabschnittes auftretenden Meßwertschwankungen (δ_M) der Prozeßparameter ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertschwankung (δ_M) eines Prozeßparameters in folgenden Schritten ermittelt wird:

1. Berechnung eines Mittelwertes (M_M) aus den Meßwerten des Zeitabschnittes,
2. Berechnung eines Maximalwertes (M_max) und eines Minimalwertes (M_min) aus den Meßwerten des Zeitabschnittes,
3. Bildung der größten Meßwertschwankung (δ_M) aus der Differenz zwischen dem Mittelwert (M_M) und dem Minimalwert (M_min) oder aus der Differenz zwischen dem Maximalwert (M_max) und dem Mittelwert (M_M).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertschwankung (δ_M) eines Prozeßparameters in folgenden Schritten ermittelt wird:

1. Berechnung eines Maximalwertes (M_max) und eines Minimalwertes (M_min) aus den Meßwerten des Zeitabschnittes,
2. Bildung der Meßwertschwankung aus der Differenz zwischen dem Maximalwert (M_max) und dem Minimalwert (M_min).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertschwankungen (δ_M) der Prozeßparameter durch Kompilation der Merkmale von Anspruch 2 und Anspruch 3 ermittelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertschwankung (δ_M) durch Division mit dem Meßwert in ein Relativwert überführt wird, wobei der Divisor durch den Minimalwert, den Mittelwert oder den Maximalwert gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertschwankungen (δ_M) der Prozeßparameter jeweils in einen Skalenwert (S) überführt werden, der unabhängig von dem Prozeßparameter den Prozeßverlauf in seiner Gleichmäßigkeit bewertet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalenwert (S) innerhalb einer Wertetabelle den Prozeßverlauf definiert, daß die Wertetabelle durch zwei Grenzwerte (S_op; S_un) begrenzt wird, wobei einer der Grenzwerte (S_op) die Meßwertschwankung null kennzeichnet (δ_M = 0) und der andere der Grenzwerte (S_un) eine unzulässige Meßwertschwankung kennzeichnet (δ_M = unzulässig).

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Qualitätswert (B) aus der Gesamtheit der durch die Meßwertschwankungen (δ_M) definierten Skalenwerte (S) ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Qualitätswert (B) durch einen arithmetischer Mittelwert der einzelnen Skalenwerten (S) berechnet wird.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gesamtwert aus den Meßwertschwankungen gleichartiger Prozessparameter gebildet wird, der in einen Skalenwert überführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitabschnitt gleich der Wickelzeit zur Fertigstellung einer Spule ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung mit einer Ausgabeeinheit vorgesehen ist, um den Qualitätswert in visueller Form nach Fertigstellung der Spule auszugeben.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die fertiggestellte Spule mit dem zugeordnetem Qualitätswert einer Qualitätssortierung zugeführt wird.

14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessen in Abhängigkeit von den Meßwertschwankungen gesteuert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertschwankungen mehrerer Prozeßparameter durch eine oder mehrere logische Verknüpfungen derart miteinander gekoppelt sind, daß ein Eingriff in den Prozeß nur bei Einhaltung der Verknüpfung erfolgt.

16. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßparameter durch Maschinenparameter, Fadenparameter und/oder Spulenparameter gebildet sind.