Filamentbündel-Sensor

FIPS (Filamentbündel-Positions-Sensor)

Der Sensor erlaubt die kontaktlose, schnelle und präzise on-line Vermessung der mittleren Auslenkung eines Filamentbündels in der Blaskammer und der Lichtstreuung an den Fasern. Je nach Einstellung der Prozessparameter werden die Fasern durch die Anblasung mehr oder weniger stark ausgelenkt. Je stabiler der Prozess ist bzw. je gleichmäßiger die Fasern gesponnen werden, desto ruhiger ist das Filamentbündel in der Blaskammer. FIPS erlaubt daher eine on-line Charakterisierung des Prozesszustands und eine sehr genaue Charakterisierung der Prozessstabilität.


Es ist damit ein ideales Gerät für: 

  • Erforschung der Strukturentwicklung im Produktionsprozess
  • Entwicklung, Kontrolle und Optimierung von Produktionsprozessen
  • Regelung von Spinnprozessen
Anwendungsgebiete

Polymerforschung
Durch direkte, kontaktlose Messungen kann das Know-How und Know-Why der Strukturentwicklung in Produktionsprozessen vertieft werden.

Prozeßentwicklung, Anlagenwartung
Wie exemplarisch dargestellt (siehe Anwendungsbeispiele unten), können Änderungen am Prozess bzw. an der Anlage direkt beobachtet werden. Die Schwankung der Fasern in der Blaskammer erlaubt eine sehr viel schnellere und genauere Charakterisierung der Prozessstabilität als die Zahl der Defekte (Flusen, Abrisse).

Qualitätsregelung
Die Messungen können zur Regelung von Produktionsprozessen genutzt werden. Dadurch können erheblich gleichmäßigere bzw. enger tolerierte Produkte hergestellt werden.

Spezifikationen

Anwendungsfelder
  • Entwicklung, Kontrolle und Optimierung von Produktionsprozessen
  • Erforschung der Strukturentwicklung im Produktionsprozess
  • Eingangskontrolle kritischer Weiterbearbeitungsstufen (z. B. Verstreckung, Anfärbbarkeit)
Realisierte Varianten
  • 180°-Anordnung (Beleuchtung vor, Detektor hinter dem Filamentbündel) durch die Blaskammer
  • Rückstreu-Anordnung (von einer Seite / Frontseite der Blaskammer aus)
Messprinzip
  • Lichtschnitt bzw. Abbildung der Fasern
  • Detektion der Lichtstreuung an den Fasern
  • Bestimmung des (optischen) Schwerpunkts der Fasern
 Messgrößen
  • mittlere Position des Filamentbündels in Richtung der Anblasung
  • Intensität des an den Fasern gestreuten Lichtes
  • optional Breite des Faserbündels (180° Anordnung)
Komponenten
  • Lichtquelle
  • Spezialkamera mit Netzteil
Schnittstelle
RS-232 Schnittstelle zum Auswerterechner

Software OSD (Windows)

OSD - Funktionen

  • Auswertung und Anzeige der Messwerte
  • Import, Export sowie Simulation von Messungen
  • Kalibrierung


Anwendungsbeispiel
Die Abbildung (unten) zeigt exemplarisch die Beobachtung und Wertung einer Änderung an der Spinnmaschine mit Hilfe dieses Sensors: es konnte direkt beobachtet werden, dass durch eine neue Abschirmung der Blaskammer der Einfluss von Luftdruckschwankungen auf den Prozess, durch öffnen und schließen eines ca. 5 m entfernten Fensters bzw. einer Tür, erheblich vermindert werden konnte. Nach sehr viel langwierigeren Versuchen konnte die Verbesserung auch anhand der Flusenrate belegt werden.

Neben der Auslenkung der Fasern in Richtung der Anblasung kann mit diesem Sensor die Intensität des an den Fasern gestreuten Lichts vermessen werden. In der 180°-Anordnung ist diese proportional zum Mittelwert der 3. Potenz der Faserradien. Bei konstanter Dichte der Fasern ist damit die Intensität proportional zur 1,5-ten Potenz des Durchsatzes der Spinnpumpe. Diese Beziehung kann beispielsweise im Gravitationsspinnversuch on line überprüft werden (s. Abbildung unten). Bei konstanter Dichte des Materials (bzw. konstantem Verhältnis der amorphen zu den kristallinen Anteilen) und konstanter Pigmentierung ist die gemessenen Streuintensität proportional zum Mittelwert der 1,5-ten Potenz des Titers der Einzelfilamente.


Senden Sie uns Ihre Proben für erste unverbindliche Tests oder lassen Sie sich durch eine Gerätevorführung in Ihrem Haus überzeugen!


Literatur

  • Hartrumpf, M.: "On line Prozeßkontrolle - Schritte zur On line Qualitätsüberwachung von Schmelzspinnprozessen";
    Fortschrittsberichte VDI, Reihe 8: Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Nr. 321; VDI Verlag 1993
  • Hartrumpf, M.: "FIPS - Ein Filamentbündel Positions-Meßsystem"; FhG-Berichte 4 / 1990 Mitteilungen aus dem Fraunhofer-Institut für Informations- und Datenverarbeitung IITB . 1990, S.24-28

Patente

  • Hartrumpf, M.: "Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung der Positionen und der Durchmesser der Filamente eines Filamentbündels", Europäisches Patent EP 0 439 803 B1
  • Hartrumpf, M.: "Device for measuring the position of a filament bundle", United States Patent Nr. 5,315,371
Share by: