CN101126186B - 在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，包括至少两对以上的罗拉组成的牵伸区，一对罗拉的位置是固定的，另一对罗拉可以作为一个整体绕固定的枢轴摆动，摆动罗拉包括，上罗拉、下罗拉和他们的支座，上罗拉座(3)通过加压螺钉(14)与下罗拉座(4)连接在一起，下罗拉座(4)活套在枢轴(5)上，枢轴(5)通过枢轴支座(6)安装在机架(7)上，动力源通过传动机构，经过活套在枢轴上的皮带轮(10)，带动下罗拉(2)转动，张力传感器(15)与下罗拉座(4)联结在一起，把采集到的信号送到张检测系统(17)，从而检测到牵伸力的大小变化，减少了对牵伸力检测的干扰，大大提高牵伸力的检测精度。

Description

在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置
技术领域
本发明涉及纺织机械领域，尤其涉及一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置。
背景技术
牵伸主要发生在并条、针梳、粗纱、细纱等工序上。牵伸是将连续的短纤维束(俗称“须条”)抽长拉细的过程。牵伸使纤维在纱条轴向产生相对位移，从而使纤维分配在更长的长度上。其目的是抽长拉细纱条，提高纤维平行伸直度。
典型的牵伸为罗拉牵伸。如图所示，罗拉牵伸装置通常包括多对罗拉，每对罗拉对须条形成一个握持点，每对罗拉的转速沿着纤维输送的方向越来越快，当两握持点间存在较大的相对速度，且外力足以克服纤维间的摩擦力和抱合力，使纤维间产生相对运动，须条被抽长拉细，从而实现对纤维束的牵伸。
须条输入处的一对罗拉为后罗拉，须条输出处的一对罗拉为前罗拉，中间的罗拉为中罗拉；须条上面的罗拉为上罗拉，须条下面的罗拉为下罗拉；后罗拉与中罗拉之间的区域为后牵伸区；前罗拉与中罗拉之间的区域为前牵伸区。
牵伸力是由罗拉和纤维束外层之间的表面摩擦和相互作用引起，它用于克服纤维之间的粘性摩擦，并将纤维束牵伸为我们所希望的线密度的细长条束或粗纱。Martindale[Martindale，J.G.，Cotton Sliver on Roving：Measurement of Drafting Force，J.Textile Inst.38，T151-166(1947)]将牵伸力描述为将高速运动的纤维从低速运动的纤维中抽拉出来的所必须的力。Plonsker和Backer[Drafting Force Measurement.TextileResearch Journal(1997)，37(8)，673-687.]将牵伸力定义为当大量纤维在牵伸区进行牵伸时，纤维从其他纤维中滑过所需要的力。
在现代纺织机械的牵伸装置中，都需要获取有关纤维牵伸的信息来调整牵伸装置的工艺参数，其中，牵伸力是需要重点检测的信息之一。
Plonsker and Backer系统地介绍了传统的纤维束牵伸力检测装置[Drafting ForceMeasurement.Textile Research Journal(1997)，37(8)，673-687.]，他将现有的纤维束牵伸力检测装置分为两大类：
一类是将检测元件直接与牵伸区的纤维束接触，牵伸力的变化直接影响检测元件的位置，从而检测出牵伸力，如American Discose公司开发的纤维束牵伸力分析仪器，将纤维束绕过一个弹性支撑的转轮，纤维束牵伸力的变化，将改变转轮的位置，从未检测到牵伸力的变化。这类检测方法的缺点是检测元件直接与牵伸区的纤维接触，干扰了牵伸系统，所测的牵伸力误差较大。
另一类是Custom Scinentific Instrument公司开发的West Point Cohension测试装置和Slater Labtorary开发的MITEX牵伸力测试装置[Draft ing Force Measurement.Textile Research Journal(1997)，37(8)，673-687.]。这两种均采用将前罗拉和驱动前罗拉的电机安装在一个摆动粱上，牵伸力的变化引起前罗拉和摆动粱一起摆动，通过检测摆动粱的摆动，间接得到牵伸力的变化。这类检测仪器的不足是：把电机安装在摆动臂上，电机的振动会干扰牵伸力的检测；电机的重量增加了摆动臂的摆动惯性，对于检测细的短纤维束的牵伸力，这种仪器基本无效；为了减轻对摆动臂的振动和质量惯性，如果在摆动臂上安装微型电机，那么微型电机的功率又不足以驱动罗拉牵伸粗的须条。
以上两类纤维束牵伸力检测装置都是针对两对罗拉的单区牵伸装置的牵伸力进行测量，仅用于实验检测，而现在生产应用中广泛采用3对罗拉的2区牵伸的牵伸系统，因而没有生产应用价值。
此外，吕特·英格尔纺织机械制造股份公司公开的专利“用于驱动牵伸装置的方法和牵伸装置”(专利号01817425.6)提出一种牵伸力的检测方法：使上罗拉相对于被固定的下罗拉可以发生偏转，并且使这种位移偏转量转变为代表牵伸力大小的测量信号。这种方法面临的问题是：上罗拉既要能够发生偏转，还必须对下罗拉加压，要同时满足这两个条件，在机构设计上具有一定的难度。另外，根据工艺要求，上罗拉的加压力还应该可调，如果上罗拉的加压力调整了，必然会影响上罗拉的偏转量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置以解决现有技术中检测元件直接与牵伸区的纤维接触，干扰了牵伸系统，所测的牵伸力误差较大，以及牵伸元件无法同时满足牵伸和测量，两者之间会发生干扰的缺陷。
本发明提供了一种可在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置包括至少两对以上的罗拉组成的牵伸区，一对罗拉的位置是固定的，另一对罗拉可以作为一个整体绕固定的枢轴摆动，如图1、图2所示，摆动罗拉包括：上罗拉1由上罗拉座3支承，下罗拉2由下罗拉座4支承，上罗拉座3通过加压螺钉14与下罗拉座4连接在一起，通过旋转加压螺钉14来调节罗拉钳口对纤维的握持的力，下罗拉座4活套在枢轴5上，枢轴5通过紧定螺钉或连接元件16被固定在枢轴支座6上，枢轴支座6安装在机架7上，动力源通过齿轮8传动齿轮9，齿轮9活套在枢轴5上，通过传动机构，带动下罗拉2的转动，张力传感器15与下罗拉座4联结在一起，下罗拉座4的摆动使传感器15发生变形，传感器15产生的电压信号被送到张力检测系统17，从而检测到牵伸力的大小变化。
下罗拉座4为可伸缩的，可调节和传动机构之间的轴心距，下罗拉座4由两部分组成，这两部分可以相对滑动，然后由紧定螺钉13固定，所述的枢轴支座6可在机架7上垂直滑动，并通过紧固元件加以固定。
下罗拉座4上，通过支撑轴18，安装张紧轮19，张紧轮19同传动机构相连。
张紧轮19为两两对称安装在支撑轴18上。
支撑轴18和张紧轮19采用轻质的材料制成。
在前牵伸区安装压力棒20，摆动罗拉可以用于前罗拉也可以用于后罗拉。
传动机构为皮带传动(或同步带)传动，皮带传动包括下皮带轮10、皮带11和上皮带轮12，齿轮9与下皮带轮10连为一体，下皮带轮10通过皮带11传动上皮带轮12，上皮带轮12通过紧定螺钉或连接键固定在下罗拉轴上，从而带动下罗拉2的转动。
本发明的原理和有益效果在于：
1.由于齿轮9和传动轮10活套在枢轴5上，皮带(或同步带)张力的合力通过枢轴中心，对下罗拉座4的摆动来说不产生转动力矩，因此，对罗拉的摆动没有影响，不会影响牵伸力的检测。
2.与Custom Scinentific Instrument公司开发的West Point Cohension测试装置和Slater Labtorary开发的MITEX牵伸力测试装置相比，由于将罗拉的驱动源(电机)和安装罗拉的摆动臂分离，可以大大减小对摆动臂的质量惯性和机械干扰，因而可以大大提高牵伸力的检测精度。
3.采用可伸缩的下罗拉座4，从而可以调整下皮带轮10和上皮带轮12的轴心距，调节时，这两部分可以相对滑动，其优点是不用增加张紧轮之类的附加部件，从而减轻摆动罗拉座的摆动惯性，减少对牵伸力检测的干扰；
4.支撑轴18和两个张紧轮19采用轻质的材料制成，可以减少其带给摆动罗拉座的摆动惯性；将两个张紧轮19安装成对称的形式，目的是便于受力平衡，避免引起罗拉座的摆动，因而可以大大提高牵伸力的检测精度。
附图说明
图1可在线检测短纤维束牵伸力的摆动罗拉结构图的主视图。
图2可在线检测短纤维束牵伸力的摆动罗拉结构图的左视图。
图3实施例1的结构图。
图4实施例2的结构图。
图5实施例3的结构图。
图6实施例4的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图3所示，采用三罗拉牵伸，前罗拉为摆动罗拉。
前罗拉1，2，3，4作为一个整体，可以绕枢轴6摆动。
前罗拉的下罗拉座4可伸缩调节，从而可以调整皮带轮10和皮带轮12的轴心距。下罗拉座4由两部分组成，调节时，这两部分可以相对滑动，然后由紧定螺钉13固定。其优点是不用增加张紧轮之类的附加部件，从而减轻摆动罗拉座的摆动惯性，减少对牵伸力检测的干扰；然而，调整了下罗拉座的长度，罗拉钳口的垂直位置会发生变化，为了保证罗拉钳口的垂直位置不变，需要调整枢轴支座6的垂直高度，因此，枢轴支座6被设计为能在机架7上垂直滑动，并通过紧固元件加以固定。
如果前牵伸区的须条的牵伸力发生变化，会引起上罗拉1，3和下罗拉2，4作为一个整体，以枢轴5为轴心而发生摆动，牵伸力的大小与摆幅成线性关系。张力传感器15与下罗拉座4联结在一起，下罗拉座4的摆动使传感器15发生变形，传感器15产生的电压信号被送到张力检测系统17，从而检测到牵伸力的大小变化。
实施例2
如图4所示，采用三罗拉牵伸，前罗拉为摆动罗拉。
前罗拉1，2，3，4作为一个整体，可以绕枢轴6摆动。
在前罗拉的下罗拉座4上，通过支撑轴18，安装两个对称的张紧轮19，使张紧轮19直接作用在皮带或同步带11上，将皮带或同步带张紧。支撑轴18和两个张紧轮19采用轻质的材料制成，可以减少其带给摆动罗拉座的摆动惯性；将两个张紧轮19安装成对称的形式，目的是便于受力平衡，避免引起罗拉座的摆动。
如果前牵伸区的须条的牵伸力发生变化，会引起前罗拉1，2，3，4作为一个整体，以枢轴5为轴心而发生摆动，牵伸力的大小与摆幅成线性关系。张力传感器15与下罗拉座4联结在一起，下罗拉座4的摆动使传感器15发生变形，传感器15产生的电压信号被送到张力检测系统17，从而检测到牵伸力的大小变化。
实施例3
如图5所示，采用三罗拉牵伸，并在前牵伸区安装压力棒20，加强对牵伸区纤维的控制；前罗拉为摆动罗拉。
前罗拉1，2，3，4作为一个整体，可以绕枢轴6摆动。
前罗拉的下罗拉座4可伸缩调节，从而可以调整下皮带轮10和上皮带轮12的轴心距。下罗拉座4由两部分组成，调节时，这两部分可以相对滑动，然后由紧定螺钉13固定。其优点是不用增加张紧轮之类的附加部件，从而减轻摆动罗拉座的摆动惯性，减少对牵伸力检测的干扰；然而，调整了下罗拉座的长度，罗拉钳口的垂直位置会发生变化，为了保证罗拉钳口的垂直位置不变，需要调整枢轴支座6的垂直高度，因此，枢轴支座6被设计为能在机架7上垂直滑动，并通过紧固元件加以固定。
如果前牵伸区的须条的牵伸力发生变化，会引起上罗拉1，上罗拉3和下罗拉2，下罗拉4作为一个整体，以枢轴5为轴心而发生摆动，牵伸力的大小与摆幅成线性关系。张力传感器15与下罗拉座4联结在一起，下罗拉座4的摆动使传感器15发生变形，传感器15产生的电压信号被送到张力检测系统17，从而检测到牵伸力的大小变化。
实施例4
如图6所示，采用三罗拉牵伸，并在前牵伸区安装压力棒20，加强对牵伸区纤维的控制；后罗拉为摆动罗拉。
后罗拉1，2，3，4作为一个整体，可以绕枢轴6摆动。
在后罗拉的下罗拉座4上，通过支撑轴18，安装两个对称的张紧轮19，使张紧轮19直接作用在皮带或同步带11上，将皮带或同步带张紧。支撑轴18和两个张紧轮19采用轻质的材料制成，可以减少其带给摆动罗拉座的摆动惯性；将两个张紧轮19安装成对称的形式，目的是便于受力平衡，避免引起罗拉座的摆动。
如果后牵伸区须条的牵伸力发生变化，会引起后罗拉1，2，3，4作为一个整体，以枢轴5为轴心而发生摆动，牵伸力的大小与摆幅成线性关系。张力传感器15与下罗拉座4联结在一起，下罗拉座4的摆动使传感器15发生变形，传感器15产生的电压信号被送到张力检测系统17，从而检测到牵伸力的大小变化。

Claims (9)

1.一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，包括至少两对以上的罗拉组成的牵伸区，一对罗拉的位置是固定的，另一对罗拉可以作为一个整体绕固定的枢轴摆动，其特征在于：摆动罗拉包括：上罗拉(1)由上罗拉座(3)支承，下罗拉(2)由可伸缩的下罗拉座(4)支承，上罗拉座(3)通过加压螺钉(14)与下罗拉座(4)连接在一起，通过旋转加压螺钉(14)来调节罗拉钳口对纤维的握持的力；下罗拉座(4)活套在枢轴(5)上，枢轴(5)通过紧定螺钉或连接元件(16)被固定在枢轴支座(6)上，枢轴支座(6)安装在机架(7)上；动力源通过一号齿轮(8)传动二号齿轮(9)，二号齿轮(9)与下皮带轮(10)联结在一起，并活套在枢轴(5)上，通过传动上皮带轮(12)，带动下罗拉(2)转动，张力传感器(15)与下罗拉座(4)联结在一起，下罗拉座(4)的摆动使传感器(15)发生变形，传感器(15)产生的电压信号被送到张力检测系统(17)，从而检测到牵伸力的大小变化。
2.如权利要求1所述的一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，其特征在于：通过调节可伸缩的下罗拉座(4)的长度，可以调整传动机构之间的轴心距；下罗拉座(4)由两部分组成，这两部分可以相对滑动，然后由紧定螺钉(13)固定；所述的枢轴支座(6)可以在机架(7)上垂直滑动，并通过紧固元件加以固定。
3.如权利要求1所述的一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，其特征在于：在所述的下罗拉座(4)上，通过支撑轴(18)，安装张紧轮(19)，张紧轮(19)同传动机构相连。
4.如权利要求3所述的一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，其特征在于：所述的张紧轮(19)对称安装在支撑轴(18)上。
5.如权利要求1所述的一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，其特征在于：在前牵伸区安装压力棒(20)。
6.如权利要求2或3所述的一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，其特征在于：所述的传动机构为皮带传动，包括下皮带轮(10)、皮带(11)和上皮带轮(12)，二号齿轮(9)与下皮带轮(10)连为一体，下皮带轮(10)通过皮带(11)传动上皮带轮(12)，上皮带轮(12)通过紧定螺钉或连接键固定在下罗拉轴上，从而带动下罗拉(2)的转动。
7.如权利要求2或3所述的一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，其特征在于：所述的传动机构为同步带传动。
8.如权利要求1所述的一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，其特征在于：摆动罗拉为前罗拉。
9.如权利要求1所述的一种在线检测短纤维束牵伸力的牵伸装置，其特征在于：摆动罗拉为后罗拉。
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