CN1011686B - 纱线卷绕工艺 - Google Patents

Abstract

把纱线卷绕成圆柱形交叉筒子的工艺在端面经常会产生大肚和隆起现象。根据本发明在每个筒管上卷绕一个底层，底层的长度略大于交叉筒子上其余层的卷绕长度。底层以较小的横动速度卷绕，而该横动速度在卷绕底层时逐渐增大直至最大值。底层为整个筒子层厚的10%。底层厚度为10至30mm。横动速度达到最大值后保持不变，其下降不得超过10%。

Description

本发明涉及一种把纱线，尤其是刚纺好的化纤长丝和/或已拉伸的化纤长丝卷绕成直边圆柱形交叉筒子的工艺。

合成纤维交叉筒子是在横动速度不变或至少在一定范围内横动速度保持不变的条件下进行的。这些交叉筒子大部分都会在周围和端面上产生大肚和隆起现象。端面上的凸胀情况不仅损害交叉筒子的外观，而且还影响质量，使在凸胀区域里会产生所谓“筒子脱边”。所谓脱边就是有一段纱从交叉筒子面上滑到端面，导致一根多根纱圈呈割线式过度拉伸。这种所谓“筒子脱边”还会造成筒子退绕故障，尤其是以高速进行退绕时更显著。

本发明的目的是生产退绕性能极好的筒子。这些筒子特别应该设有脱边（丝条离开其端边上的纱层并呈割线状过度拉伸靠里边的纱层，称之谓“脱边”）。生产出来的筒子应该相当稳固，也就是说应该有一个最理想的圆柱形，端边上既没有凹入现象，也没有凸胀现象。而且好的筒子纱线层就是在卷绕厚层时也必须是稳定的。这意味着，在横动的反向区域即筒子的端部区域里所分布的丝条不会在卷绕层里和退绕时出现向筒子中部滑动的现象。否则的话会产生这样的危险，即滑下来的丝条会架到外边的丝层上去，并在退绕时会被夹持住。

此外，要避免作用于正在卷绕的纱线上的拉力发生太大的波动。

本发明建议;在纱层厚度还不及筒子总厚度的10%时已达到最大横动速度。最大横动速度最好在层厚80%以上的范围内保持稳 定。最理想的当然是在整个卷绕过程中保持一致。因此，这是其优点，也是可能实现的，因为纱线张力不会因为横动速度的改变而变化。在任何情况下纱线张力的变化，也应保持在一定的限度内。当然也可选择其它方案，即横动速度在达到最大值后可以重新降低，但不超过最大值的20%。此下降可在最大值达到后紧跟着进行，也可以先保持最大值，然后再减小横动速度。

根据本发明，筒管上卷绕分布的筒子底层是以其横动速度从最低值逐渐上升到最高值卷绕的，该底层厚度是筒子总厚度的分数，最大为10%。筒子总厚度在本说明中是用实际所达到的筒子直径来表示的。对于某些情况下制造出来的未完全卷绕的筒子则不考虑。就这种未卷满的筒子而言，底层厚度也是取决于可能的筒子总直径。本说明所讲的层厚是指筒子半径和筒管半径之差，筒子卷绕在该筒管上。

筒子以递增的横动速度卷绕在底层上，其厚度介于10和30毫米之间，最好是介于15和25毫米之间。

为保持纱线张力均匀，避免纱线张力发生大的变化，底层卷绕时其横动速度应这样变，即筒子上纱线分布角的变化介于3°至7°之间，最好是介于4°至6°之间。经证明此变化对完成本发明的任务已够了。

只要初始横动速度选得很低，筒管纱线的卷绕分布角不大于6°，就可减少“脱边”现象。此外，在最高横动速度时分布角也不应超过10°，最好是小于9°。

同时，横动速度的低值介于2°至6°，最好是介于3°至5°之间。横动速度的高值介于6°至10°，最好是7°和9°之间。这样就能避免卷绕起来的纱线滑向筒子中部。运用本工艺能够生产出外观与 一般筒子不一样，其端面没有脱边、很平、位于卷轴的垂直面中的（指同卷轴垂直的平面）筒子。此时，底层能安全地支撑下一步的卷绕和防止变形。

从理论上说，底层的锥形角alpha介于65°和80°之间，要达到这点，首先要在底层卷绕过程中慢慢地提高横动速度，从最小的分布角出发，直到达到最大分布角;如前所述，而且最小分布角和最大分布角之差至少为3°。这里，分布角是根据DIN德国工业标准61800定义的（纱线和切线间的角度）。

这并不意味着，筒子真有一个锥形即斜形的端边。底层上的锥角是纯理论上的，它只表明，如果改变横动速度也会导致横动动程以层厚的15%直至45%的系数变化。这个系数在下述中用B表示，称为斜坡系数。这里，斜坡系数B是指理论斜坡角的正切的倒数值。B＝一边的动程减少/层厚。

结果证明，最大横动速度达到最大时的层厚和斜坡系数都取决于卷绕纱线的筒管直径。

在确定必须的底层厚度和必需的斜坡系数值时也要考虑纱线卷绕时的张力。在本范围内底层厚度和斜坡系数都要通过试验求得。卷绕张力越大，则层厚越小，斜坡系数越大。

由于横动速度变化了，根据现有技术会对卷绕成形产生不良影响。这不良影响产生的原因是随着横动速度的变化会导致卷绕到筒子上的纱线张力的巨大变化。

在本发明中也对此情况作了考虑，即不使卷绕张力达到不允许的值，尤其不使张力以不允许的方式变化。同时特别注意了纱线张力必须在设定的极限值内，并在卷绕过程中保持不变。本发明还进一步建 议，在底层卷绕时，筒子圆周速度随横动速度提高而减速，使作为圆周速度和横动速度的几何和的纱线卷绕速度基本保持稳定。

如前所述，在本改明中将不介绍防带状干扰（也称防叠干扰）的方法。在一定情况下，采用本发明时也采用已通用的无规卷绕工艺。

本专利申请中，还把卷绕行程中横动频率和锭子转数不同步变化的每一种卷绕情况，称为无规卷绕和正规交叉卷绕。它包括所有不符合DIN61801关于精密卷绕的所规定的、横动频率和筒子圆周速度的比不是常数的交叉卷绕。尤其是以高匀速卷绕化纤长丝时易产生这种无规交叉卷绕。这里，横动频率是稳定的。但是我们也把横动频率的变化同锭子转数没有固定比的卷绕形式称之为无规卷绕。

在本说明中没有涉及旨在产生防带状干扰的周期性/或短暂性的横动频率变化。（请参阅如：EP-A93258-（Bag1283，US-PS4，504，021），DE-A28556A2855616（Bag1100，US-PS4，296，889））。

要提请注意的是，在本说明中所提到的横动速度，始终指的是横动速度的中值。

另外还有一种卷绕形式叫分段精密卷绕，它拥有无规卷绕的全部优点，但不会形成叠圈卷绕。在将本发明运用到分段精密卷绕时，我们还建议，横动速度要持续不断地在给定的上限和下限之间，以循环（分段）的周期顺序，在精密卷绕的每一级，首先与锭子转数或比例地减少，然后再提高，以达到给定的较小的卷绕比。这里，卷绕比系指锭子转数与复动次数之比。复动次数称为横动频率，表明在单位时间内纱线在筒子长度上来回运动的次数。根据本发明的工艺，横动速度的上下限在卷绕行程开始时有其最小值，并随直径的变化不断地或分 段地提高，直到底层按本发明规定卷绕完毕为止。

横动速度的上限最好是介于FX    Sin5°和FX    Sin9°之间，F限介于FX    Sin4°和FX    Sin8°之间变化。F代表纱线速度。上限和下限之间的距离应这样选择，使得精密卷绕的每一阶段中横动速度只发生很小的纱线能够承受的变化。

下面将借助实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1剖面图;

图2卷绕机的前视图，部分为示意图;

图3无规卷绕时的横动速度图;

图4分级精密卷绕中交叉筒子卷绕实例的剖面图;

图5分级精密卷绕中横动速度图;

图6筒管直径上理论斜坡角的曲线图;

图7随筒管直径变化的底层层厚曲线图;

图8交叉筒子侧视图（理论的）。

图1是断面图，图2是一台卷绕机构的前视图（部分是草图），图4是另一台卷绕机的断面图，本发明就是在这些卷绕机上进行的，图1和图2从一侧，图4从另一侧，说明如下：

沿着方向2不断运动着的纱线3首先经一固定的导纱器1，然后经横动装置4而被引导。筒锭5可自由旋转。在筒锭5上装套着一个空筒管10。匀速运动的纱线3，例如刚刚纺出的新纱和/或拉伸过的化纤长丝，在此空筒管10上卷绕成交叉筒子6。

卷绕开始时的空筒管10及之后形成的筒子6由传动辊21（在图2中看不见）顶压其圆周用匀速圆周速度传动。纱线3通过下面将作详细介绍的横动装置4在交叉卷绕筒子上交叉卷绕。横动装置4和 传动辊21同装在一个滑架22上。该滑架可上下升动（见箭头），从而使传动辊能够配合不断增大的筒子直径（即随筒子直径的增大而后退）。

横动装置4由异步电动机14传动。传动辊21则由同步电动机20以基本匀速的圆周速度传动。对此我们还将作详细分析。三相交流电动机14和20通过变频器15和16获得电能。拖动筒子的同步电动机20同变频器16相连接。该变频器提供可调频率f₂。变频器15同计算机23相连接且拖动异步电动机14工作。计算机23的输出信号24取决于输入信号。用程序器19输入。程序器可编制下列程序：横动速度曲线，即输入整个卷绕过程的控制频率f₃。尚若进行防叠（防带状）干扰，则要输入横动速度中值，此外还输入频率和振幅以及对给定平均值周期偏差时形状。另一个方案是，可输入卷绕比以代替用周期变化的横动频率所进行防叠干扰，此卷绕比在卷绕的每个阶段运行，并使之不致形成带状。

此外还可编入所要求的筒子圆周速度曲线程序。基础是，在横动速度提高时也会出现纱线拉力的增大，纱线是用该拉力卷绕到筒子上去的。由此有可能会出现纱线拉力损坏纱线质量和/或交叉筒子质量的情况。要避免这样的损坏，本发明采用使筒子的圆周速度适合横动速度的变化的方法。此筒子圆周速度的变化可另外输入程序器19，并通过计算机的输出信号25控制变频器16，控制的情况是，当纱线张力仪26采集到的纱线张力增高时，使传动辊21的转数下降。另一种方法是，也可测量纱线拉力，利用输出信号去控制变频器16。图1中所示，即此种纱线张力仪26。

此纱线张力仪26的输出信号通过一个互感器和放大器27传给 变频器16，一旦张力仪采集的纱线张力增高时，传动辊21的转数即下降。

以上是对图1、图2和图4的介绍。

此外，对图1和2说明如下：

纱线3从横动装置4中出来以牵引长度L₁卷绕在辊11上，绕过此辊后又以牵引长度L₂呈切线式卷绕在筒子上。根据本发明，牵引长度L₁和L₂的作用在于，在卷绕底层时，通过提高横动速度使筒子，也即纱管上纱线的卷绕分布长度，由HB缩短到H（均见图8）。

横动装置4是由一个翼形往复装置和一个纱线运动时启动的辊11组成的，并有它自己的一个传动机构。翼形往复装置和辊11是一起被拖动的（没有图示）。辊也可以与传动辊21一起拖动，所示横动装置的特殊优点在于，筒子上的纱线分布角在一定范围内可以改变，因为横动速度可不依赖筒子速度而自行调节。更特殊的是，还有这么一种可能性：为避免出现带状重叠，可使横动速度不断地围绕中值摆动，或者在面临带状重叠危险时让其在两个相临近的数值间转换，或者与筒子转数或比例地进行随机变化。

翼形往复装置拥有转子12和转子13。这两个转子可同心或偏心组成，通过一个下面要讲述的传动装置和位于传动箱20内的齿轮相互反向传动。转子12有两个、三个或四个控制臂8，这些控制臂在旋转面Ⅰ中转动（箭头18）。转子13有同样数目的控制臂7，它们旋转在紧邻的旋转面Ⅱ中（箭头17）。控制臂沿着导尺9引导纱线。每个控制臂8把纱线向右传送（见图2）并在导轨尾部把纱线交给控制臂7，控制臂7又把纱线以相反方向传送到导轨的另一个 尾部，控制臂8之一又从这里向回传送。

进一步的详细情况请见下列有关的专利申请：EP84100433.6和EP84100848.5以及DE-OS3404303.9。

图3表示已编好程序的卷绕动程横动速度中值的曲线。纵坐标表示横动速度同筒子匀速圆周速度（c/u）的比值。横坐标则表示正在成形的筒子半径或正在成形的筒子层厚S，图中示出的是在直径为100毫米的筒管上形成的筒子。横动速度从卷绕行程开始时的极小值不断增高到最大值。从图3可看出，底层卷绕到层厚SB后，横动速度即达到最大值。这里，最小横动速度的设定要求是，在筒管上约形成5°的分布角。最大横动速度造成的分布角至少要大3°，这里是9°。在该例子里，横动速度不断地按直线规律随着层厚的增大从最小值上升到最大值。这个最大的横动速度一直保持到卷绕行程结束都呈稳定状态，无论如何，稳定状态起码应保持到筒子打到总厚度的80%。

此外，图3中还包括筒子圆周速度u的曲线图，图中用圆周速值初始值的百分数标出了圆周速度。从图中还可以看出，在底层卷绕的过程中圆周速度的初始值下降了大约1%，从而使不允许的纱线张力的改变得到平衡并在理想的情况下，使卷绕速度保持稳定。

就图4的卷绕机还有如下补充说明：

横动装置4在纱线运动行程中有个导丝器33。该导丝器通过回转螺纹辊32带动纱线作与走丝方向垂直的来回运动。除导纱器33外，沟槽辊35也属于横动装置，纱线在永无止境的往复沟槽里以部分缠绕的形式被引导着。退绕线和卷绕线之间的距离称为牵引长度，退绕线是纱线从沟槽4退出的线，卷绕线上是纱线向筒子 6上开始卷绕的线。牵引长度值决定筒子上纱线卷绕长度H的增大，该增大是与横动速度的缩小相关联的（见图8）。

下列值要不断地输入计算机23内：由测量传感器38测得的卷绕锭子的转数;串接在计算机前边的程序器19的输出信号，程序器最好是可编程序的，并已将卷绕比输入到这个程序器内，此卷绕比应贯穿在卷绕过程中紧密卷绕的每一阶段。

还有一个优点是：用传感器37可随时检测随机横动速度和复动次数，并输入计算机。由计算机进行设定值、实际值的比较，从而把异步电动机14所传动的横动装置的横动速度调到设定值，即调到已储存的卷绕比而使与锭子转数或比例的设定值上去。

计算机23的主要任务是进行横动速度设计值的计算。详见欧洲专利申请86103045。

计算机先通过程序存储器19收到已算好的理想卷绕比。计算机再从这理想的卷绕比和横动速度的初始值算出理想的锭子转数。这个“理想”的锭子转数值要同用测量传感器38测出的随机锭子转数进行比较。如果计算机确定，这两个锭子转数是一致的，则计算机把通过程序存储器19所设定的横动速度的初始值，作为输出信号24，即变频器15的设定值。在进一步的卷绕行程中，计算机不断减小这个设定值，其减少情况同连续测量出的锭子转数成比例，该锭子转数在匀速筒子圆周运动速度条件下会随着筒子直径的增大呈双曲线式减少。设定的“理想”卷绕比在精确卷绕过程中保持稳定。一旦计算机确定随机测得的锭子转数同一个由“理想”的设定卷绕比求出的“理想”锭子转数相一致，则作为输出信号24又会把横动速度的输出值设定为设定值，接着，又是一段新的精密卷绕。由此得出，在所描述 的实例中横动速度始终保持在给定的上限值和下限值之间。

此外，根据本发明还按照图5的曲线图把往复横动定则也编进了程序。图5中曲线图横坐标（设筒管直径以100毫米为起点）表示筒子层厚S。纵坐标表示横动速度同筒子圆周速度的比，前题假设是筒子圆周速度基本稳定。换句话说，纵坐标表示了分布角的切线，这在上述DIN-条款里也有。

横动往复速度的上限OGC和下限UGC及纵坐标上所标出的比值，在卷绕行程开始时，即当筒管直径为100时，会降低些，这样就会产生一个大约5°左右的平均交叉角。在较小的底层范围内-层厚为SB-上限和下限不断提高到比相应的平均分布角大3°这样一个值。在层厚为SB的底层卷绕结束后横动速度的上限OGC和下限UGC及横动速度和圆周速度的比都保持稳定。

还要指出，横动速度的上限值和下限值原则上是平行的。根据图4，在计算机23中输入一个程序，在整个卷绕行程过程中通过该程序把横动速度控制在上限值和下限值之间，如图5所示。同时，横动速度首先以双曲线形式并与锭子转数呈比例地降低，然后再突然地升到上限值。在整个筒子行程的许多个循环中都是这样运行的。

同第一个实施例一样，这也可以把筒子的圆周速度的变化输入到程序存储器里。筒子的圆周速度与横动速度极限值的变化相匹配。

图5中有筒子圆周速度Vu的曲线图，圆周速度是用圆周速度初始值的百分比表示的。从曲线图中可以看出，在底层卷绕过程中圆周速度初始值大约下降1%，用以平衡不允许的纱线张力变化，并在理想情况下使卷绕速度保持稳定。根据本发明，底层厚度SB及底层的理论斜坡角也取决于筒管直径。

图7表示筒管直径和要生产的底层厚度之间的关系。底层卷绕时，横动速度（图1、2、3）及上限和下限（图4、5）增高。纵坐标上标的是筒管直径，横坐标上标的是底层厚度SB。从中可得出，底层厚度同筒管直径成反比。实践证明，只要保持上述的依赖关系，就可实现好的、稳定的和无脱边的筒子成形。

从图7的曲线中得知，若筒管外径为100毫米，则底层厚度SB应介于14和16毫米之间，此时横动速度应达到最大中值即最大极限值。

就其它筒管直径而言，底层厚度取决于筒管半径，其公式如下：

S＝A（100-γ）/100，式中γ表示筒管半径，单位毫米。A代表24和34之间的一个数值。

系数A与纱线卷绕时的纱线张力有关。在本范围内，要通过实验求出A。卷绕张力愈高，系数A则愈低。

可以通过下列措施减少脱边：把起始横动速度的中值及极限值选得很小，使筒管上纱线的分布角不大于5°。另一方面，在横动速度最高时分布角不超过10°。

图6表示底层理论斜坡角alpha和筒管直径之间的关系。为生产直端边的筒子，从理论上讲，如果筒管较小，则筒管上卷绕的端边应较陡些。理论角alpha应大于在大直径筒管上卷绕底层时的角。为控制斜坡角就要选择最大横动速度和最小横动速度的差，而最大和最小分布角之差起码是3°。

图8表示根据本发明绘出的交叉筒子6的理论侧视图，这个交叉卷绕筒子绕在筒管10上，其半径为γ，直径为d，总层厚为S。该交叉筒子是圆柱形，实际上有个基本上直的端边，位于一个垂直平面 上。在层厚为SB的底层区域内，筒子的端边理论上呈倾斜状，其理论斜坡角为alpha。

筒子最外层交叉卷绕的纱圈明显地显示出了每根纱与在垂直于筒子的平面内之切线所构成的分布角。实际上，底层起到筒子边侧的支撑作用。借助此支撑可避免筒子端边产生凸起或脱边。

Claims (10)

1、纱线卷绕，尤其是新纺纱线和拉伸化纤长丝卷绕成直边圆柱形交叉筒子的工艺，卷绕时横动速度的中值还要变化，其特征为：

卷绕开始时中值有一个最小值，此中值随直径的变化而不断地或分段增大，在给定的底层卷绕成形中达到最大值，底层厚度(SB)不超过整个筒子层厚的10%。

2、根据权利要求1的工艺，其特征为：

达到了给定层厚后，最大值在通过总直径的至少80%的直径范围内，最好是直到卷绕结束，都保持不变。

3、根据权利要求1的工艺，其特征为：

达到了给定层厚后，最大值在接下去的卷绕过程中，其下降不得高于20%，最好是小于10%。

4、根据权利要求1至3的工艺，其特征为：

当筒管上的纱线层厚介于10至30毫米之间，最好是介于15至25毫米之间时，提高横动速度。

5、根据权利要求1至3的工艺，其特征为：

横动速度要作这样的变化，即使斜坡系数在底层卷绕时为15%至45%，斜坡系数是指端边动程减缩同底层厚度之比。

6、根据权利要求1至3的工艺，其特征为：

横动速度要作这样的变化，即当横动速度在最低中值和最高中值之间变化时使纱线卷绕在筒子上的分布角在介于3°至7°之间变化，最好在介于4°至6°之间变化，

同时，横动速度的最低中值所产生的分布角介于2°至5°，最好是介于4°至6°之间。

横动速度的最高中值所产生的分布角介于6°至10°，最好是介于7°至9°之间。

7、根据权利要求1至3的工艺，其特征为：

在底层卷绕过程中，筒子的圆周速度应随横动速度的上升而下降，使作为圆周速度和横动速度的几何和的纱线卷绕速基本保持不变。

8、根据权利要求7的工艺，其特征为：

筒子的圆周速度是根据已存储的程序减慢的。

9、根据权利要求1至3的工艺，其特征为：

交叉筒子是分段进行精密卷绕的，其间，在精密卷绕的每一个阶段，在给定的上限和下限之间，在多数循环阶段中，横动速度与锭子转数成比例地下降，然后为达到给定的、更小的卷绕比（锭子转数/复动次数）再提高。

同时，在卷绕行程开始时，上下限都有各自的随机最小值，并随直径的变化而不断地或分段地增大，其情况为：当给定的底层以厚度不大于整个筒子总层厚的10%进行卷绕时，上下限达到其各自的随机最大值，最后上限和下限与横动速度的中值平行变化。

10、根据权利要求9的工艺，其特征为：

横动速度的上限在FX  Sin（5°）和FX  Sin（9°）之间变化，下限与之平行地在FX  Sin（4°）和FXSin（8°）之间变化，式中F代表纱线速度。

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