CN101443492A - 生产短花式纱的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产花式纱(35)的纺纱设备(2)和方法，纤维(22)将由一台牵伸装置的至少一个传出辊(7，8)压成预置厚度层(33)，其中至少有一个传出辊(7，8)由一个驱动器直接制动。

Description

生产短花式纱的方法和设备

本项发明涉及一种生产花式纱的纺纱设备、特别是涉及纺纱设备配件，及生产花式纱的一项方法。

在现有的技术水平下，用于生产棉制花式纱的纺纱设备已为大家所熟知，在此类设备中，传动传送滚轮的牵伸装置中有一个变速器，该变速器通过链传动和主传动装置连接在一起。对于每一牵伸滚轮，均通过链传动将一个行星齿轮与传送滚轮相连接，该传送滚轮通过链传动连接一个驱动牵伸滚轮的变速器。在行星齿轮的其中一个调节入口处，连接了一个由程序控制的伺服电机，用于产生传送滚轮相对于牵伸滚轮的相对速度变化。当传送滚轮在短时间内供应过量纤维(增加纤维的供应量)时，将在纱线上产生隆起，这种隆起被称为烧毛。这样产生的烧毛，在厚度上的分布通常是不均匀的，在纤维拉伸的方向上，先经过的区域有平坦的厚度增加，相应的，在后经过的区域会出现大幅度的增厚。传送装置决定纱网厚度。伺服电机按花样来控制牵伸滚轮的速度增加，牵伸滚轮通过增加传送装置的纤维供应量来形成烧毛。每个烧毛的大小尺寸取决于速度增加的范围和持续的时间。除了滚轮机械驱动连接装置、高质量的行星齿轮和每个独立元件相互间机械连接的高昂的建设成本外，花式纱设计的个性化还受到了驱动距离惯性的限制。此外，花式纱的质量也受到链传动所必须的工作间隙的损害。另外，由于增加了生产花式纱的元件，纺纱设备变得较大，则用于设备调整和控制的技术花费也会按比例增大。由于牵伸和传送装置中的滚轮均相邻安装，为了达到必要的传动比，行星齿轮中间轴、中间齿轮和其需占用的较大的运行空间，也会造成运动体积的增加，必然降低了调节和控制的灵敏度。

DE4041301公开于1992年，也是由和本文相同的发明者发表的。DE4041301展示了一种经过改良的用于花式纱生产的纺纱设备。其牵伸装置和传送装置由牵伸和传送滚轮连接驱动，该驱动可以通过一个可编程控制来单独调节。每个牵伸滚轮的驱动在机械上均是和纺纱设备的主传动装置分离的。在该装置上，烧毛是通过牵伸装置的传入滚轮的(纤维)过量供应来产生的。

EP1602756发表于2005年，其展示了一项工艺和一种设备，用来生产一种预设定烧毛厚度轮廓的花式纱的。在生产花式纱的过程中，一对“前罗拉”和/或一组“后罗拉”的转速从一个参比速度改变为一个预设定速度，然后再回到参比速度。“前罗拉”对和“后罗拉”组由不同的电机来驱动。

在现有技术水平下，众所周知的生产花式纱的工艺中，通常采用的方法是，加速一台牵伸装置的拉入辊，这样可以临时性增加所加工的纤维量，并在纱线中形成隆起(烧毛)。在此同时，牵伸装置的传出滚轮，如引出辊，可以由圆周速度(齿轮节)控制，使得纱线膨胀保持连续性变化。在现有技术水平下，众所周知，烧毛类花式纱由于经常会弯曲，总是被并行使用，因此对所使用的纤维堆长度有一个最小长度的要求。

本项发明的一项任务是，展示一项方法以及实施该项方法的一种设备，通过该方法及设备可以在一台纺纱设备上，尤其是在环锭精纺机上，生产比纤维堆长度短的花式纱。另一项任务是，展示一种可以高速生产短花式纱的设备。本发明的还有一项任务是，展示一种可以快速切换的设备。

本发明专利申请中界定的权利要求书完成了该任务。

本项发明的一个目标是，绕过目前技术水平现状所固有的原则性限制，避免相应的问题，以便生产比所使用的纤维堆长度短的花式纱，例如使用棉花。后面将对此做进一步的解释。

保持牵伸装置拉入时的原料供应基本上不变，而用一个驱动器将传出滚轮的运行突然放慢甚至停止，可以将纤维流在短时间内大大减慢或完全阻止。这样，在牵伸装置的运行方向上，传出滚轮后方的纤维，由于滚轮的突然放慢和/或停止，将有针对性的堆积起来并隆起，例如纤维至少在短时间内至少在一个传出滚轮上堆积起来。这种相对的延迟中断的结果将是在纱线上得到绒毛型的隆起(烧毛)，该烧毛比纤维堆长度短。隆起(烧毛)的尺寸大小是由纤维拉出降低的减少量和至重新开始运行的时间两个因素决定的。如果有必要的话，在引出辊前的压缩区域(从拉出方向看)将安装纤维导向装置和/或聚导器，可以阻止压缩过程中纤维出现负面影响。此类驱动器最好应设计为，使其有助于减少质量惯性，从而有助于传出滚轮的迅速加快和/或减速。与目前技术不同的是，纱线的隆起基本上不是依靠增加纤维的量，而是通过突然改变拉出速度来完成的。在隆起部分前后的、有害的偏薄位置，在本发明中，通过同时或者在界定好时间内由引入辊供应过量(纤维)来弥补这一情况，如，在一个规定的时间内，加快对引入辊的驱动，使其传入更多的纤维，这样可以保证生产出厚度均匀的纱线。

在本设备的一种结构形式中，可使用可调节的、快速切换的驱动元件来代替通常采用的持续驱动的牵伸辊传动机构。使用传动比可以始终根据预编程的运行过程来调整的电子传动机构以取得良好效果。根据不同的应用领域，可以使用伺服电机(主/从)或快速切换的耦合器(驱动器)。

在一种结构形式设计的中，至少需使用较小的引出辊，因其惯性小可以快速切换。例如，可以采用下述方法使其惯性较小：将一个或者多个辊的纤维接触区(即接触到纤维的部分)基本上设计为套筒型，并通过支架围绕着轴心以不转动的方式排列。许多个纤维接触区可以综合为一个套筒。各个套筒通过适当的耦合器与一个传动器有效连接，这样纤维可以通过辊来传送。本结构形式的一大优点是，由于套管型辊的惯性较小，可以很快地被加速或减速。即使在高速纺织中，利用这样的方法，也可以生产出短烧毛。

与现有技术不同的是，所需要的短纱隆起，主要是通过在牵伸装置的传出滚轮前的纤维堆积形成的。简单的表达就是，预弯的粗纱(纤维带)通过运送带在被牵伸的状态下直接送到了传出滚轮的挤压点前。通过控制引出辊的减速，如果必要的话停止引出辊，可以对纤维造成较直接的节流，导致了由于纤维状态的隆起(在短时间内传入比常规较多的纤维)以及弯曲终止。在引出辊的直接重新开始运转时，在传出滚轮的挤压点区域，堆积的纤维涌入纺纱三角，在该处，纤维将受纱锭旋转的影响缠绕到纱线上，直至加工出的纱线加固且稳定。

下列附图进一步解释了本发明的结构形式，使本发明更简洁明了：

图一：用于生产花式纱的环锭精纺机的牵伸装置构造；

图二：图一中牵伸装置的侧视图；

图三；图二的局部放大图D；

图四：用于生产花式纱的转子精纺机的另一种构造形式；

图五：图四的细节图E；

图六：图四和图五的设备之侧视图；

图七：带很多个引出辊的分段式轴；

图八：透视图表示的另一种构造形式；

图九：图八所示构造形式的侧视图；

图十：图九的细节图F。

图一为斜前上方的原理图，展示了一台环锭精纺机2的一个独立牵伸装置1(纱锭未显示)。图二，为同一牵伸装置1的简易侧视图，不包括驱动电机和齿轮(与下文比较)，图三为图二局部放大图D。这些图片中相对应的元件以相同的数字标注。

在一台环锭精纺机2中有许多牵伸装置1依次相邻排列。一台牵伸装置1包括成对排列的第一和第二引入辊3和4，其中第一引入辊3或多个由第一驱动轴5驱动。在通常情况下，驱动轴5同时驱动许多个相邻安装的牵伸装置上的第一引入辊(图中未显示)。第二引入辊4的两侧均固定在一个悬臂6上，在纺纱过程中，第二引入辊通过这个悬臂压向第一引入辊4。另外，牵伸装置1还配有第一和第二引出辊7和8。第一引出辊7是由第二驱动轴9驱动的。第二引出辊由第一引出辊驱动，第二引出辊也是安装在悬臂6上，并在纺纱过程中，通过悬臂6压向第一引出辊7。在引入辊3、4和引出辊7、8之间，安装有通过第三驱动轴12主动驱动的第一传送带13和被动驱动的第二传送带14。第二传送带14也安装在悬臂6上，并在纺纱过程中，通过悬臂6压向第一传送带13。第一传送带13在后方区域(后经过的区域)中被第一传送带辊15转向，该传送带辊是由第三驱动轴12或多个驱动的。同时，在前方区域(先经过的，朝向传出辊的区域)中，围绕着第一传送带导向16的第一传送带13被张紧和转向。在这里，第一传送带导向16是一根型材杆17，该杆的截面基本上是三角形，该截面朝着传出辊7、8方向逐渐变小。第二传送带14在其后方区域(后经过的区域)由被动驱动的第二传送带辊18转向，该辊也安装悬臂6上。在前方区域，第二传送带14由第二传送带导向19转向，该导向也安装在悬臂6上。第一和第二传送带导向16和19设计为，在纺纱过程中，它们可以将第一和第二传送带13和14在一个接触区域内几乎平行得压向对方。在图示中，所有成对出现的元件均相应悬臂6对称排列，只是有部分被其他元件遮挡，在图中只能看到一个。为了提高牵引力，引入辊3、传送带辊15和传出辊8，在图中所示的结构形式中，表面滚花42(为锯齿状)。

可以用一个聚导器[Kondensator](未进一步图示)来代替第一传送带13，与第二传送带14相互作用。在这种情况下，第二传送带14直接由第一传送带辊15驱动。

纺纱过程中，粗纱22从粗纱罗拉23上解开，并由安装在引入辊3、4后的第一和第二粗纱导向20和21转向，然后由引入辊3、4送入纺纱机。引入辊3和4的第一驱动轴5和第一、第二传送带13和14的第三驱动轴12，通过一个驱动链24和两个驱动轮25同步旋转耦合。第一驱动电机26，在所示结构形式中，通过一个第一齿轮28和第三驱动轴12有效连接，该驱动电机用来驱动引入辊3、4和传送带13、14。电子电机26为可选件，或者用作出厂时在纺纱设备2中内置的驱动的补充。如果需要，原有的驱动也可以完全用一个新的驱动来代替。

在图示的结构形式中，负责驱动传出辊7和8的第二驱动轴9可以用一个第二驱动电机30和一个第二齿轮31来独立驱动。在图示的结构形式中，齿轮28和31有一个驱动的和一个驱出的小齿轮38和39，两者要么直接相互啮合或者通过至少一个中间元件相互有效连接。如图所示，中间元件可以是至少一个中间小齿轮40或者一种其他的有效连接，例如齿状传送带或者驱动链等。中间元件40用于弥补电机驱动轴和被驱动轴之间的侧向间距。

使用伺服电机作为花式纱生产的驱动电机，是一种可被优先选择的结构形式，伺服电机由伺服电机控制器(图示未显示)来控制。如果有必要，例如在长轴上，对于不同的机器，每一根轴、每一对轴会有超过一台驱动电机，所有的电机均在一个“联盟”中相互协作。为了保证设备耐用、不易出现故障且便于维修，这许多台驱动电机均相互协调一致，均通过电机控制器以一个电子齿轮的形式连接到驱动器上。第一驱动电机(主驱动电机)将依据其所需生产的烧毛和烧毛间距设置相应的数据，由可编程驱动器控制。“联盟”中的其他驱动电机(卫星驱动电机)不直接受可编程控制器控制，而是和直接由可编程控制器控制的主驱动电机的电机驱动器有效连接。这样就是可以降低-例如由于减少张紧造成的-轴和齿轮的机械负载。例如，在空间有限的情况下，或者需适应不同型号的机器的情况下，依据本发明中的齿轮27和31，可以用来弥补驱动轴5、9、12和一个或者多个驱动电机26、30之间的间距。

保持引入辊3、4将粗纱22引入的方式基本不变，按不同的应用领域，而将传出辊8、9通过驱动器突然放慢或甚至停止，在纱线成型区域中，将引致纤维流短时间大大减慢或完全阻止。在牵伸装置1中，位于传送带13、14和传出辊8、9之间的纤维(参考图三)，将由于该突然放慢和/或停止的现象，有针对性地堆积起来，并隆起或堆积成一个预置厚度层33。这种相对的弯曲中止，会在纺纱点34之后，在被纺纱线上形成绒毛型隆起(烧毛)36，在需要的情况下，该隆起比所加工纤维的纤维堆长度要短。纤维拉出的减少量和至重新开始运行的时间决定了隆起36的尺寸。为了更好的集中和输送纤维32，按不同的应用领域，在压缩区域安装纤维导向装置(参考图四，聚导器60)，可以阻止压缩过程中纤维侧向偏移的趋势。

由于这种与现有技术不同的、突然变化的过程(供应速度的突然变化)，会在隆起36前和/或后出现有害的偏薄位置。在本发明中，通过运用引入辊的同时或者在界定好时间内的(纤维)过量供应来弥补，也就是说，在一个规定的时间内，连续或者可变地加快对引入辊的驱动，使其传入更多的纤维，这样可以保证生产出厚度均匀的纱线。

图四中，以透视图的方式展示了用于生产花式纱的纺纱设备2的另一种构造形式。图五为图四的局部放大图E。在图示中，固定在支架10上的悬臂6和上方的、被动引入和传出辊4、8，围绕着转动轴11以开放的状态向上摆动，这样就得以展示牵伸装置的内部。装置的内部可以看到一个粗纱22的一部分，穿过传入辊3、4和传送带13、14，一直延伸至传出辊8、9，由此，在纺纱过程中，在纺纱点34，通过纱锭(图示未显示)的转动加工出有烧毛36的纱35。

第一、第二和第三驱动轴5、9、12彼此均和第一、第二连接齿轮45有效连接，在图示中表示为齿状传送带或开口链。可选择使用一个或多个其他的有效连接方式，或者作为补充，以在驱动轴5、9、12间产生固定或者可变的传动比。例如使用行星齿轮可以取得较好的效果。在图中展示的结构形式中，至少第一或第三驱动轴5、12由一个或者多个驱动，例如伺服电机(图示未显示)来驱动。例如，通过有效连接方式45，可以将驱动的运动传递到另外两个驱动轴5，9，12上。为了达到生产花式纱所必需的、传出辊7、8相对引入辊3、4的、相应传送带13、14的旋转速度的相对变化(突然变慢)，在第二驱动轴9和连接齿轮45之间、相应第二驱动轴9的驱动设置一个耦合器，使得驱动轴9可以方便的和驱动45耦合或者脱离。根据应用领域的不同，使用电子式和/或液压式耦合器或耦合系统可以取得较好的效果。

在图示结构形式中，使用了一个或者多个液压驱动器50，此处以一个液压驱动器50的形式出现(齿轮泵、径向活塞式泵、轴向活塞式泵)，其进入口51和排出口52直接或者间接地，例如通过阀门53，相互有效连接。在驱动侧54和驱除侧55之间的相对运动，可以通过关闭阀门53来阻止，关闭阀门就阻止了液压油在进入口51和排出口52之间的循环。当打开阀门53时，液压油就可以循环流动，这样在驱动侧54和驱除侧55之间就没有驱动力矩的传递，则驱除55和与其有效连接的第二驱动轴9将停止运转，而与此同时驱动54仍旧不可避免的继续转动。对于专业人士而言，十分显而易见的是，这个原理反之亦成立。这个解决方案的优点是，可以以较低廉的价格来制造本系统，可以快速切换大驱动力矩，并且在一定程度上有缓冲，这对于设备是有益的。慢慢的打开或者关闭阀门可以灵活的调节相对速度。

正如图五所示，该设备还可以安装一个聚导器60，该聚导器在生产预置厚度层33的过程中，可以保持粗纱22纤维的稳定，并避免不必要的偏移。聚导器60安装在第一和第二传送带13、14之间，在引出辊7、8的后方。聚导器有两个侧面导向元件61和一个漏斗壁63，从上方看的话，该漏斗壁形成了一个漏斗形的开口62，可以传送堆积的纤维，并避免不必要的偏移。图中，导向元件61至少延伸到两条传送带13、14之间的区域，在该处导向元件61将导入的纤维引向开口62。根据结构形式的不同，导向元件均和其间接接触。在朝着引出辊7、8的前方区域，将聚导器60设计为，当悬臂6闭合时，可以填满传送带13、14和引出辊7、8之间的全部空间，这样不会在其他地方有纤维遗漏。聚导器应优先使用耐磨材料制成，这样可以降低磨损。

图六展示了按图四和图五设计的设备的截面侧视图，图中悬臂6处于闭合位置(悬臂6处于生产位置)。为了看清聚导器60，省略了在图四中已经展示得很清楚的连接齿轮45和耦合器50。除此之外，还可以看到第一和第二传出辊7、8，以及第一和第二传送带13、14。第一传送带13是由第一传送带辊15和第一传送带导向16张紧的。安装在悬臂6上的第二传送带14，是由第二传送带辊18和第二传送带导向19张紧的，并且在纺纱过程中，由其将第二传送带压向第一传送带。在第一和第二传送带13、14之间可以看到纤维22，纤维22由传送带13、14向传出辊7、8方向传输(用箭头F1表示了方向)。传送带13、14一般连续运行，在图示上以箭头F2和F3表示了方向。与此不同的是，传出辊7、8是由一个可编程控制器(图示未进一步显示)不连续地驱动的，有时突然减速，然后又重新会加速到预先设定的速度(在图示上以箭头F4和F5表示了方向)。如果有必要的话，可以将传出辊减速到停止运行，然后在重新加速。这样可以将传送带13、14传输的纤维22，在传出辊7、8减速时，在传出辊7、8的区域堆积并形成预置厚度层(隆起)33。在传出辊7、8重新启动运行后，堆积的纤维33将穿过辊7、8之间，并达到纺纱点34，在该位置纤维通过纱锭(图示未显示)的转动，拧转并被拉出，形成有隆起(烧毛)36的纱线35。按应用领域的的不同，在烧毛36的前后可能会产生有害的偏薄位置。至少可以通过在传出辊7、8突然减速的前和/或后加速驱动传入辊3、4和传送带13、14来弥补这一现象，这种方法可以在一个规定的时间段内增加纤维的供应量。

此处展示的结构形式中有一个聚导器60，用来在堆积过程中集中和加厚纤维。为了使得纤维不出现不必要的遗漏，聚导器60和导向元件61的设计使得其完全充满引出辊7、8和传送带13、14之间的空间，并能有目的的在传出辊7、8直接传送纤维。

在引出辊7、8停止运转或大大减速的情况下，传送带13、14主动将纤维送入漏斗形开口62中，并堆积在漏斗壁63(参见图五)和/或至少一个引出辊8上。当提高引出辊7、8的速度后，堆积的纤维将穿过送引出辊7、8之间，并在纺纱点34的区域被加工成烧毛36。在需要的情况下，至少有一个引出辊有一个表面42，可以在加速时在引出辊之间传送纤维的引入。例如表面至少可以有部分突出的元件，至少可以在纺纱点区域引入纤维。

图七展示了图一至图六中纺纱设备1的第二驱动轴9。驱动轴9有许多相邻安装的第一传出辊7，传出辊安装在套管型设计的支架65上，并通过耦合器50和第二传动轴9有效相连。套管型支架65在此处，通过轴承66，环绕着轴9的纵轴方向(y轴方向)可转动得安装在轴9上。支架65及其上安装的传出辊7的结构设计使其的惯性力矩非常小，这样就可以非常快速地减速和加速。优先选择可以电子开关的液压或者电子耦合器为耦合器50，当施加电压时，支架65和驱动轴9即建立有效连接，在必要时可以主动将传出辊7减速并避免发生无法控制的旋转。这种方式的优点是，即使在断电的情况下，也不会对生产产生消极的影响。还可以将驱动器50用作片段65的驱动。在这种情况下，轴9可以停止运转，只用作通过轴承安装片段65的支架。

图八是纺纱设备2的另一种结构形式，该设备用以生产有绒毛型隆起34的花式纱35。图九展示了同一设备的侧视图，图十展示了图九的局部放大图F。图示设备1中，在牵伸装置的中间区域、引入辊3、4的后方，以一条传送带13代替了常规情况下的两条，传送带13由传送带辊15和传送带导向16转向，并在纺纱过程中和一个加压辊70协同工作。传出辊8和转向罗拉71，主要对应第一传送带13，将传出传送带72张紧。传出传送带72的作用是，使得堆积在聚导器69和传出传送带72之间的并形成预置厚度层的隆起的纤维，在传出辊7、8再次开始运转时直接并无消极延迟的传送到纺纱点上。传出传送带72可以以一个与纤维导向60成0°至约15°的角度a安装，并相应第一传送带13(可调节)，以提高漏斗效应。根据应用范围的不同，可以是使用其他的角度。传出传送带72，在图示的结构形式中，由下方传出辊8驱动。这种方式的优点是，堆积成预置厚度层33的纤维在传送到纺纱点34时，已经被全部同时加速，因此不会分开。如果传出辊7、8安装的位置距离传送带13很近的话，在这种情况下可以考虑不适用聚导器60。

Claims (12)

1.用于生产花式纱(35)的纺纱设备(2)，有一个牵伸装置(1)，至少有一个安装在一对传出辊(7、8)之后的传送带(13、14)，传出辊通过一个驱动器(50)和一个传出辊驱动(9、30、54)有效连接；驱动器设计为可以将传出辊对(7、8)相对至少一条传送带(13、14)迅速减速和加速，使得由至少一条传送带(13、14)传送的纤维(33)在至少一个传出辊(7、8)上会产生临时性堆积。

2.如权利要求1所述的纺纱设备(2)，其特征是，在套管型支架(65)上安装至少一个传出辊(7)，支架(65)通过轴承(66)和驱动轴(9)可转动的连接，并通过驱动器(50)和驱动轴(9)有效连接。

3.如上述权利要求所述的纺纱设备(2)，其特征是，驱动器(50)是液压或者电子耦合器。

4.如权利要求1或2所述的纺纱设备(2)，其特征是，驱动器是一个电子变速器。

5.如权利要求1或2所述的纺纱设备(2)，其特征是，驱动器是一个行星齿轮。

6.如上述权利要求之一的纺纱设备(2)，其特征是，在最少一条传送带和传出辊之间有一个聚导器(60)。

7.如权利要求6所述的的纺纱设备(2)，其特征是，对应至少一条传送带(13、14)安装有第二条传送带(13、14)。

8.如权利要求6或7所述的纺纱设备(2)，其特征是，聚导器(60)有一个漏斗形开口(62)。

9.如上述权利要求之一所述的纺纱设备(2)，其特征是，在一个传出辊(7、8)旁有一条传出传送带(72)。

10.使用纺纱设备(2)生产花式纱(35)的方法，由下列方法步骤为特征：

a)通过至少一条传送带(13、14)向牵伸装置(1)的传出辊(7、8)方向供应纤维(22)；

b)通过驱动器(50)对传出辊(7、8)减速，这样可以使得一部分纤维(22)堆积并形成预置厚度层(33)；

c)通过传出辊(7、8)的加速将堆积的纤维(33)传送到纺纱点(34)；

d)在纺纱点(34)将纤维(22)纺织成有隆起(36)的纱线(35)。

11.如权利要求10所述的方法，其特征是，在传出滚轮前使用聚导器(60)使纤维隆起。

12.如权利要求11或12所述的方法，其特征是，在纤维(22)堆积成预置厚度层(33)前和/或后短时间临时性提高至少一条传送带(13、14)的传送速度。

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