CN103298722A - 生产用于纺纱机的金属纱筒的方法以及由此获得的用于纺纱机的纱筒 - Google Patents

Abstract

一种生产用于纺纱机（10）的铝质的、铝合金的和类似材料的金属纱筒的方法，该金属纱筒包括圆筒状的管状本体（11），相应的凸缘（12）联接到圆筒状的管状本体（11）的端部（15，16）。该方法包括：获得毛坯凸缘（12）的步骤；获得毛坯圆筒状本体（11）的步骤；以及通过摩擦焊接将凸缘（12）连接到圆筒状本体（11）的步骤。所述连接步骤包括：对凸缘（12）或圆筒状本体（11）的自由端部（15，16）进行整平的第一子步骤；以及将凸缘（12）摩擦焊接到圆筒状本体（11）的第二子步骤。

Description

生产用于纺纱机的金属纱筒的方法以及由此获得的用于纺纱机的纱筒

技术领域

本发明涉及一种用于生产用于纺纱机的纱筒，该纱筒由金属材料制成，通常但非必要地由铝、铝合金以及类似或相似的材料制成，该纱筒包括圆筒状本体，凸缘摩擦焊接在圆筒状本体的端部处以便容纳纱线。

特别地，任何类型的纱线都可以缠绕到纱筒上，无论该纱线是天然纱线、合成纱线、金属纱线还是混合纱线，以便制作具有从几百克至高达若干千克变化的重量的绕线轴（cops），例如重量可高达15-20千克，即使绕线轴以非常高的运转速度工作，甚至转速为大约几万转/分。

背景技术

生产用于纺纱机的金属材料的，优选地为铝质的纱筒的方法是已知的并且已经使用了超过30年。该纱筒至少包括内部中空的圆筒状本体以容置纺纱机的相应的心轴，两个毛坯凸缘通过摩擦焊接联接到圆筒状本体的端部以便容纳纱线。

特别地，已知的方法提供了获得凸缘的步骤、获得圆筒状本体的步骤、以及将凸缘焊接到圆筒状本体的端部的后续步骤。

在现有技术中，凸缘通过将适当厚度的板件与具有适合直径的圆形工件垂直地分离而粗略地获得，或通过从具有预定厚度的金属板将该凸缘剪切出而粗略地获得。

在现有技术中，由于如上所述的金属板的分离或剪切，因此随后将被摩擦焊接的表面仍然是粗糙的表面。

圆筒状本体的制备步骤设置成将具有圆筒形截面的管材剪切到应有的尺寸。

由此获得的凸缘和圆筒状本体被放置在适合的存储设备中，以便随后被移交并且送至焊接步骤以及后续工作以获得最终的纱筒。

已知的是，如果不对特别地但不仅仅是通过剪切或冲孔获得的表面进行处理，这些表面会受到氧化，并且如果不将氧化物去除，则氧化物会被吸收到焊缝中，因而折损焊接区域的阻力。

为了增大给定纱筒的容量，必须增大纱线的卷绕张力，由此增大纱线的量，并因此增大了施加到凸缘上的压力。纱线的较大的卷绕张力还意味着更好的退绕均匀性以及由此导致的更高的捻线缠绕质量。

由于纱线在凸缘上的弹性回综（elastic return）作用，这在纱筒中造成了作用于凸缘上的应力的指数式增长，如果凸缘破损，这对纺纱机附近的操作人员而言会引起危险状况。

此外，当纱线被缠绕到纱筒上时，纱线因其弹性回综而产生横向力和轴向力；这样的力压迫圆筒状本体并且还横向地压迫凸缘，从而加重了与旋转速度有关的问题。

申请人已经发现，通过超过正常的卷绕张力，即在纱线的缠绕过程中给予纱线的张力，会发生凸缘与圆筒状本体之间的焊接区域周围的纱筒的破损。

因此，本发明的一个目的是完善用于生产纱筒的方法，在使用相同材料的情况下，该方法使得能够提高纺纱机的生产能力，从而提高纱线的缠绕速度和张力，甚至提高高达130%-150%也没有任何破损的危险。

本发明的另一目的是完善用于生产用于纺纱机纱筒的方法，该完善的方法是简单的并且不会使生产成本提高。

申请人已经设计得到、测试并且实施了本发明，以克服现有技术的缺点并且实现这些以及其它目的和优点。

发明内容

在独立权利要求中对本发明进行了阐述以及特征化，而从属权利要求描述了本发明的其它特征或主要发明性构思的变化。

根据上述目的，本发明涉及一种生产能够在纺纱机上使用的、例如铝质或铝合金之类的金属材料的纱筒的方法。

总体方法至少包括：获得毛坯形式的凸缘的步骤；获得同样是毛坯形式的圆筒状本体的步骤；以及将凸缘连接到圆筒状本体的步骤以及机器上的后续工作以获得最终的纱筒的期望尺寸和表面。

根据本发明的特性特征，连接步骤至少包括：从凸缘的焊接表面除屑的第一整平子步骤或同样对圆筒状本体的自由端部进行除屑的整平子步骤；以及对凸缘和圆筒状本体进行摩擦焊接的第二子步骤。

实际上，申请人已经发现，为了相对于现有技术增大纱筒的机械阻力，不可缺少的是整平在摩擦焊接过程中进行旋转的部件。由于由进行旋转的部件引发的振动以及工件在旋转部件上的不完善的夹紧，因此可能出现在静止部件上的不规则性在焊接过程期间被均匀化。

在该步骤期间，凸缘或圆筒状本体中的任一个可以进行旋转。一般而言，有利的是设置成使凸缘旋转。

根据本发明的一个特征，在第一子步骤期间，凸缘被整平以使受摩擦焊接影响的表面平行化并且将可能出现在凸缘上的氧化物层或杂质从凸缘去除。

根据变型，在第一子步骤期间，提供了对凸缘的整平以及对圆筒状本体的自由端部的整平。

按照所表示的方法进行处理，增大了焊接的机械阻力，使得能够提高纱筒的焊接速度。

根据本发明的一个特征，在第一子步骤中，凸缘被夹紧在焊接机的第一夹紧装置上，而圆筒状本体被夹紧在机器的第二夹紧装置上。特别地，第二夹紧装置面对第一夹紧装置并且第二夹紧装置沿着公共旋转轴线与第一夹紧装置同轴。在第二子步骤中，使凸缘旋转。

在旋转过程中，第一夹紧装置或第二夹紧装置中的至少一个通过轴向运动装置沿着旋转轴线被线性推动，以便使圆筒状本体和凸缘彼此更为接近直到通过摩擦焊接确定出相互的永久结合。

为了防止氧化物在受焊接影响的表面上形成，根据本发明的变型，第一子步骤和第二子步骤在没有中断的情况下相继地执行。

根据变型，获得了大致平整的凸缘的焊接表面。

在本发明的另一变型中，凸缘制作有突出边缘以限定具有大致与圆筒状本体的端部的尺寸相匹配的尺寸的焊接表面。在这种情况下，突出边缘在焊接步骤期间至少部分地用作填充材料。从机械阻力的观点考虑，这种方案是有利的。

附图说明

本发明的这些以及其它特性将从参照附图作为非限制性示例给出的实施方式的优选形式的以下描述中变得明显，在附图中：

图1为根据本发明的用于纺纱机的纱筒在精整工作之前的截面图；

图2为根据实施方式的第一形式的图1中的细节的截面图；

图3为根据实施方式的第二形式的图1中的细节的截面图；

图4为在根据本发明的生产方法中的一些步骤的示意图；

图5为图4的变型的示意图。

为方便理解，在可能的情况下使用了相同的附图标记来标识附图中大致相同的公共元件。应当理解，一种形式的实施方式的元件和特征可以在不进行进一步的说明的情况下方便地并入到其它形式的实施方式中。

具体实施方式

参照图1，其示出了仍处于毛坯形式的用于纺纱机的纱筒，该纱筒总体上由附图标记10表示。

对表面进行的随后的精整操作使得能够获得可以在纺纱机上使用的最终的纱筒。

特别地，纱筒10包括圆筒状本体11和联接到圆筒状本体11的相应端部15和16的两个凸缘12。

圆筒状本体11和凸缘12两者都由金属材料制成（在本实施例中为铝合金），以便保证机械阻力与轻质化之间的最佳折衷。

圆筒状本体11大致呈管状，其具有外径E和具有内径D的内部中空部17以容置纺纱机心轴。

凸缘12（图2）大致呈圆盘状，并且在摩擦焊接之后被轴向穿孔为具有与圆筒状本体11相同的内径D。

凸缘12通过沿着在凸缘12与圆筒状本体11之间的圆周方向延伸的焊道21摩擦焊接，联接到圆筒状本体11。

本发明的生产纱筒10的方法包括：获得凸缘12的步骤；获得圆筒状本体11的步骤；以及通过摩擦焊接将两个凸缘12分别连接至圆筒状本体11的两个端部15和16的步骤。

获得凸缘12的步骤用于对具有适于凸缘12的期望外径的直径的圆形工件进行剪切来剪切到应有尺寸。

根据实施方式的另一形式，凸缘12可以通过对金属板进行切割（例如通过冲压、剪切或冲孔）而获得。这种形式的实施方式从机械阻力的观点来看是有利的，因为轧制产品具有比直接由铸造获得的产品高的机械阻力。

获得圆筒状本体11的步骤用于从具有圆筒形截面的商用类型的管材将该圆筒状本体11剪切到应有尺寸。

摩擦焊接步骤（图4）设置成在需要时分别将凸缘12中的一个凸缘和圆筒状本体11安装到用于摩擦焊接的机器30的第一紧轴35和第二紧轴32上。

两个紧轴32和35彼此面对，并且其各自旋转轴线沿着公共的旋转轴线Z对准。

用于摩擦焊接的机器30还包括第一紧轴35的轴向平移装置37以及工具承载装置以执行排屑工作。

更具体地，摩擦焊接步骤包括整平凸缘12以便获得完全平整的焊接表面13的第一子步骤和将凸缘12焊接到圆筒状本体11上的第二子步骤。在优选的实施方式中，第一子步骤还包括对圆筒状本体11的自由端部15和16进行整平的步骤。

圆筒状本体11（图4）以保持静止的方式安装在焊接机30的第二紧轴32上。

凸缘12安装在焊接机30的第一紧轴35上，并且通过端面车刀36进行凸缘12的表面的整平。

该操作用于去除恒定厚度的材料34，以便获得大致平的焊接表面13。

一种变型（图3）用于去除沿径向方向可变厚度的材料38，以便限定出具有外径B的机械加工余量的边缘20，该外径B略微大于圆筒状本体11的外径E。这样，防止了圆筒状本体11与凸缘12之间的肩部附近的、并且是难以去除的焊接毛刺的形成，这样可以折衷焊接本身的机械阻力。

对凸缘12和圆筒状本体11进行整平的操作可以相继地执行，而为了优化生产时间可以同时执行。

随后（图4），在保持紧轴32的旋转停止的情况下，使紧轴35旋转，并且通过驱动轴向平移装置37，使第一紧轴35轴向移动靠近第二紧轴32，以便使圆筒状本体11的端部16与凸缘12接触。

特别地，凸缘12以确定的压力被推压而抵靠圆筒状本体11以实现凸缘12与圆筒状本体11的摩擦焊接，并且通过摩擦产生获得焊道21所需要的热量。

一旦实现了两个凸缘12中的一个凸缘的焊接，即将圆筒状本体11从焊接机30移除、进行调转、并且再次夹紧到第二紧轴32，以焊接另一凸缘12。

同样，在这种情况下，在焊接之前，上述相同的方式也被提供用于对圆筒状本体11的端部15或所述另一凸缘12的表面进行的表面加工。

明显的是，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对如此前所述的用于生产用于纺纱机的纱筒的方法以及由此获得的用于纺纱机的纱筒进行部件的改型和/或添加。

例如（图5），可以提供焊接机130，该焊接机130包括相对于彼此连续设置并且沿着公共旋转轴线Z对准的三个紧轴。

特别地，第一紧轴132设置在第二紧轴135与第三紧轴139之间，并且圆筒状本体11基本上穿过第一紧轴132而被夹紧在第一紧轴132上。两个刀具140适于有利地但非必要地同时对圆筒状本体11的两个端部15和16进行整平。

为了由第一刀具131进行的整平操作，第一凸缘12以与上述相同的方式夹紧在第二紧轴135上。

第三紧轴139设置成面对第二紧轴135，并且为了由另一端面车刀138进行的整平操作，另一凸缘12以与上述相同的方式夹紧在第三紧轴139上。

凸缘12和圆筒状本体11的端部15和16的整平操作可以一起同时执行，通过这种方式来减少纱筒的生产时间。

一旦这些操作已经完成，则使第一紧轴135和第三紧轴139沿着旋转轴线Z线性地进一步靠近，以便使凸缘12分别与圆筒状本体11的端部15、16接触并且通过摩擦焊接将凸缘12和圆筒状本体11连接到一起。

在焊接步骤期间，使第二紧轴132保持固定。

在实施方式的另一形式中，使第二紧轴132沿相对于第一紧轴135和第三紧轴139的旋转方向相反的方向旋转。

同样明显的是，尽管已经参照一些具体的示例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员一定能够实现具有权利要求中所提出的特性的、用于生产用于纺纱机的纱筒的方法以及由此获得的用于纺纱机的纱筒的许多其它等同形式，并且因此所有的等同形式都在由权利要求限定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种生产用于纺纱机（10）的铝质的、铝合金的和类似材料的金属纱筒的方法，所述金属纱筒包括圆筒状的管状本体（11），相应的凸缘（12）联接到所述圆筒状的管状本体（11）的端部（15，16），所述方法包括：获得所述毛坯凸缘（12）的步骤；获得所述毛坯圆筒状本体（11）的步骤；以及通过摩擦焊接将所述凸缘（12）连接到所述圆筒状本体（11）的步骤，其特征在于，所述连接步骤包括：对所述凸缘（12）或所述圆筒状本体（11）的所述自由端部（15，16）进行整平的第一子步骤；以及将所述凸缘（12）摩擦焊接到所述圆筒状本体（11）的第二子步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一子步骤包括对所述凸缘（12）进行整平以及对所述圆筒状本体（11）的所述自由端部（15，16）进行整平。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一子步骤中，所述凸缘（12）中的一个被夹紧到第一夹紧装置（35）上，并且所述圆筒状本体（11）被夹紧到第二夹紧装置（32）上，所述第二夹紧装置（32）面对所述第一夹紧装置（35），并且所述第二夹紧装置（32）相对于与所述第一夹紧装置（35）所共有的旋转轴线（Z）同轴，并且在所述第二子步骤中，使所述圆筒状本体（11）和/或所述凸缘（12）中的至少一个旋转，并且通过轴向运动装置（37）沿着所述旋转轴线（Z）线性推动所述第一夹紧装置（35）和第二夹紧装置（32）中的至少一个，以便使所述圆筒状本体（11）接近所述凸缘（12），直到通过摩擦焊接确定出相互的永久连结。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一子步骤中，所述凸缘（12）被分别夹紧到第一夹紧装置（135）和第三夹紧装置（139）上，并且所述圆筒状本体（11）被夹紧到第二夹紧装置（132）上，所述第二夹紧装置（132）设置在所述第一夹紧装置（135）与第三夹紧装置（139）之间，并且所述第二夹紧装置（132）沿着旋转轴线（Z）与所述第一夹紧装置（135）与第三夹紧装置（139）对准，并且在所述第二子步骤中，使至少所述第一夹紧装置（135）和第三夹紧装置（139）旋转，并且沿着所述旋转轴线（Z）线性推动所述第一夹紧装置（135）和第三夹紧装置（139），以便使所述凸缘（12）接近所述圆筒状本体（11）的所述端部（15，16），直到通过摩擦焊接确定出相互的连结。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一子步骤和所述第二子步骤相互之间相继地执行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一子步骤中，获得了所述凸缘（12）的大致平整的焊接表面（13）。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一子步骤中，在所述凸缘（12）的突出边缘（20）上获得了焊接表面（13）。

8.一种由根据前述权利要求中的任一项所述的方法获得的用于纺纱机的纱筒。

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