CN1059002C - 精纺方法及细纱机 - Google Patents

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Abstract

本发明之目的在于用工业方法生产出具有手工纺纱之舒适感的细纱线。在本发明的精纺方法或细纱机中，是根据具有1/f起伏的曲子等信号将粗纱加以牵伸，使细纱线的直径具有1/f起伏的变动，从而可以纺出具有自然的舒适感的细纱线。

Description

精纺方法及细纱机
本发明涉及纺织。
那种具有自然的粗细不均匀感的纱线，在市场上历来是作为具有手工制作的手感和外观的高品位纱线对待的。
迄今为止，对于具有这种不均匀感的纱线作过种种开发，譬如在日本专利公开1988-170542号公报中就公开过一种细纱，它是通过直流电压信号使罗拉牵伸式细纱机的前罗拉与自由变速的伺服电动机直接连接，并通过计算机的输出使前罗拉的旋转运动在纺纱过程中适当变化，由此而使牵伸倍率发生变化，纺出粗支纱与细支纱随机混合的细纱。
另外，在日本专利公开1988-112739号公报中公开过一种细纱，它是通过可变速电动机对环锭纺纱机上牵伸罗拉中的中罗拉进行独立驱动，以随机的时间间隔使其增速而纺出的细纱。
上述传统的细纱是使其纱线的粗细随机变化，以产生自然的不均匀感，但与手工纺出的具有自然不均匀感的纱线相比，由于其变化是随机的，故人为的痕迹很重，显得不自然，不能给人以舒适感。
本发明就是要解决传统方式的问题，涉及在粗纱的精纺过程中、对该粗纱施加具有1/f起伏的牵伸、并对由该粗纱牵伸而成的纤维束加以捻回后纺成纱线的精纺方法及细纱机。
本发明的目的在于提供一种给人以自然的舒适感的纱线。
本发明的另一个目的在于提供一种纱线，其粗细不是随机变化，而是相关地变化，特别是，这种相关具有1/f起伏。
本发明的再一个目的在于提供一种使1/f起伏与曲子或声音对应、并表现曲子或声音的纱线。
本发明的又一个目的在于用工业方法制造具有自然的不均匀感的纱线。
另外，本发明中的所谓“1/f起伏”是指具有频率成分f的能量谱与1/fK成比例，且K具有近似于1的值。
为实现以上目的，本发明的技术方案为：
一种将粗纱纺成细纱线的精纺方法，其特征在于，通过由具有1/f起伏的系列信号的大小控制前电动机的转动而使前罗拉的拉入速度变动，在皮圈罗拉与前罗拉之间对粗纱加以牵伸而使纤维的直径变化，并对由所述粗纱牵伸而成的纤维束加以捻回后纺出细纱线。
一种将粗纱纺成细纱线的精纺方法，其特征在于，通过由具有1/f起伏的系列信号的大小控制皮圈电动机的转动而使皮圈罗拉的拉入速度变动，在皮圈罗拉与前罗拉之间对粗纱加以牵伸而使纤维的直径变化，并对由所述粗纱牵伸而成的纤维束加以捻回后纺出细纱线。
一种将粗纱纺成细纱线的细纱机，包括将粗纱拉入的后罗拉、将由所述后罗拉送出的纤维束拉入的皮圈罗拉、将由所述皮圈罗拉送出的纤维束拉入的前罗拉、接受由所述前罗拉送出的纤维束的纺锤，其特征在于，对所述皮圈罗拉与所述前罗拉的转动进行控制而使所述皮圈罗拉与所述前罗拉的拉入速度之差带有1/f起伏的变动，使在所述皮圈罗拉与所述前罗拉之间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化，并用所述纺锤对纤维束加以捻回后纺出细纱线。
以下对附图作简要说明。
图1为细纱机主要部分的概要。
图2为对细纱机电动机进行驱动的方框图。
图3显示1/f起伏的曲子的一部分。
图4显示用图3的曲子牵伸的纱线。
以下结合附图说明本发明的实施例。
实施例之概要
所谓纺纱技术，首先是把短纤维团、譬如原棉混合后将棉纤维即制成粗纱11。用细纱机1对粗纱11进一步牵伸，并加以捻回后纺出细纱线13。粗纱11可使用棉、麻等天然纤维、人造丝、铜铵丝等再生纤维、醋酸丝等半合成纤维、聚酯等合成纤维、以及这些纤维混合而成的纤维等。
本发明着眼于将上述粗纱11纺纱成细纱线13时的牵伸过程，通过使该牵伸具有1/f起伏的变化，使最终的细纱线13的粗细变化具有1/f起伏。这样一来，细纱线13的粗细变化就有了1/f起伏的相互关联，就能够用机器大量生产出具有与手工纺出的纱线同样感觉的细纱线13。
细纱机
细纱机1是将粗纱11进行牵伸并捻回后纺出细纱线13的装置。实施本发明的细纱机1譬如图1的概略图所示，备有多个电动机，譬如后电动机21、皮圈电动机22、前电动机23、纺锤电动机24等，可对各电动机进行独立控制。后电动机21用于驱动后罗拉31。譬如，皮带51通过齿轮52给予后罗拉31以规定的旋转速度，可以通过调整齿轮52的大小和个数等决定后罗拉31的旋转速度。另外，也可以通过控制后电动机21，任意地调整后罗拉31的旋转速度。同样，皮圈电动机22和前电动机23也可独立控制，可以任意地调节皮圈罗拉32或前罗拉33的旋转速度。在这种场合，也可以用皮带51或齿轮52调整皮圈罗拉32或前罗拉33的旋转速度。另外，用纺锤电动机24转动包锡罗拉34，可以赋予纺锤41以任意的旋转速度。而且这些电动机在必要时可以通用，也可以用皮带51和齿轮52等变换器调整罗拉的旋转速度。
后、皮圈、前罗拉
后罗拉31具有规定的旋转速度，它将粗纱11夹住并拉入。粗纱11的拉入速度取决于后罗拉31的直径和旋转速度。皮圈罗拉32也同样地将从后罗拉31取出的纤维束12拉入。在皮圈罗拉32的周围配有可转动的橡皮圈，用大面积对纤维束12按压，并将纤维束12加以稳定的保持、拉入。通过使皮圈罗拉32的拉入速度大于后罗拉31的拉入速度，将粗纱11牵伸为譬如1.2倍乃至2倍。即，通过对后罗拉31与皮圈罗拉32间的粗纱进行牵伸，使粗纱11的纤维相互错开，成为比粗纱11细的纤维束12，并延长至譬如1.2倍乃至2倍。
前罗拉33也同样地将从皮圈罗拉32取出的纤维束12拉入。它的拉入速度设定得比皮圈罗拉32的拉入速度大。譬如，如果将拉入速度设定为皮圈罗拉32的20倍，则纤维束12牵伸的结果是长度为原来的20倍。结果是纤维束12的直径变细。在整个细纱机上，即，从把粗纱11从后罗拉31拉入，直至把纤维束12从前罗拉33取出，长度可牵伸至30倍或40倍。
纺锤
从前罗拉33送出的纤维束12由于纺锤41的旋转而被捻回，成为细纱线13后被卷绕在筒子上。实际上，细纱线13的捻回一般要能承受织、编等后道工序，并且影响到织物、编物等的触感，它可用捻回程度、即下述式子1中所示的捻系数表示。
                    K＝T/Ne………………(1)
式中，K：捻系数，T：捻数，Ne：纱线支数。
即使是同样支数的纱线，如果捻系数增加则捻数也增加，成为手感较硬的纱线，而如果捻系数减少则捻数亦减少，成为膨松柔软的纱线。除了特殊场合外，捻系数一般为2.5～4.5。如要用不同支数获得同样手感的纱线，则可以固定捻系数，而根据支数设定捻数。捻回取决于从前罗拉送出的纤维束12的长度及其间施加的捻回次数，只要固定一方，变化另一方，就可变更捻回状态。如果要在同样支数下增加捻回，可以将前罗拉33的送出固定，而增加纺锤41的旋转，或是将纺锤41的旋转固定，而使后罗拉31、皮圈罗拉32、前罗拉33的全部送出减少，两种方法结果相同。
1/f起伏
本发明者武者利光在世界上第一个发现了1/f起伏会给人类带来特别的舒适感，并且在应用物理学会志1965年第427页至435页发表了题为“生物信息与1/f起伏”的论文，还在精密机械学会志1984年50卷6号上发表了题为“生物控制与1/f起伏”的论文。该论文的概要如下所述：“1/f起伏是给人带来舒适气氛的起伏，而1/f起伏之所以能给人以舒适感，是因为人体的基本的节奏变动具有1/f那样的频谱。换言之，人们若持续受到同样的刺激便会感到厌倦。反之，变化过大的刺激又会带来不适感，而把这两者经过适当调合而成的起伏变化便是“1/f起伏”。另外，在讲谈社Bluebacks“起伏的世界”一文中也有如下记载：“已经知道，生物所显示的节奏现象，譬如心跳、打拍子、甚至神经细胞的发火周期和脑电波中所见的α节奏都基本上形成1/f起伏，一旦生物经验性地接受与这种生物节奏的1/f起伏同样类型的起伏的刺激，就能得到快感”。起伏(变动)在自然界中无处不在，譬如小河的流水声，自然的微风等令人有心旷神怡之感的都是1/f起伏，而台风等令人不安的强风则是偏离了1/f起伏。
纱线的1/f起伏
作为赋予纱线13以1/f起伏的方法，可以通过控制后电动机21、皮圈电动机22、前电动机23、纺锤电动机24来变化对纤维束12进行的牵伸。譬如将皮圈罗拉32取出纤维束12的速度加以固定，而使前罗拉33的取出速度带有1/f起伏，则被牵伸的纤维束12的直径就一会儿变粗一会儿变细，而这种变动就具有1/f起伏的特性。对这个前罗拉33的取入速度可以通过控制前电动机23的旋转速度来加以调整。因而，要使细纱线13的直径带有1/f起伏，可以对前电动机23的旋转控制给与1/f起伏的信号，并且通过皮圈罗拉32与前罗拉33间的牵伸来使细纱线13的直径发生变化。另外，也可以对皮圈电动机22进行控制，来取代对前电动机23的控制，或者是对两个电动机同时进行控制，也可以达到1/f起伏。图2是对各电动机进行控制的方框图。来自后、皮圈、前、及纺锤电动机速度设定器61、1/f起伏信号发生器62、及纱线粗细变化幅度设定器63的信号在控制器6中受到处理，然后经过驱动器63对各电动机21～24进行控制，各电动机21～24经过速度检测器25而反馈，旋转速度受到控制。通过电动机速度设定器61将各电动机的速度设定为规定值。以该规定值为基础，再给与来自1/f起伏信号发生器62的1/f起伏信号，由此便可赋予电动机的旋转速度以1/f起伏。而且，通过纱线粗细变化幅度设定器63的设定使各电动机的旋转速度的比例发生变化，再将纱线的粗细设定为规定值，即可纺出以该粗细为基础的、具有1/f起伏的细纱线13。
1/f起伏的信号
1/f起伏信号从在随机数序列x1、x2、x3……中演算n个系数a1、a2、a3……an后得出的y1、y2、y3……求出。yj可用式子2表示。这里，成为y1、y2、y3……的数列具有1/f频谱(详细请见CORONA社出版的“生物信号”第10章“生物节奏和起伏”)。
yj＝xj+(1/2)xj+1+(1·3/22·2！)xj+2
+(1·3·5/23·3！)xj+3+…
+(1·3·5…(2n-1)/2n-1·(n-1)！)xj+n-1
………(2)
1/f起伏信号发生器
在图2的1/f起伏信号发生器62里，可使用计算机，第一步先发生随机数序列x，第二步则在该随机数序列中将记忆装置中记忆的n个系数a逐个演算后施加线性变换，得出数列y。如此得出的1/f起伏的数列示例如式子3所示。数                                              值                               列＝{17，12，15，15，12，14，12，8，11，12，9，9，11，7，5，2，3，0，6，7，7，8，6，3，3，6，6，3，2，4，2，4，2，0，5，6，7，7，5，7，9，4，1，4，8，7，5，4，6，2，0，6，3，7，8，10，10，5，5，8，9，7，11，5，7，8，10，6，10，9，10，10，8，11，13，10，8，6，7，4，9，7，8，7，8，3，5，7，10，11，8，5，7，6，3，8，11，10，12，9，6，11，12，13，11，10，6，6，9，7，6，2，7，9，4，1，6，8，11，9，12，12，11，7，11，6，3，5，6，9，11，16，10，6，5，3，4，9，7，7，3，4，5，3，1，1，2，6，8，11，8，11，14，14，10，9，8，7，7，8，10，5，6，7，3，5，7，10，7，9，11，12，11，9，10，12，15，12，11，13，13，13，15，16，18，20，17，17，12，13，16，12，15，11，12，16，15，12，14，13，……}………(3)
由于这个数列有1/f频谱，故作为1/f起伏信号，是将数列变成电气信号输出给电动机的控制信号。譬如，通过使数列的较大值对应高电位，可提高电动机的旋转速度，增大牵伸。另外，也可采用数值控制等方法，即用数列的值来控制电动机的旋转数。还有，在细纱机1的电动机等控制系统的惯性较大时，也可根据需要减少1/f起伏的控制信号的电平后施加牵伸。
捻回的控制
用纺锤41对从前罗拉33取出的纤维束12加以捻回，制成具有适当强度的细纱线13。在用纺锤41对粗细均匀的纤维束12进行捻回的场合，无论是对纺锤电动机24的旋转速度赋予1/f起伏信号后加以控制，还是在纺锤41的旋转固定不变的情况下，将后电动机21、皮圈电动机22、前电动机23的旋转数之比加以固定，并同时对这三个电动机赋予相同的1/f起伏信号后加以控制，都可以使捻回的强弱带有1/f起伏。
另外，在对经过1/f起伏的牵伸的纤维束12进行捻回时，通过对纺锤41的旋转进行控制，使对较细处增强捻回，而对较粗处则减弱捻回，可使细纱线13的捻度均匀。还有，由于捻回的强弱会使细纱线外表的粗细发生变化，故考虑到这一变化，也可以在对细纱线的粗细赋予1/f起伏时，对牵伸的电动机与纺锤的电动机进行控制，以使牵伸与捻回的总体过程带有1/f起伏。
1/f起伏的曲子的作成
要用1/f系列的数列y的式子2作曲，首先要决定音阶和音域(音域的下限频率fL和上限频率fU)。求出1/f系列y，经过一次变换后使上限和下限变成音域的下限频率fL和上限频率fU。将这样求出的y系列的值看成音响频率，并且替换成最接近的那个音阶的频率。即，在最接近的五线谱上的线上或线间依次排列譬如4分音符。图3为用这种方法求得的曲子的一部分。通过使这个求出的曲子的音符的高低和长短与电动机的旋转速度及其速度的持续时间相对应，来对电动机实现控制，对纤维束加以牵伸，就可以细纱线直径的变化来表现该曲子。
从1/f起伏的声音制作控制信号
小河流水之音、巴赫作曲的巴罗克音乐及莫扎特的音乐等都具有1/f起伏。将这些录下的声音或演奏的声音以一定间隔、譬如25ms进行取样，求出其平均的频率。求这个平均频率的方法可以是将测出的频率信号与基准线交叉的次数加以测量，然后每隔一个单位时间对该次数进行变换。通过使这个求出的平均频率的排列与音符对应，可以作为电动机控制所必需的信号利用。至于1/f起伏与音乐的关系，在讲谈社Bluebacks“起伏的世界”、培风馆“无限·无序·起伏”等文中都有记载。
细纱
把y的线性系列、从y的线性系列求出的曲子、演奏的曲子或从小河流水声等的录音信号求出的曲子等输入1/f起伏信号发生器62，得到1/f起伏信号。作为基准的电动机的速度和细纱线的粗细分别由电动机速度设定器61和细纱线粗细变化幅度设定器进行设定。作为细纱的一个例子，是把图3的曲子输入1/f起伏信号发生器，并将该1/f起伏信号用于前电动机的控制，纺出有1/f起伏的细纱线。图4显示了将用上述方法得到的细纱线卷绕在检验用的纱线条板7上时的状态。对电动机是这样进行控制的，即使曲子中的一个音符的长度相当于细纱线的1米长度，使440赫兹的“拉”音相当于30支数的粗细，使多来米发索拉西都的各相邻音间的差相当于5支数之差，随着频率升高纱线变细。在这种场合，各音符间的细纱线的粗细变动距离约为几个厘米。
采用本发明后可取得如下效果。
细纱线的直径不是随机变化，而是相关变化，而且这种相关具有1/f起伏，因而这种细纱线具有手工纺纱的自然的不均匀感，能给人以特别的舒适感和美感。
通过使细纱线捻回强弱的变化带有1/f起伏，可以改变细纱线的手感，赋予其舒适感。
可以用工业方法制造出价廉的具有手工纺纱的自然不均匀感的细纱线。
通过根据细纱线的直径而改变对其的捻回方法，可以使整个细纱线的捻系数保持均匀。
按照具有1/f起伏的音色或音乐来变化细纱线直径，可以给人们带来舒适感。

Claims (15)

1.一种将粗纱纺成细纱线的精纺方法，其特征在于，通过由具有1/f起伏的系列信号的大小控制前电动机的转动而使前罗拉的拉入速度变动，在皮圈罗拉与前罗拉之间对粗纱加以牵伸而使纤维的直径变化，并对由所述粗纱牵伸而成的纤维束加以捻回后纺出细纱线。
2.一种将粗纱纺成细纱线的精纺方法，其特征在于，通过由具有1/f起伏的系列信号的大小控制皮圈电动机的转动而使皮圈罗拉的拉入速度变动，在皮圈罗拉与前罗拉之间对粗纱加以牵伸而使纤维的直径变化，并对由所述粗纱牵伸而成的纤维束加以捻回后纺出细纱线。
3.根据权利要求1或2所述的精纺方法，其特征在于，对由所述粗纱牵伸而成的纤维束的较细处通过对纺锤电动机的转动进行控制而使纺锤的转动变化并施加较强的捻回后纺出细纱线。
4.一种将粗纱纺成细纱线的细纱机，包括：将粗纱拉入的后罗拉；将由所述后罗拉送出的纤维束拉入的皮圈罗拉；将由所述皮圈罗拉送出的纤维束拉入的前罗拉；接受由所述前罗拉送出的纤维束的纺锤；其特征在于，对所述皮圈罗拉与所述前罗拉的转动进行控制而使所述皮圈罗拉与所述前罗拉的拉入速度之差带有1/f起伏的变动，使在所述皮圈罗拉与所述前罗拉之间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化，并用所述纺锤对纤维束加以捻回后纺出细纱线。
5.根据权利要求4所述的细纱机，其特征在于，所述前罗拉的转速是可变的，将所述皮圈罗拉的拉入速度固定，对所述前罗拉的转动进行控制而使所述前罗拉的拉入速度带有1/f起伏的变动，在所述皮圈罗拉与所述前罗拉之间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化，用所述纺锤对纤维束加以捻回后纺出细纱线。
6.根据权利要求4所述的细纱机，其特征在于，所述皮圈罗拉的转速是可变的，将所述前罗拉的拉入速度固定，对所述皮圈罗拉的转动进行控制而使所述皮圈罗拉的拉入速度带有1/f起伏的变动，在所述皮圈罗拉与所述前罗拉之间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化，并用所述纺锤对纤维束加以捻回后纺出细纱线。
7.根据权利要求4所述的细纱机，其特征在于，在所述皮圈罗拉与所述前罗拉之间牵伸而使纤维束的直径变化，并用所述纺锤对纤维束的较细处施加较强捻回。
8.根据权利要求5所述的细纱机，其特征在于，在所述皮圈罗拉与所述前罗拉之间牵伸而使纤维束的直径变化，并用所述纺锤对纤维束的较细处施加较强捻回。
9.根据权利要求6所述的细纱机，其特征在于，在所述皮圈罗拉与所述前罗拉之间牵伸而使纤维束的直径变化，并用所述纺锤对纤维束的较细处施加较强捻回。
10.根据权利要求4所述的细纱机，其特征在于，使带有1/f起伏的旋律的音符之高低和长短分别与所述前罗拉的拉入速度的大小及时间对应而对所述前罗拉的转动进行控制，再在所述皮圈罗拉与所述前罗拉间对纤维束进行牵伸而使纤锤束的直径变化。
11.根据权利要求5所述的细纱机，其特征在于，使带有1/f起伏的旋律的音符之高低和长短分别与所述前罗拉的拉入速度的大小及时间对应而对所述前罗拉的转动进行控制，再在所述皮圈罗拉与所述前罗拉间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化。
12.根据权利要求6所述的细纱机，其特征在于，使带有1/f起伏的旋律的音符之高低和长短分别与所述前罗拉的拉入速度的大小及时间对应而对所述前罗拉的转动进行控制，再在所述皮圈罗拉与所述前罗拉间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化。
13.根据权利要求4所述的细纱机，其特征在于，使带有1/f起伏的声音的每一固定周期的平均频率与所述前罗拉的拉入速度的大小对应而对所述前罗拉的转动进行控制，再在所述皮圈罗拉与所述前罗拉间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化。
14.根据权利要求5所述的细纱机，其特征在于，使带有1/f起伏的声音的每一固定周期的平均频率与所述前罗拉的拉入速度的大小对应而对所述前罗拉的转动进行控制，再在所述皮圈罗拉与所述前罗拉间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化。
15.根据权利要求6所述的细纱机，其特征在于，使带有1/f起伏的声音的每一固定周期的平均频率与所述前罗拉的拉入速度的大小对应而对所述前罗拉的转动进行控制，再在所述皮圈罗拉与所述前罗拉间对纤维束进行牵伸而使纤维束的直径变化。
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