CN106670658A - 用于切割行进的纱线的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于切割行进的纱线(30)的方法和装置，其中，时钟脉冲式的激光束(41)借助光学元件(37、43)在空间中集束，行进的纱线(30)被引导穿过激光束(41)集束的区域(42、48)。根据本发明，激光束源(36)和光学元件(37、43)布置和构成为，使得由激光束源(36)发射出的激光束(41)被光学元件(37、43)集束。用于引导行进的纱线(30)的机构被构造用于使行进的纱线被引导穿过激光束(41)集束的区域(42、48)，控制装置(51)被构造用于在需要时激活激光束源(36)，以便切割纱线(30)。

Description

用于切割行进的纱线的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于切割行进的纱线的方法及具有用于引导和切割行进的纱线的机构的装置。

背景技术

为了切割行进的纱线而已知有不同的布置。在简单的结构中，在剪刀和砧架之间引导纱线。在此，剪刀的刀刃横向于纱线行进方向延伸。为了切割纱线，剪刀以电磁方式或气动方式相对于砧架运动。剪刀相对于砧架的运动导致刀刃严重磨损，这意味着，剪刀随着时间的推移而变钝。

专利文献DE 100 50 692 A1公开了用于行进的纱线的切割装置的替代方案。在此，纱线同时借助夹紧机构压靠在切板上，剪刀沿着切板的端面滑动，并切开行进的纱线。

用于切割纱线的已知解决方案是用来操作剪刀的机械装置。切割过程触发得很缓慢，或者说是有延迟的，因为剪刀是必须运动的惯性质量。切割装置的所有的机械运动的部件不可避免地受到磨损。

例如，这样的切割装置应用在卷绕机的工位上，正如例如在专利文献DE 196 40184 A1中所公知的那样。在此，纱线从退绕筒子(例如管纱)拉出，并借助卷绕装置卷绕到卷绕筒子(例如交叉卷绕筒子)上。行进的纱线被引导穿过清纱器的测量头和切割装置。清纱器采集代表行进的纱线质量的测量值。如果清纱器检测到公差范围以外的误差，即如果测量值偏离规定的数值，则清纱器触发所谓的清纱器切割，即切割装置被激活，以便清除纱线有瑕疵的部分。在切割纱线后，有瑕疵部分的纱线端头卷绕在卷绕筒子上。纱线端头被可以枢转的吸嘴捕获，吸走有瑕疵的纱线。从卷绕筒子进来的上纱进入接线器中，并剪掉有瑕疵的纱线。相应地，从退绕筒子出来的下纱通过可枢转的夹持管进入接线器中，并进行纱线接线。

此外，已知用于切割行进纱线的切割装置在自由端转杯纺织机中。在自由端转杯纺织机的工位上，纱线从自由端纺织机中拉出，通过卷绕装置卷绕到卷绕筒子上，优选交叉卷绕筒子上。切割装置还可以与清纱器一起使用，或用于在断纱后进行接头时准备纱线端头。

只要纱线卷绕到交叉卷绕筒子上，卷绕机和自由端转杯纺织机也被视为生产交叉卷绕筒子的纺织机。

发明内容

本发明的任务是，提供一种方法和装置，能够快速、可靠并且无磨损地切断行进的纱线。

为了解决这个任务，借助光学元件，优选为聚焦透镜或相应的透镜系统，在空间中集束时钟脉冲式的激光束，行进的纱线被引导穿过集束所述激光束所处的区域。

根据本发明，纱线借助激光束被切割。集束激光束是必要的，以便实现切割所需的功率密度。借助激光实现的切割是无接触式的，因此，几乎无磨损。激光束在物理学上视为由光子构成。光子在传统意义上是没有质量的，因此不具有惯性。因此，切割过程几乎是瞬时的，这意味着即刻进行。在借助激光束的切割过程中，纱线不受到额外的拉力，这在机械解决方案中由于要夹紧纱线而不可避免。因此，纱线避免了由于在切割后纱线张力的突然卸载而产生的不受控制的行进。

根据本发明，激光束是时钟脉冲式的，因此作为激光脉冲群构成。激光脉冲群是多个激光脉冲的时间上的序列。激光脉冲群的形式由其时间总长度、脉冲间隔和脉冲形式决定。激光在空间上是定向的，并且能以脉冲操作在局部聚焦时达到很高的功率密度。因此，激光脉冲可以实现对行进的纱线的快速可靠的切割。

根据本发明的方法的可能的实施方式，光学元件可以将激光束集束到焦点上，并将行进的纱线引导穿过焦点。

根据替代的实施方式，光学元件可以将激光束集束到焦点线上，行进的纱线与焦点线相交。通过这样集束激光束，这种方法在纱线行进方面比其限定的纱线行进要更宽容。

优选的是，激光束在集束前进行准直。由此，简化了激光束的集束。

根据本发明的方法的有利的改进方案，激光脉冲群的形式根据纱线的特性进行匹配。这意味着，激光脉冲群形式可以在纱线较粗时与在纱线较细时不同地设计，或者在由天然纤维制成的纱线情况下与在由合成纤维制成的纱线的情况下不同地进行设计。这样始终可以实现最佳的切割结果。

激光束中心波长可以位于电磁波谱中的紫外线、可见光或红外线部分的范围内。

激光束被纱线吸收和分散。因此，采集被纱线分散的激光束可以监控切割的效果。如果有必要，可以重复切割过程，或者可以调整激光束的强度或激光脉冲群的形式。为了进行切割，要进行调整，即相应提高功率密度。如果激光的功率密度减小，采集被激光束分散的激光束密度同时也可以进行断纱监控。

根据本发明的方法的特别有利的实施方式，可以连续采集代表行进的纱线质量的测量值，纱线根据测量值偏离规定数值的情况借助激光束进行切割。这意味着，通过激光束切割纱线可以有利地与清除纱线一起应用。

此外，该任务通过具有用于引导和切割行进的纱线的机构的装置得到解决。根据本发明，用于切割行进的纱线的机构包括激光束源和光学元件。激光束源和光学元件布置和构成为，使得由激光束源发射出的激光束被光学元件集束。此外，用于引导行进的纱线的机构被构造用于使行进的纱线被引导穿过激光束集束的区域，控制装置被构造成用于在需要时激活激光束源，以便切割纱线。激光束源根据本发明具有电子启动装置，其用于形成激光脉冲群，即形成时钟脉冲式的激光束。

例如，光学元件可以包括一个球形透镜。球形透镜将激光束集束在焦点上。

光学元件还可以有利地包括柱面透镜。柱面透镜将激光束集束在焦点线上。由此得到已经描述的优点。

该装置可以有利地包括准直器。在此，激光束源、准直器和光学元件布置和构成为，使得由激光束源发射出的激光束被准直器准直，被准直的激光束被光学元件集束。

此外，电子启动装置可以被构造用于调节激光脉冲群的形式。例如，由此可以使激光脉冲群匹配于纱线的特性。

在激光束集束的区域背对光学元件的一侧可以布置光敏接收器，例如光电二极管。由此可以采集被纱线分散的激光束；由此可以监控纱线切割结果。在通过电子启动装置匹配激光脉冲群的情况下，该布置也可以用于断纱监控。

用于引导纱线的机构可以包括用于将纱线卷绕到卷绕筒子上的卷绕装置。根据本发明的装置因此例如可以构成生产交叉卷绕筒子的纺织机的工位，该纺织机具有将纱线卷绕到交叉卷绕筒子上的卷绕装置，在此，根据本发明的用于切割行进的纱线的机构布置在该工位上。

此外，用于引导纱线的机构可以被构造成用于从退绕筒子拉出纱线。因此，用于引导纱线的机构可以是卷绕机的工位的一部分。或者换言之，根据本发明的装置可以构成卷绕机的工位，其中，这个工位具有用于将纱线卷绕到卷绕筒子(尤其是交叉卷绕筒子)上的卷绕装置，该工位被构造用于将纱线从退绕筒子拉出，根据本发明的用于切割行进的纱线的机构布置在该工位上。

根据本发明的装置还可以作为自由端转杯纺织机的工位构成，其中，所述工位具有用于将纱线卷绕到卷绕筒子(尤其是交叉卷绕筒子)上的卷绕装置，该工位具有自由端纺织装置，其构成用于将纱线从自由端纺织装置拉出，并且根据本发明的用于切割行进的纱线的机构布置在所述工位上。

根据本发明的装置可以包括用于采集代表行进的纱线质量的测量值的清纱器。在此，控制装置被构造用于根据测量值与规定数值的偏差激活用于切割纱线的激光束源。

清纱器和根据本发明的用于切割纱线的机构可以优选地布置在制造交叉卷绕筒子的纺织机、卷绕机或自由端转杯纺纱机的工位上。

附图说明

本发明将在下面根据附图中描述的实施例作进一步解释。

图中：

图1示出了卷绕机的工位；

图2示出了根据本发明的用于切割行进的纱线的装置的第一实施方式；

图3示出了根据本发明的用于切割行进的纱线的装置第二实施方式；以及

图4示出了激光脉冲群的激光脉冲的时间分布。

具体实施方式

图1是卷绕机1的工位2的侧视图，在实施例中显示了在卷绕过程中的所谓的自动交叉卷绕装置。这种自动交叉卷绕装置1在其(未显示)末端位置之间具有多个相同类型的工位2，即所谓的卷绕工位。

在卷绕工位2上，如公知的，因此不进行进一步阐述，喂给筒子(通常是在环锭纺织机上生产的纺纱筒子9，它仅具有相对少的纱线材料)被卷绕成大体积的交叉卷绕筒子11。随后，成品交叉卷绕筒子11借助自动工作的服务装置，例如交叉卷绕筒子更换装置，被转交给在机器长度上的交叉卷绕筒子运输装置21上，并且被运输至布置在机器端侧的筒子装载站或类似装置。

此外，这种自动交叉卷绕装置或者配备有可以储存纺纱筒子的环形库，或者自动交叉卷绕装置具有筒子和筒管运输系统3形式的物流装置。在这种筒子和筒管运输系统3中则循环运行有纺纱筒子9或空筒管34，它们以垂直取向布置在运输盘8上。关于该套筒运输系统3，仅描述筒子供给段4、可反向驱动的存储段5、通向卷绕位2的横向运输段6及筒管回送段7。正如所指明的，在此，被输送的纺纱筒子9首先定位在退绕位10(在卷绕位2处位于横向运输段6的区域中)定位，随后被卷绕。纱线30在卷绕时沿着箭头F的方向行进。

为此目的，单独的工位2(正如所公知的并且因此仅被示意出来)具有各种纱线监控和处理装置，这些纱线监控和处理装置不仅保证纺纱筒子9可以卷绕成大体积的交叉卷绕筒子11，而且还确保监控纱线30在卷绕过程中的纱线瑕疵，并清除纱线瑕疵。每个工位2具有一个工位控制装置35，工位控制装置通过只是提及的控制导线与纱线监控和纱线处理装置连接。

例如，工位2分别具有一个具有筒子架18的卷绕装置24，筒子架围绕枢转轴19运动地安装，并且配有筒子驱动装置26及纱线横动装置28。

在显示的实施例中，交叉卷绕筒子11的表面在绕线过程中位于驱动辊26上，并由驱动辊通过摩擦接合进行驱动。在此，驱动辊26受到转速可调的、可可逆的(未显示)驱动装置的作用。在卷绕到到交叉卷绕筒子11上期间，纱线30的横动借助纱线横动装置28实现，在本实施例中，纱线横动装置具有指形纱线引导装置29。

此外，卷绕位2具有纱线连接装置(优选为气动工作的接线装置13)、纱线张紧器14、配有纱线切割装置17的清纱器15、纱线拉力传感器20及上蜡装置16。在纱线行进方向上，在纱线张紧器14前方，即从操作者的方向观察是在纱线张紧器14下方，布置有预清纱器22和用于阻止线圈的装置23。在此，装置23在纱线行进方向上布置在预清纱器22前方。

清纱器15监控行进的纱线30的质量。为此，采集代表行进的纱线质量的测量值。例如，这个测量值可以是纱线30的直径偏差。清纱器的测量值由控制装置51进行评估并且检查与规定数值的偏差。所述控制装置51根据测量值与规定数值的偏差控制纱线切割装置17，并从而触发所谓的清纱器切割。

此外，卷绕位2配有可枢转的吸嘴12及可枢转的夹持管25，它们限定地被施加负压。在此，吸嘴12和夹持管25在整个机器长度上连接至自动交叉卷绕装置1的负压横向件32，负压横向件本身与负压源33连接。通过吸嘴12可以采集卷绕到交叉卷绕筒子11上的纱线，并将其运输至接线装置13的区域。夹持管25的构成是用于容纳被保持在纱线张紧器14中的纱线，并将其送入接线装置13中。

在清纱器切割后，上纱线端头行进到交叉卷绕筒子11上。下纱线端头停留在纱线张紧器14中。为了再次进行卷绕过程，吸嘴12从其停止位置P向交叉卷绕筒子11的方向枢转。纱线端头被吸嘴12捕获，有瑕疵的纱线被吸走。吸嘴12重新枢转到停止位置P，在此，上纱线送入接线装置13。多余的纱线端头被未示出的接线装置13的切割装置切割并被吸嘴12吸入。相应地，下纱线端头被夹持管25送入接线装置13。在此，多余的纱线端头还被未另一未示出的切割装置切割。接线装置13进行纱线连接，卷绕过程继续进行。

图2显示的是纱线切割装置17可能的结构。纱线切割装置17的主要组成部分是激光束源36。激光束源36优选的是由半导体激光构成。在激光束源36的出口布置有用于准直激光束41或者使其平行的准直器40。此外，激光可以通过激光束源36本身或通过后置的光学元件线性极化，以便使得电场矢量的极化平面与纱线行进方向平行。被准直的激光束入射到聚焦透镜37上，在实施例中的聚焦透镜是球形透镜。透镜37将激光束集束在透镜37的焦点42上。在此，纱线切割装置17布置如下，即纱线30穿过焦点42。为了切割纱线30，激光束源36被控制装置51激活。从激光束源36的方向观察，在纱线30后方布置有遮光器(Blende)39和光电二极管38。光电二极管38可以通过传输测量检测纱线的成功切割。此外，在实际的切割过程之后，可以由激光束源发出专门的询问信号，这个信号在纱线成功切割的情况下被光电二极管38采集。

用于切割纱线30的激光束41优选被构造为激光脉冲群46。为了产生激光脉冲群46，激光束源37具有电子启动装置50。这种激光脉冲群46的时间分布在图4中进行显示。坐标轴表示时间t和振幅I。激光脉冲群46由N个激光脉冲47组成。激光脉冲47具有一定的强度或振幅I。强度I的计算由功率P和面积A得出。

I＝P/A＝P/πr₀ ²

在此，面积A由在焦点42的激光束41的直径2r₀得出。激光脉冲47可以具有不同的脉冲持续时间T_P1、T_P2、T_PN和不同的脉冲间隔t_P1、t_P2。

图3示出了纱线切割装置17’的替代方案。激光束源37对应于图2构成，在此不再次说明。在纱线切割装置17’中，被准直的激光束41不是借助球形透镜37被集束，而是通过柱面透镜43集束。由此，激光束不是集束在焦点42上，而是集束在焦点线48上。焦点线48与行进的纱线垂直布置。此外，该布置具有狭缝式遮光器45和用于进行传输测量的光电二极管44，以检测纱线30的成功切断。

具有如在图2和图3中所示激光器的纱线切割装置17，17’不仅可以作为清纱器的一部分使用，而且例如还用于接线装置13的切割装置。这种纱线切割装置还可以用在其它用于引导行进的纱线的装置中，例如用在自由端转杯纺纱机或相应的实验装置中。

根据本发明的改进方案，还可以将具有用于激光束源36的测量装置的切割装置与激光束源36组合使用。例如，因此测量装置可以借助激光多普勒测速的方法获取行进的纱线的速度。相同的激光束源36不仅用于切割而且用于测量。优选的是，激光束源36在用于切割时以脉冲模式操作，在用于测量时切换至连续操作。特别有利的是，这种装置与清纱器连接，这是因为可以从速度确定所测量纱线瑕疵的长度。

Claims (17)

1.一种用于切割行进的纱线(30)的方法，其特征在于，借助光学元件(37、43)将时钟脉冲式的激光束(41)在空间上集束，并且引导行进的所述纱线(30)穿过所述激光束(41)集束所处的区域(42、48)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学元件(37)将所述激光束(41)集束在焦点(42)上，并且行进的所述纱线(30)被引导穿过所述焦点(42)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学元件(43)将所述激光束(41)集束在焦点线(48)上，并且行进的所述纱线(30)与所述焦点线(48)相交。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光束(41)在集束前进行准直。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，时钟脉冲式的所述激光束(41)呈激光脉冲群构成，所述激光脉冲群(46)的形式根据行进的所述纱线(30)的特性进行调整。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光束(41)的中心波长位于电磁波谱的紫外线、可见光或红外线部分的范围内。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，采集被行进的所述纱线分散的激光束(41)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，连续采集代表行进的所述纱线(30)的质量的测量值，行进的所述纱线(30)根据所述测量值与规定数值的偏差被所述激光束(41)切割。

9.一种具有用于引导和切割行进的纱线的机构的装置，其特征在于，用于切割行进的所述纱线(30)的机构包括激光束源(36)和光学元件(37、43)，其中，所述激光束源(36)和所述光学元件(37、43)被布置和构成为，使得由所述激光束源(36)发射出的激光束(41)被所述光学元件(37、43)集束，用于引导行进的所述纱线(30)的机构被构造用于将行进的所述纱线引导穿过集束所述激光束(41)所处的区域(42、48)，所述控制装置(51)被构造用于在需要时激活所述激光束源(36)，以便切割行进的所述纱线(30)，所述激光束源(36)具有电子启动装置(50)，该电子启动装置构造用于生成激光脉冲群(46)，即生成时钟脉冲式的激光束(41)。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括球形透镜(37)。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括柱面透镜(43)。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括准直器(40)，其中，所述激光束源(36)、所述准直器(40)和所述光学元件(37、43)布置和构成为，使得由所述激光束源(36)发射出的激光束(41)被所述准直器(4)准直，并且准直的所述激光束(41)被所述光学元件(37、43)集束。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述电子启动装置(50)被构造用于调节所述激光脉冲群(46)的形式。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的装置，其特征在于，在所述激光束(41)集束所处的区域的背对所述光学元件(37、43)的一侧设置有光敏接收器(38、44)。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的装置，其特征在于，用于引导所述纱线的机构包括用于将行进的所述纱线(30)卷绕到卷绕筒子(11)上的卷绕装置(24)。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，用于引导所述纱线的所述机构被构造用于从退绕筒子(9)拉出所述纱线(30)。

17.根据权利要求9至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于采集代表行进的所述纱线(30)质量的测量值的清纱器(15)，所述控制装置(51)被构造用于根据所述测量值与规定数值的偏差激活所述激光束源(36)，以切割所述纱线(30)。