CN108328417A - 一种减少断丝的制丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制丝技术领域，具体涉及一种减少断丝的制丝装置，包括卷绕组、卷绕电机、控制器和若干绪制丝单元，制丝单元内设有调控系统，包括检测器、信号处理器和调整结构，调整结构包括变径导丝辊、上导丝扣、下导丝扣、转动电机和摆动电机，转动电机、摆动电机分别与信号处理器连接，控制器与卷绕电机和各绪的信号处理器连接。丝条张力过小时，变径导丝辊向后端运动且转速降低，避免丝条在筒子上宽松缠绕；丝条张力过大时，变径导丝辊轴向上向前伸出且转速加快，避免丝条过紧缠绕，逐渐降低丝条的张力，实现制丝过程中丝条张力的控制。同时控制器控制卷绕电机和各绪摆动电机、转动电机的同步操作。
Description
技术领域
本发明涉及制丝技术领域，具体涉及一种减少断丝的制丝装置。
背景技术
随蚕茧规模化、现代化和科学化养殖，蚕茧的烘茧、剥茧、煮茧等工序越来越自动化、流程化，随智能控制系统技术的革新，缩短制备真丝工艺流程越来越具有可行性。如图1所示，传统的自动制丝机包括卷绕组1和若干绪制丝单元，每绪制丝单元主要包括接绪器2、集绪器3、捻鞘结构4、防切断结构6、探索结构5、络交环7，卷绕组由若干小彧组成，这些小彧在轴向上依次相接从而共用同一个卷绕电机，每个小彧对应一个制丝单元，在卷绕组旁设有停彧轮81，卷绕组的端部设有摩擦圆周面，停彧轮与摩擦圆周面相摩擦使小彧停止转动，在集绪器前一般还设置制丝槽12，制丝槽中的蚕茧经接绪器剥茧后形成茧丝，然后经过集绪器整理后进入捻鞘结构捻成丝条，再依次经过探索结构、防切断结构和络交环后缠绕在小彧上制成小彧丝片。
小彧丝片在后续丝织准备中需要改制成筒装丝后才能使用，而改制步骤繁琐，现有将筒子替代小彧的自动制丝机，筒子在轴向上依次相接形成卷绕组。与带小彧的自动制丝机相比，采用筒子自动制丝机可以减少返湿、复摇、编丝、打包、泡丝、络筒等工序，具有降低成本，增大卷装容量，提高生成效率，改善丝条后加工条件等优点。
现有筒装丝自动制丝技术虽然具有诸多的优点，但还存在一些问题，包括：（1）筒子与小彧相比直径较小导致形成的丝筒前后的直径差距明显，丝条的线速度在制丝后期会越来越快，丝条卷绕时的张力也会越来越大，影响丝条质量，甚至造成断丝，而且丝筒上的外层丝挤压内层丝使丝条发生滑移或嵌丝，丝筒成型不良；（2）筒子制丝卷绕时无法快速干燥，筒装丝含水量较高，丝条之间相互粘结使筒装丝无法顺利退绕，产生跳丝、脱圈等缺陷；（3）筒子制丝缺少复摇、泡丝等工序使丝胶含量高，造成筒子直接缫制得到的丝条比较僵硬，往往不能满足后续加工需要。由于上述问题的存在，限制了筒装丝自动制丝技术的推广，到目前为止筒装丝自动制丝技术还未广泛应用于制丝行业。
发明内容
针对现有筒子制丝过程中丝条因张力逐渐变大而断丝的问题，本发明的目的在于提供一种减少断丝的制丝装置，可以对制丝过程中丝条的张力进行调节，当丝条张力过小时将其调节变大，当丝条张力过大时将其调节变小，使丝条的张力在制丝过程中保持适度和稳定，丝筒上的丝条卷绕松紧程度合适，从而避免断丝、滑丝和嵌丝等现象发生。
本发明提供如下的技术方案：
一种减少断丝的制丝装置，包括卷绕组、驱动卷绕组转动的卷绕电机和若干绪制丝单元，卷绕组由在轴向上依次相接的若干筒子构成，制丝单元包括在茧丝或丝条输送方向上由前向后依次设置的接绪器、集绪器、捻鞘结构、探索结构、防切断结构和络交环，制丝单元还包括调节丝条张力的调控系统，调控系统设于络交环之前，包括检测丝条张力的检测器、信号处理器和调整结构，信号处理器分别与检测器和调整结构连接。
本发明的制丝装置包括卷绕组和若干绪制丝单元，卷绕组由若干个轴向上依次相接的筒子组成，这些筒子共用一个卷绕电机，每个筒子对应一个制丝单元，在制丝单元中加入调节丝条张力的调控系统，包括检测丝条张力的检测器、信号处理器和调整结构，当检测器检测到丝条的张力过大或过小时，将张力信号传输给信号处理器，由信号处理器控制调整结构做出调整，使丝条的张力相应的变小或变大，从而调控丝条在卷绕过程中的张力，使丝条张力保持合适，避免丝筒外紧内松，消除丝条滑丝或嵌丝，避免丝条张力过大影响丝条质量，甚至造成断丝现象的发生。
作为本发明的一种改进，调整结构设于捻鞘结构和探索结构之间，包括变径导丝辊、上导丝扣、下导丝扣、驱转变径导丝辊的转动电机和使变径导丝辊轴向往复运动的摆动电机，变径导丝辊的直径由前端向后端逐渐变大，上导丝扣靠近变径导丝辊前端的上方布置，下导丝扣靠近变径导丝辊后端的下方布置，调整结构分别经转动电机和摆动电机与信号处理器连接，使信号处理器控制转动电机和摆动电机运行。
茧丝经捻鞘结构制成丝条后进入调整结构，丝条先经下导丝扣引导紧密贴合或缠绕在变径导丝辊的侧表面上，然后再通过上导丝扣进入探索结构，经过检测器、络交环卷绕在筒子上。当检测器检测到丝条的张力过小时，信号处理器向摆动电机和转动电机发出信号，通过摆动电机使变径导丝辊向后端方向运动，同时转动电机降低变径导丝辊的转速，从而减慢丝条的输送速度，使丝条逐渐收紧并避免丝条在筒子上宽松缠绕，使丝条张力逐渐增大；当检测器检测到丝条的张力过大时，信号处理器向摆动电机和转动电机发出信号，通过摆动电机使变径导丝辊向前端方向运动，同时转动电机加快变径导丝辊的转速，从而提高丝条的输送速度，避免丝条在筒子上过紧缠绕，逐渐降低丝条的张力，实现对制丝过程中丝条张力的控制。通过变径导丝辊在轴向上的往复调节使丝条与变径导丝辊的不同部位摩擦，利用变径导丝辊不同部位的半径的不同实现丝条速度的次级平稳调节，可使调节范围更宽泛一些。
作为本发明的一种改进，转动电机和变径导丝辊由齿轮组合传动，摆动电机和变径导丝辊由涡轮组合传动，齿轮组合与涡轮组合布置在变径导丝辊后端一侧，其中：齿轮组合包括相互啮合的主动窄齿轮和从动宽齿轮，主动窄齿轮与转动电机的输出轴连接，从动宽齿轮套接变径导丝辊的辊轴而与变径导丝辊同轴度刚性连接；涡轮组合包括相互啮合的主动涡轮和空心蜗杆，主动涡轮与摆动电机的输出轴连接，空心蜗杆套接变径导丝辊的辊轴，从动宽齿轮设于空心蜗杆和变径导丝辊之间。
通过齿轮组合传动和涡轮组合传动实现变径导丝辊圆周方向上的转动和轴向上的往复摆动调节。由于齿轮组合中的两齿轮的长度相异，从动宽齿轮随变径导丝辊摆动时，主动窄齿轮可以相对的调整与从动宽齿轮的啮合点，实现摆动调节的稳步平滑。摆动电机和转动电机均经信号处理器控制，实现摆动电机和转动电机运转速度和时机的同步协同。
作为本发明的一种改进，变径导丝辊的侧表面设有可弹性凹陷变形的乳胶层。在变径导丝辊的侧表面上设置乳胶层，丝条紧密贴合变径导丝辊的侧表面时压在乳胶层上，乳胶层发生轻微的凹陷变形，从而增大和丝条的接触面和摩擦力，丝条随变径导丝辊转动主动送丝。同时丝条也不需要缠绕在变径导丝辊上，防止变径导丝辊前后丝条因丝路故障导致丝条张力相差巨大而影响丝条质量，使变径导丝辊前后丝条质量保持稳定。
作为本发明的一种改进，变径导丝辊的母线与轴线的夹角为25～40°。变径导丝辊的前后的半径相差合适，丝条根据导丝辊的收缩自由滑动，对送丝速度的调节效果明显且可控。
作为本发明的一种改进，制丝装置还包括控制器，控制器分别与卷绕电机和各制丝单元的信号处理器连接，通过控制器控制卷绕电机和各信号处理器的运行。当需要停机或开机时，控制器控制卷绕电机停止或转动，同时控制信号处理器向摆动电机和转动电机发出停止或转动的指令，从而控制制丝装置的卷绕电机和各调整结构同步操作。
作为本发明的一种改进，制丝装置还包括上油辊，上油辊置于集绪器与捻鞘结构之间，上油辊所用油剂采用浓度8～10%的羟基硅油乳液。从集绪器输出的茧丝贴合上油辊的表面润滑后进入捻鞘结构，通过羟基硅油可增强丝条的抱合，减少丝条间的粘结，有效防止丝条缠绕，提高丝条柔软性。
作为本发明的一种改进，制丝单元还包括红外干燥器，红外干燥器设于检测器之前，红外干燥器与丝条的距离为10～20厘米，采用中红外线波长加热，灯管功率为300～400瓦，红外干燥器前方距离丝条5厘米处的工作温度为80～90℃。丝条卷绕前进行红外快速干燥，减少含水量，防止丝胶粘结、结块，保证丝条在卷绕前的回潮率小于40%。
作为本发明的一种改进，制丝装置还包括制丝槽，制丝槽内的用水中含有浓度为2～3%的润丝助剂，包括缓冲液和渗透剂，其中缓冲液为磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液、三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中的一种或几种，渗透剂为磺化蓖麻油、烷基苯磺酸钠、异辛醇磷酸酯中的一种或几种。通过在制丝槽中加入润丝助剂，软化丝胶，提高丝条柔软性，可省略传统丝条生产过程中的泡丝工序，直接制成符合后加工工艺需求的筒装丝。
本发明的有益效果如下：
本发明的制丝装置，可保证丝条卷绕过程中张力稳定，减少断丝发生，丝筒成型良好，避免滑丝、嵌丝现象出现。首先通过控制变径导丝辊的轴向上往复调节和转动，改变丝条与变径导丝辊的摩擦部位，调节丝条的输送速度，保持丝条张力合适。变径导丝辊的侧表面采用乳胶材质，增加丝条和变径导丝辊的接触面与摩擦力，实现有效的主动送丝，同时免去在变径导丝辊卷绕数圈的步骤，保持变径导丝辊前后的丝条质量稳定。其次本发明设置上油辊润滑增强了丝条的抱合，减少丝条间的粘结，提高丝条的柔软性，在制丝槽中加入润丝助剂，软化丝胶，省略后续的泡丝工序。再次在丝条卷绕前设置红外快速干燥，减少丝条卷绕时的含水量，防止丝胶相互粘结、结块。通过上述过程实现丝筒上的丝条外松内紧、退绕顺利，无丝圈嵌套、滑移、脱圈等现象发生。
附图说明
图1是传统自动制丝机的结构示图。
图2是本发明的制丝装置的结构示图。
图3是变径导丝辊的横截面示图。
图4是本发明的制丝装置的俯视图。
图中：1、卷绕组，2、接绪器，3、集绪器，4、捻鞘结构，41、上捻鞘鼓轮，42、下捻鞘鼓轮，5、探索结构，51、探索鼓轮，52、纤度感知器，6、防切断结构，61、切断防止杆，62、切断防止鼓轮，7、络交环，81、停彧轮，82停筒轮，91、检测器，92、信号处理器，93、调整结构，931、变径导丝辊，9311、乳胶层，9312、辊轴，932、上导丝扣，933、下导丝扣，934、转动电机，935、主动窄齿轮，936、从动宽齿轮，937、摆动电机，938、主动涡轮，939、空心蜗杆，10、上油辊，11、红外干燥器，12、制丝槽，14、卷绕电机，15、控制器。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
如图2所示，一种减少断丝的制丝装置，包括卷绕组1和若干绪制丝单元，卷绕组由若干筒子组成，这些筒子在轴向上依次相接从而共用同一个卷绕电机14，每个筒子对应一个制丝单元。筒子的端部设有外圆摩擦面，在筒子旁侧设有停筒轮82，停筒轮与筒子的端部的外圆摩擦面相摩擦可使筒子逐渐停止转动。制丝单元内设有调节丝条张力的调控系统，并在茧丝或丝条的输送方向上由前向后依次设置有接绪器2、集绪器3、捻鞘结构4、探索结构5、防切断结构6和络交环7，制丝装置在接绪器前设有制丝槽12。调控系统包括检测器91、信号处理器92和调整结构93，信号处理器由伺服系统控制，信号处理器分别与检测器和调整结构连接，调整结构设在捻鞘结构和探索结构之间，检测器设置在络交环和防切断结构之间，探索结构5包括探索鼓轮51和纤度感知器52，防切断结构6包括上下交错布置的切断防止鼓轮62和固定切断防止鼓轮的且切断防止杆61。
制丝槽中的蚕茧抽丝后的茧丝经依次经过接绪器、集绪器整理后进入捻鞘结构中捻鞘成丝条，然后进入调整结构中，再进入探索结构中，依次经过探索鼓轮和纤度感知器后进入防切断结构，从切断防止鼓轮的表面输出后贴合检测器，然后过络交环后缠绕在本绪制丝单元对应的卷绕组中的筒子上得到筒装丝。在缠绕过程中，当检测器检测到丝条的张力过大或过小时会向信号处理器发送张力信号，信号处理器处理后向调整结构发出指令，控制调整结构做出相应的改变，使丝条的张力减小或增大。
调整结构包括变径导丝辊931、驱动变径导丝辊转动的转动电机934和可使变径导丝辊沿其辊轴9312的长度方向往复运动的摆动电机937，变径导丝辊的前端直径小、后端直径大使变径导丝辊呈锥台形，变径导丝辊的母线与轴线的夹角为25～40°。如图3所示，变径导丝辊的侧表面设有乳胶层9311，在靠近变径导丝辊的前端的上方布置有上导丝扣932，在靠近变径导丝辊的后端的下方布置有下导丝扣933，转动电机与变径导丝辊通过齿轮组合传动，摆动电机与变径导丝辊通过涡轮组合传动。齿轮组合与涡轮组合布置在变径导丝辊后端一侧，其中齿轮组合包括相互啮合的主动窄齿轮935和从动宽齿轮936，主动窄齿轮与转动电机的输出轴连接，变径导丝辊的辊轴穿过从动宽齿轮，使从动宽齿轮与变径导丝辊同轴度刚性连接；涡轮组合包括相互啮合的主动涡轮938和空心蜗杆939，主动涡轮与摆动电机的输出轴连接，空心蜗杆穿套变径导丝辊的辊轴，从动宽齿轮设于空心蜗杆和变径导丝辊之间。
由于变径导丝辊的侧表面上设有乳胶层，丝条经下导丝扣引导后紧密贴合在变径导丝辊的侧表面上，乳胶层发生轻微的凹陷变形，实现主动有效送丝，丝条再通过上导丝扣输出。当检测器检测到丝条的张力过小时，信号处理器向摆动电机和转动电机发出信号，通过摆动电机使变径导丝辊沿其轴向向后运动，同时转动电机降低变径导丝辊的转速，从而减慢丝条的输送速度，使丝条逐渐收紧，并避免丝条在筒子上宽松缠绕，丝条张力逐渐增大；当检测器检测到丝条的张力过大时，信号处理器向摆动电机和转动电机发出信号，通过摆动电机使变径导丝辊沿其轴向向前运动，同时转动电机加快变径导丝辊的转速，从而提高丝条的输送速度，避免丝条在筒子上过紧缠绕，逐渐降低丝条的张力。如图4所示，制丝装置内还设有控制器15，控制器分别与卷绕电机和各制丝单元的信号处理器连接，通过控制器控制卷绕电机和各信号处理器的运行。当需要开启或停止制丝装置运行时，控制器控制卷绕电机开启或停止，同时控制信号处理器向摆动电机和转动电机发出转动或停止的指令，使制丝装置的卷绕电机和各调整结构同步操作。
为避免丝条粘结交缠，提高丝条的柔软性，制丝单元内还设有上油辊10，上油辊置于集绪器和捻鞘结构之间，上油辊所用油剂采用浓度8～10%的羟基硅油乳液，从集绪器输出的茧丝贴合上油辊的表面润滑后进入捻鞘结构。为软化丝胶，在制丝槽的用水中加有润丝助剂，包括缓冲液和渗透剂，其中缓冲液为磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液、三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中的一种或几种，渗透剂为磺化蓖麻油、烷基苯磺酸钠、异辛醇磷酸酯中的一种或几种。
为快速干燥丝条，在制丝单元内设有红外干燥器11，红外干燥器设于检测器前且毗邻防切断结构布置，红外干燥器与丝条的距离为10～20厘米，采用中红外线波长加热，灯管功率为300～400瓦，红外干燥器前方距离丝条5厘米处的工作温度为80～90℃，保证丝条卷绕前的回潮率小于40%。
卷绕组设置在卷绕车厢内，制丝过程中控制卷绕车厢温度为40～45℃以保证筒装丝的回潮率在13%～15%。
Claims (9)
1.一种减少断丝的制丝装置，包括卷绕组、驱动卷绕组转动的卷绕电机和若干绪制丝单元，卷绕组由在轴向上依次相接的若干筒子构成，制丝单元包括在茧丝或丝条输送方向上由前向后依次设置的接绪器、集绪器、捻鞘结构、探索结构、防切断结构和络交环，其特征在于，制丝单元还包括调节丝条张力的调控系统，调控系统设于络交环之前，包括检测丝条张力的检测器、信号处理器和调整结构，信号处理器分别与检测器和调整结构连接。
2.根据权利要求1所述的制丝装置，其特征在于，调整结构设于捻鞘结构和探索结构之间，包括变径导丝辊、上导丝扣、下导丝扣、驱转变径导丝辊的转动电机和使变径导丝辊轴向往复运动的摆动电机，变径导丝辊的直径由前端向后端逐渐变大，上导丝扣靠近变径导丝辊前端的上方布置，下导丝扣靠近变径导丝辊后端的下方布置，调整结构分别经转动电机和摆动电机与信号处理器连接，使信号处理器控制转动电机和摆动电机运行。
3.根据权利要求2所述的制丝装置，其特征在于，转动电机和变径导丝辊由齿轮组合传动，摆动电机和变径导丝辊由涡轮组合传动，齿轮组合与涡轮组合布置在变径导丝辊后端一侧，其中：齿轮组合包括相互啮合的主动窄齿轮和从动宽齿轮，主动窄齿轮与转动电机的输出轴连接，从动宽齿轮套接变径导丝辊的辊轴而与变径导丝辊同轴度刚性连接；涡轮组合包括相互啮合的主动涡轮和空心蜗杆，主动涡轮与摆动电机的输出轴连接，空心蜗杆套接变径导丝辊的辊轴，从动宽齿轮设于空心蜗杆和变径导丝辊之间。
4.根据权利要求2所述的制丝装置，其特征在于，变径导丝辊的侧表面设有可弹性凹陷变形的乳胶层。
5.根据权利要求2或3所述的制丝装置，其特征在于，变径导丝辊母线与轴线夹角25～40°。
6.根据权利要求1所述的制丝装置，其特征在于，制丝装置还包括控制器，控制器分别与卷绕电机和各制丝单元的信号处理器连接，通过控制器控制卷绕电机和各信号处理器的运行。
7.根据权利要求1所述的制丝装置，其特征在于，制丝单元还包括上油辊，上油辊置于集绪器与捻鞘结构之间，上油辊所用油剂采用浓度8～10%的羟基硅油乳液。
8.根据权利要求1所述的制丝装置，其特征在于，制丝单元还包括红外干燥器，红外干燥器设于检测器之前，红外干燥器与丝条的距离为10～20厘米，采用中红外线波长加热，灯管功率为300～400瓦，红外干燥器前方距离丝条5厘米处的工作温度为80～90℃。
9.根据权利要求1所述的制丝装置，其特征在于，制丝装置还包括制丝槽，制丝槽内的用水中含有浓度为2～3%的润丝助剂，包括缓冲液和渗透剂，其中缓冲液为磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液、三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中的一种或几种，渗透剂为磺化蓖麻油、烷基苯磺酸钠、异辛醇磷酸酯中的一种或几种。
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