CN108349682B - 随绕线筒直径调节卷绕张力的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在具有至少一个自动绕线机的切膜带或纱线(1)卷绕系统中根据绕线筒直径来调节卷绕张力的装置。该装置包括配备有调节纱线张力的张力设定器件或设备(3B)的跳动臂(3)。本发明的创造性特征在于，张力设定器件(3B)能够在卷绕过程期间根据绕线筒直径‘D’来改变跳动臂(3)的阻力‘R’。本发明还提供了根据绕线筒直径调节卷绕张力的方法。本发明有助于克服织物制造行业当前所面对的与卷装的均匀性和一致性有关的许多问题。其解决了在整个卷绕绕线筒中使用为跳动臂调节的相同的张力而导致在小绕线筒尺寸下的退绕期间的较高张力的技术问题。本发明还有助减小由于产生的卷绕张力的变化而产生的织物颈缩或收缩。

Description

随绕线筒直径调节卷绕张力的装置和方法

技术领域

本发明涉及切膜带或纱线卷绕类型设备以及在卷绕期间控制纱线张力的过程，从而可以实现关于绕线筒卷装直径的相同的退绕纱线张力。

背景技术

络纱机用于将连续到达的聚烯烃纱线(扁平/原纤化的或任何类似类型的纱线)卷绕到绕线筒上。在这里，纱线限定为扁平带、复丝纱线和单丝纱线或任何相似类型的纱线或带。通常，绕线筒保持架(也称为心轴芯)安装在每个绕线机机架上的纺锤上。每个纺锤需要精确地受控旋转，因此，纺锤可由电动机通过合适的机构(诸如，带和滑轮布置)或使用直接驱动系统来独立地驱动。通常，用于产生脉冲的编码器或其他类似设备安装在电动机上以用于监控电动机转数，并且借助于合适的电缆将其中的信号通信到电子控制器。控制器进一步将电子信号发送到主动电动机的换流器/驱动器，该主动电动机确定用于驱动纺锤的电动机的功率。

在第5228630号、第4765552号美国专利和欧洲专利861800A2中公开了上述类型的传统绕线机。

在这些传统的绕线机中，纱线卷绕张力通过调节摆动臂张力弹簧的张紧程度(在下文中称为跳动臂阻力，以供参考)来控制。电子地监控跳动臂的往复运动以保持纱线以恒定的线速度在几乎均匀的张力下传送到纺锤。

由绕线机生产的卷绕绕线筒根据需要进一步用于线应用中。卷绕绕线筒的主要应用之一是在圆形编织机器(其也称为圆形编织织机)(CWM/CWL)上织造管状麻袋。圆形织机包括用作纬纱和经纱的切膜带的多个绕线筒。纬纱绕线筒围绕圆簧环布置，使得当主轴驱动中央部时，纬纱绕线筒开始沿着簧环路径移动，并且由织物取出单元取出生产的编织织物。

在传统的绕线机中，通过调节附接到跳动臂的弹簧来向跳动臂的移动设置阻力以保持纱线的卷绕张力。跳动臂的位置反馈传送到绕线机的控制逻辑，进而旋转绕线筒心轴，使得跳动臂的位置始终保持最小的摆动。为了保持不同性质(如，纤度，宽度等)的各种类型的纱线的卷绕张力，调节附接到跳动臂的弹簧，使得跳动臂的变化尽可能地最小化，以实现生产良好质量的绕线筒。通常，与跳动臂有关的弹簧在卷绕过程开始时设定一次，该弹簧在制作作为产品的绕线筒的整个过程中保持恒定。当来自绕线筒的纱线在圆形织机上作为纬纱纱线使用时，其退绕张力随着绕线筒的尺寸减小而增加。这可能是由于在增加的角速度下旋转绕线筒所需的高拉力或在卷绕期间的任何其他未确定的原因而引起的。纱线退绕张力的增加导致织物宽度的不期望的变化-特别是在纬纱绕线筒尺寸随着时间减小的情况下。然而，这还增加了生产的织物的颈缩，并且有时会增加由于高纬纱张力而引起的断裂。

为了生产均匀宽度的良好质量的织物(或在宽度上不存在不可接受的变化的织物)，有必要在纬纱绕线筒带中改变张力，具体地，在某个绕线筒尺寸下改变张力。随着绕线筒尺寸的增加，从较低级别到较高级别逐渐地或不连续地实施这种张力的变化。

因此，需要研发一种改变纱线卷绕张力的方法，使得当相同的绕线筒退卷时，与相同的绕线筒尺寸下的传统的卷绕绕线筒相比，纬纱张力较低以产生均匀质量的编织织物。

本发明的目的

因此，本发明的目的是提供一种逐步地或逐渐地或不连续地改变与制作的绕线筒尺寸相关的跳动臂刚度或对跳动臂移动的阻力的自动方法。

本发明的另一目的是减小通过使用来自这些绕线筒的纱线所产生的织物的宽度变化。

发明内容

本发明公开了一种在具有至少一个自动绕线机的切膜带或纱线1绕线系统中根据绕线筒直径来调节卷绕张力的装置。该装置包括配备有调节纱线张力的张力设定器件或设备3B的跳动臂3。所述跳动臂3的瞬时位置3F以及在卷绕过程期间移动所述跳动臂3的阻力‘R’能够变化。本发明的创造性特征是提供在卷绕过程期间根据绕线筒直径‘D’来改变跳动臂3的阻力‘R’的张力设定器件3B。本发明还提供了一种在切膜带或纱线1绕线系统中根据绕线筒直径来调节卷绕张力的方法。本发明有助于克服织物制造行业当前所面对的与卷装的均匀性和一致性有关的许多问题。本发明解决了在整个卷绕绕线筒中使用为跳动臂所调节的相同的张力而导致在小绕线筒尺寸下的退绕期间的较高张力的技术问题。本发明还有助减小由于产生的卷绕张力的变化而产生的织物的颈缩或收缩。

零件列表：

纱线1 处于瞬时位置的跳动臂3F

带绕线筒的纺锤2 张力弓4

跳动臂3 凸轮箱5

跳动臂滚轴3A 压力辊子6

张力设定设备3B 切膜带引导件7

跳动臂移动限定器3C MMI8

处于最佳工作位置的跳动臂3D 母控制器9

处于端部位置的跳动臂3E 绕线机头部控制器10

压力线11A和11B

通信总线12

附图说明

结合附图，通过参考以下描述可理解本发明的目的和优点。

图1示出了具有摆动跳动臂的绕线机的示意图，该绕线机使用张力控制旋钮进行切膜带卷绕。

图1A示出了具有张力设置器件或设备的本发明的装置的示意图，张力设置器件或设备部署在用于切膜带卷绕的具有摆动跳动臂的绕线机中。

图2示出了本发明的两阶段卷绕张力控制逻辑的示意图。

图3示出了MMI、母控制器和绕线机头部控制器的示意图。

图4示出了在活动中的张力弓、压力辊子和带引导件上移动的带。

具体实施方式

图1A示出了本发明的装置。本发明公开了一种根据绕线筒的卷装直径来调节卷绕张力的装置，该装置用于部署了大量绕线筒的带生产线中，纱线1或切膜带在绕线筒上卷绕以形成卷装。该装置使用张力设置器件3B，以根据绕线筒/卷装直径‘D’来改变跳动臂3的可变阻力‘R’。该装置适用于所有类型的纱线1。R与D之间的关系通常由函数‘f’表示：

R＝f(D)等式1

在优选实施方式中，装置的张力设置器件3B(以渐变方式(即，连续地改变压力)或以不连续阶段控制跳动臂3的阻力‘R’)是压力线多路复用器(其在任何情况下均选择压力线)。在压力线多路复用器或压力线多路复用系统中，连接压力线(例如，11A和11B)中的至少一个(优选地两个或更多个)以提供压力。压力线多路复用器3B还设置有压力线选择开关(未示出)。在设置两条压力线11A和11B的本发明的一个方面中，每次使用压力线选择开关仅选择压力线11A和11B中的一条，并且将压力传递到跳动臂3，以产生阻力R。这用两个不连续阶段的图2中所示的示意性示例示出。图2示出了两条压力线11A和11B，在任何时间，两条压力线中的任何一条线被激活。这可以通过使用多级别(或多阶段或多级)多路复用或系统来适当地改进以获得连续/逐渐变化的阻力‘R’。

本发明的装置通过连续地改变压力或通过在实例中选择压力线来以渐变的方式或以不连续的阶段控制跳动臂阻力‘R’。在压力线多路复用系统中，可以设置多条压力线，但是每次仅选择它们中的一个来激活，并且将压力传递到跳动臂3以对其摆动运动产生阻力‘R’。

本发明还公开了一种根据绕线筒直径来调节卷绕张力的方法，该方法通过使用气动技术、磁技术或电磁制动技术在纱线卷绕过程期间动态地改变跳动臂3的设定阻力。发明所公开的方法涉及确定在绕线筒构造(绕线筒直径)的哪个点处，需要改变由压力线11A和11B在跳动臂上所施加的压力(以及有效地跳动臂阻力)。这是根据R和D之间的预设关系实现的，该关系由个人用户基于他们自己的需求和经验来确定。理想的工作压力(用于获得最佳卷绕/卷装结果而在跳动臂上由压力线多路复用器施加的压力)取决于绕线筒直径，并且这对于本领域技术人员将是已知的。此压力由用户进行优化，以利用最佳的所需张力来获得更好的卷绕质量。随着卷装直径增加，压力要求发生变化。最佳压力是将为跳动臂的运动设置的阻力R设定成使得卷装是以纱线中的正确张力卷绕的级别的压力。

因此，由用户预先确定卷装直径与由张力设置器件/设备3B施加的压力(或因此阻力‘R’)之间的关系。优选实施方式提供了一种两级压力设定系统。发明人已经发现，设定的纱线1张力通常优选地介于每旦尼尔(Denier)0.08cN至0.1cN之间。例如，如果绕线筒上正卷绕的纱线1的纤度为800，则系统设定的带张力必须在64cN至80cN范围之间。基于这些期望的纱线1张力，在当前卷绕系统中手动地选择旋钮设定。

通常，在传统的绕线机中，在卷绕过程期间，跳动臂3对其摆动运动的阻力R通过设置旋钮来控制，旋钮可以通过调节旋钮中设置的弹簧的转矩而设定在多种位置处，这有效地增加了根据纱线1性质的跳动臂3系统的刚度。

在图1中，在由带线机器切断和处理之后从方向‘a’传送的纱线1穿过跳动臂辊子3A。当通过跳动臂3辊子3A的运行纱线1使得跳动臂3由于卷绕所需的纱线张力而处于其瞬时位置3F时，绕线机开始卷绕。

此外，如图1和图4中所示，凸轮箱组件5与其他组件部分一起构成压力辊子6、带引导件7、张力弓4。纱线1在通过切膜带引导件7之前在张力弓4上行进。

压力辊子6按压纺锤2以保持卷绕张力。纺锤旋转速度根据由跳动臂3偏转所提供的反馈(参见图2)(即，在绕线操作期间，相对于跳动臂3的最佳工作位置3D，使用位置传感器监控有关跳动臂3的瞬时位置3F的信息)在闭环中受电子控制，以便在纱线中提供最佳张力。正如名称所表示的，最佳工作位置3D是跳动臂3在卷绕操作期间的目标位置，以获得最佳的卷装特性。然而，在卷绕操作期间，根据卷绕过程参数，跳动臂3通常偏离其最佳工作位置3D。跳动臂3布置成/设置成使得当跳动臂3从其最佳工作位置3D位置角度偏转时，纺锤2开始旋转，并且因此在纺锤上开始纱线卷绕。跳动臂3在卷绕过程期间所允许达到的极限位置3E通过规定跳动臂3的运动定界(3C-未示出)来实现。

通常，在传统的设备中，在整个卷绕过程期间不改变张力设定旋钮的设定。作为闭环的一部分，安装在跳动臂3上的位置传感器将跳动臂3的瞬时位置3F的细节定期地传送到绕线机头部控制器10。基于这些细节，机器操作者做出有关手动地收紧或松开纱线1的决定。例如，如果跳动臂3的瞬时位置3F使得跳动臂3朝向卷绕绕线筒偏离其最佳工作位置3D，则纱线1以比预期更松的状态行进。另一方面，如果跳动臂在远离卷绕绕线筒的方向上偏离跳动臂的最佳工作位置3D，则纱线以比预期更紧的状态行进。根据跳动臂3偏转的瞬时位置3F，跳动臂3的位置细节传送到绕线机头部控制器10，从而调节纺锤的速度以控制纱线张力。

如上文所述，传统的纱线卷绕方法的主要缺点在于，这些方法在恒定的旋钮设定下进行，这进而导致由于产生的卷绕张力的变化而产生的织物的颈缩或收缩，并且有时导致不希望的频繁的纬线断裂。

本发明中使用的压力多路复用系统优选地使用气动技术；然而，其还可以通过使用其他技术来(诸如，磁性或液压制动或可以用于施加制动的现有的或将来研发的任何其他技术)实现。本发明的设备促进使跳动臂摆动阻力R与绕线筒直径成比例进行变化的过程。本发明的绕线机可为修改成使用合适的气动系统或液压系统或磁系统以实现卷绕功能的传统的络纱机或绕线机。

在图2中，描述了优选实施方式的功能图。提供人机界面MMI 8，以输入本领域技术人员已知的绕线机器的期望机器/过程相关参数(诸如，纱线纤度，重量，速度，管外径)。MMI8、母控制器9和绕线机头部控制器10通过串行总线主干或并行总线主干彼此通信。母控制器9是用于使数据输入点进入到这种绕线机单元的组件中的通道，而绕线机头部控制器(或简称为头部控制器)是每个绕线机单元的控制器。绕线机系列中可存在一个以上的绕线机单元。

与传统的系统类似，设置母控制器9以将数据传送到所有的绕线机头部控制器10以用于其操作要求和功能。因此，母控制器9将来自每个绕线机的过程数据(诸如，线速度，卷绕配方等)传送到相应的绕线机头部控制器10。可存在一个以上的绕线机头部控制器10；所有的绕线机头部控制器10均连接到单个‘母’控制器9(也称为‘网关’控制器)。

本发明的一个实施方式公开了一种将多条控制线(或压力线，例如11A和11B)提供到线多路复用器并且将选择的线11A或11B连接到跳动臂3以根据纱线1性质来控制阻力R的方法。阻力的变化还可以通过其他制动方式实现，其他制动方式在应用本质上可以是连续的或不连续的。阻力‘R’的控制源可以是压力(该压力施加到跳动臂3的枢转点，跳动臂3围绕枢转点进行摆动)或用于控制卷绕张力的任何其他技术。

作为图示，图3示出了两条压力线11A和11B。根据本发明，在任何时候，多路复用压力线11A或11B中的一个连接到跳动臂3。因此，压力线11A或11B代替了用于调节跳动臂3的摆动阻力的传统扭转弹簧。压力线多路复用器12是机电控制设备(例如，用于接通或关闭的电子控制的气动阀)，以每次选择一条线来与跳动臂3连接。

压力线11A和11B的压力设定可以根据适用于适当的卷绕的所需的压力调节来手动地或自动地改变。压力设定取决于最佳卷绕所需的纱线性质。优选地，在卷绕操作开始之前，使用MMI 8来输入压力设定、卷装截点尺寸和最终卷装尺寸。然而，该设定可在卷绕过程期间进行调整，而不必停止卷绕操作。

绕线机头部控制器10携带有关卷装的截止绕线筒尺寸的信息，超过卷装的截止绕线筒尺寸需要进行线更换以实现最佳的绕线筒卷绕。当达到卷装的截止绕线筒尺寸时，绕线机头部控制器10产生控制信号以切换压力线。机器用户在MMI 8上输入绕线筒尺寸截止值，MMI 8将绕线筒尺寸截点值传送到通信总线12上可用的绕线机头部控制器10(参见图3)。通常在开始绕线操作之前设定所允许达到的卷装的最终尺寸，然而，卷装的最终尺寸可在卷绕操作期间进行调整。

根据正在卷绕的纱线的性质，正在同时卷绕的不同的绕线筒可以具有不同的设定。如果在机器上的所有的绕线筒中使用的纱线1的类型相同，则绕线筒之间不需要具有不同的压力设定。然而，在相同的带线机器上使用不同性质(诸如，旦尼尔)的纱线卷绕不同的绕线筒的情况下，则可需要不同的设定。

良好卷绕所需的压力设定(无侧落且更好的完成)取决于纱线性质(例如，纤度和纱线卷绕张力)。对于单根低纤度的纱线1，作为比较措施，在较小直径的绕线筒的情况下需要较低的张力(因为，在较小直径下，纱线张力由于绕线筒的较高的角速度而较高)，并且在较大直径的绕线筒的情况下，由于绕线筒的较低的角速度而需要较高的张力。因此，通过在较小的直径下保持较低的张力，纱线的(由于较高的角速度而产生的)较高的张力得到补偿。本领域技术人员已知所需张力的实际值。相反地，如果使用较高纤度的纱线(即，在重型织缩绕线机的情况下)，则在较小的直径下需要较高张力，并且在较大的绕线筒直径下需要较低的张力。

如本文所讨论的，本发明解决了多个问题。首先，本发明解决了在整个卷绕绕线筒中使用为跳动臂所调节的相同的张力而导致在小绕线筒尺寸下的退绕期间的较高张力的技术问题。

第二，由于在较小的绕线筒尺寸下退绕切膜带张力的变化较小，所以在上文中阐述的织物尺寸变化的问题也得到解决。例如，传统的绕线机引起10％到12％的织物宽度变化，而本发明的绕线机绕线筒引起4％至6％的织物宽度变化。

根据以上讨论，显而易见的是，本发明具有多个实施方式。

1.在具有至少一个绕线机的切膜带或纱线1卷绕系统中根据绕线筒直径来调节卷绕张力的装置，所述装置包括跳动臂3，所述跳动臂3的瞬时位置3F以及在纱线卷绕过程期间对所述跳动臂3的移动造成的阻力R能够发生变化，其特征在于，所述装置包括在卷绕过程期间根据绕线筒直径‘D’来改变跳动臂3的所述阻力‘R’的张力设定设备/器件3B。

2.根据实施方式1中公开的装置，其特征在于，所述张力设定设备/器件3B是能够以不连续阶段或逐渐地改变所述阻力R的压力多路复用器。

3.根据实施方式2中公开的装置，其特征在于，在不连续阶段的压力变化的情况下，所述压力多路复用器设置有至少两条单独的压力线11A和11B以及压力线选择开关，其中，使用所述开关在任何时候仅激活一条压力线11A或11B，并且压力传递到所述跳动臂3以产生阻力R。

4.根据实施方式2或3中任一项中公开的装置，其特征在于，所述压力多路复用器用机电控制设备控制，以每次选择一条压力线11A或11B来与跳动臂3连接，所述机电设备优选地是用于接通或断开的电子控制的气动阀。

5.根据实施方式1至4中任一项中公开的装置，其特征在于，所述装置还进一步包括人机界面MMI 8、母控制器9和绕线机头部控制器10，其中所述压力多路复用器12能够基于来自所述绕线机头部控制器10的反馈来选择压力线11A或11B。

6.根据实施方式1至5中任一项中公开的装置，其特征在于，所述MMI 8能够输入期望的绕线机机器参数，诸如，纱线纤度、重量、速度、管外径；所述绕线机头部控制器10能够携带与截点绕线筒尺寸有关的信息，在超过截点绕线筒尺寸时，需要切换压力线11A或11B，为绕线机组中的每个绕线机设置一个绕线机头部控制器10；所述母控制器9能够将诸如线速度、卷绕配方等过程数据从每个绕线机传送到相应的绕线机头部控制器10。

7.根据实施方式1至6中任一项中公开的装置，其特征在于，所述跳动臂在任何时间均具有电子监控的瞬时位置3F。

8.根据实施方式1至7中任一项中公开的装置，其特征在于，所述张力设定设备/器件是机电控制的。

9.根据实施方式5至8中任一项中公开的装置，其特征在于，所述绕线机头部控制器中的至少一个、所述母控制器和所述MMI通过通信总线连接。

10.根据实施方式6至9中任一项中公开的装置，其特征在于，所述截点绕线筒尺寸值可以在从卷绕开始之前到达到预先确定的完整卷装尺寸的范围内的绕线筒卷绕的任何阶段期间设定。

11.根据绕线筒直径来调节切膜带或纱线1中的卷绕张力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-提供根据权利要求1至6中任一项所述的装置，

-确定需要改变所述跳动臂的阻力处的绕线筒直径，

-通过使用气动技术或磁技术或电磁制动技术在所述纱线卷绕过程期间动态地改变跳动臂3的阻力。

12.根据实施方式11中公开的根据绕线筒直径来调节卷绕张力的方法，其特征在于，在动态地改变阻力的所述阶段中，通过压力多路复用器以不连续阶段实现阻力的实际变化。

13.根据实施方式12中公开的根据绕线筒直径来调节卷绕张力的方法，其特征在于，在动态地改变阻力的所述阶段中，通过压力多路复用器逐渐地实现阻力的实际变化。

虽然以上描述包括很多具体特征，但是这些描述不应被解释为对本发明的范围的限制，而是应作为本发明的优选实施方式的范例。必须认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以基于上面给出的本公开做出修改和变化。因此，本发明的范围不应该由示出的实施方式确定，而是应该由所附权利要求及其法定等同来确定。

Claims (10)

1.在承载至少一个绕线机的切膜带或纱线(1)卷绕系统中根据绕线筒直径来调节卷绕张力的装置，所述装置包括跳动臂(3)，所述跳动臂(3)的瞬时位置(3F)以及对所述跳动臂(3)的移动造成的阻力R能够在纱线卷绕过程期间发生变化，其中，所述装置包括张力设定设备/器件(3B)，所述张力设定设备/器件(3B)在所述卷绕过程期间根据所述绕线筒直径‘D’来改变所述跳动臂(3)的所述阻力‘R’，以及其中，所述张力设定设备/器件(3B)是能够以不连续阶段改变所述阻力R的压力多路复用器，其特征在于，在不连续阶段的压力变化的情况下，所述压力多路复用器设置有至少两条单独的压力线(11A和11B)以及压力线选择开关，其中，使用所述开关在任何时候仅激活一条压力线(11A或11B)，并且所述压力传递到所述跳动臂(3)以产生阻力R。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力多路复用器由机电控制设备控制，以每次选择一条压力线(11A或11B)来与跳动臂(3)连接，所述机电控制设备为用于接通或断开的电子控制的气动阀。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还进一步包括人机界面(MMI)(8)、母控制器(9)和绕线机头部控制器(10)，其中，所述压力多路复用器(12)能够基于来自所述绕线机头部控制器(10)的反馈来选择压力线(11A或11B)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述人机界面(8)能够输入期望的绕线机器参数；所述绕线机头部控制器(10)能够携带与截点绕线筒尺寸有关的信息，在超过所述截点绕线筒尺寸时，需要切换压力线(11A或11B)，绕线机组中的每个绕线机均设置有一个绕线机头部控制器(10)；所述母控制器(9)能够将包括线速度、卷绕配方的过程数据从每个绕线机传送到相应的绕线机头部控制器(10)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，绕线机器参数包括纱线纤度、重量、速度、管外径。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述跳动臂在任何时间均具有受电子监控的瞬时位置(3F)。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述张力设定设备/器件是机电控制的。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述绕线机头部控制器中的至少一个、所述母控制器和所述人机界面通过通信总线来连接。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述截点绕线筒尺寸的值能够在从卷绕开始之前到达到预先确定的完整卷装尺寸的范围内，在绕线筒卷绕的任何阶段期间设定。

10.根据绕线筒直径来调节切膜带或纱线(1)中的卷绕张力的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供根据权利要求1至6中任一项所述的装置，

-确定需要改变所述跳动臂的阻力时所述绕线筒直径，

-通过使用气动制动技术在所述纱线卷绕过程期间动态地改变所述跳动臂(3)的阻力，其特征在于，在动态地改变所述阻力的阶段中，通过压力多路复用器以不连续阶段实现阻力的实际变化。