CN109735981B - 四通道空心锭花式纱线成型装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种四通道空心锭花式纱线成型装置及方法，纱线成型装置包括第一通道、第二通道、第三通道和第四通道；通道上设置有第一捻合点和第二捻合点；第一至四组份纱经第一捻合点交互缠捻后形成花式纱主体；第二捻合点处设置有空心锭子，空心锭子上第五组份纱与所述花式纱主体交汇并对花式纱主体进行包覆。发明通过一步法实施交变牵伸、交互缠捻和包覆工艺，实现了花式纱线的一步法纺制，同时通过调控饰纱与芯纱协同喂入捻合点的速度、调控饰纱的线密度与混纺比、调控芯纱的捻度，调控芯纱与饰纱的切换等技术手段实现花式纱线竹节、大肚、结子、圈圈、辫子的色彩与形态的在线变化，拓展出花式纱线的新品种。

Description

四通道空心锭花式纱线成型装置及方法

技术领域

本发明涉及纺织工程中纺纱技术领域，尤其是涉及一种四通道空心锭花式纱线成型装置及方法。

背景技术

空心锭纺纱机生产花式纱线通常采用两步法，第一步，先分别纺出芯纱、饰纱和固纱；第二步，利用空心锭装置将以不同速度喂入的芯纱、饰纱进行假捻，通过饰纱对芯纱的超喂，使饰纱扭结在芯纱上形成结子、圈圈、辫子等花型，然后再用从空心锭上退绕下来的固纱将形成的花型缚结固定，形成空心锭花式纱线。空心锭纺纱机生产花式纱线存在的主要问题如下：

1)空心锭纺制花式纱线时无法调控花式纱线色彩的变化：为了实现花式纱线色彩变化，一个是调控饰纱、芯纱及固纱的相互包缠关系，另一个是调控饰纱的色彩。传统的空心锭纺纱机生产花式纱线尚缺少调控饰纱、芯纱及固纱相互包缠关系的手段，也无法调控饰纱的色彩，故无法调控花式纱线色彩的变化；

2)空心锭纺制花式纱线时无法调控结子、圈圈、辫子的大小及色彩的变化：空心锭花式线包含(芯纱+饰纱+固纱)三个组分，其中饰纱是形成花式线结子、圈圈、辫子的主体，传统的空心锭纺纱机无法在线调控饰纱的粗细及色彩的变化，故无法调控结子、圈圈、辫子的大小及色彩的变化；

3)空心锭纺制花式纱线时无法调控芯纱与饰纱的组合方式:空心锭纺制包含(芯纱+饰纱+固纱)的三线花式纱时，只能实现一根饰纱和一根芯纱的简单组合，不能实现多根饰纱与多根芯纱的多重组合方式，故无法实现饰纱与芯纱组合方式的在线调控。

4)空心锭纺制花式纱线时无法调控芯纱、饰纱与固纱包覆比的变化：空心锭纺制包含(芯纱+饰纱+固纱)的三线花式纱时，在芯纱与饰纱捻合以及之后用固纱包覆的过程中缺少调控手段，故无法在线调控芯纱、饰纱与固纱包覆比的变化。

5)效率低，生产成本高等。

由于空心锭纺纱机存在上述问题，所以在花式纱线的纺纱过程中，很难通过纺纱设备与纺纱工艺的调控来在线变化花式纱线的包缠结构、形态、色彩、风格和手感，无法满足形态变化多端、色彩丰富细腻、风格灵动前卫的花式纱服装面料的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四通道空心锭花式纱线成型装置及方法，通过交变牵伸-协同输送-交互捻缠和包覆等工艺将饰纱、芯纱和固纱组合成包含结子、圈圈、辫子等组合花型的复杂花式纱线，以解决现有技术中存在的至少一个技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种四通道空心锭花式纱线成型装置，包括:用于第一组份纱通过的第一通道、用于第二组份纱通过的第二通道、用于第三组份纱通过的第三通道和用于第四组份纱通过的第四通道；

所述第一通道上依次设置有第一后罗拉、第一中罗拉、第一前罗拉、第一捻合点和第二捻合点；

所述第二通道上依次设置有第二后罗拉、第二中罗拉、第二前罗拉、所述第一捻合点和所述第二捻合点；

所述第三通道上依次设置有第三后罗拉、第三中罗拉、第三前罗拉、所述第一捻合点和所述第二捻合点；

所述第四通道上依次设置有所述第二前罗拉、所述第一捻合点和所述第二捻合点；

第一通道、第二通道和第三通道上的后罗拉、中罗拉和前罗拉之间区域为牵伸区，第一前罗拉、第二前罗拉、第三前罗拉以及第一捻合点形成交互捻缠三角区，第一前罗拉、第二前罗拉、第三前罗拉分别独立运动，分别将对应的组份纱引入交互缠捻三角区；

第一组份纱、第二组份纱、第三组份纱和/或第四组份纱中一种或若干种纱线经第一捻合点交互缠捻后形成花式纱主体；

所述第二捻合点处设置有空心锭子，所述花式纱主体穿过所述空心锭子，空心锭子快速旋转，空心锭子上的第五组份纱与所述花式纱主体交汇并对花式纱主体进行包覆。

进一步地，还包括长丝筒子，所述长丝筒子套装在所述空心锭子上并随空心锭子同步转动，所述第五组份纱卷绕在所述长丝筒子上。

进一步地，所述空心锭子包括假捻器，所述假捻器用于对所述花式纱主体进行加捻。

本发明突破空心锭纺在花式纱成型方面的技术瓶颈，通过一步法实施交变牵伸、协同输出、交互缠捻和包覆工艺，实现了花式纱线(含有芯纱、饰纱和固线)的一步法纺制，同时通过调控饰纱及芯纱的输出速度、调控饰纱的线密度与混纺比、调控芯纱的捻度，调控芯纱与饰纱的切换等技术手段实现花式纱线竹节、大肚、结子、圈圈、辫子的色彩与形态的在线变化，拓展出花式纱线的新品种。

进一步地，所述第一后罗拉和所述第一中罗拉之间通过第一传动齿轮组连接，第一传动齿轮组用于保持第一中罗拉与第一后罗拉之间的牵引比(线速度比值)恒定且不大于1.4；

所述第二后罗拉和所述第二中罗拉之间通过第二传动齿轮组连接，第二传动齿轮组用于保持第二中罗拉与第二后罗拉之间的牵引比(线速度比值)恒定且不大于1.4；

所述第三后罗拉和所述第三中罗拉之间通过第三传动齿轮组连接，第三传动齿轮组用于保持第三中罗拉与第三后罗拉之间的牵引比(线速度比值)恒定且不大于1.4。

本发明中的第一通道、第二通道和第三通道中，中罗拉和后罗拉之间形成一级牵伸单元(即第一牵伸区或后区)，前罗拉和中罗拉构成二级牵伸单元(即第二牵伸区或前区)；同一通道的中、后罗拉速比恒定且小于1.4，以及相对该通道中的前罗拉同步变速，不同通道的中、后罗拉相对前罗拉交替变速，实现对三组粗纱的交变牵伸。尤为重要的，一级牵伸为预牵伸，一级牵伸比e_h为常数C为定常牵伸，一级牵伸的牵伸比e_h＝C≤1.4，可保证粗纱的连续性，在第一牵伸区不会产生牵伸奇点。同时，预牵伸过程可以使粗纱内部纤维伸直张紧和取向，从而做好主牵伸过程中滑移的准备，减少主牵伸过程中的断头率或奇点率，牵伸加捻过程更加稳定，大大降低了工人的劳动强度。

其中，每个后罗拉、中罗拉和前罗拉上方分别对应设置有上皮辊，上皮辊与下方的罗拉配合用于夹持住纱线。

优选地，在所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道中的同一通道上，中罗拉上方对应设置有一个中上皮辊，所述纱线成型装置还包括套在中上皮辊和上销上并与中罗拉保持同步运动的上皮圈、套在中罗拉和下销上并与中罗拉保持同步运动的下皮圈；上皮圈和下皮圈的握持钳口距离前罗拉钳口线的距离小于3mm。

二级牵伸e_q为动态的主牵伸，中罗拉的速度相对前罗拉是变化的，当所述第一通道、第二通道或所述第三通道中的一个组份纱线的混纺比K＝0％，该通道纱线的的二级牵伸比e_q＝∞时，该通道纱线在第二牵伸区形成牵伸奇点，该牵伸奇点与所述前罗拉钳口之间的距离δ≤3mm(现有技术中后罗拉与中罗拉的隔距一般大于25mm，在该第一牵伸区的牵伸奇点位置随机分布在中、后罗拉之间，当牵伸奇点距离中罗拉钳口超过3mm时，牵伸奇点再次被喂入中罗拉钳口的时间就存在不确定因素，如果配合不好，要么产生粗细节，要么导致纺纱断头，使纺纱成为一个不稳定的过程，影响纺纱的可靠性及成纱质量)。当K逐步增大时，随着后罗拉和中罗拉的同步启动，由上、下皮圈握持的须条被瞬时喂入前罗拉钳口进行二级牵伸，故位于二级牵伸区的牵伸奇点不会影响纺纱的稳定性。

进一步地，所述第四通道上还包括引出罗拉，引出罗拉、所述第二前罗拉、所述第一捻合点和所述第二捻合点依次设置。

进一步地，还包括后罗拉轴和中罗拉轴；

在所述后罗拉轴的周向上，所述第一后罗拉(例如通过键的方式)相对固定地套装在所述后罗拉轴上，所述第二后罗拉和第三后罗拉(例如通过轴承方式)可相对转动地套装在所述后罗拉轴上；

在所述中罗拉轴的周向上，所述第一中罗拉和第三中罗拉可相对转动地套装在所述中罗拉轴上，所述第二中罗拉相对固定地套装在所述中罗拉轴上。

由此，通过所述后罗拉轴和所述中罗拉轴可分别调控所述第一组份纱和所述第二组份纱的喂入(进给)速度。

进一步地，还包括前罗拉轴；在所述前罗拉轴的周向上，所述第一前罗拉和第三前罗拉可相对转动地套装在所述前罗拉轴上，所述第二前罗拉相对固定地套装在所述前罗拉轴上。

其中，后罗拉、中罗拉和前罗拉优选地为嵌套式罗拉。

当然，不同通道上的后罗拉和中罗拉的驱动方式不限于上述方式，例如在每个通道上的后罗拉或中罗拉上设置用于皮带传动的皮圈，皮圈通过皮带传动机构与伺服电机连接；或者，每个通道上的后罗拉或中罗拉上分别独立地设置传动齿轮结构，后通过减速机构与伺服电机连接。

进一步地，所述第一传动齿轮组包括依次啮合传动的第一主动齿轮、第一过桥齿轮和第一被动齿轮；第一主动齿轮与所述第一后罗拉同轴心固定连接，所述第一被动齿轮与所述第一中罗拉同轴心固定连接；

所述第二传动齿轮组包括依次啮合传动的第二主动齿轮、第二过桥齿轮和第二被动齿轮；第二主动齿轮与所述第二中罗拉同轴心固定连接，所述第二被动齿轮与所述第二后罗拉同轴心固定连接；

所述第三传动齿轮组包括依次啮合传动的第三主动齿轮、第三过桥齿轮和第三被动齿轮；第三主动齿轮与所述第三中罗拉同轴心固定连接，所述第三被动齿轮与所述第三后罗拉同轴心固定连接。

进一步地，还包括辅助轴，在周向上，所述第三过桥齿轮相对固定地套装在所述辅助轴上，所述第一过桥齿轮和第二过桥齿轮活套在所述辅助轴上，通过辅助轴可同步调整第三后罗拉和第三中罗拉的转速。

进一步地，还包括第一前轴和第三前轴，第一前轴通过第一齿轮传动副与所述第一前罗拉连接，第三前轴通过第三齿轮传动副与所述第三前罗拉连接，通过所述第一前轴和第三前轴可分别调控第一前罗拉和第三前罗拉的转速。

进一步地，所述第一齿轮传动副包括：相互啮合传动的第一主齿轮和第一副齿轮，第一主齿轮固定套装在所述第一前轴上，第一副齿轮与所述第一前罗拉同轴心固定连接；

所述第三齿轮传动副包括：相互啮合传动的第三主齿轮和第三副齿轮，第三主齿轮固定套装在所述第三前轴上，第三副齿轮与所述第三前罗拉同轴心固定连接。

进一步地，还包括控制系统和伺服驱动系统；

所述伺服驱动系统包括伺服驱动器和伺服电机；

所述控制系统包括控制器(优选为PLC可编程控制器)和转速传感器；

所述控制器依次通过伺服驱动器与所述伺服电机连接；

所述伺服电机包括：用于驱动所述后罗拉轴转动的第一伺服电机、用于驱动所述中罗拉轴转动的第二伺服电机、用于驱动所述辅助轴转动的第三伺服电机、用于驱动所述第一前轴的第四伺服电机、用于驱动所述第三前轴的第五伺服电机、用于驱动所述前罗拉轴转动的第六伺服电机，以及用于驱动所述空心锭子转动的锭子电机；

所述转速传感器包括：用于分别用于监测所述后罗拉轴、中罗拉轴、辅助轴、第一前轴、第三前轴和前罗拉轴转速的第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、第五传感器和第六传感器，以及用于监测所述空心锭子转速的锭子传感器。

本发明中的控制器依次通过伺服驱动器与伺服电机控制五个组份纱的喂入速度，转速传感器实时监测五个组份纱线的实际喂入速度，并将监测值反馈给控制器，控制器可根据监测值调整五个纱线控制信号的大小。

进一步地，所述加捻机构包括钢领板；控制器通过伺服驱动器以及伺服电机控制所述钢领板运动。

另外，控制系统还包括一系列指令和模块化程序。

进一步地，所述控制系统还包括第一比较模块，所述第一比较模块分别与所述第一传感器、第二传感器、第三传感器以及所述控制器连接，所述第一比较模块用于监测所述中罗拉轴、所述后罗拉轴以及所述辅助轴之间转速比，所述控制器根据所述第一比较模块反馈的数值调控所述中罗拉轴、所述后罗拉轴和/或辅助轴转速，进而调控所述第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱的混纺比。

为精确而快速地实现纱线混纺比调控，本发明直接根据第一比较模块反馈的数值进行调控，即使由于各种误差原因导致中罗拉轴、后罗拉轴或辅助轴转速分别超出设定误差范围，只要保证第一比较模块反馈的后罗拉轴、中罗拉轴和辅助轴三者的转速比值(即第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱的喂入速度比值)在设定误差范围内，即可继续生产而不需要额外调整后罗拉轴、中罗拉轴或辅助轴的实际转速。相比现有技术，需要同时监控不同通道中的中罗拉和后罗拉等多个参数相比，本发明只需要监控一个参数，放宽了中罗拉和后罗拉调控精度，增加了系统控制的冗余，而突出了不同通道上罗拉转速比值的重要性，控制器处理的工作量大大降低的同时还大大提高了纱线的混纺比控制精度，另外，避免了生产过程中的停机或调整时间，设备的生产效率提高30％以上。

其中比较模块可以是现有技术，可以是现有的比较器或者集成比较电路，或者为控制器CUP中以软件形式存在的比较模块。所述传感器形式也很多，例如可以是光电编码器或者霍尔转速传感器等。

进一步地，所述第一前罗拉、第二前罗拉和第三前罗拉的外径尺寸相同。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种采用上述四通道空心锭花式纱线成型装置，通过构建具有四路纺纱通道和两个捻合点的空心锭纺纱系统，在第一捻合点由三个同轴而不同转速的前罗拉分别输出三路无捻纱条和一路短纤纱(或长丝)在加捻三角区完成交互捻合并形成花式纱主体，在第二捻合点由输出的第五路短纤纱(或长丝)与已成形的花式纱主体进行包覆捻合，形成包含饰纱、芯纱和固纱的花式纱线，实现饰线、芯线、固线一步法空心锭花式纱线的纺制；

另外，通过调控后罗拉、中罗拉、辅助轴及三个前罗拉速度的协同变化，纺制具有单捻包覆、交捻包覆和缠捻包覆等多重结构花式纱线；以及通过调控后罗拉、中罗拉、辅助轴及三个前罗拉速度协同变化，在线变化饰纱与芯纱的组合，在线变化结子、辫子、圈圈等花型的组合，在线变化结子、辫子、圈圈等花型的大小，在线变化结子、辫子、圈圈等花型的色彩，纺制外观形态多变的组合花式纱线；最后，通过调控后罗拉、中罗拉、辅助轴及三个前罗拉速度协同变化调控芯线、饰线及固线的包覆比，纺制色彩在线变化的彩色花式纱线，生产效率大大提高。

另外，本发明还公开了一种采用上述四通道空心锭花式纱线成型装置的花式纱线成型方法。

进一步地，通过调控所述第一通道、第二通道和/或第三通道上的后罗拉和中罗拉，以及三个前罗拉的速度，可以协同输入饰纱及芯纱分别纺制单捻包覆结构花式纱线、交捻包覆结构花式纱线和缠捻包覆结构花式纱线；

一根无捻须条或纱线经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道或所述第四通道在所述第一捻合点被加捻，在第二捻合点被第五组份纱(固纱)包覆形成单捻包覆结构花式纱线；

两根无捻须条或纱线分别经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道中的两个通道被引入所述交互缠捻三角区，并在所述第一捻合点被等速加捻后，在第二捻合点被第五组份纱(固纱)包覆形成交捻包覆结构花式纱线；

三根或四根无捻须条或纱线分别经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道中的三个通道或四个通道被引入所述交互缠捻三角区，并在所述第一捻合点进行非等速加捻后，在第二捻合点被第五组份纱(固纱)包覆形成缠捻包覆结构花式纱线。

进一步地，通过在线调控后罗拉、中罗拉及三个前罗拉的速度，可以实现饰纱与芯纱组合模式的在线变化，花型组合模式的在线变化，花型大小的在线变化，花型色彩的在线变化，纺制外观形态多变的组合花式纱线。

进一步地，所述第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱分别由第一前罗拉、第二前罗拉和第三前罗拉引入所述交互缠捻三角区，第四组份纱分别由第二前罗拉引入所述交互缠捻三角区；其中前罗拉速度最低的组份纱(须条)为花式纱的芯纱，前罗拉速度较高的组份纱为花式纱的饰纱，通过在线调整三个前罗拉的进给速度，实现花式纱中饰纱与芯纱组合模式的在线变化。

进一步地，设所述第一前罗拉、第二前罗拉和第三前罗拉的速度分别为V_q1、V_q2和V_q3，通过在线调控V_q1、V_q2和/或V_q3，在保持第一通道、第二通道和第三通道上的后罗拉转速和中罗拉转速不等且均不为零的条件下(即V_h(t)≠V_z(t)≠0)，通过控制器调控V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)的比值，可实现花式纱上多种花型组合的在线变化；

①当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.15-1.3)∶(1.15-1.3)∶1时，第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱(饰纱Y₁+Y₂+X₁)交互缠捻和扭结在第三组份纱(芯纱Y₃)上形成结子；

②当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.3-4)∶(1.3-4)∶1时，第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱(饰纱Y₁+Y₂+X₁)交互缠捻和扭结在第三组份纱(芯纱Y₃)上形成圈圈；

③当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝1∶1∶(1.15-1.3)时，第三组份纱(饰纱Y₃)交互缠捻和扭结在第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱(芯纱Y₁+Y₂+X₁)上形成结子；

④当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝1∶1∶(1.3-4)时，第三组份纱(饰纱Y₃)交互缠捻和扭结在第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱(芯纱Y₁+Y₂+X₁)上形成辫子或圈圈。

⑤当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.15-1.3)∶1∶(1.15-1.3)时，第一组份纱和第三组份纱(饰纱Y₁+Y₃)交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱(芯纱Y₂+X₁)上形成结子；

⑥当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.3-4)∶1∶(1.3-4)时，第一组份纱和第三组份纱(饰纱Y₁+Y₃)交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱(芯纱Y₂+X₁)上形成圈圈。

进一步地，通过在线调控所述第一通道、第二通道和/或第三通道中的中罗拉速度V_z(t)和后罗拉的速度V_h(t)，进而改变第一组份纱、第二组份纱和/或第三组份纱的线密度，和/或，通过在线调控第三前罗拉的速度V_q3(t)，从而可实现花式纱线上花型大小的在线变化。

进一步地，花式纱线上花型大小的在线变化具体包括：

①花式纱结子大小的在线调控

当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.15～1.3)∶1∶(1.15～1.3)时，第一组份纱和第三组份纱为饰纱(饰纱Y₁+Y₃)，第二组份纱和第四组份纱为芯纱；第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱(芯纱Y₂+X₁)上形成结子，此时饰纱的线密度为：

通过PLC在线调控后罗拉轴V_h(t)和辅助轴V_f(t)的速度变化，可调控饰纱的线密度的变化，当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度提高时，饰纱线密度就增大；当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度减小时饰纱的线密度就降低，由此实现所述结子的大小的线变化；

②花式纱圈圈大小的在线调控

当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.3～3)∶1∶(1.3～4)时，第一组份纱和第三组份纱为饰纱(饰纱Y₁+Y₃)，第二组份纱和第四组份纱为芯纱(芯纱Y₂+X₁)；第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱上形成圈圈，此时饰纱的线密度为：

通过PLC在线调控后罗拉轴V_h(t)和辅助轴V_f(t)的速度变化，可调控饰纱的线密度的变化，当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度提高时，饰纱线密度就增大；当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度减小时饰纱的线密度就降低；

同时，还要调控饰纱相对芯纱速度的超喂，即调控第一前罗拉速度V_q1(t)和第三前罗拉速度V_q3(t)相对于第二前罗拉速度V_q2(t)的超喂量，超喂大则圈圈大、超喂小则圈圈小，由此在线调控成型花式纱圈圈的大小；

③花式纱辫子粗细及长短的在线调控

当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝1∶(1.3～4)∶1时，第一组份纱和第三组份纱为芯纱(芯纱Y₁+Y₃)，第二组份纱和第四组份纱为饰纱(饰纱Y₂+X₁)；饰纱交互缠捻在芯纱上首先形成圈圈，饰纱为强捻纱，饰纱在自身捻应力作用下形成的圈圈立即扭结成辫子；

在线调控第二前罗拉的转速V_q2(t)相对于第一前罗拉速度V_q1(t)和第三前罗拉速度V_q3(t)的超喂量，即在线调控饰纱线速度相对芯纱线速度的超喂量，超喂量大则辫子长、超喂量小则辫子短，由此实现在线调控成型花式纱辫子的长短。

进一步地，构成饰纱的组份纱为彩色纱线，通过PLC调控中罗拉轴、后罗拉轴和/或辅助轴的速度，可调控饰纱混纺比的变化，当饰纱形成花型时，通过调控饰纱混纺比的变化实现纺制花型(结子、辫子、圈圈等)色彩在线变化。

进一步地，通过PLC调控第一通道、第二通道和/或第三通道上后罗拉和中罗拉，以及三个前罗拉的速度，可以调控花式纱各组分的包缠结构及其包覆比，由此在线调控花式纱的色彩在线变化。

以下对交变牵伸缠捻包覆空心锭纺纱系统成型花式纱线的结构参数进行阐释。

设作为饰纱的三根粗纱(即第一至三组份纱)的线密度、芯纱(第四组份纱)线密度及固纱(即第五组份纱)线密度分别为ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ_x、ρ_g，经交变牵伸、交互缠捻以及固纱包覆后，花式纱线的线密度为ρ_hy，设纺纱过程中的三个前罗拉速度、后罗拉速度、中罗拉及辅助轴的速度以及芯纱送出速度(即引出罗拉的转速)分别为V_q1(t)、V_q2(t)、V_q3(t)、V_h(t)、、V_z(t)、V_f(t)、V_R1(t)，C＝1.25为各通道中、后罗拉的速比。经饰纱芯纱的交变牵伸、交互缠捻和固纱的包覆后，所形成的花式纱线的结构参数如下：

1、饰纱的线密度与第一至三组份纱的混纺比

2、作为芯纱的第四组份纱的线密度：

3、作为固纱的第五组份纱的线密度：

ρ_g(t)＝ρ_g (6)

4、花式纱线的线密度与五个组份纱的包覆比

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的空心锭花式纱线成型装置的结构示意图；

图2为实施例1中空心锭花式纱线成型装置的第一至五通道的示意图；

图3为本发明实施例1提供的中空心锭花式纱线成型装置的传动结构图；

图4为本发明实施例1中中空心锭花式纱线成型装置的电路原理图；

图5为本发明实施例3中中空心锭花式纱线成型装置中比较模块的电路连接图。

附图标记：

Y₁-第一组份纱；Y₂-第二组份纱；Y₃-第三组份纱；X₁-第四组份纱；G₁-第五组份纱；R₁-引出罗拉；R₂-空心锭子；D₁-第一捻合点；D₂-第二捻合点；41-第一后罗拉；42-第二后罗拉；43-第三后罗拉；51-第一过桥齿轮；52-第二过桥齿轮；53-第三过桥齿轮；61-第一中罗拉；62-第二中罗拉；63-第三中罗拉；71-第一前罗拉；72-第二前罗拉；73-第三前罗拉；4-后罗拉轴；5-辅助轴；6-中罗拉轴；7-前罗拉轴；8-第一前轴；11-第三前轴；411-第一主动齿轮；421-第二被动齿轮；611-第一被动齿轮；621-第二主动齿轮；81-第一主齿轮；711-第一副齿轮；111-第三主齿轮；721-第三副齿轮；P₄-后上皮辊；P₆-中上皮辊；P₇-前上皮辊；Q₁-上皮圈；Q₂-下皮圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供的一种四通道空心锭花式纱线成型装置，包括:用于第一组份纱Y₁通过的第一通道A₁B₁C₁D₁D₂E、用于第二组份纱Y₂通过的第二通道A₂B₂C₂D₁D₂E、用于第三组份纱Y₃通过的第三通道A₃B₃C₃D₁D₂E、用于第四组份纱X₁通过的第四通道R₁C₂D₁D₂E。

第一通道上依次设置有第一后罗拉41、第一中罗拉61、第一前罗拉71、第一捻合点D₁和第二捻合点D₂；第二通道上依次设置有第二后罗拉42、第二中罗拉62、第二前罗拉72、第一捻合点D₁和第二捻合点D₂；第三通道上依次设置有第三后罗拉43、第三中罗拉63、第三前罗拉73、第一捻合点D₁和第二捻合点D₂；第四通道上依次设置有第二前罗拉72、第一捻合点D₁和第二捻合点D₂。

第一通道、第二通道和第三通道上的后罗拉、中罗拉和前罗拉之间区域为牵伸区，第一前罗拉71、第二前罗拉72、第三前罗拉73以及第一捻合点D1形成交互捻缠三角区C₁C₂C₃D₁D₂E，第一前罗拉71、第二前罗拉72、第三前罗拉73分别独立运动，分别将对应的组份纱引入交互缠捻三角区C₁C₂C₃D₁D₂E。

第二捻合点处设置有空心锭子R₂，所述花式纱主体穿过所述空心锭子R₂，空心锭子R₂快速旋转，空心锭子R₂上的第五组份纱G₁与所述花式纱主体交汇并对花式纱主体进行包覆。

本实施例还包括长丝筒子和假捻器，长丝筒子套装在所述空心锭子上并随空心锭子同步转动，第五组份纱G₁卷绕在所述长丝筒子上。假捻器则用于对所述花式纱主体进行加捻。

本发明突破空心锭纺在花式纱成型方面的技术瓶颈，通过一步法实施交变牵伸、协同输出、交互缠捻和包覆工艺，实现了花式纱线(含有芯纱、饰纱和固线)的一步法纺制，同时通过调控饰纱及芯纱的输出速度、调控饰纱的线密度与混纺比、调控芯纱的捻度，调控芯纱与饰纱的切换等技术手段实现花式纱线竹节、大肚、结子、圈圈、辫子的色彩与形态的在线变化，拓展出花式纱线的新品种。

第一后罗拉41和第一中罗拉61之间通过第一传动齿轮组连接，第一传动齿轮组用于保持第一中罗拉61与第一后罗拉41之间的牵引比恒定且不大于1.4；第二后罗拉42和第二中罗拉62之间通过第二传动齿轮组连接，第二传动齿轮组用于保持第二中罗拉62与第二后罗拉42之间的牵引比恒定且不大于1.4；第三后罗拉43和第三中罗拉63之间通过第三传动齿轮组连接，第三传动齿轮组用于保持第三中罗拉63与第三后罗拉43之间的牵引比恒定且不大于1.4。

本发明中的第一通道、第二通道和第三通道中，中罗拉和后罗拉之间形成一级牵伸单元，前罗拉和中罗拉构成二级牵伸单元；同一通道的中、后罗拉速比恒定且小于1.4，以及相对该通道中的前罗拉同步变速，不同通道的中、后罗拉相对前罗拉交替变速，实现对三组粗纱的交变牵伸。尤为重要的，一级牵伸为预牵伸，一级牵伸比e_h为常数C为定常牵伸，一级牵伸的牵伸比e_h＝C≤1.4，可保证粗纱的连续性，在第一牵伸区不会产生牵伸奇点。同时，预牵伸过程可以使粗纱内部纤维伸直张紧和取向，从而做好主牵伸过程中滑移的准备，减少主牵伸过程中的断头率或奇点率，牵伸加捻过程更加稳定，大大降低了工人的劳动强度。

其中，每个后罗拉、中罗拉和前罗拉上方分别对应设置有后上皮辊P₄、中上皮辊P₆和前上皮辊P₇，上皮辊与下方的罗拉配合用于夹持住纱线。优选地，在第一通道、第二通道和第三通道中的同一通道上，中罗拉上方对应设置有一个中上皮辊，纱线成型装置还包括套在中上皮辊和上销上并与中罗拉保持同步运动的上皮圈Q₁、套在中罗拉和下销上并与中罗拉保持同步运动的下皮圈Q₂；上皮圈和下皮圈的握持钳口距离前罗拉钳口线的距离小于3mm。

实验统计证明，纱线在第一牵伸区的断头率为零，粗细突变的不稳定点出现的概率比现有技术下降了69％，同时，纱线在第二牵伸区的断头率下降43％，粗细突变的不稳定点出现的概率比现有技术下降了37.5％。

第四通道上还包括引出罗拉R₁，引出罗拉R₁、第二前罗拉72、第一捻合点D1和第二捻合点D2依次设置。

本实施例还包括后罗拉轴4和中罗拉轴6；在后罗拉轴4的周向上，第一后罗拉41通过键相对固定地套装在后罗拉轴4上，第二后罗拉42和第三后罗拉43通过轴承可相对转动地套装在后罗拉轴4上；在中罗拉轴6的周向上，第一中罗拉61和第三中罗拉63可相对转动地套装在中罗拉轴6上，第二中罗拉62相对固定地套装在中罗拉轴6上。由此，通过后罗拉轴4和中罗拉轴6可分别调控第一组份纱和第二组份纱的喂入速度。

在前罗拉轴7的周向上，第一前罗拉71和第三前罗拉73可相对转动地套装在前罗拉轴7上，第二前罗拉72相对固定地套装在前罗拉轴7上。

第一传动齿轮组包括依次啮合传动的第一主动齿轮411、第一过桥齿轮51和第一被动齿轮611；第一主动齿轮411与第一后罗拉41同轴心固定连接，第一被动齿轮611与第一中罗拉61同轴心固定连接；第二传动齿轮组包括依次啮合传动的第二主动齿轮621、第二过桥齿轮52和第二被动齿轮421；第二主动齿轮621与第二中罗拉62同轴心固定连接，第二被动齿轮421与第二后罗拉42同轴心固定连接；第三传动齿轮组包括依次啮合传动的第三主动齿轮631、第三过桥齿轮53和第三被动齿轮431；第三主动齿轮631与第三中罗拉63同轴心固定连接，第三被动齿轮431与第三后罗拉43同轴心固定连接。

本实施例还包括辅助轴5、第一前轴8和第三前轴11，在周向上，第三过桥齿轮53相对固定地套装在辅助轴5上，第一过桥齿轮51和第二过桥齿轮52活套在辅助轴5上，通过辅助轴5可同步调整第三后罗拉43和第三中罗拉63的转速。第一前轴8通过第一齿轮传动副与第一前罗拉71连接，第三前轴11通过第三齿轮传动副与第三前罗拉73连接，通过第一前轴8和第三前轴11可分别调控第一前罗拉71和第三前罗拉73的转速。第一齿轮传动副包括：相互啮合传动的第一主齿轮81和第一副齿轮711，第一主齿轮固定套装在第一前轴8上，第一副齿轮与第一前罗拉71同轴心固定连接；第三齿轮传动副包括：相互啮合传动的第三主齿轮113和第三副齿轮731，第三主齿轮固定套装在第三前轴11上，第三副齿轮与第三前罗拉73同轴心固定连接。

如图4所示，本实施例还包括控制系统和伺服驱动系统；伺服驱动系统包括伺服驱动器和伺服电机；控制系统包括控制器(优选为PLC可编程控制器)和转速传感器；控制器依次通过伺服驱动器与伺服电机连接；伺服电机包括：用于驱动后罗拉轴4转动的第一伺服电机、用于驱动中罗拉轴6转动的第二伺服电机、用于驱动辅助轴转动的第三伺服电机、用于驱动第一前轴的第四伺服电机、用于驱动第三前轴的第五伺服电机、用于驱动前罗拉轴7转动的第六伺服电机，以及用于驱动空心锭子转动的锭子电机。

转速传感器包括：用于分别用于监测后罗拉轴4、中罗拉轴6、辅助轴、第一前轴、第三前轴和前罗拉轴7转速的第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、第五传感器和第六传感器，以及用于监测空心锭子转速的锭子传感器，以及用于监测假捻器速度的假捻器传感器。

本发明中的控制器依次通过伺服驱动器与伺服电机控制五个组份纱的喂入速度，转速传感器实时监测五个组份纱线的实际喂入速度，并将监测值反馈给控制器，控制器可根据监测值调整五个纱线控制信号的大小。

加捻机构包括钢领板；控制器通过伺服驱动器以及伺服电机控制钢领板运动。另外，控制系统还包括一系列指令和模块化程序。

本发明提供的一种采用上述四通道空心锭花式纱线成型装置，通过构建具有四路纺纱通道和两个捻合点的空心锭纺纱系统，在第一捻合点由三个同轴而不同转速的前罗拉分别输出三路无捻纱条和一路短纤纱(或长丝)在加捻三角区完成交互捻合并形成花式纱主体，在第二捻合点由输出的第五路短纤纱(或长丝)与已成形的花式纱主体进行包覆捻合，形成包含饰纱、芯纱和固纱的花式纱线，实现饰线、芯线、固线一步法空心锭花式纱线的纺制。

另外，通过调控后罗拉、中罗拉、辅助轴及三个前罗拉速度的协同变化，纺制具有单捻包覆、交捻包覆和缠捻包覆等多重结构花式纱线；以及通过调控后罗拉、中罗拉、辅助轴及三个前罗拉速度协同变化，在线变化饰纱与芯纱的组合，在线变化结子、辫子、圈圈等花型的组合，在线变化结子、辫子、圈圈等花型的大小，在线变化结子、辫子、圈圈等花型的色彩，纺制外观形态多变的组合花式纱线；最后，通过调控后罗拉、中罗拉、辅助轴及三个前罗拉速度协同变化调控芯线、饰线及固线的包覆比，纺制色彩在线变化的彩色花式纱线，生产效率大大提高。

实施例2

另外，本实施例还公开了一种采用上述四通道空心锭花式纱线成型装置的花式纱线成型方法。

1、饰线、芯线、固线一步法捻合成型的空心锭花式纱线的纺制

在第一捻合点的加捻三角区，三个同轴同外径不同转速的前罗拉分别输出三路无捻纱条和一路短纤纱(或长丝)，在加捻力作用下交互捻合形成花式纱的主体；在第二捻合点，第五通道输出的短纤纱(或长丝)与已成形的花式纱的主体进行包覆捻合形成花式纱线，实现饰线、芯线、固线一步法空心锭花式纱线的纺制。

2、包缠结构在线变化的花式纱线的纺制

通过调控所述第一通道、第二通道和/或第三通道上的后罗拉和中罗拉，以及三个前罗拉的速度，可以协同输入饰纱及芯纱分别纺制单捻包覆结构花式纱线、交捻包覆结构花式纱线和缠捻包覆结构花式纱线；

一根无捻须条或纱线经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道或所述第四通道在所述第一捻合点被加捻，在第二捻合点被第五组份纱(固纱)包覆形成单捻包覆结构花式纱线；

两根无捻须条或纱线分别经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道中的两个通道被引入所述交互缠捻三角区，并在所述第一捻合点被等速加捻后，在第二捻合点被第五组份纱(固纱)包覆形成交捻包覆结构花式纱线；

三根或四根无捻须条或纱线分别经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道中的三个通道或四个通道被引入所述交互缠捻三角区，并在所述第一捻合点进行非等速加捻后，在第二捻合点被第五组份纱(固纱)包覆形成缠捻包覆结构花式纱线。

⑴单捻包覆结构的花式纱线的纺制

在本实施例中，一根无捻须条或纱线在第一捻合点加捻，在第二捻合点被固纱包覆形成花式纱结构。本发明装置中，第一至三通道分别对应第一至三前罗拉，第四通道对应第二前罗拉。

由于粗纱Y₁(即第一组份纱)经第一通道交变牵伸后由第一前罗拉输出，粗纱Y₂(即第二组份纱)经第二通道交变牵伸后由第二前罗拉输出，纱线X₁(即第四组份纱)经第四通道由第二前罗拉输出，粗纱Y₃(即第三组份纱)经第三通道交变牵伸后由第三前罗拉输出。此时，输出须条在第一捻合点完成单捻，在第二捻合点被第五通道输出的固线G₁(即第五组份纱)包覆形成单捻包覆的花式纱线结构。例如经第一通道牵伸后的无捻须条在第一捻合点完成单捻，在第二捻合点被固线G₁包覆形成单捻包覆结构的花式纱线。按照此方式可形成(Y₁+G₁)、(Y₂+G₁)、(Y₃+G₁)、(X₁+G₁)、[(Y₂+X₁)+G₁]等五种单捻包覆结构的花式纱。

(2)交捻包覆结构的花式纱线的纺制：

所谓花式纱的交捻包覆结构是指两根无捻须条(或纱)在第一捻合点等速捻合，在第二捻合点被固纱包覆形成花式纱结构。在本实施例中，由其中两个前罗拉等速输出两根须条在第一捻合点进行捻合，在第二捻合点被第五通道输出的固线G₁包覆形成交捻包覆的花式纱线结构。按照此方式可形成[Y₁+Y₂+G₁]、[Y₁+Y₃+G₁]、[Y₂+Y₃+G₁]、[Y₁+X₁+G₁]、[Y₂+X₁+G₁]、[Y₃+X₁+G₁]、等六种交捻包覆结构的花式纱。

(3)缠捻包覆结构的花式纱线的纺制：

所谓花式纱的缠捻包覆结构是指三根以上的无捻须条(或纱)在第一捻合点非等速捻合，在第二捻合点被固纱包覆形成花式纱结构。在本实施例中，由三个前罗拉非等速输出三根以上的无捻须条(或纱)在第一捻合点进行非等速捻合，在第二捻合点被第五通道输出的固线G₁包覆形成缠捻包覆的花式纱线结构。按照此方式可形成[Y₁+(Y₂+X₁)+Y₃+G₁]、(Y₁+X₁+Y₃+G₁)、(Y₁+Y₂+Y₃+G₁)等三种缠捻包覆结构的花式纱。

3、形态在线变化的花式纱线的纺制

通过前罗拉三个不等速输出的若干根须条在第一捻合点产生缠捻现象，随着速度差异的增大相互缠捻的三组须条明显分离成饰纱和芯纱，饰纱扭结在芯纱上形成结子、辫子、圈圈等各种花式纱的形态。

本实施例中，通过在线调控后罗拉、中罗拉及三个前罗拉的速度，可以实现饰纱与芯纱组合模式的在线变化，结子、辫子、圈圈等花型组合模式的在线变化，结子、辫子、圈圈等花型大小的在线变化，结子、辫子、圈圈等花型色彩的在线变化，纺制外观形态多变的组合花式纱线。

(1)饰纱与芯纱组合模式在线变化的花式纱线的纺制

第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱分别由第一前罗拉、第二前罗拉和第三前罗拉引入所述交互缠捻三角区，第四组份纱分别由第二前罗拉引入所述交互缠捻三角区；其中前罗拉速度最低的组份纱(须条)为花式纱的芯纱，前罗拉速度较高的组份纱为花式纱的饰纱，通过在线调整第一组份纱、第二组份纱、第三组份纱和/或第四组份纱的前罗拉进给速度，实现花式纱中饰纱与芯纱组合模式的在线变化。

例如，粗纱Y₁、Y₂、Y₃分别经第一至三通道交变牵伸后由第一至三前罗拉以V_q1(t)、V_q2(t)、V_q3(t)输出，纱线X₁由第二前罗拉以V_q2(t)输出。一般前罗拉速度最低的须条会成为花式纱的芯纱，速度相对较高的须条会成为花式纱的芯纱。当V_q1(t)最小时，Y₁为芯纱，(Y₂+X₁)和Y₃为饰纱；当V_q2(t)最小时，(Y₂+X₁)为芯纱，Y₁和Y₃为饰纱；当V_q3(t)最小时，Y₃为芯纱，(Y₂+X₁)和Y₁为饰纱。因此，通过PLC调控V_q1(t)、V_q2(t)、V_q3(t)可以实现饰纱与芯纱组合模式的在线变化。

(2)结子、辫子、圈圈等花型组合在线变化的花式纱线的纺制

设所述第一前罗拉、第二前罗拉和第三前罗拉的速度分别为V_q1、V_q2和V_q3，通过在线调控V_q1、V_q2和/或V_q3，在保持第一通道、第二通道和第三通道上的后罗拉转速和中罗拉转速不等且均不为零的条件下(即V_h(t)≠V_z(t)≠0)，通过控制器调控V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)的比值，可实现花式纱上多种花型组合的在线变化。所述花型包括但不限于结子、辫子、圈圈等。

①当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.15-1.3)∶(1.15-1.3)∶1时，第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱(饰纱Y₁+Y₂+X₁)交互缠捻和扭结在第三组份纱(芯纱Y₃)上形成结子；

②当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.3-4)∶(1.3-4)∶1时，第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱(饰纱Y₁+Y₂+X₁)交互缠捻和扭结在第三组份纱(芯纱Y₃)上形成圈圈；

③当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝1∶1∶(1.15-1.3)时，第三组份纱(饰纱Y₃)交互缠捻和扭结在第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱(芯纱Y₁+Y₂+X₁)上形成结子；

④当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝1∶1∶(1.3-4)时，第三组份纱(饰纱Y₃)交互缠捻和扭结在第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱(芯纱Y₁+Y₂+X₁)上形成辫子或圈圈；

⑤当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.15-1.3)∶1∶(1.15-1.3)时，第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱上形成结子；

⑥当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.3-4)∶1∶(1.3-4)时，第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱上形成圈圈。

(3)结子、辫子、圈圈等花型大小在线变化的花式纱线的纺制

花式纱线结子、辫子、圈圈等花型大小取决于饰纱及芯纱的粗细、捻度以及饰纱相对芯纱的超喂速度。结子成型时，饰纱粗捻度大的花式纱与饰纱细捻度小的花式纱相比扭结成型的结子大；圈圈成型时，饰纱粗捻度大超喂比大的花式纱与饰纱细捻度小喂比小的花式纱相比扭结成型的圈圈大；辫子成型时，饰纱粗捻度大超喂比大的花式纱与饰纱细捻度小喂比小的花式纱相比扭结成型的辫子长。

通过在线调控所述第一通道、第二通道和/或第三通道中的中罗拉速度V_z(t)和后罗拉的速度V_h(t)，进而改变第一组份纱、第二组份纱和/或第三组份纱的线密度，和/或，通过在线调控第三前罗拉的速度V_q3(t)，从而可实现花式纱线上花型大小的在线变化。

花式纱线上花型大小的在线变化具体包括：

①花式纱结子大小的在线调控

当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.15～1.3)∶1∶(1.15～1.3)时，第一组份纱和第三组份纱为饰纱(饰纱Y₁+Y₃)，第二组份纱和第四组份纱为芯纱；第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱(芯纱Y₂+X₁)上形成结子，此时饰纱的线密度为：

通过PLC在线调控后罗拉轴V_h(t)和辅助轴V_f(t)的速度变化，可调控饰纱的线密度的变化，当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度提高时，饰纱线密度就增大；当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度减小时饰纱的线密度就降低，由此实现所述结子的大小的线变化；

②花式纱圈圈大小的在线调控

当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝(1.3～3)∶1∶(1.3～4)时，第一组份纱和第三组份纱为饰纱(饰纱Y₁+Y₃)，第二组份纱和第四组份纱为芯纱(芯纱Y₂+X₁)；第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱上形成圈圈，此时饰纱的线密度为：

通过PLC在线调控后罗拉轴V_h(t)和辅助轴V_f(t)的速度变化，可调控饰纱的线密度的变化，当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度提高时，饰纱线密度就增大；当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度减小时饰纱的线密度就降低；同时，还要调控饰纱相对芯纱速度的超喂，即调控第一前罗拉速度V_q1(t)和第三前罗拉速度V_q3(t)相对于第二前罗拉速度V_q2(t)的超喂量，超喂大则圈圈大、超喂小则圈圈小，由此在线调控成型花式纱圈圈的大小；

③花式纱辫子粗细及长短的在线调控

当V_q1(t)∶V_q2(t)∶V_q3(t)＝1∶(1.3～4)∶1时，第一组份纱和第三组份纱为芯纱(芯纱Y₁+Y₃)，第二组份纱和第四组份纱为饰纱(饰纱Y₂+X₁)；饰纱交互缠捻在芯纱上首先形成圈圈，饰纱为强捻纱，饰纱在自身捻应力作用下形成的圈圈立即扭结成辫子；

在线调控第二前罗拉的转速V_q2(t)相对于第一前罗拉速度V_q1(t)和第三前罗拉速度V_q3(t)的超喂量，即在线调控饰纱线速度相对芯纱线速度的超喂量，超喂量大则辫子长、超喂量小则辫子短，由此实现在线调控成型花式纱辫子的长短；

(4)结子、辫子、圈圈等花型色彩在线变化的花式纱线的纺制

花式纱线结子、辫子、圈圈等花型色彩取决于饰纱的混色比的变化。如果作为饰纱的粗纱Y₁、Y₂、Y₃采用彩色粗纱，可从红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色粗纱中任意选出三种颜色的粗纱。

构成饰纱的组份纱为彩色纱线，通过PLC调控中罗拉轴、后罗拉轴和/或辅助轴的速度V_h(t)、V_z(t)、V_f(t)，可调控饰纱混纺比的变化，当饰纱形成花型时，通过调控饰纱混纺比的变化实现纺制花型(结子、辫子、圈圈等)色彩在线变化。

例如，所述第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱分别为彩色粗纱，第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱的线密度分别为ρ₁、ρ₂、ρ₃，则饰纱的混纺比为K_h1(t)、K_h2(t)、K_h3(t)如下：

通过调控饰纱混纺比的变化实现纺制花型(结子、辫子、圈圈等)色彩在线变化。

4、色彩在线变化的花式纱线的纺制

通过PLC调控第一通道、第二通道和/或第三通道上后罗拉和中罗拉，以及三个前罗拉的速度，可以调控花式纱各组分的包缠结构及其包覆比，由此在线调控花式纱的色彩在线变化。

花式纱线是由芯纱、饰纱、固纱相互包缠形成的，当包缠结构、包覆比例在线变化时，花式纱线的色彩会发生在线变化。根据式(6)(7)(8)(9)(10)，如果在两次捻合过程中喂入的五根纱条ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ_x、ρ_g分别选自红、橙、黄、绿、兰、紫、黑、白等色彩，则通过改变包覆比即可调控花式纱的色彩。

设花式纱的包覆比为K_h1(t)、K_h2(t)、K_h3(t)、K_h4(t)，花式纱的线密度为ρ_hy(t)，则通过PLC调控伺服电机并驱动V_h(t)、V_z(t)、V_q1(t)、V_q2(t)、V_q3(t)、V_R1(t)使其满足如下公式：

V_h(t)＝K_h1(t)*ρ_hy(t)/ρ₁ (14)

V_z(t)＝C*K_h2(t)*ρ_hy(t)/ρ₂ (15)

V_f(t)＝K_h3(t)*ρ_hy(t)/ρ₃ (16)

V_R1(t)＝K_h4(t)*ρ_hy(t)/ρ_x (17)

由此可知，通过PLC调控后罗拉、中罗拉、辅助罗拉以及前罗拉的速度及其包缠捻合的捻度，可以调控花式纱各组分的包缠结构及其包覆比，由此在线调控花式纱的色彩在线变化。

实施例3

本实施例与实施例1结构基本相同，不同之处在于：

如图5所示，控制系统还包括第一比较模块，第一比较模块分别与第一传感器、第二传感器、第三传感器以及控制器连接，第一比较模块用于监测中罗拉轴6、后罗拉轴4以及辅助轴之间转速比，控制器根据第一比较模块反馈的数值调控中罗拉轴6、后罗拉轴4和/或辅助轴转速，进而调控第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱的混纺比。

为精确而快速地实现纱线混纺比调控，本发明直接根据第一比较模块反馈的数值进行调控，即使由于各种误差原因导致中罗拉轴6、后罗拉轴4或辅助轴转速分别超出设定误差范围，只要保证第一比较模块反馈的后罗拉轴4、中罗拉轴6和辅助轴三者的转速比值(即第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱的喂入速度比值)在设定误差范围内，即可继续生产而不需要额外调整后罗拉轴4、中罗拉轴6或辅助轴的实际转速。相比现有技术，需要同时监控不同通道中的中罗拉和后罗拉等多个参数相比，本发明只需要监控一个参数，放宽了中罗拉和后罗拉调控精度，增加了系统控制的冗余，而突出了不同通道上罗拉转速比值的重要性，控制器处理的工作量大大降低的同时还大大提高了纱线的混纺比控制精度，另外，避免了生产过程中的停机或调整时间，设备的生产效率提高30％以上。

另外，第二比较模块分别与第六传感器、第四传感器、第五传感器以及控制器连接，第二比较模块用于监测三个前罗拉之间转速比，控制器根据第二比较模块反馈的数值调控第一前轴、第二前轴或者前罗拉轴，进而调控花型组合以及花型大小。从而，进一步地放宽了控制系统的调控精度，增加了系统控制的冗余，而突出了不同通道上前罗拉转速比值的重要性，控制器处理的工作量大大降低的同时还大大提高了纱线的混纺比控制精度，另外，避免了生产过程中的停机或调整时间，提高了设备的生产效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.四通道空心锭花式纱线成型装置，其特征在于，包括:用于第一组份纱通过的第一通道、用于第二组份纱通过的第二通道、用于第三组份纱通过的第三通道和用于第四组份纱通过的第四通道；

所述第一通道上依次设置有第一后罗拉、第一中罗拉、第一前罗拉、第一捻合点和第二捻合点；

所述第二通道上依次设置有第二后罗拉、第二中罗拉、第二前罗拉、所述第一捻合点和所述第二捻合点；

所述第三通道上依次设置有第三后罗拉、第三中罗拉、第三前罗拉、所述第一捻合点和所述第二捻合点；

所述第四通道上依次设置有所述第二前罗拉、所述第一捻合点和所述第二捻合点；

第一通道、第二通道和第三通道上的后罗拉、中罗拉和前罗拉之间区域为牵伸区，第一前罗拉、第二前罗拉、第三前罗拉以及第一捻合点形成交互捻缠三角区，第一前罗拉、第二前罗拉、第三前罗拉分别独立运动，分别将对应的组份纱引入交互缠捻三角区；

第一组份纱、第二组份纱、第三组份纱和/或第四组份纱中一种或若干种纱线经第一捻合点交互缠捻后形成花式纱主体；

所述第二捻合点处设置有空心锭子，所述花式纱主体穿过所述空心锭子，空心锭子快速旋转，空心锭子上的第五组份纱与所述花式纱主体交汇并对花式纱主体进行包覆;

所述第一后罗拉和所述第一中罗拉之间通过第一传动齿轮组连接，第一传动齿轮组用于保持第一中罗拉与第一后罗拉之间的牵引比恒定且不大于1.4；

所述第二后罗拉和所述第二中罗拉之间通过第二传动齿轮组连接，第二传动齿轮组用于保持第二中罗拉与第二后罗拉之间的牵引比恒定且不大于1.4；

所述第三后罗拉和所述第三中罗拉之间通过第三传动齿轮组连接，第三传动齿轮组用于保持第三中罗拉与第三后罗拉之间的牵引比恒定且不大于1.4;

在所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道中的同一通道上，中罗拉上方对应设置有一个中上皮辊，所述纱线成型装置还包括套在中上皮辊和上销上并与中罗拉保持同步运动的上皮圈、套在中罗拉和下销上并与中罗拉保持同步运动的下皮圈；上皮圈和下皮圈的握持钳口距离前罗拉钳口线的距离小于3mm。

2.根据权利要求1所述的空心锭花式纱线成型装置，其特征在于，还包括后罗拉轴和中罗拉轴；

在所述后罗拉轴的周向上，所述第一后罗拉相对固定地套装在所述后罗拉轴上，所述第二后罗拉和第三后罗拉可相对转动地套装在所述后罗拉轴上；

在所述中罗拉轴的周向上，所述第一中罗拉和第三中罗拉可相对转动地套装在所述中罗拉轴上，所述第二中罗拉相对固定地套装在所述中罗拉轴上。

3.根据权利要求1所述的空心锭花式纱线成型装置，其特征在于，还包括前罗拉轴；在所述前罗拉轴的周向上，所述第一前罗拉和第三前罗拉可相对转动地套装在所述前罗拉轴上，所述第二前罗拉相对固定地套装在所述前罗拉轴上。

4.根据权利要求1所述的空心锭花式纱线成型装置，其特征在于，所述第一传动齿轮组包括依次啮合传动的第一主动齿轮、第一过桥齿轮和第一被动齿轮；第一主动齿轮与所述第一后罗拉同轴心固定连接，所述第一被动齿轮与所述第一中罗拉同轴心固定连接；

所述第二传动齿轮组包括依次啮合传动的第二主动齿轮、第二过桥齿轮和第二被动齿轮；第二主动齿轮与所述第二中罗拉同轴心固定连接，所述第二被动齿轮与所述第二后罗拉同轴心固定连接；

所述第三传动齿轮组包括依次啮合传动的第三主动齿轮、第三过桥齿轮和第三被动齿轮；第三主动齿轮与所述第三中罗拉同轴心固定连接，所述第三被动齿轮与所述第三后罗拉同轴心固定连接。

5.根据权利要求4所述的空心锭花式纱线成型装置，其特征在于，还包括辅助轴，在周向上，所述第三过桥齿轮相对固定地套装在所述辅助轴上，所述第一过桥齿轮和第二过桥齿轮活套在所述辅助轴上，通过辅助轴可同步调整第三后罗拉和第三中罗拉的转速。

6.根据权利要求3所述的空心锭花式纱线成型装置，其特征在于，还包括第一前轴和第三前轴，第一前轴通过第一齿轮传动副与所述第一前罗拉连接，第三前轴通过第三齿轮传动副与所述第三前罗拉连接，通过所述第一前轴和第三前轴可分别调控第一前罗拉和第三前罗拉的转速。

7.根据权利要求6所述的空心锭花式纱线成型装置，其特征在于，所述第一齿轮传动副包括：相互啮合传动的第一主齿轮和第一副齿轮，第一主齿轮固定套装在所述第一前轴上，第一副齿轮与所述第一前罗拉同轴心固定连接；

所述第三齿轮传动副包括：相互啮合传动的第三主齿轮和第三副齿轮，第三主齿轮固定套装在所述第三前轴上，第三副齿轮与所述第三前罗拉同轴心固定连接。

8.根据权利要求1所述的空心锭花式纱线成型装置，其特征在于，还包括长丝筒子，所述长丝筒子套装在所述空心锭子上并随空心锭子同步转动，所述第五组份纱卷绕在所述长丝筒子上。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述空心锭花式纱线成型装置的花式纱线成型方法，其特征在于，通过调控所述第一通道、第二通道和/或第三通道上的后罗拉和中罗拉，以及三个前罗拉的速度，可以协同输入饰纱及芯纱分别纺制单捻包覆结构花式纱线、交捻包覆结构花式纱线和缠捻包覆结构花式纱线；

一根无捻须条或纱线经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道或所述第四通道在所述第一捻合点被加捻，在第二捻合点被第五组份纱包覆形成单捻包覆结构花式纱线；

两根无捻须条或纱线分别经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道中的两个通道被引入所述交互缠捻三角区，并在所述第一捻合点被等速加捻后，在第二捻合点被第五组份纱包覆形成交捻包覆结构花式纱线；

三根或四根无捻须条或纱线分别经所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道中的三个通道或四个通道被引入所述交互缠捻三角区，并在所述第一捻合点进行非等速加捻后，在第二捻合点被第五组份纱包覆形成缠捻包覆结构花式纱线。

10.根据权利要求9所述的花式纱线成型方法，其特征在于，通过在线调控后罗拉、中罗拉及三个前罗拉的速度，可以实现饰纱与芯纱组合模式的在线变化，花型组合模式的在线变化，花型大小的在线变化，花型色彩的在线变化，纺制外观形态多变的组合花式纱线。

11.根据权利要求9所述的花式纱线成型方法，其特征在于，所述第一组份纱、第二组份纱和第三组份纱分别由第一前罗拉、第二前罗拉和第三前罗拉引入所述交互缠捻三角区，第四组份纱分别由第二前罗拉引入所述交互缠捻三角区；其中前罗拉速度最低的组份纱为花式纱的芯纱，前罗拉速度较高的组份纱为花式纱的饰纱，通过在线调整三个前罗拉的进给速度，实现花式纱中饰纱与芯纱组合模式的在线变化。

12.根据权利要求11所述的花式纱线成型方法，其特征在于，设所述第一前罗拉、第二前罗拉和第三前罗拉的速度分别为、/>和/>，通过在线调控/>、/>和/或/>，在保持第一通道、第二通道和第三通道上的后罗拉转速和中罗拉转速不等且均不为零的条件下，通过控制器调控/>的比值，可实现花式纱上多种花型组合的在线变化；

①当时，第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱交互缠捻和扭结在第三组份纱上形成结子；

②当时，第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱交互缠捻和扭结在第三组份纱上形成圈圈；

③当时，第三组份纱交互缠捻和扭结在第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱上形成结子；

④当时，第三组份纱交互缠捻和扭结在第一组份纱、第二组份纱和第四组份纱上形成辫子或圈圈；

⑤当时，第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱上形成结子；

⑥当时，第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱上形成圈圈。

13.根据权利要求9所述的花式纱线成型方法，其特征在于，通过在线调控所述第一通道、第二通道和/或第三通道中的中罗拉速度和后罗拉的速度/>，进而改变第一组份纱、第二组份纱和/或第三组份纱的线密度，和/或，通过在线调控第三前罗拉的速度，从而可实现花式纱线上花型大小的在线变化。

14.根据权利要求13所述的花式纱线成型方法，其特征在于，花式纱线上花型大小的在线变化具体包括：

①花式纱结子大小的在线调控

当时，第一组份纱和第三组份纱为饰纱，第二组份纱和第四组份纱为芯纱；第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱上形成结子，此时饰纱的线密度为：

通过在线调控后罗拉轴和辅助轴/>的速度变化，可调控饰纱的线密度的变化，当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度提高时，饰纱线密度就增大；当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度减小时饰纱的线密度就降低，由此实现所述结子的大小的线变化；

②花式纱圈圈大小的在线调控

当时，第一组份纱和第三组份纱为饰纱，第二组份纱和第四组份纱为芯纱；第一组份纱和第三组份纱交互缠捻和扭结在第二组份纱和第四组份纱上形成圈圈，此时饰纱的线密度为：

通过在线调控后罗拉轴和辅助轴/>的速度变化，可调控饰纱的线密度的变化，当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度提高时，饰纱线密度就增大；当后罗拉轴及辅助轴的喂入速度减小时饰纱的线密度就降低；

同时，还要调控饰纱相对芯纱速度的超喂，即调控第一前罗拉速度和第三前罗拉速度/>相对于第二前罗拉速度/>的超喂量，超喂大则圈圈大、超喂小则圈圈小，由此在线调控成型花式纱圈圈的大小；

③花式纱辫子粗细及长短的在线调控

当时，第一组份纱和第三组份纱为芯纱，第二组份纱和第四组份纱为饰纱；饰纱交互缠捻在芯纱上首先形成圈圈，饰纱为强捻纱, 饰纱在自身捻应力作用下形成的圈圈立即扭结成辫子；

在线调控第二前罗拉的转速相对于第一前罗拉速度/>和第三前罗拉速度的超喂量，即在线调控饰纱线速度相对芯纱线速度的超喂量，超喂量大则辫子长、超喂量小则辫子短，由此实现在线调控成型花式纱辫子的长短。

15.根据权利要求9所述的花式纱线成型方法，其特征在于，构成饰纱的组份纱为彩色纱线，通过调控中罗拉轴、后罗拉轴和/或辅助轴的速度，可调控饰纱混纺比的变化，当饰纱形成花型时，通过调控饰纱混纺比的变化实现纺制花型色彩在线变化。

16.根据权利要求9所述的花式纱线成型方法，其特征在于，通过调控第一通道、第二通道和/或第三通道上后罗拉和中罗拉，以及三个前罗拉的速度，可以调控花式纱各组分的包缠结构及其包覆比，由此在线调控花式纱的色彩在线变化。