一种精密交错卷绕机
技术领域
本发明涉及高性能纤维技术领域,尤其涉及一种不伤丝、对丝束不翻转与加捻,并保持均匀丝束宽度收卷成纱锭的精密交错卷绕机。
背景技术
纱锭是几乎所有纤维的必要设备,纱锭是通过卷绕机来完成对纱锭的成型的,在化学纤维领域,主要有两类卷绕技术:一类是高速化纤卷绕机,速度通常在1000-7000米/分,这类采用的是随机卷绕技术;另一类是整对低速化纤生产,通常速度是1-1000米/分,这类化纤通常是高性能纤维,主要特点是丝束力学性能较高、纤度较大、光滑或脆性大等各种特殊性,这类纤维需要采用精密交错卷绕技术。
所谓精密交错卷绕技术,是指纤维在纱锭的排布是通过往复螺杆来完成的,这个往复螺杆的槽是固定的,所以往复螺杆驱动的直线往复运动的导丝嘴的运行轨迹是确定的。反应在纱锭上,纤维在纱锭两端的拐点是错开的,不会发生重复的拐点,这样会避免拐点重叠而导致的纱锭的不平整与不稳定。同时,这类卷绕机,通过对丝束张力的实时监测,把信号传送给锭轴及往复运动的电机,根据张力的高低,调整速度,实现了恒张力控制,纱锭中的纤维张力很均匀,在放卷后,也能保持恒定的张力,这对很多高性能纤维后续复杂的工艺是非常有帮助的。
目前,国际上,几乎所有的高性能纤维,如碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、碳化硅纤维,其纱锭均是通过上述中低速紧密交错卷绕机来完成纱锭的成型的。
绝大部分高性能纤维均是多根微纤维组成的丝束,这些丝束通常是扁带的形状,由于是多根微纤维组成的扁带,所以,这个扁带是不稳定的,会因为各种微小的因素变化宽度,甚至翻转与加捻。这些宽度的变化、翻转与加捻,会直接影响这些纤维后续工艺的品质。比如碳纤维预浸料,需要均宽的碳纤维,如果预浸料中,有翻转与加捻的碳纤维丝束,这块预浸料就会成为废品。又如对碳纤维、芳纶丝束的展丝工艺,如果纤维的丝宽不均匀,有翻转与加捻,直接导致这类工艺的品质低下,甚至根本不能实施这个工艺。对于众多高性能纤维的织造工艺,如果丝束宽度不均匀,就不可能得到高品质的织物。所以,对于众多高性能纤维,保持均匀丝宽,丝束不翻转、不加捻,已经成为精密交错卷绕机成型纱锭的基本要求。
结合图1所示,现有的精密交错卷绕机,包括基架,安装在基架上的导丝装置,安装在基架上的驱动电机,螺杆,导丝嘴,安装在基架上的纱锭电机,纱锭。驱动电机驱动螺杆旋转,旋转的螺杆带动导丝嘴做直线往复运动,纱锭电机驱动纱锭旋转,丝束经过导丝装置后卷入纱锭上。导丝嘴(或辊与轮)在螺杆的带动下,做往复远动,带动丝束在纱管上卷绕的同时,完成往复排布,由于导丝嘴的直线往复运动会带动丝束做直线往复运动。
现有的精密交错卷绕机,为了保证丝束带的均匀丝宽、不翻转及不加捻,做了大量的技术改进,其中,最重要的是对丝束从进入卷绕机开始,直到进入纱锭的整个丝道的革新。这其中,主要是通过多组手指轮,对丝面做翻转,让往复运动的手指轮平行的夹住丝束面,这样,丝束在往复运动的过程中,往复运动对丝束面的改变,就会得到缓解,但是,丝束面必须与纱锭面平行的方式进入纱锭,又需要在狭小的往复引导装置中,再将丝束做翻转,狭小空间中,对丝束做多次翻转,这毫无疑问会导致丝束的宽度的变化,甚至翻转与加捻,让丝束在经过上千米生产线,数十种设备加工后的高性能纤维,在卷绕机的最后一道卷绕工序,受到伤害或报废,对高性能纤维企业来讲,损失极其惨重。这其中的“元凶”就是对丝束的往复运动,即导丝嘴(或辊与轮)在往复螺杆的带动下,做往复远动,使丝束卷绕的同时,完成往复运动,这个往复运动不仅仅让丝束的原有形态难以保持,往复运动的不同行程,还极大改变这丝束的张力,尤其是到纱锭两端的远行程,让丝束的张力剧变,张力的变化,加上多次通过手指轮对丝束方向的改变,丝宽的改变、甚至翻转与加捻,就是不可避免的。所以,如何让通过多道工序的高性能纤维在最后一道收卷成纱锭的工序中,展现出该工艺之前的本来品质,已经成为一个国际业界的难题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题,本发明的目的是:提供一种精密交错卷绕机,可以生产出所需要的均匀丝宽、均衡张力、不伤丝的高品质纱锭。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种精密交错卷绕机,包括用于引导丝束的导丝装置,回转器,安装在回转器上的往复移动器,实现回转运动和直线运动相互转换的转换器,用于卷绕丝束的纱管;纱管套装在往复移动器的外部并跟随往复移动器运动,转换器的回转端固定安装,转换器的移动端连接在往复移动器上,丝束经过导丝装置后卷绕在纱管上。
进一步的是:转换器包括滑动器和固定安装的螺杆,滑动器的一端插入螺杆的滑槽内,滑动器的另一端连接在往复移动器上。
进一步的是:转换器为滚珠丝杠,滚珠丝杠的螺杆固定安装,滚珠丝杠的螺母连接在往复移动器上。
进一步的是:卷绕机还包括张紧套,张紧套套装在往复移动器的外表面,纱管套装在张紧套的外表面。
进一步的是:往复移动器包括头部、尾部、连接头部和尾部的连接杆;回转器为做回转运动的转动杆,转动杆贯穿头部和尾部,头部和尾部均通过轴承与转动杆安装在一起。
进一步的是:转动杆有多根,多根转动杆沿着圆周方向均匀分布,所有的转动杆均贯穿头部和尾部。
进一步的是:尾部具有中空区域,螺杆插入尾部的中空区域,滑动器的一端插入螺杆的滑槽内,滑动器的另一端插入尾部的内部。
进一步的是:卷绕机还包括固定安装的固定块和套装在螺杆外部的伸缩保护套,伸缩保护套的一端连接在尾部上,伸缩保护套的另一端连接在固定块上。
进一步的是:卷绕机还包括电机和齿轮传动机构,电机的输出端连接在齿轮传动机构上,齿轮传动机构的输出端与转动杆相连接。
进一步的是:导丝装置包括机架,固定在机架上导丝轮,转动式安装在机架上的压丝辊;压丝辊压住卷绕在纱管上的丝束,丝束绕过导丝轮、压丝辊后卷绕在纱管上。
总的说来,本发明具有如下优点:
本卷绕机结构简单,成本低,纱锭可以实现转动与直线往复运动,对比传统的精密交错卷绕机,结构大大简化,相应的成本大幅度降低。丝束进入纱锭的位置固定,完全保持前段工序丝束的品质与形态,生产高品质的纱锭;由于没有对丝束施加的横向往复的负荷,丝束的张力更加稳定,纱锭成型质量更高;转动与螺杆的组合运动,保持了传统精密交错卷绕的稳定纱锭的优点。
本发明可以满足行业所需要的均匀丝宽、均衡张力、不伤丝的高品质纱锭的要求,同时,大幅度降低卷绕工序的投资成本与使用成本。
附图说明
图1是现有技术的卷绕机。
图2是本发明卷绕机的立体图。
图3是本发明卷绕机的剖视图,为方便看图,图3竖直摆放。
图4是本发明卷绕机部分零部件的剖视图,为方便看图,图4竖直摆放。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记,现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下:
图1中现有技术卷绕机的标记:101纱锭电机,102驱动电机,103导丝装置,104螺杆,105纱锭,106导丝嘴,107基架。
本发明卷绕机的标记:
201机架,202导丝轮,203压丝辊,204未卷入纱管上的丝束。
301电机,302齿轮传动机构,303往复移动器的头部,304丝束,305纱管,306张紧套,307回转器(具体为转动杆),308往复移动器的尾部,309滑动器,310直线轴承,311螺杆,312伸缩保护套,313固定块。
结合图2、图3、图4所示,一种精密交错卷绕机,包括用于引导丝束的导丝装置,回转器,安装在回转器上的往复移动器,实现回转运动和直线运动相互转换的转换器,用于卷绕丝束的纱管。丝束绕过导丝装置里面的部件,导丝装置可以引导丝束的运行路径。回转器带动往复移动器旋转,丝束卷绕并排布在纱管上,需要有一个旋转运动和一个直线往复运动(往复排布)。纱管套装在往复移动器的外部并跟随往复移动器运动,纱管和往复移动器是相对固定关系,往复移动器位于或者穿过纱管的内部,往复移动器的回转运动和直线往复运动会带动纱管做回转运动和直线往复运动。往复移动器和回转器是移动式安装的关系,往复移动器可以相对回转器做直线往复运动。转换器的回转端固定安装,转换器的移动端连接在往复移动器上,丝束经过导丝装置后卷绕在纱管上。卷绕机的工作原理是:回转器的旋转运动带动往复移动器做旋转运动,往复移动器的旋转运动带动纱管做旋转运动同时带动转换器的移动端做旋转运动,由于转换器的回转端是固定安装的,因此转换器的移动端会同时做旋转运动和相对回转端做直线往复运动,就使得往复移动器同时做旋转运动和直线往复运动,最终使得纱管同时做旋转运动和直线往复运动,实现丝束卷绕并排布在纱管上的目的,这个过程并不需要丝束做直线往复运动。
结合图3、图4所示,转换器属于现有技术,比如具有滑槽的螺杆和滑动器配合使用,又或者是滚珠丝杠,又或者是曲柄连杆机构,只要是能实现回转运动和直线运动相互转换的机构,理论上都是可行的。若转换器为滚珠丝杠,则滚珠丝杠的螺杆固定安装,滚珠丝杠的螺母连接在往复移动器上。本发明中,转换器采用螺杆和滑动器配合使用,即转换器包括滑动器和固定安装的螺杆,滑动器的一端插入螺杆的滑槽内,滑动器的另一端连接在往复移动器上。
结合图3、图4所示,往复移动器包括头部、尾部、连接头部和尾部的连接杆;连接杆图中没有画出,连接杆的一端连接在头部上,连接杆的另一端连接在尾部上,为使运行的合理性,连接杆可以有多根,多根连接杆沿着圆周方向均匀分布。头部、尾部、连接杆是相对固定的关系,是一个整体,采用这种方式可以减轻往复移动器的重量。也可以采用套筒替换连接杆,即套筒具有头部和尾部,但是这样会导致,往复移动器的重量增加。回转器为做回转运动的转动杆,转动杆贯穿头部和尾部,头部和尾部均通过轴承与转动杆安装在一起,轴承为直线轴承,即头部和尾部内挖设了孔,孔上放置有直线轴承,转动杆穿过直线轴承并贯穿头部和尾部,且应当使转动杆的长度足够长,一般取1.5倍于螺杆的长度为宜,使得往复移动器可以在转动杆上做直线往复运动。通过往复移动器和回转器可以将滑动器的旋转运动和直线往复运动变成纱管的旋转运动和直线往复运动。
转动杆有多根,多根转动杆沿着圆周方向均匀分布,所有的转动杆均贯穿头部和尾部。转动杆本身并不旋转,而是转动杆绕着某一轴线进行旋转运动。
结合图3、图4所示,卷绕机还包括张紧套,张紧套套装在往复移动器的外表面,即张紧套套装在头部和尾部的外表面,纱管套装在张紧套的外表面。张紧套具有张紧作用,即从纱管的内部施加作用力,使得纱管张紧。
结合图3、图4所示,尾部具有中空区域,尾部是中空的,可以在尾部挖设一个通孔,然后螺杆插入尾部的中空区域,螺杆与尾部的内部并不接触,滑动器的一端插入螺杆的滑槽内,滑动器的另一端插入尾部的内部,滑动器可以固定在尾部上。这样当螺杆固定不动时,滑动器就会做旋转运动和直线往复运动。
结合图3所示,卷绕机还包括固定安装的固定块和套装在螺杆外部的伸缩保护套。固定块是固定不动的,伸缩保护套的一端连接在尾部上,伸缩保护套的另一端连接在固定块上。伸缩保护套可以为伸缩波纹管,可以保护螺杆的洁净与润滑。
结合图2、图3所示,卷绕机还包括电机和齿轮传动机构,电机的输出端连接在齿轮传动机构上,齿轮传动机构的输出端与转动杆相连接。齿轮传动机构可以为相互啮合的两个齿轮加减速器。齿轮传动机构的输出端会带动转动杆绕某一轴线进行旋转。
结合图2所示,导丝装置包括机架,固定在机架上导丝轮,转动式安装在机架上的压丝辊;压丝辊压住卷绕在纱管上的丝束,丝束绕过导丝轮、压丝辊后卷绕在纱管上。导丝轮可以有多个,图中只画出2个。在压丝辊处安装一个压力感应器,在某个导丝轮处安装有张力调节器。纱管和丝束组合在一起叫纱锭。前端工序(几百上千米)过来的丝束,经过导丝装置后卷绕在纱管上。前端工序处丝束的速度和导丝装置处丝束的速度不一致时,导丝轮会受到丝束压力的作用,张力调节器可以随时感应导丝轮处丝束张力的变化,当张力变化时,通过张力调节器的反馈信号给控制器,控制器指挥电机工作的快慢,可以控制电机的转速进而调整张力的大小,来实现张力稳定。随着丝束的卷绕排布,纱锭的直径会变大,由于丝束在横向是固定的,尽管随着纱锭直径的加大,压丝辊的位置会缓慢变化,但这个变化可以很容易被压力感应器发现并控制,所以,丝束的张力会高度稳定,稳定的张力,对丝束无横向的负荷,这是丝束品质的重要保障。压丝辊是压着纱锭的,压丝辊压力越大,纱锭就越紧凑,当压丝轮作用于纱锭上的力有变化时,可以通过压力感应器实时监测变化并调整其压力的大小,这样可以保证纱线缠绕于纱锭的松紧程度进而将其稳定在合适的范围。涉及到的压力感应器、张力调节器、控制器、电机的信号传递与控制技术属于现有的技术,并不是本发明的创新点。
本卷绕机的工作原理:电机通过齿轮传动机构驱动转动杆进行旋转,转动杆的旋转带动往复移动器旋转,滑动器连接在尾部上,且由于螺杆是固定安装的,因此滑动器会同时做旋转运动和直线往复运动,就使得往复移动器同时做旋转运动和直线往复运动,最终使得纱管同时做旋转运动和直线往复运动,实现丝束卷绕并排布在纱管上的目的,这个过程并不需要丝束做直线往复运动。
本卷绕机的纱线(丝束)进纱时可以固定位置,省去纱线的直线往复运动以及减少纱线受力的不均衡性,有效避免在绕丝中对纱线的损伤,降低绕丝的复杂程度,进而提高生产效率降低成本。保持丝束的横向位置不变,即设备对丝束的横向没有施加任何外力,在这种情况下完成丝束的精密交错的收卷成型纱锭,可以最大限度地保持前段工序的纤维的品质与形态。把卷绕工序必然伤丝,变成不会伤丝,广义的伤丝,不仅仅是丝束微纤维的断裂,也指对丝束形态的改变,包括对丝束原有宽度的改变,对丝束中众多微纤维在丝束中的位置的变化,甚至对整个丝束进行翻转与加捻。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。