CN112824567A - 细纱机加捻卷绕装置和细纱机 - Google Patents

Abstract

本发明细纱机加捻卷绕装置和细纱机提供了一种没有自由气圈和钢领钢丝圈运动副的环锭纺纱技术方案，其采用锭端加捻，纺纱卷绕张力由卷绕张力控制器提供并由纺纱张力检测反馈系统闭环控制，导纱升降通过升降轴驱动导纱头，卷装驱动由杯锭与筒管座之间的摩擦阻尼提供，整个纺纱过程在基本密闭的杯形锭体内完成，因而纺纱张力稳定且可控、纺纱毛羽和疵点生成少，适于高速大卷装生产。

Description

细纱机加捻卷绕装置和细纱机

所属技术领域

本发明涉及纺纱纱线加捻卷绕设备，特别是一种采用杯形纺纱器的环锭细纱机技术方案。

背景技术

现有技术的环锭纺加捻卷绕部分主要由钢领、钢丝圈和锭子等组成，从最后一对牵伸罗拉钳口输出的须条，经过导纱钩后穿过位于钢领上的钢丝圈，在接受加捻的同时卷绕到锭子上的筒管卷装。锭子带动筒管高速回转，卷绕段纱线带动钢丝圈在钢领上滑动运行，钢丝圈每回转一周，带动钢丝圈与导纱钩之间的气圈段纱线同步回转一周，纱线上随即被加上了一个捻回，气圈段的纱线受离心力的作用形成环锭纺特有的气圈。加捻后的纱线经钢丝圈的引导被卷绕到筒管上，而安装钢领的钢领板被程序化地进行升降和级升运动，从而完成加捻卷绕过程。

在环锭纺的加捻卷绕元件中，钢领钢丝圈是一对极其简单而又相当巧妙的结构构成，正是基于这一点，使环锭纺成为易于普及的主流纺纱形式。处在钢领轨道上的钢丝圈既是纱线气圈回转加捻的引导者，又是纱线升降级升卷绕的引导者。在纺纱加捻卷绕过程中，受自身质点离心力和纺纱张力综合作用的高速回转气圈，给了纱线一个柔性的张力平衡，变速滑动的钢丝圈完成了卷装变直径卷绕的速差平衡。

钢丝圈与气圈加捻卷绕形式，使纺纱张力处在一个多因素动态影响的状况下，锭速、气圈高度和直径、钢丝圈与钢领轨道的匹配状态、气圈段纱线的实际线密度及卷装的卷绕直径与高度，直接影响到纺纱张力的大小。以卷绕直径为例，最小直径为筒管的外径，最大直径为接近钢领内径，一般来说，卷绕直径的最大与最小之比约为二倍。在纺纱卷绕功率变化不大的情况下，卷绕张力与卷绕直径成反比，即卷绕直径最小处的卷绕张力约为最大直径时的二倍，可见纺纱张力的变化范围较大。其既有有规律的变化，又有无规律的随机性波动。

适当的张力是纺纱所必需的，其控制了气圈的形态，也给卷装一个适当的卷绕密度。过小的张力会使气圈膨大，纱条碰撞隔纱板；过大的张力会因为张力峰值达到纱线强力弱环而断头，从而中断纺纱过程。

因而空间动态变化着的气圈和以滑动摩擦运动副与钢领配合的钢丝圈是纺纱过程中的两大不稳定因素，同时现有技术的钢丝圈线速度极限约为每秒40米左右，并难以再大幅度地提升，过热、软化和烧毁飞圈是钢丝圈线速度和寿命超限的表征。因此，两大不稳定因素加上一个极限，既影响纺纱过程稳定性，又从根本上限制了纺纱产能的提升。

这一领域尽管经历了多少年来不断的改进和创新，如细纱机横断面尺寸的合理化、钢领钢丝圈结构形态的优化、钢领钢丝圈材质和表面处理工艺技术的改良、气圈形态控制技术的应用、降低张力峰值的锭速跟踪技术应用、采用回转钢领降低钢丝圈相对于钢领的线速度及用回转环圈替代钢丝圈等等。但上述两大不稳定因素依然存在于环锭纺过程中，成为环锭纺这种主流纺纱形式进一步发展的主要屏障。

发明内容

本发明的目的是提供一种没有纺纱自由气圈、不用钢领钢丝圈的加捻卷绕技术方案，其可以消除环锭纺纱的两大不稳定因素，稳定纺纱过程、突破锭速限制。

本发明的技术方案为：细纱机加捻卷绕装置，包括加捻及驱动部分、卷绕导纱部分、卷装及驱动部分、纺纱张力检测部分、卷绕张力控制部分、卷绕升降与级升传动部分和锭位控制处理部分，其特征为：

1)加捻及驱动部分为杯形纱锭、锭端加捻、传动带或单锭电机驱动；

2)卷绕导纱部分为杯锭内壁设有轴向滑槽，槽内设有可上下升降的挠性导纱杆，挠性导纱杆上端部设有导纱头，挠性导纱杆向下穿入锭子下部空心轴连接升降杆和连接头，同卷绕升降与级升传动部分连接；

3)卷装及驱动部分为纱线卷装套在锭杆外周的筒管座上，筒管座与锭杆间由轴承联结；

4)纺纱张力检测部分为置于罗拉钳口至锭盖端之间的纺纱张力传感器；

5)卷绕张力控制部分为筒管座下部为磁性或导磁性材料，纺纱杯体相应部分为非导磁性材料，纺纱杯体外对应部分设有固定的卷绕张力控制线圈；

6)卷绕升降与级升传动部分为置于杯锭下部的连接于连接头使导纱头产生升降和级升的驱动；

7)锭位控制处理部分为锭位锭子驱动和控制处理、纺纱张力检测信号处理、卷绕张力控制器馈电处理、操作面板及其触控和显示处理、与机台中央处理器的通讯处理及接口。

一种细纱机，包括喂入部分、牵伸部分、加捻卷绕部分和机台中央处理部分，其特征为加捻卷绕部分的各锭位上采用上述加捻卷绕装置，各锭位的锭位控制处理部分与机台中央处理器之间有通讯连接。

本发明提供的技术方案没有了自由气圈和钢领钢丝圈运动副，导纱升降也仅通过导纱杆驱动导纱头，卷装驱动由杯锭与筒管座之间的摩擦阻尼提供，纺纱卷绕张力由卷绕张力控制器提供并由纺纱张力检测反馈系统闭环控制，整个纺纱过程在基本密闭的杯形锭体内完成，因而纺纱张力稳定且可控、纺纱毛羽和疵点生成少，适于高速大卷装生产。

附图说明

图1本发明实施例的结构剖视图。

图2本发明实施例的控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图作如下说明：

图1中的标注见下表：

细纱机加捻卷绕装置，由以下部分组成：

1)加捻及驱动部分，为杯形纱锭、锭端加捻、传动带或单锭电机驱动；

2)卷绕导纱部分为杯形纱锭内壁设有轴向滑槽，槽内设有可上下升降的挠性导纱杆，挠性导纱杆上端部设有导纱头，挠性导纱杆向下穿入锭子下部空心轴连接升降杆和连接头，同卷绕升降与级升传动部分连接；

3)卷装及驱动部分，为纱线卷装套在锭杆外周的筒管座上，筒管座与锭杆间由轴承联结；

4)纺纱张力检测部分，为置于罗拉钳口至锭盖端之间的纺纱张力传感器；

5)卷绕张力控制部分，为筒管座下部设有磁性或导磁性材料，纺纱杯体相应部分为非导磁性材料，纺纱杯体外对应部分设有固定的卷绕张力控制线圈；

6)卷绕升降与级升传动部分，为置于杯锭下部的连接于连接头使导纱头产生升降和级升的驱动；

7)锭位控制处理部分，为锭位锭子驱动和控制处理、纺纱张力检测信号处理、卷绕张力控制器馈电处理、操作面板及其触控和显示处理、与机台中央处理器的通讯处理及接口。

以下对图1的实施例进行详细说明：

a)张力传感器与假捻集聚：

在纺纱段设置张力传感器1，张力传感器1可以采用接触式的或者非接触式的，如电阻应变片式、电位器式、光电式、电磁式、电感式、电容式或CCD式等传感器。

杯锭盖2与杯锭上支承一体设计，杯锭盖2中心设有纱条进入杯锭的通孔，杯锭盖2颈部设有杯锭盖轴承，杯锭盖轴承与杯锭盖支架连接，杯锭盖支架可翻转地与杯锭盖支架座连接，杯锭盖支架座固定在车面上。杯锭盖轴承、杯锭盖支架和杯锭盖支架座使杯锭 7具有上支承点，杯锭7成为具有上下支承的回转体，而不是悬臂状态。

所述的张力传感器1与纱条接触部分为类似于导纱钩或导纱杆的接触点。

进一步，张力传感器1与纱条接触部分为一个槽轮，纱条经过时槽轮底部给予纱条一个机械式约束的形态集聚，从而大幅度降低纺纱毛羽。

进一步，在杯锭盖2的纱条入孔处设有假捻器，假捻器对纺纱段纱条具有假捻作用，使纱条克服与张力传感器1的接触点对纱条的阻捻效应，加强了纺纱三角区的捻度和动态强力，减少纺纱段断头，并使纱条具有低扭矩效应，及能纺制低捻度纱线。

b)加捻与导纱：

罗拉钳口输出的纱条经张力传感器1从杯锭盖的纱条入孔进入杯锭7。杯锭7每回转一转，罗拉钳口与杯锭盖之间的纱条获得一个真实捻回。进入杯锭7的纱条3穿过固定在挠性导纱杆6头端的导纱头4卷绕到筒管5上，导纱头4上设有钩形或孔形导纱结构。挠性导纱杆6穿置在杯锭7内壁的轴向滑槽中，滑槽截面与挠性导纱杆6截面适配，滑槽在杯体内径方向开有轴向窄槽，以便伸出导纱头4作上下往复导纱运动。挠性导纱杆6向下穿过杯锭座下部和锭子下部空心轴21上的导纱杆入口孔14进入锭子下部空心轴21轴心，并与升降杆23固定连接，升降杆23下端通过连接器轴承24和连接头25与卷绕升降与级升传动部分连接。卷绕升降与级升传动部分程序化的上下运动带动连接头25、连接器轴承24、升降杆23、挠性导纱杆6、导纱头4和纱线3一同上下运动，完成将加捻后的纱线3导纱卷绕在筒管5的工作。

本发明为恒定捻度锭端加捻，考虑到细纱管纱的退绕为顶端退绕，也可以依据管纱实时卷绕直径，控制锭速或牵伸部分速度，进行变捻度加捻，以适应细纱管纱顶端退绕时对纱线实际捻度的补偿。

c)卷装与卷绕张力控制：

筒管5套置在筒管座9上，筒管座9依托筒管座上支承轴承8和筒管座下支承轴承10支承在杯锭轴13上，并由轴承的摩擦阻尼驱动筒管座9随杯锭轴13同步或滑速转动。设计采用翼导卷绕方式，即杯锭7恒速、筒管5变速转动，筒管5转速滞后于杯锭7的转速，滞后量与筒管5的卷绕量相关。在纺纱起动期间，杯锭轴13上的上支承轴承8和下支承轴承10通过摩擦阻尼带动筒管座9转动，同时导纱头4与筒管5之间的纱线通过卷绕张力带动筒管5转动，在进入稳定工作状态后，筒管座9的转速会因为轴承的摩擦阻尼驱动而接近或等于杯锭7的转速，即卷绕张力可能为零，因而不能完成卷绕。当设置在纺纱段的张力传感器1检测到纺纱张力低于设定值时，张力信息经锭位控制处理部分运算后反馈给卷绕张力控制线圈12一个电压变化值，固定设置在筒管座导磁体11或杯锭7外侧的卷绕张力控制线圈12对筒管座导磁体11产生电磁阻力，控制筒管座9的运行速度，由于检测反馈是实时进行的，且可以预设工艺张力，因而给予纱条一个适宜且在一定范围内的卷绕张力。

d)杯锭支承驱动与接头操作：

杯锭7、杯锭轴13和锭盘15均作为一个整体固定在锭子下部空心轴21上，并由杯锭驱动部分驱动。锭子下部空心轴21由杯锭上支承轴承17和杯锭下支承轴承22支承在锭脚19 上，锭脚19由锭脚紧固螺母20固定在龙筋18上。锭脚19下部设有下套管29。

杯锭7的驱动有两种实施方式：

一是传动带驱动，锭带或龙带16摩擦接触传动锭盘15驱动杯锭7回转。

当张力传感器1在一个时段检测到零张力时，锭位控制处理部分即判断为断头发生，同时给卷绕张力控制线圈12以制动信号，并发出锭位、区段和机台断头显示报警信号。

断头发生后，操作者采用锭位刹车器使杯锭停转，打开锭盖2，取出或不取出纱管5找到并引出纱头，将纱头导入导纱头4，从锭盖孔中穿出纱头，左手放开刹车器的同时将纱头接到输出罗拉钳口输出的须条上。

二是单锭杯锭电机直接驱动，在杯锭座下部装有杯锭电机，电机转子固定在锭子下部空心轴上、定子通过电机外壳固定在锭脚上。由机台中央处理器和锭位控制处理部分控制的杯锭电机驱动杯锭回转。

当张力传感器1在一个时段检测到零张力时，锭位控制处理部分即判断为断头发生，杯锭电机电源被切断，也可根据需要给予杯锭电机和卷绕张力控制线圈以制动信号，同时锭位控制处理部分发出锭位和区段断头显示报警信号、机台中央处理器发出机台断头显示报警信号。

断头发生后，杯锭处于停止状态，操作者打开锭盖2，取出或不取出纱管5找到并引出纱头，将纱头导入导纱头，从锭盖孔中穿出纱头，左手按动杯锭电机启动按钮的同时右手将纱头接到输出罗拉钳口输出的须条上。

集体落纱时的程序与普通环锭纺接近，停车前由导纱头下降做好包脚纱，停机后整机联动打开杯锭盖，落纱臂抓取管纱拔出，再把空管插入，导纱头适位开始纺纱。

e)卷绕升降与级升传动：

卷绕升降与级升传动部分，可以是单锭位传动连接头25的升降与级升运动，也可以是多锭位或整机台共同的升降横梁传动每锭下套管29中的连接头25产生上下升降与级升运动。升降横梁的传动结构类似于钢领板的升降与级升传动结构。

所述的连接头25上部通过连接头轴承24与升降杆23连接，连接头25与下套管29之间有键肖配合，连接头25只能作上下运动不能作旋转运动。

图1以单锭位升降螺杆26的升降与级升运动为例，机台下部设有横向贯穿每个锭位的蜗杆横轴27，蜗杆横轴27的每个锭位部分装有蜗杆28(或螺旋齿轮)，每个锭位的下套管29上设有一个蜗轮(或螺旋齿轮)，蜗轮(或螺旋齿轮)内孔设有与升降螺杆26 配合的内螺纹，蜗杆28驱动蜗轮(或螺旋齿轮)旋转，传动升降螺杆26和连接头25产生上下升降与级升运动。蜗杆横轴27由电机根据成形工艺需要程序化驱动。

所述的导纱杆6由合金或合成材料等非导磁性材料做成，如不锈钢或尼龙等具有回弹性材料，其截面可以为圆形、椭圆形或薄片形，优选采用椭圆形或薄片形结构。

进一步，在杯锭7杯体的外周，设有空气隔离筒30，以阻断杯体高速回转的附面层气流，节省运行功耗。隔离筒30安装在隔离筒座31上，隔离筒座31安装在龙筋18上。隔离筒30也可以由前后两个半圆组合，及相邻锭位联排组合。

采用上述细纱机加捻卷绕装置的细纱机，包括喂入部分、牵伸部分、加捻卷绕部分和机台中央处理部分，加捻卷绕部分的各锭位上采用上述加捻卷绕装置，各锭位的锭位控制处理部分与机台中央处理器之间有通讯连接。

单锭杯锭电机驱动的系统控制框图如图2，机台中央处理器依据工艺、设备和运转的管理要求输出锭速等相关指令，经通讯系统下达给锭位控制处理部分，锭位控制处理部分给杯锭电机以驱动动力，同时电机反馈给锭位控制处理部分转速和电流信息。锭位控制处理部分也将锭位上的电机转速、电流和张力(断头)信息反馈给机台中央处理器，按照管理要求进行转速、功率、断头率、生产效率、产量和故障情况等运算统计及排序，也把断头和故障信息以机台、区段和锭位等方式进行显示和报警。

与普通环锭纺比，本发明自带了单锭张力与断头检测功能，有利于锭位信息化管理。也可以自带假捻、集聚功能，扩大了细纱机纺纱功能和适纺纱线品种。

本发明传动带驱动与现有技术传动带驱动环锭纺相关部件与功能比较：

本发明提供的技术方案在上表16个比较项目中显示出显著性优势。由于没有了自由气圈和钢领钢丝圈运动副，导纱升降也仅通过导纱杆驱动导纱头，卷装驱动由杯锭与筒管座之间的摩擦阻尼提供，纺纱卷绕张力由卷绕张力控制器提供并由纺纱张力检测反馈系统闭环控制，整个纺纱过程在基本密闭的杯形锭体内完成，因而纺纱张力稳定且可控、纺纱毛羽和疵点生成少，适于高速大卷装生产。

Claims (10)

1.细纱机加捻卷绕装置，包括加捻及驱动部分、卷绕导纱部分、卷装及驱动部分、纺纱张力检测部分、卷绕张力控制部分、卷绕升降与级升传动部分和锭位控制处理部分，其特征为：

加捻及驱动部分为杯形纱锭、锭端加捻、传动带或单锭电机驱动；

卷绕导纱部分为杯形纱锭内壁设有轴向滑槽，槽内设有可上下升降的挠性导纱杆，挠性导纱杆上端部设有导纱头，挠性导纱杆向下穿入锭子下部空心轴连接升降杆和连接头，同卷绕升降与级升传动部分连接；

卷装及驱动部分为纱线卷装套在锭杆外周的筒管座上，筒管座与锭杆间由轴承联结；

纺纱张力检测部分为置于罗拉钳口至锭盖端之间的纺纱张力传感器；

卷绕张力控制部分为筒管座下部为磁性或导磁性材料，纺纱杯体相应部分为非导磁性材料，纺纱杯体外对应部分设有固定的卷绕张力控制线圈；

卷绕升降与级升传动部分为置于杯锭下部的连接于连接头使导纱头产生升降和级升的驱动；

锭位控制处理部分为锭位锭子驱动和控制处理、纺纱张力检测信号处理、卷绕张力控制器馈电处理、操作面板及其触控和显示处理、与机台中央处理器的通讯处理及接口。

2.如权利要求1所述的细纱机加捻卷绕装置，其特征为纺纱张力传感器与纱条接触部分为集聚槽轮，在杯锭盖的纱条入孔处设有假捻器。

3.如权利要求1所述的细纱机加捻卷绕装置，其特征为杯锭盖颈部设有杯锭盖轴承，杯锭盖轴承与杯锭盖支架连接，杯锭盖支架可翻转地与杯锭盖支架座连接，杯锭盖支架座固定车面上。

4.如权利要求1所述的细纱机加捻卷绕装置，其特征为张力传感器采用接触式的电阻应变片式、电位器杠杆式，或者非接触的光电式或CCD式传感器。

5.如权利要求1所述的细纱机加捻卷绕装置，其特征为导纱杆由合金或合成材料等非导磁性材料做成，如不锈钢或尼龙等具有回弹性材料，其截面为椭圆形或薄片形。

6.如权利要求1所述的细纱机加捻卷绕装置，其特征为连接头上部通过连接头轴承与升降杆连接，连接头与下套管之间有键肖配合，连接头只能作上下运动不能作旋转运动。

7.如权利要求1所述的细纱机加捻卷绕装置，其特征为卷绕升降与级升的驱动为单锭位传动连接头的升降与级升运动，或多锭位或整机台共同的升降梁升降与级升运动。

8.如权利要求7所述的细纱机加捻卷绕装置，其特征为单锭位传动连接头的升降与级升运动，机台下部设有横向贯穿每个锭位的蜗杆轴，蜗杆轴的每个锭位部分装有蜗杆（或螺旋齿轮），每个锭位的下套管上设有一个蜗轮（或螺旋齿轮），蜗轮（或螺旋齿轮）内孔设有与升降螺杆配合的内螺纹，蜗杆驱动蜗轮（或螺旋齿轮）旋转，传动升降螺杆和连接头产生上下升降与级升运动。

9.如权利要求1所述的细纱机加捻卷绕装置，其特征为在杯锭杯体的外周，设有空气隔离筒。

10.一种细纱机，包括喂入部分、牵伸部分、加捻卷绕部分和机台中央处理部分，其特征为加捻卷绕部分的各锭位上采用权利要求1至9任一项所述加捻卷绕装置，各锭位的锭位控制处理部分与机台中央处理器之间有通讯连接。