CN1135203C - 合成纤维卷绕器和卷绕合成纤维的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种紧凑的多位芯轴-转台卷绕器，用于卷绕合成的连续纤维，其带有第一卷绕位置和一至四个随后的分度卷绕位置、及一种用于卷绕连续纤维的方法。

Description

合成纤维卷绕器和卷绕合成纤维的方法

                     相关申请的交叉引用

本申请是共同未决的申请号为08/944,217、于1997年10月6日提交的美国申请的一个继续部分。

技术领域

本发明涉及一种卷绕器，用于将连续的合成纤维卷绕于一个芯轴上，以形成一个卷绕团。更具体说，本发明涉及一种紧凑的多位心轴-转台卷绕器，以卷绕连续的非弹性纤维和弹性纤维。

技术背景

在制造连续纤维时，通常通过将纤维卷绕于一个绕线筒或缸形芯轴(一个“管状芯”)上来收拢纤维，以形成一个卷绕团。为制造斯潘德克斯弹性纤维(spandex)，通常使用表面驱动的卷绕器，如美国专利申请说明书No.3,165,274和3,342,428中的描述。

美国专利申请说明书No.5,219,125公开了一种两位心轴-转台卷绕器，其带有一个横向机构和安装于一种臂上的可旋转夹紧箍卷轴。然而，公开的系统只有一个单一卷绕位置，因此当须卷绕大纤维团时，其必须被制造得非常庞大。此外，因为横向臂是水平安装的，且位于芯轴上方，万一发生电源故障，横向臂的静止重量可严重损坏芯轴。

美国专利申请说明书No.5,489,067公开了一种心轴-转台卷绕器，带有一个基本固定的接触式卷轴和横向导轨，非常低的延长纤维直接被喂入至接触式卷轴和纤维团之间的夹口，而转台连续旋转，以适应逐渐增大的纤维团。转台在卷绕过程中的连续运动要求一个复杂机构和控制，以实现成功卷绕。此外，这种连续运动形成的完整纤维团并不位于一个固定位置，这会导致难以卸载，尤其是通过自动装置来卸的话。

美国专利申请说明书No.5,526,995和5,029,762公开了一种带有一个接触式卷轴和一个转台的卷绕器，在卷绕过程中卷轴位置基本保持不变，在形成纤维团过程中转台基本连续旋转。连续旋转的转台要求复杂的控制，以卷绕纤维。如美国专利申请说明书No.5,218,125一样，万一发生电源故障，横向臂的重量可严重损坏芯轴。

美国专利申请说明书No.5,566,904公开了一种用于弹性纤维的卷绕器，其带有一个单一卷绕位置，且要求一个提升盒，这使得该卷绕器过高。此外，可移动臂必须为悬臂，因此其没有足够的刚度，这样枢轴的寿命非常短。

本发明提供了一种用于连续合成纤维的紧凑型卷绕器。

发明概述

本发明的卷绕器用于卷绕合成的连续弹性纤维，其包括：

(a)一个带有一前表面的框架；

(b)一个安装于所述表面上且与所述表面垂直的支撑部件；

(c)一个被驱动的转台，带有一根轴，并可旋转地安装于所述表面上；

(d)带有一根轴的第一驱动芯轴组件和第二驱动芯轴组件，芯轴组件可旋转地安装于转台上位于转台轴线相对两侧，所述芯轴组件能够使管状芯安装于其上；

(e)一个带有一根轴的自由旋转的接触式卷轴，所述卷轴安装得基本平行于第一和第二芯轴组件，并位于转台轴所处的水平面之下；及

(f)一个横向组件，包括一个横向凸轮，安装于接触式卷轴附近且与之轴向平行，使得通过横向组件的纤维能够沿接触式卷轴横向前后移动，横向组件和接触式卷轴安装于一个悬垂摆臂上，摆臂可枢转地安装于支撑部件上并能够至少旋转约7°；安装转台、第一和第二芯轴组件、摆臂、横向组件及接触式卷轴，使得

(i)转台至第一分度(indexed)卷绕位置的旋转能促使安装于第一芯轴组件上的管状芯靠到接触式卷轴，以进行纤维团的部分卷绕；

(ii)在转台快速旋转至随后的1-4分度卷绕位置及在这几个位置之间旋转时，位于第一芯轴组件上的部分卷绕的纤维团能够与接触式卷轴保持接触；

(iii)转台至最终位置的旋转能将纤维团置于第一芯轴组件上，以将其卸下，并能够促使位于第二芯轴组件上的管状芯靠到进行第一位置卷绕的接触式卷轴；

(iv)绕接触式卷轴的纤维缠绕角约为180°-225°；及

(v)至少约99％的卷绕发生于最小分度位置。

本发明用于卷绕合成的连续弹性纤维的方法包括如下步骤：

(a)纤维通过一个凸轮驱动的横向导轨进入，以约180°-225°的缠绕角绕上一个接触式卷轴；

(b)将纤维卷绕到一个位于第一卷绕位置的第一分度管状芯上，以形成一个部分卷绕的纤维团；

(c)移动部分卷绕的纤维团至1-4个随后的分度卷绕位置，以及在这些位置之间移动；

(d)在每一个随后的分度卷绕位置上，卷绕纤维至部分卷绕的纤维团上，以形成一个完全卷绕的纤维团，至少约99％的卷绕发生于分度位置；

(e)将完全卷绕的纤维团移动至一个最终位置，以将其卸下，并同时将第二管状芯移动至第一卷绕位置；

(f)将纤维从完全卷绕的纤维团转移至第二管状芯；及

(g)卷绕纤维至第二管状芯上。

用于卷绕非弹性纤维的本发明及卷绕器本身与上述卷绕器和方法不同，表现在：使用带槽的管状芯、带有一个约165°-220°的围绕接触式卷轴的纤维缠绕角、及能够旋转至少5°的摆臂。

附图说明

图1以前视图显示了本发明的卷绕器；显示的四个卷绕器A、B、C和D归为一组，每一个说明卷绕弹性纤维的一个阶段。

图2更详细地说明了摆臂18和安装于其上的本发明元件。

图3以俯视图说明了自拉紧展开导轨的一个部分。

图4从顶部显示了两个相邻的卷绕器。

图5显示了转台从第一卷绕位置至第二卷绕位置的旋转的细节。

图6A和6B显示了旋转中的转台，其可以在传送弹性纱的过程中选择性地使用。

图7说明了使用本发明的卷绕器来进行非弹性纤维的纱线传送。

图8A-I说明了与图1中A-D部分相同的卷绕次序，但适用于非弹性纤维。

图9显示了一个卷绕非弹性纱使用的传送尾板。

发明详述

连续纤维在纺纱后，可以被这样卷绕：使其通过一个位于接触式卷轴上方的由横向凸轮驱动而作往复运动的横向导轨，及在开始卷绕一个新纤维团时，使其绕上一个旋转的管状芯。随着纤维团增大，纤维被卷绕至下方的先前卷绕的纤维上。从纤维到达卷轴至纤维离开卷轴(比如为接触式卷轴)测量得到的角度称为“缠绕角”；这样，与接触式卷轴成反向将形成一个180°的缠绕角。“中断角”指：当纤维通过一个带有小曲率半径的导轨或其他表面时，纤维所形成方向的角度变化。“卷轴缠绕”是不合需要的纱线与卷轴(尤其是接触式卷轴)的缠绕，其可由如斯潘德克斯弹性纤维等粘性纤维粘附在接触式卷轴上、而不是在合适的点离开卷轴而形成。大的“中断角”是不合需要的，因为这会在纤维中形成大的张力，导致纤维团质量下降。这儿使用的“丝”、“纤维”、“纱线”和“棉线”具有同样的意思。“轴”意味着纵轴。

本发明的卷绕器可用来卷绕连续非弹性纤维或包括斯潘德克斯弹性纤维在内的连续弹性纤维，并有一个第一分度卷绕位置和1-4个、最好是1-3个随后的分度卷绕位置。当卷绕小纤维团时，只需使用第一位置，在装/卷绕/卸顺序中不使用任何随后的分度位置。对于弹性纤维的较大纤维团，卷绕器最好带有三个位置，两个位置用于卷绕，一个位置用于装/卸。对于非弹性纤维，卷绕器最好带有四个位置，三个位置用于卷绕，一个位置用于装/卸。

“弹性”纤维指这样的纤维(如：斯潘德克斯弹性纤维和聚醚酯(polyetheresters))：其断裂延长度超过100％，当拉长和放松时，其迅速、强烈地基本回缩至原长度。“非弹性”纤维的断裂延长度较低，在被拉长后不会迅速或强烈地恢复。非弹性纤维的例子包括由聚对苯二甲酸乙酯(poly(ethylene terephthalate))、聚己内酰胺(polycaprolactam)、及聚亚己基己二酰胺(poly(hexamethyleneadipamide))等制成的纤维。斯潘德克斯弹性纤维是一种人造纤维，其中形成纤维的物质为长链合成弹性体，由至少在重量上占85％的片段聚氨酯组成。

出于方便的考虑，将根据一个生产斯潘德克斯弹性纤维的三位卷绕器来描述本发明，其带有两个卷绕位置和一个最终的卸载位置；两个卷绕位置即：一个第一分度卷绕位置，一个在序号上位于第一卷绕位置之后的第二卷绕位置。然而，也可以采用一个多位卷绕器，其能够在第一分度卷绕位置和多于一个(2-4)随后的卷绕位置上进行卷绕，所有这些位置被可旋转地分度分开。“分度”的意思是：位置彼此之间是独立的，有不连续的、充分形成的间隔，使得扫描角度(如下所述)至少为约10°。第一和最终位置之间的旋转是不连续的。

本发明提供了一个紧凑的三位心轴-转台卷绕器，其中纤维在三个位置中的两个位置上被卷绕至逐渐增大的纤维团上。在每个分度位置的卷绕过程中，转台基本固定，并不旋转。将横向组件和接触式卷轴安装于一个摆臂上，这使横向组件和接触式卷轴的位置在适应逐渐增大的纤维团方面有相当大的灵活性；在本发明中，摆臂能够至少旋转约7°。卷绕器在第一位置的几何尺寸允许使用一个较小直径的管状芯和一个短而紧凑的摆臂；虽然摆臂的尺寸较小，其能够促使接触式卷轴压紧该管状芯。甚至当卷绕一个大纤维团时，第二卷绕位置的几何尺寸允许卷绕器变得紧凑，因为即使是一个大纤维团，也能够被保持靠近进入的纤维丝和一组卷绕器中心。

使用两个这样的卷绕位置，允许摆臂对于两个位置都转动约同样的量，并且不管纤维团的尺寸有多大，避免了导轨处的不合需要的大中断角；导轨指引纤维进入横向组件。

此外，转台不必连续旋转来适应纤维团不断增大的直径；这使得卸载完整纤维团和装载空管状芯可在一个固定位置进行，因为转台在大部分卷绕过程中是静止的。

作为这些特征的结果，本发明的卷绕器允许在一个紧凑空间将弹性和非弹性纤维卷绕成纤维团，尤其是当多个卷绕器并排在一起工作时。

首先转到图1，其显示了本发明的一组共四个卷绕器。这是最紧凑的安排。以1显示弹性纤维丝，比如斯潘德克斯弹性纤维。图中有四条纤维丝，每个卷绕器一条。斯潘德克斯弹性纤维通过可自拉紧展开导轨2和3来导引。每一个展开导轨2可以包括两个展开导轨，一个位于另一个之上，以对纤维丝位置进行更好的控制。展开导轨3最好是自拉紧的，其可带有一个用铰链安装于支撑部件19上的顶出杆3a。关闭顶出杆可强制纤维移出导轨，如下文所述。图中说明了四个转台4，每一个都安装于框架10上，可沿箭头8所示的方向旋转。

当卷绕器如图1堆叠时，两个下方的转台可以安装得距框架的中心线稍近一些，以便于两条纤维丝1可以被轻易地导引至下方的卷绕器中，从而更加紧凑。在每一个转台上可旋转地安装有两个芯轴组件5a和5b。每个芯轴组件包括一个驱动芯轴和一个卡盘，管状芯7可安装于卡盘上。“驱动”意味着可以直接或间接提供动力，比如通过一个电机。以截面显示的传送挡板6可滑动地安装于转台4上，位于芯轴组件之间。驱动芯轴组件5a和5b大约置于转台轴线的相对两侧，基本按箭头8b的方向旋转。这样，当卷绕弹性纤维时，旋转组件与安装有该旋转组件的转台同向旋转，即，它们是共同旋转的。对于纱线传送，下文将简要描述一个该共同旋转的例外情形。

卸载组件9安装于充气缸9a(可见其截面)上，充气缸又安装于框架10上。卸载开关9c通过弹簧9b和支撑杆9d附装于板9e上。卸载组件可与日本专利申请出版物No.56-056774(1981)中公开的组件相同。

一个部分卷绕的斯潘德克斯弹性纤维团示于11。横向组件包括一个缸带槽横向凸轮12，其可旋转地安装于凸轮盒13中，其上固定安装有横档14a和14b，其间又可滑动地安装有横向导轨15。横向导轨安装于凸轮从动件15a(见图2)上，其可滑动地安装于横向凸轮的一个槽(图中未示)中。凸轮可为任何合适的设计，包括1、2、3、4或更多周期的凸轮。凸轮由一个电机来驱动。

接触式卷轴16位于横向凸轮13和最近(主动卷绕)的芯轴组件5a之间。如图1、5、6、7和8所示，接触式卷轴16的轴线低于相应转台4的轴线所位于的水平面。这有助于使卷绕器更紧凑。如果接触式卷轴轴线高于该水平面，比如，如果卷绕器倒置，卷绕器将变得非常高，因为展开导轨2将不得不被大大提升。这还将导致从纺纱单元进给卷轴过来的纤维的中断角过大而影响纤维团质量，且如果通过将卷绕器安装在底板上来保持其短小时，完全卷绕的纤维团23将过于接近地面而不易卸载。接触式卷轴通常有一个表面，适合于容纳纤维，按照与当纱线位于接触式卷轴上时、横向导轨所处的基本相同的方式来容纳纤维，同时使纤维完全缠绕于卷轴上的趋势变为最小。如图1和5所示，弹性纤维围绕接触式卷轴的缠绕角约为180°-225°，随着卷绕过程的进行和纤维团尺寸的增加，该数值从小到大增加。该接触式卷轴缠绕角的高范围允许卷绕器极其紧凑，还允许操作员可接触到接触式卷轴以去除任何卷轴缠绕。接触式卷轴通过摆臂18来压紧主动卷绕纤维团的表面，摆臂通过安装于支撑19的气动扁平缸24来压向卷绕的芯轴组件。可提供合适的感测和控制系统，以给扁平缸精确地加压，使得接触式卷轴给纤维团施加合适的力。接触式卷轴可由一个电机(图中未示)驱动或自由旋转，通过与邻近的管状芯或卷绕纤维团表面接触来转动。自由旋转更有利。

缠绕消除导杆17安装于接触式卷轴16的轴线附近，且与其平行。其中心轴线可以是空的，使得其带有一个空的中心和一个管状壁。壁上的多个孔可以连接空的中心和导杆外部的区域。对齐孔，使得在纤维传送时，每个孔指向邻近的管状芯。

摆臂18在枢轴点20处安装于支撑部件19上，使得其悬垂，即向下悬挂。如图1所示，摆臂能旋转至少7°、最好为10°，以适应卷绕纤维团渐增的直径。在19a，显示的支撑部件位于卷绕器前部和框架表面上；在19b，可看出前部和框架表面之间的区域是开通的，因为横向纤维丝须经过该区域。对于每个卷绕器设备，有两个摆臂18，一个位于后部，靠近框架表面，如图1中的卷绕器“A”、“B”、和“C”所示，另一个位于卷绕器前部，如卷绕器“D”所示。摆臂18的旋转可导致纤维丝运动，双重展开导杆2的使用可有助于保持对纤维丝的控制。气动缸21安装于每个摆臂上。凸轮盒13固定安装于摆臂上，且位于每对摆臂中间。导杆17的末端和最接近框架表面的接触式卷轴16的末端分别固定和旋转安装于每对摆臂的后部(框架表面)部件上。轴承支撑横杆22固定安装于前摆臂上，并支撑可旋转接触式卷轴16的前端和固定导杆17的前端。横杆22的形状使操作员可在拉紧过程中接触卷轴16的圆周、卷轴16和空管状芯7之间的夹口、及管状芯7的圆周。横杆还可收集并容纳操作员从接触式卷轴上去除的任何接触式卷轴的缠绕物。

每个芯轴组件可卷绕多条纤维丝，根据芯轴组件、接触式卷轴和凸轮的长度、及安装于每个芯轴组件上的管状芯数目来定。接触式卷轴上的无光光洁度和镜面光洁度及横向凸轮槽的选定模式分别沿着卷轴和凸轮的长度重复，以适应使用的管状芯数目和卷绕的纤维丝。

卷绕器可以被单独、双重或更多重地使用。最好是每组至少为两个卷绕器。比如，一对这样的卷绕器可以并排放置(例如图1中的A和B)，只占用狭小的空间，或垂直放置(例如图1中的B和C)，只占用较小的垂直空间。在垂直放置时，下方的卷绕器最好与上方的卷绕器有一个偏移，使得引向下方卷绕器的纤维丝可以不受阻碍地通过上方卷绕器。

在图1中，显示了四个卷绕器A、B、C和D，以及转台、摆臂和其他相关部件。对于这样一个优选设计，可以卷绕4的倍数条纤维丝，如4、12、16、24、32、64、128等，根据安装于每个芯轴组件5上的管状芯7数目来定。除了摆臂18的位置和卷绕至纤维团上的纤维量，卷绕器A和D是卷绕器B和C的对称图象，接触式卷轴16、芯轴组件5和转台4的旋转方向相应地反向。卷绕器A、B、C和D的每一个都具有所描述卷绕器的每个各式各样的部件，但出于简化的目的，每个卷绕器没有全部显示这些部件。

图2更详细地说明了下垂摆臂18和安装于其上的本发明设备的元件。为清楚起见，显示的摆臂是卷绕器后部(框架表面)使用的摆臂。纤维丝1显示在两个位置1a和1b。气动缸21操纵带有平滑边缘的传送拍击板25，显示在25a和25b两个位置，其绕枢轴点20旋转。大多数斯潘德克斯弹性纤维卷绕时不使用传送尾部，在这些情形下，需要一个平滑(无槽口)的传送板边缘。轴27带有一个传送尾部凸轮，当沿其轴线平移时，其可将传送尾臂26从视图平面中的位置26a旋转至位置26b，其位于朝向观察者的视图平面外。为每个纤维团提供一个传送尾臂，以在需要尾部的情况下允许形成传送尾部。带有独立的用于“无尾部”(平滑传送板，但使用时无传送尾臂)和“有尾部”(传送尾臂)卷绕的机构，这提供了更多的卷绕选择和对纤维丝更多的特定控制。显示的传送导轨15安装于凸轮从动件15a上，其在横杆14a和14b之间滑动，并在横向凸轮12的槽(图中未示)中运动。横向凸轮可旋转地安装于凸轮盒13中，凸轮盒固定安装于摆臂18上。

现在转到图3，以俯视图说明了自拉紧展开导轨3的一个部分。顶出杆3a可在缩回和向前位置之间选择性地移动，以允许弹性纤维进入导轨3b或强迫纤维移出导轨。显示的该杆处于向前位置，以截面显示的纤维丝1不能够进入导轨3b。显示的陶瓷插入件3c安装于导轨3b内。

图4从顶部显示了两个卷绕器；说明了两个转台4及其相关的芯轴组件5。显示的每个芯轴组件上安装有四个管状芯7，并显示了与一个接触式卷轴16和一个凸轮12的关系，每个凸轮带有四套横向槽。显示的摆臂18支撑接触式卷轴16和凸轮12；安装有凸轮12的凸轮盒没有显示。显示的接触式卷轴带有交替的无光光洁度和镜面光洁度段。还显示了展开导轨3。显示的卷绕器处于待命模式，卷轴16不与管状芯7接触。

下文将描述本发明设备的操作，首先参考图1。

在卷绕器的驱动部分通上电源并处于运行时，操作员可以完成拉紧纤维的工作，比如用一根吸管枪，导引纤维1穿过展开导轨2及可选择地穿过导轨3、穿过横向导轨15、绕上接触式卷轴16、进入接触式卷轴和管状芯7之间的夹口、并绕在管状芯上。在拉紧过程中，以大于卷绕所通常使用的转速来运转空管状芯7是有利的。这给弹性纤维施加更大的张力；对于越被拉紧伸长的纤维，操作员就越容易将其引至正确的位置。在纤维成功地卷绕上管状芯后，可以将转速降低至卷绕的运行转速。

在下方卷绕器A和B的拉紧过程中，初始卷绕产生的纱线张力足以将每条纱线沿顶出杆3a移动，并将这些纱线置于其合适的导轨3b之前，当顶出杆缩回时，将每条纱线移动至各自合适的位于展开导轨3上的导轨3b中(参见图3)。为了辅助拉紧，可以启动缸21(参见图2)，将拍击板25从位置25a移动至位置25b，这样可使纤维1偏斜并将其移出横向导轨15。将拍击板移回至位置25a允许纱线返回至横向导轨，这样可以开始横向卷绕。

参考图1中的卷绕器C，在卷绕时，展开导轨2将弹性纤维1导引至横向导轨15，然后顺时针卷绕至接触式卷轴16上，并逆时针卷绕至纤维团11上。在开始卷绕时，如果需要一个传送尾部(参见图2)，气动缸21将拍击板25从位置25a移动至位置25b，并将传送尾臂26从位置26a移动至位置26b(位于平面外)，这样将纱线移出横向导轨15，并移至管状芯(图中未示)末端附近的一个位置，使卷绕继续进行，而不影响预设的时间。当所需的传送尾部如此形成后，传送尾臂返回至位置26a，拍击板返回至位置25a，纱线1返回至横向导轨15中，又开始横向卷绕至管状芯上。

在图1中，卷绕器A和B说明了位于第一个卷绕位置的第一芯轴组件5a和位于装/卸位置的第二芯轴组件5b。卷绕器C和D说明了位第二个卷绕位置的的第一芯轴组件。

在图1的卷绕器A中，显示了一个空的管状芯7，纤维1正开始卷绕至其上。

卷绕器B显示了一个部分卷绕的纤维团11，由于逐渐增大的纤维团11施加于接触式卷轴16上的力，摆臂18靠近支撑部件19。气动扁平缸24阻止摆臂18绕枢轴点20旋转。为每一个摆臂提供了一个扁平缸，换言之，一个缸位于支撑部件19前表面，一个位于框架10的表面附近。通过一个电气调节器(图中未示)和一个程控系统(图中未示)，将扁平缸中的压力保持在一个或多个预设的水平。而扁平缸中的压力又决定接触式卷轴16施加于纤维团11的力。在卷绕过程中，可以基本恒定地保持该力，或改变该力以创建一个力的轮廓。除了摆臂18以及安装于其上的部件的位置，卷绕器B中部件的位置与卷绕器A的部件相同，只是成对称图象。

本发明的卷绕器可用于多种卷绕方法。这些方法包括步进精度卷绕和随机卷绕；在步进精度卷绕中，卷绕率，即芯轴组件的转速，rpm，与横向凸轮的转速，rpm，之比基本保持恒定，但最好不为整数，随着纤维团增大而逐步变为预设值；在随机卷绕中，卷绕率在纤维团从头至尾的形成过程中是变化的。还可采用其他类型的带中断操作，以将带的形成减到最少。

可以提供一个传感器，如磁脉冲传感器(图中未示)，来监测接触式卷轴16的转速(rpm)，可通过调整芯轴组件5的转速来基本恒定地维持该转速。因此当纤维团直径增大时，可降低芯轴组件5的转速，以保持正常的卷绕速度。

对于大于预设直径的纤维团，卷绕可在两个分度位置进行，第二个位置能容纳比第一个位置更大的最终直径。转台向第二个卷绕位置的旋转可在卷绕过程中任何合适的点上进行，比如，一个预设的纤维团直径、旋转组件转速或卷绕时间。一个具体的例子如：当纤维团直径超过约170毫米时。纤维团直径可通过接触式卷轴表面转速与芯轴转速的比值来确定。与每个纤维团好几个小时的卷绕时间相比，转台的旋转能在约1-60秒内迅速完成。转台这种在有限数目的分度卷绕位置之间的迅速运动，简化了转台旋转机构和卷绕控制系统。当然，卷绕在转台旋转过程中继续进行，但该旋转非常迅速，以致于至少99％、最好是约99.5％的卷绕在分度位置进行。这样，部分卷绕的纤维团11在图1卷绕器B中所示的点上移动至设备C中所示的点上，使卷绕能继续进行。在转台从一个原先的分度位置至一个随后的分度位置旋转过程中，接触式卷轴16向外摆动，以维持与正卷绕的纤维团表面的接触。

在图5中更详细地显示了两位卷绕，一个部分卷绕的纤维团从第一分度位置28a转向第二分度位置28b。28a处的纤维团在第一个位置的末端卷绕，28b处的纤维团在第二个位置的开始处卷绕。角θ(“摆角”)至少约为10°，最好至少约为35°，40°-50°更好；角θ即在转台从一个分度卷绕位置至下一个分度卷绕位置的旋转过程中，一条假想线扫过的角度；在芯轴组件的轴线SA(其与安装于芯轴组件上的管状芯的轴线重合)和接触式卷轴的轴线CR之间画出假想线。图5中，在两个位置示出了假想线L₁和L₂，与两个分度卷绕位置相应。

图1的卷绕器D说明了一个可以传送(即，将卷绕纤维从一个完整纤维团上转移至一个空管状芯上)的完成卷绕的纤维团。可以从纤维团卷绕的总时间、芯轴转速或纤维团直径来确定该点。管状芯、纤维团和其他部件的相对位置基本与卷绕器C相同(除了摆臂18和安装于其上的部件)，但与卷绕器C成对称图象。

如果在下一个卷绕的管柱上也需要一个传送尾部，在准备传送时，启动缸21(参见图2)，将传送拍击板25从位置25a移动至位置25b。纤维不再通过横向导轨在传送路径中移动，因此，在完成卷绕的纤维团外表面边缘附近可形成一个短的“肚带”。作为另一种选择，传送尾臂26可从位置26a移动至位置26b(位于平面外)，使得纤维卷绕至管状芯空白部分而不是纤维团本身。

在传送过程中，尤其是对于弹性纱线，转台4可以从图1中卷绕器D所示的角度转至一个超出图1中卷绕器A所示的位置。在图6A和6B中说明了这一点，其中指示的卷绕器部件的标号同上。图6A显示了带有即将传送的完整纤维团23的卷绕器。图6B显示了纤维传送过程中的卷绕器。转台4已旋转得超出第一个卷绕位置，现在连续纤维1能够穿过接触式卷轴6的周围、绕上管状芯7(以箭头8b所示的方向旋转)、然后到达完整纤维团23。这样，转台可临时旋转至一个超出第一分度卷绕位置的位置，比如，直至约90°-120°，以减小空管状芯的缠绕角，这样可增加传送的安全性和效率。在这种过旋转的过程中，进入的或向上的纤维并不与出去的或向下的纤维保持接触，也不需要一个机械臂去推进入的纤维以绕上空管状芯。这些简化降低了纱线缠绕的可能性和卷绕器的机械复杂度。在传送过程中，芯轴组件5的转速可以根据需要来加速或减速，以维持适当的纱线张力、将空管状芯提高转速等。比如，在纱线传送和转台从图6A所示位置旋转至图6B所示位置的过程中，可以降低完整纤维团23的转速，以形成一个能够缠绕在空绕线轴7上的纱线环。当纤维开始卷绕至管状芯7上时，其在空管状芯7和完整纤维团23之间被拉断。当纱线传送完成时，转台重新转回至图1中卷绕器A所示的位置，并在第一卷绕位置开始初始的卷绕。当卷绕器用于弹性纤维卷绕时，对于转台和芯轴组件基本上是共同旋转的运行来说，这种在纱线传送过程中的回转是一个短暂的例外。

如果在接触式卷轴16上发生纤维缠绕，缠绕去除导板17防止缠绕去除工具被与接触式卷轴间的摩擦偶然地带入至这样的位置：工具或缠绕会干扰横向导轨15、凸轮12和其他附近的部件。在传送时，低压空气可以短时吹过缠绕去除导板17的中心空部、并从导板壁上的孔向外吹向每个完整纤维团23(在图6B的点D)，以防止纱线环和/或断线与接触式卷轴16纠缠。在传送时，空气也可在空管状芯和完整纤维团之间(在图6B的点C)吹向纱线，使得当纱线断裂时，断线可被吹至其合适的纤维团上，不会与错误的纤维团纠缠在一起。

如图1所示，传送挡板6的截面为顶点反向连接的形式，有一个整体的结构和固定的形状。中心处宝石形的围栏为挡板提供了刚度。挡板可滑动地安装于芯轴组件5a和5b之间，使得每个顶点能够接近其对应的芯轴组件。传送挡板有两个作用：)就在传送后，当卷绕完成的纤维团23仍在旋转，其外侧纤维在切断后仍自由飘动时，挡板防止该自由端缠上空管状芯7；及)当纤维被臂26移位以准备传送、及在新管状芯上卷绕传送尾部时，挡板末端上的槽口(图中未示)防止正在卷绕的纤维被拉出完整纤维团23的外表面；槽口约为卷绕纤维团宽度的一半。当转台4旋转以准备传送时，传送挡板自动开始对正在传送的纤维起作用。

在装/卸位置，如图1卷绕器A中的完整纤维团23所示，气动缸9a(参见卷绕器C的截面)驱动卸载组件9向前移动。卸载开关9c由此压向纤维团23，并将其推离芯轴组件5。如果需要，可一次从芯轴组件上卸下多个纤维团。

再次参考图1的卷绕器A，在完整纤维团23从芯轴5上卸下后，传送挡板6从位置6a滑移至位置6b，如直线箭头所示，以适应管状芯7上正卷绕的新纤维团逐渐增大的直径。

当卷绕非弹性纤维时，卷绕器与卷绕弹性纤维有很多相同的特征，并以相似的方式进行操作。因此，这儿只描述不同的地方。区别包括：附装于框架侧面、而不是前表面的支撑，一个更小的摆臂旋转最小角(至少约5°)，使用带槽管状芯，转台与芯轴组件反向旋转，在纱线传送时没有过旋转的操作，传送臂设计和安装位置不同，及围绕接触式卷轴的缠绕角范围不同，约165°-220°。

图8A-D(对于非弹性纤维)与图1的A-D部分对于弹性纤维相似，但是没那么详细，并只展示了卷绕器的一个方向，而不象图1中还有背-对-背的对称图象。

图8A同图1的部分A类似，但为其对称图象。空的带槽管状芯7安装于芯轴组件5a上，而非弹性纤维1正开始卷绕至空管状芯上。完整纤维团23已可卸载，在其卸载后，可滑动的传送挡板6将滑离芯轴组件5a，滑向芯轴组件5b。在卷绕过程中，转台在分度位置之间按箭头8c的方向(从该方向看为顺时针)快速旋转，而芯轴组件按箭头8b的方向(从该方向看为逆时针)旋转。这样，将非弹性纤维卷绕至本发明的卷绕器上时，芯轴组件与其所安装的转台反向旋转(“反转”)。每个管状芯带有一个切出的圆周槽(图中未示)，以在纱线传送过程中钩住并容纳非弹性纤维，使得纤维断开并开始卷绕至空管状芯上。

图8B同图1的部分B类似，并显示了部分卷绕的纤维团11压向接触式卷轴16，因此将摆臂18移至一个更接近垂直的位置。图中没有显示完整纤维团23，因为其已卸载。可滑动的传送挡板6已被移动得靠近芯轴组件5b。图8C同图1的部分C类似，并显示了按箭头8c的方向旋转至第二分度卷绕位置的转台4。结果，摆臂18移至了一个更偏离垂直的位置。图8D同图1的部分D类似(但成对称图象)，并显示了完整纤维团23，已准备将纱线传送至安装于芯轴组件5b的空管状芯7上。由于转台在分度位置之间的旋转方向，对于非弹性纤维来说，围绕接触式卷轴16的缠绕角范围小于弹性纤维，约为165°-220°。摆臂18再次移回一个更垂直的位置。

如图7所示，在纱线传送时，通过转台4按箭头8c的方向旋转至第一分度卷绕位置，空管状芯7被移至与非弹性纤维相接触，而芯轴组件5以8b的方向旋转，与箭头8c的方向及纤维1的运动方向相反。纤维将在完整纤维团23和空管状芯7之间被拉断，并被管状芯上的一个半圆周槽(图中未示)钩住，然后纤维将开始卷绕至新管状芯上。当卷绕非弹性纤维时，在纱线传送过程中不需要“过”旋转。

用于弹性和非弹性纤维的卷绕器的另一个不同是：传送尾臂的安装位置和设计。在图7和8中，臂29安装于卷绕器侧面(图中未示)上的支撑部件19c上。在纱线传送过程中(图7)，尾臂向上转动，使得传送尾板29a进入纤维1在芯轴组件5a与传送挡板6之间的路径中。图9显示了传送尾臂29的另一个视图，其中传送尾臂29安装于支撑19c上。可以看出，板有一条锯齿边，在每个锯齿的底部有一个小槽口30。图中显示了板29a与空管状芯7的关系，在管状芯上切出了半圆周槽或槽口32。显示的管状芯7安装于芯轴组件5上。

运行时，在板29a钩住纤维且每条纤维下滑至锯齿的槽口30中之后，板可以暂时地沿其轴线、按箭头31的方向移动，使得纤维被挤入旋转的管状芯7上的槽口32中，且纤维被钩住；该挤的动作增加了传送的可靠性和准确性。芯轴组件5连续的旋转将纤维在管状芯7和完整纤维团(图中未示)之间拉伸，直至纤维断裂。

Claims (18)

1.一种用于卷绕合成的连续弹性纤维的卷绕器，包括：

(a)一个带有一前表面的框架；

(b)一个安装于所述表面上且与所述表面垂直的支撑部件；

(c)一个被驱动的转台，其带有一根轴，并可旋转地安装于所述表面上；

(d)带有一根轴的第一驱动芯轴组件和第二驱动芯轴组件，芯轴组件可旋转地安装于转台上位于转台轴线相对两侧，所述芯轴组件能够使管状芯安装于其上；

(e)一个带有一根轴的自由旋转的接触式卷轴，所述卷轴安装得基本平行于第一和第二芯轴组件并位于转台轴所处的水平面之下；及

(f)一个横向组件，包括一个横向凸轮，安装于接触式卷轴附近且与之轴向平行，使得通过横向组件的纤维能够沿接触式卷轴横向前后移动，横向组件和接触式卷轴安装于一个悬垂摆臂上，摆臂可枢转地安装于支撑部件上并能够至少旋转7°；

其中，安装转台、第一和第二芯轴组件、摆臂、横向组件及接触式卷轴，以使得

(i)转台至第一分度卷绕位置的旋转能促使安装于第一芯轴组件上的管状芯靠到接触式卷轴，以进行纤维团的部分卷绕；

(ii)在转台快速旋转至1-4个随后的分度卷绕位置及在这几个位置之间快速旋转时，位于第一芯轴组件上的部分卷绕的纤维团能够与接触式卷轴保持接触；

(iii)转台至最终位置的旋转能将纤维团置于第一芯轴组件上，以将其卸下，并能够促使位于第二芯轴组件上的管状芯靠到进行第一位置卷绕的接触式卷轴；

(iv)绕接触式卷轴的纤维缠绕角约为180°-225°；及

(v)至少约99％的卷绕发生于分度位置。

2.根据权利要求1所述的卷绕器，其特征在于，带有两个随后的分度卷绕位置，其中：

(a)摆臂至少能够旋转约10°；

(b)在转台从第一分度卷绕位置至第一个随后的卷绕位置和第二个随后的卷绕位置的每一次转动过程中，摆角至少约35°；及

(c)在卷绕过程中，转台和芯轴组件同向旋转。

3.根据权利要求2所述的卷绕器，其特征在于，带有一个随后的分度卷绕位置，其中在转台从第一分度卷绕位置至第一个随后的卷绕位置的转动过程中，摆角为40°-50°。

4.根据权利要求2所述的卷绕器，其特征在于，进一步包括一个安装于框架上的纤维团卸载组件和一个整体式固定结构的、带槽口的传送挡板，挡板为顶部反向互连的形式，其可滑动地安装于转台上。

5.根据权利要求2所述的卷绕器，其特征在于，进一步包括安装于摆臂上的传送拍击板、传送尾部凸轮和传送尾臂，其中接触式卷轴的一端由一个轴承支撑横杆来支撑。

6.根据权利要求2所述的卷绕器，其特征在于，所述卷绕器组成一组包括两个卷绕器的卷绕器组，所述卷绕器组竖直固定在一个支撑部件上，有一个自拉紧导轨安装于支撑部件上，一个用铰链连接的顶出杆安装于导轨附近，以便当其前移时，该板阻止纤维进入导轨。

7.一种用于卷绕合成的连续弹性纤维的方法，包括如下步骤：

(a)纤维通过一个凸轮驱动的横向导轨进入，以约180°-225°的缠绕角绕上一个带有一根轴的接触式卷轴；

(b)将纤维卷绕到一个位于第一卷绕位置的第一分度管状芯上，以形成一个部分卷绕的纤维团；

(c)快速移动部分卷绕的纤维团至1-4个随后的分度卷绕位置，以及在这些位置之间快速移动；

(d)在每一个随后的分度卷绕位置上，卷绕纤维至部分卷绕的纤维团上，以形成一个完全卷绕的纤维团，至少约99％的卷绕发生于分度位置；

(e)将完全卷绕的纤维团快速移动至一个最终位置，以将其卸下，并同时将第二管状芯移动至第一卷绕位置；

(f)将纤维从完全卷绕的纤维团转移至第二管状芯；及

(g)卷绕纤维至第二管状芯上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中：

(a)在步骤(c)中，快速移动部分卷绕的纤维团至两个随后的分度卷绕位置，以及在这两个位置之间快速移动；

(b)在每次随后的运动中，摆角至少约为35°；及

(c)该运动的方向与管状芯卷绕方向相同。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，将部分卷绕的纤维团快速移动至一个随后的分度卷绕位置，在该运动过程中，摆角约为40°-50°。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括一个另外的步骤：在从完全卷绕的纤维团传送纤维至第二管状芯时，将第二管状芯暂时移动至一个第一卷绕位置之外的位置。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：

(a)将完全卷绕的纤维团从卷绕器上卸下；

(b)将第二空管状芯安装于卷绕器上的最终位置；及

(c)将一个整体式固定结构的、顶部相对方向连接的、带槽口的传送挡板从第二管状芯附近的一个位置滑动至空管状芯附近的一个位置。

12.一种用于卷绕合成的连续非弹性纤维的卷绕器，包括：

(a)一个带有一前表面和一侧面的框架；

(b)一个安装于所述侧面上且与所述前表面垂直的支撑部件；

(c)一个被驱动的转台，其带有一根轴，并可旋转地安装于所述表面上；

(d)带有一根轴的第一驱动芯轴组件和第二驱动芯轴组件，芯轴组件可旋转地安装于转台上，位于转台轴线相对两侧，并能够使带槽管状芯安装于其上；

(e)一个自由旋转的悬臂接触式卷轴，带有一根轴，并安装得基本平行于第一和第二芯轴组件，并位于转台轴所处的水平面之下；及

(f)一个横向组件，包括一个横向凸轮，安装于接触式卷轴附近且与之轴向平行，使得通过横向组件的纤维能够沿接触式卷轴横向前后移动，横向组件和接触式卷轴安装于一个悬垂摆臂上，摆臂用枢轴安装于支撑上并能够至少旋转约5°；

其中，安装转台、第一和第二芯轴组件、摆臂、横向组件及接触式卷轴，以使得

(i)转台至第一分度卷绕位置的旋转能促使安装于第一芯轴组件上的带槽管状芯靠到接触式卷轴，以进行纤维团的部分卷绕；

(ii)在转台快速旋转至一至四个随后的分度卷绕位置及在这几个位置之间快速旋转时，位于第一芯轴组件上的部分卷绕的纤维团能够与接触式卷轴保持接触；

(iii)转台至最终位置的旋转能将纤维团置于第一芯轴组件上，以将其卸下，并能够促使位于第二芯轴组件上的带槽管状芯靠到进行第一位置卷绕的接触式卷轴；

(iv)绕接触式卷轴的纤维缠绕角约为165°-220°；

(v)至少约99％的卷绕发生于分度位置；及

(vi)转台和芯轴组件反向旋转。

13.根据权利要求12所述的卷绕器，其特征在于，带有两个随后的分度卷绕位置，其中在转台从第一分度卷绕位置至第一个随后的卷绕位置以及第一个随后的卷绕位置与第二个随后的卷绕位置之间的转动过程中，摆角至少约35°。

14.根据权利要求13所述的卷绕器，其特征在于，进一步包括一个安装于框架上的纤维团卸载组件和一个整体式固定结构的、顶部相对方向连接的、带槽口的传送挡板，所述挡板可滑动地安装于转台上。

15.根据权利要求13所述的卷绕器，其特征在于，进一步包括一个安装于摆臂上的边缘平滑的传送拍击板和一个安装于支撑上的传送尾臂。

16.一种用于卷绕合成的连续非弹性纤维的方法，包括如下步骤：

(a)纤维通过一个凸轮驱动的横向导轨进入，以约165°-220°的缠绕角绕上一个接触式卷轴；

(b)将纤维卷绕到位于第一分度卷绕位置的第一带槽管状芯上，以形成一个部分卷绕的纤维团；

(c)快速移动部分卷绕的纤维团至一至四个随后的分度卷绕位置，以及在这些位置之间快速移动，移动的方向与管状芯卷绕的方向相反；

(d)在每一个随后的分度卷绕位置上，卷绕纤维至部分卷绕的纤维团上，以形成一个完全卷绕的纤维团，至少约99％的卷绕发生于分度位置；

(e)将完全卷绕的纤维团快速移动至一个最终位置，以将其卸下，并同时将第二带槽管状芯移动至第一卷绕位置；

(f)将纤维从完全卷绕的纤维团转移至第二管状芯；及

(g)卷绕纤维至第二管状芯上。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，快速移动部分卷绕的纤维团至两个随后的分度卷绕位置，以及在这两个位置之间快速移动；在每次该运动中，摆角至少约为35°。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：

(h)将完全卷绕的纤维团从卷绕器上卸下；

(i)将第二空带槽管状芯安装于卷绕器上的最终位置；及

(j)从第二管状芯附近的一个位置将一个整体式Z形的、结构固定的、带槽传送挡板滑动至空管状芯附近的一个位置。

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