CN1138693C - 一种为提高换纱成功率而对卷纱管处理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理用纸管制成的卷纱管的方法和装置，以便该卷纱管具有较高的换纱成功率。这种处理卷纱管的方法，具有这样的步骤，即将一刀具压入到一由纸管制成的卷纱管的一预制的夹纱槽的槽口中，其中至少该卷纱管的表面层由纸制成，且是在卷纱管端部表面上形成一沿圆周方向上延伸的夹纱槽，以将该槽口的纵向方向的整个长度的至少20%的长度扩宽。本发明处理卷纱管的装置涉及使得所述方法能有效实施的一种装置。

Description

一种为提高换纱成功率而对 卷纱管处理的方法和装置

本发明涉及一种为提高换纱成功率而对卷纱管进行处理的方法和装置。

更具体地说，本发明涉及一种处理用纸管制成的卷纱管的方法和装置，以便该卷纱管具有较高的换纱成功率。

本发明的方法和装置被用来处理卷纱管的夹纱槽，以加宽其宽度，并且本发明的装置被用来实施所述的处理。

本发明的方法和装置可以用于下列两种情况。

在第一种情况下，该技术可以用作这样一种工艺，即能回收利用曾经用来将纱线卷绕在其上然后又将其上的纱线用完的空的卷纱管。

在第二种情况下，该技术可被用作一种处理新纱管的工艺，以在其第1次使用时提高换纱成功率。

在两种情况下，按本发明处理过的卷纱管比不按本发明处理的同样的卷纱管的换纱成功率要高。

一般来说，用在纤维生产加工中的卷纱管大多是由纸管制成的。

当绕在纸管制的卷纱管上的纱线在机织和针织工艺中用完后，纱管大多被扔弃而不回收利用。

然而，近些年来，人们强烈主张保护全球资源和环境，而且，可以说，扔弃大量的用过的卷纱管是一种全球资源的浪费。这样作还增加了对环境的破坏和加大了纤维生产的成本。

鉴于上述的观点，如何循环使用已用过的纸管而不扔弃它们，开始成为人们认真探讨的问题。

在用纱线卷绕机将纱线卷绕到纱管上时，重要的是，要平滑地在纱管上生成引线。

一般说来，为了保证平滑的生头，就要在纱管一端的表面上形成一沿圆周方向延伸的夹纱槽。

然而，在纱管由纸管制成的情况下，主要由于纸管的吸湿作用，在如上所述的纱管的一端的表面上形成的夹纱槽，将随时间的推移而倾向于闭合。因此，尽管打算对其再回收利用，也很难让纱线进入到该使用过的纱管的夹纱槽中，这就降低了生头的成功率或换纱成功率，因此降低了纤维的生产率。

即，这种夹纱槽闭合的现象已成为阻碍卷纱管进行回收利用的原因。

采用新的纱管如同使用过的纱管一样，也会产生夹纱槽因吸湿作用而闭合的现象，在使用新纱管的情况下，如果出现闭合现象，也将降低生头或换纱成功率。

本发明的第一个目的是，提供一种处理卷纱管的方法来提高换纱成功率，该方法可以用作这样一种技术，即使得曾经用来卷绕纱线并将纱线用完的空的卷纱管可以回收利用。本发明的目的还包括提供一种适用于该方法的处理卷纱管的装置。

本发明的第二个目的是提供一种处理卷纱管的方法来提高换纱成功率，该方法可以用作一种处理新的卷纱管的技术，以在其第一次使用时提高换纱成功率。本发明的目的还包括提供一种适用于该方法的处理卷纱管的装置。

由于上述夹纱槽闭合的现象更明显的出现在使用用过的纱管时而不是使用新纱管时，因此，当本发明的方法用于用过的纱管的回收利用的目的时更为有效。

本发明实现上述目的的处理卷纱管的方法具有下列步骤，即将一刀具施压并插入到一由纸管制成的卷纱管的一预制的夹纱槽的槽口中，其中至少该卷纱管的表面层由纸制成，且是在卷纱管端部表面上形成一沿圆周方向上延伸的夹纱槽，以将该槽口的纵向方向上相对于整个长度至少20％的长度扩宽。

在纱管第一次使用前或在回收利用的情况下，如果对一刀具施压并插入一卷纱管的预成形的夹纱槽口，以将该槽口的纵向方向的整个长度的20％以上的长度，最好其整个长度的35％以上的长度扩宽，那么在纱管的使用中，将会提高生头的成功百分率。

本发明的处理卷纱管的装置，包括一纱管夹持装置，用于夹持由纸管制成的卷纱管，其中至少该卷纱管的表面层由纸制成，而且在卷纱管端部表面上形成一沿圆周方向延伸的夹纱槽；一用来探测纱管夹持装置上卷纱管槽口的探测器；一刀具；一根据该探测器探测的信号，将刀具和纱管夹持装置的至少一个移动到刀具和槽口相互面对的位置以及对该刀具施压并将其插入槽口的控制器。

如上所述，设置了一用于探测槽口位置的探测器，一刀具和槽口根据该探测器探测的信号被定位以使其相互面对。这样，卷纱管的夹纱槽口便被自动地进行扩宽处理。

附图的简要说明

图1是一示意的典型视图，其示出了本发明处理卷纱管的装置的一个实施例。

图2是一示意的典型视图，其示出了按本发明处理的卷纱管和一个刀具之间的相互关系。

图3是一示意的典型视图，其示出了作为本发明另一实施例的卷纱管和刀具之间的相互关系。

图4是一示意的典型视图，其示出了作为本发明又一个实施例的卷纱管和刀具之间的相互关系。

图5是一示意的典型视图，其示出了作为本发明的再一个实施例的卷纱管和刀具之间的相互关系。

图6是一示意的透视图，其示出了用于本发明的卷纱管的一个实施例。

图7是一典型的图示，其示出了一形成于本发明采用的卷纱管上的夹纱槽；(A)是一展开图，(B)为(A)的X-X剖视图，而(C)为(A)的Y-Y剖视图。

本发明的最佳实施例

在本发明中，其槽被加宽的卷纱管，由一种纸管制成，至少其表面层由纸构成。

该卷纱管可以全部是纸制的纸管，或只是其表面层由纸制成而其内层由一种金属管或树脂管制成。在两种情况下，夹纱槽都是在管端表面的周向形成。

当纸层的厚度为3mm或更厚时，纸管上夹纱槽的暂时闭合的趋势会特别明显。因此，在本发明用于卷纱管时，对于具有3mm以上厚度的纸层的纸管特别有效。

在本发明中，用于加宽夹纱槽的刀具不受特别的限制，可以是一种盘式刀具、扇形旋转刀具、直刀具或类似的刀具等等。最好刀具尖处的截面形状是V-形的或具有类似的形状。有利的是，刀刃形状在纵向上是直的或沿其槽具有波形结构。

当刀具被施压并被插入到所述的槽中时，理想的是，纱管由纱管夹持装置支承在其内表面上。如果纱管被支承在其内表面上，那么可以防止纱管因受到作用到纱管的径向方向上的刀具的压力而产生的变形或偏心，以及防止该槽在深度方向的破裂。

重要的是，将该槽在纵向方向上扩宽至少一个相应于槽的整个长度的20％的长度。

更有利的是，将该槽在纵向方向上扩宽至少一个相应于槽的整个长度的35％的长度，并且最有利的是在纵向方向上在槽的整个长度上都扩宽。

该槽扩宽的长度可以是大致连续的或大致不连续的，只要其相应于整个槽的长度的20％以上即可。

在槽的深度方向和纵向方向同时扩展槽的宽度也是重要的。

通过将刀刃往深度方向压入或插入到槽中，可以实现在深度方向的扩宽。当槽在深度方向被扩宽时，可能出现这样的情况，即从该槽向管端的剪切力在端部作用在该纸管上，将会使槽的底部裂开。因此，理想的是，使用一块增强的板材来稳定开槽侧的管端。

当在纵向方向上处理该槽而使其加宽的时候，理想的是，刀具主要只是在槽的深度方向作相对移动，并且基本上不在纱管的周向作相对移动。如果刀具在纱管的周向作相对移动，就可能出现这样的情况，即槽壁将部分地被刮离或部分地作为毛口浮现出来。此外，由于作为表面层的纸层一般被处理成很硬的材质，因此当对该槽进行扩宽的时候，如果刀具在纱管的周向相对移动，则需要很大的力矩，因此使得加工很困难。

为了使刀具主要只在纱管的径向方向作相对移动，在纵向方向上处理该槽使其加宽，如果刀具是旋转刀具的话，只需要使旋转刀具和纱管以相同的圆周速度在相同的圆周方向旋转，并保持刀刃插入在槽中即可。如果刀具是类似于小刀这样的直刀，则只需要在槽的速度方向往复移动刀刃并对纱管作小量的旋转即可，并可随时将刀具移出槽口。

对于固定刀具来说，理想的是，在纱管的轴线方向上弹性地支承纱管。

如果弹性地支承刀具，则很容易将其插入到槽中，并当刀具插入到槽中时，可以避免导纱部件的损坏。为了描述这种弹性的支承，例如，可参照图1，用于安装刀具并对其施压和使其插入的轴，通过一金属弹簧18而被固定和支撑，该弹簧从纱管纵向的两侧靠在轴上。

可以手动地加宽卷纱管的槽，但是最好使用一种自动装置，因为这样可以提高处理的效率。

作为一种自动处理装置，一探测槽位置的探测器和所述的刀具，围绕着由纱管夹持装置支承的卷纱管进行安装。而且，如果配备一控制器，来根据探测器探测到的槽的位置信号，至少移动刀具和纱管夹持装置的其中之一，使刀具或槽相互面对，以对刀具施压并将其插入到槽中的话，可以进行自动化的扩宽。

探测槽位置的探测器并不受到特别的限制，然而，优选的是一种如光学传感器这样的非接触式探测器。该探测器应该能够探测到槽在纱管的轴向位置并探测到在纱管的周向位置。为此，有利的是，探测器能够相对于纱管在纱管的周向作相对移动并也能够在纱管的周向绕纱管轴的中心作相对移动。更有利的是，探测器可以在纱管的轴向移动，而卷纱管可以绕纱管的周向转动。

本发明还可以单独地提供一种处理卷纱管的槽而将其扩宽的工艺方法。

当要再利用使用过的卷纱管的时候，本发明的这种处理卷纱管的槽而将其扩宽的工艺方法也可以与另外一种纱管回收工艺结合。

例如，在本发明的工艺与一种对已使用过的和尺寸走样了的纱管的内径进行扩大的工艺结合时，用过的卷纱管可以更有效地被回收利用。

图1示出了本发明处理卷纱管的装置的一个实施例。

图1中，标号1表示一种新的卷纱管或用过的卷纱管。

卷纱管1如图6所示由纸管制成，并且在管一端的表面形成一在纱管的周向上延伸的夹纱槽2。优选的是，所形成的夹纱槽2由一夹纱部2a和一较该夹纱部2a宽的导纱部2b组成，如图7所示。

如图1所示，按上述构成的卷纱管1由一纱管夹持装置3支承。纱管夹持装置3由一对夹盘3a和3b组成。一个夹盘3a被连接到一个由轴承5可旋转支承的旋转轴4上并能够由马达7通过皮带6驱动。另一个夹盘3b由支承轴9通过一轴承8可旋转地支承，并通过气缸10可在轴向上移动。

夹盘3a和3b从两侧插入到卷纱管1中，以此方式从其内表面上将其支承，以致于它们的突缘可将卷纱管的端部进行调整。由于3a和3b用突缘调整卷纱管1的端部(特别是槽口2侧的端部)，并支承着卷纱管1的内表面，因此，防止了在刀具11插入到槽口2中时引起的槽底的毁损。

此外，在卷纱管1的圆周外侧，安装了一用作刀具11的盘式刀具。该刀具由支承轴12支承，而缸体13的作用是使刀刃在一个适当的位置上往复运动，而在所述的适当位置上，刀刃被压靠在卷纱管1的表面。为了将刀刃的位置对准固定，在刀具11的附近，设置一调节刀具11的垂直位置的高度调节定程器14，以便可以调节刀刃的穿透深度。另外，借助致动器15的作用，可以使刀具11在平行于卷纱管的轴向上往复运动。

另外，在卷纱管1的圆周外侧，安装一用于探测槽口2的位置探测器16。例如，一种光学传感器可用于这种探测器，而通过参照光线从该光学传感器发出再从纱管表面返回到该光学传感器所花的时间或参照纱管表面和槽口之间的亮度差异等，可以探测到有无槽口2，探测到槽口2在纱管的轴向上离纱管端部(与夹盘3a的接触面)的距离L以及槽口2在纱管周向上的位置。

由探测器16探测到的槽口的位置信号被送到一控制器17，该控制器17自动地控制如象马达7和致动器15这样的驱动装置。另外，如上所述，刀具11可采用一种金属弹簧18弹性地支承。

如下所述，可利用本发明的处理装置对卷纱管进行处理。

首先，在卷纱管1设置在纱管夹持装置3的情况下，探测器16在纱管的轴向上移动并探测到槽口2的位置。探测信号被送到控制器17并且将此信号与此刻刀具在纱管的轴向上的位置和槽口2在纱管的周向上的位置作比较，并根据该相对差异，将驱动信号从控制器17分别传输到马达7和致动器15。

传到致动器15的命令使得刀具11在纱管的轴向上移动到面对槽口2的位置上。传到马达7的命令使得卷纱管1在卷纱管的周向上旋转到面对开始压进槽口2的位置。

在卷纱管1的位置和刀具11的位置如上所述分别设置好之后，驱动缸体13以降低刀具11，将刀刃压进并插入到该槽口2。然后，驱动马达7来旋转卷纱管1。如图2所示，由于刀具11与卷纱管1一起旋转，并使刀刃一直插入到槽口2中，因此要扩宽的槽口2在纵向方向上受到处理。

该扩宽处理应该使得在纵向方向上的覆盖范围至少是槽口整个长度的20％以上。有利的是，其覆盖范围至少是槽口2的整个长度的35％以上，最好是其覆盖范围是槽口的整个长度。

在上述所做的扩槽处理中，由于刀具11的刀刃与卷纱管1在相同的圆周方向上并以相同的圆周速度旋转，实际上在刀具11和槽口2之间，在纱管的圆周方向上不发生任何的相对运动，因此，槽口壁不会出现被剥离的现象或不会浮现出毛刺的现象。

如上所述，由于在槽口的扩宽处理中，卷纱管1的槽口2和刀具11之间沿纱管的周向上不会出现任何实质上的相对运动，因此，如图3所示，也可以采用一种扇形的刀具来代替盘形刀具。该扇形的刀具11a由支承轴12a可旋转地支承并可与卷纱管1一起旋转。

另外，如图4的实施例所示，也可采用一种直的片刀作为刀具11b。在该实施例中，刀具11b的尖部可以往复地出入槽口2，并且只要刀刃一离开槽口2，卷纱管1就轻微的转动一个角度。

图5进一步示出了另一个实施例。所用的刀具11c具有一其半径几乎等于槽口2底部半径的弧形刀刃。在该实施例中，只需将刀具11c的弧形刀刃压进和插入到达槽口2的底部，就可一次完成扩宽处理。此外，由于在纱管的周向上无相对运动，槽口既不发生剥离也不会出现毛刺。

根据本发明处理的卷纱管可有效地用于合成纤维如尼龙和聚酯纤维的生产。特别是用于2000m/分的高速卷纱管，它们包括新的卷纱管或采用回收利用的用过的卷纱管。

下面具体参照实施例和对比实施例对本发明进行描述。

实施例1-4，和对比实施例1和2。

准备1600个卷纱管。每一个纱管由完全用纸层形成的纸管构成，其内径为120mm，其壁厚为6mm，并具有一槽口2(在纱线夹持部的表面开口的宽度为1.5mm，里侧台阶的宽度为0.25mm，3.5mm深，整个长度为300mm)，如图7所示，该槽口由一导纱部和一纱线夹持部组成，并且位于在纱管的轴线上离管端10mm的位置上。

每一纱束由7根长丝组成的20旦尼尔的尼龙6由熔喷纺制，并以5000m/分的速度将其卷绕到这些卷纱管上。为了卷绕，采用了一种具有2个锭子而每个锭子又能装8个纸管的自动换纱式卷绕机，其中，只要每个纱管绕有7.5kg纱线重量的卷装(直径为365mm)，就进行自动换纱。

这些纱线的卷装被提供到一假捻变形成纱机上，并大约2个月以后将纱管返回。该空卷纱管的槽口，其表面开口宽度已经闭合到0.7mm，且里侧台阶的宽度为0.08mm。

在这些用过的纸管中，采用图1的纱管处理装置，将40个纸管各处理加宽100％的长度(实施例1)、83％的长度(实施例2)、33％的长度(实施例3)、20％的长度(实施例4)和10％的长度(对比实施例1)。其扩宽的宽度为新纱管的初始槽口宽度的90％-100％。

这些扩宽槽口的卷纱管可供再回收利用，在上述加工相同尼龙6的卷绕工艺中对生头的成功率(换纱成功率)进行了检测，其结果如表1所示。

作为对比实施例2，表1还示出了具有完全未扩宽槽口的40个用过纸管的生头成功率。

如表1所示，可以确认，在实施例1-3中，采用了本发明扩宽处理的纸管，纱线可以以几乎100％的换纱成功率进行换纱。

甚至在作为本发明的临界值的20％长度的情况下(实施例4)，在40个试验中换纱成功率也高达38％。考虑到在纤维加工业中的实际操作，可以肯定，接近20％处理长度的值应为临界值。如果处理长度小于该值，本发明的效果就不明显，并意味着处理是失败的。

实施例5和对比实施例3

即便是新的卷纱管，类似于用过的卷纱管那样，当让其在30℃和60％以上的湿度下搁置两周时，其槽口会闭合到0.7mm的表面开口宽和0.08mm的内侧台阶宽，如同使用过的纱管一样。

对于这些闭合的新的卷纱管，将40个纱管的槽口扩宽100％的长度(实施例5)。其扩宽的宽度为新纱管的原始槽口宽度的90％-100％。

采用这些扩宽的卷纱管在上述加工相同尼龙6的卷绕工艺中对生头的成功率(换纱成功率)进行了检测，其结果如表1所示。

作为对比实施例3，表1还示出了具有闭合槽口的40个新卷纱管(这些纱管根本没有经过扩宽处理)的换纱成功率。

如表1可以看到的那样，在其卷纱管经过本发明的扩宽处理的实施例5中，纱线几乎以100％的成功率换纱。

作为对比，当使用闭合的新的卷纱管时，在40个试验中，有5次失败。

表1

	扩宽处理长度(mm)	换纱试验成功数/换纱次数
			实施例1	300(100％)	40/40
实施例2	250(83％)	40/40
			实施例3	100(33％)	39/40
实施例4	60(20％)	38/40
			实施例5	300(100％)	40/40
对比实施例1	30(10％)	34/40
			对比实施例2	0(％)	33/40
对比实施例3	0(0％)	35/40

工业实用性

本发明的处理卷纱管的槽口的方法和装置可以提高换纱的成功率，并能够用于纤维行业中纤维生产的纱线卷绕工艺。

特别是当纱线被卷绕到由纸管制成的卷纱管上的情况下，纱线可以以高的换纱成功率卷绕。

本发明的方法和装置可以用于下列典型的情况。

在第一种情况下，该技术可以用作这样一种工艺，即能回收利用曾经用来将纱线卷绕在其上然后又将其上的纱线用完的空的卷纱管。

在第二种情况下，该技术可被用作一种处理新的卷纱管的工艺，以在其第一次使用时提高换纱成功率。

Claims (6)

1、一种处理卷纱管的方法，它具有这样的步骤，即向一刀具施压并插入到一由纸管制成的卷纱管的一预制的夹纱槽的槽口中，至少该卷纱管的表面层由纸制成，而且在卷纱管端部表面上形成一沿圆周方向上延伸的夹纱槽，以将该槽口的纵向方向的整个长度的至少20％的长度扩宽。

2、根据权利要求1所述的处理卷纱管的方法，其特征在于，由一纱管夹持装置支承该卷纱管，并且安装一用于探测卷纱管的槽口位置的探测器，以便刀具和卷纱管中的至少一个可以根据由该探测器探测到的值来移动，以使刀具和槽口相互面对，然后将刀具压入该槽口中。

3、根据权利要求1或2所述的处理卷纱管的方法，其特征在于它具有这样的步骤，即对曾经用来将纱卷绕到其上之后又将纱线用完的卷纱管进行处理，以便回收利用。

4、根据权利要求1或2所述的处理卷纱管的方法，其特征在于它具有这样的步骤，即对第一次使用的新卷纱管在使用之前进行处理。

5、一种处理卷纱管的装置，具有一纱管夹持装置，用于夹持由纸管制成的卷纱管，其中至少该卷纱管的表面层由纸制成，且是在卷纱管端部表面上形成一沿圆周方向上延伸的夹纱槽；一用来探测纱管夹持装置上卷纱管槽口的探测器；一刀具；一根据该探测器探测的信号，将刀具和纱管夹持装置的至少一个移动到刀具和槽口相互面对的位置以及对该刀具施压并将其插入槽口的控制器。

6、根据权利要求5所述的处理卷纱管的装置，其特征在于，该纱管夹持装置有一个接触面以将槽口侧的卷纱管的端部进行调整。

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