CN1386695A - 纱线缠绕装置以及生产纱线卷装的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在心轴和马达转轴的连接部分带有装配结构的纱线缠绕装置,其中装配结构是由设在马达转轴端面的孔和插入该孔的心轴端部构成,或者是由设在心轴端面的孔和插入该孔的马达转轴端部构成。在连接部分,装配结构形成了一种偏差控制机构,可依靠马达转轴的刚性来支承心轴,从而使心轴和马达转轴的偏差基本上相互一致。

Description

纱线缠绕装置以及生产纱线卷装的方法
技术领域
本发明涉及一种能够以高速缠绕纱线的纱线缠绕装置和生产纱线卷装的方法。
背景技术
近来，生产合成纤维的加工速度被不断提升以实现高产量、高品质和其它的好处，绕线速度为5,000米/分钟或以上的生产合成纤维的工艺已变得十分普遍。
另一方面，正在设法制造在实际使用中能够以7,000米/分钟或以上的速度卷绕纱线的纱线缠绕装置。
而且，正在尝试是否可以将绕线机中的绕线筒架做得更长，这样就可以降低生产成本并提高合成纤维生产中的生产率。
在这种情况下，从而促使研制具有较长长度并能够高速旋转的绕线筒架。研制过程中所遇到的最大问题是如何控制长绕线筒架在高速旋转时所产生的振动。
如日本专利2751551B、日本实用新型02-015888B或日本专利08-175753A中披露的用于高速绕线机的绕线筒架。其中披露的绕线筒架的结构在图13中示出。
在图13中，绕线筒架30包括圆筒部件31，上面可拆卸地安装有四个圆筒形的绕线筒100。圆筒部件31里面设有中心体36。心轴34的一个端部(左端部)固定在中心体36上。心轴34另一个端部(右端部)的端面对着马达38的马达转轴39的一个端部(左端部)的端面。在马达外壳37上固定有管状支承件33。与管状支承件33的固定端相反的端部位于圆筒部件31的内侧。心轴34布置在管状支承件33的内侧。用来支承心轴34的轴承35可旋转地安装在管状支承件33的内侧。心轴34的右端部和马达转轴39的左端部与弹性联轴节40相连，其中弹性联轴节40是将马达转轴39的转矩传递给心轴34的转矩传递机构。在绕线筒架30的圆筒部件31上设有将绕线筒100可拆卸地夹持在圆筒部件31上的绕线筒夹持装置32。在马达转轴39和心轴34中分别设有用来使绕线筒夹持装置32工作的压缩空气输送孔道39a和34a。
图14示出了将马达转轴39的转矩传递给心轴34的转矩传递机构即弹性联轴节40的细节。在图14中，心轴34的旋转轴线与马达转轴39的旋转轴线基本上是相互重合的。心轴34的右端部与马达转轴39的左端部是相互面对的，且中间留有间隙。心轴34的右端部和马达转轴39的左端部与弹性联轴节40相连，使得马达转轴39的转矩能够传递给心轴34。密封件41插入心轴34的右端部与马达转轴39的左端部之间的间隙部分。密封件41可以阻止通过压缩空气输送孔道39a和34a输送的压缩空气从间隙部分漏出。
心轴34的右端部和马达转轴39的左端部之间的传统连接部分只是简单地设置了转矩传递机构和压缩空气输送机构。但不包括用来刚性支承心轴34偏差的结构。
日本专利02-225268A、日本专利2751551或日本专利08-175753A中披露了通过改进绕线筒架中圆筒部件的形状或材料可以实现高绕线速度。
曾经设法利用具有绕线筒架轴向长度(绕线筒的总长度)的圆筒部件来稳定地以6,000米/分钟或以上的绕线速度卷绕纱线。但令人遗憾的是，只是通过改进绕线筒架中圆筒部件的形状或材料并不能制造出符合这种要求的绕线机。
本发明人发现由于对着马达转轴的心轴端部的偏差所引起的振摆回转会导致振动。在这种情况下，不可能实现心轴的高速旋转，来达到6.000米/分钟或以上的绕线速度。
很清楚通过改进包含绕线筒架和心轴的结构的固有频率已不能实现超过一定水平的高速。尽管在此以前采取了改进绕线筒架的圆筒部件的固有频率的措施，因为心轴的振动不仅仅是由圆筒部件的振动引起的。
发明内容
本发明的目的是要提供一种能以7,000米/分钟或以上的绕线速度卷绕纱线的纱线缠绕装置，其中绕线筒架(长绕线筒架)上安装有绕线筒的部分的轴向长度为1,200毫米以上，且绕线筒的内径不超过125毫米。
本发明的另一个目的是要提供一种生产纱线卷装的方法，其中使用了本发明的纱线缠绕装置。
用来实现这些目的的本发明的纱线缠绕装置包括：
(a)带有圆筒部件的绕线筒架，在圆筒部件的外圆表面上装有圆筒形的绕线筒；
(b)连接在绕线筒架上的心轴，主要用来水平支承绕线筒架并使绕线筒架旋转；
(c)支承心轴旋转的心轴轴承；
(d)转动心轴的马达转轴；
(e)支承马达转轴旋转的马达转轴轴承；和
(f)包括马达转轴和马达转轴轴承的马达；
(g)其中，心轴的旋转轴和马达转轴的旋转轴基本上是在同一直线上，且心轴的第一端部和马达转轴的第一端部相互面对；和
(h)心轴和马达转轴与用来将马达转轴的转矩传递给心轴的转矩传递机构相连；
其特征在于，心轴的第一端部和马达转轴的第一端部通过偏差控制机构相连，其中偏差控制机构依靠马达转轴的刚性来控制心轴的偏差。
在本发明中偏差控制机构最好包括装配结构，该装配结构是通过将心轴的第一端部插入设在马达转轴的第一端部端面上的孔中而形成，或者是通过将马达转轴的第一端部插入设在心轴的第一端部端面上的孔中而形成。关系式：
1.5≤(D1/d)≤3，和1.5≤(D2/d)≤3最好能够被满足，其中D1是靠近心轴的第一端部的轴承位置处的心轴直径，d是插入设在马达转轴的第一端部端面的孔中的心轴第一端部的直径，或者是插入设在心轴的第一端部端面的孔中的马达转轴第一端部的直径，而D2是靠近马达转轴第一端部的轴承位置处的马达转轴直径。
关系式：2≤(L/d)≤8最好也能够被满足，其中L是心轴第一端部和马达转轴第一端部的装配结构的轴向长度。
心轴第一端部与马达转轴第一端部的装配结构的配合面之间最好加入弹性元件。
弹性元件最好是用橡胶制成的。
构成绕线筒架的圆筒部件中最好带有中心体部分。心轴的第二端部连接在中心体部分上。管状支承件固定在纱线缠绕装置中相对于心轴和马达转轴的旋转是静止的部件上。管状支承件中与固定端部相反的端部位于圆筒部件内。且心轴轴承安装在管状支承件的内表面上。
绕线筒架的圆筒部件上安装绕线筒部分的轴向长度最好为1,200毫米以上。
转矩传递机构最好包括弹性联轴节。
转矩传递机构最好包括设在心轴第一端部与马达转轴第一端部的装配结构配合面之间的键连接。
安装在绕线筒架上的绕线筒的内径最好为125毫米以下。
一种可实现本发明目的的生产纱线卷装的方法，包括用本发明的纱线缠绕装置将纱线卷绕在由马达驱动的旋转绕线筒上，从而在绕线筒上形成纱线卷装。
卷绕纱线时的纱线线速度最好为7,000米/分钟以上。
附图说明
图1是根据本发明实施例的纱线缠绕装置的纵向剖视图。
图2是连接图1所示装置中心轴和马达转轴的连接部分第一个
实施例的纵向剖视图。
图3是连接图1所示装置中心轴和马达转轴的连接部分第二个
实施例的纵向剖视图。
图4是沿图2或3中I-I剖面的剖视图。
图5是连接图1所示装置中心轴和马达转轴的连接部分第三个
实施例的纵向剖视图。
图6是连接图1所示装置中心轴和马达转轴的连接部分第四个
实施例的纵向剖视图。
图7是沿图6中II-II剖面的剖视图。
图8是与图7所示实施例不同的另一个实施例的剖视图。
图9是图1中A部分的上半部的纵向放大剖视图。
图10是曲线图，示出了本发明的纱线缠绕装置中绕线筒架的旋转速度与振动值之间的关系。
图11是曲线图，示出了传统的纱线缠绕装置中绕线筒架的旋转速度与振动值之间的关系。
图12是用来生产纱线卷装的设备的示意性透视图，其中使用了本发明的纱线缠绕装置。
图13是传统纱线缠绕装置的纵向剖视图。
图14是连接图13所示装置中心轴和马达转轴的连接部分第四个实施例的纵向剖视图。
附图中标号的说明。1：绕线筒架，2：圆筒部件，3a-3h：弹性环，4a-4g：圆筒形间隔块，5：前盖，6：压紧机构，6a：片簧，6b：活塞，6c：O型圈，7：中心体部分，8：心轴，8a：压缩空气输送孔道，8b：键连接，8c：心轴的右端部(第一端部)，8d：两个平行段部分(非圆形横断面部分)，8e：两对平行段部分(非圆形横断面部分)，8f：装配结构，9：管状支承件，10：马达，11：轴承，12：马达转轴，12a：压缩空气的输送孔道，12b：键槽，12c：孔，12d：两个平行段部分(非圆形横断面部分)，12f：配合面，12e：两对平行段部分(非圆形横断面部分)，12g：马达转轴的左端部(第一端部)，13：弹性联轴节，14：马达外壳，15：轴承，16：定子，17：转子，18：绕线筒，20：环形弹性元件，21：键，22：圆筒形弹性元件，23：螺母，25：绕线筒夹持机构，30：绕线筒架，31：圆筒部件，32：绕线筒夹持机构，33：管状支承件，34：心轴，34a：压缩空气的输送孔道，35：轴承，36：中心体，38：马达，39：马达转轴，39a：压缩空气的输送孔道，39b：轴承，37：马达外壳，40：弹性联轴节，41：密封件，42：连接件，42a：齿部，43a：齿部，43：连接件，44：螺丝，46：键，47：键，48：橡胶体，48a：臂部，50：用来生产纱线卷装的设备，51：纺纱机，52：第一牵伸罗拉，53：第二牵伸罗拉，54：纱线拉紧装置，55：纱线分离导板，56：拉力传感器，57：横动支承导板，58：本发明的纱线缠绕装置，59：横动装置，60：接触辊，61：纱线卷装，62：机架，100：绕线筒。
具体实施方式
图1示出了本发明纱线缠绕装置的实施例。在图1中，绕线筒架1包括圆筒部件2。在圆筒部件2的中空部分设有中心体7。在圆筒部件2的中心体7左侧的中空部分内设有绕线筒夹持机构25和压紧机构6，其中绕线筒夹持机构25用来夹持沿绕线筒架1的外圆表面安装的绕线筒18，压紧机构6用来使绕线筒夹持机构25动作。
心轴8的一个端部(左端部)通过设在圆筒部件2的中心体7中的孔突出到中心体7左侧的中空部分内。心轴8左端部的圆周表面上带有螺丝和安装在螺丝上的螺母23。心轴8是用螺母23连接在中心体7上的。
马达10包括马达外壳14和马达转轴12。马达转轴12由两个安装在马达外壳14上的轴承15可旋转地支承。转子17安装在马达转轴12上，而定子16设在马达外壳14上。
在马达外壳14的一端固定有管状支承件9。管状支承件9的端部位于圆筒部件2的中心体7右侧的中空部分内，而心轴8布置在管状支承件9的中空部分内。心轴8由两个设在管状支承件9的中空部分内的轴承11支承。
绕线筒夹持机构25包括八个弹性环3a-3h、七个圆筒形间隔块4a-4g、前盖5和压紧机构6。八个弹性环3a-3h分别以预定的间距沿轴向套在圆筒部件2的外圆表面上。间距是通过设在相邻弹性环之间的七个圆筒形间隔块4a-4g分别调整的。通过这种结构，弹性环3a-3h分别布置在每个绕线筒18的两个侧边部分上。前盖5盖住圆筒部件2的中心体部分7左侧的中空部分开口面。前盖5的外缘与弹性环3a的侧面接触。压紧机构6位于中心体部分7左侧的中空部分内，并包括片簧6a、活塞6b和O型圈6c。由片簧6a产生的压紧力沿右方向作用在前盖5上。
图1中，管状支承件9固定在马达外壳14上。然而，对于纱线是手工更换且只有单个绕线筒架的纱线缠绕装置来说，管状支承件9可以固定在纱线缠绕装置的机架(未示出)上。对于纱线是自动更换且装有多个绕线筒架的纱线缠绕装置来说，管状支承件9可以固定在安装这些绕线筒架的转动架(未示出)上。
在图1中，心轴8的右端部(第一端部)和马达转轴12的左端部(第一端部)通过转矩传递机构相互连接。转矩传递机构包括将马达转轴12的转矩传递给心轴8的弹性联轴节13。心轴8是由马达10带动转动的，且旋转的心轴8是由马达10来制动的。
马达转轴12带有压缩空气输送孔道12a，而心轴8也带有压缩空气输送孔道8a。压缩空气是从压缩空气供应源(未示出)如空压机、送风机或类似的装置输送到压缩空气输送孔道12a中的。输送的压缩空气通过压缩空气输送孔道8a使位于圆筒部件2的中心体部分7左侧的中空部分内的中心体部分7和活塞6b之间的空间加压。通过加压作用，压紧机构6中的活塞6b和前盖5朝左方向移动而松开对绕线筒18的夹持作用。
图1中连接心轴8和马达转轴12的连接部分的第一个实施例在图2中示出。在图2中，如上所述，心轴8的右端部(第一端部)8c和马达转轴12的左端部(第一端部)12g通过转矩传递机构相连，转矩传递机构包括将马达转轴12的转矩传递给心轴8的弹性联轴节13。
而且，心轴8的右端部(第一端部)8c和马达转轴12的左端部(第一端部)12g的相连接还可通过包含装配结构的偏差控制机构进行。装配结构包括设在马达转轴12的第一端部12g端面上的孔12c和插入孔12c的心轴8的第一端部8c。在这种结构中，心轴8第一端部8c的直径小于心轴8主体部分的直径，具有较小直径的心轴8第一端部8c插入孔12c中。
沿装配结构轴线方向的配合面之间可加入弹性元件。图2中的弹性元件20包括具有圆形横断面的圆环，且心轴8的第一端部8c的外圆表面上装有若干个相互隔开的弹性元件20。
通过偏差控制机构，心轴8的第一端部8c借助于马达转轴12的刚性和弹性元件20的大变形量支承在马达转轴12上。由于有了支承结构，心轴8和马达转轴12在连接部分的各偏差状态(在偏差方向上的位移量)可以得到控制，使之相互之间基本上相同。
弹性元件20还起到密封件的作用，用来防止从压缩空气输送孔道12a输送到压缩空气输送孔道8a中的压缩空气通过心轴8的第一端部8c与孔12c之间的配合面泄漏出去。
按照其功能，弹性元件20最好是用NBR(腈基丁二烯橡胶)或氟橡胶制成的，肖氏硬度为50°至90°，该O型圈的线直径为1.2毫米至5.3毫米。所安装的弹性元件的数目最好是4至10个。
肖氏硬度为50°至90°且线直径为1.2毫米至5.3毫米的O型圈在市面上很容易得到。利用4至10个弹性元件可以确保基于刚性的支承作用。如果所安装的弹性元件的数目少于4个，就有可能出现达不到所要求的刚性的情况。当所提供的弹性元件达到10个时，可以获得足够的刚性。
图1中连接心轴8和马达转轴12的连接部分的第二个实施例在图3中示出。在图3所示的第二个实施例中，用圆筒形弹性元件22代替图2所示第一个实施例中的环形弹性元件20。图3所示第二个实施例中的其它结构与图2所示第一个实施例中的相同。
通过图3所示的偏差控制机构，心轴8的第一端部8c借助于马达转轴12的刚性和弹性元件20的大变形量支承在马达转轴12上。这与图2所示的偏差控制机构是相同的。由于有了支承结构，心轴8和马达转轴12在连接部分的各偏差状态(在偏差方向上的位移量)可以得到控制，使之相互之间基本上相同。
弹性元件22还起到密封件的作用，用来防止从压缩空气输送孔道12a输送到压缩空气输送孔道8a中的压缩空气通过心轴8的第一端部8c与孔12c之间的配合面出现泄漏。
按照其功能，弹性元件22最好是用NBR(腈基丁二烯橡胶)或氟橡胶制成的，肖氏硬度为30°至90°，并且是圆筒形的。
在这里肖氏硬度的下限为30°，低于上述O型圈的肖氏硬度下限。这是因为圆筒形件的坚硬部分的体积大于O型圈的坚硬部分的体积，因此在较低的肖氏硬度值下就可以达到基于刚性的支承作用。最高达到90°的肖氏硬度足以获得所要求的刚性。
图2或3所示的弹性联轴节13的横断面在图4中示出。在图2到4中，连接件42通过键46和螺丝44固定在靠近马达转轴12侧的心轴8端部(右端部)8c上。连接件43通过键47和螺丝45固定在靠近心轴8侧的马达转轴12端部(左端部)12g上。
连接件42带有两个相对的齿42a。连接件43也带有两个相对的齿43a。这两对齿42a和43a沿圆周方向相互错开90度角。
在齿42a和齿43a之间插入带有四条臂48a的橡胶体48。在这种结构中，通过将连接件42和43的两对齿42a和43a沿转动方向插入橡胶体48中形成连接，从而将马达转轴12的转矩传递到心轴8上。具有这种结构的弹性联轴节13在此以前已为众知。
图1中连接心轴8和马达转轴12的连接部分的第三个实施例在图5中示出。在图5中，心轴8的右端部(第一端部)8c和马达转轴12的左端部(第一端部)12g通过偏差控制机构相连。偏差控制机构中的装配结构包括设在马达转轴12的第一端部12g端面上的孔12c和插入孔12c的心轴8的第一端部8c。在装配结构中，心轴8第一端部8c的直径小于心轴8主体部分的直径。心轴8的第一端部8c以此直径插入孔12c中。沿轴线方向在装配部分的配合面之间加入弹性元件。这种结构与图2所示的的结构相同。
图5所示的连接部分和图2所示的连接部分在转矩传递机构的构造上是互不相同的。图5所示的转矩传递机构包括键连接。键连接机构包括马达转轴12的顶端、在顶端和靠近弹性元件20位置之间沿轴线方向设在孔12c表面上的键槽12b、沿轴线方向设在心轴8的第一端部8c上对应于键槽12b的键槽8b、以及嵌入键槽12b和8b中的键21。
图1中连接心轴8和马达转轴12的连接部分的第四个实施例在图6中示出。在图6中，心轴8的右端部(第一端部)8c和马达转轴12的左端部(第一端部)12g通过偏差控制机构相连。偏差控制机构中的装配结构包括设在马达转轴12的第一端部12g端面上的孔12c和插入孔12c的心轴8的第一端部8c。心轴8第一端部8c的直径小于心轴8主体部分的直径。心轴8的第一端部8c以此直径插入孔12c中。沿轴线方向在装配部分的配合面之间加入弹性体。这种结构与图5所示的的结构相同。
图6所示的连接部分与图5所示的连接部分在构成转矩传递机构的键连接机构上是互不相同的。图6所示的转矩传递机构包括键连接。这种键连接机构的构造包括马达转轴12的顶端、在顶端和靠近的弹性体位置之间的非圆形横断面的孔12c、与孔12c的非圆形横断面部分相配的心轴8的第一端部8c的非圆形横断面、并且将心轴8的非圆形横断面部分插入马达转轴12的孔12c的非圆形横断面部分中。
图7中示出了非圆形横断面的实例。在图7中，马达转轴12内孔12c的圆形横断面的一部分变形为两个平行段部分12d。沿马达转轴12的轴线方向应具有所要求的变形长度以起到键的作用。与此对应，心轴8的第一端部8c的圆形横断面的一部分也变形为两个平行段部分8d。通过将马达转轴12内孔12c的非圆形横断面部分12d与心轴8的非圆形横断面部分8d配合起来而形成包含键连接的转矩传递机构。
偏差控制机构是通过非圆形横断面部分12d和8d之间的配合，以及布置有弹性体20的部分12f和8f的配合而形成的。即，通过马达转轴12的孔12c与心轴8的第一端部8c之间的整体配合，形成了偏差控制机构。
图8中示出了非圆形横断面的另一个实例。在图8中，马达转轴12内孔12c的圆形横断面的一部分变形为两对平行段部分12e。沿马达转轴12的轴线方向应具有所要求的变形长度以起到键的作用。与此对应，心轴8的第一端部8c的圆形横断面的一部分也变形为两对平行段部分8e。通过将马达转轴12内孔12c的非圆形横断面部分12e与心轴8的非圆形横断面部分8e配合起来而形成包含键连接的转矩传递机构。
偏差控制机构是通过非圆形横断面部分12e和8e之间的配合，以及布置有弹性体20的部分12f和8f的配合而形成的。即，通过马达转轴12的孔12c与心轴8的第一端部8c之间的整体配合，形成了偏差控制机构。
图7和8中示出了在马达转轴12的孔12c和心轴8的第一端部8c上的非圆形横断面形状的两个实例。然而，非圆形横断面的形状并不限于那些形状。重要的是非圆形横断面的形状配合必须能够满足转矩传递的需要。
在上述实施例中，介绍了在心轴8和马达转轴12的连接部分中设有弹性体20或22的结构形式。然而，不带弹性体的结构形式也是可以的，只要能控制心轴8和马达转轴12在连接部分的各偏差状态(在偏差方向上的位移量)下相互之间基本上相同。也就是说，心轴8和马达转轴12之间的同轴度足够精确，因而在连接部分不存在由于两轴之间的偏差而引起的振动或磨擦等问题时，就不需要加入弹性体。
心轴8的第一端部8c的装配部分横断面在装配部分沿轴线方向的全部长度上都可以是非圆形的。在这种情况下，设在马达转轴12的第一端部12g中与心轴8的第一端部8c配合的孔12c的横断面形状最好对应于心轴8的第一端部8c的横断面形状。
下面，将说明心轴8和马达转轴12在连接部分的最佳轴径以及沿轴线方向的装配部分最佳长度。
在图9中，D1是在靠近马达转轴12侧的轴承11位置处(该轴承11靠近心轴8的第一端部8c)的心轴8直径，d是在装配部分位置(该部分装有弹性体20或22)的心轴8直径，而D2是在靠近心轴8侧的轴承15位置处(该轴承15靠近马达转轴12的第一端部12g)的马达转轴12直径，并且最好满足下面两个关系式。
1.5≤(D1/d)≤3且1.5≤(D2/d)≤3
另外，L是心轴8的第一端部8c和马达转轴12的第一端部12g在装配部分沿轴线方向的配合面长度，除了上述两个关系式之外，最好还满足下面的关系式；
2≤(L/d)≤8
通过满足这些关系式，可以取得令人满意的控制偏差的效果，并使得装配部分的形成和组装工作变得很容易。
对于心轴8的第一端部8c在装配部分的横断面形状是非圆形的情况，根据该横断面形状的面积惯性矩计算得到的有效直径被用作直径d的值。
在上述实施例所介绍的结构形式中，偏差控制机构包含的装配部分通过将心轴端部插入设在马达转轴端面上的孔中而形成。然而，装配部分的形成方向可以与上述实施例中的相反。即，可以将马达转轴的端部插入设在心轴端面的孔中。
在上述实施例中，所介绍的结构形式是通过将心轴和马达转轴其中一个的端部插入设在其中另一个的端面上的孔中而形成心轴8与马达转轴12的装配部分。然而，并不限于这种结构形式。还可以采用这样一种结构形式，其中心轴8端部的圆周表面和马达转轴12端部的圆周表面插入一个共用的套管中，且心轴8和马达转轴12的两个端面在套管中相互面对。在这种情况下，弹性体设在心轴8的端面和马达转轴12的端面之间，如果必要的话也可以设在各轴与套管的内圆周表面之间。实例1
下面介绍使用图1、2和4所示纱线缠绕装置的实例。
在这种装置中，心轴8的直径D1是25毫米、直径d是15.9毫米，马达转轴12的孔12c的直径是16毫米，而马达转轴12的直径D2是30毫米。环状弹性体的材料是NBR(腈基丁二烯橡胶)，用这种材料制成的O型圈的线直径为2.4毫米，O型圈的数目是六个，且O型圈以6毫米的间距安装在心轴8的第一端部8c上。
四个宽度为300毫米、内径为125毫米的圆筒形绕线筒18安装在绕线筒架1上。绕线筒的总长度为1,200毫米。
在这种纱线缠绕装置中，驱动马达10使绕线筒架1的转速增大。同时，用安装在马达10圆周表面上的普通加速振动传感器来测量马达转轴12在轴承15部分位置的振动。测量结果在图10中示出。在图10中，横坐标表示绕线筒架1的旋转速度(单位：转数/分钟)，而纵座标表示由传感器检测到的振动值(单位：微米)。
如图10所示，在不超过10微米的允许振动值范围内，能够最高达到18,900转/分钟的转速来驱动纱线缠绕装置。该转速值换算成绕线速度(绕线筒18的圆周速度)相当于8,000米/分钟。这意味着能够以7,000米/分钟以上的绕线速度来稳定地卷绕纱线，所以达到了本发明的目的。对比实例
将实例1中的心轴、马达以及轴的连接部分改变为如图13和14所示的传统类型的，从而准备好一个传统的纱线缠绕装置。在这种纱线缠绕装置中，与实例1一样驱动马达38使绕线筒架30的转速增大。同时，用安装在马达38圆周表面上的普通加速振动传感器来测量马达转轴39在轴承39b部分位置的振动。测量结果在图11中示出。在图11中，横坐标表示绕线筒架1的旋转速度(单位：转数/分钟)，而纵座标表示由传感器检测到的振动值(单位：微米)。
如图11所示，在不超过10微米的允许振动值范围内，不能以大于16,300转/分钟的转速驱动纱线缠绕装置。该转速值换算成绕线速度(绕线筒100的圆周速度)相当于6.900米/分钟。这个值比实例1中的8,000米/分钟少1,100米/分钟，所以不能达到本发明目的所要求的7,000米/分钟以上。实例2
将实例1中纱线缠绕装置的直径D1、直径d和直径D2变成各种不同的值，并如实例1一样使绕线筒架1的转速增大。结果在表1中示出。
表1显示在任何组合情况下都可以在振动允许值范围内使绕线筒架1的转速达到18,900转/分钟。此外，还表明在满足关系式，
1.5≤(d1/d)≤3和1.5≤(d2/d)≤3的情况下，可以使振动值显著降低。
表1
   序号   D1(毫米)   D2(毫米)    d(毫米)     D1/d     D2/d
    1     22.5     23.9     15.9     1.42     1.50
    2     23.9     23.9     15.9     1.50     1.50
    3     23.9     23.9     15.9     1.50     1.50
    4     23.9     30.0     15.9     1.50     1.89
    5     23.9     30.0     15.9     1.50     1.89
    6     23.9     30.0     15.9     1.50     1.89
    7     23.9     30.0     15.9     1.50     1.89
    8     23.9     30.0     9.9     2.41     3.03
    9     23.9     30.0     7.4     3.23     4.05
    10     25.0     30.0     15.9     1.57     1.89
    11     35.0     35.0     15.9     2.20     2.20
    12     35.0     35.0     11.4     3.07     3.07
    13     35.0     35.0     9.9     3.64     3.64
    14     35.0     35.0     9.9     3.64     3.64
    15     35.0     35.0     9.9     3.64     3.64
    16     22.5     22.5     15.9     1.42     1.42
    17     20.0     20.0     15.9     1.26     1.26
    18     24.0     24.0     18.9     1.27     1.27
    19     26.5     26.5     18.9     1.40     1.40
    20     28.5     26.5     18.9     1.51     1.40
    21     28.5     28.5     18.9     1.51     1.51
表1(续)
  序号   D1(毫米)   D2(毫米)     d(毫米)     D1/d     D2/d
    22     33.0     35.0     18.9     1.75     1.85
    23     35.0     33.0     18.9     1.85     1.75
    24     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    25     39.5     39.5     15.9     2.48     2.48
    26     39.5     39.5     13.9     2.84     2.84
    27     39.5     39.5     12.9     3.06     3.06
    28     39.5     39.5     11.4     3.46     3.46
    29     39.5     39.5     9.9     3.99     3.99
    30     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    31     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    32     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    33     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    34     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    35     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    36     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    37     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    38     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    39     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    40     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
    41     39.5     39.5     18.9     2.09     2.09
表1(续)
   序号     L(毫米)     L/d    18,900转/分钟时的振动值(微米)  基于振动值的评价
    1     25.0     1.57     7.0     好
    2     25.0     1.57     6.0     好
    3     32.0     2.01     4.5     极好
    4     32.0     2.01     3.8     极好
    5     80.0     5.03     3.5     极好
    6     125.0     7.86     3.5     极好
    7     140.0     8.81     6.0     好
    8     50.0     5.05     6.5     好
    9     38.0     5.13     8.0     稍好
    10     80.0     5.03     3.5     极好
    11     80.0     5.03     3.5     极好
    12     58.0     5.09     6.0     好
    13     50.0     5.05     6.5     好
    14     19.0     1.92     8.0     稍好
    15     80.0     8.08     7.0     好
    16     80.0     5.03     6.5     好
    17     80.0     5.03     8.5     稍好
    18     95.0     5.03     8.5     稍好
    19     95.0     5.03     6.2     好
    20     95.0     5.03     5.8     好
    21     95.0     5.03     4.0     极好
表1(续)
   序号     L(毫米)     L/d   18,900转/分钟时的振动值(μm)  基于振动值的评价
    22     95.0     5.03     3.8     极好
    23     95.0     5.03     3.2     极好
    24     95.0     5.03     3.2     极好
    25     80.0     5.03     3.5     极好
    26     70.0     5.04     4.0     极好
    27     65.0     5.04     5.5     好
    28     57.5     5.04     6.4     好
    29     50.0     5.05     7.5     稍好
    30     70.0     3.71     4.0     极好
    31     50.0     2.65     4.5     极好
    32     37.5     1.98     6.0     好
    33     25.0     1.32     7.5     稍好
    34     100.0     5.29     3.8     极好
    35     125.0     6.61     4.2     极好
    36     135.0     7.14     4.2     极好
    37     142.0     7.51     4.5     极好
    38     150.0     7.94     4.5     极好
    39     160.0     8.47     5.5     好
    40     170.0     8.99     6.1     好
    41     180.0     9.52     6.7     好
根据上述实例可以知道，通过在心轴8和马达转轴12的连接部分中加入弹性体，并借助于马达转轴12的刚性来支承心轴8，能够以7,000米/分钟以上的速度卷绕纱线。
图12中示出了纱线卷装的加工设备50，用来实现本发明的生产纱线卷装的方法。在图12中，纱线卷装的加工设备50包括：用来挤出聚合物熔体的纺丝机51；用来牵伸纺成的纱线Y的纱线拉紧装置54，包含第一牵伸罗拉52和第二牵伸罗拉53等；纱线分离导板55；用来检测纱线张力的拉力传感器56；横动支承导板57；以及将各纱线都卷绕成纱线卷装的本发明纱线缠绕装置58，以及其它部件。
在纱线缠绕装置58上设有横动装置59和接触辊60。包含驱动纱线缠绕装置58中绕线筒架1的马达的马达外壳14，横动装置59和接触辊60分别安装在机架62上。
除了本发明的纱线缠绕装置58之外的所有部件在此以前已众知。
通过纱线缠绕装置58可以实现本发明的生产纱线卷装的方法并生产出多个纱线卷装61。

Claims (20)

1.一种纱线缠绕装置，包括：
(a)带有圆筒部件的绕线筒架，在所述圆筒部件的外圆表面上装有圆筒形的绕线筒；
(b)连接在所述绕线筒架上的心轴，主要用来水平支承所述绕线筒架并使所述绕线筒架旋转；
(c)支承所述心轴旋转的心轴轴承；
(d)转动所述心轴的马达转轴；
(e)支承所述马达转轴旋转的马达转轴轴承；和
(f)包括所述马达转轴和所述马达转轴轴承的马达，
(g)其中，所述心轴的轴线和所述马达转轴的轴线基本上是在同一直线上，且所述心轴的第一端部和所述马达转轴的第一端部相互面对；和
(h)所述心轴和所述马达转轴与用来将所述马达转轴的转矩传递给所述心轴的转矩传递机构相连；
其特征在于，所述心轴的所述第一端部和所述马达转轴的所述第一端部通过偏差控制机构相连，所述偏差控制机构依靠所述马达转轴的刚性来控制所述心轴的偏差。
2.根据权利要求1所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述偏差控制机构包括装配结构，所述装配结构是通过将所述心轴的所述第一端部插入设在所述马达转轴的所述第一端部端面上的孔中而形成，或者是通过将所述马达转轴的所述第一端部插入设在所述心轴的所述第一端部端面上的孔中而形成。
3.根据权利要求2所述的纱线缠绕装置，其特征在于，关系式：
1.5≤(D1/d)≤3和1.5≤(D2/d)≤3能够被满足，其中D1是靠近所述心轴的所述第一端部的所述轴承位置处的所述心轴的直径，d是插入设在所述马达转轴的所述第一端部端面的所述孔中的所述心轴的所述第一端部的直径，或者是插入设在所述心轴的所述第一端部端面的所述孔中的所述马达转轴的所述第一端部的直径，而D2是靠近所述马达转轴的所述第一端部的所述轴承位置处的所述马达转轴的直径。
4.根据权利要求3所述的纱线缠绕装置，其特征在于，关系式：2≤(L/d)≤8能够被满足，其中L是所述心轴的所述第一端部和所述马达转轴的所述第一端部上的所述装配结构的轴向长度。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述心轴的所述第一端部与所述马达转轴的所述第一端部上的所述装配结构的配合面之间加入弹性元件。
6.根据权利要求5所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述弹性元件是用橡胶制成的。
7.根据权利要求1所述的纱线缠绕装置，其特征在于，构成所述绕线筒架的所述圆筒部件中包括中心体部分，所述心轴的第二端部连接在所述中心体部分上，管状支承件固定在所述纱线缠绕装置中相对于所述心轴和所述马达转轴的旋转是静止的部件上，所述管状支承件中与固定端部相反的端部位于所述圆筒部件内，且所述心轴轴承安装在所述管状支承件的内表面上。
8.根据权利要求7所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述偏差控制机构包括装配结构，所述装配结构是通过将所述心轴的所述第一端部插入设在所述马达转轴的所述第一端部端面上的孔中而形成的，或者是通过将所述马达转轴的所述第一端部插入设在所述心轴的所述第一端部端面上的孔中而形成的。
9.根据权利要求8所述的纱线缠绕装置，其特征在于，关系式：
1.5≤(D1/d)≤3和1.5≤(D2/d)≤3能够被满足，其中D1是靠近所述心轴的所述第一端部的轴承位置处的所述心轴的直径，d是插入设在所述马达转轴的所述第一端部端面的所述孔中的所述心轴的所述第一端部的直径，或者是插入设在所述心轴的所述第一端部端面的所述孔中的所述马达转轴的所述第一端部的直径，而D2是靠近所述马达转轴的所述第一端部的所述轴承位置处的所述马达转轴的直径。
10.根据权利要求9所述的纱线缠绕装置，其特征在于，关系式：2≤(L/d)≤8能够被满足，其中L是所述心轴的所述第一端部和所述马达转轴的所述第一端部上的所述装配结构的轴向长度。
11.根据权利要求8-10中任何一项所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述心轴的所述第一端部与所述马达转轴的所述第一端部的所述装配结构的配合面之间加入一弹性元件。
12.根据权利要求11所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述弹性元件是用橡胶制成的。
13.根据权利要求2或8所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述绕线筒架的所述圆筒部件上安装所述绕线筒的部分的轴向长度为1,200毫米或以上。
14.根据权利要求2或8所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述转矩传递机构包括弹性联轴节。
15.根据权利要求2或8所述的纱线缠绕装置，其特征在于，所述转矩传递机构包括设在所述心轴的所述第一端部与所述马达转轴的所述第一端部上的所述装配结构的配合面之间的键连接。
16.根据权利要求2或8所述的纱线缠绕装置，其特征在于，安装在所述绕线筒架上的所述绕线筒的内径为125毫米或以下。
17.一种生产纱线卷装的方法，包括用权利要求5所述的纱线缠绕装置将纱线卷绕在由马达驱动的旋转的绕线筒上，从而在所述绕线筒上形成纱线卷装。
18.一种生产纱线卷装的方法，包括用权利要求11所述的纱线缠绕装置将纱线卷绕在由马达驱动的旋转的绕线筒上，从而在所述绕线筒上形成纱线卷装。
19.一种生产纱线卷装的方法，包括用权利要求16所述的纱线缠绕装置将纱线卷绕在由马达驱动的旋转的绕线筒上，从而在所述绕线筒上形成纱线卷装。
20.根据权利要求19所述的生产纱线卷装的方法，其特征在于，卷绕纱线时的纱线线速度为7,000米/分钟或以上。
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