CN203846172U - 三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，包括组合牵伸加捻装置，牵伸系统由后罗拉辊组及前罗拉辊组组成，后罗拉辊组包括组后后皮辊和组合后罗拉，前罗拉辊组包括前皮辊和前罗拉。后罗拉辊组是由三段外径相等的环圈依次套在同一芯轴上组成具有三个转动自由度的组合后罗拉。通过对三个自由度的牵伸机构的单独控制来实现不同组分的粗纱的混合比例（或不同色彩的粗纱的混色比例）及其在纱线上的分布长度按实际需要操作，是技术上的创新，拓宽了产品的宽度。

Description

三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置

技术领域

本实用新型涉及一种三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置。 

背景技术

环锭纺是目前市场上用量最多，最通用的纺纱方法之一。现有技术中复合纱的环锭纺通常采用牵伸加捻工序的前中后罗拉之间设置不同的纱线来实现，例如CN102787411A一种前置式左右变位超喂复合纺纱装置与工艺，通过前罗拉的转动使桥接罗拉、调速罗拉和超喂罗拉摩擦驱动外轴系长丝束或纱线超喂于前罗拉前部，并与输出的短纤维须条汇聚加捻形成双组份超喂复合纱。CN102704124A中公开了一种三轴系复合纺纱方法及应用。同步三轴系通过集束器喂入前罗拉，在出前罗拉钳口后，两束长丝在加捻三角区对短纤维须条裹缠，形成双长丝基本无自捻包覆短纤维须条的光洁复合纱。CN101899734A中公开了一种二元结构的涤纶和粘胶混纺纱的加工装置及其方法，其是采用前、中罗拉设置多个纱线通道，后罗拉设置V形集合器实现纱线混纺，且该技术可解决现有技术中纤维混合不可控的问题。 

现有技术中，采用环锭纺方法进行混纺常存在不同品种纱条混合不匀，或者混合比例不当造成使用性能上的缺陷。 

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型的首要目的是提供一种三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，将不同原料的三根纯纺粗纱条，如棉粗纱条、涤纶粗纱条、黏胶粗纱条等，通过环锭细纱机牵伸加捻系统的混合牵伸加捻，使三种纤维可按指定的任意比例混合成纱，实现用环锭纺一步法短流程工艺制备以任意比例组合的三种短纤原料的混纺纱线；以及将三种颜色的粗纱条，如红、绿、蓝三原色粗纱，通过环锭细纱机牵伸加捻系统的混合牵伸加捻，使三种颜色的纤维可按指定的任意比例混合成纱，同时通过三原色配色的原理，实现任意颜色的配色纺纱，其原理类似彩色打印机。 

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，包括牵伸和加捻系统，所述牵伸和加捻系统由后罗拉辊组及前罗拉辊组组成，所述后罗拉辊组包括组合后皮辊和组合后罗拉，所述前罗拉辊组包括前皮辊和前罗拉；所述组合后罗拉是 由具有三个转动自由度的环圈组成；所述具有三个转动自由度的环圈由相互独立转动的第一环圈、第二环圈和第三环圈构成。 

进一步，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈分别由三个不同的伺服电机驱动。 

进一步，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈依次顺序套装在同一芯轴上，且其中任一环圈与所述同一芯轴固定连接；其他两个环圈分别与所述同一芯轴可相对转动连接。 

进一步，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈外径相同。 

进一步，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈分别安装在三个不同芯轴上，所述三个不同芯轴安装在同一轴线上。 

进一步，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈任两个相邻环圈安装在同一个芯轴上，另外一个环圈安装在另一不同芯轴上，且两个芯轴安装在同一轴线上；所述两个相邻环圈中一个环圈与其芯轴固定连接，另外一个与其芯轴可相对转动连接。 

进一步，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈的表面线速度或喂入牵伸区的三根粗纱的速度由控制-驱动系统控制，所述控制-驱动系统控制包含三个驱动器，该三个驱动器分别控制所述第一环圈、第二环圈和第三环圈的转速，并使单位时间内由后罗拉输入的三根粗纱的重量之和恒定。 

进一步，所述组合后皮辊由分别与所述第一环圈、第二环圈和第三环圈一一对应的第一皮辊、第二皮辊、第三皮辊构成，所述第一皮辊、第二皮辊、第三皮辊相互独立转动。 

另外，利用上述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置进行基于三粗纱耦合牵伸加捻系统实现混纺及混色的方法如下： 

1)三粗纱耦合牵伸系统的后罗拉由芯轴和嵌套在其上的三段相互独立转动的环圈构成； 

2)使用所述三段相互独立转动的环圈对三束粗纱分别进行独立牵伸； 

3)所述三段相互独立转动的环圈由变频器通过三个不同驱动器分别控制； 

4)通过程序控制使所述三段相互独立转动的环圈的表面线速度或喂入牵伸区的三根粗 

纱的速度满足公式： 

V_h1×ρ₁+V_h2×ρ₂+V_h3×ρ₃＝常量； 

或满足公式： 

设V_q为前罗拉线速度，V_hi为第i个后罗拉环圈(i=1、2、3)的线速度（m/s），E_i=V_q/V_hi为前罗拉相对于第i个后罗拉环圈的牵伸倍数（i=1、2、3），ρi为第i根（i=1，2，3）须条牵伸前粗纱的线密度(g/m),ρ_i′为第i根（i=1，2,3）粗纱牵伸后纱条的线密度(g/m)，ρ′为三根粗纱经牵伸合并加捻后纱条的总线密度(g/m)。 

将三根粗纱喂入具有三个自由度的组合牵伸区后，如果改变三根粗纱的牵伸倍数，则牵伸合并再加捻所得到的纱线其线密度有可能是变化的。为了保持其线密度不变，在前罗拉线速度不变的情况下，如果能保证单位时间内由后罗拉输入的三根粗纱的重量之和恒定，则可保证最终得到的纱线线密度是恒定的。 

即：

或：

上述公式表明，对于三粗纱喂入的三自由度牵伸加捻装置，虽然其牵伸倍数发生变化，或后罗拉速度发生变化，如果能保证后罗拉三个环圈的表面线速度或其相对前罗拉的牵伸倍数满足公式（1）或（2）的约束，则可保证牵伸加捻后形成纱线的线密度保持恒定，我们把后罗拉三个环圈的表面线速度或牵伸倍数能满足上述条件的牵伸方式称为保持等线密度成纱的多组份耦合牵伸或多组份牵伸耦合。 

如果喂入的三根粗纱须条的线密度均相等，ρ₁＝ρ₂＝ρ₃；则上述公式又可以简化为： 

或

式（3）（4）说明，为了保持三粗纱喂入的组合牵伸加捻装置成纱线密度不变，必许保持后罗拉三个环圈的表面线速度之和为常量，或三个粗纱的牵伸倍数的和为常量，我们把满足这种关系的三组份牵伸称为速度耦合的耦合牵伸或牵伸耦合，也可以称为牵伸倍数耦合的耦合牵伸或牵伸耦合。 

三粗纱喂入的三自由度组合牵伸加捻系统成纱混纺比（混色比）的调控方法 

三粗纱喂入的三自由度组合牵伸加捻系统成纱混纺比（混色比）的计算公式如下： 

$K_1=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}}{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_3}^{\′}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1/E_1}{{\mathrm{\ρ}}_1/E_1+{\mathrm{\ρ}}_2/E_2+{\mathrm{\ρ}}_3/E_3}=\frac{V_{h1}\×{\mathrm{\ρ}}_1}{V_{h1}\×{\mathrm{\ρ}}_1+V_{h2}\×{\mathrm{\ρ}}_2+V_{h3}\×{\mathrm{\ρ}}_3}---\left(5\right)$

$K_2=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}}{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_3}^{\′}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_2/E_2}{{\mathrm{\ρ}}_1/E_1+{\mathrm{\ρ}}_2/E_2+{\mathrm{\ρ}}_3/E_3}=\frac{V_{h2}\×{\mathrm{\ρ}}_{21}}{V_{h1}\×{\mathrm{\ρ}}_1+V_{h2}\×{\mathrm{\ρ}}_2+V_{h3}\×{\mathrm{\ρ}}_3}---\left(6\right)$

$K_3=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_3}^{\′}}{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_3}^{\′}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_3/E_3}{{\mathrm{\ρ}}_1/E_1+{\mathrm{\ρ}}_2/E_2+{\mathrm{\ρ}}_3/E_3}=\frac{V_{h3}\×{\mathrm{\ρ}}_3}{V_{h1}\×{\mathrm{\ρ}}_1+V_{h2}\×{\mathrm{\ρ}}_2+V_{h3}\×{\mathrm{\ρ}}_3}---\left(7\right)$

式中，K₁、K₂、K₃分别代表粗纱1、粗纱2、粗纱3等各组分的混纺比（混色比）。 

为了简化公式，我们假定ρ₁＝ρ₂＝ρ₃，（V_h1+V_h2+V_h3）＝V，则式（5）（6）（7）代表的粗纱1、粗纱2、粗纱3等各组分的混纺比（混色比）可以简化为： 

$K_1=\frac{V_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+V_{h3}}=\frac{V_{h1}}{V}---\left(8\right)$

$K_2=\frac{V_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+V_{h3}}=\frac{V_{h2}}{V}---\left(9\right)$

$K_3=\frac{V_{h3}}{V_{h1}+V_{h2}+V_{h3}}=\frac{V_{h3}}{V}---\left(10\right)$

则式（3）（8）（9）（10）说明，如果独立改变V_h1、V_h2、V_h3的值，使V_h1、V_h2、V_h3分别在0-V的范围内变化，但同时保持（V_h1+V_h2+V_h3）＝V为恒定值，则K₁、K₂、K₃也可分别在0-100%范围内进行变化，由此就可以通过任意改变三根粗纱的喂入量来改变三组份合股加捻后总的线密度不变而组成纱线的三种不同纤维的混纺比，或三种不同色彩纤维的混色比，可以任意变化。 

实用新型的有益效果：现有技术中的环锭混纺技术未实现对单种纱线的单独控制，本实用新型通过在一根芯轴上设置三段环圈，并由三个伺服电机分别控制，实现了单种纱线的单独控制，可以精确控制混纺纱中各种成分的混合比例，从而实现用环锭纺一步法短流程工艺制备以任意比例组合的三种短纤原料的混纺纱线。且如果要纺制段彩纱，可以在各个单独控制的部分根据需要添加不同颜色的纱线，按指定的任意比例混合成纱，进而通过三原色配色的原理，实现任意颜色的配色纺纱。 

附图说明

图1为本实用新型三自由度组合牵伸加捻装置的示意图； 

图2为本实用新型后组合罗拉与后组合皮辊的结构图； 

图3为本实用新型后组合罗拉辊组的传动示意图； 

图4为三粗纱耦合牵伸的环锭纺纱控制-驱动系统图； 

图5为实施例2中三粗纱耦合牵伸的环锭纺纱控制-驱动系统图。 

图中1－粗纱1；2－粗纱2；3－粗纱3；4－组合后皮辊；5－组合后罗拉，6－前皮辊；7－前罗拉；8－第一环圈；9－第二环圈；10－第三环圈；11－齿形带；12－第一皮辊；13－第二皮辊；14－第三皮辊。 

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图做详细说明如下。 

实施例1 

如图1-3所示，一种三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，包括牵伸和加捻系统，牵伸和加捻系统由后罗拉辊组及前罗拉辊组组成，后罗拉辊组包括组合后皮辊4和组合后罗拉5，前罗拉辊组包括前皮辊6和前罗拉7；组合后罗拉5是由具有三个转动自由度的环圈组成；具有三个转动自由度的环圈由相互独立转动的第一环圈8、第二环圈9和第三环圈10构成。 

第一环圈8、第二环圈9和第三环圈10分别由三个不同的伺服电机驱动。第一环圈8、第二环圈9和第三环圈10依次顺序套装在同一芯轴上，且其中第二环圈9通过销、键或过盈配合与芯轴固定连接；其他两个环圈分别与芯轴可相对转动连接。第一环圈、第二环圈和第三环圈外径相同。 

另外，还可以让第一环圈或第三环圈与芯轴固定连接，其他两个环圈与芯轴可转动连接。 

另外，第一环圈、第二环圈和第三环圈还可以分别安装在三个不同芯轴上，三个不同芯轴安装在同一轴线上；或者，第一环圈、第二环圈和第三环圈任两个相邻环圈安装在同一个芯轴上，另外一个环圈安装在另一不同芯轴上，且两个芯轴安装在同一轴线上。 

由于组合罗拉上三个环圈具有三个独立的运转速度，因此该牵伸机构具有三个自由度，可实现三粗纱喂入的三自由度组合牵伸。即在牵伸区内，该装置可对喂入的三根粗纱须条分别在后罗拉辊组之间粗纱通过的位置A_i（i=1，2，3）与前罗拉辊组混纺纱通过的位置B间按不同的牵伸倍率进行牵伸，牵伸后的三根须条汇合于B点后在加捻装置C点经加捻形成纱线。 

三种不同种类的粗纱1、2、3经过组合皮辊3和组合后罗拉4之间的间隙A1、A2、A3，在前皮辊5和前罗拉6之间的间隙B中汇合并通过该前罗拉辊组，之后在加捻器（未示出）的位置C点进行加捻。 

如图4所示，第一环圈、第二环圈和第三环圈的表面线速度或喂入牵伸区的三根粗纱的速度由控制-驱动系统控制，控制-驱动系统控制包含由变频器控制的驱动器3-5，该三个驱动器分别控制所述第一环圈、第二环圈和第三环圈的转速，并使单位时间内由后罗拉输入的三根粗纱的重量之和恒定。 

利用上述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置进行基于三粗纱耦合牵伸加捻系统实现混纺及混色的方法如下： 

1)三粗纱耦合牵伸系统的后罗拉由芯轴和嵌套在其上的三段相互独立转动的环圈构成； 

2)使用所述三段相互独立转动的环圈对三束粗纱分别进行独立牵伸； 

3)所述三段相互独立转动的环圈由变频器通过三个不同驱动器分别控制； 

4)通过程序控制使所述三段相互独立转动的环圈的表面线速度或喂入牵伸区的三根粗纱的速度满足前述公式(1)或公式（2）。 

实施例2 

实施例2结构与实施例1基本相同，其区别在于： 

如图5所示，为了更加准确地控制前后各罗拉及各环圈，本实施例采用可编程控制器依次顺序通过变频器、主马达以及链条、齿形带或三角带等形式的机械传动对锭子进行转速控制；可编程控制器依次顺序通过驱动器3、辅助马达3和链条、齿形带或三角带等形式的机械传动对后罗拉第一环圈进行控制；依次顺序通过驱动器4、辅助马达4和链条、齿形带或三角带等形式的机械传动对后罗拉第二环圈进行控制；分别依次顺序通过驱动器5、辅助马达5和链条、齿形带或三角带等形式的机械传动对后罗拉第三环圈进行控制。以及可编程控制器分别通过驱动器、辅助马达和机械传动对前、中罗拉以及纲领板进行控制。通过程序控制后罗拉各环圈的转速，准确实现了三段相互独立转动的环圈的表面线速度或喂入牵伸区的三根粗纱的速度满足前述公式(1)或公式（2）；并且通过在满足公式(1)或公式（2）的前提下，调节第一、第二及第三环圈的转速，实现了不同种、不同色粗纱比例的按需调节。 

另外，本发明还可以采用其他如单片机、计算机等通过伺服电机等驱动和传动形式实现对三个环圈的转速的单独控制，且实现其转速的满足公式（1）和（2）需要。 

本实用新型通过三个自由度的单独控制实现多种粗纱混合比例以及混色比例按需操作，拓宽了产品的宽度，简单实用。 

实施例仅用于例说本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，阅读并理解了本实用新型的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型做出各种改动或修改，这些等效形式同样落在本实用新型所附权利要求书所限定的范围之内。 

Claims (1)

1.三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，其特征在于，包括牵伸和加捻系统，所述牵伸和加捻系统由后罗拉辊组及前罗拉辊组组成，所述后罗拉辊组包括组合后皮辊和组合后罗拉，所述前罗拉辊组包括前皮辊和前罗拉；所述组合后罗拉是由具有三个转动自由度的环圈组成；所述具有三个转动自由度的环圈由相互独立转动的第一环圈、第二环圈和第三环圈构成。

2. 如权利要求1所述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，其特征在于，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈分别由三个不同的伺服电机驱动。

3. 如权利要求2所述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，其特征在于，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈依次顺序套装在同一芯轴上，且其中任一环圈与所述同一芯轴固定连接；其他两个环圈分别与所述同一芯轴可相对转动连接。

4. 如权利要求2所述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，其特征在于，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈外径相同。

5. 如权利要求2所述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，其特征在于，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈分别安装在三个不同芯轴上，所述三个不同芯轴安装在同一轴线上。

6. 如权利要求2所述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，其特征在于，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈任两个相邻环圈安装在同一个芯轴上，另外一个环圈安装在另一不同芯轴上，且两个芯轴安装在同一轴线上；所述两个相邻环圈中一个环圈与其芯轴固定连接，另外一个与其芯轴可相对转动连接。

7. 如权利要求1所述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，其特征在于，所述第一环圈、第二环圈和第三环圈的表面线速度或喂入牵伸区的三根粗纱的速度由控制-驱动系统控制，所述控制-驱动系统控制包含三个驱动器，该三个驱动器分别控制所述第一环圈、第二环圈和第三环圈的转速，并使单位时间内由后罗拉输入的三根粗纱的重量之和恒定。

8. 如权利要求1所述三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置，其特征在于，所述组合后皮辊由分别与所述第一环圈、第二环圈和第三环圈一一对应的第一皮辊、第二皮辊、第三皮辊构成，所述第一皮辊、第二皮辊、第三皮辊相互独立转动。