WO2016155163A1

WO2016155163A1 - 四组份异步牵伸动态配置纱线线密度和混纺比的方法及装置

Info

Publication number: WO2016155163A1
Application number: PCT/CN2015/085214
Authority: WO
Inventors: 高卫东; 薛元; 郭明瑞; 周建; 杨瑞华; 王鸿博
Original assignee: 江南大学
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-10-06
Also published as: US20170051439A1; US10351975B2

Abstract

一种四组份异步牵伸动态配置线密度和混纺比的方法和装置，该装置包括牵伸和加捻系统，牵伸系统包括前后设置的一级牵伸单元、二级牵伸单元和并合加捻单元，一级牵伸单元包括组合后罗拉（15）、中罗拉（3），二级牵伸单元包括前罗拉（1）和所述中罗拉（3）；该方法通过一级异步牵伸机构控制四组份混合比例及线密度动态变化，通过二级同步牵伸控制基准线密度的大小。本方法和装置不仅能对纱线线密度变化，例如附着在基准纱上竹节的形状实现精确控制，而且能对纱线颜色的变化，例如竹节及其基准纱的色彩进行精准控制。同时，通过控制中罗拉以恒定的设定速度转动，保证了变线密度纱线的花型及色彩的可再现性，纺纱效果更加稳定。

Description

四组份异步牵伸动态配置纱线线密度和混纺比的方法及装置

技术领域

本发明涉及到属纺织行业的环锭纺纱领域，特别涉及一种四组份异步牵伸动态配置线密度和混纺比的方法及装置。

背景技术

纱线是由纤维平行取向经加捻形成的细长的纤维集合体。纱线的特征参数一般包括细度(线密度)、捻度、混纺比(混色比)等。纱线的特征参数是其成形加工过程中需要控制的重要特征。

纱线依据特征参数具体可分为四类：

⑴线密度恒定而混纺比变化的纱线，如具有渐变色彩或分段色彩的等线密度段彩纱；

⑵混纺比恒定而线密度变化的纱线，竹节纱、大肚纱、点点纱等；

⑶线密度和混纺比均变化的纱线，如段彩竹节纱、段彩大肚纱、段彩点点纱等；

⑷线密度和混纺比不变化，但以任意比例混配的混纺纱或混配色纱。

纱线加工技术的发展主要是围绕特种纱线提出的问题来开展的。依据已有的纺纱技术和已申请的专利技术，无法指导上述四类纱线的纺纱生产。这对现有的纺纱理论提出了挑战。具体分析如下：

(1)线密度恒定而混纺比(或混色比)变化的纱线：

线密度恒定而混纺比(或混色比)变化的纱线，我们可以设想为具有渐变色彩或分段色彩的等线密度段彩纱。在已有的专利中，尚无涉及类似纱线。

(2)混纺比恒定而线密度变化的纱线：

混纺比恒定而线密度变化的纱线，如竹节纱、大肚纱、点点纱等。已有的环锭纺生产变线密度纱线的方法，均采用中、后罗拉分别喂入一根粗纱，通过后罗拉不均匀的喂入进行断续式纺纱来生产变线密度纱线。如专利“一种断续纺工艺及其纱线”(授权号ZL01126398.9)，它的原理是把由后罗拉喂入的一根辅纱须条B，经中、后罗拉不均匀牵伸，再与另一根由中罗拉后点喂入的主纱须条A交汇再进入前牵伸区，经前、中罗拉牵伸后由前罗拉钳口输出，进入加捻区共同加捻形成纱线。由于辅纱是由后罗拉间隙式喂入与主纱汇合，在前区主牵伸倍数的作用下，主纱须条被均匀地拉细至一定的线密度，辅纱须条则依附在主纱须条上形成断续式不均匀的线密度分布。控制后罗拉不均匀喂入辅纱波动量的大小，就可以最终在纱线上形成点点纱、竹节纱、大肚纱等不同效果。这种方法的缺点是，主辅纱不能交换，竹节粗细的变化调整范围有限，

(3)线密度和混纺比均变化的纱线：

在已有的专利中，尚无涉及。

(4)线密度不变，以任意混纺比均不变化的纱线：

线密度和混纺比不变化，但以任意比例混配的混纺纱或混配色纱。目前的方法是通过前纺工序，将两种或两种以上不同品种的原料进行混合，得到一定混纺比的粗纱，再将这种粗纱在细纱工序上纺制成细纱，以得到线密度和混纺比均不变化的纱线。传统工艺只能实现几种比较常规的比例，如50:50,65:35,60:40。存在的主要问题是，一是不能以任意比例进行混纺，第二不能一步法实现两种或两种以上纤维以任意比例进行混纺。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种四组份异同步二级牵伸纤维须条，再汇合加捻形成纱线的工艺，可任意调控环锭纺纱成纱的线密度及混纺比。本发明能同时改变纺纱线密度和混纺比，突破已有纺纱方法无法在线调控纱线特征参数的局限，生产上述四类纱线。

为实现上述目的，本发明公开的一种四组份异步牵伸动态配置线密度和混纺比的方法，具体包括：

1)执行机构主要包括四组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构，所述四组份分合式异同步二级牵伸机构包括前后设置的一级牵伸单元、二级牵伸单元；

2)所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉具有四个转动自由度，其包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉；第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉分别以速度V_h1、V_h2、V_h3和V_h4运动；中罗拉以速度V_z的速度转动；所述二级同步牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；前罗拉以表面线速度V_q转动；

设第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉所牵伸的第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的线密度分别为ρ₁、ρ₂、ρ₃和ρ₄，前罗拉牵伸加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y，

第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的混纺比k₁、k₂、k₃和k₄表达如下：

3)保持前罗拉和中罗拉线速度之比V_q/V_z恒定，前罗拉和中罗拉线的速度大小取决于纱线的基准线密度；

4)通过调整第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的转速，实现纱线Y线密度或/和混纺比的在线动态调整。

进一步，通过已知设定所述纱线Y混纺比K随时间t的变化规律，以及已知纱线Y线密度ρ_y随时间t的变化规律,推导出所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉表面线速度变化规律；设定第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的混纺比k₁、k₂、k₃和k₄，则纱线Y的混纺比之比K₁、K₂和K₃如下：

纱线Y线密度

则得到后罗拉1表面线速度：

后罗拉2表面线速度：

后罗拉3表面线速度：

后罗拉4表面线速度：

其中，ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄、V_q为常数，K_i和ρ_y都是随时间t变化的函数。

进一步，令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则：

1)改变第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉中的任一后罗拉的速度，其它三个后罗拉速度不变，则实现纱线Y中所述任一后罗拉的所牵伸的粗纱组份及其线密度的变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

或

其中，Δρ_y为纱线Y的线密度变化量，ΔV_h1、ΔV_h2、ΔV_h3和ΔV_h4为第一、二、三和四后罗拉的速度变化量；

2)改变第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉中的任意两个后罗拉的速度，其它两个后罗拉速度不变，则实现纱线Y中所述任意两个后罗拉的所牵伸的粗纱组份及其线密度的变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

或

3)同时改变第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉中的任意三个后罗拉的速度，剩余的后罗拉速度不变，则实现纱线Y中三个后罗拉的所牵伸的粗纱组份及其线密度的变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

或

4)同时改变第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，且四个后罗拉的速度之和不为零，则实现纱线Y中四个后罗拉的所牵伸的粗纱组份及其线密度的变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

进一步，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任一后罗拉的速度为零，而其它三个后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述任一后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它三种粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

(0≤t≤T₁)

或者，

其中，T₁和T₂为持续的两个时间点，t为时间变量。

进一步，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任两个后罗拉的速度为零，而其它两个后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述任两个后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它两种粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

(0≤t≤T₁)

其中，T₁和T₂为持续的两个时间点，t为时间变量；i≠j，且i，j∈(1,2,3,4)。

进一步，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任意三个后罗拉的速度为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述任意三个后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

(0≤t≤T₁)

其中，T₁和T₂为持续的两个时间点，t为时间变量；j∈(1,2,3,4)。

进一步，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令其中两个后罗拉的速度先后调整为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述两个后罗拉所牵伸的粗纱组份的先后间断，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

(0≤t≤T₁)

其中，T₁、T₂和T₃为三个时间点，t为时间变量；

i≠j≠k，且i，j，k∈(1,2,3,4)。

进一步，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令其中三个后罗拉的速度先后调整为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述三个后罗拉所牵伸的粗纱组份的先后间断，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

(0≤t≤T₁)

其中，T₁、T₂、T₃和T₄为四个时间点，t为时间变量；

i≠j≠k，且i，j，k∈(1,2,3,4)。

进一步，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，同时保持

V_h1*ρ₁+V_h2*ρ₂+V_h3*ρ₃+V_h4*ρ₄＝常数，

并令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则实现纱线Y的线密度不变化而其组份的混纺比变化；所述第一粗纱组份和、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的混纺比k₁、k₂、k₃和k₄为：

其中，j∈(1,2,3,4)。

进一步，根据设定混纺比和/或线密度，将所述纱线Y分为n段，每段纱线Y的线密度和混纺比相同，而相邻两段的线密度或混纺比不同；牵伸第i段纱线Y时，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度分别为V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i，其中i∈(1,2，…，n)；所述第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份经两级牵伸和加捻形成的第i段纱线Y后，其混纺比k_1i、k_2i、k_3i和k_4i可表达如下：

第i段纱线Y的线密度为：

其中，

为二级牵伸比；

(1)设将n段纱线Y中线密度最小的一段定义为基准线段，该段的基准线密度为ρ₀，以及该段的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的基准线速度分别为V_h10、V_h20、V_h30和V_h40；该段的第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的基准混纺比分别为k₁₀、k₂₀、k₃₀和k₄₀，

保持所述中罗拉的线速度恒定，

且V_z＝V_h10+V_h20+V_h30+V_h40 (7)；

同时，令二级牵伸比

恒定；

其中，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的基准线速度V_h10、V_h20、V_h30和V_h40根据第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的材质、基准线密度ρ₀以及基准混纺比k₁₀、k₂₀、k₃₀和k₄₀提前设定；

(2)牵伸混纺第i段纱线Y时，在已知第i段的设定线密度ρ_yi和设定混纺比k_1i、k_2i、k_3i和k_4i前提下，根据公式(2)-(7)计算出所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i；

(3)在基准线段的基准线速度V_h10、V_h20、V_h30和V_h40基础上，增减第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和/或第四后罗拉的转速，实现第i段纱线Y的线密度或/和混纺比的在线动态调整。

进一步，设ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则公式(6)简化为：

根据公式(2)-(5)和(7)-(8)计算出所述第一后罗拉、第二后罗拉和第三后罗拉的线速度V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i；在基准线速度V_h10、V_h20、V_h30和V_h40的基础上，增减第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和/或第四后罗拉的转速实现设定的第i段纱线Y线密度或/和混纺比。

进一步，在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，设纱线Y的线密度在基准线密度的基础上增加动态增量Δρ_yi，即粗细变化Δρ_yi；为此所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度分别在基准线速度的基础上发生相应增量，即(V_h10+V_h20+V_h30+V_h40)→(V_h10+ΔV_h1i+V_h20+ΔV_h2i+V_h30+ΔV_h3i+V_h40+ΔV_h4i)时，纱线Y线密度的增量为：

则纱线Y的线密度ρ_yi可表达如下：

令ΔV_i＝ΔV_h1i+ΔV_h2i+ΔV_h3i+ΔV_h4i，则(9)变为：

通过控制所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度增量之和ΔV_i实现纱线Y的线密度变化。

进一步，令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，纱线Y的混纺比，即公式(2)-(5)简化为：

通过控制所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度增量实现纱线Y的混纺比的调整；

其中,

ΔV_h1i＝k_1i*(V_z+ΔV_i)-V_h10

ΔV_h2i＝k_2i*(V_z+ΔV_i)-V_h20

ΔV_h3i＝k_3i*(V_z+ΔV_i)-V_h30

ΔV_h4i＝k_4i*(V_z+ΔV_i)-V_h40。

进一步，令V_h1i*ρ₁+V_h2i*ρ₂+V_h3i*ρ₃+V_h4i*ρ₄＝H，H为常数，则ΔV_i恒为0，由此，实现所述纱线Y的混纺比调整的同时保证线密度不变。

进一步，令ΔV_h1i、ΔV_h2i、ΔV_h3i和ΔV_h4i其中任意一个、两个或三个为零，其他不为零，则实现所述纱线Y中一种、两种或三种粗纱组份的变化，而其他粗纱组份不变化，调整后的混纺比为：

其中，k，j∈(1,2,3,4)，且k≠j。

进一步，令ΔV_h1i、ΔV_h2i、ΔV_h3i和ΔV_h4i都不为零，则实现所述纱线Y中四种粗纱组份的变化。

进一步，令V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i其中一个、两个或三个为零，而其它不为零，则实现在第i段纱线Y中1-3种粗纱组份的不连续。

进一步，所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉分别所牵伸着黄色、品红色、青色、黑色纱线；保持前罗拉速度V_q恒定，调整第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，则实现纱线的色彩调配；混色时，利用黑色纱线调整色纺纱的色深或饱和度。

在四原色的各种混色模式下，混色比的递增以10％为最小增量，进行配色可形成如下混色：

表1配色方案

在满足K₁+K₂+K₃+K4＝100％条件下，可以有无数种组合，本发明专利选择以0.1为一个梯度进行梯度混色配色，经以上统计，按四原色粗纱(四种色彩粗纱)经耦合牵伸、交变换色、加捻混合，最终可形成248种配色，即可形成具有248种色彩分布的段彩纱。大大丰富了混色种类。黄、品红、青三种基色纱线由于存在材料本身及制作工艺工程中的种种缺陷，由此带来了在用三种基色混色时，无法带来理论上的色彩效果，在色深上与理论色彩存在差异，本发明通过引进黑色，并利用黑色的纱线调节最终纱线的色深，弥补了上述缺陷，进而获得了理想的色彩效果。

一种四组份异同步牵伸调控纱线线密度及混纺比的装置，其包括控制系统和执行机构，执行机构包括四组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构；所述二级牵伸机构包括一级牵伸单元和二级牵伸单元；所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉具有四个转动自由度，包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉；所述二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉。

进一步，所述控制系统主要包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机等。

进一步，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉中任一个固定设置在所述后罗拉轴上，其他三个后罗拉彼此独立转动地设置在所述后罗拉轴上。

进一步，所述第三后罗拉固定设置在所述后罗拉轴上，其他三个后罗拉彼此独立转动地设置在所述后罗拉轴上；所述第二后罗拉设置有与所述驱动机构连接的轴套，该轴套套装在所述后罗拉轴上，所述第一后罗拉可转动地套装在该轴套外侧。

进一步，牵伸过程中，所述中罗拉的速度固定且不大于所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度之和。

本发明方法将传统的四组份前后区同步牵伸改变为四组份分离式异步牵伸(下称一级异步牵伸)和四组份并合式同步牵伸(下称二级同步牵伸)，通过一级分离式异步牵伸控制四组份混合比例及纱线线密度的动态变化，通过二级并合式同步牵伸控制纱线的基准线密度的大小。通过本发明的四组份分合式异同步二级牵伸再并合加捻成纱的纺纱装置及工艺，可实现随机在线动态调控纺纱线线密度及混纺比的变化，突破原有竹节纱纺制过程中的三大技术瓶颈：①只能调节线密度的变化，不能调节其混纺比变化(或色彩变化)；②竹节纱线花型单一；③竹节花型的再现性差。

四组份分合式异同步二级牵伸同轴加捻纺纱系统工艺参数的计算

根据牵伸理论可得：

一级牵伸的牵伸比：

一级牵伸的当量牵伸比：

二级牵伸的牵伸比：

总当量牵伸比

：

总当量牵伸比

是纺纱中非常重要的参数，它是前区牵伸倍数与后区牵伸倍数的乘积。

根据本发明建立的纺纱模型可知，粗纱ρ₁、ρ₂、ρ₃和ρ₄经后区的异步牵伸和前区的同步牵伸后，再汇合加捻形成纱线，其混纺比k₁、k₂、k₃、k₄可表达如下：

由式⑻、⑼、⑽、⑾可知，纱线中四个组份的混纺比与后罗拉表面转动速度V_h1、V_h2、V_h3、V_h4以及四根粗纱线密度ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄相关。一般ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄值是常量与时间无关，而V_h1、V_h2、V_h3、V_h4与纺纱机设定的主轴速度有关，由于主轴速度关系到纺纱机产量，在不同的企业、纺制不同的原料及产品规格时会使用不同的主轴转速。这样，由式⑻、⑼、⑽、⑾确定的混纺比，即使粗纱ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄值不变，也会由于主轴速度的变化而导致V_h1、V_h2、V_h3、V_h4发生变化。由此导致混纺比的不确定性。

同理可得，四根粗纱须条经两级牵伸再汇合加捻后形成的纱线Y线密度为:

故纱线线密度为：

由式⑿可知，纱线的线密度与后罗拉的运动速度V_h1、V_h2、V_h3、V_h4以及四根粗纱线密度ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄相关。一般ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄值是常量与时间无关，而V_h1、V_h2、V_h3、V_h4则随纺纱机设定的主轴速度有关，由于主轴速度关系到纺纱机产量，在不同的企业、纺制不同的原料及产品规格时会使用不同的主轴转速。这样，由式⑻确定的线密度，即使粗纱ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄值不变，也会由于主轴速度的变化而导致V_h1、V_h2、V_h3、V_h4发生变化。由此导致线密度的不确定性。

由式⑴得：

由式⑵得：

由式⑶得：

由式⑷得：

∴

将式⑾代入式⑸得后区的当量牵伸倍数

将式⒁代入式⑺得总的当量牵伸倍数

为了去除主轴速度不同导致的参数变化，设以下限定条件：

ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ ⒃

将式⑿代入式⑼得：

将式⑿⒀代入式⑽得：

将式(14)代入式⑸得：

将式⒄⒅⒆代入式⑻⑼⑽⑾得：

由式⒄⒅可以看出，混纺比的变化完全取决于(V_h1+ΔV_h1)、(V_h2+ΔV_h2)、(V_h3+ΔV_h3)、(V_h4+ΔV_h4)的变化，也是由四个后罗拉速度变化决定的。

设ΔV_h1+ΔV_h2+ΔV_h3+ΔV_h4＝0，则上式又可以简化为：

特殊情况下，我们也可以设V_h1+V_h2+V_h3+V_h4＝V_z，即四个后罗拉的速度之和等于中罗拉的线速度，这样上面四个式子：又可以简化为：

即四组份ρ₁、ρ₂、ρ₃和ρ₄在纱线中的混纺比，等于它们在一级牵伸区中各自牵伸倍数的倒数。

例如：假定k₁＝0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1

k₂＝0.7，0.6，0.5，0.4，0,3，0,2，0.1，0，0.1，0.1，0

k₃＝0.2，0.2，0.2，0.2，0.2，0.2，0.2，0,2，0.1，0，0

k₃＝0.1，0.1，0.1，0.1，0.1，0.1，0.1，0,1，0，0，0

则可求得对应的e_h1、e_h2、e_h3和e_h4，如下表：

表2.混纺比与第一级牵伸比的关系

k₁	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
k₁	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1	e_h1	╳	10	5	10/3	10/4	10/5	10/6	10/7	10/8	10/9	1
k₂	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3	0.2	0.1	0	0.1	0.1	0	e_h1	╳	10	5	10/3	10/4	10/5	10/6	10/7	10/8	10/9	1
k₂	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3	0.2	0.1	0	0.1	0.1	0	e_h2	10/7	10/6	10/5	10/4	10/3	5	10	╳	10	10	╳
k₃	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.1	0	0	e_h2	10/7	10/6	10/5	10/4	10/3	5	10	╳	10	10	╳
k₃	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.1	0	0	e_h3	10/2	10/2	10/2	10/2	10/2	10/2	10/2	10/2	10	╳	╳
k₄	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0	0	0	e_h3	10/2	10/2	10/2	10/2	10/2	10/2	10/2	10/2	10	╳	╳
k₄	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0	0	0	e_h4	10	10	10	10	10	10	10	10	╳	╳	╳

附图说明

图1为二级牵伸纺纱装置的原理示意图；

图2为组合后罗拉结构示意图；

图3为二级牵伸纺纱装置的结构侧视图；

图4为实施例中二级牵伸中纱线的行进路径图；

图5为控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

实施例1

如图1-5所示，一种四组份异步牵伸动态配置线密度和混纺比的方法具体包括：

1)如图1-4所示，牵伸和加捻系统包括前后设置的一级牵伸单元和二级牵伸单元；

2)一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉3；组合后罗拉具有四个转动自由度，包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉6、第二后罗拉8、第三后罗拉10和第四后罗拉12；二级牵伸单元包括前罗拉1和中罗拉3。4为中罗拉3对应的上皮辊，5、7、9、11为与四个后罗拉对应的四个上皮辊。2为与前罗拉1相对应的上皮辊。O₁O′₁、O₂O′₂、O₃O′₃分别代表后罗拉、中罗拉、前罗拉的轴心线。中罗拉与后罗拉构成一级牵伸，前罗拉与中罗拉构成二级牵伸。15为卷绕成型机构，14为导辊，16为纱线Y。

如图2所示，具有四重嵌套的4自由度组合后罗拉，6、8、10和12四个活动后罗拉活套在同一心轴上，并分别由皮带轮20、24、30、32驱动。第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉分别以速度V_h1、V_h2、V_h3和V_h4运动；中罗拉以速度V_z的速度转动；二级同步牵伸单元包括前罗拉和中罗拉；前罗拉以表面线速度V_q转动；设第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉所牵伸的第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的线密度分别为ρ₁、ρ₂、ρ₃和ρ₄，前罗拉牵伸加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y。

四个同轴同外径的后罗拉分别与四个同轴同外径的后上皮辊对应，后区四对平行排列、上下对应的上下皮圈分别握持四根粗纱。纺纱时，四根粗纱须条在牵伸和加捻过程中，用导纱杆和喇叭口定位，使其按照图4所示路径行走。四根粗纱ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄由后罗拉钳口a₁、a₂、a₃、a₄以不同的速度喂入一级牵伸区，平行运动至中罗拉握持点b₁、b₂、b₃、b₄并以速度V_z引出，三根须条分别受到异步牵伸后须条线密度分别为ρ₁'、ρ₂'、ρ₃'和ρ₄'，然后进入二级牵伸区并交汇于前罗拉握持点c，在前罗拉表面速度V_q的同步牵伸作用下三根须条的线密度变为ρ₁″、ρ₁″、ρ₃″和ρ₄″，四根须条汇合于前罗拉钳口c处后再同轴加捻形成纱线Y。

3)二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；前罗拉以速度V_q运动；

4)保持前罗拉速度V_q和中罗拉速度V_z恒定，仅仅调整第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，同时实现纱线线密度或/和混纺比的调整。

具体调整线密度的方法为：

或

5)调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任一后罗拉的速度为零，而其它三个后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述任一后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它三种粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

或者，

其中，T₁和T₂为持续的两个时间点，t为时间变量。

6)调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任两个后罗拉的速度为零，而其它两个后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中两个后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它两种粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

7)调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任意三个后罗拉的速度为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中任意三个后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

(0≤t≤T₁)

8)调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令其中两个后罗拉的速度先后调整为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中两后罗拉所牵伸的粗纱组份的先后间断，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

(0≤t≤T₁)

其中，T₁、T₂和T₃为三个时间点，t为时间变量；

i≠j≠k，且i，j，k∈(1,2,3,4)。

9)调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令其中三个后罗拉的速度先后调整为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中三个后罗拉所牵伸的粗纱组份的先后间断，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

(0≤t≤T₁)

其中，T₁、T₂、T₃和T₄为四个时间点，t为时间变量；

i≠j≠k，且i，j，k∈(1,2,3,4)。

具体调整混纺比的方法为：

调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，同时保持

V_h1*ρ₁+V_h2*ρ₂+V_h3*ρ₃+V_h4*ρ₄＝常数，

其中，j∈(1,2,3,4)。

令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，同时调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉及第四后罗拉的速度使得V_h1+V_h2+V_h3+V_h4＝V_z，即四个后罗拉的速度之和等于中罗拉的线速度，由此可得：

即四组份ρ₁、ρ₂、ρ₃和ρ₄在纱线中的混纺比，等于它们在一级牵伸区中各自牵伸倍数的倒数：

其中，集合器设置在组合后罗拉和所述中罗拉之间，所述中罗拉保持速度不变，则所述一级牵伸单位形成混纺或混色单元，所述二级牵伸单元构成单纯的线密度调整单元。所述中罗拉的速度V_z＝V_h1+V_h2+V_h3+V_h4。

通过控制后中罗拉的运行速度，而不考虑后面线密度调整工艺，从而切实保障了纱线混纺更加均匀和彻底，避免了线密度调整工艺对混纺工艺的影响。另外，通过将后中罗拉的速度控制在V_h1+V_h2+V_h3+V_h4以下，有效保证了混纺更加均匀。

实施例2

本实施例方法与实施例1基本相同，不同之处在于：

第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉分别所牵伸着黄色、品红色、青色、黑色纱线；保持前罗拉速度V_q恒定，调整第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，则实现纱线的色彩调配；混色时，利用黑色纱线调整色纺纱的色深。

黄色、品红色、青色、黑色纱线的线密度分别为ρ₁、ρ₂、ρ₃和ρ₄；调整第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度过程中，始终保证V_h1×ρ₁+V_h2×ρ₂+V_h3×ρ₃+V_h4×ρ₄＝常量，

或者

则可以保证混色后的纱线线密度始终保持不变。

其中，E_i＝V_q/V_hi为前罗拉相对于第i后罗拉环圈的牵伸倍数，i＝1、2、3。

本发明通过改变所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，实现所述黄色、品红色、青色、黑色纱线混纺比或混色比的调整，四种基色纱线的混纺比分别如下：

令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度和恒定，即V_h1+V_h2+V_h3+V_h4保持恒定的条件下，通过改变V_h1、V_h2、V_h3、V_h4改变纱线内不同基色纱线的混纺比或混色比，四种基色纱线的混纺比分别如下：

由此可以大大简化混色时计算量，提高了效率，并且混色更加精准。

实施例3

本实施例方法与实施例1基本相同，不同之处在于：

1)根据设定混纺比和/或线密度，将所述纱线Y分为n段，每段纱线Y的线密度和混纺比相同，而相邻两段的线密度或混纺比不同；牵伸第i段纱线Y时，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度分别为V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i，其中i∈(1，2，…，n)；所述第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份经两级牵伸和加捻形成的第i段纱线Y后，其混纺比k_1i、k_2i、k_3i和k_4i可表达如下：

第i段纱线Y的线密度为：

其中，

为二级牵伸比；

2)设将n段纱线Y中线密度最小的一段定义为基准线段，该段的基准线密度为ρ₀，以及该段的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的基准线速度分别为V_h10、V_h20、V_h30和V_h40；该段的第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的基准混纺比分别为k₁₀、k₂₀、k₃₀和k₄₀，

保持所述中罗拉的线速度恒定，

且V_z＝V_h10+V_h20+V_h30+V_h40 (7)；

同时，令二级牵伸比

恒定；

3)牵伸混纺第i段纱线Y时，在已知第i段的设定线密度ρ_yi和设定混纺比k_1i、k_2i、k_3i和k_4i前提下，根据公式(2)-(7)计算出所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i；

4)在基准线段的基准线速度V_h10、V_h20、V_h30和V_h40基础上，增减第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和/或第四后罗拉的转速，实现第i段纱线Y的线密度或/和混纺比的在线动态调整。

5)设ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则公式(6)简化为：

6)在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，设纱线Y的线密度在基准线密度的基础上增加动态增量Δρ_yi，即粗细变化Δρ_yi；为此所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度分别在基准线速度的基础上发生相应增量，即(V_h10+V_h20+V_h30+V_h40)→(V_h10+ΔV_h1i+V_h20+ΔV_h2i+V_h30+ΔV_h3i+V_h40+ΔV_h4i)时，纱线Y线密度的增量为：

则纱线Y的线密度ρ_yi可表达如下：

令ΔV_i＝ΔV_h1i+ΔV_h2i+ΔV_h3i+ΔV_h4i，则(9)变为：

7)令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，纱线Y的混纺比，即公式(2)-(5)简化为：

其中，

ΔV_h1i＝k_1i*(V_z+ΔV_i)-V_h10

ΔV_h2i＝k_2i*(V_z+ΔV_i)-V_h20

ΔV_h3i＝k_3i*(V_z+ΔV_i)-V_h30

ΔV_h4i＝k_4i*(V_z+ΔV_i)-V_h40

8)令V_h1i*ρ₁+V_h2i*ρ₂+V_h3i*ρ₃+V_h4i*ρ₄＝H，H为常数，则ΔV_i恒为0，由此，实现所述纱线Y的混纺比调整的同时保证线密度不变。

9)令ΔV_h1i、ΔV_h2i、ΔV_h3i和ΔV_h4i其中任意一个、两个或三个为零，其他不为零，则实现所述纱线Y中一种、两种或三种粗纱组份的变化，而其他粗纱组份不变化，调整后的混纺比为：

其中，k，j∈(1，2，3，4)，且k≠j。

10)令ΔV_h1i、ΔV_h2i、ΔV_h3i和ΔV_h4i都不为零，则实现所述纱线Y中四种粗纱组份的变化。

11)令V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i其中一个、两个或三个为零，而其它不为零，则实现在第i段纱线Y中1-3种粗纱组份的不连续。

实施例4

本实施例四组份异步牵伸动态配置线密度和混纺比的方法与实施例3基本相同，不同之处在于：

设定第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的初始线速度分别为V_h10、V_h20、V_h30和V_h40；所述中罗拉的初始线速度V_z0＝V_h10+V_h20+V_h30+V_h40；

另外，设定

V_zi＝V_h1(i-1)+V_h2(i-1)+V_h3(i-1)+V_h4(i-1)；

同时，令二级牵伸比

恒定为设定值e_q；

牵伸混纺第i段纱线Y时，将第i-1段的纱线Y的线密度和混纺比分别作为第i段的基准线密度和基准混纺比，在已知第i段的设定线密度ρ_yi和设定混纺比k_1i、k_2i、k_3i和k_4i前提下，计算出第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i；

在第i-1段的基础上，调整第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的转速，实现第i段纱线Y的线密度或/和混纺比的在线动态调整。

本方法通过将V_zi＝V_h1(i-1)+V_h2(i-1)+V_h3(i-1)+V_h4(i-1)以及二级牵伸比恒定，从而使得中罗拉和前罗拉不断随着后组合罗拉的速度进行调整，避免了由于后组合罗拉调整过大，而中罗拉及前罗拉速度未及时调整导致纱线牵引比大幅度变化，以及有效控制断纱的发生。

另外，利用计算机或其他智能控制单元随时记录各个罗拉的运行速度，在已知现有后罗拉速度时，能够自动推算出下一步的中罗拉和前罗拉的速度，利用上述公式及模型快速计算出组合后罗拉的速度增减量，进而实现设定的混纺比和线密度调整，由此更加简单、准确。

实施例5

一种四组份异同步牵伸纺制多彩竹节纱的装置包括控制系统和执行机构，执行机构包括四组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构；二级牵伸机构包括一级牵伸单元和二级牵伸单元；

如图1和2所示，一级牵伸单元包括组合后罗拉15、中罗拉3；组合后罗拉15具有四个转动自由度，包括同一根后罗拉轴21上并排设置的第一后罗拉6、第二后罗拉8、第三后罗拉10和第四后罗拉12；二级牵伸单元包括前罗拉1和中罗拉3。4为中罗拉3对应的上皮辊，5、7、9、11为与四个后罗拉对应的四个上皮辊。2为与前罗拉1相对应的上皮辊。23、26和27为轴承。

如图2所示，具有四重嵌套的4自由度组合后罗拉，6、8、10和12四个活动后罗拉活套在同一心轴21上，并分别由皮带轮30、32、20、24驱动。四个后罗拉依次相邻设置，其驱动机构皮带轮30、32、20、24设置在四个后罗拉的两侧。

如图5所示，控制系统主要包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机等。可编程控制器通过伺服驱动器控制电机带动罗拉、纲领板、锭子等工作。

通过将四个后罗拉并排设置在一根轴上，并且其驱动装置设置在两侧，其机械结构更加紧凑，并且使得四个后罗拉所牵伸的四种粗纱线在混纺时更加贴近，可以有效防止驱动设置在工作时对纱线的干扰和污染，并且四种基色纱线通过喇叭口时，夹持角度更小，有利于纱线的混合更加均匀。

表2.异步牵伸与同步牵伸纺纱参数对比(以纺18.45tex棉纱为例)

以上结合附图仅描述了本申请的几个优选实施例，但本申请不限于此，凡是本领域普通技术人员在不脱离本申请的精神下，做出的任何改进和/或变形，均属于本申请的保护范围。

Claims

一种四组份异步牵伸动态配置线密度和混纺比的方法，其特征在于，具体包括：

1)执行机构主要包括四组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构，所述四组份分合式异同步二级牵伸机构包括前后设置的一级牵伸单元、二级牵伸单元；

2)所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉具有四个转动自由度，其包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉；第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉分别以速度V_h1、V_h2、V_h3和V_h4运动；中罗拉以速度V_z的速度转动；所述二级同步牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；前罗拉以表面线速度V_q转动；

设第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉所牵伸的第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的线密度分别为ρ₁、ρ₂、ρ₃和ρ₄，前罗拉牵伸加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y，

第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的混纺比k₁、k₂、k₃和k₄表达如下：

3)保持前罗拉和中罗拉线速度之比V_q/V_z恒定，前罗拉和中罗拉线的速度大小取决于纱线的基准线密度；

4)通过调整第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的转速，实现纱线Y线密度或/和混纺比的在线动态调整。
如权利要求1所述方法，其特征在于，通过已知设定所述纱线Y混纺比K随时间t的变化规律，以及已知纱线Y线密度ρ_y随时间t的变化规律,推导出所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉表面线速度变化规律；设定第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的混纺比k₁、k₂、k₃和k₄，则纱线Y的混纺比之比K₁、K₂和K₃如下：

纱线Y线密度

则得到后罗拉1表面线速度：

后罗拉2表面线速度：

后罗拉3表面线速度：

后罗拉4表面线速度：

其中，ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄、V_q为常数，K_i和ρ_y都是随时间t变化的函数。
如权利要求1所述方法，其特征在于，令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则：

1)改变第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉中的任一后罗拉的速度，其它三个后罗拉速度不变，则实现纱线Y中所述任一后罗拉的所牵伸的粗纱组份及其线密度的变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

或

或

或

其中，Δρ_y为纱线Y的线密度变化量，ΔV_h1、ΔV_h2、ΔV_h3和ΔV_h4为第一、二、三和四后罗拉的速度变化量；

2)改变第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉中的任意两个后罗拉的速度，其它两个后罗拉速度不变，则实现纱线Y中所述任意两个后罗拉的所牵伸的粗纱组份及其线密度的变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

或

或

或

或

或

3)同时改变第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉中的任意三个后罗拉的速度，剩余的后罗拉速度不变，则实现纱线Y中三个后罗拉的所牵伸的粗纱组份及其线密度的变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

或

或

或

4)同时改变第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，且四个后罗拉的速度之和不为零，则实现纱线Y中四个后罗拉的所牵伸的粗纱组份及其线密度的变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：
如权利要求3所述方法，其特征在于，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任一后罗拉的速度为零，而其它三个后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述任一后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它三种粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

或者，

或者，

或者，

其中，T₁和T₂为持续的两个时间点，t为时间变量。
如权利要求3所述方法，其特征在于，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任两个后罗拉的速度为零，而其它两个后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述任两个后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它两种粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

其中，T₁和T₂为持续的两个时间点，t为时间变量；i≠j，且i，j∈(1,2,3,4)。
如权利要求3所述方法，其特征在于，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令任意三个后罗拉的速度为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述任意三个后罗拉所牵伸的粗纱组份的不连续，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

其中，T₁和T₂为持续的两个时间点，t为时间变量；j∈(1,2,3,4)。
如权利要求3所述方法，其特征在于，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令其中两个后罗拉的速度先后调整为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述两个后罗拉所牵伸的粗纱组份的先后间断，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

其中，T₁、T₂和T₃为三个时间点，t为时间变量；

i≠j≠k，且i，j，k∈(1,2,3,4)。
如权利要求3所述方法，其特征在于，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，调整过程令其中三个后罗拉的速度先后调整为零，而其它后罗拉的速度不为零，则实现纱线Y中所述三个后罗拉所牵伸的粗纱组份的先后间断，而其它粗纱组份连续，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y为：

其中，T₁、T₂、T₃和T₄为四个时间点，t为时间变量；

i≠j≠k，且i，j，k∈(1,2,3,4)。
如权利要求3所述方法，其特征在于，调整所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，同时保持

V_h1*ρ₁+V_h2*ρ₂+V_h3*ρ₃+V_h4*ρ₄＝常数，

并令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则实现纱线Y的线密度不变化而其组份的混纺比变化；所述第一粗纱组份和、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的混纺比k₁、k₂、k₃和k₄为：

其中，j∈(1,2,3,4)。
如权利要求1所述方法，其特征在于，根据设定纱线Y的混纺比和/或线密度，将所述纱线Y分为n段，每段纱线Y的线密度和混纺比相同，而相邻两段的线密度或混纺比不同；牵伸第i段纱线Y时，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度分别为V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i，其中i∈(1,2，…，n)；所述第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份经两级牵伸和加捻形成的第i段纱线Y后，其混纺比k_1i、k_2i、k_3i和k_4i可表达如下：

第i段纱线Y的线密度为：

其中，
为二级牵伸比；

(1)设将n段纱线Y中线密度最小的一段定义为基准线段，该段的基准线密度为ρ₀，以及该段的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的基准线速度分别为V_h10、V_h20、V_h30和V_h40；该段的第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的基准混纺比分别为k₁₀、k₂₀、k₃₀和k₄₀，

保持所述中罗拉的线速度恒定，

且V_z＝V_h10+V_h20+V_h30+V_h40 (7)；

同时，令二级牵伸比
恒定；

其中，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的基准线速度V_h10、V_h20、V_h30和V_h40根据第一粗纱组份、第二粗纱组份、第三粗纱组份和第四粗纱组份的材质、基准线密度ρ₀以及基准混纺比k₁₀、k₂₀、k₃₀和k₄₀提前设定；

(2)牵伸混纺第i段纱线Y时，在已知第i段的设定线密度ρ_yi和设定混纺比k_1i、k_2i、k_3i和k_4i前提下，根据公式(2)-(7)计算出所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i；

(3)在基准线段的基准线速度V_h10、V_h20、V_h30和V_h40基础上，增减第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和/或第四后罗拉的转速，实现第i段纱线Y的线密度或/和混纺比的在线动态调整。
如权利要求10所述方法，其特征在于，设ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则公式(6)简化为：

根据公式(2)-(5)和(7)-(8)计算出所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i；在基准线速度V_h10、V_h20、V_h30和V_h40的基础上，增减第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和/或第四后罗拉的转速实现设定的第i段纱线Y线密度或/和混纺比。
如权利要求10所述方法，其特征在于，在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，设纱线Y的线密度在基准线密度的基础上增加动态增量△ρ_yi，即粗细变化△ρ_yi；为此所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度分别在基准线速度的基础上发生相应增量，即(V_h10+V_h20+V_h30+V_h40)→(V_h10+ΔV_h1i+V_h20+ΔV_h2i+V_h30+ΔV_h3i+V_h40+ΔV_h4i)时，纱线Y线密度的增量为：

则纱线Y的线密度ρ_yi可表达如下：

令ΔV_i＝ΔV_h1i+ΔV_h2i+ΔV_h3i+ΔV_h4i，则(9)变为：

通过控制所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度增量之和ΔV_i实现纱线Y的线密度变化。
如权利要求12所述方法，其特征在于，令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝ρ，则在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，纱线Y的混纺比，即公式(2)-(5)简化为：

通过控制所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度增量实现纱线Y的混纺比的调整；

其中,

ΔV_h1i＝k_1i*(V_z+ΔV_i)-V_h10

ΔV_h2i＝k_2i*(V_z+ΔV_i)-V_h20

ΔV_h3i＝k_3i*(V_z+ΔV_i)-V_h30

ΔV_h4i＝k_4i*(V_z+ΔV_i)-V_h40
如权利要求12所述方法，其特征在于，令V_h1i*ρ₁+V_h2i*ρ₂+V_h3i*ρ₃+V_h4i*ρ₄＝H，H为常数，则ΔV_i恒为0，由此，实现所述纱线Y的混纺比调整的同时保证线密度不变。
如权利要求12所述方法，其特征在于，令ΔV_h1i、ΔV_h2i、ΔV_h3i和ΔV_h4i其中任意一个、两个或三个为零，其他不为零，则实现所述纱线Y中一种、两种或三种粗纱组份的变化，而其他粗纱组份不变化，调整后的混纺比为：

其中，k，j∈(1,2,3,4)，且k≠j。
如权利要求12所述方法，其特征在于，令ΔV_h1i、ΔV_h2i、ΔV_h3i和ΔV_h4i都不为零，则实现所述纱线Y中四种粗纱组份的变化。
如权利要求12所述方法，其特征在于，令V_h1i、V_h2i、V_h3i和V_h4i其中一个、两个或三个为零，而其它不为零，则实现在第i段纱线Y中1-3种粗纱组份的不连续。
如权利要求1所述方法，其特征在于，所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉分别所牵伸着黄色、品红色、青色、黑色纱线；保持前罗拉速度V_q恒定，调整第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的速度，则实现纱线的色彩调配；混色时，利用黑色纱线调整色纺纱的色深或饱和度。
实施权利要求1-18任一所述方法的一种四组份异同步牵伸调控纱线线密度及混纺比的装置，其特征在于，其包括控制系统和执行机构，执行机构包括四组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构；所述二级牵伸机构包括一级牵伸单元和二级牵伸单元；所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉具有四个转动自由度，包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉；所述二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉。
如权利要求19所述装置，其特征在于，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉中任一个固定设置在所述后罗拉轴上，其他三个后罗拉彼此独立转动地设置在所述后罗拉轴上。
如权利要求20所述装置，其特征在于，所述第三后罗拉固定设置在所述后罗拉轴上，其他三个后罗拉彼此独立转动地设置在所述后罗拉轴上；所述第二后罗拉设置有与所述驱动机构连接的轴套，该轴套套装在所述后罗拉轴上，所述第一后罗拉可转动地套装在该轴套外侧。