專利名稱：交叉卷繞筒子的制作方法
交叉卷繞筒子也稱筒子卷裝，筒子上退繞出的紗供給用紗的機器，例如一臺織機或一臺針織機。交叉卷繞筒子的筒子卷裝是自支持的，筒子正面兩端不需用邊盤。交叉卷繞筒子內(nèi)部的保持是通過紗或線的絡紗是用較大的螺旋螺距，而不是采取有邊盤筒子時的緊密地卷繞方式。為了紗在每一紗層中多次地交叉以及其下面的紗層穩(wěn)定，螺旋線螺距是大的。同時為位于下面的紗層形成一個包纏面。
紗線在每層內(nèi)交叉形成的螺旋角或交叉角阻止紗擠入到各紗層的各個紗圈內(nèi)，如象平行卷繞的情況。在筒子卷裝的端面，紗在每個翻轉(zhuǎn)點形成過渡，從這一紗層過渡到另一紗層或從一螺旋線到另一螺旋線。為了端面穩(wěn)定，在兩個端面的翻轉(zhuǎn)點不斷改變其在筒子卷裝內(nèi)的位置。
為了紗能夠從筒子頂端退繞，至少需要自由進入到交叉卷繞筒子的一個端面。筒頂退繞時，交叉卷繞筒子自身處于靜止。紗的退繞是從靜止的交叉卷繞筒子上面穿行過一個導紗眼。導紗眼與筒子退繞面保持一定間距并位于交叉卷繞筒子的對稱軸線上。
從德國專利DE 41 42 886得知一種交叉卷繞筒子，其中每層紗圈螺距是不同的。即紗在一紗層內(nèi)形成的螺旋線螺距與處于其下面或其上面的紗層內(nèi)的螺旋線螺距大小是有差別的。
借助不同的螺距應能解決交叉卷繞筒子的一個退繞問題。如果螺旋角相同，則會導致紗傾向于收集到交叉點上，從而使退繞性能變壞。這種粘附突然地提高退繞力直至紗超負荷和斷裂。
為了生產(chǎn)大家所知的交叉卷繞筒子，使用一種不同動程速度工作的往復橫動裝置。生產(chǎn)的交叉卷繞筒子是這樣絡紗的，即紗的退繞點如果在筒子卷裝外面從退繞端向底端移動，此時退繞的紗量要小于紗退繞點按相反的方向移動時的紗量。
現(xiàn)代紡織機器，特別是織機，已經(jīng)達到了紗的極限供給速度。


圖1表示大家所知的一個交叉卷繞筒子1的退繞狀況示意圖。交叉卷繞筒子1是由一個筒子卷裝2組成，該卷裝是在一只圓筒形筒管3上絡紗而成。一根線或紗4構成筒子卷裝2。紗4借助大家所知的往復橫動裝置一層層地卷繞。兩個這種紗層部分地表示在圖1內(nèi)。紗4的一紗層用5標志，另一紗層用6標志。例如紗層5是徑向處于較內(nèi)部的紗層，而紗層6是處于徑向較外部的紗層。一圈紗層，比如紗層5形成紗4的卷繞，產(chǎn)生一個左旋，而紗層6則產(chǎn)生右旋。紗4卷繞的螺旋角是相對正交于筒管3縱軸線的平面7測量是較大的。即形成紗層5和6的螺旋螺距高度是多倍地大于紗4的直徑。這樣能防止一紗層紗圈可能擠入另一紗層紗圈之中和排擠該紗層的紗圈。
這樣獲得的交叉卷繞筒子1形成一個基本平的環(huán)狀面的退繞端8。翻轉(zhuǎn)點9位于退繞端8的區(qū)域內(nèi)，在該點上，紗線分布是從一紗層進入另一紗層，因而從一螺旋線改變成反方向螺旋線。退繞端8區(qū)域內(nèi)的翻轉(zhuǎn)點9盡可能隨機地分布，這種隨機分布既是按圓周方向，亦可以按軸向帶一定偏差范圍。通過這些措施，一是達到實際的穩(wěn)定退繞端，二是防止材料的附聚。
底端是位于交叉卷繞筒子1的另一個軸端，該底端按圖1可看到的退繞端8相同方式構成。
紗4從交叉卷繞筒子1的外圓周面通過一個導紗眼11退繞出，導紗眼與交叉卷繞筒子1軸向保持一定距離，位于對稱軸線上。導紗眼11空間固定。交叉卷繞筒子1在紗退繞時也是不移動的。
由于紗附著在筒子的有效表面，形成一確定的退繞點12，按紗4在退繞時的運行方向看，從該點起紗的運行不再符合交叉卷繞筒子1內(nèi)的紗分布曲線。退繞點12是根據(jù)紗4在筒子卷裝的每個外面形成的螺旋線轉(zhuǎn)動，同時按交叉卷繞筒子1的縱向移動。
退繞點按圓周方向運行的速度，即其角速度是取決于紗退繞速度和筒子卷裝2的直徑。筒子卷裝直徑愈大，退繞速度愈慢，則退繞點轉(zhuǎn)動的角速度就愈小。反之，在恒定的退繞速度下，卷繞直徑由于增長的紗需要量而變小，角速度上升。
因為退繞點12環(huán)繞筒子卷裝2的圓周面轉(zhuǎn)動，介于導紗眼11和退繞點12之間的紗段環(huán)繞設想的軸線轉(zhuǎn)動，該軸線是由導紗眼11和筒子卷裝對稱軸線所形成。由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，該力使退繞的紗徑向向外擠。
當筒子卷裝還是滿筒時，紗退繞點12的環(huán)行速度在筒子卷裝2的頂端按所給定的用紗量速度仍比較低。產(chǎn)生的離心力還達不到使紗4直接按退繞點從筒子卷裝2的頂端退繞。紗3在越過退繞端8進到自由空間之前，先在退繞點遠的一側滑動經(jīng)過筒子卷裝2。
自由浮動的紗段在空間中限定一個轉(zhuǎn)動面，其頂點位于導紗眼11。產(chǎn)生的這個回轉(zhuǎn)面是紗4自己的浮動長度，紗顯示出一復雜的三維曲線。既有離心力，也有空氣阻力作用在該自由浮動的紗段，導致紗的路線不是一條簡單位于平面的線。受到自由浮動紗長度圈定的空間稱之謂紗線氣圈。
筒子卷裝2的外徑是隨著用紗量增長而變小。由于退繞速度保持恒定，退繞點12必須快一些旋轉(zhuǎn)，來補償紗沿著因直徑變小所減少的長度。
自一定的角速度起，離心力大得足以使紗4緊接著退繞點12從筒子卷裝2的頂端提起。
紗4附著在其下面的紗層上，由于結構變動引起紗的空氣阻力不均勻性，紗張力的波動以及其他因素，在退繞點12的角速度一個范圍內(nèi)，退繞情況持續(xù)地變換于滑行于筒子卷裝2的表面和浮動于表面之間。發(fā)明人曾經(jīng)確定，在兩種退繞情況之間的往復會受到退繞點12從退繞端8離開或是移動到退繞端8的影響。
如果退繞點12離開退繞端8，環(huán)行速度提高并因此提高離心力，使紗4更傾向于緊接著退繞點12從筒子卷裝2的頂端脫開，自由浮動在頂端之上。如果退繞點12向著退繞端8移動，則環(huán)行速度和離心力都下降，從而使紗4更傾向在頂端之上滑移。
這里，筒子卷裝2頂端的空氣阻力效應也具有相當?shù)挠绊憽?br> 只有當退繞點的角速度仍繼續(xù)上升，在頂部滑動的紗不再發(fā)生轉(zhuǎn)換到退繞位置。
不斷前進的用紗量使筒子卷裝2的直徑逐漸縮小，退繞點12的角速度則不斷上升。紗在空中的高速度導致起始形成的單個氣圈變成所謂的雙氣圈，即明顯可見到的由一個緊縮點連成的雙氣圈。浮動紗段所屬的路線表示在圖2中。
根據(jù)圖1的位置過渡到圖2的位置，也發(fā)生在一個不斷交替圖1構象和圖2構象的一個區(qū)域內(nèi)，直到一定的角速度時僅形成圖2的構象。
只在卷裝直徑很小時產(chǎn)生一個可以看出由兩個緊縮點連成的三重氣圈。這種屬于三重氣圈的紗運行路線已表示在圖3中。從圖2的構象過渡到圖3的構象延伸經(jīng)過一個角速度區(qū)域，在該區(qū)域氣圈不斷往復變換于雙氣圈到三重氣圈之間。紗中產(chǎn)生的這些力和紗線張力必然結合成各個不同類型的氣圈。
一根紗的強力服從于圍繞一個平均拉伸強力值的鐘形曲線分布。由于強力值的偏差，紗中的一些紗段具有明顯高的斷裂強力，反之也有一些紗段在明顯較小的力作用下即斷裂。
需用紗的裝置方面不可能產(chǎn)生唯一恒定的力，相反這里的力是根據(jù)鐘形曲線分布?？梢云诖啍囝^是在實際產(chǎn)生的力的高斯曲線與紗紗的強力分布相重迭的那個范圍，即兩個高斯曲線形成的一切割量的范圍。這個重迭面越大，在用紗這側的斷頭概率就越大，因而導致相應的機器停車。
紗必須從筒子卷裝運行到最終紡織產(chǎn)品的一個完全臨界的地段，是來自交叉卷繞筒子1的退繞本身。
圖4表示從交叉卷繞筒子1的卷裝直徑上標繪下的紗張力曲線。卷裝直徑的度量單位為毫米，拉力的度量單位為cN(克)。
圖中一個強鋸齒形的上部曲線13表示所出現(xiàn)的最大力曲線，是每100個測量值。其中深色管狀或帶形的區(qū)域14表示測出的拉力值的統(tǒng)計標準偏差。產(chǎn)生的拉力統(tǒng)計平均值大約處于該帶狀區(qū)域的中央。曲線圖按縱向劃分成1至6區(qū)域。
紗4的交叉卷繞筒子1的退繞起始于交卷卷繞筒子大約280mm的最大直徑。在該直徑時，退繞點12的角速度太低以至于離心力不能使紗直接在退繞點12從交叉卷繞筒子1的頂端脫開。紗4在該作業(yè)位置滑動于表面以及按比例產(chǎn)生很高的最大拉伸應力，雖然平均值是較低，標準偏差不是非常大，這些數(shù)值可以從圖中條帶14看出。首先高的最大拉伸應力有其原因，滑動在表面的紗4鉤掛在滑動的紗層，因為紗表面本身不光滑，凸伸出單根纖維。
滑動的紗作業(yè)位置保持其原來形式，一直到大約260mm的卷裝直徑。
從約260mm起，即在曲線圖中所示的1和2區(qū)域之間的過渡區(qū)偶爾會產(chǎn)生退繞位置，即紗4緊接著退繞點12從頂端脫開。氣圈在這些區(qū)域已經(jīng)在退繞點12形成，最大的拉力突然地下降，當氣圈又在接近退繞端7形成時，拉力立即又上升。因此，在第2區(qū)域中能觀察到最大退繞力時的很大波動以及按比例地在標準偏差范圍內(nèi)的大波動。
當直徑繼續(xù)減小時，即圖中區(qū)域2的右側，氣圈靠近到退繞點12保持穩(wěn)定。之后不再保持相同的退繞。出現(xiàn)的最大拉力突然地下降。標準偏差變小以及平均值下降。顯然紗4在區(qū)域2右側退繞時受到機械負荷很小。因此紗斷頭概率顯著下降。
直到筒子直徑大約160mm時，即在區(qū)域3內(nèi)情況均保持穩(wěn)定，紗張力只緩慢上升。紗張力上升到較高旋轉(zhuǎn)速度以及歸因于空氣阻力所附帶的較大負荷和處于氣圈內(nèi)的較大紗質(zhì)量。
區(qū)域3的右側能夠觀察到最大拉伸應力的明顯上升和平均值的上升。這里，氣圈假定仍為較大的尺寸，該尺寸由于較大的離心力而導致高的拉伸應力。此外，在單氣圈和雙氣圈之間發(fā)生一隨機分布變換。接近區(qū)域4終端時，最終情況翻過來有利于雙氣圈，于是離心力沖擊式地下降，因而發(fā)生的拉伸應力也下降。標準偏差和出現(xiàn)的最大應力，即特別應力按很大值的方向突然地下降。在區(qū)域5的終端，當筒子直徑小于60mm時，最后也能觀察到變換成一個三重的氣圈。在區(qū)域5的終端，當三重氣圈已穩(wěn)固形成后，最大力又重新較強上升，然后突然地破裂。
從上述情況出發(fā)，本發(fā)明的任務是創(chuàng)造一種合適的交叉卷繞筒子，它在數(shù)量上降低了紗中產(chǎn)生的最大拉伸應力和/或限制在一個已縮小的作業(yè)區(qū)域，使紗斷頭概率降低。
本發(fā)明的這項任務，借助具有權利要求1特征的交叉卷繞筒子來解決。
在本發(fā)明的交叉卷繞筒子中，每一紗層是用不同的螺旋線螺距卷繞。它們是這樣的卷繞的，當退繞點從頂端向底端移動時，退繞出的紗長度是較長一些，當退繞點從底端向頂端移動時的紗退繞長度較短。換言之，退繞點從頂端向底端移動時沿著的螺旋線具有比退繞點從底端向頂端所沿著的螺旋線明顯小一些的螺距。因為這種措施，能夠避免氣圈受到不利的影響，其原因是，退繞點以較高的速度離開紗氣圈。由于退繞點從氣圈移動離開時螺旋線螺距很小，退繞點的軸向速度在離開氣圈時明顯下降和減少對氣圈形成的不利影響。
本發(fā)明的交叉卷繞筒子在較小直徑時更清楚地顯示出向雙重氣圈的過渡，它如上所述，對出現(xiàn)的最大張力是較有利的。再次，直徑范圍明顯減小，在該直徑范圍產(chǎn)生單個氣圈和雙重氣圈之間的往復擺動。較小的直徑范圍相應地降低紗斷頭概率。
如果出現(xiàn)滑動的退繞，對本發(fā)明的交叉卷繞筒子說，介于滑動的紗退繞和自由浮動的紗退繞之間的穩(wěn)定波動，會縮小到一個非常小的直徑范圍。
同現(xiàn)有技術對比，一個起始于退繞點的固定浮動氣圈在非常大的筒子卷裝直徑條件下已經(jīng)形成。
在兩種情況下，本發(fā)明使較高的退繞速度成為可能。借助適當自由選擇筒子卷裝內(nèi)的螺旋線紗圈螺距，可以在一定極限內(nèi)進行控制，何時發(fā)生翻轉(zhuǎn)到另一種退繞類型或者氣圈構形，亦即何時在退繞點之后從滑動的退繞變換到自由浮動的退繞，或者何時產(chǎn)生雙重氣圈或三重氣圈。
本發(fā)明的其他特征是從屬權利要求的主題。
圖5是簡要示意出本發(fā)明的交叉卷繞筒子1。
發(fā)明的交叉卷繞筒子1展示出，具有如現(xiàn)有技術的交叉卷繞筒子1相同基本結構。筒子有一只筒管3，其上絡紗成為卷裝筒子2。紗4在筒子卷裝2的頂端走向已作了圖示。退繞時，退繞點12在上面可見的紗層內(nèi)移動，它按箭頭方向15從底端16向退繞端或頂端8移動。紗層形成一右旋。當上面的可見紗層移開時，退繞點12變換到其下面的紗層，該處退繞點12’(標號上加撇號，因為它位于下面一紗層)是按箭頭方向17移動。該紗層會有左旋的紗4。
從圖5不難看出，退繞點12’如果從頂端或退繞端8向底端16移動，完成2.5圈，而它從底端16向退繞端8移動，只完成一圈。卷繞比例在所示的情況下為1∶2.5。可采用不同于圖示卷繞比例，最大至1∶10，最好是1∶5以及根據(jù)紗線條件得到改進的退繞力數(shù)值，如果與一個交叉卷繞筒子比較，其彼此相疊紗層中的卷繞比例為1∶1的話。為此，“卷繞比例”應理解為卷繞圈數(shù)，即紗在圈數(shù)中沿著底端向頂端的路線卷繞，與紗按相反的路程卷繞的圈數(shù)相比。
換言之，紗4在右旋紗層內(nèi)與平面7形成的角α的值是大于紗4在左旋紗層內(nèi)與平面7形成的角β值。
除了已述的差別之外，圖5的交叉卷繞筒子1可與通常一致按相同的標準生產(chǎn)。應當通過使翻轉(zhuǎn)點9在退繞端8和底端16上移動力圖避免材料附聚。此外，力圖使相同卷繞方向的下一層紗的紗路線盡可能隨機定向，以防止產(chǎn)生波紋效應或規(guī)律性的問題這些都會導致故障。
除了圖5所示的錐形外，交叉卷繞筒子1可以借助合適的卷繞成形，使筒子的圓錐角是以直徑的函數(shù)來改變，或者筒子比如接近終止時，即由小直徑過渡到一個圓柱形。也可以設想這樣來生產(chǎn)交叉卷繞筒子1，即筒子卷裝2緊接著退繞端8先是圓柱形然后過渡到截錐形的區(qū)域。這樣近似于一個雙曲面。
筒子卷裝也可以整個長度和所有直徑是圓柱形，如今天通常采用的形狀。
至今根據(jù)一系列試驗的發(fā)現(xiàn)，對100mm直徑筒子取得的改進，如下表所示。
螺距比例1∶1 1∶2 1∶2.51∶3現(xiàn)有技術最大力 25cN 18cN 11cN 17cN標準偏差 ±5cN ±4cN±3cN ±4 cN平均值 6cN5cN 3cN 5cN大約65mm的一個卷裝直徑，得出以下相對照的數(shù)據(jù)。
螺距比例1∶1 1∶2 1∶2.51∶3現(xiàn)有技術最大力 35cN 18cN 15cN 12cN標準偏差 ±6cN ±4cN ±3cN ±2cN平均值 7cN4cN 4cN 2cN螺旋角O和β可以是不變的，但在退繞端8和底端6的邊緣區(qū)域除外。螺旋角也可以在整個軸向長度上變動，可以取決于徑向距離。最后可以設想，產(chǎn)生一個逐漸增加到滿筒的錐形角，這里與徑向?qū)挾扔嘘P，提供筒子卷裝的內(nèi)部卷繞，但卷繞不具有全部軸向長度，即產(chǎn)生的卷繞，例如從底端16起始直到達到筒子卷裝2的大約一半長度。
選擇何種形狀和角比例，必須通過各個實驗，因為觀察紗的退繞過程時，紗的種類和紗的原料以及紗的直徑起到實質(zhì)的作用。環(huán)錠細紗的性能具有不同于轉(zhuǎn)杯氣流紡紗機生產(chǎn)的紗性能。因此通過一系列實驗最優(yōu)化不可避免。
一個交叉卷繞筒子中，卷繞紗的螺旋線在相鄰的紗層內(nèi)有著不同螺距。卷繞比例是這樣的選擇，當退繞點從退繞端向底端移動時，已退繞的量應大于退繞點從底端到退繞端移動的退繞量。
權利要求
1.交叉卷繞筒子(1)，有一個筒子芯和一個用紗(4)絡成的筒子卷裝(2)，紗是按紗層卷繞到筒子芯(3)上，筒子卷裝(2)有一個退繞端(8)，紗(4)可從頂端退繞出來，以及有一個底端(16)，其中筒子卷裝(2)中的紗(4)沿著一條螺旋線從退繞端(8)向著底端(16)以及另一條螺旋線以相反的卷繞方向從底端(16)延伸向頂端(8)，螺旋線的螺距相互不同，至少在筒子卷裝(2)的一個區(qū)域內(nèi)，如果紗(4)的退繞點(12，12’)在筒子卷裝(2)外側從退繞端移動到底端(16)時退繞的紗長度是大于當退繞點(12，12’)在此區(qū)域從底端(16)向頂端(8)移動時所退繞的紗長度。
2.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，這個區(qū)域是一個從一個第一直徑延伸到一個第二直徑的區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，這個區(qū)域是從一個第一點延伸到一個與第一點軸向有間隔的第二點。
4.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，至少有另一個區(qū)域，它含有不同于權利要求1的另一個卷繞比例。
5.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，筒子芯(3)是由一只筒管構成。
6.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，筒子卷裝(2)的退繞端(8)是沒有任何復蓋物。
7.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，一紗層在翻轉(zhuǎn)點(9)過渡到另一紗層時，相繼的翻轉(zhuǎn)點(9)既不位于底端(16)也不位于退繞端(8)，而是直接一個在另一個上相疊。
8.根據(jù)權利要求7的交叉卷繞筒子，其特征在于，翻轉(zhuǎn)點(9)按圓周方向和/或縱向，相對于筒子卷裝(2)的軸線位錯。
9.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，筒子卷裝(2)設計成先后依次的紗層不形成波紋圖象。
10.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，至少滿筒的交叉卷繞筒子(1)的筒子卷裝(2)的圓柱形的。
11.根據(jù)權利要求10的交叉卷繞筒子，其特征在于，筒子卷裝(2)在整個作業(yè)范圍內(nèi)是圓柱形的。
12.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，至少滿筒的交叉卷繞筒子(1)的筒子卷裝(2)是向著退繞端(8)錐形地逐漸縮小。
13.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，筒子卷裝(2)設計成滿筒的交叉卷繞筒子(1)構成一個錐形筒子卷裝(2)，其形狀是隨著愈來愈多的紗被退繞出而過渡到圓柱形狀。
14.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，紗屬于一組包括有短纖紗、單絲、復絲以及其加捻紗。
15.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，這種紗是一種應用于紡織或紡織工業(yè)的紗。
16.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，紗(4)在一紗層內(nèi)卷繞的角(α，β)其度數(shù)是處在30°和12°之間，這是相對垂直對著筒子卷裝(2)軸線的平面測量，以及紗(4)在另一紗層內(nèi)的卷繞角(α，β)，相對于同一平面(7)測量，其度數(shù)是處于0.5°和1°之間。
17.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，從底端(16)到退繞端(8)的卷繞和從退繞端(8)到底端(16)之間的卷繞比例是處于1∶1.2和1∶10之間，最好是1∶1.5和1∶1.8之間。
18.根據(jù)權利要求1的交叉卷繞筒子，其特征在于，在退繞端(8)和/或底端(16)上的筒子卷裝是截錐形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交叉卷繞筒子(1)，其中紗線卷繞的螺旋線在相鄰位置有不同的螺距。卷繞比例應這樣選擇，即當退繞點從退繞端向底端移動時的退繞量是大于當退繞點從底端向退繞端移動時的退繞量。
文檔編號B65H55/04GK1500060SQ02807447
公開日2004年5月26日 申請日期2002年1月25日 優(yōu)先權日2001年2月1日
發(fā)明者H·普蘭克, C·里斯米勒, H·溫斯德菲爾, H 普蘭克, 姑桌, 溝路貧 申請人:斯圖加特德國紡織及纖維研究所