合成纖維卷繞器的制作方法

專利名稱：合成纖維卷繞器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種卷繞器，用于將連續的合成纖維卷繞于一個芯軸上，以形成一個卷繞團。更具體說，本發明涉及一種緊湊的多位心軸-轉臺卷繞器，以卷繞連續的非彈性纖維和彈性纖維。
背景技術：
在制造連續纖維時，通常通過將纖維卷繞于一個繞線筒或缸形芯軸(一個“管狀芯”)上來收攏纖維，以形成一個卷繞團。為制造斯潘德克斯彈性纖維(spandex)，通常使用表面驅動的卷繞器，如美國專利申請說明書No.3,165,274和3,342,428中的描述。
美國專利申請說明書No.5,219,125公開了一種兩位心軸-轉臺卷繞器，其帶有一個橫向機構和安裝于一種臂上的可旋轉夾緊箍卷軸。然而，公開的系統只有一個單一卷繞位置，因此當須卷繞大纖維團時，其必須被制造得非常龐大。此外，因為橫向臂是水平安裝的，且位于芯軸上方，萬一發生電源故障，橫向臂的靜止重量可嚴重損壞芯軸。
美國專利申請說明書No.5,489,067公開了一種心軸-轉臺卷繞器，帶有一個基本固定的接觸式卷軸和橫向導軌，非常低的延長纖維直接被喂入至接觸式卷軸和纖維團之間的夾口，而轉臺連續旋轉，以適應逐漸增大的纖維團。轉臺在卷繞過程中的連續運動要求一個復雜機構和控制，以實現成功卷繞。此外，這種連續運動形成的完整纖維團并不位于一個固定位置，這會導致難以卸載，尤其是通過自動裝置來卸的話。
美國專利申請說明書No.5,526,995和5,029,762公開了一種帶有一個接觸式卷軸和一個轉臺的卷繞器，在卷繞過程中卷軸位置基本保持不變，在形成纖維團過程中轉臺基本連續旋轉。連續旋轉的轉臺要求復雜的控制，以卷繞纖維。如美國專利申請說明書No.5,218,125一樣，萬一發生電源故障，橫向臂的重量可嚴重損壞芯軸。
美國專利申請說明書No.5,566,904公開了一種用于彈性纖維的卷繞器，其帶有一個單一卷繞位置，且要求一個提升盒，這使得該卷繞器過高。此外，可移動臂必須為懸臂，因此其沒有足夠的剛度，這樣樞軸的壽命非常短。
本發明提供了一種用于連續合成纖維的緊湊型卷繞器。
發明概述本發明的卷繞器用于卷繞合成的連續彈性纖維，其包括(a)一個帶有一前表面的框架；(b)一個安裝于所述表面上且與表面垂直的支撐；(c)一個被驅動的轉臺，帶有一根軸，并可旋轉地安裝于所述表面上；(d)帶有一根軸的第一驅動芯軸組件和第二驅動芯軸組件，芯軸組件可旋轉地安裝于轉臺上，位于轉臺軸線兩側，并能夠使管狀芯安裝于其上；(e)一個自由旋轉的接觸式卷軸，帶有一根軸，并安裝得基本平行于第一和第二芯軸組件，并位于轉臺軸所處的水平面之下；及(f)一個橫向組件，包括一個橫向凸輪，安裝于接觸式卷軸附近且與之軸向平行，使得通過橫向組件的纖維能夠沿接觸式卷軸橫向前后移動，橫向組件和接觸式卷軸安裝于一個懸垂擺臂上，擺臂可樞轉地安裝于支撐上并能夠至少旋轉約7°；安裝轉臺、第一和第二芯軸組件、擺臂、橫向組件及接觸式卷軸，使得(i)轉臺至第一分度(indexed)卷繞位置的旋轉能促使安裝于第一芯軸組件上的管狀芯靠到接觸式卷軸，以進行纖維團的部分卷繞；(ii)在轉臺快速旋轉至隨后的1-4分度卷繞位置及在這幾個位置之間旋轉時，位于第一芯軸組件上的部分卷繞的纖維團能夠與接觸式卷軸保持接觸；(iii)轉臺至最終位置的旋轉能將纖維團置于第一芯軸組件上，以將其卸下，并能夠促使位于第二芯軸組件上的管狀芯靠到進行第一位置卷繞的接觸式卷軸；(iv)繞接觸式卷軸的纖維纏繞角約為180°-225°；及(v)至少約99％的卷繞發生于最小分度位置。
本發明用于卷繞合成的連續彈性纖維的方法包括如下步驟
(a)纖維通過一個凸輪驅動的橫向導軌進入，以約180°-225°的纏繞角繞上一個接觸式卷軸；(b)將纖維卷繞到一個位于第一卷繞位置的第一分度管狀芯上，以形成一個部分卷繞的纖維團；(c)移動部分卷繞的纖維團至1-4個隨后的分度卷繞位置，以及在這些位置之間移動；(d)在每一個隨后的分度卷繞位置上，卷繞纖維至部分卷繞的纖維團上，以形成一個完全卷繞的纖維團，至少約99％的卷繞發生于分度位置；(e)將完全卷繞的纖維團移動至一個最終位置，以將其卸下，并同時將第二管狀芯移動至第一卷繞位置；(f)將纖維從完全卷繞的纖維團轉移至第二管狀芯；及(g)卷繞纖維至第二管狀芯上。
用于卷繞非彈性纖維的本發明及卷繞器本身與上述卷繞器和方法不同，表現在使用帶槽的管狀芯、帶有一個約165°-220°的圍繞接觸式卷軸的纖維纏繞角、及能夠旋轉至少5°的擺臂。


圖1以前視圖顯示了本發明的卷繞器；顯示的四個卷繞器A、B、C和D歸為一組，每一個說明卷繞彈性纖維的一個階段。
圖2更詳細地說明了擺臂18和安裝于其上的本發明元件。
圖3以俯視圖說明了自拉緊展開導軌的一個部分。
圖4從頂部顯示了兩個相鄰的卷繞器。
圖5顯示了轉臺從第一卷繞位置至第二卷繞位置的旋轉的細節。
圖6A和6B顯示了旋轉中的轉臺，其可以在傳送彈性紗的過程中選擇性地使用。
圖7說明了使用本發明的卷繞器來進行非彈性纖維的紗線傳送。
圖8A-D說明了與圖1中A-D部分相同的卷繞次序，但適用于非彈性纖維。
圖9顯示了一個卷繞非彈性紗使用的傳送尾板。
發明詳述連續纖維在紡紗后，可以被這樣卷繞使其通過一個位于接觸式卷軸上方的由橫向凸輪驅動而作往復運動的橫向導軌，及在開始卷繞一個新纖維團時，使其繞上一個旋轉的管狀芯。隨著纖維團增大，纖維被卷繞至下方的先前卷繞的纖維上。從纖維到達卷軸至纖維離開卷軸(比如為接觸式卷軸)測量得到的角度稱為“纏繞角”；這樣，與接觸式卷軸成反向將形成一個180°的纏繞角。“中斷角”指當纖維通過一個帶有小曲率半徑的導軌或其他表面時，纖維所形成方向的角度變化。“卷軸纏繞”是不合需要的紗線與卷軸(尤其是接觸式卷軸)的纏繞，其可由如斯潘德克斯彈性纖維等粘性纖維粘附在接觸式卷軸上、而不是在合適的點離開卷軸而形成。大的“中斷角”是不合需要的，因為這會在纖維中形成大的張力，導致纖維團質量下降。這兒使用的“絲”、“纖維”、“紗線”和“棉線”具有同樣的意思。“軸”意味著縱軸。
本發明的卷繞器可用來卷繞連續非彈性纖維或包括斯潘德克斯彈性纖維在內的連續彈性纖維，并有一個第一分度卷繞位置和1-4個、最好是1-3個隨后的分度卷繞位置。當卷繞小纖維團時，只需使用第一位置，在裝/卷繞/卸順序中不使用任何隨后的分度位置。對于彈性纖維的較大纖維團，卷繞器最好帶有三個位置，兩個位置用于卷繞，一個位置用于裝/卸。對于非彈性纖維，卷繞器最好帶有四個位置，三個位置用于卷繞，一個位置用于裝/卸。
“彈性”纖維指這樣的纖維(如斯潘德克斯彈性纖維和聚醚酯(polyetheresters))其斷裂延長度超過100％，當拉長和放松時，其迅速、強烈地基本回縮至原長度。“非彈性”纖維的斷裂延長度較低，在被拉長后不會迅速或強烈地恢復。非彈性纖維的例子包括由聚對苯二甲酸乙酯(poly(ethylene terephthalate))、聚己內酰胺(polycaprolactam)、及聚亞己基己二酰胺(poly(hexamethyleneadipamide))等制成的纖維。斯潘德克斯彈性纖維是一種人造纖維，其中形成纖維的物質為長鏈合成彈性體，由至少在重量上占85％的片段聚氨酯組成。
出于方便的考慮，將根據一個生產斯潘德克斯彈性纖維的三位卷繞器來描述本發明，其帶有兩個卷繞位置和一個最終的卸載位置；兩個卷繞位置即一個第一分度卷繞位置，一個在序號上位于第一卷繞位置之后的第二卷繞位置。然而，也可以采用一個多位卷繞器，其能夠在第一分度卷繞位置和多于一個(2-4)隨后的卷繞位置上進行卷繞，所有這些位置被可旋轉地分度分開。“分度”的意思是位置彼此之間是獨立的，有不連續的、充分形成的間隔，使得掃描角度(如下所述)至少為約10°。第一和最終位置之間的旋轉是不連續的。
本發明提供了一個緊湊的三位心軸-轉臺卷繞器，其中纖維在三個位置中的兩個位置上被卷繞至逐漸增大的纖維團上。在每個分度位置的卷繞過程中，轉臺基本固定，并不旋轉。將橫向組件和接觸式卷軸安裝于一個擺臂上，這使橫向組件和接觸式卷軸的位置在適應逐漸增大的纖維團方面有相當大的靈活性；在本發明中，擺臂能夠至少旋轉約7°。卷繞器在第一位置的幾何尺寸允許使用一個較小直徑的管狀芯和一個短而緊湊的擺臂；雖然擺臂的尺寸較小，其能夠促使接觸式卷軸壓緊該管狀芯。甚至當卷繞一個大纖維團時，第二卷繞位置的幾何尺寸允許卷繞器變得緊湊，因為即使是一個大纖維團，也能夠被保持靠近進入的纖維絲和一組卷繞器中心。
使用兩個這樣的卷繞位置，允許擺臂對于兩個位置都轉動約同樣的量，并且不管纖維團的尺寸有多大，避免了導軌處的不合需要的大中斷角；導軌指引纖維進入橫向組件。
此外，轉臺不必連續旋轉來適應纖維團不斷增大的直徑；這使得卸載完整纖維團和裝載空管狀芯可在一個固定位置進行，因為轉臺在大部分卷繞過程中是靜止的。
作為這些特征的結果，本發明的卷繞器允許在一個緊湊空間將彈性和非彈性纖維卷繞成纖維團，尤其是當多個卷繞器并排在一起工作時。
首先轉到圖1，其顯示了本發明的一組共四個卷繞器。這是最緊湊的安排。以1顯示彈性纖維絲，比如斯潘德克斯彈性纖維。圖中有四條纖維絲，每個卷繞器一條。斯潘德克斯彈性纖維通過可自拉緊展開導軌2和3來導引。每一個展開導軌2可以包括兩個展開導軌，一個位于另一個之上，以對纖維絲位置進行更好的控制。展開導軌3最好是自拉緊的，其可帶有一個用鉸鏈安裝于支撐19上的頂出桿3a。關閉頂出桿可強制纖維移出導軌，如下文所述。圖中說明了四個轉臺4，每一個都安裝于框架10上，可沿箭頭8所示的方向旋轉。
當卷繞器如圖1堆疊時，兩個下方的轉臺可以安裝得距框架的中心線稍近一些，以便于兩條纖維絲1可以被輕易地導引至下方的卷繞器中，從而更加緊湊。在每一個轉臺上可旋轉地安裝有兩個芯軸組件5a和5b。每個芯軸組件包括一個驅動芯軸和一個卡盤，管狀芯7可安裝于卡盤上。“驅動”意味著可以直接或間接提供動力，比如通過一個電機。以截面顯示的傳送擋板6可滑動地安裝于轉臺4上，位于芯軸組件之間。驅動芯軸組件5a和5b大約置于轉臺軸線的相對兩側，基本按箭頭8b的方向旋轉。這樣，當卷繞彈性纖維時，旋轉組件與安裝有該旋轉組件的轉臺同向旋轉，即，它們是共同旋轉的。對于紗線傳送，下文將簡要描述一個該共同旋轉的例外情形。
卸載組件9安裝于充氣缸9a(可見其截面)上，充氣缸又安裝于框架10上。卸載開關9c通過彈簧9b和支撐桿9d附裝于板9e上。卸載組件可與日本專利申請出版物No.56-056774(1981)中公開的組件相同。
一個部分卷繞的斯潘德克斯彈性纖維團示于11。橫向組件包括一個缸帶槽橫向凸輪12，其可旋轉地安裝于凸輪盒13中，其上固定安裝有橫檔14a和14b，其間又可滑動地安裝有橫向導軌15。橫向導軌安裝于凸輪從動件15a(見圖2)上，其可滑動地安裝于橫向凸輪的一個槽(圖中未示)中。凸輪可為任何合適的設計，包括1、2、3、4或更多周期的凸輪。凸輪由一個電機來驅動。
接觸式卷軸16位于橫向凸輪13和最近(主動卷繞)的芯軸組件5a之間。如圖1、5、6、7和8所示，接觸式卷軸16的軸線低于相應轉臺4的軸線所位于的水平面。這有助于使卷繞器更緊湊。如果接觸式卷軸軸線高于該水平面，比如，如果卷繞器倒置，卷繞器將變得非常高，因為展開導軌2將不得不被大大提升。這還將導致從紡紗單元進給卷軸過來的纖維的中斷角過大而影響纖維團質量，且如果通過將卷繞器安裝在底板上來保持其短小時，完全卷繞的纖維團23將過于接近地面而不易卸載。接觸式卷軸通常有一個表面，適合于容納纖維，按照與當紗線位于接觸式卷軸上時、橫向導軌所處的基本相同的方式來容納纖維，同時使纖維完全纏繞于卷軸上的趨勢變為最小。如圖1和5所示，彈性纖維圍繞接觸式卷軸的纏繞角約為180°-225°，隨著卷繞過程的進行和纖維團尺寸的增加，該數值從小到大增加。該接觸式卷軸纏繞角的高范圍允許卷繞器極其緊湊，還允許操作員可接觸到接觸式卷軸以去除任何卷軸纏繞。接觸式卷軸通過擺臂18來壓緊主動卷繞纖維團的表面，擺臂通過安裝于支撐19的氣動扁平缸24來壓向卷繞的芯軸組件。可提供合適的感測和控制系統，以給扁平缸精確地加壓，使得接觸式卷軸給纖維團施加合適的力。接觸式卷軸可由一個電機(圖中未示)驅動或自由旋轉，通過與鄰近的管狀芯或卷繞纖維團表面接觸來轉動。自由旋轉更有利。
纏繞消除導桿17安裝于接觸式卷軸16的軸線附近，且與其平行。其中心軸線可以是空的，使得其帶有一個空的中心和一個管狀壁。壁上的多個孔可以連接空的中心和導桿外部的區域。對齊孔，使得在纖維傳送時，每個孔指向鄰近的管狀芯。
擺臂18在樞軸點20處安裝于支撐19上，使得其懸垂，即向下懸掛。如圖1所示，擺臂能旋轉至少7°、最好為10°，以適應卷繞纖維團漸增的直徑。在19a，顯示的支撐位于卷繞器前部和框架表面上；在19b，可看出前部和框架表面之間的區域是開通的，因為橫向纖維絲須經過該區域。對于每個卷繞器設備，有兩個擺臂18，一個位于后部，靠近框架表面，如圖1中的卷繞器“A”、“B”、和“C”所示，另一個位于卷繞器前部，如卷繞器“D”所示。擺臂18的旋轉可導致纖維絲運動，雙重展開導桿2的使用可有助于保持對纖維絲的控制。氣動缸21安裝于每個擺臂上。凸輪盒13固定安裝于擺臂上，且位于每對擺臂中間。導桿17的末端和最接近框架表面的接觸式卷軸16的末端分別固定和旋轉安裝于每對擺臂的后部(框架表面)部件上。軸承支撐橫桿22固定安裝于前擺臂上，并支撐可旋轉接觸式卷軸16的前端和固定導桿17的前端。橫桿22的形狀使操作員可在拉緊過程中接觸卷軸16的圓周、卷軸16和空管狀芯7之間的夾口、及管狀芯7的圓周。橫桿還可收集并容納操作員從接觸式卷軸上去除的任何接觸式卷軸的纏繞物。
每個芯軸組件可卷繞多條纖維絲，根據芯軸組件、接觸式卷軸和凸輪的長度、及安裝于每個芯軸組件上的管狀芯數目來定。接觸式卷軸上的無光光潔度和鏡面光潔度及橫向凸輪槽的選定模式分別沿著卷軸和凸輪的長度重復，以適應使用的管狀芯數目和卷繞的纖維絲。
卷繞器可以被單獨、雙重或更多重地使用。最好是每組至少為兩個卷繞器。比如，一對這樣的卷繞器可以并排放置(例如圖1中的A和B)，只占用狹小的空間，或垂直放置(例如圖1中的B和C)，只占用較小的垂直空間。在垂直放置時，下方的卷繞器最好與上方的卷繞器有一個偏移，使得引向下方卷繞器的纖維絲可以不受阻礙地通過上方卷繞器。
在圖1中，顯示了四個卷繞器A、B、C和D，以及轉臺、擺臂和其他相關部件。對于這樣一個優選設計，可以卷繞4的倍數條纖維絲，如4、12、16、24、32、64、128等，根據安裝于每個芯軸組件5上的管狀芯7數目來定。除了擺臂18的位置和卷繞至纖維團上的纖維量，卷繞器A和D是卷繞器B和C的對稱圖象，接觸式卷軸16、芯軸組件5和轉臺4的旋轉方向相應地反向。卷繞器A、B、C和D的每一個都具有所描述卷繞器的每個各式各樣的部件，但出于簡化的目的，每個卷繞器沒有全部顯示這些部件。
圖2更詳細地說明了下垂擺臂18和安裝于其上的本發明設備的元件。為清楚起見，顯示的擺臂是卷繞器后部(框架表面)使用的擺臂。纖維絲1顯示在兩個位置1a和1b。氣動缸21操縱帶有平滑邊緣的傳送拍擊板25，顯示在25a和25b兩個位置，其繞樞軸點20旋轉。大多數斯潘德克斯彈性纖維卷繞時不使用傳送尾部，在這些情形下，需要一個平滑(無槽口)的傳送板邊緣。軸27帶有一個傳送尾部凸輪，當沿其軸線平移時，其可將傳送尾臂26從視圖平面中的位置26a旋轉至位置26b，其位于朝向觀察者的視圖平面外。為每個纖維團提供一個傳送尾臂，以在需要尾部的情況下允許形成傳送尾部。帶有獨立的用于“無尾部”(平滑傳送板，但使用時無傳送尾臂)和“有尾部”(傳送尾臂)卷繞的機構，這提供了更多的卷繞選擇和對纖維絲更多的特定控制。顯示的傳送導軌15安裝于凸輪從動件15a上，其在橫桿14a和14b之間滑動，并在橫向凸輪12的槽(圖中未示)中運動。橫向凸輪可旋轉地安裝于凸輪盒13中，凸輪盒固定安裝于擺臂18上。
現在轉到圖3，以俯視圖說明了自拉緊展開導軌3的一個部分。頂出桿3a可在縮回和向前位置之間選擇性地移動，以允許彈性纖維進入導軌3b或強迫纖維移出導軌。顯示的該桿處于向前位置，以截面顯示的纖維絲1不能夠進入導軌3b。顯示的陶瓷插入件3c安裝于導軌3b內。
圖4從頂部顯示了兩個卷繞器；說明了兩個轉臺4及其相關的芯軸組件5。顯示的每個芯軸組件上安裝有四個管狀芯7，并顯示了與一個接觸式卷軸16和一個凸輪12的關系，每個凸輪帶有四套橫向槽。顯示的擺臂18支撐接觸式卷軸16和凸輪12；安裝有凸輪12的凸輪盒沒有顯示。顯示的接觸式卷軸帶有交替的無光光潔度和鏡面光潔度段。還顯示了展開導軌3。顯示的卷繞器處于待命模式，卷軸16不與管狀芯7接觸。
下文將描述本發明設備的操作，首先參考圖1。
在卷繞器的驅動部分通上電源并處于運行時，操作員可以完成拉緊纖維的工作，比如用一根吸管槍，導引纖維1穿過展開導軌2及可選擇地穿過導軌3、穿過橫向導軌15、繞上接觸式卷軸16、進入接觸式卷軸和管狀芯7之間的夾口、并繞在管狀芯上。在拉緊過程中，以大于卷繞所通常使用的轉速來運轉空管狀芯7是有利的。這給彈性纖維施加更大的張力；對于越被拉緊伸長的纖維，操作員就越容易將其引至正確的位置。在纖維成功地卷繞上管狀芯后，可以將轉速降低至卷繞的運行轉速。
在下方卷繞器A和B的拉緊過程中，初始卷繞產生的紗線張力足以將每條紗線沿頂出桿3a移動，并將這些紗線置于其合適的導軌3b之前，當頂出桿縮回時，將每條紗線移動至各自合適的位于展開導軌3上的導軌3b中(參見圖3)。為了輔助拉緊，可以啟動缸21(參見圖2)，將拍擊板25從位置25a移動至位置25b，這樣可使纖維1偏斜并將其移出橫向導軌15。將拍擊板移回至位置25a允許紗線返回至橫向導軌，這樣可以開始橫向卷繞。
參考圖1中的卷繞器C，在卷繞時，展開導軌2將彈性纖維1導引至橫向導軌15，然后順時針卷繞至接觸式卷軸16上，并逆時針卷繞至纖維團11上。在開始卷繞時，如果需要一個傳送尾部(參見圖2)，氣動缸21將拍擊板25從位置25a移動至位置25b，并將傳送尾臂26從位置26a移動至位置26b(位于平面外)，這樣將紗線移出橫向導軌15，并移至管狀芯(圖中未示)末端附近的一個位置，使卷繞繼續進行，而不影響預設的時間。當所需的傳送尾部如此形成后，傳送尾臂返回至位置26a，拍擊板返回至位置25a，紗線1返回至橫向導軌15中，又開始橫向卷繞至管狀芯上。
在圖1中，卷繞器A和B說明了位于第一個卷繞位置的第一芯軸組件5a和位于裝/卸位置的第二芯軸組件5b。卷繞器C和D說明了位于第二個卷繞位置的的第一芯軸組件。
在圖1的卷繞器A中，顯示了一個空的管狀芯7，纖維1正開始卷繞至其上。
卷繞器B顯示了一個部分卷繞的纖維團11，由于逐漸增大的纖維團11施加于接觸式卷軸16上的力，擺臂18靠近支撐19。氣動扁平缸24阻止擺臂18繞樞軸點20旋轉。為每一個擺臂提供了一個扁平缸，換言之，一個缸位于支撐19前表面，一個位于框架10的表面附近。通過一個電氣調節器(圖中未示)和一個程控系統(圖中未示)，將扁平缸中的壓力保持在一個或多個預設的水平。而扁平缸中的壓力又決定接觸式卷軸16施加于纖維團11的力。在卷繞過程中，可以基本恒定地保持該力，或改變該力以創建一個力的輪廓。除了擺臂18以及安裝于其上的部件的位置，卷繞器B中部件的位置與卷繞器A的部件相同，只是成對稱圖象。
本發明的卷繞器可用于多種卷繞方法。這些方法包括步進精度卷繞和隨機卷繞；在步進精度卷繞中，卷繞率，即芯軸組件的轉速，rpm，與橫向凸輪的轉速，rpm，之比基本保持恒定，但最好不為整數，隨著纖維團增大而逐步變為預設值；在隨機卷繞中，卷繞率在纖維團從頭至尾的形成過程中是變化的。還可采用其他類型的帶中斷操作，以將帶的形成減到最少。
可以提供一個傳感器，如磁脈沖傳感器(圖中未示)，來監測接觸式卷軸16的轉速(rpm)，可通過調整芯軸組件5的轉速來基本恒定地維持該轉速。因此當纖維團直徑增大時，可降低芯軸組件5的轉速，以保持正常的卷繞速度。
對于大于預設直徑的纖維團，卷繞可在兩個分度位置進行，第二個位置能容納比第一個位置更大的最終直徑。轉臺向第二個卷繞位置的旋轉可在卷繞過程中任何合適的點上進行，比如，一個預設的纖維團直徑、旋轉組件轉速或卷繞時間。一個具體的例子如當纖維團直徑超過約170毫米時。纖維團直徑可通過接觸式卷軸表面轉速與芯軸轉速的比值來確定。與每個纖維團好幾個小時的卷繞時間相比，轉臺的旋轉能在約1-60秒內迅速完成。轉臺這種在有限數目的分度卷繞位置之間的迅速運動，簡化了轉臺旋轉機構和卷繞控制系統。當然，卷繞在轉臺旋轉過程中繼續進行，但該旋轉非常迅速，以致于至少99％、最好是約99.5％的卷繞在分度位置進行。這樣，部分卷繞的纖維團11在圖1卷繞器B中所示的點上移動至設備C中所示的點上，使卷繞能繼續進行。在轉臺從一個原先的分度位置至一個隨后的分度位置旋轉過程中，接觸式卷軸16向外擺動，以維持與正卷繞的纖維團表面的接觸。
在圖5中更詳細地顯示了兩位卷繞，一個部分卷繞的纖維團從第一分度位置28a轉向第二分度位置28b。28a處的纖維團在第一個位置的末端卷繞，28b處的纖維團在第二個位置的開始處卷繞。角θ(“擺角”)至少約為10°，最好至少約為35°，40°-50°更好；角θ即在轉臺從一個分度卷繞位置至下一個分度卷繞位置的旋轉過程中，一條假想線掃過的角度；在芯軸組件的軸線SA(其與安裝于芯軸組件上的管狀芯的軸線重合)和接觸式卷軸的軸線CR之間畫出假想線。圖5中，在兩個位置示出了假想線L1和L2，與兩個分度卷繞位置相應。
圖1的卷繞器D說明了一個可以傳送(即，將卷繞纖維從一個完整纖維團上轉移至一個空管狀芯上)的完成卷繞的纖維團。可以從纖維團卷繞的總時間、芯軸轉速或纖維團直徑來確定該點。管狀芯、纖維團和其他部件的相對位置基本與卷繞器C相同(除了擺臂18和安裝于其上的部件)，但與卷繞器C成對稱圖象。
如果在下一個卷繞的管柱上也需要一個傳送尾部，在準備傳送時，啟動缸21(參見圖2)，將傳送拍擊板25從位置25a移動至位置25b。纖維不再通過橫向導軌在傳送路徑中移動，因此，在完成卷繞的纖維團外表面邊緣附近可形成一個短的“肚帶”。作為另一種選擇，傳送尾臂26可從位置26a移動至位置26b(位于平面外)，使得纖維卷繞至管狀芯空白部分而不是纖維團本身。
在傳送過程中，尤其是對于彈性紗線，轉臺4可以從圖1中卷繞器D所示的角度轉至一個超出圖1中卷繞器A所示的位置。在圖6A和6B中說明了這一點，其中指示的卷繞器部件的標號同上。圖6A顯示了帶有即將傳送的完整纖維團23的卷繞器。圖6B顯示了纖維傳送過程中的卷繞器。轉臺4已旋轉得超出第一個卷繞位置，現在連續纖維1能夠穿過接觸式卷軸6的周圍、繞上管狀芯7(以箭頭8b所示的方向旋轉)、然后到達完整纖維團23。這樣，轉臺可臨時旋轉至一個超出第一分度卷繞位置的位置，比如，直至約90°-120°，以減小空管狀芯的纏繞角，這樣可增加傳送的安全性和效率。在這種過旋轉的過程中，進入的或向上的纖維并不與出去的或向下的纖維保持接觸，也不需要一個機械臂去推進入的纖維以繞上空管狀芯。這些簡化降低了紗線纏繞的可能性和卷繞器的機械復雜度。在傳送過程中，芯軸組件5的轉速可以根據需要來加速或減速，以維持適當的紗線張力、將空管狀芯提高轉速等。比如，在紗線傳送和轉臺從圖6A所示位置旋轉至圖6B所示位置的過程中，可以降低完整纖維團23的轉速，以形成一個能夠纏繞在空繞線軸7上的紗線環。當纖維開始卷繞至管狀芯7上時，其在空管狀芯7和完整纖維團23之間被拉斷。當紗線傳送完成時，轉臺重新轉回至圖1中卷繞器A所示的位置，并在第一卷繞位置開始初始的卷繞。當卷繞器用于彈性纖維卷繞時，對于轉臺和芯軸組件基本上是共同旋轉的運行來說，這種在紗線傳送過程中的回轉是一個短暫的例外。
如果在接觸式卷軸16上發生纖維纏繞，纏繞去除導板17防止纏繞去除工具被與接觸式卷軸間的摩擦偶然地帶入至這樣的位置工具或纏繞會干擾橫向導軌15、凸輪12和其他附近的部件。在傳送時，低壓空氣可以短時吹過纏繞去除導板17的中心空部、并從導板壁上的孔向外吹向每個完整纖維團23(在圖6B的點D)，以防止紗線環和/或斷線與接觸式卷軸16糾纏。在傳送時，空氣也可在空管狀芯和完整纖維團之間(在圖6B的點C)吹向紗線，使得當紗線斷裂時，斷線可被吹至其合適的纖維團上，不會與錯誤的纖維團糾纏在一起。
如圖1所示，傳送擋板6的截面為頂點反向連接的形式，有一個整體的結構和固定的形狀。中心處寶石形的圍欄為擋板提供了剛度。擋板可滑動地安裝于芯軸組件5a和5b之間，使得每個頂點能夠接近其對應的芯軸組件。傳送擋板有兩個作用i)就在傳送后，當卷繞完成的纖維團23仍在旋轉，其外側纖維在切斷后仍自由飄動時，擋板防止該自由端纏上空管狀芯7；及ii)當纖維被臂26移位以準備傳送、及在新管狀芯上卷繞傳送尾部時，擋板末端上的槽口(圖中未示)防止正在卷繞的纖維被拉出完整纖維團23的外表面；槽口約為卷繞纖維團寬度的一半。當轉臺4旋轉以準備傳送時，傳送擋板自動開始對正在傳送的纖維起作用。
在裝/卸位置，如圖1卷繞器A中的完整纖維團23所示，氣動缸9a(參見卷繞器C的截面)驅動卸載組件9向前移動。卸載開關9c由此壓向纖維團23，并將其推離芯軸組件5。如果需要，可一次從芯軸組件上卸下多個纖維團。
再次參考圖1的卷繞器A，在完整纖維團23從芯軸5上卸下后，傳送擋板6從位置6a滑移至位置6b，如直線箭頭所示，以適應管狀芯7上正卷繞的新纖維團逐漸增大的直徑。
當卷繞非彈性纖維時，卷繞器與卷繞彈性纖維有很多相同的特征，并以相似的方式進行操作。因此，這兒只描述不同的地方。區別包括附裝于框架側面、而不是前表面的支撐，一個更小的擺臂旋轉最小角(至少約5°)，使用帶槽管狀芯，轉臺與芯軸組件反向旋轉，在紗線傳送時沒有過旋轉的操作，傳送臂設計和安裝位置不同，及圍繞接觸式卷軸的纏繞角范圍不同，約165°-220°。
圖8A-D(對于非彈性纖維)與圖1的A-D部分對于彈性纖維相似，但是沒那么詳細，并只展示了卷繞器的一個方向，而不象圖1中還有背-對-背的對稱圖象。
圖8A同圖1的部分A類似，但為其對稱圖象。空的帶槽管狀芯7安裝于芯軸組件5a上，而非彈性纖維1正開始卷繞至空管狀芯上。完整纖維團23已可卸載，在其卸載后，可滑動的傳送擋板6將滑離芯軸組件5a，滑向芯軸組件5b。在卷繞過程中，轉臺在分度位置之間按箭頭8c的方向(從該方向看為順時針)快速旋轉，而芯軸組件按箭頭8b的方向(從該方向看為逆時針)旋轉。這樣，將非彈性纖維卷繞至本發明的卷繞器上時，芯軸組件與其所安裝的轉臺反向旋轉(“反轉”)。每個管狀芯帶有一個切出的圓周槽(圖中未示)，以在紗線傳送過程中鉤住并容納非彈性纖維，使得纖維斷開并開始卷繞至空管狀芯上。
圖8B同圖1的部分B類似，并顯示了部分卷繞的纖維團11壓向接觸式卷軸16，因此將擺臂18移至一個更接近垂直的位置。圖中沒有顯示完整纖維團23，因為其已卸載。可滑動的傳送擋板6已被移動得靠近芯軸組件5b。圖8C同圖1的部分C類似，并顯示了按箭頭8c的方向旋轉至第二分度卷繞位置的轉臺4。結果，擺臂18移至了一個更偏離垂直的位置。圖8D同圖1的部分D類似(但成對稱圖象)，并顯示了完整纖維團23，已準備將紗線傳送至安裝于芯軸組件5b的空管狀芯7上。由于轉臺在分度位置之間的旋轉方向，對于非彈性纖維來說，圍繞接觸式卷軸16的纏繞角范圍小于彈性纖維，約為165°-220°。擺臂18再次移回一個更垂直的位置。
如圖7所示，在紗線傳送時，通過轉臺4按箭頭8c的方向旋轉至第一分度卷繞位置，空管狀芯7被移至與非彈性纖維相接觸，而芯軸組件5以8b的方向旋轉，與箭頭8c的方向及纖維1的運動方向相反。纖維將在完整纖維團23和空管狀芯7之間被拉斷，并被管狀芯上的一個半圓周槽(圖中未示)鉤住，然后纖維將開始卷繞至新管狀芯上。當卷繞非彈性纖維時，在紗線傳送過程中不需要“過”旋轉。
用于彈性和非彈性纖維的卷繞器的另一個不同是傳送尾臂的安裝位置和設計。在圖7和8中，臂29安裝于卷繞器側面(圖中未示)上的支撐19c上。在紗線傳送過程中(圖7)，尾臂向上轉動，使得傳送尾板29a進入纖維1在芯軸組件5a與傳送擋板6之間的路徑中。圖9顯示了傳送尾臂29的另一個視圖，其中傳送尾臂29安裝于支撐19c上。可以看出，板有一條鋸齒邊，在每個鋸齒的底部有一個小槽口30。圖中顯示了板29a與空管狀芯7的關系，在管狀芯上切出了半圓周槽或槽口32。顯示的管狀芯7安裝于芯軸組件5上。
運行時，在板29a鉤住纖維且每條纖維下滑至鋸齒的槽口30中之后，板可以暫時地沿其軸線、按箭頭31的方向移動，使得纖維被擠入旋轉的管狀芯7上的槽口32中，且纖維被鉤住；該擠的動作增加了傳送的可靠性和準確性。芯軸組件5連續的旋轉將纖維在管狀芯7和完整纖維團(圖中未示)之間拉伸，直至纖維斷裂。
權利要求
1.一種用于卷繞合成的連續彈性纖維的卷繞器，包括(a)一個帶有一前表面的框架；(b)一個安裝于所述表面上且與表面垂直的支撐；(c)一個被驅動的轉臺，其帶有一根軸，并可旋轉地安裝于所述表面上；(d)帶有一根軸的第一驅動芯軸組件和第二驅動芯軸組件，芯軸組件可旋轉地安裝于轉臺上，位于轉臺軸線兩側，并能夠使管狀芯安裝于其上；(e)一個自由旋轉的接觸式卷軸，帶有一根軸，并安裝得基本平行于第一和第二芯軸組件，并位于轉臺軸所處的水平面之下；及(f)一個橫向組件，包括一個橫向凸輪，安裝于接觸式卷軸附近且與之軸向平行，使得通過橫向組件的纖維能夠沿接觸式卷軸橫向前后移動，橫向組件和接觸式卷軸安裝于一個懸垂擺臂上，擺臂可樞轉地安裝于支撐上并能夠至少旋轉7°；其中，安裝轉臺、第一和第二芯軸組件、擺臂、橫向組件及接觸式卷軸，以使得(i)轉臺至第一分度卷繞位置的旋轉能促使安裝于第一芯軸組件上的管狀芯靠到接觸式卷軸，以進行纖維團的部分卷繞；(ii)在轉臺快速旋轉至1-4個隨后的分度卷繞位置及在這幾個位置之間快速旋轉時，位于第一芯軸組件上的部分卷繞的纖維團能夠與接觸式卷軸保持接觸；(iii)轉臺至最終位置的旋轉能將纖維團置于第一芯軸組件上，以將其卸下，并能夠促使位于第二芯軸組件上的管狀芯靠到進行第一位置卷繞的接觸式卷軸；(iv)繞接觸式卷軸的纖維纏繞角約為180°-225°；及(v)至少約99％的卷繞發生于分度位置。
2.根據權利要求1所述的卷繞器，其帶有兩個隨后的分度卷繞位置，其中(a)擺臂至少能夠旋轉約10°；(b)在轉臺從第一分度卷繞位置至第一個隨后的卷繞位置和第二個隨后的卷繞位置的每一次轉動過程中，擺角至少約35°；及(c)在卷繞過程中，轉臺和芯軸組件同向旋轉。
3.根據權利要求2所述的卷繞器，其帶有一個隨后的分度卷繞位置，其中在轉臺從第一分度卷繞位置至第一個隨后的卷繞位置的轉動過程中，擺角為40°-50°。
4.根據權利要求2所述的卷繞器，其進一步包括一個安裝于框架上的纖維團卸載組件和一個整體式固定結構的、帶槽口的傳送擋板，擋板為頂部反向互連的形式，其可滑動地安裝于轉臺上。
5.根據權利要求2所述的卷繞器，其進一步包括安裝于擺臂上的傳送拍擊板、傳送尾部凸輪和傳送尾臂，其中接觸式卷軸的一端由一個軸承支撐橫桿來支撐。
6.權利要求2所述的一組兩個卷繞器，豎直排列，其中一個自拉緊導軌安裝于支撐上，一個用鉸鏈連接的頂出桿安裝于導軌附近，以便當其前移時，該板阻止纖維進入導軌。
7.一種用于卷繞合成的連續彈性纖維的方法，包括如下步驟(a)纖維通過一個凸輪驅動的橫向導軌進入，以約180°-225°的纏繞角繞上一個帶有一根軸的接觸式卷軸；(b)將纖維卷繞到一個位于第一卷繞位置的第一分度管狀芯上，以形成一個部分卷繞的纖維團；(c)快速移動部分卷繞的纖維團至1-4個隨后的分度卷繞位置，以及在這些位置之間快速移動；(d)在每一個隨后的分度卷繞位置上，卷繞纖維至部分卷繞的纖維團上，以形成一個完全卷繞的纖維團，至少約99％的卷繞發生于分度位置；(e)將完全卷繞的纖維團快速移動至一個最終位置，以將其卸下，并同時將第二管狀芯移動至第一卷繞位置；(f)將纖維從完全卷繞的纖維團轉移至第二管狀芯；及(g)卷繞纖維至第二管狀芯上。
8.根據權利要求7所述的方法，其中(a)在步驟(c)中，快速移動部分卷繞的纖維團至兩個隨后的分度卷繞位置，以及在這兩個位置之間快速移動；(b)在每次隨后的運動中，擺角至少約為35°；及(c)該運動的方向與管狀芯卷繞方向相同。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中，將部分卷繞的纖維團快速移動至一個隨后的分度卷繞位置，在該運動過程中，擺角約為40°-50°。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括一個另外的步驟在從完全卷繞的纖維團傳送纖維至第二管狀芯時，將第二管狀芯暫時移動至一個第一卷繞位置之外的位置。
11.根據權利要求10所述的方法，其進一步包括如下步驟(a)將完全卷繞的纖維團從卷繞器上卸下；(b)將第二空管狀芯安裝于卷繞器上的最終位置；及(c)從第二管狀芯附近的一個位置將一個整體式固定結構的、帶槽口傳送擋板滑動至空管狀芯附近的一個位置，擋板為頂部反向互連的形式。
12.一種用于卷繞合成的連續非彈性纖維的卷繞器，包括(a)一個帶有一前表面和一側面的框架；(b)一個安裝于所述側面上且與所述前表面垂直的支撐；(c)一個被驅動的轉臺，其帶有一根軸，并可旋轉地安裝于所述表面上；(d)帶有一根軸的第一驅動芯軸組件和第二驅動芯軸組件，芯軸組件可旋轉地安裝于轉臺上，位于轉臺軸線相對兩側，并能夠使帶槽管狀芯安裝于其上；(e)一個自由旋轉的懸臂接觸式卷軸，帶有一根軸，并安裝得基本平行于第一和第二芯軸組件，并位于轉臺軸所處的水平面之下；及(f)一個橫向組件，包括一個橫向凸輪，安裝于接觸式卷軸附近且與之軸向平行，使得通過橫向組件的纖維能夠沿接觸式卷軸橫向前后移動，橫向組件和接觸式卷軸安裝于一個懸垂擺臂上，擺臂用樞軸安裝于支撐上并能夠至少旋轉約5°；其中，安裝轉臺、第一和第二芯軸組件、擺臂、橫向組件及接觸式卷軸，以使得(i)轉臺至第一分度卷繞位置的旋轉能促使安裝于第一芯軸組件上的帶槽管狀芯靠到接觸式卷軸，以進行纖維團的部分卷繞；(ii)在轉臺快速旋轉至一至四個隨后的分度卷繞位置及在這幾個位置之間快速旋轉時，位于第一芯軸組件上的部分卷繞的纖維團能夠與接觸式卷軸保持接觸；(iii)轉臺至最終位置的旋轉能將纖維團置于第一芯軸組件上，以將其卸下，并能夠促使位于第二芯軸組件上的帶槽管狀芯靠到進行第一位置卷繞的接觸式卷軸；(iv)繞接觸式卷軸的纖維纏繞角約為165°-220°；(v)至少約99％的卷繞發生于分度位置；及(vi)轉臺和芯軸組件反向旋轉。
13.根據權利要求12所述的卷繞器，其帶有兩個隨后的分度卷繞位置，其中在轉臺從第一分度卷繞位置至第一個隨后的卷繞位置以及第一個隨后的卷繞位置與第二個隨后的卷繞位置之間的轉動過程中，擺角至少約35°。
14.根據權利要求13所述的卷繞器，其進一步包括一個安裝于框架上的纖維團卸載組件和一個整體式固定結構的、帶槽口的傳送擋板，擋板為頂部反向互連的形式，其可滑動地安裝于轉臺上。
15.根據權利要求13所述的卷繞器，其進一步包括一個安裝于擺臂上的邊緣平滑的傳送拍擊板和一個安裝于支撐上的傳送尾臂。
16.一種用于卷繞合成的連續非彈性纖維的方法，包括如下步驟(a)纖維通過一個凸輪驅動的橫向導軌進入，以約165°-220°的纏繞角繞上一個接觸式卷軸；(b)將纖維卷繞到位于第一分度卷繞位置的第一帶槽管狀芯上，以形成一個部分卷繞的纖維團；(c)快速移動部分卷繞的纖維團至一至四個隨后的分度卷繞位置，以及在這些位置之間快速移動，移動的方向與管狀芯卷繞的方向相反；(d)在每一個隨后的分度卷繞位置上，卷繞纖維至部分卷繞的纖維團上，以形成一個完全卷繞的纖維團，至少約99％的卷繞發生于分度位置；(e)將完全卷繞的纖維團快速移動至一個最終位置，以將其卸下，并同時將第二帶槽管狀芯移動至第一卷繞位置；(f)將纖維從完全卷繞的纖維團轉移至第二管狀芯；及(g)卷繞纖維至第二管狀芯上。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中，快速移動部分卷繞的纖維團至兩個隨后的分度卷繞位置，以及在這兩個位置之間快速移動；在每次該運動中，擺角至少約為35°。
18.根據權利要求17所述的方法，其進一步包括如下步驟(h)將完全卷繞的纖維團從卷繞器上卸下；(i)將第二空帶槽管狀芯安裝于卷繞器上的最終位置；及(j)從第二管狀芯附近的一個位置將一個整體式Z形的、結構固定的、帶槽傳送擋板滑動至空管狀芯附近的一個位置。
全文摘要
提供了一種緊湊的多位芯軸－轉臺卷繞器,用于卷繞合成的連續纖維,其帶有第一卷繞位置和一至四個隨后的分度卷繞位置、及一種用于卷繞連續纖維的方法。
文檔編號B65H54/70GK1273559SQ98809904
公開日2000年11月15日 申請日期1998年10月6日 優先權日1997年10月6日
發明者T·P·達利, J·E·科斯科爾, K·R·馬蒂甘, J·塔卡吉, N·亞毛奇 申請人:納幕爾杜邦公司, 東麗工程株式會社