五棉条异步输入和三级分梳的转杯纺纺纱方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属纺织行业的转杯纺纱领域
【背景技术】
[0002] 转杯纺成纱的基本原理为：棉条由喇叭口经给棉板和给棉罗拉的握持，给棉罗拉 转动输送棉条送至分梳区；分梳区高速旋转的分梳辊对棉条进行开松剥取、梳理分离、混 合，使其变为相互分离、平行排列的单纤维并进入输棉通道；在气流作用下，纤维流经由输 棉通道进入转杯，在高速旋转纺杯的离心力作用下，纤维在凝聚槽内进一步叠加混合，由母 纱引出并经阻捻器加捻后形成纱线。
[0003] 专利"一种转杯纺混色成纱方法及装置与产品"（申请号CN201410190891. 1)及 "一种转杯纺混色成纱装置"（CN201420229715.X)通过控制喂给罗拉速度，以连续恒量喂 入、或者分段变量喂入两根或两根以上的熟条，变混纺比形成具有单色或者多色纤维混合， 以实现纺纱线密度恒定而调整混纺比的效果。但该发明存在两个问题：第一，在发明中只是 在概念上提出通过耦合牵伸实现线密度恒定的混色及段彩纺纱，并未给出耦合牵伸实现线 密度恒定的条件下如何改变混合比及混色比。同时，未给出具体的实施方案及实施例。第 二，该专利申请仍使用传统的单一分梳辊，当三根棉条同时喂入时，原有的分梳牵伸系统不 能充分地完成对多根棉条剥取、梳理、混合和分解牵伸，由此会导致纤维丛分解不充分，造 成堵分梳辊和堵转杯情况发生，纺纱易出现断头及粗节、棉结等缺陷。同时，耦合喂入的各 根棉条虽然总量恒定，但各棉条喂入量存在差异，较短的分梳区导致纤维横向混合的机会 也不多，因此导致混色效果不理想。
[0004] 目前转杯纺中可以实现混纺比恒定而线密度变化的主要有专利"转杯纺竹节纱的 方法和纺纱装置"（授权号CN00137211. 4)，它的原理是异步电机和步进电机，经差动器、丝 杆和蜗轮，驱动喂给罗拉，通过步进电机在智能控制器控制下执行下列操作：从高速减至低 速；持续运行一段时间；加速至高速；持续运行一段时间，转杯纺制一段竹节纱。该专利可 以生产变线密度的纱线，但无法改变纱线混纺比。
[0005] 生产线密度和混纺比均变化的纱线，需要喂入的两根或两根以上粗纱能够分别在 线控制各自的喂入量，并且在分别改变各粗纱喂入量的同时还要使总的粗纱喂入量也能得 到控制，目前尚无专利能实现这种纱的生产。生产线密度和混纺比均不变化的纱线，主要问 题是，不能在转杯纺细纱工序实现两种以上纤维以任意比例进行混纺。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明在机构上对传统转杯纺纱机进行了改进。一种三级分 梳及多组分喂入的转杯纺纱方法的装置，包括纺纱系统和电脑控制系统，纺纱系统包括喂 给分梳机构、凝聚加捻机构、卷绕成型机构，其特征在于喂给分梳机构包括五个回转自由度 的组合式给棉罗拉、三级分梳辊，所述的五个回转自由度的组合式给棉罗拉的五个罗拉的 速度比可调。所述凝聚加捻机构包括输棉通道、转杯和引纱装置；卷绕成型机构包括引纱卷 绕机构。所述的电脑控制系统包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机，所述的五个 回转自由度的组合式给棉罗拉、三级分梳辊由伺服电机驱动。所述的回转自由度的组合式 给棉罗拉包括轴、轴承、空心轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮，垫圈、 第一活动罗拉、第二活动罗拉、第三活动罗拉，第四活动罗拉、第五活动罗拉，所述第一到第 五齿轮、第一到第五活动罗拉围绕同一轴线转动，第一到第五齿轮分别驱动第一到第五活 动罗拉。所述的三级分梳辊由第一分梳辊、第二分梳辊和第三分梳辊平行排列组成。所述 的三级分梳辊的转速逐级递增，第一分梳辊的转速为1500-3000rpm，第二分梳辊的转速为 3000-6000rpm，第三分梳辊的转速为6000-12000rpm。，所述三级分梳辊的梳针密度逐级增 大。
[0007] 本发明的另一个目的是提供一种使用上述装置进行转杯纺纱的方法，包括给棉、 分梳、凝聚加捻、引纱卷绕，其特征在于：所述给棉采用五个回转自由度的组合式给棉罗拉 非同步喂入分梳区，所述分梳采用三级分梳辊。
[0008] 通过本发明配置设计的组合罗拉和三个分梳辊，可将五根棉条（或五种不同原料 的条子、或五种色彩的条子，下简称五组份），经组合式给棉罗拉非同步地喂入转杯纺分梳 区，经三级分梳辊的逐级开松、梳理、取向、混合、及分解牵伸，将五根棉条逐步分解为束纤 维并进一步分解为单根纤维。在离心力和气流的作用下，从分梳辊上脱离和转移的连续单 纤维流进入高速旋转的纺杯。纤维流在转杯离心力作用下又凝聚成须条，再经阻捻器加捻， 由引纱罗拉导出形成转杯纺纱线。在纺纱过程中，通过电脑程序控制伺服驱动系统，使具有 五个自由度的给棉罗拉非同步地分别将五根棉条喂入分梳区，通过调控五个给棉罗拉的喂 入量和喂入比，就可以动态配置该转杯纺最终成纱的线密度及五个组份的混纺比，生产竹 节纱、段彩纱、段彩竹节纱、配色纱。
[0009] 第一分梳辊的转速较低，这样可以保证多根棉条喂入量差异较大时，各棉条中纤 维受到分梳辊的梳理次数总量都在合理的范围内，减少纤维的损伤；第二分梳辊的转速高 于第一分梳辊，经过第二分梳辊的梳理，纤维的纵向取向得到优化，横向转移混合进一步优 化；第三分梳辊是高速分梳辊，纤维经过第三分梳辊不仅得到更好的梳理与转移，并且速度 得到提升，到达进入梳棉通道的离心力要求，可以顺利有序的进入转杯成纱。通过上述多级 剥取、开松、除杂、分梳牵伸、转移，顺利完成将棉条分解成棉网、棉网再分解成束纤维、束纤 维在分解成单纤维的超大牵伸功能，提升了转杯纺分梳区的功能，具有柔性、高效、高产的 效果。
[0010] ⑵本发明专利在机械创新设计的基础上，构建了相应的纺纱数学模型和程序算 法，通过机电一体化的伺服控制系统，实现了随机调控转杯纺成纱的线密度及混纺比。在具 体的实施例中，进行了如下四种纱线的纺纱：
[0011] ①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；
[0012] ②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；
[0013] ③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；
[0014] ④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。
【附图说明】
[0015] 图I:转杯纺纱流程图
[0016] 图2 :三分梳辊转杯纺粗纱梳理牵伸过过程图
[0017] 图3 :给棉罗拉传动示意图，图3b为图3a的右视图
[0018] 图4 :组合式给棉罗拉结构图
[0019] 图5 :五组份异步二级牵伸纺纱控制系统图
[0020] 图6 :五组份异步输入转杯纺成纱系统控制模式图
[0021] 1-1，1-2,1-3-分梳辊，1-4, 1-5-排杂口，1-6-给棉罗拉，1-7-棉条，1-8-加压弹 片，1-9-给棉板，1-10-输棉通道，1-11-阻捻器，1-12-转杯，1-13-抽气孔，1-14, 1-15-引 纱罗拉，1-16-纱线
[0022] 2-6, 2-7, 2-8, 2-9, 2-10-给棉罗拉，2-1，2-2, 2-3, 2-4, 2-5-棉条，2-11-给棉板， 2-12, 2-13, 2-14-分梳辊，2-15-纤维流，2-16-转杯，2-17-纱线
[0023] 3a_5, 3a_6, 3a_7, 3a_8, 3a_9_ 罗拉，3a_l，3a_2, 3a_14, 3a_15, 3a_16_ 齿轮， 3a_3, 3a_4, 3a_10, 3a_ll，3a-12_ 过桥齿轮，3a-13-罗拉轴，3a_17, 3a_18, 3a-19-分梳辊， 3a-20-细纱；3b-l-齿轮，3b-2-罗拉，3b-3, 3b-4, 3b-5, 3b-6, 3b-7-齿轮。
[0024] 4-l，4-2,4-3,4-4,4-5-罗拉，4-6,4-7,4-13,4-14,4-17-齿轮，4-8,4-12， 4-16-键，4-9-固定轴套，4-10-螺钉，4-11-轴承，4-15-轴。4-1，4-2,4-3,4-4,4-5 五个活 动罗拉分别由齿轮4-6,4-7,4-13,4-14,4-17驱动。
【具体实施方式】
[0025] 文中所用公式代号的意义：
[0026] %1:给棉罗拉1的线速度；￥。2:给棉罗拉2的线速度；￥。 3:给棉罗拉3的线速度； %4:给棉罗拉4的线速度；V。5:给棉罗拉5的线速度；V1:分梳辊1的线速度；V2:分梳辊2的 线速度；V3:分梳辊3的线速度；V4:转杯线速度；V5:引纱罗拉线速度；
[0027] P1:棉条A的线密度（克/米）；
[0028] P2:棉条B的线密度（克/米）；
[0029] P 3:棉条C的线密度（克/米）；
[0030] P 4:棉条D的线密度（克/米）；
[0031] P5:棉条E的线密度（克/米）；
[0032]P:成纱线密度（克/米）；
[0033] P 11:棉条A经过分梳辊1的线密度（克/米）；
[0034]P 12:棉条A经过分梳辊2的线密度（克/米）；
[0035] P 13:棉条A经过分梳辊3的线密度（克/米）；
[0036] P14:棉条A在转杯内的线密度（克/米），
[0037] P 21:棉条B经过分梳辊1的线密度（克/米）；
[0038]P 22:棉条B经过分梳辊2的线密度（克/米）；
[0039] P 23:棉条B经过分梳辊3的线密度（克/米）；
[0040] P24:棉条B在转杯内的线密度（克/米），
[0041] P 31:棉条C经过分梳辊1的线密度（克/米）；
[0042]P 32:棉条C经过分梳辊2的线密度（克/米）；
[0043] P33:棉条C经过分梳辊3的线密度（克/米）；
[0044] P34:棉条C在转杯内的线密度（克/米），
[0045] P41:棉条D经过分梳辊1的线密度（克/米）；
[0046] P42:棉条D经过分梳辊2的线密度（克/米）；
[0047] P43:棉条D经过分梳辊3的线密度（克/米）；
[0048] P44:棉条D在转杯内的线密度（克/米），
[0049] P51:棉条E经过分梳辊1的线密度（克/米）；
[0050]P52:棉条E经过分梳辊2的线密度（克/米）；
[0051] P53:棉条E经过分梳辊3的线密度（克/米）；
[0052] P54:棉条E在转杯内的线密度（克/米），
[0053] E1:分梳辊1相对于给棉罗拉的牵伸比；
[0054] E2:分梳辊2相对于分梳辊1的牵伸比；
[0055] E3:分梳辊3相对于分梳辊2的牵伸比；
[0056] E4:转杯相对于分梳辊3的牵伸比；
[0057] E5:引纱罗拉相对于转杯的牵伸比；
[0058] E:转杯纺总牵伸比，等于引纱罗拉相对于给棉罗拉的牵伸比。
[0059] 下标1，2, 3,4, 5分别代表组分A，组分B，组分C，组分D，组分E。
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