四棉条异步输入和三级分梳的转杯纺纺纱装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型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，本实用新型在机构上对传统转杯纺纱机进行了改进。一种四 棉条异步输入和三级分梳的转杯纺纺纱装置，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四个回转自 由度的组合式给棉罗拉、三级分梳辊，所述四个回转自由度的组合式给棉罗拉的四个罗拉 速度比可调，所述的三级分梳辊平行排列组成，转速逐级递增，梳针密度逐级增大，梳针工 作角逐级减小。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，所述的四个 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。所述的四个回转自由度的组 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，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，所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿 轮、第四齿轮、第一活动罗拉、第二活动罗拉、第三活动罗拉、第四活动罗拉围绕同一轴线转 动，第一到第四齿轮分别驱动第一到第四活动罗拉。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。本实用新型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:所述给棉采用四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。
[0007] 通过本实用新型配置设计的组合罗拉和三个分梳辊，可将四根棉条（或四种不同 原料的条子、或四种色彩的条子，下简称四组份），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，将两根棉条逐步分解为 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， 使具有四个自由度的给棉罗拉非同步地分别将四根棉条喂入分梳区，通过调控四个给棉罗 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四个组份的混纺比， 生产竹节纱、段彩纱、段彩竹节纱、配色纱。
[0008] 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。
[0009] ⑵本实用新型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：
[0010] 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；
[0011] 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；
[0012] 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；
[0013 ] 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】
[0014]图I:转杯纺纱流程图
[00?5]图2:三分梳辑转杯纺粗纱梳理牵伸过过程图
[0016]图3a:给棉罗拉传动示意图
[0017]图3b:给棉罗拉传动示意图的右视图
[0018]图4:组合式给棉罗拉结构图
[0019] 图5:四组份异步二级牵伸纺纱控制系统图
[0020] 图6:四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] 2-5，2-6，2-7，2-8-给棉罗拉，2-1，2-2，2-3，2-4-棉条，2-9-给棉板，2-10，2-11，2-12-分梳辊，2-13-纤维流，2-14-转杯，2-15-纱线
[0023] 3a_5，3a_6，3a_7，3a-8_罗拉，3a_l，3a_2，3a_12，3a-13_齿轮，3a_3，3a_4，3a_9， 3a-10-过桥齿轮，3a-l I-罗拉轴，3a-14，3a-15，3a-16 -分梳混，3a-17-细纱;3b-l-齿轮，3b - 2- 罗拉，3b-3，3b-4，3b-5，3b-6-齿轮。
[0024] 4-1，4-2，4-3，4-4-罗拉，4-5，4-6，4-12，4-15-齿轮，4-7，4-11，4-14-键，4-8-固定 轴套，4-9-螺钉，4-10-轴承，4-13-轴。4-1，4-2，4-3，4-4四个活动罗拉分别由齿轮4-5，4-6， 4-12,4-15 驱动。
【具体实施方式】
[0025]文中所用公式代号的意义：
[0026] Vo1:给棉罗拉1的线速度;Vo2:给棉罗拉2的线速度;Vo3:给棉罗拉3的线速度;V〇4:给 棉罗拉4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;V 5: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] P3:棉条C的线密度(克/米）；
[0030] P4:棉条D的线密度(克/米）；