经轴送经设备和导出长丝的方法

专利名称：经轴送经设备和导出长丝的方法
本申请是1999年3月15日提交的序号为09/268363的部分继续申请。
本发明的背景本发明的领域本发明涉及经轴送经设备，以便在从经轴中将若干弹性长丝移走并且输送到下游操作时，调节该若干弹性长丝的张力。
背景技术：
的描述在若干长丝离开经轴并通往下游针织机或织造机时，采取各种形式以努力控制该若干长丝的张力。美国专利5259421公开了一种复杂系统，该复杂系统使用一个齿条齿轮传动张力调节辊，该张力调节辊由响应电位计输出信号的直流驱动定位。由于本设计对长丝张力有高摩擦力和低响应度，所以本设备最适合厚重织物的高张力编织，而非适合弹性长丝的低张力应用。美国专利4000865公开了另一种设备，该设备包括杠杆臂和空气压力调节器的复杂排列。美国专利4585037和4019700公开了分别使用张力辊和张力调节辊作为传感器，但设备的几何结构需要使用对电机转速的昂贵的均衡控制法，以控制长丝张力。
还需要一种简单、经济和有效的设备，以便从经轴导出斯潘德克斯弹性纤维(spandex)和其它弹性长丝，以便为针织、织造等作准备。
本发明的概述从经轴导出弹性长丝的本发明的设备包括框架；可转动地安装在框架上的被驱动辊和惰辊，该被驱动辊和惰辊用来可转动地支撑在被驱动辊和惰辊之间和其上的经轴；可转动地安装在臂之间的张力调节辊，该臂安装在框架上，其中长丝在张力调节辊下并且围绕该张力调节辊以140°至180°范围内的包角通过；使被驱动辊旋转的驱动装置；
开关，该开关用来致动驱动装置和使驱动装置不起作用；和用来给开关发送张力调节辊位置信号的装置，因此，在张力调节辊处于高起位置时，致动驱动装置，而在张力调节辊处于较低位置时，使驱动装置不起作用。
本发明的简要说明

图1表示从侧面看的本发明的设备的一个优选实施例；图2表示从后面看，即从下游处理机器相反的一个位置看去的该设备；图3更详细说明了给开关发送臂的位置信号的一个实施例，张力调节辊安装在该臂上；图4，5A，5B和6示意性表示该设备的其它实施例；以及图7还示意性表示该设备的又一实施例，其中允许两个惰辊响应长丝张力的变化而水平移动。
本发明的详细说明本发明的设备和方法用于任何连续的弹性长丝例如斯潘德克斯弹性长丝(spandex)。这里所使用的“弹性长丝”指连续长丝，该连续长丝具有超过100％的致断伸长，并且在连续长丝拉紧和放松时，快速缩回并且强制缩回到其基本原始长度。这种长丝包括橡胶纤维、斯潘德克斯弹性长丝、聚醚酯纤维长丝和弹性酯(elastoester)，并且或者可以覆盖有非弹性体纤维例如尼龙、棉或聚酯，或者可以裸露(无覆盖)。“均衡控制”指先有技术系统，其中驱动电动机由变阻器、电位计和类似装置控制。
经纱长丝通常卷绕在经轴上，该经轴是装有端轴承和端凸缘的圆筒。在编织或经编期间，长丝从经轴上退绕。
本发明的经轴送经设备包括一个框架，一个被驱动辊，在框架上的1-3个惰辊，和安装在任选配重的旋转臂上的张力调节辊，该旋转臂安装在框架上。业已发现，可用这种设备获得令人惊奇的均匀长丝张力。与非弹性长丝相比，由于长丝的高的可拉伸性，弹性长丝所需的下游处理中的变化(表现为张力变化)相当缓慢和慢慢增加地往回传导至长丝的源头。另外，弹性长丝的较低的抗张强度意味着施加的所有张力必须小心地控制在低水平上。设备的低摩擦操作和张力调节辊的基本垂直的无旋转运动使本设备响应张力的微小变化，这样通过臂和张力调节辊的重量可将张力很好地控制在低水平，并且通过臂和张力调节辊而非驱动电动机的移动，可快速补偿下游需求改变时张力的典型微小的最初变化。结果，不需要昂贵的线性控制系统。由于弹性长丝的高弹力，张力调节臂和辊系统的设计允许它随下游需求变化放松和变得相当松弛，这对良好的张力均匀性有利，并允许最大利用张力调节辊和臂上的重力作用，以维持恒定的长丝张力。
在图1和2中所示的设备的优选实施例中，经轴安装在设备下面，因此，易于给经轴加载和卸载(从图1的左边)，并且设备在使用时具有低的重心，这改善了操作安全性。
在图1和2中，框架1图示为与底部段连接的A形部段；在图1中仅图示一个A形部段。被驱动辊2和第一惰辊3可转动地安装在框架1的底部。经轴4支撑在辊2和3上，这样当驱动装置例如电动机(未表示)使辊2旋转时，经轴也旋转，使长丝5退绕。替代方案是，辊3可被驱动，而辊2可以是惰辊，但前面的布置是优选的，以便在将经轴装载到设备中(从图1的左边)时使被驱动辊的损失最小。典型地，标记5是呈导纱板(threadsheet)的形式的若干条长丝；在图1中它显示为单线。
惰辊6(本实施例中的第二惰辊)可转动地安装在被驱动辊上方的框架1的A形部段和第一惰辊之间，例如图1和2所示。也是惰辊的张力调节辊7可转动地安装在一对任选配重的臂8之间，因此张力调节辊比辊2和3高并且比辊6低，最好在臂8枢转时其运动基本垂直。臂8在枢轴点13处可枢转地安装在框架1上。在图1中仅显示一个臂8，但它显示在3个位置在其枢转范围的顶部、底部和大约中间处；还显示了长丝5在三个位置处靠近并且离开张力调节辊7。可选择设备的几何形状，特别是臂8的长度和臂8枢转的角度θ的大小，以便当长丝5靠近和离开张力调节辊7时，纤维不与经轴或设备本身缠结。
重物9A和9B可与臂8连接，以便通过臂8和辊7的重量调节施加到长丝上的张力。可使用简单的重物例如垫圈，以及使用校准过的测量重物以获得更高精度，或者臂本身的设计可提供期望的重量。独立连接的重物是优选的，因为随后可调节配重。辊10(本实施例中的第三惰辊)安装在第二惰辊6之上的框架顶部处或靠近框架顶部处的框架1的A形部段之间。框架1的A形部段可向上延伸，以便辊10可安装得更高，或者辊10可比辊6安装得更低，但比张力调节辊7安装得高。撑杆16(见图2)可用来稳定A形部段的上端。
为了最大使用臂8和辊7的重量和枢转运动，以便在用于弹性长丝的低张力水平上控制长丝张力，最好辊7的无旋转运动响应这种张力的变化是基本垂直的(即，在约20°垂直范围内)。存在几种方式使辊7的运动垂直或基本垂直，并且这些方式的结合是有利的。一种方式是使臂8绕基本水平位置旋转。另一种方式是使臂8与实际的一样长，而角度θ与实际的一样小。又一种方式是使用的包角ψ，该包角代表长丝5在张力调节辊7下并且围绕张力调节辊7经过(以及长丝5与辊7的接触角)时构成的方向变化，该包角在约140°至180°范围内，最好在160°至180°范围内。包角限定为从张力调节辊的中心抽出的线和在辊上的该长丝的两个接触点形成的角。还有一种方式是使框架1的A形部段的腿19定位，以便长丝5基本垂直地从辊6延伸到辊7，并且辊10在辊6之上偏移约辊7的宽度，从而长丝5基本垂直地从辊7延伸到辊10。
使辊7的运动响应长丝张力变化而基本垂直的另一种方式是允许辊6和10也响应长丝张力的变化而水平移动。这样做的一种方式如图7所示。(为清楚起见，没有显示本发明设备的一个实施例中的所有元件。)辊7显示在两个位置(分别是7a和7b)。辊6和10可转动地安装在水平移动的托架20上，并且相互分离约辊7的直径的距离。辊24在从经轴4引出点的长丝之上可转动地安装，并且将长丝5导向辊6，因此托架20的移动不会显著影响长丝到辊6的接近角，因而也不会影响长丝张力。托架20由固定支撑22上的低摩擦元件21支撑，并且可响应长丝张力的变化在箭头23所示的方向上移动。低摩擦元件21可以是轮子、轴承和类似物。固定支撑22可以是一对轨道，低摩擦元件21可沿着该轨道移动。替代地，固定支撑22可以是有孔表面，压缩空气可经过该有孔表面，并且低摩擦元件21可不存在，这样托架20支撑在压缩空气的台上。在图7的实施例中，当臂8(图示为两个位置8a和8b)枢转角θ时，托架20响应长丝张力的变化的移动可保持约180°包角，这样使臂8和辊7的重量对控制长丝张力的作用最大。
保持包角接近180°的优点是长丝张力可随后更好地控制在张力范围内。这可由下面的实例说明，其中作简化假设，即长丝将张力调节辊悬在两个固定辊(安装在相同高度)之间。在张力调节辊处施加到长丝上的张力T可如下计算 其中W是长丝受到的张力调节辊和臂的重量的和(恒定)，[180-ψ]是当长丝接触和离开辊7时这些长丝之间的角。张力变化不超过例如5％的ψ所允许的变化随ψ的初始值变化，这如表所示表初始ψ ψ的最大变化180°36°170°28°160°22°150°17°140°14°130°11°120°9°左列给出的那些角之间的初始角当然限制右列给出的那些角之间的最大变化。该表显示当ψ偏离180°时，ψ允许的最大改变越来越受到限制，因此减少了设备将张力恒定保持在张力水平范围的能力。
辊2和3的轴相互平行以便适当地旋转经轴4。最好辊6，7和10的轴相互平行，以保持长丝的路径为直线。如果出于某种原因希望若干长丝偏离这种直线路径，例如如果设备以一个角度安装到下游的处理装备，当长丝接近和离开辊时，位于长丝的转向点处的辊的轴线可垂直于由所选长丝限定的平面；这导致在长丝转向点处辊的轴线不平行于其它辊的轴。
发送臂8的位置信号以便开始和结束被驱动辊2的旋转的各种方法是可能的。在图1，2和3所示实施例中，发送信号杆11通过套环14与配重臂8可滑动地连接，并且与开关12可枢转地连接。在图1中，杆11仅显示在对应臂8的近似中间位置的一个位置。该开关可以是限位(开/关)开关，当臂8(并因此杆11)因长丝5上的高张力而升高时启动辊2的驱动装置，当臂8和杆11由于长丝5上的低张力而降低时停止驱动装置。
如图3A中更详细显示，借助套环14(在横截面上显示)，杆11(横截面上也显示)可滑动地安装在臂8上，该套环14与臂8连接；图中仅显示了一段臂8。图3B显示横截面中的臂8和经过套环14的杆11。当臂8到达由杆止挡的位置限定的行程的预定极限时，安装在杆11上的杆止挡15A和15B将臂8的运动经杆11传递到开关12。当套环14到达弹簧17A或17B时，弹簧压顶住止挡15A或15B，导致杆11移动，这又致动开关12或使该开关不起作用。替代地，杆11可转动地与臂8连接，并且通过与开关12连接的套环可滑动连接，杆上的杆止挡位于套环的任一侧上。这类构造允许臂8和开关12之间的连接中的某些“窜动”，这样臂8的频繁的小运动不会导致驱动装置，被驱动辊2及作为结果的经轴4过度频繁的开始和停止。杆止挡可沿着杆11的长度移动，这样可调节自由运动(“窜动”)的程度。允许这种调节的一种方式是使止挡15带螺纹，而杆11至少部分带螺纹，如螺帽和螺栓结合，这不会使杆11上的螺纹影响杆穿过套环14的移动。弹簧17A和17B防止开关12在臂8和杆11升高和下落时物理损坏。
可选的经轴导向器18A和18B(见图2)防止经轴沿辊2和3滑动到不正确位置。
其它传统的、可选部件也可用于本设备。可附加一个空的经轴传感器来警告操作者经轴为空的和/或停止下游处理。这种传感器可包括抵住经轴上的长丝的导电弹簧钢丝。当经轴变空时，钢丝接触经轴，使电路接地，并且给下游操作发信号以便停止操作。高的长丝张力检测器，例如包括定位的导线以便使臂8可在臂的预选的高的位置处接触导线，这样封闭接地电路，从而可用来警告操作者长丝张力太高，并且/或者停止下游处理。当经轴是空的时这特别有效，并且典型地在芯处向经轴抽头的长丝可不再退绕。
光电池系统可用在套环和图中所示的发送信号杆结合处。例如，光可从一个A形框架部段发送到另一A形部段上的光电池上，以便在臂8干扰光时，发出信号来启动或停止该开关。类似的系统可用作高长丝张力传感器。
虽然最好设备包括惰辊6和10，然而这种惰辊是可选的。设备的次优选的实施例其中省去了辊10，这在图4中示意显示；为清楚起见，设备的框架和其它元件未表示。在图4中，可选的辊6(本实施例中的第二惰辊)比张力调节辊7高，并且辊2和3及经轴4比臂8和辊7低。当辊6省略时，如图5A和5B，辊2和3及经轴4可比辊7和辊10(本实施例中第二惰辊)(图5B)都高，或者在辊7和第二惰辊10(图5A)的高度之间的一个高度处。当既不使用辊10也不使用辊6时，这如图6中示意性显示，安装辊2和3以便经轴4总是比张力调节辊7高。在下游处理装备处长丝5的卷取装置比张力调节辊7高时，辊10不是必须的，这如图4和6所示。当张力调节辊7位置比经轴4低时，辊6不是必须的，这如图5A，5B和6所示。为了使这里描述的各种辊结构具有最佳性能，配重和设备的几何形状可进行适当的调整。
现在参考图1，在完成本发明的其中一个工艺中，其上已缠绕长丝5的经轴4置于被驱动辊2和第一惰辊3上。长丝5由经轴，越过第二惰辊6上，并在张力调节辊7下，经过140°至180°，最好是160°至180°范围的包角，并越过第三惰辊10上，然后行进到下游操作例如针织或编织。当下游处理开始并且将张力施加到长丝5上时，长丝拉起臂8。杆11因此升高，并且致动转换开关12。开关又致动被驱动辊2的驱动装置，从而开始旋转经轴4，因此长丝5从经轴上退绕。当长丝退绕时，长丝中的张力减少，并且臂8落下。经轴以一个速度旋转，从而以比下游操作所需略快的速度退绕长丝，并因此补偿因速度差导致的过量的纱线长度，并仍然保持纱线张力基本恒定，摆臂8落下增加了纱线长度。当臂8下落远至下杆11时，使开关12不起作用。结果，驱动装置，被驱动辊2和经轴4停止。因为长丝不再退绕，张力(和臂8及辊7)开始再次升高。本周期持续直到长丝完全从经轴上退绕。可调节臂8上的重物9A和9B，以便设定由辊7施加到长丝5的平均张力。
操作期间，长丝的弹性特性及辊7和臂8的重量保持了长丝上的恒定张力，消除了下游需求中的些微改变的影响，和/或从经轴4上退绕，这样避免了对均衡控制和其相关花费的需要以及过度控制和系统摆动的危险。例如，利用本发明设备，以约20克总张力和+/-0.5克的张力变化，来退绕930分特型141Lycra斯潘德克斯弹性纤维(E.I.du Pont de Nemours and Company的注册商标)的252经纱的经轴。由于本发明设备的移动部分中很低的摩擦，希望可获得更好的张力均匀性。
权利要求
1.一种弹性长丝的经轴送经设备，该设备包括框架；在框架上可转动地安装的被驱动辊和惰辊，用来在被驱动辊和惰辊之间和其上可转动地支撑经轴；在臂之间可转动地安装的张力调节辊，该臂安装在框架上，其中长丝在张力调节辊下并且围绕该张力调节辊以140°至180°范围内的包角经过；用于使被驱动辊转动的驱动装置；开关，该开关用来致动驱动装置和使驱动装置不起作用；和用来给开关发送张力调节辊位置信号的装置，因此，在张力调节辊处于高起位置时，该开关致动驱动装置，而在张力调节辊处于较低位置时，该开关使驱动装置不起作用。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，臂可枢转地安装在框架上并低于经轴的中心，并且张力调节辊具有基本垂直的无旋转运动。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，包角在160°至180°范围内，开关是转换开关，臂绕一个基本水平位置枢转，并且还包括一第二惰辊，该第二惰辊可转动地安装在框架上并高于张力调节辊。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，臂可转动地安装在框架上并高于经轴的中心，张力调节辊具有基本垂直的无旋转运动，并且还包括一第二惰辊，该第二惰辊可转动地安装在框架上并高于张力调节辊。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，包角在160°至180°范围内，臂绕基本水平位置枢转，开关是转换开关，并且还包括一第三惰辊，该惰辊可转动地安装在框架上并高于张力调节辊。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，臂是平衡配重的，信号装置是套环和杆组合，该信号装置可在杆止挡间调节，并且还包括一个空的经轴传感器，一对经轴导向器，和一个高长丝张力检测器。
7.一种从经轴中导出若干弹性长丝的方法，该方法包括如下步骤(a)提供框架；(b)在被驱动辊和惰辊上及该两者之间可转动地支撑经轴，该被驱动辊和惰辊可转动地安装在框架上，因此在被驱动辊转动时，长丝从经轴上退绕；(c)使长丝在张力调节辊下并围绕张力调节辊以140°至180°范围内的包角通过，张力调节辊可转动地安装在臂之间，该臂安装在框架上；(d)为了使被驱动辊旋转而提供驱动装置；(e)提供致动驱动装置和使驱动装置不起作用的开关；并且(f)向开关发送张力调节辊位置信号，以便在张力调节辊处于高起位置时，开关致动驱动装置，而在张力调节辊处于较低位置时，开关使驱动装置不起作用。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，利用可枢转地安装在框架上并低于经轴中心的臂，和无旋转运动基本垂直的张力调节辊。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，利用转换开关，可转动地安装在框架上并高于张力调节辊的第二惰辊，和绕基本水平位置枢转的臂，其中长丝以160°至180°范围内的包角通过，并且还包括长丝越过所述第二惰辊上的步骤(c)之后的一个附加步骤。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，利用可转动地安装在框架上并高于经轴中心的臂，可转动地安装在框架上并高于张力调节辊的第二惰辊，和无旋转运动基本垂直的张力调节辊，并且还包括长丝越过所述第二惰辊上的步骤(c)之前的一个附加步骤。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，利用绕基本水平位置枢转的臂，转换开关，和可转动地安装在框架上并高于张力调节辊的第三惰辊，其中长丝以160°至180°范围内的包角越过所述第二惰辊上通过，然后越过所述第三惰辊。
全文摘要
一种经轴送经设备,当长丝通过由退绕长丝(5)的张力引导的旋转臂(8)的受控运动从经轴(4)导出时,该经轴送经设备能调节若干长丝(5)的张力。
文档编号B65H59/38GK1344220SQ00805142
公开日2002年4月10日 申请日期2000年2月23日 优先权日1999年3月15日
发明者J·S·R·劳伦斯 申请人:纳幕尔杜邦公司