专利名称：纱的卷绕方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及纱的卷绕方法及其装置。
背景技术：
专利文献1特表平2001-516319号公报(USP6008613)在纱的卷绕中，相对筒纱往复移动横动导纱器并通过横动导纱器引导纱。纱相对筒纱的周向的角度称为斜绕角度，通过控制横动导纱器的速度而控制斜绕角度。以往横动导纱器通常用凸轮等一并对多个筒纱进行控制，但是专利文献1公开了通过步进电动机单独控制横动导纱器的技术。
另外公知的是斜绕角度会影响到卷绕的筒纱的性状。具有例如斜绕角度大时落纱变少，相反地斜绕角度小时筒纱的密度变高等优点。另外卷绕时必须避开重叠的发生，这是纱在同一轨迹反复卷绕而使筒纱的表面不均匀的现象。并且在精密卷绕或分段精密卷绕中，对应筒纱的卷径改变斜绕角度，以使卷绕数成为不会发生重叠的安全的卷绕数(以下称为“安全卷绕数”)，从而防止重叠的发生。
接着还有分段精密卷绕(ステツプフレシシヨン巻き)中固有的问题即斜绕角度的跳跃。在分段精密卷绕中，随着卷径的增加斜绕角度降低，斜绕角度降低到规定值时，斜绕角度急速增长(跳跃)，而通过有可能发生重叠的斜绕角度。斜绕角度急速增加时纱的张力急速变化，随之在筒纱的端面上有可能发生阶梯卷绕(阶梯差)。这样的例子如图13所示。发生阶梯卷绕的筒纱一般被视为商品价值低。
发明内容
本发明的目的在于通过在筒纱(パツケ一ジ)的中央部和端部独立地控制斜绕角度，特别是防止因端部的卷绕方式而发生的落纱(綾落ち)或阶梯卷绕(段巻き)等的发生，并且防止因整个筒纱的卷绕方式而发生的重叠卷绕等的发生。
本发明的追加目的在于防止筒纱端面上的阶梯卷绕的发生。
本发明的另一追加目的在于进一步可靠地防止阶梯卷绕的发生。
本发明的纱的卷绕方法，通过使可动的导纱器往复移动而卷绕纱，其特征在于，在卷绕的筒纱的端部和中央部上独立地设置斜绕角度的控制目标曲线，并根据该控制目标曲线，在筒纱的端部和中央部独立地对导纱器进行速度控制。例如端部的斜绕角度(綾角)大，中央部的斜绕角度小时(图10的实线的曲线)，由于端部的斜绕角度大，因而很难发生落纱，并且由于中央部的斜绕角度小因而能够增加筒纱的密度。
优选的是，相对筒纱的端部而产生斜绕角度的控制目标曲线。这里的控制上的观点为，例如即使行程改变也尽量使端部上的斜绕角度的曲线为一定，由此防止落纱或阶梯卷绕等。然后为了防止重叠的发生等，确定相对一个行程整体(由筒纱的一端至另一端，由端部和中央部构成)的斜绕角度的平均值。接着确定中央部的斜绕角度的曲线，以使作为端部和中央部整体的平均斜绕角度成为目标值。
优选的是，与上述筒纱径无关，而使导纱器在筒纱的端部上的速度曲线实质上为一定。其结果，端部上的斜绕角度的曲线在整个行程为一定，并且在筒纱的端部附近，纱以相同条件反转而被卷绕，因而筒纱端面均匀，特别是可以防止阶梯卷绕的发生。
更优选的是，随着筒纱径的增加改变平均斜绕角度而卷绕纱，并且对应该平均斜绕角度的改变，改变筒纱中央部的斜绕角度曲线。这样，在精密卷绕或分段精密卷绕等中，能够在端部使斜绕角度的曲线为一定而防止阶梯卷绕等的发生，并且能够在筒纱的中央部进行防止重叠发生等所必要的斜绕角度曲线的变化。
特别优选的是，通过分段精密卷绕而卷绕纱的同时，在筒纱的中央部进行斜绕角度曲线的跳跃(急剧的改变)。
优选的是，在筒纱端部上的纱的运动中，设置使导纱器的运动方向反转的回转部和大致以匀速使导纱器移动的匀速部至少两个区间。
更优选的是，在筒纱中央部的两端上设置变速部而使导纱器的速度从匀速部的速度缓慢改变为中央部的速度。
本发明的卷绕装置，通过电动机使导纱器往复移动而将纱卷绕成筒纱，其特征在于，设有用于存储或生成导纱器的速度曲线，以使在筒纱的端部和中央部独立地确定斜绕角度的控制目标曲线的装置，并设有根据上述存储或生成的速度曲线控制上述电动机的装置。
优选的是，设置根据端部的斜绕角度的控制目标曲线和上述平均斜绕角度的目标值而确定上述中央部的斜绕角度的控制目标曲线，以使端部和中央部整体的平均斜绕角度成为目标值的装置。
优选的是，使上述速度曲线在筒纱的端部上与筒纱径无关地实质上为一定，并且随着筒纱径的增加而改变中央部的速度曲线。
特别优选的是，上述筒纱端部的速度曲线上设置使导纱器的运动方向反转的回转部和以匀速运动的匀速部的至少两个区间。
进一步优选的是，在筒纱中央部的两端上设置使速度在与匀速部之间缓慢改变的变速部。
发明的作用和效果在本发明中，由于在筒纱的中央部和端部上独立地控制斜绕角度，因而能够得到各种效果。例如在中央部使斜绕角度变小时能够增加筒纱的密度，并且还能够使卷绕张力变小等。并且在端部增加斜绕角度时能够防止落纱。很难发生落纱时，能够使筒纱端部的圆锥角减小相应的程度等。另外如分段精密卷绕等，为了防止重叠的发生而使斜绕角度跳跃时，在筒纱的中央部跳跃时，能够防止张力的变动波及端部而使阶梯卷绕发生。如上所述，在本发明中由于能够在筒纱的中央部和端部独立地控制斜绕角度，因而能够得到各种效果。在筒纱的中央部和端部独立地控制斜绕角度的效果多种多样，但是没必要追求这些效果的全部，只要确定斜绕角度的控制曲线以使达到所希望的效果即可。
使筒纱端部的导纱器的速度曲线与筒纱径无关地实质上为一定时，在筒纱端部上能够使纱以相同的轨迹且相同的条件被卷绕，能够防止在筒纱端部上的张力变动等而防止落纱或阶梯卷绕。所谓实质上是指，使端部上纱的轨迹大致相同、在端部上设置回转部及匀速部，使这些区间上的速度曲线大致为一定。
此时在进行精密卷绕、分段精密卷绕等情况下，需要根据筒纱的卷径而改变斜绕角度。本发明中，由于在中央部和端部独立控制斜绕角度，因而由精密卷绕、分段精密卷绕等的卷绕条件确定的斜绕角度，可以说是平均的或整体的斜绕角度，确定端部上的斜绕角度的曲线后，中央部上的斜绕角度的曲线由平均斜绕角度和端部的斜绕角度的曲线确定。通过上述过程，能够自由地确定端部的斜绕角度的曲线，并且可实现对应卷绕条件的平均斜绕角度。
筒纱端部上的导纱器的运动由回转部和匀速部至少两个区间构成时，在回转部使导纱器反转，在匀速部使斜绕角度为一定，能够可靠地防止中央部的张力(tension)变动等的影响波及到回转部而发生阶梯卷绕或落纱等。
另外在中央部的两端设置变速部时，导纱器的速度从匀速部的速度缓慢地改变而能够使张力的变动变小。
分段精密卷绕时，随着筒纱径的增加需要使斜绕角度的曲线跳跃。因而阶梯卷绕的主要原因就是该跳跃。因而在端部和中央部上独立地控制斜绕角度，特别是使端部上的导纱器的速度曲线实质上为一定，在中央部进行跳跃时，能够防止阶梯卷绕的发生。跳跃可在一个行程内在中央部改变斜绕角度，或者也可以在前一个行程和后一个行程之间改变中央部的斜绕角度曲线。
图1是表示实施例的卷绕装置的机构部的主要部分侧视图。
图2是表示实施例的卷绕装置中的筒纱与卷绕辊以及横动导纱器之间的垂直方向的关系的图。
图3是表示实施例的卷绕装置的控制部的方块图。
图4是表示实施例的卷绕装置中存储于整体用参照表的卷径(筒纱径)与斜绕角度之间关系的图。
图5是表示实施例中在端部附近的斜绕角度α的控制曲线的图。
图6是表示实施例中的筒纱的两端之间的斜绕角度α的曲线的图。
图7是表示实施例中的筒纱的卷径和往复动程长度之间关系的图。
图8表示在展开筒纱而表示实施例中的纱的卷绕位置的图中，使中央部的斜绕角度小于端部的斜绕角度的例子。
图9表示在展开筒纱而表示实施例中的纱的卷绕位置的其他例子的图中，使中央部的斜绕角度大于端部的斜绕角度的例子。
图10是表示变形例中的筒纱的两端之间的斜绕角度α的曲线的图。
图11是表示实施例的控制算法的流程图。
图12是代替附图并用于表示以实施例的纱的卷绕方法卷绕的筒纱的圆锥部的照片。
图13是代替附图并用于表示以现有例子的纱的卷绕方法卷绕的筒纱的圆锥部中发生阶梯卷绕的照片。
具体实施例方式
在图1至图12示出实施例及其变形。在实施例中，虽然以假捻加工机中的假捻加工后的纱的卷绕作为例子，但是并不限定于此。另外虽然纱的卷绕方法是分段精密卷绕，但是也可以只是精密卷绕或其他的纱的卷绕方法等。在这些图中，2是筒管，在筒管2上卷绕(卷取)纱而形成筒纱4，并通过可自由摆动的吊架6可自由转动地支撑筒管2，接触辊8作为驱动辊而转动筒纱4。由于忽略接触辊8和筒纱4之间的滑动，因而接触辊8的圆周速度和筒纱4的卷绕速度为相同值u。另外也可以通过设在吊架6侧的驱动轴来转动筒纱4。
化学纤维或合成纤维等的纱10从未图示的筒纱等通过设在横向行程的中心位置上的固定导纱器13及横动导纱器12而喂纱，横动导纱器12以规定的速度曲线往复移动与在筒纱4上的卷绕宽度(筒纱的卷绕面上两端之间的宽度)大致相等的距离。该距离是横向行程，有时候只称为行程。电动机14由步进电动机等的电动机构成，通过未图示的伺服机构进行伺服控制，并通过驱动用滑轮16和从动用滑轮17、18以使皮带20等进行往复移动。其中，代替皮带20也可以使用金属线等。
角速度传感器22检测筒管2或筒纱4的角速度或转速而间接地求出筒纱4的直径。转子位置传感器24检测电动机14的转子或输出轴的方向或角速度等而求出横动导纱器12的位置。横动导纱器12的位置或筒纱4的直径的计算方法随意，例如可以从吊架6的摆动角度得知筒纱4的直径，也可以从卷绕时间求出卷绕的纱10的量而求出筒纱4的直径。另外也可以直接监视横动导纱器12的位置而求出其位置。
筒纱4例如用锥形端筒纱卷绕，端面与垂直面之间形成的角为圆锥角β；所卷绕的纱与垂直轴之间形成的角为斜绕角度α。由于纱10在接触辊8的表面与其圆周方向平行而传送，因而接触辊8和横动导纱器12之间的纱10的方向也偏离垂直轴角α。筒纱4可以卷绕成筒子纱形状(圆锥角β为0)或圆锥形状。为圆锥形状时在左右将圆锥角β视为不同而使实施例变形即可。普通的卷绕条件下斜绕角度α、横动导纱器的速度v以及卷绕速度u之间存在u·Tanαv (1)的关系，斜绕角度α例如为20°以下，并且横动导纱器12的速度v和斜绕角度α可以近似的看作成比例。纱速由(u2+v2)1/2计算。
实施例中使接触辊8的圆周速度u为一定，并通过横动导纱器12的速度曲线的控制而控制斜绕角度α。但是控制圆周速度u时也可以通过(1)式控制斜绕角度α。筒纱4的半径为筒纱径R。筒纱径也可以用从该半径R减去筒管2的半径的尺寸。
图3示出电动机14的控制部30。控制部30由微处理器和数据存储器以及程序存储器等构成。并且图3是将与往复动程控制有关的元件看作以硬件实际存在而假想表示的，而并非表示实际的硬件构成。从设在机台控制盘32等的输入部33，对每个锤或对多个锤一并输入基准斜绕角度(分段精密卷绕等的斜绕角度的平均值或最大值以及下限值等)、基准横向行程(往复动程的行程的基准值)、安全卷绕数(对于筒纱径不存在重叠卷绕可能性的卷绕数)等。作为斜绕角度的控制用的变量输入回转部斜绕角度、回转时间、等速时间、变速时间；作为表示筒纱4的形状的变量输入圆锥角；另外还输入卷绕速度等。并且这些变量存储在存储部34中。其中代替输入变量，也可以使用存储值，并且控制盘32和输入部33针对每个锤而设置。
利用来自传感器24的位置信号在位置检测部36求出横动导纱器12的位置；利用传感器22的角速度信号在卷径检测部38求出筒纱4的筒纱径。筒纱的角速度为ω，筒纱径为R，圆周速度为u时，Rω＝u (2)得知筒纱径R和圆锥角β时就能得知该径的横向行程T，端部的长度T1为一定，横向行程T减少的同时，中央部的长度T2减少(图7)。
T-T1＝T2 (3)因此，如果通过位置信号得知横动导纱器12的位置，就能通过区域判断部40得知横动导纱器12在端部或中央部中哪一个区域上，并且在区域选择部41得到是端部的控制还是中央部的控制的选择信号。这些信号作为共用数据而用于参照表44的读出，并输入到控制部48、50等。端部控制部48参看参照表45而生成端部上的横动导纱器12的速度曲线，中央部控制部50参看参照表46及参照表44等而生成中央部上的横动导纱器12的速度曲线。如图4所示，参照表44上记载有相对一个行程整体的卷径R与斜绕角度α之间的关系等，为了避免重叠卷绕的发生，斜绕角度α随着筒纱径一起减少，并减少至一定程度后跳跃而急速增加。这样就能从卷径R求出平均斜绕角度。在实施例使用的分段精密卷绕是随着卷径的增加而改变斜绕角度并间歇性地使斜绕角度跳跃，以使卷绕数成为安全卷绕数，并且使斜绕角度的变化在目标范围内而卷绕纱的方法。另外精密卷绕是改变斜绕角度，以使卷绕数为一定并且为安全卷绕数而卷绕纱的方法。
参照表45中存储有端部上的速度曲线。另外只说速度曲线时指的是横动导纱器12的速度曲线。参照表46是对于参照表44的平均的斜绕角度，求出除去与相对端部的固定轨迹的斜绕角度对应的值后的中央部上的斜绕角度的曲线的表。由此确定中央部上的斜绕角度的曲线、与之对应的横动导纱器的速度以及端部上的速度曲线时，得到对电动机14的控制信号，由此通过多路调制器52和电动机控制部54对电动机14进行伺服控制。另外也可以不设置多路调制器52。
端部上的斜绕角度α的控制曲线如图5所示。端部由横动导纱器的速度直线性地降低至0而折回的回转部(轨迹参照图8、图9)与回转部两侧的匀速部(横动导纱器的速度为一定)构成，回转部和匀速部上的横动导纱器的速度曲线为一定，并且它们的时间宽度也为一定。例如回转部和匀速部上的横动导纱器的速度曲线在卷绕开始至卷绕结束的整个行程内都为一定。匀速部设在中央部的两端，变速部例如在整个行程内其时间宽度为一定，并且从定速部上的速度缓慢过渡到中央部上的速度。一旦确定了斜绕角度的控制曲线，就确定了横动导纱器的速度曲线的目标值。
图6的虚线表示横动导纱器的速度，实线表示斜绕角度的曲线，斜绕角度α是使横动导纱器的速度曲线稍微变钝的波形。另外由于卷径不同，虽然每一个行程的时间和平均斜绕角度都变化，但是端部上的斜绕角度的曲线为一定，例如中央部中的平坦部的斜绕角度从α变化至α′而与之相对应。变速区间的(变速部)加减速度由此而改变。另外虽然在中央部上设置了两端的变速部和其间的平坦部(速度为一定)，但是也可以不设置平坦部。
下面对于端部、中央部上的横动导纱器的速度曲线的生成方法的例子进行说明。确定基准横向行程、圆锥角并确定筒纱径时就能确定往复动程的行程T。然后根据图4所示的斜绕角度的平均值确定往复动程时间。由于端部的回转部、匀速部的时间、速度曲线为一定，因而确定了端部上的横动导纱器的移动距离，其结果，确定了中央部上的移动距离和移动时间。由于在中央部上变速部的时间宽度为一定，因而确定了中央部的平坦部的移动时间。这样，对于中央部，由于两端的速度已知，在中央部的平坦部上匀速移动，并且在其两侧的变速部上进行匀加减速度运动，因而能确定中央部的平坦部上的速度，随之还能确定变速部的加减速度。
图8、图9示出端部附近的纱的轨迹70、71，这是将筒纱4在端部附近展开而表示的图。另外在图8和图9之间进行分段精密卷绕中的斜绕角度曲线的跳跃。由于在回转部上进行图5、图6所示的匀加减速度运动，因而距焦点的距离为一定，曲率半径也为一定，并且等速部上速度的绝对值为一定，该部分上的斜绕角度作为回转部斜绕角度，在变速部上，在与中央部中央的平坦部之间速度缓慢改变。如图9的轨迹71所示，即使改变平均的斜绕角度(图9中的基本斜绕角度)，回转部或匀速部的轨迹也为一定，并且变速部从图8的轨迹70的减速变化至图9的加速，使中央部的中央斜绕角度增加。
图10表示通过除了未设置匀速部以外、其他与实施例相同的速度曲线控制端部的例子。此时，使端部(回转部)上的最大斜绕角度与中央部中央的斜绕角度不同，为了实现图4的斜绕角度控制，中央部中央的斜绕角度例如在图中实线与点划线的范围等内改变，并使回转部的最大斜绕角度较大而使其很难落纱(綾落ち)。另外使端部的速度曲线为一定，并使筒纱的端面均匀，因而在变速部等缓和中央部上的跳跃的影响而防止阶梯卷绕。
图11表示实施例的控制算法。首先将数据输入到图3的存储部34而存储，其包括基准斜绕角度、基准横向行程、安全卷绕数、圆锥角、卷绕速度等相对筒纱整体的数据以及回转部斜绕角度、回转时间～变速时间等与端部有关的数据。处理来自传感器的信号，求出卷径、横动导纱器的位置，并进行是端部还是中央部的区域判断，如果是端部就与卷径无关地以一定的速度曲线控制横动导纱器，其结果使端部上的轨迹为一定。然后根据整体数据控制一个行程，并根据端部数据控制端部，由此确定中央部上的速度曲线、斜绕角度的曲线。例如在前一次行程与后一次行程中，通过改变中央部的斜绕角度而进行跳跃。根据求出的控制数据控制电动机，重复该处理直至卷绕结束。
通过以上过程，能够得到各种效果。由于回转部和中央部之间具有等速部，因而能够减弱中央部上的斜绕角度的改变(斜绕角度的跳跃)的影响，并能够可靠地防止阶梯卷绕的发生。另外变速部使从等速部至中央部的中央的斜绕角度的变化变得平滑，由此防止张力变动。并且端部的回转部和匀速部上的轨迹为一定，筒纱的端面均匀地形成，并使端部的斜绕角度变大，由此可以防止落纱。在中央部使斜绕角度变小时，能够很密地卷绕筒纱，可增加每个筒纱的纱的量，还使卷绕张力或退绕张力均匀。
不进行分段精密卷绕时，如果端部的轨迹为一定也能够得到均匀且美观的筒纱端面。另外端部的轨迹并非为一定时，如果使端部上的斜绕角度例如匀速区间上的斜绕角度、端部的最大斜绕角度大于中央部的斜绕角度的平均值时，也能够高密度并且很难落纱地进行卷绕。
图12表示实施例中的筒纱的端面；图13表示现有例中的筒纱端面。在实施例中使回转部、匀速部上的斜绕角度的曲线相对整个行程为一定而进行分段精密卷绕。现有例中只是进行了分段精密卷绕。现有例中发现四处阶段卷绕，并且端面在阶梯卷绕以外的地方也不均匀，但是实施例中没有阶梯卷绕并且端面均匀。
权利要求
1.一种纱的卷绕方法，通过使可动的导纱器往复移动而卷绕纱，其特征在于，在卷绕的筒纱的端部和中央部上独立地设置斜绕角度的控制目标曲线，并根据该控制目标曲线，在所述筒纱的端部和中央部独立地对所述导纱器进行速度控制。
2.根据权利要求1所述的纱的卷绕方法，其特征在于，根据端部的斜绕角度的控制目标曲线和所述平均斜绕角度的目标值而确定所述中央部的斜绕角度的控制目标曲线，以使端部和中央部整体的平均斜绕角度成为目标值。
3.根据权利要求1或2所述的纱的卷绕方法，其特征在于，与所述筒纱径无关地使在筒纱的端部的导纱器的速度曲线实质上为一定。
4.根据权利要求2或3所述的纱的卷绕方法，其特征在于，随着筒纱径的增加改变平均斜绕角度而卷绕纱，并且对应该平均斜绕角度的改变，改变筒纱中央部的斜绕角度的曲线。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的纱的卷绕方法，其特征在于，通过分段精密卷绕而卷绕纱，并且在筒纱的中央部进行斜绕角度曲线的跳跃。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的纱的卷绕方法，其特征在于，在筒纱端部上的纱的运动中设置使导纱器的运动方向反转的回转部和大致以匀速使导纱器移动的匀速部至少两个区间。
7.根据权利要求6所述的纱的卷绕方法，其特征在于，在所述筒纱中央部的两端上设置变速部，其用于使导纱器的速度在与所述匀速部之间缓慢改变。
8.一种卷绕装置，通过电动机使导纱器往复移动而将纱卷绕成筒纱，其特征在于，设置用于存储或生成导纱器的速度曲线，以在筒纱的端部和中央部独立地确定斜绕角度的控制目标曲线的装置；和用于根据所述存储或生成的速度曲线控制所述电动机的装置。
9.根据权利要求8所述的卷绕装置，其特征在于，设置用于根据端部的斜绕角度的控制目标曲线和所述平均斜绕角度的目标值而确定所述中央部的斜绕角度的控制目标曲线，以使整个端部和中央部整体的平均斜绕角度成为目标值的装置。
10.根据权利要求8或9所述的卷绕装置，其特征在于，使所述速度曲线在筒纱的端部与筒纱径无关地实质上为一定，并且随着筒纱径的增加而改变中央部的速度曲线。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的卷绕装置，其特征在于，在所述筒纱端部的速度曲线上设置使导纱器的运动方向反转的回转部和以匀速运动的匀速部至少两个区间。
12.根据权利要求11所述的卷绕装置，其特征在于，在所述筒纱中央部的两端上设置使导纱器的速度在与所述匀速部的速度之间变化的变速部。
全文摘要
通过分段精密卷绕等在筒管卷绕纱时控制中央部的斜绕角度曲线，以使回转部上的纱道的轨迹为一定，并以规定的斜绕角度的曲线卷绕，得到所希望的卷绕数。
文档编号B65H54/30GK1767993SQ20048000845
公开日2006年5月3日 申请日期2004年3月24日 优先权日2003年3月28日
发明者山本真人, 一阶朋之 申请人:村田机械株式会社