專利名稱：經軸送經設備和導出長絲的方法
本申請是1999年3月15日提交的序號為09/268363的部分繼續(xù)申請。
本發(fā)明的背景本發(fā)明的領域本發(fā)明涉及經軸送經設備，以便在從經軸中將若干彈性長絲移走并且輸送到下游操作時，調節(jié)該若干彈性長絲的張力。
背景技術：
的描述在若干長絲離開經軸并通往下游針織機或織造機時，采取各種形式以努力控制該若干長絲的張力。美國專利5259421公開了一種復雜系統(tǒng)，該復雜系統(tǒng)使用一個齒條齒輪傳動張力調節(jié)輥，該張力調節(jié)輥由響應電位計輸出信號的直流驅動定位。由于本設計對長絲張力有高摩擦力和低響應度，所以本設備最適合厚重織物的高張力編織，而非適合彈性長絲的低張力應用。美國專利4000865公開了另一種設備，該設備包括杠桿臂和空氣壓力調節(jié)器的復雜排列。美國專利4585037和4019700公開了分別使用張力輥和張力調節(jié)輥作為傳感器，但設備的幾何結構需要使用對電機轉速的昂貴的均衡控制法，以控制長絲張力。
還需要一種簡單、經濟和有效的設備，以便從經軸導出斯潘德克斯彈性纖維(spandex)和其它彈性長絲，以便為針織、織造等作準備。
本發(fā)明的概述從經軸導出彈性長絲的本發(fā)明的設備包括框架；可轉動地安裝在框架上的被驅動輥和惰輥，該被驅動輥和惰輥用來可轉動地支撐在被驅動輥和惰輥之間和其上的經軸；可轉動地安裝在臂之間的張力調節(jié)輥，該臂安裝在框架上，其中長絲在張力調節(jié)輥下并且圍繞該張力調節(jié)輥以140°至180°范圍內的包角通過；使被驅動輥旋轉的驅動裝置；
開關，該開關用來致動驅動裝置和使驅動裝置不起作用；和用來給開關發(fā)送張力調節(jié)輥位置信號的裝置，因此，在張力調節(jié)輥處于高起位置時，致動驅動裝置，而在張力調節(jié)輥處于較低位置時，使驅動裝置不起作用。
本發(fā)明的簡要說明

圖1表示從側面看的本發(fā)明的設備的一個優(yōu)選實施例；圖2表示從后面看，即從下游處理機器相反的一個位置看去的該設備；圖3更詳細說明了給開關發(fā)送臂的位置信號的一個實施例，張力調節(jié)輥安裝在該臂上；圖4，5A，5B和6示意性表示該設備的其它實施例；以及圖7還示意性表示該設備的又一實施例，其中允許兩個惰輥響應長絲張力的變化而水平移動。
本發(fā)明的詳細說明本發(fā)明的設備和方法用于任何連續(xù)的彈性長絲例如斯潘德克斯彈性長絲(spandex)。這里所使用的“彈性長絲”指連續(xù)長絲，該連續(xù)長絲具有超過100％的致斷伸長，并且在連續(xù)長絲拉緊和放松時，快速縮回并且強制縮回到其基本原始長度。這種長絲包括橡膠纖維、斯潘德克斯彈性長絲、聚醚酯纖維長絲和彈性酯(elastoester)，并且或者可以覆蓋有非彈性體纖維例如尼龍、棉或聚酯，或者可以裸露(無覆蓋)?！熬饪刂啤敝赶扔屑夹g系統(tǒng)，其中驅動電動機由變阻器、電位計和類似裝置控制。
經紗長絲通常卷繞在經軸上，該經軸是裝有端軸承和端凸緣的圓筒。在編織或經編期間，長絲從經軸上退繞。
本發(fā)明的經軸送經設備包括一個框架，一個被驅動輥，在框架上的1-3個惰輥，和安裝在任選配重的旋轉臂上的張力調節(jié)輥，該旋轉臂安裝在框架上。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，可用這種設備獲得令人驚奇的均勻長絲張力。與非彈性長絲相比，由于長絲的高的可拉伸性，彈性長絲所需的下游處理中的變化(表現(xiàn)為張力變化)相當緩慢和慢慢增加地往回傳導至長絲的源頭。另外，彈性長絲的較低的抗張強度意味著施加的所有張力必須小心地控制在低水平上。設備的低摩擦操作和張力調節(jié)輥的基本垂直的無旋轉運動使本設備響應張力的微小變化，這樣通過臂和張力調節(jié)輥的重量可將張力很好地控制在低水平，并且通過臂和張力調節(jié)輥而非驅動電動機的移動，可快速補償下游需求改變時張力的典型微小的最初變化。結果，不需要昂貴的線性控制系統(tǒng)。由于彈性長絲的高彈力，張力調節(jié)臂和輥系統(tǒng)的設計允許它隨下游需求變化放松和變得相當松弛，這對良好的張力均勻性有利，并允許最大利用張力調節(jié)輥和臂上的重力作用，以維持恒定的長絲張力。
在圖1和2中所示的設備的優(yōu)選實施例中，經軸安裝在設備下面，因此，易于給經軸加載和卸載(從圖1的左邊)，并且設備在使用時具有低的重心，這改善了操作安全性。
在圖1和2中，框架1圖示為與底部段連接的A形部段；在圖1中僅圖示一個A形部段。被驅動輥2和第一惰輥3可轉動地安裝在框架1的底部。經軸4支撐在輥2和3上，這樣當驅動裝置例如電動機(未表示)使輥2旋轉時，經軸也旋轉，使長絲5退繞。替代方案是，輥3可被驅動，而輥2可以是惰輥，但前面的布置是優(yōu)選的，以便在將經軸裝載到設備中(從圖1的左邊)時使被驅動輥的損失最小。典型地，標記5是呈導紗板(threadsheet)的形式的若干條長絲；在圖1中它顯示為單線。
惰輥6(本實施例中的第二惰輥)可轉動地安裝在被驅動輥上方的框架1的A形部段和第一惰輥之間，例如圖1和2所示。也是惰輥的張力調節(jié)輥7可轉動地安裝在一對任選配重的臂8之間，因此張力調節(jié)輥比輥2和3高并且比輥6低，最好在臂8樞轉時其運動基本垂直。臂8在樞軸點13處可樞轉地安裝在框架1上。在圖1中僅顯示一個臂8，但它顯示在3個位置在其樞轉范圍的頂部、底部和大約中間處；還顯示了長絲5在三個位置處靠近并且離開張力調節(jié)輥7?？蛇x擇設備的幾何形狀，特別是臂8的長度和臂8樞轉的角度θ的大小，以便當長絲5靠近和離開張力調節(jié)輥7時，纖維不與經軸或設備本身纏結。
重物9A和9B可與臂8連接，以便通過臂8和輥7的重量調節(jié)施加到長絲上的張力?？墒褂煤唵蔚闹匚锢鐗|圈，以及使用校準過的測量重物以獲得更高精度，或者臂本身的設計可提供期望的重量。獨立連接的重物是優(yōu)選的，因為隨后可調節(jié)配重。輥10(本實施例中的第三惰輥)安裝在第二惰輥6之上的框架頂部處或靠近框架頂部處的框架1的A形部段之間?？蚣?的A形部段可向上延伸，以便輥10可安裝得更高，或者輥10可比輥6安裝得更低，但比張力調節(jié)輥7安裝得高。撐桿16(見圖2)可用來穩(wěn)定A形部段的上端。
為了最大使用臂8和輥7的重量和樞轉運動，以便在用于彈性長絲的低張力水平上控制長絲張力，最好輥7的無旋轉運動響應這種張力的變化是基本垂直的(即，在約20°垂直范圍內)。存在幾種方式使輥7的運動垂直或基本垂直，并且這些方式的結合是有利的。一種方式是使臂8繞基本水平位置旋轉。另一種方式是使臂8與實際的一樣長，而角度θ與實際的一樣小。又一種方式是使用的包角ψ，該包角代表長絲5在張力調節(jié)輥7下并且圍繞張力調節(jié)輥7經過(以及長絲5與輥7的接觸角)時構成的方向變化，該包角在約140°至180°范圍內，最好在160°至180°范圍內。包角限定為從張力調節(jié)輥的中心抽出的線和在輥上的該長絲的兩個接觸點形成的角。還有一種方式是使框架1的A形部段的腿19定位，以便長絲5基本垂直地從輥6延伸到輥7，并且輥10在輥6之上偏移約輥7的寬度，從而長絲5基本垂直地從輥7延伸到輥10。
使輥7的運動響應長絲張力變化而基本垂直的另一種方式是允許輥6和10也響應長絲張力的變化而水平移動。這樣做的一種方式如圖7所示。(為清楚起見，沒有顯示本發(fā)明設備的一個實施例中的所有元件。)輥7顯示在兩個位置(分別是7a和7b)。輥6和10可轉動地安裝在水平移動的托架20上，并且相互分離約輥7的直徑的距離。輥24在從經軸4引出點的長絲之上可轉動地安裝，并且將長絲5導向輥6，因此托架20的移動不會顯著影響長絲到輥6的接近角，因而也不會影響長絲張力。托架20由固定支撐22上的低摩擦元件21支撐，并且可響應長絲張力的變化在箭頭23所示的方向上移動。低摩擦元件21可以是輪子、軸承和類似物。固定支撐22可以是一對軌道，低摩擦元件21可沿著該軌道移動。替代地，固定支撐22可以是有孔表面，壓縮空氣可經過該有孔表面，并且低摩擦元件21可不存在，這樣托架20支撐在壓縮空氣的臺上。在圖7的實施例中，當臂8(圖示為兩個位置8a和8b)樞轉角θ時，托架20響應長絲張力的變化的移動可保持約180°包角，這樣使臂8和輥7的重量對控制長絲張力的作用最大。
保持包角接近180°的優(yōu)點是長絲張力可隨后更好地控制在張力范圍內。這可由下面的實例說明，其中作簡化假設，即長絲將張力調節(jié)輥懸在兩個固定輥(安裝在相同高度)之間。在張力調節(jié)輥處施加到長絲上的張力T可如下計算 其中W是長絲受到的張力調節(jié)輥和臂的重量的和(恒定)，[180-ψ]是當長絲接觸和離開輥7時這些長絲之間的角。張力變化不超過例如5％的ψ所允許的變化隨ψ的初始值變化，這如表所示表初始ψ ψ的最大變化180°36°170°28°160°22°150°17°140°14°130°11°120°9°左列給出的那些角之間的初始角當然限制右列給出的那些角之間的最大變化。該表顯示當ψ偏離180°時，ψ允許的最大改變越來越受到限制，因此減少了設備將張力恒定保持在張力水平范圍的能力。
輥2和3的軸相互平行以便適當?shù)匦D經軸4。最好輥6，7和10的軸相互平行，以保持長絲的路徑為直線。如果出于某種原因希望若干長絲偏離這種直線路徑，例如如果設備以一個角度安裝到下游的處理裝備，當長絲接近和離開輥時，位于長絲的轉向點處的輥的軸線可垂直于由所選長絲限定的平面；這導致在長絲轉向點處輥的軸線不平行于其它輥的軸。
發(fā)送臂8的位置信號以便開始和結束被驅動輥2的旋轉的各種方法是可能的。在圖1，2和3所示實施例中，發(fā)送信號桿11通過套環(huán)14與配重臂8可滑動地連接，并且與開關12可樞轉地連接。在圖1中，桿11僅顯示在對應臂8的近似中間位置的一個位置。該開關可以是限位(開/關)開關，當臂8(并因此桿11)因長絲5上的高張力而升高時啟動輥2的驅動裝置，當臂8和桿11由于長絲5上的低張力而降低時停止驅動裝置。
如圖3A中更詳細顯示，借助套環(huán)14(在橫截面上顯示)，桿11(橫截面上也顯示)可滑動地安裝在臂8上，該套環(huán)14與臂8連接；圖中僅顯示了一段臂8。圖3B顯示橫截面中的臂8和經過套環(huán)14的桿11。當臂8到達由桿止擋的位置限定的行程的預定極限時，安裝在桿11上的桿止擋15A和15B將臂8的運動經桿11傳遞到開關12。當套環(huán)14到達彈簧17A或17B時，彈簧壓頂住止擋15A或15B，導致桿11移動，這又致動開關12或使該開關不起作用。替代地，桿11可轉動地與臂8連接，并且通過與開關12連接的套環(huán)可滑動連接，桿上的桿止擋位于套環(huán)的任一側上。這類構造允許臂8和開關12之間的連接中的某些“竄動”，這樣臂8的頻繁的小運動不會導致驅動裝置，被驅動輥2及作為結果的經軸4過度頻繁的開始和停止。桿止擋可沿著桿11的長度移動，這樣可調節(jié)自由運動(“竄動”)的程度。允許這種調節(jié)的一種方式是使止擋15帶螺紋，而桿11至少部分帶螺紋，如螺帽和螺栓結合，這不會使桿11上的螺紋影響桿穿過套環(huán)14的移動。彈簧17A和17B防止開關12在臂8和桿11升高和下落時物理損壞。
可選的經軸導向器18A和18B(見圖2)防止經軸沿輥2和3滑動到不正確位置。
其它傳統(tǒng)的、可選部件也可用于本設備?？筛郊右粋€空的經軸傳感器來警告操作者經軸為空的和/或停止下游處理。這種傳感器可包括抵住經軸上的長絲的導電彈簧鋼絲。當經軸變空時，鋼絲接觸經軸，使電路接地，并且給下游操作發(fā)信號以便停止操作。高的長絲張力檢測器，例如包括定位的導線以便使臂8可在臂的預選的高的位置處接觸導線，這樣封閉接地電路，從而可用來警告操作者長絲張力太高，并且/或者停止下游處理。當經軸是空的時這特別有效，并且典型地在芯處向經軸抽頭的長絲可不再退繞。
光電池系統(tǒng)可用在套環(huán)和圖中所示的發(fā)送信號桿結合處。例如，光可從一個A形框架部段發(fā)送到另一A形部段上的光電池上，以便在臂8干擾光時，發(fā)出信號來啟動或停止該開關。類似的系統(tǒng)可用作高長絲張力傳感器。
雖然最好設備包括惰輥6和10，然而這種惰輥是可選的。設備的次優(yōu)選的實施例其中省去了輥10，這在圖4中示意顯示；為清楚起見，設備的框架和其它元件未表示。在圖4中，可選的輥6(本實施例中的第二惰輥)比張力調節(jié)輥7高，并且輥2和3及經軸4比臂8和輥7低。當輥6省略時，如圖5A和5B，輥2和3及經軸4可比輥7和輥10(本實施例中第二惰輥)(圖5B)都高，或者在輥7和第二惰輥10(圖5A)的高度之間的一個高度處。當既不使用輥10也不使用輥6時，這如圖6中示意性顯示，安裝輥2和3以便經軸4總是比張力調節(jié)輥7高。在下游處理裝備處長絲5的卷取裝置比張力調節(jié)輥7高時，輥10不是必須的，這如圖4和6所示。當張力調節(jié)輥7位置比經軸4低時，輥6不是必須的，這如圖5A，5B和6所示。為了使這里描述的各種輥結構具有最佳性能，配重和設備的幾何形狀可進行適當?shù)恼{整。
現(xiàn)在參考圖1，在完成本發(fā)明的其中一個工藝中，其上已纏繞長絲5的經軸4置于被驅動輥2和第一惰輥3上。長絲5由經軸，越過第二惰輥6上，并在張力調節(jié)輥7下，經過140°至180°，最好是160°至180°范圍的包角，并越過第三惰輥10上，然后行進到下游操作例如針織或編織。當下游處理開始并且將張力施加到長絲5上時，長絲拉起臂8。桿11因此升高，并且致動轉換開關12。開關又致動被驅動輥2的驅動裝置，從而開始旋轉經軸4，因此長絲5從經軸上退繞。當長絲退繞時，長絲中的張力減少，并且臂8落下。經軸以一個速度旋轉，從而以比下游操作所需略快的速度退繞長絲，并因此補償因速度差導致的過量的紗線長度，并仍然保持紗線張力基本恒定，擺臂8落下增加了紗線長度。當臂8下落遠至下桿11時，使開關12不起作用。結果，驅動裝置，被驅動輥2和經軸4停止。因為長絲不再退繞，張力(和臂8及輥7)開始再次升高。本周期持續(xù)直到長絲完全從經軸上退繞?？烧{節(jié)臂8上的重物9A和9B，以便設定由輥7施加到長絲5的平均張力。
操作期間，長絲的彈性特性及輥7和臂8的重量保持了長絲上的恒定張力，消除了下游需求中的些微改變的影響，和/或從經軸4上退繞，這樣避免了對均衡控制和其相關花費的需要以及過度控制和系統(tǒng)擺動的危險。例如，利用本發(fā)明設備，以約20克總張力和+/-0.5克的張力變化，來退繞930分特型141Lycra斯潘德克斯彈性纖維(E.I.du Pont de Nemours and Company的注冊商標)的252經紗的經軸。由于本發(fā)明設備的移動部分中很低的摩擦，希望可獲得更好的張力均勻性。
權利要求
1.一種彈性長絲的經軸送經設備，該設備包括框架；在框架上可轉動地安裝的被驅動輥和惰輥，用來在被驅動輥和惰輥之間和其上可轉動地支撐經軸；在臂之間可轉動地安裝的張力調節(jié)輥，該臂安裝在框架上，其中長絲在張力調節(jié)輥下并且圍繞該張力調節(jié)輥以140°至180°范圍內的包角經過；用于使被驅動輥轉動的驅動裝置；開關，該開關用來致動驅動裝置和使驅動裝置不起作用；和用來給開關發(fā)送張力調節(jié)輥位置信號的裝置，因此，在張力調節(jié)輥處于高起位置時，該開關致動驅動裝置，而在張力調節(jié)輥處于較低位置時，該開關使驅動裝置不起作用。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，臂可樞轉地安裝在框架上并低于經軸的中心，并且張力調節(jié)輥具有基本垂直的無旋轉運動。
3.如權利要求2所述的設備，其特征在于，包角在160°至180°范圍內，開關是轉換開關，臂繞一個基本水平位置樞轉，并且還包括一第二惰輥，該第二惰輥可轉動地安裝在框架上并高于張力調節(jié)輥。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于，臂可轉動地安裝在框架上并高于經軸的中心，張力調節(jié)輥具有基本垂直的無旋轉運動，并且還包括一第二惰輥，該第二惰輥可轉動地安裝在框架上并高于張力調節(jié)輥。
5.如權利要求4所述的設備，其特征在于，包角在160°至180°范圍內，臂繞基本水平位置樞轉，開關是轉換開關，并且還包括一第三惰輥，該惰輥可轉動地安裝在框架上并高于張力調節(jié)輥。
6.如權利要求5所述的設備，其特征在于，臂是平衡配重的，信號裝置是套環(huán)和桿組合，該信號裝置可在桿止擋間調節(jié)，并且還包括一個空的經軸傳感器，一對經軸導向器，和一個高長絲張力檢測器。
7.一種從經軸中導出若干彈性長絲的方法，該方法包括如下步驟(a)提供框架；(b)在被驅動輥和惰輥上及該兩者之間可轉動地支撐經軸，該被驅動輥和惰輥可轉動地安裝在框架上，因此在被驅動輥轉動時，長絲從經軸上退繞；(c)使長絲在張力調節(jié)輥下并圍繞張力調節(jié)輥以140°至180°范圍內的包角通過，張力調節(jié)輥可轉動地安裝在臂之間，該臂安裝在框架上；(d)為了使被驅動輥旋轉而提供驅動裝置；(e)提供致動驅動裝置和使驅動裝置不起作用的開關；并且(f)向開關發(fā)送張力調節(jié)輥位置信號，以便在張力調節(jié)輥處于高起位置時，開關致動驅動裝置，而在張力調節(jié)輥處于較低位置時，開關使驅動裝置不起作用。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，利用可樞轉地安裝在框架上并低于經軸中心的臂，和無旋轉運動基本垂直的張力調節(jié)輥。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，利用轉換開關，可轉動地安裝在框架上并高于張力調節(jié)輥的第二惰輥，和繞基本水平位置樞轉的臂，其中長絲以160°至180°范圍內的包角通過，并且還包括長絲越過所述第二惰輥上的步驟(c)之后的一個附加步驟。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，利用可轉動地安裝在框架上并高于經軸中心的臂，可轉動地安裝在框架上并高于張力調節(jié)輥的第二惰輥，和無旋轉運動基本垂直的張力調節(jié)輥，并且還包括長絲越過所述第二惰輥上的步驟(c)之前的一個附加步驟。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，利用繞基本水平位置樞轉的臂，轉換開關，和可轉動地安裝在框架上并高于張力調節(jié)輥的第三惰輥，其中長絲以160°至180°范圍內的包角越過所述第二惰輥上通過，然后越過所述第三惰輥。
全文摘要
一種經軸送經設備,當長絲通過由退繞長絲(5)的張力引導的旋轉臂(8)的受控運動從經軸(4)導出時,該經軸送經設備能調節(jié)若干長絲(5)的張力。
文檔編號B65H59/38GK1344220SQ00805142
公開日2002年4月10日 申請日期2000年2月23日 優(yōu)先權日1999年3月15日
發(fā)明者J·S·R·勞倫斯 申請人:納幕爾杜邦公司