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CN1319069A - 筒管架、纱线卷取机、制造纱线卷袋的装置、卷绕纱线的方法和制造纱线卷袋的方法 - Google Patents

筒管架、纱线卷取机、制造纱线卷袋的装置、卷绕纱线的方法和制造纱线卷袋的方法

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CN1319069A
CN1319069A CN00801598A CN00801598A CN1319069A CN 1319069 A CN1319069 A CN 1319069A CN 00801598 A CN00801598 A CN 00801598A CN 00801598 A CN00801598 A CN 00801598A CN 1319069 A CN1319069 A CN 1319069A
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CN
China
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bobbin
bobbin holder
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thread
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CN00801598A
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二宫胜彦
林敏洋
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Toray Industries Inc
Toray Engineering Co Ltd
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  • Winding Filamentary Materials (AREA)
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Abstract

一种用于纱线卷取机的筒管架包括:筒管架体;筒管支承及操作元件;弹性元件,根据筒管支承及操作元件的运动可以变形;隔套,用于使弹性元件保持预定距离并向弹性元件传递筒管支承及操作元件的运动;圆柱形支承元件,设置在转塔上并可旋转地支承驱动轴。筒管架体具有:凸台部,用于与驱动轴连接;空心部,用于容纳筒管架体和操作元件以及在凸台部两侧的圆柱形支承元件。凸台部具有延伸入空心部中的环形凸缘。此外,凸台部具有至少一部分,其中,当旋转时因离心力作用而导致凸台部内直径(d1)的增大量和驱动轴外直径(d2)的增大量满足关系式(d1－d2)<20μm。

Description

筒管架、纱线卷取机、制造纱线卷袋的装置、 卷绕纱线的方法和制造纱线卷袋的方法
技术领域
本发明涉及一种筒管架，该筒管架能以不低于5000m/min的卷取速度卷取纱线而不产生振动，并涉及具有这种筒管架的卷绕机、制造纱线卷袋的设备、卷绕纱线的方法和制造纱线卷袋的方法。
技术背景
通常，将数股纱线卷取在数个筒管架所支持的筒管时，使用图1所示卷取机，该纱线已被喷丝机制成丝。
此卷取机包括：两个筒管架2(2a,2b)，可旋转地安装在转塔元件上，该转塔元件可转动地设置在机座1内；往复运动装置4，设置在机架元件3上，该机架元件设置成在机座1内垂直运动；压滚5，可旋转地安装在机架元件3或往复运动装置4上，从而压滚5设置在靠近往复运动装置4。
不同于上述卷取机的，有一种卷取机上，装有筒管架的转塔元件，沿设置在机座上的轨道在卷取位置与等待位置之间运动。还有一种卷取机，其筒管架设置在机座内。
上述筒管架具有图7所示形状。筒管架2包括：驱动轴11；筒管架体12，卷取袋(winding package)51所用筒管100安装其上；筒管支承及操作元件13，在前端部往复运动；弹性元件14，当筒管支承及操作元件13运动而作用于弹性元件以轴向力时，此弹性元件被压缩并沿径向变形以夹持筒管100；隔套15，该隔套以预定间隔保持弹性元件14，并将筒管支承及操作元件13的运动和力作用于弹性元件14，从而使弹性元件14变形；圆柱形支承元件10，该支承元件与转塔元件制7成一体以通过轴承16可旋转地支承驱动轴11。筒管架体12具有空心部12a和12b，用于容纳圆柱形支承元件10和筒管支承及操作元件13。筒管支承及操作元件13、弹性元件14和隔套15均设置在筒管架体12上，而筒管架体12在凸台部12c处与驱动轴11配合连接。
驱动轴11具有一孔11a，用于供给压缩空气，并通过联轴节19以其一端连接至驱动电机(图中未示出)以使驱动轴11旋转。筒管支承及操作元件13包括：活塞头部17，该活塞头部具有活塞部17a，该活塞部可运动地设置在筒管架体12前端部制出的空心部12a内；圆柱部17b，该圆柱部可运动地安装于筒管架体12前端部内；弹簧18，设置在活塞头17和空心部12a之间，从而活塞头17通常可被推向筒管架体12的后端侧(支承侧)。
在上述结构中，驱动轴11配合安装在筒管架体12的凸台部12c以与之连接，当驱动轴11以不低于5000m/min的速度旋转时，筒管架体12在离心力的影响下扩张成图中虚线所示状态，结果，与驱动轴11配合的凸台部12c的孔直径也扩大成图中虚线所示状态。因此会发生下述问题，例如，如果打算在8000m/min的转速情况下保证足够的配合连接，在卷取机停机状态下需要保证配合过盈不小于20μm，但如果采用这种结构，维修时则不可能拆卸。反之，当配合连接设置成可进行维修，但在以8000m/min的速度旋转的情况下，在筒管架体12的凸台部12c与驱动轴11间会出现大间隙而成为松配合状态，于是在凸台部12c处出现打滑并产生振动，进而因振动出现因摩擦擦伤(fretting abrasion)，使凸台部12c的拆卸成为不可能。
此外，当纱线被上述纱线卷取机卷取时，会遇见下述问题：由于凸台部12c处的打滑而出现大振动，因此出现纱线紊乱、纱线卷袋的外形变坏，结果产品不合格。
发明概述
本发明已经成功地解决了上述问题，本发明的目的在于提供一种筒管架，此筒管架容易装卸，在不低于5000m/min的卷取速度时极好地卷取纱线而不会因振动而引起摩擦磨损，纱线卷袋能获得良好外观，本发明的目的还在于提供一种具有此种筒管架的纱线卷取机、一种纱线卷袋的制造设备、纱线卷取方法和纱线卷袋制造方法。
本发明之筒管架包括一驱动轴和一筒管架体，卷取纱线的筒管安装在筒管架上，其中，筒管架体包括一凸台部，并以凸台部与驱动轴连接，筒管架体在其凸台部的两端制出空心部，凸台部包括一凸缘，该凸缘在与驱动轴连接的连接部的一端，向至少一空心部延伸。
此外，本发明之筒管架包括一驱动轴和一筒管架体，卷取纱线的筒管安装在筒管架上，其中，筒管架体包括一凸台部，并以凸台部与驱动轴连接，凸台部包括至少一部分，其中，满足关系式(d1)-(d2)＜20μm，式中，(d1)为凸台部内直径因旋转时产生的离心力作用所导致的增大量，(d2)为驱动轴外直径的增大量。
推荐在筒管架上的纱线卷取速度不低于5000m/min。
本发明之纱线卷取方法、纱线卷取机、纱线卷袋制造设备、纱线卷袋制造方法的特征在于纱线的卷取和纱线卷袋的制造是使用上述筒管架。
附图简介
本发明之推荐实施例将参考附图予以说明，其中
图1为一卷取机的示意图；
图2为一示意图，示出了一纱线卷袋制造设备实施例；
图3为本发明筒管架之第一实施例的剖面示意图；
图4为本发明筒管架之第二实施例的剖面示意图；
图5示出了当筒管架凸缘厚度设置为5mm，而凸缘的长度改变时，速度与(d1)-(d2)值之间相互关系；
图6示出了当筒管架的速度设置为10000m/min，而凸缘的厚度改变时，凸缘长度与(d1)-(d2)值之间的相互关系；
图7为传统筒管架截面图的示意图。
实施本发明的最佳方法
图2为一示意图，示出了纱线卷袋制造设备的一实施例，该设备包括设有本发明筒管架2之纱线卷取机6。纱线卷袋制造设备50如图2所示，该设备包括：喷丝机(spinning machine)20，该喷丝机包括限量泵(metering pump)和喷丝头，用于将熔融聚合物喷成为纱线；第一卷丝滚子21，用于以预定速度接受喷成的纱线；第二卷丝滚子，用于接受喷成的纱线；纱线分割引导装置23；张力传感器24；摆动支轴引导装置(swing fulcrum guide)25和纱线卷取机6。
纱线卷取机6包括：往复运动装置4；两个筒管架2(2a和2b)；转塔元件7，筒管架2(2a和2b)可旋转地安装在转塔元件上；和压力接触滚子5。
图3为本发明卷取机筒管架2的第一实施例的剖面示意图。筒管架2包括：驱动轴11；筒管架体12；筒管支承及操作元件13，该元件在前端往复运动；弹性元件14，当筒管架支承及操作元件13运动而对其施加轴向力时，该弹性元件被压缩并产生径向变形；隔套15，具有使弹性元件14保持预定距离，并向弹性元件传递筒管架支承及操作元件的运动和力，从而使弹性元件14变形的作用；和圆柱支承元件10，该元件与转塔元件7设置成一体，并借助于轴承16，可旋转地支承驱动轴11。筒管架体12包括空心部12a和12b，圆柱形支承元件10和筒管支承及操作元件13安装其中；弹性元件14和隔套15设置在筒管架体12上，而筒管架体12在凸台部12c处与驱动轴11配合连接。
在筒管架体12中，要求凸台部12c与驱动轴11间具有这样的结合力(过盈配合)，使当卷取机以高速旋转而凸台部12c外圆周部因离心力而径向向外扩张时，不致因凸台部12c内圆周部的扩张而产生间隙(颤动)。
另一方面，当更换筒管架2的轴承16时，需要拆卸筒管架体12和驱动轴11，如果连接力过强(过盈量过大)，可能存在无法拆卸筒管架体12和驱动轴11的问题。
通常，当拆卸筒管架体12和驱动轴11时，将筒管架体12用加热器加热，并用液压机沿轴向将驱动轴11推出，但为了容易拆卸筒管架体12和驱动轴11，要求筒管架体12与驱动轴11间的过盈不大于20μm。
因此，在凸台部12c的连接端，在将驱动轴11设置在筒管架体12中处，设置环形凸缘12c-1和12c-2，该凸缘沿轴向突出并进入凸台部两端制出的空腔部12a和12b。在这种连接中，12c-1或者是12c-2均可设置。
环形凸缘12c-1和12c-2的突出长度尺寸(L)，要求按不小于凸台部12c与驱动轴11连接处内径(d)的0.1倍确定，而环形凸缘12c-1和12c-2的外径尺寸(D)按不大于凸台部12c内径尺寸(d)的2倍确定。当突出长度尺寸(L)和外径尺寸(D)超出预定范围时，在高速旋转时不可能获得必要的连接力，并将像传统筒管架那样同样产生振动，和由振动引起的摩擦磨损。
在上述筒管架体12中，当环形凸缘12c-1和12c-2的突出长度(L)制成为10mm，外径尺寸(D)为45mm，而凸台部12c的内直径(d)为35mm，即使在以8000m/min速度旋转的情况下，没有高强度的离心力作用于凸台部12c的环形凸缘12c-1和12c-2的外圆周部，同时，环形凸缘12c-1和12c-2的内直径未受内径部扩张的影响，这种扩张是当凸台部12c的外圆周部径向扩张所引起的，因此，即使过盈量不大于20μm，凸缘12c-1和12c-2的内直径很少改变(很少产生间隙)，于是，不可能发生松配合连接。由于在凸台部12c与驱动轴11间没有间隙，就没有可能产生大的振动，或没有可能出现因振动产生摩擦咬合而使相连接元件无法拆卸。
对于这种连接中，采取了筒管架体12和驱动轴11分别单独旋转以研究其相应变化，结果如下：对于筒管架体12而言，突出长度(L)伸出愈长而外直径(D)减得愈小，凸台部12c内直径的改变变得愈小。根据所选尺寸不同，旋转情况与非旋转情况比较，可能在接近环形凸缘自由侧端部出现内直径减小。
另一方面，驱动轴11外直径的增加量根据转速的增加而均匀增加。这就是说存在这样的可能性，旋转时因离心力引起的筒管架体12内直径的增加量(d1)，和驱动轴11外直径的增加量(d2)之差(d1)-(d2)变为负值。
在本发明中，凸台部12c内直径的增加量定义为在内直径值最小处内直径的变化，而驱动轴11外直径的增加量定义为其与筒管架体12连接区域外直径最大处的外直径变化。
下列表1和表2示出了在计算机上用有限元方法进行数值分析的结果。
表1和图5示出了筒管速度与(d1)-(d2)值的相互关系，其中，环形凸缘12c-1和12c-2的厚度t设置为5mm，凸缘部的长度L改变。从表1和图5可见，凸缘长度愈长直径的增加量变得愈小。
    表1((d1)-(d2)(μm)t=5mm)
                           L(mm)
      5     10     15     20     25
   速度     5000     3.68    0.97    0.05    0.23    0.62
    8000     9.66    2.58    0.13    0.59    1.62
   10000     14.56    3.92    0.20    0.90    2.46
表2和图6示出了在筒管架2转速设置为10,000m/min时凸缘长度(L)与(d1)-(d2)值之间的相互关系，和环形凸缘12c-1和12c-2厚度t的变化。如表2和图6所示，凸缘厚度愈小直径的增长量愈小。
表2((d1)-(d2)(μm)速度=10,000m/min)
               凸缘厚度t(mm)
     2.5      5      10     15
   长度(mm)    5    10.70    14.56    17.30    19.06
   10    -0.79     3.92     9.24    12.78
   15     0.12     0.20     4.24     8.10
   20     2.24     0.90     2.56     5.74
   25     2.72     2.46     2.66     4.92
如上所述，关于环形突起，即使在高速旋转时，其内直径很少变化，至少一个环形突起可设置在凸台部12c内，不必说环形突起的数量和位置没有特别地被限制。
在此，筒管架体12的凸台部12c不同于凸缘12c-1和12c-2，当卷取机以不低于5000m/min的速度旋转时，经受着强烈的离心力作用，而不对筒管架体12与驱动轴的连接起贡献作用，因此，一沉割凹槽加工部(更大直径部)12c-3在凸台部12c制出，如图4所示，于是，在设备停机(stoppage)的情况下可能形成间隙，但装配与拆卸却更加容易。可在驱动轴11侧制出此槽加工，或在凸台部12c侧和驱动轴11侧均制出。
在上述实施例中，作为旋转驱动的电机轴与筒管架2的驱动轴11彼此通过联轴节连接，不过，可采用一种结构，在该结构中，电机轴与筒管架2的驱动轴11彼此制成一体，或采用一种结构，在该结构中，传递旋转运动的轴设置在电机轴与筒管架的驱动轴11之间。
自然，可以采用本发明之结构，其中，环形凸缘12c-1和12c-2在筒管架体内制成，采用日本待审查专利申请No.6-1530、No.8-175753和No.4-159969。
如上所述，根据本发明之筒管架，即使筒管以不低于5000m/min的旋转速度旋转，而凸台部的环形凸缘与驱动轴间的过盈不大于20μm，也不可能增大间隙并导致松配合，因此可避免由于在凸台部打滑而产生振动，可避免发生由于振动引起摩擦磨损使凸台部不能拆卸。
本发明之纱线卷袋制造设备包括：喷丝机，用于以喷制熔融聚合物丝，冷却装置(未示出)，用于冷却排出的聚合物以生成纱线；卷丝机，具有卷丝滚子或类似装置，用于以预定速度接受纱线；卷取机，用于将从卷丝机输送来的纱线分别卷取在设置在筒管架上的各筒管上。在此情况下，使用如图1所示的卷取机。
自然，上述卷丝机和卷取机的结构并未特别限定。
纱线袋是用上述纱线袋制造设备在下列制造状态下制造。结果可获得上述效果，而且可获得良好的纱线袋，其外观极好，卷取过程中未产生大振动，且没有纱线紊乱。
纱线袋形成状态
聚合物：聚酯
品种：150登尼尔，72丝
张紧旋绕状态
第一卷取辊旋转速度：6000m/min
第二卷取辊旋转速度：6000m/min卷取状态
卷取速度：5920m/min
筒管直径：126mm
卷取宽度：123mm
卷取形式：恒定螺旋角
螺旋角：6.0度

Claims (7)

1．一种筒管架，该筒管架包括一驱动轴和一筒管架体，卷取纱线的筒管安装在筒管架上，其中，筒管架体包括一凸台部，并以凸台部与驱动轴连接，筒管架体在其凸台部的两端制出空心部，凸台部包括一凸缘，该凸缘在与驱动轴连接的连接部的一端，向至少一空心部延伸。
2．一种筒管架，该筒管架包括一驱动轴和一筒管架体，卷取纱线的筒管安装在筒管架上，其中，筒管架体包括一凸台部，并以凸台部与驱动轴连接，凸台部包括至少一部分，其中，满足关系式(d1)-(d2)＜20μm，式中，(d1)为凸台部内直径因旋转产生的离心力作用所导致的增大量，(d2)为驱动轴外直径的增大量。
3．纱线卷取机，包括一如权利要求1或2所述的筒管架。
4．一种卷取纱线的方法，其中，使用权利要求3所述的纱线卷取机卷取纱线。
5．如权利要求4所述的卷取纱线的方法，其中，纱线以不低于5000m/min的卷取速度卷取。
6．一种制造纱线卷袋的设备，包括如权利要求3所述的纱线卷取机。
7．一种制造纱线卷袋的方法，其中，纱线卷袋在筒管上使用如权利要求4至5所述的纱线卷取方法制成。
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