纱线横动装置和包括纱线横动装置的纤维机

具体实施方式

下面，参考附图说明根据本发明的横动装置的第一实施例。

在这里，使用本发明的自动卷绕机的示例被解释为纤维机的示例。

图1是根据第一实施例的自动卷绕机的卷绕部的示意性主视图。

图2是沿图1中箭头A-A的截面图。

图5是根据本发明实施例的自动卷绕机的卷绕单元的示意性主视图。

首先，参考图5说明自动卷绕机101的纱线卷绕单元102。

图5所示的自动卷绕机101的纱线卷绕单元102绕着卷绕筒管2卷绕从纱线供给筒管103退绕和供给的纱线1，同时通过横动装置3使纱线横动，从而形成预定形状预定长度的卷装20。在图5中，只示出了一个纱线卷绕单元102，但是，自动卷绕机101是由成直线安装在未示出机架上的多个纱线卷绕单元102形成。

纱线自动卷绕机102包括可分离地支撑卷绕筒管2的摇架21以及与由卷绕筒管2形成的卷装20外周面接触从而以下述方式旋转的压力接触辊8。摇架21形成为使得筒管保持架4和4在卷绕筒管2的轴向方向上夹着并保持着端部，从而可旋转地支撑筒管。摇架21可绕着支撑轴25旋转地形成，因此在卷绕筒管2上形成的卷装20的外周面可以与压力接触辊8的外周面接触或者间隔开。摇架21包括未示出的间隔机构，间隔机构强制提升摇架21，从而使得在落筒或者纱线切断时卷装20与压力接触辊8间隔开。

摇架21具有一对摇架臂22和22，在摇架臂22和22的末端，筒管保持架4和4布置为彼此相面对(也参考图1)。在一个摇架臂22的末端设置有用于驱动筒管保持架4的卷装驱动电机5。另一摇架臂22的筒管保持架4简单地可旋转地设置。

如图1和5所示，在压力接触8附近设置横动装置3，纱线1绕着卷装20卷绕时由横动装置3横动。这种横动装置的结构如下所述。

在本实施例的纱线卷绕单元102中，绕着卷绕筒管2卷绕纱线的卷绕部40至少包括通过筒管保持架4和4支撑卷绕筒管2的摇架21、卷装驱动电机5、以及横动装置3。

在纱线供给筒管103与压力接触辊8之间的纱线运行路径中从纱线供给筒管103侧依次布置纱线捻接装置114和纱线清理器115，从而结构成纱线卷绕单元102。

当纱线清理器115检测到纱线缺陷并切断纱线时或者在从纱线供给筒管103退绕过程中纱线被切断时，纱线捻接装置114将纱线供给筒管103侧的下部纱线与卷装20侧的上部纱线捻接在一起。纱线清理器115是用于检测如粗节等线的缺陷，并且具有用于在检测到纱线缺陷时切断纱线的切断器115a。

在纱线捻接装置114的上方和下方，设置了用于吸入和捕获纱线供给筒管103侧的下部纱线并且将其引导至纱线捻接装置114的下部纱线保持引导装置116、以及用于吸入和捕获卷装20侧的上部纱线并且将其引导至纱线捻接装置114的上部纱线捕获引导装置117。上部纱线捕获引导装置117形成可绕轴117a向上和向下旋转的管形，并且在其末端那侧具有开口117b。下部纱线保持引导装置116也形成可绕轴116a向上和向下旋转的管形，并且在末端侧具有吸入口116b。将适当的负压源连接至上部纱线捕获引导装置117和下部纱线保持引导装置116，空气可在末端通过开口117b和吸入口116b而被吸入。

上述的横动装置3略微比卷绕筒管2更加布置在上游侧。这种横动装置3主要包括在末端具有导纱器6a并且基端可旋转地枢转的臂6、以及使臂6旋转地往复移动的臂驱动部7。

卷绕筒管2由适当的推动装置(未示出)向着平行卷绕筒管2设置的压力接触辊8推动，从而使得将由横动装置3高速横动的纱线1稳定地绕着卷绕筒管2卷绕，并且在纱线1被卷绕时靠压力接触辊8压靠在卷绕筒管2上。

接下来，说明横动装置3的臂6。

如图1和图2所示，在臂6的基端设置有与卷绕筒管2的中心轴线垂直的臂轴9。臂轴9形成为与臂6整体地转动，并且通过轴承9a和9b由横动装置3的壳体10可旋转地支撑。在臂轴9的端部设置有可以在所有范围内检测臂6的转动角度的旋转编码器11。

电线圈12通过线圈支撑件13固定在臂轴9上，从而使得电线圈12和臂6整体摆动。电线圈12的形状如下所述。

从作为臂6转动中心的臂轴9来看，在臂6末端设置的导纱器6a布置在卷绕筒管2侧以及压力接触辊8侧上。

接下来，说明臂驱动部7。

如图1所示，在横动装置3中，在横过臂轴9的导纱器6a的相反侧上，绕着臂轴9轴线中心成弧形并且以预定弧形角度设置了两个轭架14a和14b。如图2所示，两个轭架14a和14b具有矩形截面，并且在径向方向上彼此分开。气隙15形成为夹在内圆周侧上的轭架14a和外圆周侧上的轭架14b之间。

预定的弧形角度略大于臂6所需的横动角度。轭架14b形成为构成横动装置3的壳体10的一部分。

在气隙15中，设置了成类似轭架14a和14b的弧形并且具有矩形截面的中心轭架14m。通过中心轭架14m，气隙15在径向上被分隔为两排，并且在内圆周侧上形成气隙15a而在外圆周侧上形成气隙15b。气隙15a和气隙15b也形成为绕臂轴9轴线中心的弧形，具有矩形截面。

在气隙15a的内圆周侧和气隙15b的外圆周侧上，也形成为具有矩形截面的弧形永久磁铁16a和16b分别由相应轭架14a和14b支撑。内圆周侧上的永久磁铁16a在径向上被磁化，使其北极朝向中心轭架14m(外圆周侧上的永久磁铁16b)。同样，外圆周侧的永久磁铁16b在径向上被磁化，使其北极朝向中心轭架14m(内圆周侧上的永久磁铁16a)。

因此，在内圆周侧上的气隙15a中，形成从臂轴9径向延伸的磁力线17a，而在外圆周侧上的气隙15b中，形成向着臂轴9延伸的磁力线17b。换句话说，在相应的两排气隙15a和15b中，由永久磁铁16a和16b形成沿着径向方向彼此相反的磁场(磁力线17a和17b)。

在第一实施例中，永久磁铁16a和永久磁铁16b被磁化，使得它们的北极都朝向中心轭架14m，但是并不限于此，也可以将它们磁化使得它们的南极朝向中心轭架14m。在这种情况中，也可以沿着径向方向在两排气隙15a和15b中形成彼此相反的磁场。

这里，中心轭架14m、气隙15a和15b、以及永久磁铁16a和16b都形成以臂轴9的轴线中心为中心的薄弧形板形状，如图2所示。

另外，如图1所示，轭架14a和14b的端部与中心轭架14m的端部靠轭架14s和14t彼此相连，在气隙15a和15b中形成的磁力线形成了可闭合成环路的磁路。借此，改善了气隙15a和15b中的磁通密度。因此，即使当相同水平的电流流到下述的电线圈12时，也可以产生比没有形成磁路的情况下更大的电磁力，从而可以改善臂6反向时起动加速度。

轭架14s和14t固定到横动装置3的壳体10上。

如图2所示，固定到臂轴9上的电线圈12具有成大致矩形形状卷绕的导线，并且形成为环绕具有矩形截面的薄板形中心轭架14m。另外，如图1所示，电线圈12布置成使其中心轴线12a在臂6往复转动时一直都沿着中心轭架14m的纵向。是电线圈12的一部分并且是平行于臂轴9彼此面对的两侧部的电线圈侧部12u和12d分别设置在到气隙15a和15b内。

如图2所示，通过柔性供电线12w将适当的电流供给到电线圈12，通过电压可以控制臂6的旋转往复移动范围以及转动速度。

在这里，优选地是如上所述的在气隙15a和15b中形成磁场，从而使得当电流流进电线圈12时，由于弗莱明定律而在电线圈侧部12u和12d中产生电磁力。

另一方面，在作为电线圈12的一部分、并将电线圈侧部12u和12d彼此连接的剩余两个电线圈侧部12f和12r通过的空间中，只形成了弱磁场，因此难以产生电磁力。

因此，在本实施例的电线圈12中，包括一对产生电磁力的侧部(电线圈侧部12u和12d)以及一对难以产生电磁力而只增加臂6惯性的侧部(电线圈侧部12f和12r)。

因此，为了降低臂6转动惯性从而高速地连续往复反向，本实施例的电线圈12形成为使得电线圈侧部12f和12r的长度尽可能短。

详细地，如上所述，磁力线17a和磁力线17b形成为彼此相面对，并且在插入相应磁力线17a和17b的电线圈侧部12u和电线圈侧部12d中，产生了沿着相同方向转向的电磁力。

因此，当磁力线17a和17b都在相同方向形成时，与依靠大小相同彼此平行并且彼此相反的一对电磁力产生的力偶而造成臂的摆动相比，电线圈侧部12u和电线圈侧部12d不需要彼此分开，因此难以产生电磁力但只增加臂6惯性的侧部(电线圈侧部12f和12r)的长度可以作得更短。

换句话说，在电线圈12中，无助于转动臂6的驱动转矩的部分(电线圈侧部12f和12r)的长度可以显著缩短。

因此，电线圈12变得重量轻并且在径向方向上紧凑，据此，臂6的惯性可以降低，因此可以改善臂6反向时的起动加速度。

另外，产生磁力线17a和17b的永久磁铁16a和16b布置在电线圈12外周侧上而不是内周侧上，从而与文件1的结构相比，无助于驱动转矩的部分(电线圈侧部12f和12r)的长度可以缩短。

获得作为总转矩的臂6的驱动转矩是靠将电线圈12中作用到更靠近臂6的臂轴9的电线圈侧部12u的电磁力而产生的转矩与作用到远离臂6的臂轴9的电线圈侧部12d的电磁力而产生的转矩叠加在一起获得，因此获得的驱动转矩远大于文件2中的结构获得的驱动转矩。

依靠中心轭架14m和横过气隙15a和15b布置在中心轭架14m两侧上的轭架14a和14b以及永久磁铁16a和16b，形成了磁力线17a和17b的磁通路径而没有分散，从而在气隙15a和15b中产生更强大的磁场。换句话说，依靠中心轭架14m以及布置在中心轭架两侧上的轭架14a和14b使得磁力线17a和17b的磁通密度变高。

如上所述，降低了臂6的惯性，并且强大的磁场(磁通线17a和17b)作用到电线圈12，从而改善了臂6反向时的起动加速度。

通过上述结构，包括电线圈12的臂驱动部7可以在径向方向上制得紧凑。

另外，电线圈12的中心轴线12a是沿着中心轭架14m的切线(纵向方向)，并且用于产生驱动转矩的电线圈侧部12u和电线圈侧部12d在径向方向上以两行布置成线形，因此与文件3的结构相比，即使当产生的驱动转矩为相同水平时，电线圈12无助于转动臂6的驱动转矩的部分(电线圈侧部12f和12r)的长度可以更短，并且可以使得臂驱动部7的宽度(图1中纸的左右方向)作得更加紧凑。

用于形成磁路的轭架通常由具有高的相对磁导率的金属如铁素体制成。另一方面，在这个实施例中，穿透电线圈12并且形成磁路的中心轭架14m被沿着弧形方向穿过整个区域的铜套18覆盖，铜套由其相对磁导率比中心轭架14m的相对磁导率低的材料制成。

因此，降低了电线圈12的线圈电感，从而可以抑制阻碍流进电线圈12中的电流改变的反电动势。因此，当臂6反向时，流进电线圈12的电流可以突然改变，从而可以改善起动加速度。

另外，铝可以用作具有较低相对磁导率的材料。这些铜和铝成本低并且易于加工，因此电线圈12的线圈电感可以低成本容易地降低。

这个实施例的横动装置3具有控制部19，控制部可以通过向电线圈12供给电流控制臂6的旋转往复运动。

控制部19的输入侧通过适合的信号线连接到旋转编码器11，从而接受旋转编码器11检测到的臂6的转动角度的信号。控制部19的输出侧通过柔性供电线12w连接到臂驱动部7的电线圈12，从而向电线圈12供应适合的电流。

因此，控制部19可以通过基于收到的结果的反馈控制向电线圈12供给适合的电流，因此可以自由地控制臂6旋转往复运动的转动角度和速度。

接下来，说明横动装置3的臂驱动部7的操作。

首先，如图2所示，说明将从控制部19供给到线圈12的电流(符号i)顺时针流进电线圈12的情况。

在气隙15a中，形成了在图2中向下转向的磁场(磁力线17a)，从而由于弗莱明定律在电线圈侧部12u中产生了垂直于图的纸张方向的电磁力。在图2中，垂直于纸张的向量在图中靠画圈的叉表示。

在气隙15b，形成了向上的磁场(磁力线17b)，从而也在电线圈侧部12d中产生了垂直于纸张方向的电磁力。

因此，在电线圈侧部12u和电线圈侧部12d中，产生了大小几乎相同并且彼此平行并且沿着相同方向作用的一对电磁力。如图1所示，这些电磁力远离臂轴9产生，从而为臂6产生了绕着臂轴9的逆时针方向的驱动转矩。因此，臂6绕着臂轴9逆时针方向转动。

如上所述，在该实施例的臂驱动部7中，为了产生驱动转矩以使臂6转动，必须有意地将电线圈侧部12u和电线圈侧部12d分隔开，并且可以将形成电磁路的中心轭架14m制得很薄。

因此，可以显著缩短完全无助于驱动转矩而只是增加臂6惯性的电线圈侧部12f和电线圈侧部12r的长度，从而使得电线圈12重量轻并且紧凑。借此，可以降低臂6的惯性，从而可以改善臂6反向时的起动加速度。

当从控制部19供给的电流沿着图2中的逆时针方向流进电线圈12时，电磁力与上述的电磁力相反地作用。

如上所述，在关于本实施例的臂驱动部7中，首先，电线圈12中无助于臂6驱动转矩的部分(电线圈侧部12f和12r)可以被缩短，并且可以使得电线圈12重量轻并且紧凑，因此可以降低臂6的惯性。

第二，在臂驱动部7中，形成了包括轭架14a、14b、14s和14t以及中心轭架14m的优选磁路，因此可以在有助于臂6驱动转矩的电线圈12的部分(电线圈侧部12u和12d)中形成强大的磁力线17a和17b。

第三，穿透电线圈12中心的中心轭架14m被其相对磁导率比中心轭架14m相对磁导率低的材料覆盖，因此降低了电线圈12的线圈电感。因此，流进电线圈12的电流可以突然改变。

依靠这些效果，可以改善臂6反向(横动转向)时的起动加速度。因此，即使当臂6高速地转动从而连续重复往复反向时，纱线1在卷绕筒管2端部的停留时间也会接近在其它范围内的停留时间，因此可以防止在卷绕卷装端部的局部卷绕过厚或者卷绕卷装的密度不均。

接下来，参考附图3说明根据本发明的横动装置的第二实施例。在图3中，那些与第一实施例相同的部件被附加了相同的标记，这里主要说明第二实施例和第一实施例之间的区别。

图3是根据第二实施例的自动卷绕机的卷绕部的主视图。

在第二实施例中，其结构在第一实施例中已说明过的臂驱动部7的数量不是一个，而是在圆周方向上相对于臂轴9的中心轴设置了两个。

两个臂驱动部7a和7b沿着臂6的纵向成线形安装，相对于作为臂6转动中心的臂轴9的轴线中心对称。

因此，本实施例的横动装置只是通过增加第一实施例的臂驱动部从而可以增大使得臂6转动的驱动转矩，因此可以易于改善臂6反向时的起动加速度。

或者，臂6反向所必须的大驱动转矩可以由两个臂驱动部7a和7b分别产生，因此可以减小臂6反向时流进电线圈12的电流，借此可以抑制电线圈12的发热。

另外，独立地为相应臂驱动部7a和7b设置电线圈12，从而可以使得电线圈12无助于臂6驱动转矩的部分(电线圈侧部12f和12r)的长度比文件3中更短。因此，增加臂驱动部并不涉及增加臂6的重量，因此可以有效地改善臂6反向时的起动加速度。

另外，相对于臂轴9的轴线中心对称地设置臂驱动部7a和臂驱动部7b，因此从臂驱动部分7a和7b作用到臂轴9的力是平衡的。

因此，相比设置一个臂驱动部的情况(例如，如第一实施例中)，可以减少用于旋转地支撑臂轴9的部分(例如，轴承9a和9b)的磨损。

另外，这两个臂驱动部7a和7b沿着臂6的纵向成线形布置，因此可以使得横动装置3在宽度方向上(图3纸张的左右方向)如同设置一个臂驱动部7的情况中一样紧凑。

接下来，参考图4说明本发明横动装置的第三实施例。在图4中，那些与第二实施例相同的部件被附加了相同的标记，这里主要说明第三实施例和第二实施例之间的区别。

图4是根据第三实施例的自动卷绕机的卷绕部的主视图。

在第三实施例中，其布置在第二实施例中已经说明的两个臂驱动部7a和7b在与臂6纵向正交的方向而不是在纵向上成线形布置。

因此，即使当用于安装臂驱动部7的空间不能在臂6附近获得时，也可以布置将要增加的臂驱动部7而不会影响臂6，因此可以易于增加臂驱动部7。

在第二实施例和第三实施例中，在横动装置3中设置了两个臂驱动部，这两个臂驱动部也可以同时运行，或者一个只在臂6反向时运行，从而辅助地增加臂6反向时的起动加速度。

根据上述第一至第三实施例所示的纱线横动装置特别适合于纤维机，并且通过设置显示出这些有用效果的横动装置，可以提供用于制造高质量纱线卷装的纤维机。

通过上面给出的优选第一至第三实施例叙述了本发明，然而，本发明并不仅限于这些。应当理解，也可以实施其它不同的实施例而不偏离本发明的精髓和范围。另外，在这些实施例中，说明了本发明结构的动作和效果，然而，这些动作和效果只是一个示例，它们并不是要限定本发明。

例如，臂驱动部的数量在第一实施例中设定为一个并且在第二和第三实施例中设定为两个，然而，该数量并不仅限于这些，当臂6需要以更高速度连续往复反向时，可以增加更多的臂驱动部。

在第一和第三实施例中，使用永久磁铁产生磁场，然而，本发明并不仅限于此，也可以设置电磁铁代替。使用如钕磁铁的强磁铁，可以进一步改善臂6反向时的起动加速度。