第三节 筒子的成形及比较
一、筒子的成形方式及成形原理
1.筒子的成形方式 筒子的卷装成形是根据工艺和下道工序的退解需要而定，通常半制品的卷装有圆柱形筒子、圆锥形筒子（cone）、纡子形筒子（quill）、瓶形筒子（bottle）和菠萝形筒子（barrel）等形式。
2.筒子的成形原理 筒子成形一般采用电子控制成形和机械（一般是凸轮）控制卷装成形的两类成形机械。
（1）SP/102型络丝机。图3-15为其导丝成形控制简图。该机为电子式成形机构，既可卷绕成圆柱形有边筒子，也可卷绕成瓶形筒子和菠萝形筒子等。
该机成形机构包括导丝杆的往复、导丝动程的自动变换控制和差微防叠机构。该机的差微作用是通过限位触杆在A点、B点的时间延迟来获得的，最大差微量为10mm。
①卷绕圆柱形或圆锥形筒子。主电动机1启动后，经图示机件传动导丝杆16作往复运动，而导丝动程的大小由A点、B点感应器的距离决定。导丝杆16在往复运动的过程中，当其上的导丝动程限位触杆17运动至A点时，立即产生一电信号，控制电磁离合器9，关闭工作离合器，启动非工作离合器，从而使限位触杆17和导丝杆16一起改变方向朝B点运动；反之，当限位触杆17移至B点时，导丝杆16运动反向，朝A点运动。如此往复不断，卷绕成圆柱形有边筒子。
图3-15 SP/102型络丝机导丝成形的控制简图
1—电动机 2—三角皮带轮 3、11—同步皮带盘 4、12—同步皮带轮 5—摩擦轮轴 6—摩擦轮 7—顶针摩擦轮 8—卷绕筒子 9—电磁离合器 10、14—齿轮 13—减速器 15—齿条 16—导丝杆 17—导丝动程限位触杆 18—电子限位感应点 19—撞杆 20—微型电动机 21—行程开关 22、23—左右丝杆
②卷绕成菠萝形筒子。微型电动机20传动22、23左右丝杆运动，使A点、B点感应器相向运动或相背运动，这样就自动调节了每次导丝杆的横动距离。同时右旋丝杆的撞杆19随丝杆旋转而移动，当撞杆移至A′点（图中未示）时，A′点的行程开关21立即发出信号，控制微型电动机改变丝杆22、23的转向，使撞杆向B′点（图中未示）移去。同理，撞杆移至A′点又立即反向移动，这样限制了AB点的变化范围，使AB点发生有规律的变位，使导丝杆的往复运动按一定规律进行。
③卷绕成瓶形筒子。只需拆去左右丝杆的连轴器，卸去左旋丝杆22的传动即可，其微型电动机20传动右丝杆23的运动原理同上。
（2）KEK-PN型精密络丝机。图3-16为其卷绕成形机构简图，该机为机械式成形机构。
图3-16 KEK-PN型精密络丝机卷绕成形机构
1、2—主、被动摩擦轮 3—锭箱 4、5、6、7、8—齿轮 9—成形凸轮 10—导丝杆 11—导槽 12—直角导丝板 13—导丝器 14—导丝器滑快 15—成形摇板 16—导向杆 17—成形凸轮板 18—锭轴 19—筒管 20—支架 21—差微角形杆 22—连杆 23—摆杆 24—差微凸轮
为增加筒子的卷装容量，又不使筒子塌边，卷绕稳定性好和有利于高速顺利退解，故筒子卷绕成两端有一定锥度的菠萝形。它的成形机构由凸轮导丝、收边、差微等装置组成，如图3-16所示。由成形凸轮9的回转，带动导丝杆10作往复运动，直角形的导丝板12用销轴O12与导丝杆相连，故可绕销轴回转。导丝板长臂上装有滑块，可在成形摇板15的导轨内往复运动，成形摇板15可绕其轴心O15摆动，又可绕本身的回转中心O12转动，使其中心线与水平线之间的倾斜角φ发生变化（图3-16）。成形摇板15的运动规律由成形凸轮板17的曲线控制。当卷绕直径增大时，成形摇板15沿成形凸轮板17上移，使倾斜角φ减小，导致导丝动程逐渐缩短，形成两端圆锥形的菠萝筒子。图3-17是筒子最表层时成形摇板处于水平位置，导丝动程H=Hmin，等于成形凸轮动程，为等速导丝，表层卷绕角相等，卷绕密度均匀，成形美观。
图3-17 KEK-PN型络丝机面形摇板位置变化示意图
1—成形摇板 2—角形导丝管
当需要改变筒子形状时，只需调换或修正成形凸轮板和导丝杆（图3-16）在成形凸轮板上的起始位置即可。
该机构的差微是通过差微凸轮24（图3-16）、摆杆、连杆等，使成形凸轮板17有规律地升降，周期性地改变成形摇板的转角，于是导丝动程产生微量变化，改变丝线转向点的轴向位置，改善筒子两端过大的卷绕密度，达到防凸边的目的。差微凸轮的转速很慢，一般为1～2r/min，使丝线转向点轴向位置缓慢地移动，丝圈分布较细密，筒子密度均匀。对于不同工艺的要求时，要使防叠效果好，只需合适调整差微凸轮转速或连杆在角形臂上的孔位。
二、筒子成形方式的分析与比较
圆柱形、圆锥形卷绕大多采用等速导丝规律，形状随筒管而定，若筒管是圆柱形则做成圆柱形筒子，筒管是圆锥形就做成圆锥形筒子。通常圆柱形筒子轴向退解时，丝线与筒子顶端及丝圈之间产生摩擦，阻力较大，不利于高速退解；而圆锥形筒子则不同，在轴向退解时可减少丝圈与筒管之间的摩擦，适宜高速退解。
图3-18 纡子形卷绕
1.筒子成形分析 纡子形、瓶形和菠萝形筒子卷绕的成形分析如下：
（1）纡子形卷绕。如图3-18所示为纡子形卷绕的成形，它是短动程导丝。导丝器除以动程H1导丝外，还有一个级升运动，使每次往复后，导丝起始点向管顶方向移动Δh的距离。纡子形筒管管底有锥度，因此，丝层便以圆锥形逐层卷绕在筒管上。成形机构采用左右不对称的等速直线运动的凸轮，使往复速度不等，导丝速度慢的为卷绕层，导丝速度快的为束缚层，束缚层用以束缚卷绕层，并把两个卷绕层分开，避免成形松弛及外层丝线嵌入内层。
（2）瓶形卷绕。图3-19所示为瓶形卷绕。其筒管为单侧有边圆柱形筒管。在卷绕过程中导丝的起始点始终不变，而导丝动程在不断变化，导致导丝终点的不断变化，即第一层以动程H1卷绕于筒管上后，以后每绕一层丝，导丝动程在管顶方向缩小Δh距离，绕至根据设定的锥角高度，直到导丝动程减至H2为止，然后导丝动程以Δh的移距向管顶方向逐层增加，也即导丝终点逐步上移，绕至顶部，形成管顶锥角。这样反复多个循环，完成一个卷绕周期。该卷绕多采用电子式成形机构完成。
图3-19 瓶形卷绕
（3）菠萝形卷绕。菠萝形卷绕分导丝动程不变和导丝动程变化两种。导丝动程不变的菠萝形卷绕，但卷绕起始点在不断变化，如图3-20（a）所示。导丝动程为H1，每卷绕一层丝，导丝起始点上移微量移距Δh1，当卷绕至顶部时，导丝的起始位置就以相反方向逐步下降，移距为Δh2，直到向下绕至原来的起始点卷绕位置为止，这样完成一个卷绕周期。图中H2为差微动程，由Δh1或Δh2累加而成的。筒子的成形总动程为H=H1+H2。图3-20（b）中，丝线经动程H1卷绕在筒管上，以后每绕一层丝，导丝起始点上移Δh距离，绕满一只筒子为一个大周期，导丝起始点的总移距为一个锥角的高度H2，筒子成形的总动程为H=H1+H2。
图3-20 动程不变的菠萝形卷绕
导丝动程变化的菠萝形卷绕如图3-21所示。图3-21（a）中，开始时丝线以H1的动程卷绕于筒子上，以后每卷绕一层，两端各缩小Δh的距离，每层丝的起始位置不相重合，绕满一只筒子时，导丝器的动程缩短为H2。图3-21（b）中，导丝动程逐步向筒子中间缩短，首次导丝动程H1，以后每卷绕一层，导丝动程两端各缩短Δh的距离，直到缩短为H2动程时，则每绕一层，动程两端各增Δh距离，直到动程增至H1，即在一个成形周期内，导丝动程由大到小、由小到大的逐渐变化，直至完成一个筒子的卷绕。
图3-21 动程变化的菠萝形卷绕
2.筒子成形方式的比较 上述筒子卷装，以纡子形卷绕的退解为最好，退解阻力小，丝圈不易从顶部带出，也不产生丝圈向管底的滑脱现象，因丝层呈圆锥形卷绕，使每层丝卷绕长度均相等，故轴向退解时每层丝的附加捻度相同。但由于同一层丝的卷绕直径不等，不是恒线速卷绕，使张力产生波动。
瓶形卷绕比同直径的纡子形卷绕，退解阻力大，丝圈不易从顶端带出，但在轴向退解过程中，附加捻度也随退解直径的减小而增大，张力波动较大。
菠萝形卷绕时，以动程变化的菠萝形筒子的退解性能为好，筒子两端不易松塌，退解时外层丝线不易带动内层丝线，筒子上的丝圈稳定性较好。动程不变的菠萝形筒子，在整个筒子的退解过程中，附加捻度差异大，丝圈易从顶部带出，停车时，丝圈也易向管底滑脱而造成断头。