络筒机往复横动导纱专利技术综述

何健锋

摘  要：在纺织纱线收卷过程中，通常会采用往复横动装置导引纱线，从而保证纱线往复交叉缠绕在收卷滚筒上，国内外对于往复横动导纱装置已进行较多研究。该文以络筒机往复横动导纱装置的专利文献作为研究对象，分析该领域的核心专利，并针对涉及的几种典型往复横动导纱装置传动结构技术演进脉络进行梳理，分析该领域的典型技术方案，为未来研发工作提供参考。

关键词：络筒机；往复导纱；传动结构；专利申请；数据库

中图分类号：TS103.2      文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）19-0077-05

Abstract： In the winding process of textile yarn， the reciprocating traverse device is usually used to guide the yarn， so as to ensure that the yarn is cross-wound on the winding drum. The reciprocating traverse yarn guide device has been studied extensively at home and abroad. This paper takes the patent literature of the reciprocating yarn guide device of winder as the research object， analyzes the core patents in this field， the technical evolution of the transmission structure of several typical reciprocating yarn guide devices is also reviewed， and examines the typical technical solutions in this field， providing references for future research and development work.

Keywords： winder; reciprocating guide yarn; transmission structure; patent application; database

在棉纺织制造工艺中，络筒或络纱工序是其中一道重要工序，该工艺的主要作用是将前序生产的尺寸和长度有限的管纱，经过一系列清纱、张力调整、导纱等工艺，最终收卷整理为尺寸较大，纱线质量明显提高的筒纱，而执行这样一个工艺流程的设备就是自动络筒机，在纱线制备工艺中，络筒机起着举足轻重的作用，承担着包括改善纱线外观质量、提高纱线各项性能、稳定纱线机构形态等的任务，最终获得一个完全符合后续加工工艺要求的纱线卷装。

在络筒工艺中，交叉卷绕是最常采用的一种卷绕形式，即通过往复导纱装置将纱线均匀缠绕到卷绕筒子上，每换向一次结束一层的收卷并开启下一层收卷，每层之间呈现交叉状态，这个过程依靠导纱装置得以实现，经过多年的发展，精密卷绕已经成为了自动络筒机的发展趋势，其是以往复横动移动的装置代替了传统的槽筒结构，这其中往复导纱装置一般由导纱支架、导纱头、传动装置等在内的机械部分和驱动往复导纱装置准确往复移动的电气控制部分组成，采用程序控制配合横动结构实现对横动比的设定调节，从而在收卷过程中避免出现叠纱等问题。

一直以来，络筒机上往复横动导纱装置都是国内外研发的重点之一，无论是欧美的立达、欧瑞康（OERLIKON）等公司，还是日本村田机械（MURATA），都具有各自独具特点的横动导纱结构产品，其中也涉及大量的专利申请，本文就以专利技术为主线，浅析络筒机往复横动导纱装置的技术发展。

1  技术发展状况

1.1  数据源和检索结果

本文以incoPat专利信息平台提供的专利数据库为基础，基本能够囊括中外现有专利技术，检索起止时间为1950年至2022年，在专利信息检索中，采用根据国际专利分类表（2006.01版）选取的分类号包括：①B65H54/28，横向送进装置；包装件成型装置。②B65H54/30，带有以固定行程往复运动或摆动的线索导向器。③B65H54/32，带有以可变行程往复运动或摆动的线索导向器。

检索中采用的关键词包括：络筒、络纱、筒子、纱线、往复、横动、排线、排纱、wind、autoconer、yarn、traverse和guid。经过检索获得相关结果4 036条，扩展同族合并后共计1 924个专利族。

1.2  对数据进行统计和分析

1.2.1  申请量分析

由图1所示的全球申请量年度分布（全球）可知，络筒机往复横动导纱专利申请大致可以分为4个阶段，即萌芽阶段、发展阶段、增长阶段和稳定阶段。自20世纪20年代以后，随着络筒机从大批锭、小批锭到单锭的发展经历，在1950年以后逐步开始有一定数量关于络筒机往复横动导纱装置的专利申请，开启了该领域专利申请的萌芽阶段，该阶段专利申请总量不大，每年具有较大的波动。在20世纪70年代—20世纪80年代时间段内，由于自动络筒机的高速发展，单锭络筒机产品已经逐步占领市场，并逐步配备有物流传输系统，在此期间，保证卷绕质量的往复横动导纱装置申请量也相较于萌芽阶段具有较大提升，形成了一个申请量爬坡的发展阶段。在之后的时间，特别是在1985—2000年的时间段内，络筒机也向着一个高产量、高质量、更节能的方向发展，在这一时期，络筒机往复横动导纱装置的研发也迎来了爆发式增长，专利申请量明显提升，达到历史申请峰值。在进入2000年以后，随着络筒机智能化、清洁化的不断发展，专利申请量也趋于一个回落平稳阶段。就国内申请人的申请量（图2）来看，在2000年以前，基本没有专利申请，在2006年以后，逐步开始有专利申请，并在近年突显出增长的趋势，可见在该领域，国内企业专利保护起步较慢。

1.2.2  申请地域分析

对络筒机往复横动导纱专利申请所在国家和地区产权组织进行了统计，统计结果如图3地域分布图所示，由图3可知，日本、德国、美国仍然位列专利申请国家和地区产权组织前3名，这3个国家也是纺织机械领域传统技术强国，我国专利申请量位列第4，这其中主要包括了一定数量的国外申请人在国内的申请，说明我国已经慢慢成为全球技术目标市场。

1.2.3  申请人分析

从全球申请人排名（图4）可以看出，在络筒机往复横动导纱领域，申请量较大的仍然是纺织机械技术优势的全球企业，其中村田机械位于第一，欧瑞康、卓郎等欧洲传统纺织机械强势企业也具有较高的申请量，从专利申请角度来看，欧美国家和日本已经具有了较高规模的专利布局，这与日本和以德国为代表的欧美国家在纺织机械市场的主导地位相一致，在国内申请人（图5）方面，申请人主要集中在几个大型纺织企业上，科研院所申请量较少，且主要申请人多分布在江浙等纺织行业集中地区。

1.2.4  技术演进分析

通过图6所示的技术演进图可知，以在该领域常见的槽筒式、摆杆式、带/链式和丝杆式为主要分析对象，从总体上看，在各分支的技术发展过程中，一直是以欧美国家、日本为主导不断进行技术改进，20世纪80年代至21世纪初为技术改进的高峰期。而国内申请人起步较晚，在2000年以前鲜有相关专利申请，在2010年以后陆续有以浙江日发和青岛宏达等为代表的国内纺织机械企业开始对该领域进行专利申请。就细分领域看，在槽筒式横动导向装置中，巴马格公司在早期具有一定规模的基础专利，后续村田机械、锡莱福、欧瑞康等相继对该分支进行了技术改进，主要改进方向在于槽筒传导精度和自动化控制。在摆杆分支方面，早期也是巴马格公司具有一定量的基础专利，后续该分支陆续经由东丽、村田机械、锡莱福和萨维奥等进行了不同维度的技术改进，并使得摆杆形式的横动导纱装置逐步发展为业界主流模式，关于摆杆结构的技术改进主要集中在摆杆驱动方式、导纱头结构材料等方面，一直到2010年以后，国内企业才对摆杆结构的往复驱动进行技术改进。带/链式结构也是一种本领域常用的往复导向结构，相对于摆杆结构，可以保证在一个行程中导向件相对于收卷筒子距离相同，从而具有较好的排线性能，村田机械、锡莱福、东丽等企业也相继就传动稳定性、换向控制、皮带链条张紧度等方面进行了改进。最后是丝杆式往复横动装置，由于其往复移动靠一根丝杆或螺纹杆，往复横动与螺距的紧密度具有较高关联，因此，该类型往复排线结构往往应用在电缆、管材等直径较大的线材缠绕中，期间也有个人或企业不断尝试将其应用于纺织纱线收卷领域，其中以日本企业为主，而近年来，国内浙江日发也对该领域技术改进进行了一定的尝试。

2  重点专利分析

2.1  核心专利

根据数据库中专利文献的被引频次数对本领域的专利申请进行排序，列举出被引频次数较高的专利申请。由于早期专利申请被引频次数较高，因此在筛选时引入了同年龄段专利文献的平均被引频次水平作为参照，旨在消除不同专利年龄带来的影响。具体内容见表1。

从表1可以看出，被引用频次较高的专利申请人主要分布在欧美和日本，公开号为DE19858548A1的专利被引证次数高达104次，同族涉及的国家及地区产权组织包括德国、欧洲专利局、日本、中国等，其技术方案为针对摆杆式往复横动装置的改进。在其他被高频引用的专利文献中，涉及的技术分支包括摆杆式、槽筒式等多种形式，可见在络筒机往复横动导纱专利技术领域中，存在一批由欧美国家、日本主导的核心基础专利技术。

2.2  重点专利分析

对络筒机现有技术检索分析，获得了一批技术方案典型的专利申请，本文对典型专利技术方案进行分析，有助于理清各技术分支发展脉络和关键技术节点。

文献公开号：DE19858548A1（图7）。

发明名称：用于将纱线横向输送到旋转驱动的卷取筒管的纱线引导件。

申请人：SCHLAFHORST CO W。

主要技术方案：在现有技术中，电机在惯性作用下转动从而驱动导纱指沿枢转方向做摆动，即在预定步数上直接驱动导纱指，并且在步进电机的情况下产生所需的枢转角。这样在高速和方向位移时会出现步进频率误差，导致驱动器需要永久调整，进而导致顺序位移误差，现有电机驱动难以在需要产生高转矩的转弯处产生高转矩，但是电机的转子只能保持持续运动，进而增加了由于惯性导致转弯处不能产生高转矩的问题。

本发明包括了放置在支承辊3上方用于收卷筒子纱1的筒管2，筒管2夹在筒子架之间，支撑辊3作为驱动辊，与直接驱动装置相比，驱动辊间接驱动筒子纱1收卷，导纱器6附接在轴7上，具有内部环形的磁铁材料16， 与磁铁材料16环形段的外圆周相对的是环形外磁轭16′，其上设置有磁体组件18，同时形成空气隙17，因此，在空气间隙17的左半和右半中间的空气间隙17可以变宽，从而减弱磁场，当导纱器6位于导纱中心位置处时，存在有效的缠绕点15和15'，本发明通过在磁力线的范围内激励线圈，从而偏转导纱器获得所需的转矩，因此该方案仅需要低的驱动转矩或不需要驱动转矩。

文献公开号：EP3165488A1（图8）。

发明名称：络筒机横动导纱器。

申请人：MURATA MACHINERY LTD。

主要技术方案：现有技术中导纱器通过施加黏合剂而固定到所述臂主体构件。因此，当施加太少或太多的黏合剂时，可能发生导向构件的黏合失效，根据横动导向件的使用条件，黏接剂的黏接力有时会降低，在这种情况下，导向构件可能会分离。此外，当施加黏结剂时，黏结剂可能从臂体构件和导向构件之间挤出，在这种情况下，由此挤出的黏结剂中或者由于黏结剂的挤出而在臂体构件和导向构件之间产生的间隙中，纱线可以被捕获，由此纱线可以被切断。

引导部件51的除纱线钩挂部51a以外的部分埋设于臂主体部件31的前端部。具体而言，在形成于前端部内周侧的侧面34a槽中埋设有引导部件51的外周部51d，相比之下引导部件51的包含纱线钩挂部51a的内周部51e从前端部露出，内周部51e比前端部内周侧的侧面34a更朝向弯曲形状的内侧突出，引导构件51的远端51c及其附近比远端部34的远端更朝向本体部突出。通过该构成，能够使要横穿的纱线Y不易与前端部的前端接触，这样构成的引导部件51作为一个整体固定于臂主体部件31的前端部，从而能够提供不涂布黏接剂就能够将引导部件固定于臂主体部件的横动引导件。

文献公开号：WO2020/182980A1（图9）。

发明名称：纱线卷绕机的控制方法。

申请人：OERLIKON TEXTILE GMBH CO KG。

主要技术方案：现有技术中，卷绕装置在机架中层状地上下叠置并且在层内并排地设置，以便在卷曲变形之后将多个纱线卷绕成纱线卷筒。在每个卷绕装置中设置一个被驱动的往复导丝器，该导丝器通过皮带传动装置和电动机振荡驱动。卷绕装置具有控制装置，该控制装置在往复行程内控制往复导丝器的速度，但是在多个卷绕装置中同时卷绕的纱线筒子具有不同的筒子宽度。即使在相同预先给定的额定值和相同的控制方法情况下，在纱线筒子中也会出现不同的筒子宽度。

本发明在每个卷绕装置10中，线被卷绕以形成线卷装11，其中，线通过被驱动摆动的线引导件14在线卷装11的卷装宽度上被引导。导纱器14由电动机15和皮带驱动器16驱动，使得导纱器14在卷装宽度内执行多个横移行程。根据本发明，用于驱动卷绕装置10导纱器14的电动马达15，基于卷绕装置10中带驱动器16的不同带张力，由所讨论的带驱动器16的驱动扭矩来控制。为此，绕组装置内的每个电动机15被分配单独的先导控制单元19。在存在多个卷绕装置的情况下，在往复导丝器的传动系统中可以根据不同的公差单独地执行预控制，并且通过电动机的适配来补偿扭矩，每个卷绕装置自动地调整到对于纱线的卷绕优化的传动系上。

3  结束语

本文对络筒机往复横动导纱装置专利技术进行了分析和整理，统计分析了该领域专利申请趋势、重点申请人、国家和地区产权组织分布，梳理了包括以槽筒式、摆杆式、带/链式和丝杆式4个主要分支的技术演进，并重点分析了多个本领域典型技术方案。络筒机往复横动导纱装置是伴随络筒机的发展而不断发展的一个技术领域，由于欧美国家、日本在该领域的传统技术积累，导致在络筒机往复横动导纱装置专利申请中处于主导地位，国内企业对该领域专利申请起步较慢，技术方案较为分散，在一定程度上缺乏专利布局和技术演进。随着络筒机在收卷效率、节能、清洁化等方面的不断提高，往复横动导纱装置的专利申请也逐步由传统的结构改变慢慢演变为对控制方法和材料的更替提升，从而适应了高精度络筒和精密卷绕的技术需求。

参考文献：

[1] 张治国.浅谈络筒机技术的发展[J].天津纺织科技，2009（3）：58-60.

[2] 范伟鹏，胡旭东.精密络筒机新型卷绕技术的研究[J].现代纺织技术，2013（4）：19-22.

[3] 高健.一种新型横动导纱方式[J].纺织机械，2013（4）：26-27.

[4] 秦贞俊.自动络筒机的发展[J].纺织器材，2009（6）：60-61，55.

[5] 刘广喜，刘松.高速卷绕头的精密卷绕控制[J].纺织机械，2013（3）：11-14.