具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明公开的转杯纺包缠纱的智能制备方法及制备装置作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

实施例

参见图1所示，为本发明提供的一种转杯纺包缠纱的智能制备方法。该方法采用模块化设计，在标准转杯纺纱机上增加一个外设单丝喂入机构来纺制包缠纱。

所述方法包括如下步骤：

S100，芯纱纺制步骤。

芯纱由转杯纺纱机纺纱单元纺制。所述纺纱单元包括喂给电机、分梳辊、输纤通道、转杯、引纱管、第一引纱电机和第一纱筒；采集到纺纱指令后，纺纱单元的喂给电机启动工作，喂入棉条，棉条经分梳辊进行梳理，梳理后的纤维经输纤通道进入到转杯，转杯内的纤维凝聚形成须条后加捻成纱条形成芯纱；喂入棉条同时第一引纱电机倒转将种子纱沉入转杯内与芯纱接头，第一纱筒落下，完成纺纱单元接头动作。

S200，外层缠纱喂入步骤。

外层缠纱由外设喂入机构喂入。外层缠纱可以是单长丝，也可以是纱线。采用高支纱线时，优选为15tex以下的高支纱线。

所述外设喂入机构包括第二纱筒、第二引纱电机和单丝或纱线喂入通道；在纺纱单元完成接头时，外设喂入机构的第二引纱电机启动工作，将第二纱筒上的单丝或纱线经所述单丝或纱线喂入通道喂入纺纱单元的转杯内。

S300，包缠纱复合步骤。

纺纱单元的第一引纱电机转动将包缠纱引出并通过第一纱筒卷装，在芯纱经引纱管引出前，外设喂入机构喂入的单丝或纱线缠绕在芯纱表面形成包缠纱。

参见图2所示，示例了转杯纺纱机纺纱单元100连接外设喂入机构200形成的组合机构。

所述转杯纺纱机纺纱单元100包括第一纱筒1，托纱杆2，卷绕辊3，导纱嘴4，张力弓5，第一纱线检测器6，第一引纱电机8，引纱管9，转杯11，输纤通道12，分梳辊13和喂给电机14等结构，各结构与控制器连接并接收控制器的控制。控制器接收到纺纱指令后，纺纱单元的喂给电机14启动工作，喂入棉条，棉条经分梳辊13进行梳理，梳理后的纤维经输纤通道12进入到转杯11，转杯11内的纤维凝聚形成须条后加捻成纱条形成转杯纱10，转杯纱10作为包缠纱7的芯纱。

在喂入棉条同时，控制第一引纱电机8倒转将种子纱沉入转杯11内以与芯纱进行接头，并控制第一纱筒1落下，完成纺纱单元接头动作。

所述外设喂入机构200包括第二纱筒15，导向环16，第二引纱电机18，切断机构19，第二纱线检测器20，单丝或纱线喂入通道21等结构，各结构与控制器连接并接收控制器的控制。第二纱筒15上缠绕有单丝或纱线17，在纺纱单元100完成接头时，外设喂入机构200的第二引纱电机18启动工作，将第二纱筒15上的单丝或纱线17经所述单丝或纱线喂入通道21喂入纺纱单元的转杯11内。

纺杯11中的纱线(包缠纱)通过引纱管9引出卷装的过程中，外设喂入机构喂入的单丝或纱线17自动缠绕在芯纱(即转杯纱10)表面，形成包缠纱7。一边形成包缠纱一边通过引纱管引出并通过第一纱筒进行卷装。

本实施例中，所述第一纱线检测器6和第二纱线检测器20与控制器通信连接，通过第一纱线检测器6采集转杯纺纱机纺纱单元100的纱线断头信号并发送给控制器，通过第二纱线检测器20采集外设喂入机构200的单丝或纱线断头信息并发送给控制器。控制器可以根据所述断纱信号进行断头控制——控制纺纱单元的第一引纱电机和喂给电机停止工作，托纱杆抬起第一纱筒，同时控制外设机构的第二引纱电机停止工作。所述控制器还能够在获取接头指令后，控制纺纱单元100和外设喂入机构200的各结构重新进入工作状态。

进一步，所述外层缠绕单丝或纱线的螺距大小，可以通过控制器控制纺纱单元的第一引纱电机和外设喂入机构的第二引纱电机的速度大小来调节。

本实施例中，参见图3所示，在包缠纱复合步骤中，还通过组分添加单元300将一个或多个功能组分输入到转杯中以使功能组分在所述包缠纱7上分布，从而复合得到具有相应功能的包缠纱，比如具有芳香的包缠纱线、具有多种颜色的包缠纱线、具有抗菌作用的包缠纱线等。

具体的，所述功能组分可以为芳香型粉末颗粒或纤维、具有色彩的粉末颗粒或纤维、具有夜光的粉末颗粒或纤维、抗菌型粉末颗粒或纤维、珍珠粉末和短绒纤维中的一种或多种。

作为举例而非限制，比如功能组分采用芳香型植物粉末颗粒。具体的，可以先将植物打磨成粉末，将粉末装入组分添加单元中，通过喂给电机将棉条喂入转杯纺纱机的喇叭口进行纺纱时，外设喂入机构喂入外层缠纱，粉末也同时通过组分添加单元被输入到转杯中，粉末进入转杯后聚集在转杯的凝聚槽中，粉末可以附着在包缠纱的芯纱纤维、外层缠纱纤维上，并通过加捻作用和/或外层缠纱的缠绕作用固定在包缠纱上，得到含粉末的功能性包缠纱线。

所述植物，作为举例而非限制，可以为檀香、天竺葵、薰衣草、鳶尾草等。

所述抗菌型粉末颗粒或纤维优选的采用无机抗菌剂，比如氧化锌粉末。

所述功能组分采用纤维时，优选为纳米级纤维。制备纳米级纤维的方法参考现有技术，在此不再赘述。

参见图4所示，示例了组分添加单元300的典型结构。

所述组分添加单元300可以包括组分供应腔31和输送管路32。所述组分供应腔31中设置有功能组分原料(即功能组分311)和驱动机构312。所述输送管路32的输入端连接输送管路组分供应腔31，输送管路32的输出端连接转杯11，驱动机构312与控制器400连接并接收控制器400控制。

控制器400获取功能组分添加指令后，可以控制驱动机构312启动产生气流或喷射力使功能组分原料通过输送管路32进入到转杯11内部。在单丝或纱线17缠绕芯纱时，所述功能组分作用在包缠纱的芯纱和/或外层缠纱上并被固定。

优选的，所述驱动机构312可以包括引流风扇和扬起风扇，引流风扇可以设置在组分供应腔和输送管路的连接处，扬起风扇可以设置在组分供应腔的内壁上。通过引流风扇产生输向转杯的气流，通过扬起风扇带动功能组分扬起以使功能组分随气流进入转杯内，在转杯内形成具有功能组分的分布区域。此时，组分供应腔31上设置有通风口313，通风口313的作用是进气口，同时也作为补充功能组分311的入口，通风口313的大小可调节。

该引流风扇的原理并不局限，比如，它可以是通过电机带动扇叶转动来构成的风扇；也可以是通过磁场的变化，来构造工作部件的吸附及排斥效果，从而形成风力的结构；或者是其它能够形成风力的结构。作为举例，比如是电风发生结构，该电风发生结构是向空气中加载电荷，通过同性电荷相斥的原理，加速气体的流动，包括气体中微粒的流动等。

需要说明的是，所述引流风扇还可以用鼓风机或者气泵代替，其设置位置作为优选而非限制。只要能够对腔体进行空气流动加速并将气流导向输送管路的输出端的空气动力结构，都可以用在组分供应腔31中作为驱动机构，以为输送管路32提供气流。进一步，凡能构成气体流动的结构，都有望应用于本发明的驱动机构，具体原理及结构并不局限。该空气动力结构只要能够加快工作空间中的气体和/或工作空间中气体所携带的功能组分的流通进程即可。

本实施例中，为使更多的功能组分能够作用在包缠纱上，优选的，对应组分供应腔或输送管路还可以设置有电荷释放部和牵引部，通过电荷释放部和牵引部的相互配合来促使功能组分作用在包缠纱上。

具体的，电荷释放部设置有一静电发生器，通过控制器控制电荷释放部的静电发生器释放净电荷物质使所述功能组分带电形成带电组分。以及对应输送管路的输出端设置一牵引部，所述输送管路的输出端与牵引部分设在芯纱两侧——比如输送管路的输出端位于芯纱的下侧区域，牵引部位于芯纱的上侧区域。所述牵引部设置有牵引电极或牵引驻极体以吸附带电组分向牵引部方向运动，运动的带电组分途径所述芯纱时被加捻和/或被外层缠纱缠绕以复合在包缠纱上。

本实施例中，静电发生器能够生成及排放净电荷物质。在空气中，该静电发生器能够通过高电压激发，生成净电荷为正电荷或负电荷的物质。所述静电发生器的具体结构并不限定，作为举例，以输送管路出口处设置负离子发生器为例，负离子发生器所激发出的电子，遇到输送管路32中的功能组分——粉末颗粒或纤维时，附着在功能组分上后，使得的功能组分311具有净电荷属性形成带电组分311’，参见图5所示。为便于净电荷物质的排放，所述静电发生器还可以设置静电布置结构，比如设置限定净电荷物质分布的框体结构，或者设置用以导通净电荷物质的导管，或者设置其它类似结构等。

在一个实施方式中，所述静电发生器可以包括放电电极，所述放电电极安装在输送管路上且电极末端对应着输送管路内腔，放电电极通过高电压激发生成净电荷为正电荷或负电荷的物质并在转杯内腔形成电荷释放区，功能组分经过电荷释放区时吸附净电荷物质形成带电组分。

作为典型的实施方式，参见图6所示，所述电荷释放部500包括与电源51电连接的静电发生器52。静电发生器52与控制器通信连接并接收控制器的控制。

所述电源51作为静电发生器52的供电结构，可以是蓄电池结构，也可以是外接电源，或者无线供电结构。在本实施例中，优选的采用蓄电池。

所述静电发生器52具体可以包括电极导线52a和放电电极52b，通过电极导线52a连接有竖向排列的多个放电电极52b。在触发电荷吸附指令后，控制器可以启动静电发生器，高电压通过放电电极52b激励产生净电荷物质。所述放电电极52b优选为具有尖端的放电针，通过放电针的尖端尺寸为微米量级，利用所述尖端形成强电场提升高压放电效应。作为典型方式的举例，所述放电针的直径优选为20微米，长度为500微米。放电针可以是通过在硅衬底材料上使用高深宽比干法刻蚀工艺，并双面电镀金属铜制造而成。由于放电针末端尺寸在微米量级，且两面金属距离非常近，只需要使用小功率电源就可在放电针末端形成高压放电效应。

优选的，对应壳体的杂质剥离面设置有槽，通过电极固定件将放电电极52b安装在所述槽中。所述电极固定件，作为举例而非限制，优选的采用活动连接件比如卡扣、夹具、螺纹连接件等以便对放电电极52b进行更换和维护。

参见图7所示，对应输送管路32的输出端设置一牵引部，图7中，输送管路32的输出端位于芯纱(转杯纱10)的下侧区域，且输出端与转杯11内部连通，牵引部600则位于芯纱(转杯纱10)的上侧区域。牵引部600设置有牵引电极或牵引驻极体以吸附带负电的带电组分311’向牵引部600所在方向运动，运动的带电组分311’途径所述芯纱(转杯纱10)时被加捻和/或被外层缠纱缠绕，从而复合在包缠纱7上，形成多功能包缠纱。

本实施例的一种实施方式中，所述牵引部600的牵引电极包括金属极片和通电线路，通电线路可以连接控制器，通过控制器可以控制通电线路的通电和断电。通电线路通电后，所述金属极片形成与前述净电荷物质相反的电极，使得带电组分受到向下的电场力，在电场力的作用下，带电组分向牵引部方向运动。

所述的金属极片，比如可以采用金属铝箔片。作为举例而非限制，比如静电发生器的放电电极通过高电压激发释放电子，所激发出的电子对应着输送管路32的输出端排出，遇到输送管路中的功能组分后形成带负电的带电组分；而牵引电极的铝箔片通电后形成正极，吸引输出端中的带负电的带电组分向铝箔片位置移动，带负电的带电组分途径所述芯纱时被加捻和/或被外层缠纱缠绕以复合在包缠纱上。

在另一实施方式中，所述牵引部采用牵引驻极体作为电荷吸附结构。具体的，所述牵引驻极体为具有反向电极的驻极体，通过所述驻极体形成与前述激发的净电荷物质相反的电荷属性，从而吸附带电组分向所述向牵引部方向运动。该方式通过利用驻极体的长期存储电荷特性，在牵引部形成与前述净电荷物质相反的电荷属性，使净电荷物质向所述牵引部运动，如此无需再设置通电线路。

优选的，所述牵引部600设置有至少两组牵引电极或牵引驻极体，每组牵引电极或牵引驻极体包括一个或多个牵引电极或牵引驻极体，任意时刻至少有一组牵引电极或牵引驻极体位于有效吸附位置起吸附作用，多组牵引电极或牵引驻极体通过移位机构调节位置。参见图8所示，以设置两组牵引驻极体为例，可以包括同构(结构相同)的第一组牵引结构600a和第二组牵引结构600b，第一组牵引结构600a和第二组牵引结构600b可以通过移位机构610连接，并可以通过移位机构610调节第一组牵引结构600a和第二组牵引结构600b的位置，从而使得在任意时刻，都有一组牵引结构位于有效吸附位置700起吸附作用，另一组牵引结构则处于闲置待用状态。

在当前起吸附作用的牵引电极或牵引驻极体组需要清理时，通过移位机构带动该牵引电极或牵引驻极体从有效吸附位置离开，同时带动新的牵引电极或牵引驻极体组进入有效吸附位置。

图8中所示，示例了第一组牵引结构600a位于有效吸附位置700起吸附作用，而第二组牵引结构600b处于闲置待用状态的方式。如此，当一组牵引结构被带电组分污染而无法有效吸附带电组分时，可以将未被污染的、处于闲置待用状态的另一组牵引结构调整到有效吸附位置700以继续起吸附作用。然后，再对被污染的那组牵引结构进行清洁，除去带电组分后，使其进入闲置待用状态。

所述移位机构610，可以是基于水平运动调整牵引结构位置的机构，也可以是基于旋转运动调整牵引结构位置的机构。图7中采用的旋转调整机制的移位机构610，移位机构610带动第一组牵引结构600a和第二组牵引结构600b旋转运动，从而调节位于有效吸附位置700中的牵引结构。

参见图9所示，示例了图8中的移位机构610通过逆时针旋转，将第一组牵引结构移出有效吸附位置700，并使第二组牵引结构位于有效吸附位置700的调整方式。

优选的，参见图8和图9所示，对应所述牵引电极或牵引驻极体组设置有清理器800，在牵引电极或牵引驻极体组移位过程中——图8中为旋转移位，左侧的清理器800与被污染的第一组牵引结构600a接触，通过清理器800清理第一组牵引结构600a上吸附的带电组分，完成对第一组牵引结构600a的清洁。以此类推，当第二组牵引结构需要清洁时，移位机构610顺时针旋转，使得右侧的清理器800与被污染的第二组牵引结构接触，通过清理器800清理第二组牵引结构上吸附的带电组分，完成对第二组牵引结构的清洁。

所述的清理器800，可与采用毛刷、粘贴吸附、风力吸附等清洁方式中的一种或多种。

优选的，所述清理器800还可以通过回收管路连接组分添加单元的组分供应腔，如此，能够将清理的带电组分经去电荷后，通过回收管路回收到组分供应腔。带电组分去电荷(或称去静电)的方式，可以是采用中和方式——比如通过离子风机产生具有离子的气流，气流吹在带负电的带电组分上可中和静电，使组分处于中性；也可以是通过金属网与带电组分接触以将净电荷导走，使组分处于中性。

本发明的另一实施例，还提供了一种转杯纺包缠纱的智能制备装置。

参见图10所示，所述装置包括纺制芯纱的转杯纺纱机纺纱单元，喂入外层缠纱的外设喂入机构和复合功能组分的组分添加单元。

所述纺纱单元包括喂给电机、分梳辊、输纤通道、转杯、引纱管、第一引纱电机和第一纱筒；采集到纺纱指令后，纺纱单元的喂给电机启动工作，喂入棉条，棉条经分梳辊进行梳理，梳理后的纤维经输纤通道进入到转杯，转杯内的纤维凝聚形成须条后加捻成纱条形成芯纱；喂入棉条同时第一引纱电机倒转将种子纱沉入转杯内与芯纱接头，第一纱筒落下，完成纺纱单元接头动作。

所述外设喂入机构包括第二纱筒、第二引纱电机和单丝或纱线喂入通道；在纺纱单元完成接头时，外设喂入机构的第二引纱电机启动工作，将第二纱筒上的单丝或纱线经所述单丝或纱线喂入通道喂入纺纱单元的转杯内；在纺纱单元的第一引纱电机转动将包缠纱引出并通过第一纱筒卷装，在芯纱经引纱管引出前，外设喂入机构喂入的单丝或纱线缠绕在芯纱表面形成包缠纱。

所述组分添加单元，用于在形成包缠纱的过程中，将一个或多个功能组分输入到转杯中以使功能组分在所述包缠纱上分布，从而复合得到具有相应功能的包缠纱。

所述转杯纺纱机纺纱单元具体可以包括第一纱筒，托纱杆，卷绕辊，导纱嘴，张力弓，第一纱线检测器，第一引纱电机，引纱管，转杯，输纤通道，分梳辊和喂给电机等结构，各结构与控制器连接并接收控制器的控制。控制器接收到纺纱指令后，纺纱单元的喂给电机启动工作，喂入棉条，棉条经分梳辊进行梳理，梳理后的纤维经输纤通道进入到转杯，转杯内的纤维凝聚形成须条后加捻成纱条形成转杯纱，转杯纱作为包缠纱的芯纱。

在喂入棉条同时，控制第一引纱电机倒转将种子纱沉入转杯内以与芯纱进行接头，并控制第一纱筒落下，完成纺纱单元接头动作。

所述外设喂入机构可以包括第二纱筒，导向环，第二引纱电机，切断机构，第二纱线检测器和单丝或纱线喂入通道等结构，各结构与控制器连接并接收控制器的控制。第二纱筒上缠绕有单丝或纱线，在纺纱单元完成接头时，外设喂入机构的第二引纱电机启动工作，将第二纱筒上的单丝或纱线经所述单丝或纱线喂入通道喂入纺纱单元的转杯内。

所述第一纱线检测器和第二纱线检测器与控制器通信连接，通过第一纱线检测器采集转杯纺纱机纺纱单元的纱线断头信号并发送给控制器，通过第二纱线检测器采集外设喂入机构的单丝或纱线断头信息并发送给控制器。控制器可以根据所述断纱信号进行断头控制——控制纺纱单元的第一引纱电机和喂给电机停止工作，托纱杆抬起第一纱筒，同时控制外设机构的第二引纱电机停止工作。所述控制器还能够在获取接头指令后，控制纺纱单元和外设喂入机构的各结构重新进入工作状态。

所述外层缠绕单丝或纱线的螺距大小，可以通过控制器控制纺纱单元的第一引纱电机和外设喂入机构的第二引纱电机的速度大小来调节。

本实施例中，在包缠纱复合步骤中，通过组分添加单元将一个或多个功能组分输入到转杯中以使功能组分在所述包缠纱上分布，从而复合得到具有相应功能的包缠纱，比如具有芳香的包缠纱线、具有多种颜色的包缠纱线、具有抗菌作用的包缠纱线等。

具体的，所述功能组分可以为芳香型粉末颗粒或纤维、具有色彩的粉末颗粒或纤维、具有夜光的粉末颗粒或纤维、抗菌型粉末颗粒或纤维、珍珠粉末和短绒纤维中的一种或多种。

其他技术特征参见在前实施例，在此不再赘述。

在上面的描述中，在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。

虽然已出于说明的目的描述了本公开内容的示例方面，但是本领域技术人员应当意识到，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述出现或讨论的顺序来执行功能。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。