環(huán)錠紡紗機器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)錠紡紗機器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)，以及確切地指沒有液體潤滑的環(huán)錠 紡紗機器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 已經需要來減小摩擦磨損并且領會到摩擦磨損會影響環(huán)錠紡紗機器的環(huán)-鋼絲 圈系統(tǒng)的性能，同時需要增加速度并且延長系統(tǒng)的壽命。為了滿足此需求，已經提出了材料 變化、表面處理、形狀變化、潤滑液體的使用以及類似物。特別地，潤滑液體的使用是有效且 相對便宜的。然而，經過的紗線會抹上潤滑油，而且油的使用引起頻繁的維護。因此，潤滑 液體僅使用于有限的應用，例如毛線的紡紗。
[0003] 日本專利公開No. 2014-29045和日本專利公開No. 2014-29046公開了環(huán)錠紡紗 機器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)，其與常規(guī)制品相比較改進了摩擦減小效果且保持該摩擦減小效果 更長，而不使用液體潤滑。在日本專利公開No. 2014-29045中所描述的環(huán)錠紡紗機器的 環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)中，具有0.Iym至20ym的深度的凹入部分和具有Iym至250ym的寬度 的平面部分交替地成形在環(huán)的滑動表面上，當鋼絲圈行進時，鋼絲圈在該滑動表面上滑動。 在此情形中，"環(huán)錠紡紗機器"是指環(huán)錠紡紗機器，環(huán)捻線機，或者包括由環(huán)軌支撐來上升和 下降的環(huán)和在環(huán)上滑動的鋼絲圈以及經由鋼絲圈纏繞紗線的類似機器。"凹入部分"包括 凹槽和由平面圍繞的凹部。根據(jù)此構型，當鋼絲圈滑動時，圍繞凹入部分的空氣帶來楔入效 應，且達到摩擦減小效果。此外，因為鋼絲圈在平面部分上滑動，沒有凹入部分的磨損。
[0004] 此外，日本專利公開No. 2014-29045描述了優(yōu)選地凹入部分是圓形凹部，凹部的 直徑是5ym至50ym，凹部的深度是Iym至10ym，且在相鄰凹部之間的距離是IOym至 100ym。此外，該文獻描述了當凹入部分是圓形凹部，且凹部的直徑和深度以及相鄰凹部之 間的距離落入上述范圍中時，除了楔入效應，還能得到良好的摩擦減小效果，因為磨損粉末 和其它外來物質從在環(huán)和鋼絲圈之間的滑動界面被排出。
[0005] 在日本專利公開No. 2014-29046中描述的環(huán)錠紡紗機器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)中，每 厘米400個或更多個凹入部分成形在環(huán)的滑動表面上，其中當鋼絲圈行進時，鋼絲圈在該 滑動表面上滑動。日本專利公開No. 2014-29046描述了由于纖維膜進入環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng) 的滑動表面上的凹入部分來改善膜的粘附力且來阻止纖維膜的剝離，由于纖維膜的潤滑所 引起的摩擦減小效果保持鋼絲圈的減小的行進阻力。
[0006] 日本專利公開No. 2014-29045公開了在小于9000km的鋼絲圈的行進距離與行進 阻力之間的關系，且描述了示例中的行進阻力小于市面制品的行進阻力，且保持了摩擦減 小效果。然而，在使用此文獻中所公開的鋼絲圈的情形中，當對于紡紗的環(huán)錠紡紗機器的行 進距離延長至17000km時，行進阻力增加且鋼絲圈的更換變成必需的。
[0007] 日本專利公開No. 2014-29046公開了在堅硬的鉻電鍍層的表面上形成的微裂紋 用作凹入部分。然而，微裂紋的形成帶來了負面影響堅硬的鉻電鍍層的持久性的可能性。此 外，此文獻公開了在環(huán)或鋼絲圈的表面上具有的凹槽或凹部用作凹入部分。然而，當每厘米 具有400個或更多個凹槽或凹部時，其中沒有形成凹槽或凹部的平面部分的面積變得非常 小。由于這導致凹槽或凹部的很早的磨損，摩擦減小效果不能夠保持。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供能夠維持長的摩擦減小效果而不使用液體潤滑的環(huán)錠紡 紗機器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)。
[0009] 為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明的第一方面提供環(huán)錠紡紗機器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)。圓形 凹部成形在環(huán)的滑動表面上，當鋼絲圈行進時，鋼絲圈在該滑動表面上滑動。凹部的深度是 0.5iim至8ym〇凹部的直徑是5ym至30ym〇此外，凹部的面積比是5%至16%〇"圓形" 不限于完美的圓形，且可以是具有0.8或更大的橢圓率的橢圓。"面積比"是一個值，其代表 鋼絲圈在其上滑動的環(huán)的整個滑動表面的面積中，所有凹部的面積的百分比。
【附圖說明】
[0010] 圖IA是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的環(huán)的透視圖； 圖IB是圖示環(huán)的局部透視圖； 圖IC是圖示在紡紗期間鋼絲圈與環(huán)之間的關系的局部截面圖； 圖2A是圖示凹入部分的局部平面圖； 圖2B是圖不凹入部分的局部截面圖； 圖3A是圖示根據(jù)本發(fā)明的環(huán)的效果的示意圖； 圖3B是圖不常規(guī)制品的環(huán)的效果的不意圖； 圖4是圖示行進阻力和行進距離之間的關系的曲線圖； 圖5A是圖示已經粘附至環(huán)的表面的沉積狀態(tài)的平面圖； 圖5B是圖示已經粘附至不具有凹部的環(huán)表面的沉積狀態(tài)的平面圖； 圖6A是圖示已經粘附至環(huán)的表面的沉積狀態(tài)的截面圖； 圖6B是圖示已經粘附至不具有凹部的環(huán)表面的沉積狀態(tài)的截面圖； 圖7是圖示面積比與磨損水平之間的關系的視圖； 圖8A是圖示當使用根據(jù)本發(fā)明的環(huán)時的鋼絲圈的磨損狀態(tài)的示意圖；以及 圖8B是圖示當使用對比示例中的環(huán)時的鋼絲圈的磨損狀態(tài)的示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 參照圖1至圖8,現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的環(huán)錠紡紗機器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)的實施 例。
[0012] 如圖IA至圖IC所示，構成環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)的環(huán)11包括具有T形橫截面的凸緣 11a，且鋼絲圈12成形為具有C形橫截面。環(huán)11由軸承鋼成形。如在圖IB和圖IC中所 示，電鍍層13成形在凸緣Ila的表面上。電鍍層13通過電鍍鉻來成形。電鍍層13具有約 10 y m H 20 y m白勺。
[0013] 電鍍層13是環(huán)11的滑動表面，當鋼絲圈12行進時鋼絲圈12在其上滑動。在此 實施例中，如圖IC所示，具有周期性結構14的表面紋理在凸緣Ila的內周面上的電鍍層13 上成形。如圖2A和圖2B中所圖示的，周期性結構14通過以預定間隔布置圓形凹部15構 造。每個凹部15的深度是0? 5Iim至8Iim，優(yōu)選地IIim至5Iim，更優(yōu)選地2Iim至4Iim。 凹部15的直徑是5ym至30ym，優(yōu)選地8ym至25ym，更優(yōu)選地10ym至20ym。凹部15 的面積比是5%至16%。面積比是指通過在環(huán)11的整個滑動表面的面積中所有凹部15的面 積的百分比表示的數(shù)值，其中鋼絲圈12在該滑動表面上滑動。例如凹部15通過用飛秒脈 沖激光或者大功耗納米脈沖激光照射環(huán)11的待形成凹部15的位置來成形。
[0014] 接下來，將參照圖1C、圖3A和圖3B說明上述的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)的效果。
[0015] 如圖IC所示的，從未示出的牽引部件送出紗線Y，且然后通過鋼絲圈12纏繞在未 示出的高速旋轉的線軸周圍。在環(huán)錠紡紗機器的正常紡紗操作中錠子的最大旋轉速度約為 25000rpm(轉/分)。鋼絲圈12在凸緣Ila上由于紗線Y的卷繞張力而行進。鋼絲圈12的 行進姿勢根據(jù)旋轉速度略微變化。當鄰接凸緣Ila的內部下部時，鋼絲圈12在環(huán)11上行 進。
[0016] 在此實施例的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)中，具有周期性結構14的表面紋理在環(huán)11的滑動 表面上成形，其中當鋼絲圈12行進時，鋼絲圈12在該滑動表面上滑動。周期性結構14成形 使得凹部15滿足預定的條件。這減小了鋼絲圈12的行進阻力，因為當鋼絲圈12滑動時， 紗線組分沉積在凹部15中形成。
[0017] 此外，凹部15滿足了面積比是5%至16%的要求。因此，如圖3A所示的，當鋼絲圈 12滑動時，環(huán)11的表面紋理引起碳衍生紗線組分來在整個滑動表面上形成為薄沉積16。薄 沉積16在整個滑動表面上形成，且然后用作潤滑膜。由于這阻止環(huán)11和鋼絲圈12之間的 金屬至金屬的接觸，鋼絲圈12的磨損減小。結果，由于摩擦減小效果持續(xù)很久，因此鋼絲圈 12變得很難磨損。圖3A和圖3B放大地圖示了鋼絲圈12在其上滑動的環(huán)11的滑動表面的 不規(guī)則性。
[0018] 在另一方面，當凹部15的深度是0.5ym至8ym，凹部的直徑是5ym至30ym以 及凹部的面積比是5%至16%無法滿足時，如圖3B所示，沉積16僅在滑動表面的一部分上 形成，且沉積16變厚。在此情況下，在環(huán)11與鋼絲圈12之間的金屬至金屬的接觸在沒有 形成沉積的部分上發(fā)生。結果，摩擦增加且鋼絲圈12的磨損增長。由此，與其中在整個滑 動表面上碳衍生紗線組分形成為薄沉積的情況相比，摩擦減小效果沒有持續(xù)更長。
[0019] (示例 1) 使用通過給凸緣Ila的表面鍍Cr來使軸承鋼環(huán)11成形。此外，具有周期性結構14的 表面紋理在環(huán)11的滑動表面上成形，其中鋼絲圈12在該滑動表面上滑動。
[0020] 表面紋理通過使用大功耗納米脈沖激光（由Spectra-PhysicsKK.制造的HIPPO 355-5W，帶有具有335nm的波長的激光）在環(huán)11上成形。關于激光照射條件，脈沖能量能 夠設定成86uJ，且脈沖時間設定成12ns。此外，環(huán)在空氣中固定至夾具，旋轉速度設定至 50° /秒，且環(huán)被旋轉25次。由激光照射成形的表面紋理的每個孔的直徑和深度分別是 20ym和2ym。此外，表面紋理沿著環(huán)圓周的方向以70ym的間隔以及沿著軸向方向以 60ym的間隔成形。每個環(huán)的處理時間約為160秒。各個紋理通過改變不同于上述的其他 激光照射條件來成形。條件的示例在表1中示出。每厘米的孔數(shù)量是111至125。
[0021] (表 1)

在表1中，樣本1是在日本專利公開No. 2014-29045中所公開的常規(guī)制品。樣本2至 樣本4是根據(jù)本發(fā)明的制品。
[0022] 使用在其上成形有表面紋理的環(huán)11的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)(在此后也可稱作表面紋理 制品)和使用在其上沒有表面紋理成形的商售環(huán)的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)被構造。然后，實施紡紗 測試直至行進距離