本发明提供了一种纺制短纤维皮芯结构纱线的纺纱装置，通过设计大小径整体式前罗拉、具有两个同轴独立旋转自由度的大小径前上胶辊、前区集束器和导纱段限位导轮，并配合理论计算的纺纱工艺，实现环锭细纱机一步法纺制短纤维皮芯结构细纱，并实现全锭数装置设计。且不需要对原有细纱机的牵伸装置驱动系统进行改变，只需整体更换前罗拉和前上胶辊，加装前区集束器和纺纱段导纱限位轮。且克服了同轴嵌套式前罗拉面临的纤维由嵌套环与固定环缝隙进入嵌套环轴承内部引起的罗拉抱死问题。本发明装置结构简单，便于在原有环锭细纱机上改装，运转稳定，维修方便，易于推广等特点为高效纺制短纤维皮芯结构纱线提供了有效方法。