CN101285241B - 多轴向经编机铺纬控制系统 - Google Patents

Abstract

一种多轴向经编机铺纬控制系统，其包括传送链机构、横移机构运动、铺纬小车运动、纬纱缠绕各挂针上的装置、若干伺服运动系统、脉冲I/O端口、运动控制芯片、MCU微处理器、PLC可编程控制器和一个触摸屏，所述的伺服运动系统分别与相应脉冲I/O端口相连，上述脉冲I/O端口再统一连接到运动控制芯片和MCU微处理器上，MCU微处理器连接着一个PLC可编程控制器，PLC可编程控制器再外接一个触摸屏，所述的PLC可编程控制器通过一个MCU微处理器来控制运动控制芯片，运动控制芯来控制各伺服运动系统，各伺服运动系统驱动所述传送链机构、横移机构运动、铺纬小车运动、纬纱缠绕各挂针上的装置统一协调动作，完成多轴向铺纬运动。

Description

多轴向经编机铺纬控制系统

技术领域

本发明涉及一种多轴向经编机控制系统，特别涉及一种多轴向经编机铺纬控制系统。 

背景技术

多轴向经编技术是近年来发展起来的一种新型的多向铺纬编织技术。利用这种技术，平行伸直、无卷曲的纱线可以垂直地或以所需的角度引入织物结构中，实现最有效的结构预设计定向增强。多轴向经编织物具有极大的设计灵活性，各向同性的适应力与应变能力，以及较高的抗撕裂传递性和良好的适型性。因此，多轴向经编织物在柔性复合材料领域中具有独特的优势。应用多轴向衬纬经编织物可降低复合材料产品的成本。现有的铺纬机构是采用链轮传动机构，由于机构复杂，速度不能进一步提高，只能达到500rpm；并且无法更改工艺，生产环境较为恶劣，噪声比较大。 

发明内容

本发明多轴向经编机铺纬控制系统控制一层+45度纬纱、一层0度的纬纱层、一层-45度的纬纱层的铺设和缠绕。 

本发明多轴向经编织物生产方法是这样的：三种纬纱分别从三个纬纱架引出，分别通过三个纬纱张力系统向第一、二、三纬纱耙针板供给第一、二、三纬纱；第一、二、三纬纱通过第一纬纱耙针板、第二纬纱耙针板、第三纬纱耙针板分别以+45度纬纱第一层、0度纬 纱第二层、-45度纬纱第三层依次分别缠绕在传送链机构的挂针板的挂针上，从而构成三层纬纱的续纱层。第一经纱从多轴向经编织物机前端的第一经纱架引出，穿过矩形机架顶部，从第二纬纱耙针板与第三纬纱耙针板之间进入0度纬纱第二层和-45度纬纱第三层中间。第二经纱从多轴向经编织物机后端的第二经纱引出，穿过矩形机架顶部，经过经纱罗拉装置，进入主机装置编织区，同时第一经纱与三层纬纱一起，通过铺纬机构铺设成不同角度的续纱层，经由传送链机构输送后，经过纬纱托辊压辊装置，也进入主机装置编织区，主机装置的成圈组件将汇合于此的经纱、纬线续纱层经编在一起形成本发明多轴向经编织物。 

本发明多轴向经编织物生产设备包括第一经纱架、第二经纱架、三个纬纱架、多轴向经编机、卷取装置，其中多轴向经编机又包括机架、两根导轨大梁、两副传送链机构、主机装置、经纱罗拉装置、纬纱托辊压辊装置、第一纬纱耙针板、第二纬纱耙针板、第三纬纱耙针板、三个纬纱张力系统。从多轴向经编织物机前端至后端依次排列有第一纬纱耙针板、第二纬纱耙针板、第三纬纱耙针板、主机装置、开幅装置、牵拉装置。 

横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动，同时横移机构也横向向右滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的速度与纵向方向滑移运动速度相等时，那么第三纬纱耙针板将第三纬纱以-45度缠绕在两侧挂针板的挂针上。随后横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向后滑移运动，同时横移机构也横向向左滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的平均速度与纵向方向滑移运动平均速度相等时，那么第三纬纱耙针板也将第三纬纱以-45度缠绕在两侧挂针板的挂针上，这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构向前移动一个挂针间距，这样将整个纬纱以-45度迂回地缠绕在两侧挂针板的各挂针上。

同理，当横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动相对速度为零时，同时横移机构也横向向右滑移运动，那么第二纬纱耙针板将第二纬纱以0度缠绕在两侧挂针板的挂针上。随后当横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动相对速度为零时，同时横移机构也横向向右滑移运动，那么第二纬纱耙针板将第二纬纱以0度缠绕在两侧挂针板的挂针上。这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构向前移动一个挂针间距，这样将整个纬纱以0度迂回地缠绕在两侧挂针板的各挂针上。 

同理，当横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动，同时横移机构也横向向左滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的速度与纵向方向滑移运动速度相等时，那么第一纬纱耙针将第一纬纱以+45度缠绕在两侧挂针板的挂针上。随后横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向后滑移运动，同时横移机构也横向向右滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的平均速度与纵向方向滑移运动平均速度相等时，那么第一纬纱耙针板也将第一纬纱以+45度缠绕在两侧挂针板的挂针上，这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构向前移动一个挂针间距，这样将整个纬纱以+45度迂回地缠绕在两侧挂针板的各挂针上。 

上述传送链机构运动、横移机构运动、铺纬小车运动和纬纱缠绕各挂针上的运动均由各个伺服运动系统控制，诸伺服运动系统分别通过脉冲I/O端口1-4相连，上述脉冲I/O端口以统统连接到MCX314或MCX312运动控制芯片和MCU微处理器上，MCU微处理器连接着一个PLC可编程控制器，PLC可编程控制器再外接一个触摸屏，这样PLC可编程控制器通过一个MCU微处理器来控制MCX314或MCX312运动控制芯片，运动控制芯来控制各伺服运动系统，各伺服运动系统统一协调运动，构成了整个-45度、0度、+45度铺纬控制系统。 

在上述触摸屏上输入各层铺纬的角度、门幅、间隙补偿及针距密度等参数，在微处理器内存中预先存好铺纬机构的运动轨迹曲线等相关数据，由微处理器实时地把运动所需的位置、速度以及加速度送入到运动控制芯片来实现链轮的功能，再由运动控制芯片组成的控制电路控制伺服驱动器，通过X和Y轴方向的伺服电机，保证纬纱铺纬角度可以从-60度～+60度之间的任何角度。这一系列的操作全部由计算机来完成，不需做任何机械调整。改变纱层铺覆角度的操作只需几分钟完成。 

高性能MCU微处理器的应用，使得生产工艺的修改更为快捷方便，极大的提高了生产效率；高精度伺服控制系统的采用，使铺纬机构运行更为可靠精确，电气控制精度到达0.01mm，在实际生产中，机器的速度达到1400rpm；伺服控制系统的应用，使机械传动机构大大简化，原来生产环境的噪声也得到了极大的降低。 

附图说明

图1是本发明多轴向经编织物生产设备示意主视图； 

图2是本发明多轴向经编织物生产设备示意俯视图； 

图3是本发明多轴向经编机的纬纱耙针板装置的横向示意图； 

图4是本发明多轴向经编织机纬纱缠绕与输送的示意图； 

图5A、5B是本发明多轴向经编织物的纬编层次示意图； 

图6是本发明多轴向经编机的铺纬控制系统示意图。 

其中附图标记表示如下： 

1、第二经纱架；2、卷取装置；3、牵拉装置；4、开幅装置；5、主机装置；6、经纱罗拉装置；7、第三纬纱耙针板；8-1、8-2、8-3、纬纱张力系统；9、传送链机构；10、第一经纱架；11-1、11-2、11-3、纬纱架；12、第一经纱；13、+45度纬纱；14、0度纬纱；15、-45度纬纱；16、90度经纱；19、第二纬纱耙针板；20、第一纬纱耙针板；21、导轨大梁；22、第二经纱；23、第三纬纱；24、第二纬纱；25、第一纬纱；26、机架；27、橡胶板；71、横移机构；72、铺纬小车；91、挂针板；92、主板；93、滚轴总成。 

具体实施方式

下面结合附图，对本发明多轴向经编机铺纬控制系统进行详细地描述。本发明多轴向经编机铺纬控制系统所述的角度方向是以多轴向经编机横向为X轴、多轴向经编机前端纵向为Y轴来定义的角度方向的。 

如图1-2所示，其中图1为本发明多轴向经编织物生产设备示意主视图，而图2是本发明多轴向经编织物生产设备示意俯视图。本 发明多轴向经编织物生产设备包括第一经纱架10、第二经纱架1、三个纬纱架11-1、11-2、11-3、多轴向经编机、卷取装置2。 

其中第一经纱架10和第二经纱架1分别置于多轴向经编机前后两端，而卷取装置2置于第二经纱架1与多轴向经编机后端之间，三个纬纱架11-1、11-2、11-3置于多轴向经编机一侧，也可以根据需要布置在多轴向经编机两侧。其中第一经纱架10和第二经纱架1分别向所述的多轴向经编机提供第一经纱12和第二经纱22，三个纬纱架11-1、11-2、11-3分别向所述的多轴向经编机提供第一、二、三纬纱25、24、23，第一、二、三纬纱25、24、23分别被纬编成+45度纬纱13、0度纬纱14和-45度纬纱15。经过纬编和经编之后，通过卷取装置2生产出成卷的多轴向经编织物。 

所述的多轴向经编机还包括机架26、两根导轨大梁21、两副传送链机构9、主机装置5、经纱罗拉装置6、纬纱托辊压辊装置18、第一纬纱耙针板20、第二纬纱耙针板19、第三纬纱耙针板7、三个纬纱张力系统8-1、8-2、8-3。 

整个多轴向经编机机架26呈长长的矩形状，两根导轨大梁21于多轴向经编机两侧，并纵贯于长长的矩形机架26中，传送链机构9伴随导轨大梁21也纵贯于长长的矩形机架26中，从而形成闭合循环传送链机构。 

如图4所示，图4示出本发明多轴向经编织机纬纱缠绕与输送的情况。其中图4所示的传送链机构9位于多轴向经编机内侧，而导轨大梁21位于多轴向经编机外侧。所述传送链机构9由若干片链条板总成构成，每片链条板总成依次链接成环状的闭合链，每片链条板总成又包括挂针板91、主板92和滚轴总成93，在滚轴总成93下方和机架26之间设置有耐磨的橡胶板27，滚轴总成93在橡胶板27上方 滑槽内滚动，同时该链条板总成还设置有上下方向和左右方向上的限位滚动轴承。其中上下方向限位滚动轴承与导轨大梁21内侧滚动接触，左右方向上的限位滚动轴承与橡胶板27外侧滚动接触，从而确保传送链机构9传动平稳可靠。 

如图1-2所示，图1-2示出了本发明多轴向经编织物机的主机装置5、经纱罗拉装置6、纬纱托辊压辊装置18、开幅装置4、牵拉装置3、第一纬纱耙针板20、第二纬纱耙针板19、第三纬纱耙针板7、三个纬纱张力系统8-1、8-2、8-3相互位置关系和连接关系，从多轴向经编织物机前端至后端依次排列有第一纬纱耙针板20、第二纬纱耙针板19、第三纬纱耙针板7、主机装置5、开幅装置4、牵拉装置3。 

第一、二、三纬纱25、24、23分别从三个纬纱架11-1、11-2、11-3引出，分别通过三个纬纱张力系统8-1、8-2、8-3，被第一纬纱耙针板20、第二纬纱耙针板19、第三纬纱耙针板7分别以+45度纬纱13、0度纬纱14、-45度纬纱15依次分别缠绕在图4所示的挂针板91的挂针上，从而构成如图5A和5B所示的三层纬纱13、14、15。 

如图3所示，图3示出了其中之一的本发明多轴向经编机纬纱供给系统，第二纬纱23从纬纱架11-3上引出，该纬纱23经过纬纱张力系统8-3供给铺纬小车72，该铺纬小车72在横移机构71的作用下进行横向滑移运动，同时横移机构71连同铺纬小车72一起沿导轨大梁21纵向方向滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，第三纬纱耙针板7将第三纬纱23以-45度缠绕在图4所示的两侧挂针板91的挂针上，当然，本发明并不局限于以-45度将纬纱缠绕在图9所示的挂针板91的挂针上，可以以任意可能的 角度，如-20度、-30度、-40度、-60度等等缠绕在图4所示两侧的挂针板91的挂针上。其纬纱角度取决于铺纬小车72的横向滑移运动和纵向方向滑移运动而构成的复合运动。 

如图1所示，第一经纱12从多轴向经编织物机前端的第一经纱架10引出，穿过矩形机架26顶部，从第二纬纱耙针板19与第三纬纱耙针板7之间进入0度纬纱14和-45度纬纱15层级中间；第二经纱22从多轴向经编织物机后端的第二经纱架1引出，穿过矩形机架26顶部，经过经纱罗拉装置6，进入主机装置5编织区。第一经纱12与三层纬纱13、14、15一起经过纬纱托辊压辊装置18，进入主机装置5编织区。缠绕后的+45度纬纱13、0度纬纱14、-45度纬纱15与90度经纱16经过多轴向经编织物机主机装置5编织成图6A、6B所示的多轴向经编织物。 

上述多轴向经编织物经过开幅装置4割开，将多轴向经编织物17中的+45度纬纱13、0度纬纱14、-45度纬纱15与图9所示的挂针板91的挂针缠绕部分的边纱割断，多轴向经编织物经过开幅装置4割开后，继续随着传送链机构9往前移，再通过牵拉装置3送至卷取装置2，卷取装置2将其卷成成卷的多轴向经编织物。 

从上面详细描述本发明多轴向经编织物具体结构来看，本发明多轴向经编织物由第一层+45度纬纱、再覆盖第二层0度的纬纱层、再覆盖第三层-45度的纬纱层，在第二层与第三层纬纱层中间再附加一层0度的经纱层，通过经编将汇合于此的经纱、纬线续纱层经编在一起形成图5A、5B所示多轴向经编织物。 

如图3所示，横移机构71连同铺纬小车72一起沿导轨大梁21纵向方向向前滑移运动，同时横移机构71也横向向右滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动速度与纵向方向滑移运动速度相等时，那么第三纬纱耙针板7将第三纬纱23以-45度缠绕在图4所示的两侧挂针板91的挂针上。随后横移机构71连同铺纬小车72一起沿导轨大梁21纵向方向向后滑移运动，同时横移机构71也横向向左滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的平均速度与纵向方向滑移运动平均速度相等时，那么第三纬纱耙针板7也将第三纬纱23以-45度缠绕在图4所示的两侧挂针板91的挂针上，这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构9向前移动一个挂针间距，其挂针间距为8英寸或16英寸，这样将整个纬纱以-45度迂回地缠绕在图4所示的两侧挂针板91的各挂针上。

同理，当横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动相对速度为零时，同时横移机构也横向向右滑移运动，那么第二纬纱耙针板将第二纬纱以0度缠绕在图4所示的两侧挂针板91的挂针上。随后当横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动相对速度为零时，同时横移机构也横向向右滑移运动，那么第二纬纱耙针板将第二纬纱以0度缠绕在图4所示的两侧挂针板91的挂针上。这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构9向前移动一个挂针间距，这样将整个纬纱以0度迂回地缠绕在图4所示的两侧挂针板91的各挂针上。 

同理，当横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动，同时横移机构也横向向左滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的速度与纵向方向滑移运动速度相等时，那么第一纬纱耙针7将第一纬纱以+45度缠绕在图4所示的两侧挂针板91的挂针上。随后横移机构1连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向后滑移运动，同时横移机构也横向向右滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的平均速度与纵向方向滑移运动平均速度相等时，那么第一纬纱耙针板也将第一纬纱以+45度缠绕在图4所示的两侧挂针板91的挂针上，这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构9向前移动一个挂针间距，这样将整个纬纱以+45度迂回地缠绕在图4所示的两侧挂针板91的各挂针上。 

如图6所示，图示出了是本发明多轴向经编机的铺纬控制系统，上述传送链机构9运动、横移机构运动、铺纬小车运动和纬纱缠绕各挂针上装置均由各个伺服运动系统控制，诸伺服运动系统分别与相应脉冲I/O端口相连，上述脉冲I/O端口1-4(端口数目仅为示意，本发明不局限只有1-4个)再统一连接到MCX314或MCX312运动控制芯片和MCU微处理器上，MCU微处理器连接着一个PLC可编程控制器，PLC可编程控制器再外接一个触摸屏，这样PLC可编程控制器通过一个MCU微处理器来控制MCX314或MCX312运动控制芯片，运动控制芯来控制各伺服运动系统，各伺服运动系统统一协调运动，构成了整个-45度、0度、+45度铺纬控制系统。 

在上述触摸屏上输入各层铺纬的各层铺纬的角度、门幅、间隙补偿及成圈密度等参数，在微处理器内存中预先存好铺纬机构的运动轨迹曲线等相关数据，由微处理器实时地把运动所需的位置、速度以及加速度送入到运动控制芯片来实现传动链轮的功能，再由运动控制芯片组成的控制电路控制伺服驱动系统，通过X和Y轴方向的伺服电 机，保证纬纱铺纬角度可以从-60度～+60度之间的任何角度。这一系列的操作全部由计算机来完成，不需做任何机械调整。改变纱层铺覆角度的操作只需几分钟完成。 

高性能MCU微处理器的应用，使得生产工艺的修改更为快捷方便，极大的提高了生产效率；高精度伺服控制系统的采用，使铺纬机构运行更为可靠精确，电气控制精度到达0.01mm，在实际生产中，机器的速度达到1400rpm；伺服控制系统的应用，使机械传动机构大大简化，原来生产环境的噪声也得到了极大的降低。 

Claims (8)

1.一种多轴向经编机铺纬控制系统，其包括传送链机构、横移机构运动、铺纬小车运动、纬纱缠绕各挂针上的装置、若干伺服运动系统、脉冲I/O端口、运动控制芯片、MCU微处理器、PLC可编程控制器和一个触摸屏，所述的伺服运动系统分别与相应脉冲I/O端口相连，上述脉冲I/O端口再统一连接到运动控制芯片和MCU微处理器上，MCU微处理器连接着一个PLC可编程控制器，PLC可编程控制器再外接一个触摸屏，所述的PLC可编程控制器通过一个MCU微处理器来控制运动控制芯片，运动控制芯片来控制各伺服运动系统，各伺服运动系统驱动所述传送链机构、横移机构运动、铺纬小车运动、纬纱缠绕各挂针上的装置统一协调动作，完成多轴向铺纬运动,所述的微处理器内存中预先存好铺纬机构的运动轨迹曲线类相关数据，由MCU微处理器实时地把运动所需的位置、速度以及加速度送入到运动控制芯片来实现传动链轮的控制，再由运动控制芯片组成的控制电路控制伺服驱动系统,通过X和Y轴方向的所述的伺服运动系统，保证多轴向纬纱铺纬角度可以是-60度至+60度之间的任何角度。

2.如权利要求1所述的多轴向经编机铺纬控制系统，其特征在于所述的运动控制芯片为MCX314运动控制芯片。

3.如权利要求1所述的多轴向经编机铺纬控制系统，其特征在于所述的运动控制芯片为MCX312运动控制芯片。

4.如权利要求1所述的多轴向经编机铺纬控制系统，其特征在于所述的触摸屏上输入参数包括各层铺纬的角度、门幅、间隙补偿及 成圈密度参数。

5.如权利要求1所述的多轴向经编机铺纬控制系统，其特征在于各伺服运动系统控制驱动所述传送链机构、横移机构运动、铺纬小车运动、纬纱缠绕各挂针上的装置完成第一层+45度纬纱、第二层0度的纬纱层、第三层-45度的纬纱层的铺设和缠绕。

6.如权利要求5所述的多轴向经编机铺纬控制系统，其特征在于所述的伺服运动系统控制横移机构连同所述的铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动，同时横移机构也横向向右滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的速度与纵向方向滑移运动速度相等时，那么第三纬纱耙针板将第三层纬纱以-45度缠绕在两侧挂针板的挂针上；随后横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向后滑移运动，同时横移机构也横向向左滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的平均速度与纵向方向滑移运动平均速度相等时，那么第三纬纱耙针板也将第三层纬纱以-45度缠绕在两侧挂针板的挂针上，这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构向前移动一个挂针间距，这样将整个纬纱以-45度迂回地缠绕在两侧挂针板的各挂针上。

7.如权利要求5所述的多轴向经编机铺纬控制系统，其特征在于所述的伺服运动系统控制横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动相对速度为零，同时横移机构也横向向右滑移运动，那么第二层纬纱耙针板将第二纬纱以0度缠绕在两侧挂针板 的挂针上；随后当横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动相对速度为零时，同时横移机构也横向向右滑移运动，那么第二纬纱耙针板将第二层纬纱以0度缠绕在两侧挂针板的挂针上，这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构向前移动一个挂针间距，这样将整个纬纱以0度迂回地缠绕在两侧挂针板的各挂针上。

8.如权利要求5所述的多轴向经编机铺纬控制系统，其特征在于所述的伺服运动系统控制横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向前滑移运动，同时横移机构也横向向左滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的速度与纵向方向滑移运动速度相等时，那么第一纬纱耙针将第一层纬纱以+45度缠绕在两侧挂针板的挂针上；随后横移机构连同铺纬小车一起沿传送链机构纵向方向向后滑移运动，同时横移机构也横向向右滑移运动，上述横向滑移运动和纵向方向滑移运动合成为复合运动，当横向滑移运动的平均速度与纵向方向滑移运动平均速度相等时，那么第一纬纱耙针板也将第一层纬纱以+45度缠绕在两侧挂针板的挂针上，这样一来一去往复缠绕构成了铺纬缠绕过程，每次的来往过程，整个传送链机构向前移动一个挂针间距，这样将整个纬纱以+45度迂回地缠绕在两侧挂针板的各挂针上。 

Images