CN101603228B - 制造整体多层织物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明包括一个形成具有指定整合格式多层织物的方法和实施该方法的装置。在一个案例中，该方法包括以下各步骤：沿第一方向以多层叠加方式配置有多个缠绕纱线载器，每个缠绕纱线载器可以沿与第一方向相垂直的第二方向作相对运动，按整合格式沿第二方向运动至少一个缠绕纱线载器形成多个缠绕纱线交叉点，在预定位置沿第一方向穿过各缠绕纱线层引入并锁定接结纱线，把接结纱线推向多层织物的织口，卷取已形成的多层织物。

Description

制造整体多层织物的方法和装置

一、技术领域

本发明涉及多层织物，更确切地讲是整体多层织物以及制造这种织物的方法和装置。这种以指定整合格式的整体多层织物由以指定角度配置在各层的纱线组成，这些纱线层又由一组贯穿各纱线层的接结纱线接结成一整体。

二、背景技术

整体多层织物在包括先进复合材料，动力工业，输送带以及造纸用布等等在内的诸多领域中都有着广泛的应用。先进复合材料由浸渍树脂的高性能纤维组成，取决于纤维，树脂以及制造参数。先进复合材料具有许多优异的性能，诸如，高强度重量比和高模量重量比，耐疲劳，耐损伤，耐化学品，耐气候，耐温以及热胀系数可设计性等等，不一一枚举。纤维增强复合材料主要由纤维承受负荷。纤维增强复合材料常常先预制成各种形式的半成品以满足后续制造纤维增强复合材料部件的需要。这类半成品可以是预浸树脂平行排列长丝组成的带，片或单层织物，然后以铺层或缠绕的方式制成部件。传统的铺层复合材料仅靠远比纤维材料弱的树脂维持其纤维层间连接。传统的铺层复合材料容易剥离分层。三维复合材料在整个厚度方向引入纤维材料增强，能有效地降低剥离分层的危险，使材料更耐损伤。除具有更优异的性能外，整体结构增强复合材料还具有诸如加工自动化，实形制造和低生产成本等等优点。机织或者编织可以制造层间或相邻层间交叉的三维织物。在这类织物中，纱线因交叉而屈曲或扭曲。织物中纱线的屈曲或扭曲会降低以这种织物为基础制成复合材料的刚性和强度。虽然织物层间因交叉而成一整体，但是这类织物中并没有在整个厚度方向配置增强纤维。增强复合材料也用到一种无屈曲织物。这种多层织物是用针织方法接结以预定角度各自平行排列纱线层而成的。Wilkens的美国专利4518640介绍了制造这种多层织物的方法。这类方法仅适用于纤维排列方向固定的平板型织物。在这类方法中，各层的纱线通常采用诸如玻璃纤维或石墨纤维之类的高性能材料，用来接结各纱线层的针织纱线通常是柔软性好的纤维，比如聚酯或聚酰胺纤维，而不使用与各层纱线一样的高性能纱线。以Florentine的美国专利4312261和Mohamed的美国专利5085252为代表的方法，分别介绍了用三维编织和三维织造方法制造截面形状为矩形或其它如I型和T型实芯织物的方法。在这些织物中，无论是层内的纱线还是贯通厚度的纱线都可以采用增强纤维。这些方法都因其所能制造织物的尺寸大小，形状等等而有局限。以King的美国专利4001478和Banos等的美国专利4346741为代表的方法，分别介绍了在圆周方向铺层和厚度方向增强纤维制造管型织物的方法。但这些方法无法满足在织物不同位置改变织物几何形状和纱线取向的需要。在迄今所有形成整体织物的方法中，没有一个能提供在织物形成的过程中按要求改变纤维的取向，截面形状以及尺寸大小。这些方法常常还伴有其它不足之处，比如低生产率，自动化水平低，频繁更换纱线卷装以及织物中纤维体积含量低等等缺点。因此，本技术领域，有必要解决上述缺陷和不足。

三、发明内容

技术问题：本发明针对上述技术缺陷，提供一个形成具有所需截面几何结构整体多层织物的方法和装置。这种织物的截面几何结构由用穿层接结纱线接结在一起的多层纤维组成，每层纤维沿指定取向排列并且不屈曲或扭曲。

本发明的目的1：提供一个形成具有所需截面几何结构整体多层织物的方法。这种织物的截面几何结构由用穿层接结纱线接结在一起的多层纤维组成，每层纤维沿指定取向排列并且不屈曲或扭曲。

本发明的目的2：提供一个形成具有所需截面几何形状整体多层织物的方法。织物的截面几何形状的例子包括常规或非常规筒型，常规或非常规实芯如I型，T型，U型以及平板型等等，不一一枚举。

本发明的目的3：提供一个形成具有截面几何形状变化整体多层织物的方法。织物的截面尺寸大小可以沿织物长度方向变化。

本发明的目的4：提供一个形成具有截面几何形状变化整体多层织物的方法。截面几何形状可以沿织物长度方向变化。

本发明的目的5：提供一个形成具有截面几何形状变化整体多层织物的方法。筒型织物的壁厚或实芯织物的厚度可以沿织物长度方向变化。

本发明的目的6：提供一个形成具有截面几何形状变化整体多层织物的方法。中空织物的壁厚可以在截面内和沿织物长度方向变化。

本发明的目的7：提供一个形成具有截面几何形状变化整体多层织物的方法。通过选择接结纱线参与与否也即接结纱线的固定变换织物的整合格式。

本发明的目的8：提供一个形成整体多层织物的方法。这种织物中每层内纤维取向可以沿织物长度方向变化。

本发明的目的9：提供一个从纱线卷装退出纱线形成纱线层来构成整体多层织物的方法。因纱线不必绕回卷装而不需要在通常二维或三维编织中常见的为退出和收回纱线用到如重锤，弹簧或弹性带等部件。

本发明的目的10：提供一个用直接张力控制装置控制张力形成整体多层织物的方法。这种张力控制装置由于在纱线形成纱线层时纱线从卷装单方向退出而不需要为补偿绕回卷装。

技术方案：本发明涉及一个用缠绕纱线和接结纱线形成具有指定整合格式多层织物的方法。在一个案例中，沿第一方向以多层叠加方式配置有多个缠绕纱线载器，每个缠绕纱线载器可以沿与第一方向相垂直的第二方向作相对运动。每个缠绕纱线载器上都有一组设置分别提供缠绕纱线的纱线卷装。这些缠绕纱线将构成一层缠绕纱线。而多个缠绕纱线载器一起将提供多层缠绕纱线。在一个案例中，配置多层缠绕纱线载器的方式能以指定角度提供多层缠绕纱线，这相对于第一方向的指定角度可在0度与±90度之间变化。这第一方向也是所形成多层织物的长度方向。

本制造方法还包括包括下列步骤(a)按照构成整体的整合格式至少一个缠绕纱线载器沿第二方向运动以形成多个缠绕纱线交叉点；(b)在预定位置沿第一方向把接结纱线贯穿各缠绕纱线层并握持；(c)把接结纱线推向多层织物织口；(d)卷取已形成的多层织物；(e)重复从(a)到(d)各步骤直到多层织物达到所要求的尺寸大小。

本制造方法还可以包括在卷取之前拉紧可能松弛的接结纱线。

在一个案例中，相对于这些缠绕纱线载器配置多个接结纱线引针，在预定位置沿第一方向把接结纱线引针贯穿各缠绕纱线层引入接结纱线，从而把缠绕纱线各层穿层接结在一起。

在一个案例中，多层织物的整合格式是通过控制参与的缠绕纱线层数，缠绕纱线载器相对运动大小以及接结过程中接结纱线参与与否而形成的。

另一方面，本发明涉及一个制造具有指定整合格式多层织物的装置。在一个案例中，该装置沿第一方向以多层叠加方式配置多个缠绕纱线载器，而且每个缠绕纱线载器可以沿与第一方向相垂直的第二方向作相对运动。每个缠绕纱线载器上都有一组设置分散提供缠绕纱线的纱线卷装，这些缠绕纱线将构成一层缠绕纱线。而多个缠绕纱线载器一起将提供多层缠绕纱线。一个或多个缠绕纱线载器在相反方向的运动造成其上的缠绕纱线交叉而产生多个交叉点。每个缠绕纱线载器可以沿第二方向转动或平动。

该装置还有多个接结纱线引针。相对于缠绕纱线载器配置的这些接结纱线引针，在预定位置沿第一方向贯穿各缠绕纱线层引入接结纱线，从而把缠绕纱线层贯穿各层接结在一起。该装置至少有一根打紧棒。打紧棒在预定时刻穿过缠绕纱线叉开处把接结纱线推向织口进行打紧运动。

在一个案例中，该装置还有几个成形环。这些成形环起到紧缩缠绕纱线层并在引入推紧接结纱线时支撑缠绕纱线层的作用。在每个织物形成的循环中，这几个成形环的位置是可以变化的。

该装置还可能有握持纱线喂入针和握持纱线引针。这些握持纱线喂入针和握持纱线引针相对于这些接结纱线引针配置，当各接结纱线引针贯穿各缠绕纱线层引入并弯曲接结纱线形成张开线圈时，握持纱线引针和握持纱线喂入针把握持纱线穿过接结纱线圈并在织物中锁定接结纱线。

此外，装置上每个接结纱线引针还可能配有辅助棒。辅助棒的作用是当把握持纱线穿过接结纱线圈时保持线圈张开，以及在穿入握持纱线后收紧接结纱线时不使接结纱线过度弯曲。

在一个案例中，该装置还可能有一套能形成握持纱线线圈包括有引针和喂纱器的针织机构。这握持纱线线圈穿过接结纱线弯曲成的张开线圈，在此，用握持纱线在织物中固定接结纱线，并防止因接结纱线引针退出收紧接结纱线时拉出接结纱线。

在一个案例中，该装置有一套或几套张力控制机构配置在每个缠绕纱线载器配置上，以调节缠绕纱线退绕时的张力。伴随着这一套或几套张力控制机构的止动机构用来防止打紧时缠绕纱线被拉出。

又一方面，本发明涉及一个与本装置相关联形成具有指定整合格式多层织物的方法，这个装置沿第一方向以多层叠加方式配置有多个缠绕纱线载器，而配置方式使每个缠绕纱线载器可以沿与第一方向相垂直的第二方向作相对运动，每个缠绕纱线载器上都有一组设置分散提供缠绕纱线的纱线卷装，这些缠绕纱线将构成一层缠绕纱线，而多个缠绕纱线载器一起将提供多层缠绕纱线，一个或多个缠绕纱线载器在相反方向的运动造成其上的缠绕纱线交叉而产生多个交叉点；多根相对于缠绕纱线载器配置的接结纱线引针；相对于这些接结纱线引针配置的握持纱线喂入针和带有针口的握持纱线引针；以及至少有一根打紧棒。

在一个案例中，方法包括以下各步骤(a)按整合格式沿第二方向运动至少一个缠绕纱线载器形成多个缠绕纱线交叉点；(b)在预定位置沿第一方向接结纱线引针穿过各缠绕纱线层引入并弯曲接结纱线形成张开线圈；(c)锁定引入的接结纱线把各缠绕纱线层穿层接结在一起；(d)在预定时刻穿过叉开的缠绕纱线至少插入一个打紧棒把接结纱线推向织口；(e)以预定速率卷取已形成的多层织物；(f)重复从(a)到(e)各步骤直到多层织物达到所要求的尺寸大小。

在一个案例中，锁定接结纱线由以下各步骤组成(a)穿过接结纱线线圈插入握持纱线引针；(b)退出接结纱线引针而不拉紧接结纱线把已形成的接结纱线圈留在织物外表面；(c)向里侧运动握持纱线喂入针，在握持纱线引针的针口中喂入握持纱线；(d)从接结纱线圈退出握持纱线引针使握持纱线锁入前一握持纱线线圈中；(e)在握持纱线引针进一步退出时收紧接结纱线；(f)沿圆周方向运动握持纱线引针到下一个接结纱线圈；(g)重复从(a)到(f)各步骤直到锁定收紧所有接结纱线圈。

在一个案例中，本方法还包括在引入步骤之前先打紧缠绕纱线层的步骤。

本发明提供了一个形成整体多层织物的方法。这种织物可以是各式各样的，其截面形状可以是恒定的也可以是变化的，其纤维取向和构成整体的整合格式可以是固定的也可以是变化的。在整体多层织物中，有二组系统的纱线，一组是缠绕纱线，另一组是接结纱线。缠绕纱线有多层。每层中，缠绕纱线与织物长度方向成一定角度，这个角度是指定的，可在0度与±90度之间变化。接结纱线把各缠绕纱线层穿层接结在一起。可以用一个握持纱线辅助系统锁定接结纱线。因为握持纱线的主要功能并不为织物结构提供强刚度而仅仅是固定接结纱线而也，诸如尼纶或涤纶之类的柔性纤维都可以用作握持纱线。形成每层缠绕纱线的纱线由放置在各个载器上的卷装提供。形成截面形状，纤维取向和整体格式均符合要求的织物需重复以下各操作步骤：按照整合格式运动各自缠绕纱线载器形成新的缠绕纱线交叉点；在所选择的位置穿过各缠绕纱线层引入并锁定接结纱线；推紧并收紧接结纱线形成织物，沿机器方向也即织物长度方向卷取长度可控的新形成织物。具有截面形状改变，纤维取向和整体格式变化的整体多层织物是通过在织物形成过程中控制参与纱线层数，缠绕纱线层相对运动距离以及接结纱线参与与否而构成的。

尽管会有变化和修改，但仅仅根据本公布提出新颖概念的精髓及其内涵，随着后文结合附图优先案例的阐述，本发明覆盖的方方面面将会显而易见的。

有益效果：本发明提供了一个形成整体多层织物的方法。这个方法克服了现有形成整体多层织物方法的上述各种局限性和缺点，部件的形状无论是简单还是复杂，都没有纱线的屈曲或扭曲。除各种优点外，本发明提供的方法还具备使用大纱线卷装，张力控制简单，易放大到大尺寸截面部件制造，以及能高度自动化等等特点。

四、附图说明

为了解释本发明原理，结合附图与文字阐述，说明本发明的一个或几个案例。只要可能，凡涉及到案例中同类部件，各附图采用同类标识号，其中：

图1是根据本发明一个案例用来制成多层织物的装置的示意图。

图2是根据本发明一个案例用来制成多层织物的流程图。

图3至图6是结合本发明一个案例装置用来制成多层织物一系列步骤的示意图。(a)装置的俯视图，(b)装置的剖面图。

图7是根据本发明一个案例制成(45/-45/0/90/-45/45)铺层管型织物的示意图，其中从内层到外层各层取向以度为单位表示。

图8是根据本发明所能形成织物的一些截面形状例子(a)-(i)。

五、具体实施方式

用后续例子更具体阐述本发明仅仅是为了说明而已，对那些熟悉本技术领域的人来说，一些变化衍生方法是显而易见的。现在详细阐述本发明一些案例。各附图中相像的标识号表示相同的对应部件。正如在这里阐述及后续的权利要求中用到的，除非特别指出，“一个”和“这个”的含义还包括多个的意思。此外，正如在这里阐述及后续的权利要求中用到的，除非特别指出，凡提到的部件就包括该部件的各方面、各部分。

无论在本发明上下文还是具体情况下用到，本阐述中用到的术语一般具有在其技术领域中原有的含义。在接下来或别处的阐述中，有些为阐述本发明用到的术语会作进一步的说明。包括谈到术语的例子，阐述中各处用到的例子仅仅是为了说明而已，丝毫没有任何限制本发明含义及其范围的意思。同样，本发明并不受在本阐述中给出例子的局限。

这里用到的，“左右”，“大约”或“约莫”一般是给出数值或范围的20％上下，更好是10％上下，而最好是5％上下。除非特别说明，这里提到的数值数量可以理解为“左右”，“大约”或“约莫”。

本文中所提及的“多层”，意思是至少2层；“多个”，意思是至少1个。

结合附图图1-图8，这里阐述的是本发明的一些举例。依据本发明的宗旨，正如在这里体现和广泛叙述的，本发明涉及到用由一组穿层纱线接结在一起并以指定角度配置的多层纱线形成整体多层织物，和形成整体多层织物的方法，根据对局部纤维结构和织物几何形状的要求，这种整体多层织物，其截面形状可以是固定的也可以是变化的，其纤维取向和构成整体的整合格式可以是固定的也可以是变化的。

根据本发明，整体多层织物可以用二组系统的纱线制成，一组是缠绕纱线，另一组是接结纱线。缠绕纱线有多层并以指定角度排列，这与织物长度方向的角度可在0度与±90度之间变化。用接结纱线把需要的缠绕纱线各层接结在一起。缠绕纱线层数可以按要求而变化但受到所用装置上缠绕纱线载器数的限制。在一个案例中，可以选用沿机器方向放置有合适几何形状的芯模使缠绕纱线层成形，从而做制成中空或带芯的织物。随着织物形成，能够在织物不同的位置改变每层内缠绕纱线的取向。

图1是根据本发明一个案例制成具有指定整合格式多层织物装置100的示意图。装置100有二个沿第一方向101以二层配置的缠绕纱线载器110a和110b，配置方式使每个缠绕纱线载器110a/110b能够沿与第一方向101相垂直的第二方向102a/102b作相对运动。多个纱线卷装120提供缠绕纱线130。提供给织物上每层缠绕纱线130的纱线卷装120间隔安置在各自缠绕纱线载器110a/110b上。图1所示范例中，用芯模103卷取已成织物112。缠绕纱线130的一端从纱线卷装120接入芯模103上的织物。二个缠绕纱线载器110a和110b在相反方向102a和102b的运动使其上的缠绕纱线130交叉而产生多个交叉点132。

在本案例中，缠绕纱线载器110a和110b能各自或协调分别沿方向102a和/或102b转动。缠绕纱线载器110a和110b环绕芯模103轴芯101转动。从而，形成管型或管状型织物。在其它案例中，缠绕纱线载器可以各自或协调一起沿与缠绕纱线载器配置/设置方向(第一方向)相垂直方向(第二方向)移动。在操作中，缠绕纱线载器的运动由控制系统控制。形成指定的整合格式是通过控制缠绕纱线层数，缠绕纱线载器相对运动距离，沿第一方向卷取织物的距离以及选择接结纱线参与与否达到的。

于是，所示范例中用二个缠绕纱线载器110a和110b，这样从二个缠绕纱线载器110a和110b输出的缠绕纱线130形成二层缠绕纱线。然而，使用本发明并不受缠绕纱线载器数量的限制。根据本发明，缠绕纱线载器数量决定可以制造织物的最多层数。

每个缠绕纱线载器通过周向运动如刚性圆盘载器的转动来确定各层中纱线以所需要的角度排列。缠绕纱线载器可以是刚性的也可以是柔性的。刚性载器可以是如范例中描述的圆盘也可以是其它几何形状。柔性的载器实例包括传送带，链条和在轨道上运行的机构等。

在缠绕过程中，提供缠绕纱线的卷装可以是一个卷装一根纱，也可以是一个卷装上多根纱在缠绕过程中输出多头。卷装可以是有边，交叉卷绕或其它结构型式。缠绕纱线卷装可以放置在载器的内表面，外表面，侧面或者里面。

在一个案例中，部分缠绕纱线载器可以由静止的筒子架供纱。这些缠绕纱线载器在织造过程中可处于静止状态，形成0°纱线层，或者这些缠绕纱线载器可以做来回运动形成有筋的织物。

每个缠绕纱线载器上可以配置一套或多套张力控制机构(没有显示)，以调节退绕时缠绕纱线的张力。止动机构，可以是单独部件，也可以是张力控制机构的一部分，用来防止因打紧时缠绕纱线被拉出。

装置100还有一根或多根相对于缠绕纱线载器110a和110b配置的接结纱线引针140，用来在预定位置沿第一方向101穿过各缠绕纱线层引入/插入接结纱线，从而把缠绕纱线各层穿层接结在一起。

在接结过程中，可以按照整合格式在适当的位置穿过各层缠绕纱线130引入并锁定接结纱线。也可以像缝纫一样，在新铺设的缠绕纱线130压紧后再在穿层方向引入接结纱线。以类似缝纫方法整合各层可能会导致一些缠绕纱线受损。于是，正如早前范例中说明的那样，在压紧之前，穿过新形成缠绕纱线130交叉点132之间的空隙引入接结纱线，可以避免损伤缠绕纱线。如何引入接结纱线有多个方案可选，包括各种针织机构，剑杆引纱机构，梭子和缝纫等等，不一一枚举。

在图1和图3至图6说明的案例中，用多根接结纱线引针140穿过缠绕纱线各层引入并弯曲接结纱线形成张开线圈。装置100还可能有相对于多根接结纱线引针140配置的握持纱线喂入针172和握持纱线引针174。当多根接结纱线引针140穿过各缠绕纱线层引入并弯曲接结纱线形成张开线圈时，握持纱线喂入针172和握持纱线引针174把握持纱线穿过张开的接结纱线线圈并在织物中锁定接结纱线。

为提高运转速度，装置100最好配置与缠绕纱线卷装数相同套数的接结纱线和握持纱线针。每套接结纱线引针和握持纱线引针的运动遵循控制系统的指令。最低限度需要一对针用于握持纱线。在这种情况下，每个织造循环中相对于缠绕纱线层这对针沿圆周方向走满一圈。

如图1所示，装置100还配置一根或多根打紧棒160，打紧棒160用来在预定时刻穿过缠绕纱线叉开处把接结纱线推向织口进行打紧运动。

在操作上，一根或多根打紧棒160在适当时刻穿过缠绕纱线130叉开处向织口105推紧缠绕纱线130打紧准备引入接结纱线。安排打紧运动先于引入接结纱线可以尽可能靠近织口引入接结纱线。合适的几何形状加上滑轮及低摩擦系数材料把打紧棒与缠绕纱线的摩擦及造成的损伤降至最低。另一个选择，除引入前打紧外，后打紧是在引入接结纱线后把刚引入的接结纱线推向织口105。虽然多根打紧棒有助于高效率的运转而青睐，类似的动作也可以用沿圆周方向运动的单根打紧棒完成。

装置100还配置有多个成形环，第一成型环151，第二成型环153和第三成型环155，成形环起到紧缩缠绕纱线层和在引入接结纱线和打紧运动中支撑缠绕纱线层的作用。在每个织物形成的循环中，这几个成形环的位置会变换。

此外，装置100上每根握持纱线引针140还可能配有辅助棒(没有显示)。辅助棒的作用是当把握持纱线穿过接结纱线圈时保持线圈张开，以及在穿入握持纱线后收紧接结纱线时不至于使接结纱线弯曲太多。

装置还可能有一套能形成握持纱线线圈包括有引针和喂纱器的针织机构。这握持纱线线圈穿过接结纱线弯曲张开成的线圈，其中，用握持纱线在织物中固定接结纱线，并防止因接结纱线引针退出收紧接结纱线时拉出接结纱线。

根据本发明，使用上述装置按照下列步骤能够制造出整体多层织物：首先，沿第二方向运动至少一个缠绕纱线载器形成多个缠绕纱线交叉点。这些运动由控制系统根据整合格式控制。然后，在预定位置沿第一方向穿过各缠绕纱线层插入即引入并锁定接结纱线。向多个缠绕纱线交叉点推紧接结纱线形成多层织物。卷取已形成的多层织物。重复以上各步骤直到多层织物达到所要求的尺寸大小。

缠绕纱线载器运动，接结纱线引入，打紧和卷取等各运动由控制系统同步协调，整个操作可以是连续也可以是步进的。

参阅图2和图3，特别是图2，列出了根据本发明一个案例制成多层织物的流程图。这个案例中使用6个环型缠绕纱线载器310a-310f。

开始运转之前，已在每个缠绕纱线载器310a，310b，310c，310d，310e和310f上放置好缠绕纱线卷装320，纱线一端系在沿芯模轴向301放置在成形环351内侧的芯模303上，芯模303的直径与要制造的管状织物312内径匹配。在步骤201，完成一切上机准备可以起动。完成一个循环有下列各步骤：在步骤211，按照设计/指定的织物格式，运动缠绕纱线载器310a-310f铺放缠绕纱线330。在一个案例中，缠绕纱线载器310a(顶部)和310f(底部)在正方向(逆时针)运动一步，缠绕纱线载器310b和310e在负方向(顺时针)运动一步，缠绕纱线载器310c动保持不动，缠绕纱线载器310d转一圈。在步骤213，缠绕纱线330止动器启动停止铺放缠绕纱线330。在步骤220，打紧棒360推向织口打紧然后退回。在步骤231，穿过缠绕纱线交叉点332间的叉开处引入接结纱线342。在步骤233，引入接结纱线342并由握持纱线371锁定。在步骤235，收紧松弛的接结纱线和握持纱线。在步骤237，控制系统(没标出)判定引入接结纱线是否完成。假如引入接结纱线还没完成，整个过程回到步骤231再重复。否则，在步骤240，缠绕纱线330止动器释放。然后，在步骤250，以指定速率移动芯模303即移动芯模303一预定距离，卷取已形成的多层织物。在步骤255，控制系统确定所需织物是否完成。若所需织物已完成，加工过程在步骤270终止。否则的话，若有需要根据结构整合要求在步骤260调整一些参数，整个过程再回到步骤211重复。

整个流程可以调整，整个操作可以是连续也可以是步进的。缠绕纱线载器速度(载器运动步长)和在机器方向织物卷取速度(芯模移动步长)二者合在一起确定了织物中局部纱线取向。相对于织物卷取速度改变纱线载器速度，能够按需要变化纱线取向。因此，通过在织物形成过程中调节缠绕和卷取的相对速度，有可能制造出各层铺设角度随长度变化的织物。为了缠绕接近90°的纱线层，应根据所需层厚减少从卷装上退出的有效纱线数或选用细一些的纱线。

图3至图6是根据本发明一个案例接结纱线引入和相应锁定机构的举例示意图。图中省略了附加部件和部件的其它动作，因为这些对熟悉本技术领域的人来说是显而易见的。多根接结纱线引针340穿过各缠绕纱线层330引入弯曲接结纱线342形成张开的线圈，这样握持纱线371可以穿过线圈锁定接结纱线342。每个握持纱线引针340还可能配有辅助棒(没有显示)。辅助棒的作用是当穿入握持纱线371时保持接结纱线线圈张开，以及在穿入握持纱线371后收紧接结纱线342同时限制接结纱线342的曲率。一套包括引针和喂纱器的针织机构形成握持纱线线圈，这握持纱线线圈穿过接结纱线弯曲张开的线圈。握持纱线371的目的是在织物312中固定接结纱线342，并防止因接结纱线引针340退出收紧接结纱线342时拉出接结纱线342。

形成握持纱线线圈锁住接结纱线各步骤(a)至(d)分别在图3至图6中说明，其程序如下：

如图3所示，在步骤(a)，转动缠绕纱线载器310a-310f释放出一定量的缠绕纱线330时，降低外成形环355以减少缠绕纱线330间的摩擦。在引入接结纱线之前，打紧棒360推紧缠绕纱线完成各层打紧，然后，提升外成形环355以压紧各层缠绕纱线。退出打紧棒360。

如图4所示，在步骤(b)，接结纱线引针340穿过缠绕纱线的叉开处并在织物312上表面留下张开的线圈345。握持纱线引针374穿过接结纱线线圈345。

如图5所示，在步骤(c)，接结纱线引针340从织物312上表面退出而不收紧接结纱线341。向里侧运动握持纱线喂入针372在握持纱线引针374的针口中喂入握持纱线371。

如图6所示，在步骤(d)，握持纱线引针374从接结纱线线圈345中退出把握持纱线371锁入前一握持纱线线圈中。进一步退出接结纱线引针340，收紧接结纱线341。

握持纱线引入机构沿圆周方向运动到下一个接结纱线位置，重复步骤(c)和(d)直到锁定收紧所有接结纱线341。芯模带着织物上移完成织物卷取。

重复以上各步骤直到完成整个织物。

在这个举例说明中，芯模带着已形成的织物上移，这样握持纱线(若不用握持纱线的话，就是接结纱线)线圈将露在织物外表面。相反，芯模和织物也可以通过成形环下移，这样由握持纱线(若不用握持纱线的话，就是接结纱线)形成的线圈将出现在织物内表面。

根据本发明，在任何时刻，控制系统决定每根接结纱线引入与否以及是否用握持纱线锁定。这样，即使在同一块织物内也能够按要求改变整合格式。

一个或多个缠绕纱线载器在相反方向的运动造成其上的缠绕纱线交叉而产生多个交叉点，最终影响织物格式。图7是根据本发明一个案例形成有(45/-45/0/90/-45/45)铺层管型织物的示意图，其中从内层到外层各层取向以度表示。

根据上面阐述的方法，也可以形成截面形状各式各样的织物。图8罗列了一部分例子。除能够做圆筒型管状结构(a)外，还有许多变化，生产的织物沿长度方向有不同或变化的截面形状。芯模也能够不是圆形截面以生产那些如(b)和(c)所示非圆形截面的织物。如图(d)所示，织物截面大小和形状也能够沿长度方向变化。另一个变化是，不用芯模改用成形机构，也能够制造如(e)平板形或其它截面形状(f)。平板形织物也可以用割开管状结构(a)的途径制成，而T型构造可以通过折叠管状结构(a)的途径形成。通常情况下，当载器保持一个方向运动时，各载器提供的缠绕纱线在织物中形成连续的纱线层。然而，有意识在载器上适当位置配置卷装，让载器来回运动，可以铺设不连续的纱线层。一层或多层这种不连续的纱线层在织物上形成筋(g)。筋的宽度，高度和间隔可以按要求变化。筋可以在织物外侧，内侧或二侧都有。带有筋的平板形织物(h)可以通过割开管状结构(g)的途径获得。变换截面上不同位置的轴向(0度)纱线数量，或者有些缠绕纱线层不铺完整，或二者兼有，能够制造在同一截面内厚度变化的织物(i)。

总之，除其它外，本发明详细叙述了制成以指定角度配置在各层并由一组穿层纱线接结成一体的缠绕纱线组成的整体多层织物的装置和方法。根据对局部纤维结构和织物几何形状的要求，这种整体多层织物，其截面形状可以是固定的也可以是变化的，其纤维取向和构成整体的整合格式可以是固定的也可以是变化的。

上文中本发明范例的阐述仅仅是为了说明和叙述的方便，丝毫没有仅此而也也没有把本发明仅局限于已叙述范例的企图。鉴于上文的讲解，可以衍生出更多设计方案。

案例的选择和阐述是为了解释本发明的原理及其用途，那些熟悉本领域的人们可以联想出更多。对那些熟悉本发明领域的人们来说，根据本发明的精髓及其内涵，别的案例将会显而易见的。因此，本发明的内涵是由权利要求而不是由上文说明及其中阐述范例界定。

Claims (21)

1.用缠绕纱线和接结纱线形成具有指定整合格式多层织物的方法，其特征在于方法包括下列步骤：

a.沿第一方向以多层叠加方式配置多个缠绕纱线载器，配置方式使每个缠绕纱线载器可以沿与第一方向相垂直的第二方向作相对运动，每个缠绕纱线载器都配有一组提供缠绕纱线的纱线卷装，这些缠绕纱线将构成一层缠绕纱线，从而多个缠绕纱线载器上的缠绕纱线将一起形成多层缠绕纱线；

b.按整合格式沿第二方向运动至少一个缠绕纱线载器以形成多个缠绕纱线交叉点；

c.在预定位置沿第一方向穿过各缠绕纱线层引入并锁定接结纱线；

d.把接结纱线推向多层织物的织口；

e.卷取已形成的多层织物；

f.重复从(b)到(e)各步骤直到多层织物达到所要求的尺寸大小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于配置多层缠绕纱线载器的方式能使缠绕纱线以指定的角度铺设在缠绕纱线各层，这相对于第一方向也即所形成多层织物长度方向的指定角度可在0度与±90度之间变化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于相对于缠绕纱线载器配置的多根接结纱线引针携带接结纱线，在预定位置沿第一方向穿过各缠绕纱线层引入接结纱线，从而把缠绕纱线各层穿层接结在一起。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括在卷取步骤之前收紧松弛的接结纱线。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过控制参与接结的缠绕纱线层数，缠绕纱线载器相对运动大小，织物卷取长度以及操作中接结纱线参与与否，来形成指定的整合格式。

6.根据权利要求1方法制成的织物结构，其特征在于织物结构具有各种截面形状，在其中，织物结构壁厚是均匀的或是变化的。

7.根据权利要求6所述的织物结构，其特征在于所述织物结构具有的各种截面形状为中空圆形、中空椭圆形、中空矩形或T形。

8.制成具有指定整合格式多层织物的装置，其特征在于包含有：

a.沿第一方向以多层叠加方式配置有多个缠绕纱线载器，而配置方式使每个缠绕纱线载器可以沿与第一方向相垂直的第二方向作相对运动，每个缠绕纱线载器上都有一组提供缠绕纱线的纱线卷装，这些缠绕纱线将构成一层缠绕纱线，而多个缠绕纱线载器上的缠绕纱线将一起形成多层缠绕纱线，一个或多个缠绕纱线载器在相反方向的运动产生多个其上缠绕纱线的交叉点；

b.相对于缠绕纱线载器配置的多根接结纱线引针在预定位置沿第一方向穿过各缠绕纱线层引入接结纱线，从而把缠绕纱线各层穿层接结在一起；

c.至少用一根打紧棒穿过叉开的缠绕纱线在预定时间打紧把接结纱线推向织口。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于还包含有几个成形环，这些成形环用来紧缩缠绕纱线层并在把引入的接结纱线推紧时支撑缠绕纱线层，在其中，在每个织物形成的循环中，这几个成形环的位置会变换。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于还包含有相对于多根接结纱线引针配置的握持纱线喂入针和握持纱线引针，从而，当这些接结纱线引针贯穿各缠绕纱线层引入接结纱线并形成接结纱线圈时，握持纱线引针和握持纱线喂入针把握持纱线穿过接结纱线张开的线圈并在织物中锁定接结纱线。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于还包含有每根接结纱线引针配有辅助棒，辅助棒的作用是在插入握持纱线时保持接结纱线圈张开，以及在插入握持纱线后收紧接结纱线时不使接结纱线弯曲太多。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于还包含有一套能形成握持纱线线圈包括有引针和喂纱器的针织机构，这握持纱线线圈穿过接结纱线弯曲张开成的线圈，其中，用握持纱线固定接结纱线，并防止因接结纱线引针退出收紧接结纱线时拉出接结纱线。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于还包含有一套或几套张力控制机构配置在每个缠绕纱线载器配置上，以调节缠绕纱线退绕时的张力。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于还包含有伴随着这一套或几套张力控制机构的止动机构以防止打紧时缠绕纱线被拉出。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于每个缠绕纱线载器可以沿第二方向转动或平动。

16.与装置相关连制成具有指定整合格式多层织物的方法，其特征在于包含有：

a.沿第一方向以多层叠加方式配置多个缠绕纱线载器，配置方式使每个缠绕纱线载器可以沿与第一方向相垂直的第二方向作相对运动，在其中，每个缠绕纱线载器上都有一组提供缠绕纱线的纱线卷装，这些缠绕纱线将构成一层缠绕纱线，从而多个缠绕纱线载器上的缠绕纱线将一起形成多层缠绕纱线，而

一个或多个缠绕纱线载器在相反方向的运动产生其上缠绕纱线的多个交叉点；

b.相对于缠绕纱线载器配置的多根接结纱线引针；

c.至少有一根打紧棒；

在其中，方法包含步骤有：

a.按整合格式沿第二方向运动至少一个缠绕纱线载器以形成多个缠绕纱线交叉点；

b.在预定位置沿第一方向穿过各缠绕纱线层插入多根接结纱线引针，穿过各缠绕纱线层引入接结纱线，接结纱线弯曲而成张开线圈；

c.锁定插入的接结纱线从而把缠绕纱线各层穿层系紧在一起；

d.在预定时间穿过叉开的缠绕纱线至少插入一根打紧棒打紧，把接结纱线推向织口；

e.以预定速率卷取已形成的多层织物；

f.重复从(a)到(e)各步骤直到多层织物达到所要求的尺寸大小。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述装置还包含有相对于多根接结纱线引针配置的握持纱线喂入针和带有针口的握持纱线引针。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于锁定接结纱线包含的步骤有：

a.穿过接结纱线线圈插入握持纱线引针；

b.退出接结纱线引针而不拉紧接结纱线把已形成的接结纱线圈留在织物上表面；

c.向里侧运动握持纱线喂入针把握持纱线喂入握持纱线引针的针口；

d.从接结纱线圈退出握持纱线引针使握持纱线套入前一握持纱线线圈并固定；

e.在握持纱线引针继续退出时收紧接结纱线；

f.沿圆周方向运动握持纱线引针到下一个接结纱线圈；

g.重复从(a)到(f)各步骤直到锁定收紧所有接结纱线圈。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述引入接结纱线的预定位置与刚形成的缠绕纱线交叉点界定的叉开处相对应。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于还包含在引入纱线步骤之前，推紧缠绕纱线的步骤。

21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于每个缠绕纱线载器可以沿第二方向转动或平动。

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