CN106988009A - 一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，包括底板，底板的上方设有环形的顶板，顶板与底板之间沿竖直方向设有支柱，顶板的边缘处均匀分布有一圈变径机构，各变径机构通过一根同步齿形带a连接，顶板上设有打紧机构，打紧机构的边缘处设有一组打结机构，底板与顶板之间设有丝杠a，丝杠a上设有旋转机构A，底板上设有旋转机构B；变径机构和打结机构通过驱动装置A提供动力，打紧机构、旋转机构B与旋转机构A均通过驱动装置B提供动力。解决了现有三维筒状织物采用编织方式织造，存在的织造效率低下的问题。

Description

一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机

技术领域

本发明属于纺织机械与复合材料成型技术领域，涉及一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机。

背景技术

三维筒状复合材料作为三维机织复合材料的子类，在工程应用中有着举足轻重的地位。采用树脂基高强度纤维(如碳纤维、玻璃纤维等)制成的三维管状结构件具有质量轻、比刚度与比强度高、耐疲劳性能优异、耐腐蚀性能好等特点。可用于制作各种输送管道、衬套、罩壳、超耐高温隔热管等产品，在能源输送、环境保护、化学化工、航空航天、生物化工、土木建筑、体育文娱等多个领域有着广泛的应用前景。现阶段普通二维织机和三维织机只能用于平面织物或者具有一定厚度的织物，不能织造既具有三维交织结构、又呈三维曲面形状的筒状织物；圆织机只能织造塑料编织袋、水龙带等单层空心圆筒形织物，不能织造多层厚度的三维筒状织物，且现有针对三维筒状织物的织造方法多采用编织技术，其织造效率低下，无法满足市场需求。同时现有三维筒状织机，都因缺乏打紧机构，只能通过周向纱的张力引起的绑缚力产生不稳定的打紧力，从而导致织造过程中无法稳定控制增强体质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，解决了现有三维筒状织物采用编织方式织造，存在的织造效率低下的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，包括底板，底板的上方设有环形的顶板，顶板与底板之间沿竖直方向设有支柱，顶板的边缘处均匀分布有一圈变径机构，各变径机构通过一根同步齿形带a连接，顶板上设有打紧机构，打紧机构的边缘处设有一组打结机构，底板与顶板之间设有丝杠a，丝杠a上设有旋转机构A，底板上设有旋转机构B；变径机构和打结机构通过驱动装置A提供动力，打紧机构、旋转机构B与旋转机构A均通过驱动装置B提供动力。

本发明的特点还在于，

其中支柱为三根，且三根支柱呈三角形分布。

其中丝杠a为三根，且三根丝杠a呈三角形分布。

其中打紧机构包括环状的侧挡板a，侧挡板a的底部固定在顶板的上表面，侧挡板a的内侧壁设有推力轴承a，推力轴承a的外圈加工有齿圈，推力轴承a外部的齿圈与齿轮a啮合，齿轮a套接在竖直设置的花键轴a，花键轴a与驱动装置B连接，推力轴承a的上表面设有固定有槽环a，槽环a的上表面开设有一圈凹槽a，槽环a的凹槽a上设有指状扣片，槽环a的上方设有环状的盖板a，盖板a的底面分别同轴设有环形轨道a和环形轨道b，环形轨道a和环形轨道b均与指状扣片配合，盖板a的底部固定在侧挡板a的上表面，盖板a、侧挡板a及顶板固接起来组成了推力轴承a及槽环a的保护外壳；

其中指状扣片包括长方形的支板a，支板a竖直插在凹槽a内，支板a的上表面沿长度方向分别开设有两个凹槽b,环形轨道a和环形轨道b分别安装在两个凹槽b内，支板a的一端连接有指杆，指杆伸入槽环a的内圈；

其中环形轨道a上有一段向外凸出的圆弧轨a，环形轨道b上有一端向外凸出的圆弧轨b，圆弧轨a高于圆弧轨b。

其中打结机构靠近圆弧轨b的一侧设置。

其中变径机构包括竖直设置的主轴a，主轴a的下端设有带轮a，带轮a的外部加工有齿圈，主轴a的上端套接有圆锥齿轮a，圆锥齿轮a与圆锥齿轮b啮合，圆锥齿轮b套接在丝杠b的一端，丝杠b的另一端安装在滑板下端，且滑板可在丝杠b上来回移动；滑板的上端连接长杆的一端，长杆的另一端沿水平方向设有弧形板，弧形板位于槽环a的内圈且位于指状扣片的上方，丝杠b和长杆均通过支座a支撑；

其中相邻两个带轮a之间设有带轮b,且带轮b固定在顶板的底部。

其中驱动装置A包括电机a，电机a的电机轴上设有带轮c，带轮c的外圈加工有齿圈，同步齿型带分别将带轮c、各带轮b及各变径机构上的带轮a套接在一起，同步齿形带a内壁的齿形分别与带轮a上的齿圈及带轮c的齿圈配合，同步齿形带a的外壁与带轮b接触。

其中打结机构包括底座，底座底面设有滑槽，盖板a的顶部设有与滑槽配合的滑轨b，底座的一条侧边上沿竖直方向设有支板b,支板b的外侧设有丝杠c，丝杠c的一端设有圆锥齿轮c，圆锥齿轮c与圆锥齿轮d啮合，圆锥齿轮d安装在竖直设置的主轴b上端，主轴b的下端设有带轮d，带轮d的外圈加工有齿圈，电机a的主轴上还套接有带轮e，带轮e的外圈加工有齿圈，带轮e和带轮d通过同步齿形带b连接；

丝杠c上设有丝杠螺母，丝杠螺母上连接转轴的一端，支板b上设有通孔a，转轴的另一端穿过通孔a伸入支板b的内侧，且转轴的另一端安装有圆锥齿轮e，转轴上套接有螺母A，螺母A恰好卡在通孔a处对转轴进行定位，圆锥齿轮e的锥面上连接连杆的一端，连杆的另一端滑块，滑块嵌在滑轨a中，滑轨a设置在支座b的一侧，滑轨a上还设有针杆，针杆的一端设有织针，织针指向槽环的内圈且位于弧形板的上方；

底座的另一侧边上沿竖直方向设有支板c,支板c上设有通孔b，通孔b中设有花键轴b，花键轴b的一端设有圆锥齿轮f，圆锥齿轮f与圆锥齿轮e啮合，花键轴b上还套接有圆锥齿轮g，圆锥齿轮g与圆锥齿轮h啮合，圆锥齿轮h位于花键轴a的顶部；花键轴b上套接有螺母B，螺母B恰好卡在通孔b处对花键轴b进行定位。

其中旋转机构A包括环形中板，环形中板的上方从下至上依次设有推力轴承b和双层支撑板，双层支撑板包括圆形底盘，圆形底盘的上方设有槽环b，槽环b的上表面开设有一圈凹槽c，底盘与槽环b之间通过支杆支撑，底盘固定在推力轴承b的上表面，推力轴承b的外圈加工有齿圈，且推力轴承b的外圈与齿轮b啮合，底盘上设有环形的盖板b，盖板b的底部固定在中板的上表面。

其中旋转机构B包括齿轮c，齿轮c的中心处设有定位柱，且齿轮c可绕定位柱转动，定位柱设置在底板的中心处，齿轮c与齿轮d啮合，齿轮d套接在花键轴a上，齿轮c的上方设有槽环c，槽环c的上表面开设有一圈凹槽d，槽环c的底部与齿轮c的上表面固接。

本发明的有益效果是，本发明提出的三维筒状织机，其采用针织方法提高了织造效率的同时，采用了新的打紧机构，使其织造出的织物高度致密不影响产品的几何形状和质量，并具有良好的稳定性，本装置能织造组织结构为三维交织结构、外形呈三维曲面空心形状的织物，并具有适应性好，结构简单、操作容易，符合现代设备设计要求的特点。

附图说明

图1是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机的结构示意图；

图2是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中打紧机构的爆炸示意图；

图3是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中指状扣片的结构示意图；

图4是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中环形轨道a、环形轨道b与指状扣片配合的结构示意图；

图5是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中环形轨道a、环形轨道b与指状扣片配合的局部结构示意图；

图6是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中变径机构的结构示意图；

图7是图6中圆锥齿轮a与圆锥齿轮b配合的结构示意图；

图8是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中相邻两个弧形板的拼接结构示意图；

图9是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中各变径机构的弧形板形成的环形结构示意图；

图10是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中顶板的仰视图；

图11是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机驱动装置A与变径机构连接的结构示意图；

图12是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中打结机构的结构示意图；

图13是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机驱动装置A中电机a与带轮e连接的结构示意图；

图14是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中驱动装置B与花键轴a连接的结构示意图；

图15是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中旋转机构A的结构示意图；

图16是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机织造的三维筒状织物构造图；

图17是本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机中打结机构的打结过程示意图。

图中，1.底板，2.顶板，3.丝杠a，4.同步齿形带a，

5.打紧机构，5-1.侧挡板a，5-2.推力轴承a，5-3.齿轮a，5-4.花键轴a，5-5.槽环a，5-6.凹槽a；

5-7.指状扣片，5-7-1.支板a，5-7-2.凹槽b，5-7-3.指杆；

5-8.盖板a，5-9.环形轨道a，5-10.环形轨道b，5-11.支板a，5-12.圆弧轨a，5-13.圆弧轨b，

6.变径机构，6-1.主轴a，6-2.带轮a，6-3.圆锥齿轮a，6-4.圆锥齿轮b，6-5.丝杠b，6-6.滑板，6-7.长杆，6-8.弧形板，6-9.支座a，6-10.带轮b；

7.驱动装置A，7-1.带轮c，7-2.电机a，

8.打结机构，8-1.底座，8-2.支板b，8-3.丝杠c，8-4.圆锥齿轮c，8-5.滑槽，8-6.圆锥齿轮d，8-7.主轴b，8-8.带轮d，8-9.带轮e，8-10.同步齿形带b，8-11.转轴，8-12.圆锥齿轮e，8-13.螺母A，8-14.连杆，8-15.滑块，8-16.滑轨a，8-17.支座b，8-18.针杆，8-19.织针，8-20.支板c，8-21.花键轴b，8-22.圆锥齿轮f，8-23.圆锥齿轮g，8-24.圆锥齿轮h，8-25.螺母B；

9.驱动装置B，9-1.电机b，9-2.带轮f，9-3.带轮g，9-4.同步齿形带；

10.旋转机构A，10-1.中板，10-2.推力轴承b，10-3.底盘，10-4.槽环b，10-5.支杆，10-6.齿轮b，10-7.盖板b，10-8.滚轮；

11.旋转机构B，11-1.齿轮c，11-2.定位柱，11-3.齿轮d，11-4.槽环c；

12.支柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，如图1所示，包括底座1，底座1的上方设有环形的顶板2，顶板2与底座1之间沿竖直方向设有支柱12，顶板2的边缘处均匀分布有一圈变径机构6，各变径机构6通过一根同步齿形带a4传动连接，顶板2上设有打紧机构5，打紧机构5的边缘处设有一组打结机构8，底座1与顶板2之间设有丝杠a3，丝杠a3上设有旋转机构A10，底板1上设有旋转机构B11；变径机构6和打结机构8通过驱动装置A7提供动力，打紧机构5、旋转机构B11与旋转机构A10均通过驱动装置B9提供动力。

其中支柱12为三根，且三根支柱12呈三角形分布。

其中丝杠a3为三根，且三根丝杠a3呈三角形分布。

如图2所示，打紧机构5包括环状的侧挡板a5-1，侧挡板a5-1的底部固定在顶板2的上表面，侧挡板a5-1的内侧壁设有推力轴承a5-2，推力轴承a5-2的外圈加工有齿圈，推力轴承a5-2外部的齿圈与齿轮a5-3啮合，齿轮a5-3套接在竖直设置的花键轴a5-4，花键轴a5-4与驱动装置B9连接，推力轴承a5-2的上表面固定有槽环a5-5，槽环a5-5的上表面开设有一圈凹槽a5-6，槽环a5-5的凹槽a5-6上设有指状扣片5-7，槽环a5-5的上方设有环状的盖板a5-8，盖板a5-8的底面分别同轴设有环形轨道a5-9和环形轨道b5-10，环形轨道a5-9和环形轨道b5-10均与指状扣片5-7配合，盖板a5-8的底部固定在侧挡板a5-1的上表面，盖板a5-8、侧挡板a5-1及顶板2固接起来组成了推力轴承a5-2及槽环a5-5的保护外壳。

如图3所示，指状扣片5-7包括长方形的支板a5-7-1，支板a5-7-1竖直插在凹槽a5-6内，支板a5-7-1的上表面沿长度方向分别开设有两个凹槽b5-7-2，如图4所示，环形轨道a5-9和环形轨道b5-10分别安装在两个凹槽b5-7-2内，支板a5-7-1的一端连接有指杆5-7-3，指杆5-7-3伸入槽环a5-5的内圈。

环形轨道a5-9上有一段向外凸出的圆弧轨a5-12，环形轨道b5-10上有一端向外凸出的圆弧轨b5-13，如图5所示，圆弧轨a5-12高于圆弧轨b5-13。

如图6所示，变径机构6包括竖直设置的主轴a6-1，主轴a6-1的下端设有带轮a6-2，带轮a6-2的外部加工有齿圈，如图7所示，主轴a6-1的上端套接有圆锥齿轮a6-3，圆锥齿轮a6-3与圆锥齿轮b6-4啮合，圆锥齿轮b6-4套接在丝杠b6-5的一端，丝杠b6-5的另一端安装在滑板6-6下端，且滑板6-6可在丝杠b6-5上来回移动；滑板6-6的上端连接长杆6-7的一端，长杆6-7的另一端沿水平方向设有弧形板6-8(弧形板6-8沿径向水平设置)，弧形板6-8位于槽环a5-5的内圈且位于指状扣片5-7的上方，丝杠b6-5和长杆6-7均通过支座a6-9支撑；

如图8所示，每个弧形板6-8上设有若干个横向缝隙，每个弧形板6-8交错穿插在与自身相邻的弧形板6-8的缝隙中；

如图9所示，各变径机构6上的弧形板相互交错连接构成一个圆环；

如图10所示，相邻两个带轮a6-2之间设有带轮b6-10，且带轮b6-10固定在顶板2的底部。

如图11所示，驱动装置A7包括电机a7-2，电机a7-2的电机轴上设有带轮c7-1，带轮c7-1的外圈加工有齿圈，同步齿形带a4分别将带轮c7-1、各带轮b6-10及各变径机构6上的带轮a6-2传动连接在一起，同步齿形带a4内壁的齿形分别与带轮a6-2上的齿圈及带轮c7-1的齿圈配合，同步齿形带a4的外壁与带轮b6-10接触。

如图12所示，打结机构8包括底座8-1，底座8-1底面设有滑槽8-5，盖板a5-8的顶部设有与滑槽8-5配合的滑轨b，底座8-1的一条侧边上沿竖直方向设有支板b8-2,支板b8-2的外侧设有丝杠c8-3，丝杠c8-3的一端设有圆锥齿轮c8-4，圆锥齿轮c8-4与圆锥齿轮d8-6啮合，圆锥齿轮d8-6安装在竖直设置的主轴b8-7上端，主轴b8-7的下端设有带轮d8-8，带轮d8-8的外圈加工有齿圈，电机a7-2的主轴上还套接有带轮e8-9(参见图13)，带轮e8-9的外圈加工有齿圈，带轮e8-9和带轮d8-8通过同步齿形带b8-10传动连接；

丝杠c8-3上设有丝杠螺母，丝杠螺母上连接转轴8-11的一端，支板b8-2上设有通孔a，转轴8-11的另一端穿过通孔a伸入支板b8-2的内侧，且转轴8-11的另一端安装有圆锥齿轮e8-12，转轴8-11上套接有螺母A8-13，螺母A8-13恰好卡在通孔a处对转轴8-11进行定位(使转轴8-11只能转动不能径向移动)，圆锥齿轮e8-12的锥面上连接连杆8-14的一端，连杆8-14的另一端滑块8-15，滑块8-15嵌在滑轨a8-16中，滑轨a8-16设置在支座b8-17的一侧，滑轨a8-16上还设有针杆8-18，针杆8-18的一端设有织针8-19，织针8-19指向槽环a5-5的内圈且位于弧形板6-8的上方；

底座8-1的另一侧边上沿竖直方向设有支板c8-20,支板c8-20上设有通孔b，通孔b中设有花键轴b8-21，花键轴b8-21的一端设有圆锥齿轮f8-22，圆锥齿轮f8-22与圆锥齿轮e8-12啮合，花键轴b8-21上还套接有圆锥齿轮g8-23，圆锥齿轮g8-23与圆锥齿轮h8-24啮合，圆锥齿轮h8-24位于花键轴a5-4的顶部；花键轴b8-21上套接有螺母B8-25，螺母B8-25恰好卡在通孔b处对花键轴b8-21进行定位。

如图14所示，驱动装置B9包括电机b9-1，电机b9-1的主轴上套接有带轮f9-2，花键轴a5-4上套接有带轮g9-3，带轮f9-2和带轮g9-3之间通过同步齿形带c9-4连接。

如图15所示，旋转机构A10包括环形中板10-1，环形中板10-1的上方从下至上依次设有推力轴承b10-2和双层支撑板，双层支撑板包括圆形底盘10-3，圆形底盘10-3的上方设有槽环b10-4，槽环b10-4的上表面开设有一圈凹槽c，底盘10-3与槽环b10-4之间通过支杆10-5支撑，底盘10-3固定在推力轴承b10-2的上表面，推力轴承b10-2的外圈加工有齿圈，且推力轴承b10-2的外圈与齿轮b10-6啮合，底盘10-3上设有环形的盖板b10-7，盖板b10-7的底部固定在中板10-1的上表面。

其中中板10-1的边缘处均匀分布有三个滚轮10-8，三个滚轮10-8分别与三根支柱12接触，中板10-1上还均匀设有三个通孔c，三根丝杠a3分别从三个通孔c中穿过。

旋转机构B11(参见图1)包括齿轮c11-1，齿轮c11-1的中心处设有定位柱11-2，且齿轮c11-1可绕定位柱11-2转动，定位柱11-2设置在底板1的中心处，齿轮c11-1与齿轮d11-3啮合，齿轮d11-3套接在花键轴a5-4上，齿轮c11-1的上方设有槽环c11-4，槽环c11-4的上表面开设有一圈凹槽d，槽环c11-4的底部与齿轮c11-1的上表面固接。

本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，织造的三维筒状织物如图16所示，与传统三维圆织机不同，本发明设计的织机没有开口机构，而依靠将垂纱预浸树脂固化成具有一定刚性的纱线棒来形成开口。织造开始前将若干等长度的刚性纤维棒按预先设计好的织物结构排列成圆环形。周向纱和径向纱交替喂入刚性纤维棒的间隙。在织造开始后，周向纱在固定的位置被引入到垂纱形成的环形通道内。径向纱则由径向打结机构8将垂纱绑缚成结。随着织造的进行形成的织物不断沿轴转动的同时织造好的螺旋纱线层不断地被打紧。最终形成完成致密的织物。成形过程主要分为三个步骤：

(1)轴向棒料的生产：玻璃纤维预浸胶加热固化成玻璃纤维与酚醛的复合材料，成为有良好弹性的刚性棒料。并捻固化的纱线直径应达到织物对垂纱的要求。严格控制棒料的直径和质量。

(2)轴向棒料的安装：采用手工或半自动穿经机把全部轴向棒料(垂纱)按照织物组织工艺要求，固定在设计位置。

(3)周向纱和径向纱的引入与成结：周向纱和径向纱从纱筒上退下，经张力装置形成稳定的张力后，从织口引入，由径向设置的打结机构8形成链式线圈。

由三维筒状织物的织造原理可知，三维筒状织机主要实现三个运动，分别是径向打结机构的径向往复运动和旋转机构的间歇旋转运动，以及打紧机构的轴向运动。主要通过本径向打结机构、旋转机构、打紧机构以及变径机构来实现。

本发明一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，通过三组纱线来进行三维织造，分别为垂纱、周向纱、径向纱。在织造开始前轴向纱被固定在弧形板6-8和齿轮c11-1之间，并排列呈环形连续均匀分布。随着电机b9-1的启动，旋转机构A10和旋转机构B11以恒定的速度转动。周向纱在固定的织造平面从管筒(未显示)被引入，沿着轴向纱形成的同心圆通道内，铺放于一圈指状扣片5-7上。由于旋转机构A10和旋转机构B11的作用，最终周向纱会呈环形在此形成平坦的没有张力的周向螺旋纱线层。径向纱在固定的织造平面被引入后，在织造的发生点，针杆8-18上的织针8-19通过纬编成圈法把径向纱打结封闭的链式环，围住轴向纱构成的径向螺旋纱线层。此纱线层位于轴向纱和连续落下的周向纱线层之间。当螺旋纱线层形成织物时，指状扣片5-7向下打紧新形成的周向与径向纱线层，被打紧的纱线层叠放在槽环b10-4上沿着轴向纱逐渐向下运动。打结机构8主要负责将径向纱用链式成圈法打结成链圈捆绑住垂纱。

打结机构8的运动原理为：在织造开始前垂纱先按圆环形排列好，并被固定于槽环c11-4上，周向纱的起始端被固定在垂纱的间隙中。随着织造过程的进行，圆盘不断旋转，周向纱不断从纱架上退下。在织口被引入到垂纱排列形成的环形通道内，缠绕在垂纱上，径向纱则由织针8-19的径向运动配合垂纱的周向运动，不断形成纱线环。

打结过程主要分为以下几个过程。

(a)引针，退圈过程，参见图17(a)：

此过程为上一循环的终止时刻，即新循环的起始时刻，此时织针离径向纱最远，并开始向径向纱靠近。此过程中，处于钩针下的旧线圈会退到针舌下的针杆上。由于垂纱和线圈形成的阻力，原先闭合在弯钩上的活舌打开。方便针钩勾住新的纱线。

(b)勾纱过程，参见图17(b)：

随着舌针继续向前运动，舌针的前端会与径向纱接触。此时织针与径向纱距离最近。由于径向纱被限定在略低于舌针的水平面，且舌针的前端呈纺锤形。径向纱在与舌针接触后，会产生一定压力，随着舌针的继续运动，此压力会把径向纱压入进弯钩中，如此舌针顺利勾住新的径向纱。

(c)弯纱过程，参见图17(c)：

勾住径向纱的舌针会改变方向，向远离径向的方向运动，使针钩接触到的新纱线弯曲成圈。继续运动时，由于套圈的阻力，原先呈打开状态的活舌会闭合在弯钩上，防止弯钩勾住旧线圈。

(d)脱圈，成圈过程，参见图17(d)：

随着织针8-19继续远离径向纱，旧线圈会从针头上脱下套在新线圈上，与此同时旋转机构A10和旋转机构B11，旋转一个针步的距离，使新线圈达到规定的大小，并把新的垂纱送入织口，随后旋转机构A10和旋转机构B11保持静止，织针运动到离径向纱最远距离。

经过此上述(a)、(b)、(c)、(d)4个过程产生了一个循环，每个循环将捆绑住一组新的垂纱。由于垂纱在做周向运动，当垂纱沿主轴旋转一周后，每组垂纱都会被绑缚住。这种链式成圈法会产生出一层环形纱线层，如此完成一层织物的成形。当完成一层的织造后，垂纱会沿轴向下降相应高度，这时新一层的织造将开始。如此循环，最终周向纱和径向纱形成的链圈会呈螺旋形绑缚住垂纱，形成完整的织物。

打结机构8除了和旋转机构A10和旋转机构B11相互关联外，还同时需与变径机构6配合。当织造圆锥状织物等变截面产品时，打结机构8也需随产品直径的变化，打结机构8底部的滑槽8-5随着滑轨b织造平面作相应的径向移动。打结机构8的运动过程的控制由电机a7-2控制，电机a7-2通过同步齿形带b8-10将动力传送至主轴b8-7，主轴b8-7通过圆锥齿轮c8-4和圆锥齿轮d8-6，带动丝杠c8-3转动，丝杠c8-3通过丝杠螺母与支板b8-2连接，并随着底座8-1在滑轨b上来回移动，且在圆锥齿轮g8-23与圆锥齿轮h8-24啮合的同时，圆锥齿轮g8-23可沿花键轴b8-21进行轴向位移，故保证了打结机构8在做径向位移的同时不影响动力传输。

旋转机构A10和旋转机构B11也为织机的核心机构之一。其主要作用是送料。即为了配合径向打结机构链式成圈法的顺利进行，在织造过程中，当织针8-19顺利绑缚住一组垂纱时，需要旋转机构A10和旋转机构B11旋转一个针步的角度，将新的未绑缚住的垂纱送入织口，进行成圈。同时当一层圆截面的纱线织造完成时，也需要将纱线打紧后沿轴向下降一个螺距高度，以利于下一层纱线的织造。此外纱线的打紧也由需旋转机构A10和旋转机构B11的配合。

当一层新的周向纱与径向纱形成后，会呈疏松形态铺放在旧的纱线层之上。为了形成组织结构紧凑的织物，需要在新的纱线层上施加沿轴向向下的稳定打紧力。此过程由打紧机构5来实现。

打紧机构5中的指状扣片5-7在织造时，除了能使轴向纱保持整齐的间距外，它还能使织好的叠在双层支撑板上的纱线层向下滑动，并打紧。指状扣片5-7分布于槽环b10-4上绕着丝杠a3和织好的织物一起旋转。指状扣片5-7靠在第一层纱线上，并把它们向下压(与此同时新织好的第二层纱线会覆盖在指状扣片5-7上)。当它们在缺口区域遇到圆弧轨a5-12和圆弧轨b5-13时，指状扣片5-7会在圆弧轨a5-12和圆弧轨道b5-13处被抬起且缩回。因此它们摆脱了压在它们之上的已经织好的第二层纱线，并反压于其之上，以便于和双层支撑板配合使纱线层向下运动。如此反复，每新织好一层纱线层，指状扣片5-7就打紧下压一层纱线层。

为了使指状扣片5-7不断地保持较恒定的打紧力，在槽环a5-5之上还设置有一个固定的水平压力板盖板a5-8，以限制指状扣5-7片在一个恒定的水平线上并使指状扣片5-7把已经织入的纱线控制在一个合适的压力下。通过在每个循环内保持双层支撑板相对于固定平面下降的高度与纱线层在厚度方向被压紧的高度相同，于是织物获得恒定的打紧力。

为了增强产品柔性制造的能力，使织机具备生产多种系列产品的能力，即可生产不同直径，不同形状的变截面织物。织机需要变径机构来实时控制织物截面直径。变径机构6主要分为两部分，第一部分负责控制打结机构进行径向位移，第二部分负责控制垂纱纱线棒的径向位移。其中第二部分通过电机a7-2控制运动，电机a7-2转动后，通过同步齿形带a4传至各变径机构的带轮a6-2处，带轮a6-2带动圆锥齿轮a6-3与圆锥齿轮b6-4转动，圆锥齿轮b6-4带轮丝杠b6-5转动，丝杠b6-5上的滑板6-6沿着丝杠b6-5径向移动，长杆6-7随着滑板6-6运动并带动弧形板6-8在槽环a5-5的内圈做径向运动，弧形板6-8推动倚靠在其上的垂纱纱线棒，使垂纱弯曲，由此改变垂纱所围成的筒状织物直径，以实现变径目的。

Claims (10)

1.一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：包括底座(1)，底座(1)的上方设有环形的顶板(2)，顶板(2)与底座(1)之间沿竖直方向设有支柱(12)，顶板(2)的边缘处均匀分布有一圈变径机构(6)，各变径机构(6)通过一根同步齿形带a(4)传动连接，顶板(2)上设有打紧机构(5)，打紧机构(5)的边缘处设有一组打结机构(8)，底座(1)与顶板(2)之间设有丝杠a(3)，丝杠a(3)上设有旋转机构A(10)，底板(1)上设有旋转机构B(11)；变径机构(6)和打结机构(8)通过驱动装置A(7)提供动力，打紧机构(5)、旋转机构B(11)与旋转机构A(10)均通过驱动装置B(9)提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述支柱(12)为三根，且三根支柱(12)呈三角形分布。

3.根据权利要求1所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述丝杠a(3)为三根，且三根丝杠a(3)呈三角形分布。

4.根据权利要求1所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述打紧机构(5)包括环状的侧挡板a(5-1)，侧挡板a(5-1)的底部固定在顶板(2)的上表面，侧挡板a(5-1)的内侧壁设有推力轴承a(5-2)，推力轴承a(5-2)的外圈加工有齿圈，推力轴承a(5-2)外部的齿圈与齿轮a(5-3)啮合，齿轮a(5-3)套接在竖直设置的花键轴a(5-4)，花键轴a(5-4)与驱动装置B(9)连接，推力轴承a(5-2)的上表面固定有槽环a(5-5)，槽环a(5-5)的上表面开设有一圈凹槽a(5-6)，槽环a(5-5)的凹槽a(5-6)上设有指状扣片(5-7)，槽环a(5-5)的上方设有环状的盖板a(5-8)，盖板a(5-8)的底面分别同轴设有环形轨道a(5-9)和环形轨道b(5-10)，环形轨道a(5-9)和环形轨道b(5-10)均与指状扣片(5-7)配合，盖板a(5-8)的底部固定在侧挡板a(5-1)的上表面，盖板a(5-8)、侧挡板a(5-1)及顶板(2)固接起来组成了推力轴承a(5-2)及槽环a(5-5)的保护外壳。

5.根据权利要求4所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述指状扣片(5-7)包括长方形的支板a(5-7-1)，支板a(5-7-1)竖直插在凹槽a(5-6)内，支板a(5-7-1)的上表面沿长度方向分别开设有两个凹槽b(5-7-2)，环形轨道a(5-9)和环形轨道b(5-10)分别安装在两个凹槽b(5-7-2)内，支板a(5-7-1)的一端连接有指杆(5-7-3)，指杆(5-7-3)伸入所述槽环a(5-5)的内圈。

6.根据权利要求4所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述变径机构(6)包括竖直设置的主轴a(6-1)，主轴a(6-1)的下端设有带轮a(6-2)，带轮a(6-2)的外部加工有齿圈，主轴a(6-1)的上端套接有圆锥齿轮a(6-3)，圆锥齿轮a(6-3)与圆锥齿轮b(6-4)啮合，圆锥齿轮b(6-4)套接在丝杠b(6-5)的一端，丝杠b(6-5)的另一端安装在滑板(6-6)下端，且滑板(6-6)可在丝杠b(6-5)上来回移动；滑板(6-6)的上端连接长杆(6-7)的一端，长杆(6-7)的另一端沿水平方向设有弧形板(6-8)，弧形板(6-8)位于槽环a(5-5)的内圈且位于指状扣片(5-7)的上方，丝杠b(6-5)和长杆(6-7)均通过支座a(6-9)支撑；

相邻两个带轮a(6-2)之间设有带轮b(6-10)，且带轮b(6-10)固定在顶板(2)的底部。

7.根据权利要求4所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述驱动装置A(7)包括电机a(7-2)，电机a(7-2)的电机轴上设有带轮c(7-1)，带轮c(7-1)的外圈加工有齿圈，同步齿形带a(4)分别将带轮c(7-1)、各带轮b(6-10)及各变径机构(6)上的带轮a(6-2)传动连接在一起，同步齿形带a(4)内壁的齿形分别与带轮a(6-2)上的齿圈及带轮c(7-1)的齿圈配合，同步齿形带a(4)的外壁与带轮b(6-10)接触。

8.根据权利要求1所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述打结机构(8)包括底座(8-1)，底座(8-1)底面设有滑槽(8-5)，盖板a(5-8)的顶部设有与滑槽(8-5)配合的滑轨b，底座(8-1)的一条侧边上沿竖直方向设有支板b(8-2),支板b(8-2)的外侧设有丝杠c(8-3)，丝杠c(8-3)的一端设有圆锥齿轮c(8-4)，圆锥齿轮c(8-4)与圆锥齿轮d(8-6)啮合，圆锥齿轮d(8-6)安装在竖直设置的主轴b(8-7)上端，主轴b(8-7)的下端设有带轮d(8-8)，带轮d(8-8)的外圈加工有齿圈，电机a(7-2)的主轴上还套接有带轮e(8-9)，带轮e(8-9)的外圈加工有齿圈，带轮e(8-9)和带轮d(8-8)通过同步齿形带b(8-10)传动连接；

所述丝杠c(8-3)上设有丝杠螺母，所述丝杠螺母上连接转轴(8-11)的一端，支板b(8-2)上设有通孔a，转轴(8-11)的另一端穿过所述通孔a伸入支板b(8-2)的内侧，且转轴(8-11)的另一端安装有圆锥齿轮e(8-12)，转轴(8-11)上套接有螺母A(8-13)，螺母A(8-13)恰好卡在所述通孔a处对转轴(8-11)进行定位，圆锥齿轮e(8-12)的锥面上连接连杆(8-14)的一端，连杆(8-14)的另一端滑块(8-15)，滑块(8-15)嵌在滑轨a(8-16)中，滑轨a(8-16)设置在支座b(8-17)的一侧，滑轨a(8-16)上还设有针杆(8-18)，针杆(8-18)的一端设有织针(8-19)，织针(8-19)指向槽环a(5-5)的内圈且位于弧形板(6-8)的上方；

所述底座(8-1)的另一侧边上沿竖直方向设有支板c(8-20),支板c(8-20)上设有通孔b，所述通孔b中设有花键轴b(8-21)，花键轴b(8-21)的一端设有圆锥齿轮f(8-22)，圆锥齿轮f(8-22)与圆锥齿轮e(8-12)啮合，花键轴b(8-21)上还套接有圆锥齿轮g(8-23)，圆锥齿轮g(8-23)与圆锥齿轮h(8-24)啮合，圆锥齿轮h(8-24)位于花键轴a(5-4)的顶部；花键轴b(8-21)上套接有螺母B(8-25)，螺母B(8-25)恰好卡在所述通孔b处对花键轴b(8-21)进行定位。

9.根据权利要求1所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述旋转机构A(10)包括环形中板(10-1)，环形中板(10-1)的上方从下至上依次设有推力轴承b(10-2)和双层支撑板，所述双层支撑板包括圆形底盘(10-3)，圆形底盘(10-3)的上方设有槽环b(10-4)，槽环b(10-4)的上表面开设有一圈凹槽c，底盘(10-3)与槽环b(10-4)之间通过支杆(10-5)支撑，底盘(10-3)固定在推力轴承b(10-2)的上表面，推力轴承b(10-2)的外圈加工有齿圈，且推力轴承b(10-2)的外圈与齿轮b(10-6)啮合，底盘(10-3)上设有环形的盖板b(10-7)，盖板b(10-7)的底部固定在中板(10-1)的上表面。

10.根据权利要求1所述的一种带有打紧和变径机构的三维筒状织机，其特征在于：所述旋转机构B(11)包括齿轮c(11-1)，齿轮c(11-1)的中心处设有定位柱(11-2)，且齿轮c(11-1)可绕定位柱(11-2)转动，定位柱(11-2)设置在底板(1)的中心处，齿轮c(11-1)与齿轮d(11-3)啮合，齿轮d(11-3)套接在花键轴a(5-4)上，齿轮c(11-1)的上方设有槽环c(11-4)，槽环c(11-4)的上表面开设有一圈凹槽d，槽环c(11-4)的底部与齿轮c(11-1)的上表面固接。