CN108035053A - 一种多层编织预制体的引纬装置及引纬方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层编织预制体的引纬装置及引纬方法，引纬装置包括支架，支架包括底座和设置在底座上的升降装置，在升降装置上沿引纬纱束前进方向依次设置有储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构。用剑杆引纬，且在纱筒上布置张力检测和控制机构，实现对纬纱张力的实时监测和补偿，利用选纱器可实现对不同规格纱束的自动选择。本发明多层编制预制体的引纬方法，采用装置结构简单、占用空间小、操作方便；引纬时机构运动简单，可实现高厚度编织预制体编织的引纬，并且显著提高编织效率；同时可针对不同规格纱束实现在线自动选纱、并股，提高编织质量；多层三维编制预制体结构设计性强；适宜制备板状式复杂形状预制体。

Description

一种多层编织预制体的引纬装置及引纬方法

技术领域

本发明涉及一种多层编织预制体的引纬装置及引纬方法，属于多层三维预成型体织造领域。

背景技术

多层三维预成型体通常厚度高、尺寸大、形状复杂，由于预成型体层数多以及纬纱规格多样，引纬运动成为预成型体编织成型的技术关键之一。通常传统的多层三维预成型体采用三个以上剑杆交替引纬运动和单剑杆单一规格可移动式引纬运动，其中三个以上剑杆交替引纬运动所采用的剑杆分布在编织预制体同一侧，每个剑杆在一定区域内纱线的引纬，在此区域内剑杆依次从上到下依次引入纬纱，引纬装置设计复杂、占用空间大、编织效率低；而单剑杆单一规格可移动式引纬动作只能针对一种规格纱束进行引纬动作，如在同一预制体编织中需要不同纱束时则需要更换储纱器，影响编织效率。

随着多层三维预成型体的发展趋势，对其编织效率和质量的要求越来越高，原有机织成型的制备方法已不能满足该领域的需求，主要的技术瓶颈就是引纬动作复杂影响编织效率和同一织物的编织需要多种规格纱束的引纬。因此，需要发明一种多层预制体的引纬方法，以提高编织效率和质量，适应三维预成型体的市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层编织预制体的引纬装置及引纬方法，解决现有技术中多层编织预制体编织效率低、单一规格引纬等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种多层编织预制体的引纬装置，包括支架，所述支架包括底座和设置在底座上的升降装置，在升降装置上沿引纬纱束前进方向依次设置有储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构。

所述牵引机构包括固定在升降装置上的第一电机和剑杆支架，剑杆支架上活动式设置有一个刚性剑杆，第一电机的输出轴上设置有第一齿轮，刚性剑杆一侧面上沿其长度方向设置有多个齿牙，形成第一齿条，第一齿轮与第一齿条啮合，第一电机能够驱动刚性剑杆在沿水平方向做往复运动；剑杆支架的末端设置有第一限位开关，刚性剑杆的前端固定设置有剑杆夹头；剑杆支架的前端竖直固定设置有第一气缸，第一气缸的活塞杆末端与第一压杆的一端连接，第一压杆与剑杆支架铰接，交接点位于第一压杆的中部，第一压杆的另一端固定设置有用于打开剑杆夹头的第一压块。

所述储纱机构固定在支架上，包括M个纱筒，M≥1,M为正整数，每个纱筒上均绕置有纱束，各个纱筒上的纱束规格可以相同，也可以不同，每个纱筒采用一个第二电机驱动；

所述选纱机构包括固定在支架上的安装板和M个选纱气缸，所述选纱气缸竖直设置在安装板，每个选纱气缸活塞杆的下端设置有一个穿纱孔，每个纱筒上的纱束对应穿过一个选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔；所有选纱气缸安装于同一高度。所有纱束未经选择时处于同一高度，选择后被选中纱束对应的气缸动作活塞杆下移，将选中纱束向下拉伸形成错层。

所述切割机构包括竖直固定在升降装置的定位板，定位板上沿水平方向开设有卡设纱束的卡槽，定位板的两侧分别竖直固定设置有第二气缸、第三气缸、第二固定夹头和第三固定夹头，第二气缸的活塞杆的下端设置有第二活动夹头，第三气缸下端设置有第三活动夹头，第二活动夹头和第二固定夹头对应设置，位于定位板的一侧；第三活动夹头和第三固定夹头对应设置，位于定位板的另一侧；纱束穿过选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔后被加持于第二活动夹头和第二固定夹头，以及第三活动夹头和第三固定夹头之间，且位于卡槽中；第三活动夹头靠近定位板的一侧设置有用于切割被选中纱束的切割片。

所述升降装置上竖直固定设置有第四气缸，第四气缸的活塞杆末端与第二压杆的一端连接，第二压杆与升降装置铰接，交接点位于第二压杆的中部，第二压杆的另一端固定设置有用于打开剑杆夹头第二压块；所述升降装置上固定设置有第二限位开关。

所述并拢机构包括水平固定设置在升降装置上的第五气缸，第五气缸活塞杆的末端固定设置有并拢板，并拢板上开设有U形并拢槽。没有被选中纱束对应的选纱气缸活塞杆的下端高于并拢机构。

通过设置多个纱筒、多个选砂气缸，可以放置多个规格的纱束，每个气缸独立控制一束纱束，每次引纬只需要根据纬纱设计要求，自动选择一束或多束纱束进行组合形成满足要求的纬纱，被选中的纱束对应的选砂气缸动作，将选中的对应纱筒上的纱束向下拉出；其他未选中纱束保持不变，仍处于初始拉紧状态；牵引机构驱动剑杆移动,穿过编织预制体开口,然后剑杆头打开并夹紧此次被选中的纱束；剑杆由牵引机构反向移动带动纱线回程，再次穿过编织预制体，开口剑杆末端触发第一限位开，剑杆头打开并将纱束弹出，切割装置将选中的纱束切断；完成此次引纬。只需要一个剑杆就能完成不同规格纱线的引纬动作，且每次因为不需要更换纱筒，只需要按照设计要求，使将被选中纱束对应的选砂气缸动作即可。单剑杆就可满足多规格可移动式引纬动作，针对需要不同规格纱束编织同一预制体时，只需要在开始阶段一次性放置不同规格纱束在对应的纱筒上即可，不需要在编制过程中更换纱筒，编织效率高，且该引纬装置结构简单、占用空间大。

进一步改进，还包括集束装置，所述集束装置包括竖直设置的集束板，集束板上开设有M个通孔，集束板固定在升降装置上，且集束板位于储纱机构、选纱机构之间，每个纱筒上的纱束对应穿过一个通孔后，再经过对应的一个选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔。通过设置集束板，每个纱筒上的纱束对应穿过集束板上一个通孔，使各个纱束被隔离开，保证纱束均匀排布无干涉、不会发生缠绕现象。

进一步改进，所述剑杆夹头包括固定在剑杆前端的夹头本体，夹头本体上固定设置有下夹头、转动设置有上夹头，下夹头、上夹头的夹持部相咬合，下夹头、上夹头的夹持部的宽度为0.5-2cm，且夹持部设置有防滑纹；所述夹头本体上设置有弹片，上夹头与夹头本体的转动连接点位于上夹头的中部，弹片位于上夹头尾部的下方，且与上夹头相抵持。

在引纬过程中，进行加持被选中的纱束时，第四气缸的活塞杆伸出，顶起第二压杆的一端，第二压杆的另一端带动第二压块向下转动，下压上夹头的尾部，使下夹头、上夹头的夹持部张开，并拢板将被选中的纱束并拢后，送入剑杆夹头中；第四气缸的活塞杆收缩，在弹片的恢复力作用下，上夹头的尾部向上转动，剑杆夹头闭合并加紧纱束；剑杆回程后，第一气缸的活塞杆伸出，顶起第一压杆的一端，第一压杆的另一端带动第一压块向下转动，并下压上夹头的尾部，使下夹头、上夹头的夹持部张开，将纱束弹出，然后第一气缸的活塞杆收缩，在弹片的恢复力作用下，上夹头的尾部向上转动，剑杆夹头闭合。通过增加下夹头、上夹头的夹持部的宽度，以及在夹持部设置有防滑纹，提高纱束与下夹头、上夹头的夹持部的接触面积，增大摩擦力，保证下夹头、上夹头闭合时能够加紧纱束，防止在剑杆回程过程中纱束脱落，导致引纬失败。

进一步改进，还包括断纱检测装置，所述断纱检测装置包括M个设置在集束板上的张力检测传感器，每个张力检测传感器位于对应的一个通孔处，检测对应纱束的张力。在预制体编织引纬过程中如出现纱束断开时，则对应的纱束处于松弛状态，对应的张力传感器检测的检测信号发生突变，且该张力传感器将信号传送给控制器，控制器接收信号后停止牵引机构继续工作，中断引纬动作，实现断纱自停。

进一步改进，还包括张力检测装置，所述张力检测装置包括M个角位移传感器，每个角位移传感器设置在对应的纱筒的第二电机的主轴上，检测第二电机的扭矩，对纱筒张力实时检测，控制纱筒第二电机转速实现对纱束张力的控制。

进一步改进，所述剑杆支架上固定设置有限位环、转动设置有多个导向轮，导向轮分布在剑杆的两侧，且与剑杆接触，剑杆穿过限位环中央的限位孔，保证第一电机驱动剑杆做往复运动时，剑杆能够沿设定的轨道移动，防止剑杆发生偏移导致无法准确加持纱束，提高整体装置的稳定性和精度。

进一步改进，所述升降装置包括固定在底座上第三电机和活动式竖直设置有第二齿条，第三电机的输出轴与减速器连接，减速器的输出轴上设置有第二齿轮，第二齿轮与第二齿条啮合，第二齿条的上端固定设置有支撑板，储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构设在在支撑板上；第三电机能够驱动第二齿轮以及支撑板做上下移动。因为是对多层编制预制体的引纬，所以需要逐层进行引纬，每次因为时需要将相邻两层经纱分开，形成下次引纬的开口。每次因为结束后，第三电机启动使第二齿条下移，带动支撑板、储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构整体向下移动设定的行程，进行下次引纬。

进一步改进，所述第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机。伺服电机控制精度高，通过第一电机的正反转实现剑杆的水平方向往复运动，通过第三电机的正反转实现支撑板、储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构上下移动。第二电机转动驱动纱筒转动。

一项所述多层编织预制体的引纬方法，用于N层编织预制体引纬,N≥2,N为正整数，其特征在于：

1)、放纱：将不同规格的纱束放置在储纱器中对应的纱筒上,每个纱束的端头穿过对应选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔后被加持于第二活动夹头和第二固定夹头，以及第三活动夹头和第三固定夹头之间，且位于卡槽中；纱束处于张紧状态；

2)、选砂：根据引纬设计要求，第一次引纬被选中纱束对应的选纱气缸活塞杆向下伸出，将选中的纱束向下拉出；其他未选中纱束保持不变，仍处于初始拉紧状态；

3)、引纬：剑杆由牵引机构牵引,穿过编织预制体开口,剑杆前端触发第二限位开关，剑杆头打开并夹紧此次被选中的纱束；然后剑杆由牵引机构牵引，带动纱线回程，剑杆末端触发第一限位开，剑杆头打开并将纱束弹出，切割装置将选中的纱束切断；完成此次引纬；

4)、升降装置带动储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构向下移动设定的行程，便于预制体下一层引纬，同时将编织预制体对应的经纱层上提，形成下次引纬的开口；

5)、重复N-2次步骤2)—4)，沿N层编织预制体厚度方向自上而下万完成一组引纬动作，一组引纬动作包括N-1次引纬，然后升降装置带动储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构上升,返回厚度方向的初始位置，进行下一组的引纬。

根据权利要求9所述的引纬方法，其特征在于：所述步骤3)中包括如下步骤：

3.1)、所述第一电机驱动剑杆沿逆纱束前进方向运动，剑杆前端触发第二限位开关后，第一电机停止转动；

3.2)、第四气缸的活塞杆伸出，顶起第二压杆的一端，第二压杆的另一端带动第二压块向下转动，向下按压上夹头的尾部，打开剑杆夹头；

3.3)、被选中的纱束下移穿过并拢板的U形并拢槽，第五气缸活塞杆带动并拢板、以及被选中的纱束伸出，将被选中的纱束并拢后，送入剑杆夹头中；

3.4)、第四气缸的活塞杆收缩，在弹片恢复力作用下，剑杆夹头关闭并加紧被选中的纱束；

3.5)、第一电机反向转动，驱动剑杆带动纱束前进，当剑杆尾部触发第一限位开关后，第一电机停止转动；

3.6)、第二气缸的活塞杆带动第二活动夹头上移，第三气缸的活塞杆带动第三活动夹头上移，然后第五气缸活塞杆带动并拢板、以及被选中的纱束收缩，使被选中的纱束穿过定位板的卡槽，然后第二气缸的活塞杆带动第二活动夹头下移，第三气缸的活塞杆带动第三活动夹头下移，使纱束被加持于第二活动夹头和第二固定夹头，以及第三活动夹头和第三固定夹头之间，且位于卡槽中；

3.7)、切割片动作将被选中的纱束割断，同时第一气缸的活塞杆伸出，顶起第一压杆的一端，第一压杆的另一端带动第一压块向下转动，向下按压上夹头的尾部，打开剑杆夹头，将纱束弹出，至此完成一次引纬动作。

本发明多层三维预成型体可根据具体应用要求采用多种纤维层连结构。多层三维预成型体直接一体化成型编织，可实现平板以及多层三维平板状复杂形状预成型体的制备。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

通过设置多个纱筒、多个选砂气缸，可以放置多个规格的纱束，每个气缸独立控制一束纱束，每次引纬只需要根据纬纱设计要求，自动选择一束或多束纱束进行组合形成满足要求的纬纱，被选中的纱束对应的选砂气缸动作，将选中的对应纱筒上的纱束向下拉出；其他未选中纱束保持不变，仍处于初始拉紧状态；牵引机构驱动剑杆移动,穿过编织预制体开口,然后剑杆头打开并夹紧此次被选中的纱束；剑杆由牵引机构反向移动带动纱线回程，再次穿过编织预制体，开口剑杆末端触发第一限位开，剑杆头打开并将纱束弹出，切割装置将选中的纱束切断；完成此次引纬。只需要一个剑杆就能完成不同规格纱线的引纬动作，且每次因为不需要更换纱筒，只需要按照设计要求，使将被选中纱束对应的选砂气缸动作即可。单剑杆就可满足多规格可移动式引纬动作，针对需要不同规格纱束编织同一预制体时，只需要在开始阶段一次性放置不同规格纱束在对应的纱筒上即可，不需要在编制过程中更换纱筒，编织效率高，且该引纬装置结构简单、占用空间小，方便使用。引纬时机构运动简单，可实现高厚度织物编织的引纬，并且显著提高编织效率；可针对不同规格纱束实现在线自动选纱、并股，提高编织质量。

附图说明

图1为本发明多层编织预制体引纬装置结构示意图。

图2为剑杆夹头的结构示意图。

图3为上夹头的结构示意图。

图4为并拢机构的结构示意图。

图5为选纱机构的结构示意图。

图6为图5的仰视图。

图7为单次引纬横向示意图。

图8为实施例二中平板状多层三维预成型体浅交弯联编织结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例一：

如图1-6所示，一种多层编织预制体的引纬装置，包括支架，所述支架包括底座和设置在底座上的升降装置1，在升降装置1上沿引纬纱束前进方向依次设置有储纱机构8、选纱机构6、并拢机构7、切割机构5和牵引机构2。

所述牵引机构包括固定在升降装置上的第一电机和剑杆支架，剑杆支架上活动式设置有一个刚性剑杆3，第一电机的输出轴上设置有第一齿轮，刚性剑杆3一侧面上沿其长度方向设置有多个齿牙，形成第一齿条，第一齿轮与第一齿条啮合，第一电机能够驱动刚性剑杆在沿水平方向做往复运动；剑杆支架的末端设置有第一限位开关，刚性剑杆的前端固定设置有剑杆夹头4；剑杆支架的前端竖直固定设置有第一气缸，第一气缸的活塞杆末端与第一压杆的一端连接，第一压杆与剑杆支架铰接，交接点位于第一压杆的中部，第一压杆的另一端固定设置有用于打开剑杆夹头的第一压块。

所述储纱机构8固定在支架上，包括六个纱筒，每个纱筒上均绕置有纱束，各个纱筒上的纱束规格可以相同，也可以不同，每个纱筒采用一个第二电机驱动；

所述选纱机构6包括固定在支架上的安装板63和六个选纱气缸61，所述选纱气缸竖直设置在安装板，每个选纱气缸活塞杆的下端设置有一个穿纱孔62，每个纱筒上的纱束对应穿过一个选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔；所有选纱气缸安装于同一高度。所有纱束未经选择时处于同一高度，选择后被选中纱束对应的气缸动作活塞杆下移，将选中纱束向下拉伸形成错层。

所述切割机构包括竖直固定在升降装置的定位板，定位板上沿水平方向开设有卡设纱束的卡槽，定位板的两侧分别竖直固定设置有第二气缸、第三气缸、第二固定夹头和第三固定夹头，第二气缸的活塞杆的下端设置有第二活动夹头，第三气缸下端设置有第三活动夹头，第二活动夹头和第二固定夹头对应设置，位于定位板的一侧；第三活动夹头和第三固定夹头对应设置，位于定位板的另一侧；纱束穿过选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔后被加持于第二活动夹头和第二固定夹头，以及第三活动夹头和第三固定夹头之间，且位于卡槽中；第三活动夹头靠近定位板的一侧设置有用于切割被选中纱束的切割片；没有被选中纱束对应的选纱气缸活塞杆的下端高于并拢机构。

所述升降装置上竖直固定设置有第四气缸，第四气缸的活塞杆末端与第二压杆的一端连接，第二压杆与升降装置铰接，交接点位于第二压杆的中部，第二压杆的另一端固定设置有用于打开剑杆夹头第二压块；所述升降装置上固定设置有第二限位开关。

所述并拢机构7包括水平固定设置在升降装置上的第五气缸71，第五气缸活塞杆的末端固定设置有并拢板72，并拢板上开设有U形并拢槽73。

通过设置多个纱筒、多个选砂气缸，可以放置多个规格的纱束，每个气缸独立控制一束纱束，每次引纬只需要根据纬纱设计要求，自动选择一束或多束纱束进行组合形成满足要求的纬纱，被选中的纱束对应的选砂气缸动作，将选中的对应纱筒上的纱束向下拉出；其他未选中纱束保持不变，仍处于初始拉紧状态；牵引机构驱动剑杆移动,穿过编织预制体开口,然后剑杆头打开并夹紧此次被选中的纱束；剑杆由牵引机构反向移动带动纱线回程，再次穿过编织预制体，开口剑杆末端触发第一限位开，剑杆头打开并将纱束弹出，切割装置将选中的纱束切断；完成此次引纬。只需要一个剑杆就能完成不同规格纱线的引纬动作，且每次因为不需要更换纱筒，只需要按照设计要求，使将被选中纱束对应的选砂气缸动作即可。单剑杆就可满足多规格可移动式引纬动作，针对需要不同规格纱束编织同一预制体时，只需要在开始阶段一次性放置不同规格纱束在对应的纱筒上即可，不需要在编制过程中更换纱筒，编织效率高，且该引纬装置结构简单、占用空间大。

在本实施例中，还包括集束装置，所述集束装置包括竖直设置的集束板，集束板上开设有六个通孔，集束板固定在升降装置上，且集束板位于储纱机构、选纱机构之间，每个纱筒上的纱束对应穿过一个通孔后，再经过对应的一个选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔。通过设置集束板，每个纱筒上的纱束对应穿过集束板上一个通孔，使各个纱束被隔离开，保证纱束均匀排布无干涉、不会发生缠绕现象。

在本实施例中，所述剑杆夹头4包括固定在剑杆前端的夹头本体41，夹头本体41上固定设置有下夹头42、转动设置有上夹头43，下夹头42、上夹头43的夹持部相咬合，下夹头、上夹头的夹持部的宽度为2cm，且夹持部设置有防滑纹45；所述夹头本体上设置有弹片44，上夹头43与夹头本体41的转动连接点位于上夹头的中部，弹片44位于上夹头尾部的下方，且与上夹头相抵持。

在引纬过程中，进行加持被选中的纱束时，第四气缸的活塞杆伸出，顶起第二压杆的一端，第二压杆的另一端带动第二压块向下转动，下压上夹头的尾部，使下夹头、上夹头的夹持部张开，并拢板将被选中的纱束并拢后，送入剑杆夹头中；第四气缸的活塞杆收缩，在弹片的恢复力作用下，上夹头的尾部向上转动，剑杆夹头闭合并加紧纱束；剑杆回程后，第一气缸的活塞杆伸出，顶起第一压杆的一端，第一压杆的另一端带动第一压块向下转动，并下压上夹头的尾部，使下夹头、上夹头的夹持部张开，将纱束弹出，然后第一气缸的活塞杆收缩，在弹片的恢复力作用下，上夹头的尾部向上转动，剑杆夹头闭合。通过增加下夹头、上夹头的夹持部的宽度，以及在夹持部设置有防滑纹，提高纱束与下夹头、上夹头的夹持部的接触面积，增大摩擦力，保证下夹头、上夹头闭合时能够加紧纱束，防止在剑杆回程过程中纱束脱落，导致引纬失败。

在本实施例中，还包括断纱检测装置，所述断纱检测装置包括六个设置在集束板上的张力检测传感器，每个张力检测传感器位于对应的一个通孔处，检测对应纱束的张力。在预制体编织引纬过程中如出现纱束断开时，则对应的纱束处于松弛状态，对应的张力传感器检测的检测信号发生突变，且该张力传感器将信号传送给控制器，控制器接收信号后停止牵引机构继续工作，中断引纬动作，实现断纱自停。

在本实施例中，还包括张力检测装置，所述张力检测装置包括六个角位移传感器，每个角位移传感器设置在对应的纱筒的第二电机的主轴上，对纱筒张力实时检测，控制纱筒第二电机转速实现对纱束张力的控制。

在本实施例中，所述剑杆支架上固定设置有限位环、转动设置有多个导向轮，导向轮分布在剑杆的两侧，且与剑杆接触，剑杆穿过限位环中央的限位孔，保证第一电机驱动剑杆做往复运动时，剑杆能够沿设定的轨道移动，防止剑杆发生偏移导致无法准确加持纱束，提高整体装置的稳定性和精度。

在本实施例中，所述升降装置包括固定在底座上第三电机和活动式竖直设置有第二齿条，第三电机的输出轴与减速器连接，减速器的输出轴上设置有第二齿轮，第二齿轮与第二齿条啮合，第二齿条的上端固定设置有支撑板，储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构设在在支撑板上；第三电机能够驱动第二齿轮以及支撑板做上下移动。因为是对多层编制预制体的引纬，所以需要逐层进行引纬，每次因为时需要将相邻两层经纱分开，形成下次引纬的开口。每次因为结束后，第三电机启动使第二齿条下移，带动支撑板、储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构整体向下移动设定的行程，进行下次引纬。

在其他实施例中，升降装置可以采用电机驱动竖直设置的丝杠进行上下移动，丝杠的上端通过轴承与支撑板转动连接，储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构设在在支撑板上。

在本实施例中，所述第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机。伺服电机控制精度高，通过第一电机的正反转实现剑杆的水平方向往复运动，通过第三电机的正反转实现支撑板、储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构上下移动。第二电机转动驱动纱筒转动。

如图4所示为纱线并拢装置工作示意图，该装置由气缸控制做水平往复运动，其具体动作如下：

①初始时并拢槽73位于纱束初始位置的正下方；

②选纱器选择所需引纬的纱束，被选中纱束由选纱器牵引向下运动至并拢槽内；

③气缸动作，活塞杆伸出，并拢槽向前运动，将选中的纱线并拢到指定位置，等待剑杆头夹持；

④剑杆头夹持纱束引纬至末端，剪刀将纱束剪断；

⑤气缸动作，活塞杆收缩，并拢槽回到初始位置，完成一次引纬的并拢动作。

如图5、6所示，选纱器由选纱气缸控制做垂直往复运动，选纱器错层分布于平板上，防止纱线相互干扰，每个气缸的动作由程序控制，其具体动作如下：

①初始时纱线通过穿纱口与并拢装置连接，所有选纱器的活塞杆处于收缩状态，纱束处于同一高度；

②工作时，控制器将纱线信号传递给选纱器，选纱器在接受到信号后，所需引纬的纱束对应的气缸动作，对应气缸的活塞杆伸出将所选纱束向下牵引，而未选中的纱束对应的气缸保持原位，如此将选中的纱束和未选中纱束分层；

③选中的纱束经并拢装置后由剑杆头夹持牵引；

④纱束在并拢装置剪断后，气缸动作，活塞杆收缩至初始位置，完成一次选纱动作。

实施例二：

以平板状多层三维预成型体(如图7、8)为例，多层三维预成型体设计长度为500毫米、宽度为200毫米、厚度为30毫米。采用浅交弯联编织结构，设计经纱、纬纱均为 T800碳纤维，经纱规格为24K×1股，密度9根/cm；纬纱设计6种规格：规格1为12K ×1股，规格2为12K×2股，规格3为12K×3股，规格4为24K×1股，规格5为24K ×2股，规格6为48K×1股，纬纱总厚30层，6种规格纬纱交错引纬，各规格纬纱的层间分布如表1，储纱器的纱筒上只需装有三种规格纱线即可，各纱筒上纱线规格如表2。

表1不同规格纬纱的层间分布和储纱器

纬纱规格	层间分布
		规格1(12K×1股)	1、7、13、19、25层
规格2(12K×2股)	2、8、14、20、26层
		规格3(12K×3股)	3、9、15、21、27层
规格4(24K×1股)	4、10、16、22、28层
		规格5(24K×2股)	5、11、17、23、29层
规格6(48K×1股)	6、12、18、24、30层

表2储纱器纱筒上纱束规格分布

储纱器纱筒	纬纱规格
		第一纱筒	12K×1股
第二纱筒	12K×1股
		第三纱筒	12K×1股
第四纱筒	24K×1股
		第五纱筒	24K×1股
第六纱筒	48K×1股

用多层编织预制体引纬，六种规格纬纱依次绕于六个储纱器纱筒上，六个储纱器依次记为第一纱筒、第二纱筒、第三纱筒、第四纱筒、第五纱筒和第六纱筒，纬纱在储纱器上均布排列，通过张力检测和控制装置预设纬纱张力为240g，当引纬动作时张力检测和控制装置对纬纱张力实时检测并补偿，保证被选择用于引纬的纱线张力一致。装有六种规格纬纱的纱筒和集束板以及选纱气缸一一对应。

对于多层预制体的编织，通常是在垂直方向上是从上到下成型，开口动作也是最上一层最先形成开口，因此按照多层三维预制体的制备成型规律，提花机先将第一层经纱提升到运动的高度，形成第一次开口，同时选纱器将纬纱选出，引入第一根纬纱，切割装置将纬纱从端部切断，剑杆回到初始位置；支架由垂直位移牵引机构牵引整体向下位移1.5mm，提花机将第二层经纱提升到运动的高度，形成第二次开口，同时选纱器将纬纱选出，引入第二根纬纱，切割装置将纬纱从端部切断，剑杆回到初始位置；依次循环开口，支架整体依次向下移动，依次引入纬纱，形成多层三维预成型体。

上述多层三维预制体编织引纬方法包括顺序相接的如下步骤：

1)设置剑杆夹头初始位置，保证其与第一次开口中心处于同一水平位置；

2)选纱器气缸动作，将第一纱筒对应的纱束向下拉出，其他五个纱筒的纱线保持不变仍处于初始拉紧状态；

3)纱线并拢装置将选出的纱束并拢并水平移动至剑杆运动轨迹末端；

4)剑杆3由移机构牵引,穿过编织预制体开口,剑杆前端行程限位开关触发剑杆前端开口器,前段开口器将剑杆夹头4打开并夹紧纱束；

5)剑杆3由牵引机构2牵引，带动纱束回程，剑杆末端行程限位开关触发剑杆末端开口器，剑杆夹头4打开并将纱束弹出，切割装置5将纱束端部切断，完成第一次引纬；

6)提花机第二次开口动作，同时升降装置1由垂直位移机构牵引向下移动1.5mm；

7)选纱器气缸动作，将第一纱筒和第二纱筒对应的纱束向下拉出，其他四个纱筒的纱束保持不变仍处于初始拉紧状态；

8)重复步骤3)到步骤5)，完成第二次引纬；

9)第三次开口动作，同时升降装置1继续由垂直位移机构向下移动1.5mm；

10)选纱器气缸动作，将第一纱筒、第二纱筒和第三纱筒对应的纱束向下拉出，其他三个纱筒的纱束保持不变仍处于初始拉紧状态；

11)重复步骤3)到步骤5)，完成第三次引纬；

12)提花机第四次开口动作，同时升降装置1继续由垂直位移机构向下移动1.5mm；

13)选纱器气缸动作，将第四纱筒对应的纱束向下拉出，其他五个纱筒的纱束保持不变仍处于初始拉紧状态；

14)重复步骤3)到步骤5)，完成第四次引纬；

15)提花机第五次开口动作，同时升降装置1继续由垂直位移机构向下移动1.5mm；

16)选纱器气缸动作，将第四纱筒和第五纱筒对应的纱束向下拉出，其他四个纱筒的纱束保持不变仍处于初始拉紧状态；

17)重复步骤3)到步骤5)，完成第五次引纬；

18)第六次开口动作，同时升降装置1继续由垂直位移机构向下移动1.5mm；

19)选纱器气缸动作，将第六纱筒对应的纱束向下拉出，其他五个纱筒的纱束保持不变仍处于初始拉紧状态；

20)重复步骤3)到步骤5)，完成第六次引纬；

21)第七次开口动作，同时升降装置1继续由垂直位移机构向下移动1.5mm；

22)重复步骤2)到步骤20)，完成下一组六种规格纱束的引纬；

23)依次类推，当完成五组对六种规格纱束的循环引纬后，进行一次打纬动作；

24)打纬完成后支架由垂直位移牵引机构牵引至初始位置；

25)依次循环重复步骤1)到步骤24)继续编织，直到达到要求的尺寸。

本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种多层编织预制体的引纬装置，其特征在于，包括支架，所述支架包括底座和设置在底座上的升降装置，在升降装置上沿引纬纱束前进方向依次设置有储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构；

所述牵引机构包括固定设置在升降装置上的第一电机和剑杆支架，剑杆支架上活动式设置有一个刚性剑杆，第一电机的输出轴上设置有第一齿轮，刚性剑杆一侧面上沿其长度方向设置有多个齿牙，形成第一齿条，第一齿轮与第一齿条啮合，第一电机能够驱动刚性剑杆在沿水平方向做往复运动；剑杆支架的末端设置有第一限位开关，刚性剑杆的前端固定设置有剑杆夹头；剑杆支架的前端竖直固定设置有第一气缸，第一气缸的活塞杆末端与第一压杆的一端连接，第一压杆与剑杆支架铰接，交接点位于第一压杆的中部，第一压杆的另一端固定设置有用于打开剑杆夹头的第一压块；

所述储纱机构固定在支架上，包括M个纱筒，M≥1,M为正整数，每个纱筒上均绕置有纱束，各个纱筒上的纱束规格可以相同，也可以不同，每个纱筒采用一个第二电机驱动；

所述选纱机构包括固定在支架上的安装板和M个选纱气缸，所述所有选纱气缸竖直设置在安装板上，每个选纱气缸活塞杆的下端设置有一个穿纱孔，每个纱筒上的纱束对应穿过一个选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔；所有选纱气缸安装于同一高度；

所述切割机构包括竖直固定在升降装置上的定位板，定位板上沿水平方向开设有卡设纱束的卡槽，定位板的两侧分别竖直固定设置有第二气缸、第三气缸、第二固定夹头和第三固定夹头，第二气缸的活塞杆的下端设置有第二活动夹头，第三气缸下端设置有第三活动夹头，第二活动夹头和第二固定夹头对应设置，位于定位板的一侧；第三活动夹头和第三固定夹头对应设置，位于定位板的另一侧；纱束穿过选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔后被加持于第二活动夹头和第二固定夹头，以及第三活动夹头和第三固定夹头之间，且位于卡槽中；第三活动夹头靠近定位板的一侧设置有用于切割被选中纱束的切割片；

所述升降装置上竖直固定设置有第四气缸，第四气缸的活塞杆末端与第二压杆的一端连接，第二压杆与升降装置铰接，交接点位于第二压杆的中部，第二压杆的另一端固定设置有用于打开剑杆夹头第二压块；所述升降装置上固定设置有第二限位开关；

所述并拢机构包括水平固定设置在升降装置上的第五气缸，第五气缸活塞杆的末端固定设置有并拢板，并拢板上开设有U形并拢槽；没有被选中纱束对应的选纱气缸活塞杆的下端高于并拢机构。

2.根据权利要求1所述的多层编织预制体的引纬装置，其特征在于，还包括集束装置，所述集束装置包括竖直设置的集束板，集束板上开设有M个通孔，集束板固定在升降装置上，且集束板位于储纱机构、选纱机构之间，每个纱筒上的纱束对应穿过一个通孔后，再经过对应的一个选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔。

3.根据权利要求1或2所述的多层编织预制体的引纬装置，其特征在于，所述剑杆夹头包括固定在剑杆前端的夹头本体，夹头本体上固定设置有下夹头、转动设置有上夹头，下夹头、上夹头的夹持部相咬合，下夹头、上夹头的夹持部的宽度为0.5-2cm，且夹持部设置有防滑纹；所述夹头本体上设置有弹片，上夹头与夹头本体的转动连接点位于上夹头的中部，弹片位于上夹头尾部的下方，且与上夹头相抵持。

4.根据权利要求3所述的多层编织预制体的引纬装置，其特征在于，还包括断纱检测装置，所述断纱检测装置包括M个设置在集束板上的张力检测传感器，每个张力检测传感器位于对应的一个通孔处，检测对应纱束的张力。

5.根据权利要求4所述的多层编织预制体的引纬装置，其特征在于，还包括张力检测装置，所述张力检测装置包括M个角位移传感器，每个角位移传感器设置在对应的纱筒的驱动电机的主轴上，检测对应纱束的张力。

6.根据权利要求5所述的多层编织预制体的引纬装置，其特征在于，所述剑杆支架上固定设置有限位环、转动设置有多个导向轮，导向轮分布在剑杆的两侧，且与剑杆接触，剑杆穿过限位环中央的限位孔。

7.根据权利要求6所述的多层编织预制体的引纬装置，其特征在于，所述升降装置包括固定在底座上第三电机和活动式竖直设置有第二齿条，第三电机的输出轴与减速器连接，减速器的输出轴上设置有第二齿轮，第二齿轮与第二齿条啮合，第二齿条的上端固定设置有支撑板，储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构设在在支撑板上；第三电机能够驱动第二齿轮以及支撑板做上下移动。

8.根据权利要求7所述的多层编织预制体的引纬装置，其特征在于，所述第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机。

9.一种采用权利要求1-8中任一项所述多层编织预制体的引纬装置的引纬方法，用于N层编织预制体引纬,N≥2,N为正整数，其特征在于：

1)、放纱：将不同规格的纱束放置在储纱器中对应的纱筒上,每个纱束的端头穿过对应选纱气缸活塞杆的下端的穿纱孔后被加持于第二活动夹头和第二固定夹头，以及第三活动夹头和第三固定夹头之间，且位于卡槽中；纱束处于张紧状态；

2)、选砂：根据引纬设计要求，第一次引纬被选中纱束对应的选纱气缸活塞杆向下伸出，将选中的纱束向下拉出；其他未选中纱束保持不变，仍处于初始拉紧状态；

3)、引纬：剑杆由牵引机构牵引,穿过编织预制体开口,剑杆前端触发第二限位开关，剑杆头打开并夹紧此次被选中的纱束；然后剑杆由牵引机构牵引，带动纱线回程，剑杆末端触发第一限位开，剑杆头打开并将纱束弹出，切割装置将选中的纱束切断；完成此次引纬；

4)、升降装置带动储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构向下移动设定的行程，便于预制体下一层引纬，同时将编织预制体对应的经纱层上提，形成下次引纬的开口；

5)、重复N-2次步骤2)—4)，沿N层编织预制体厚度方向自上而下万完成一组引纬动作，一组引纬动作包括N-1次引纬，然后升降装置带动储纱机构、选纱机构、并拢机构、切割机构和牵引机构上升,返回厚度方向的初始位置，进行下一组的引纬。

10.根据权利要求9所述的引纬方法，其特征在于：所述步骤3)中包括如下步骤：

3.1)、所述第一电机驱动剑杆沿逆纱束前进方向运动，剑杆前端触发第二限位开关后，第一电机停止转动；

3.2)、第四气缸的活塞杆伸出，顶起第二压杆的一端，第二压杆的另一端带动第二压块向下转动，向下按压上夹头的尾部，打开剑杆夹头；

3.3)、被选中的纱束下移穿过并拢板的U形并拢槽，第五气缸活塞杆带动并拢板、以及被选中的纱束伸出，将被选中的纱束并拢后，送入剑杆夹头中；

3.4)、第四气缸的活塞杆收缩，在弹片恢复力作用下，剑杆夹头关闭并加紧被选中的纱束；

3.5)、第一电机反向转动，驱动剑杆带动纱束前进，当剑杆尾部触发第一限位开关后，第一电机停止转动；

3.6)、第二气缸的活塞杆带动第二活动夹头上移，第三气缸的活塞杆带动第三活动夹头上移，然后第五气缸活塞杆带动并拢板、以及被选中的纱束收缩，使被选中的纱束穿过定位板的卡槽，然后第二气缸的活塞杆带动第二活动夹头下移，第三气缸的活塞杆带动第三活动夹头下移，使纱束被加持于第二活动夹头和第二固定夹头，以及第三活动夹头和第三固定夹头之间，且位于卡槽中；

3.7)、切割片动作将被选中的纱束割断，同时第一气缸的活塞杆伸出，顶起第一压杆的一端，第一压杆的另一端带动第一压块向下转动，向下按压上夹头的尾部，打开剑杆夹头，将纱束弹出，至此完成一次引纬动作。