CN108866759B - 一种编织帘织机及其控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种编织帘织机及其控制系统，属于纺织机械设备技术领域。本发明以单片机为控制核心，控制系统按实现功能可分为六大独立模块，分别为开口控制模块、选纬控制模块、引纬控制模块、打纬控制模块、电子卷取模块、电子送经模块，这些独立的模块都通过信号线、传感检测与控制系统进行双向通信，控制系统对这些信号判断和采集后，做出一定处理，最终将处理方式反馈给这些模块，完成织机整个织造过程。本发明根据编织帘织机的特殊织造方式，设计了一种控制整机工作的控制系统，结构简单，经济实用。

Description

一种编织帘织机及其控制系统
技术领域
本发明涉及纺织机械设备技术领域，特别涉及一种编织帘织机及其控制系统。
背景技术
自然材料编织帘(以下简称编织帘)，主要由相互垂直的一组(或多组)经向纱线和一组 (或多组)纬向物料通过一定的规律编织而成。这种编织帘与普通布帘的不同之处在于其纬 向原料不是普通的纺织用柔软纱线，而是纯天然的竹丝、竹片、麻绳、草辫等硬质物料(以 下称纬料)。常用竹丝的直径约为2～5mm，长度约为3m。目前编织帘织机主要是将旧式剑杆 织机进行改造，将原有挠性剑杆织机的剑头改换成可以开闭口的鳄鱼夹，以便夹取纬料，实 现引纬，但纬料的选取与递送仍然需要人工操作完成，效率低；该织机在编织过程中只用两 页综框，所以采用气缸式开口机构，通过气缸的伸缩来实现两页综框的上下交替，形成织口； 该织机的卷取送经机构仍然为落后的消极式机械卷取送经机构，加工误差和机械磨损较大、 控制精度不高，织物纬密变化时需要调换齿轮、弹簧等，操作不便；送经机构动态响应差， 限制了织机高速运转。
发明内容
本发明目的在于针对上述编织帘织机机电一体化水平低的问题，在完成对编织帘织机机 械装置方面的改进后，提供了一种编织帘织机控制系统设计。
本发明首先提供了一种编织帘织机，包括：气缸式开口机构、摆动筛选式硬质杆状纬料 自动选纬机构、摆动式软绳状纬料送纬机构、软料剪切机构、鳄鱼夹引纬机构、四连杆曲柄 摇杆打纬机构、电子卷取送经机构；
所述气缸式开口机构，包括复动式气缸、连接杆、滑轮和钢丝绳，钢丝绳绕过滑轮，一 端连接综框，另一端固定于连接杆，复动式气缸运动带动连接杆；复动式气缸的伸长和缩短 分别对应实现了两页综框的上、下交替运动，即开口运动；
所述摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构，包括传动轴组件、选料槽组件、挡板、同 步齿轮组件、轴承座、摆杆、连杆、偏心轴、摆动筛选伺服电机和送料伺服电机；传动轴组 件的中部通过轴承嵌套于轴承座内；同步齿轮组件通过螺钉固定于所述传动轴组件的底端， 位于轴承座的下方；选料槽组件通过沉孔螺钉固定于轴承座上方；传动轴的圆盘端位于选料 槽和轴承座之间；偏心轴嵌套于摆动筛选伺服电机的转动轴端，摆杆、连杆和偏心轴构成四 连杆曲柄摇杆机构；摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构的动力源分别为摆动筛选伺服电 机和送料伺服电机；
所述摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构的后端和前端都安装有U型光电传感器，分 别作为后置传感器、前置传感器，用于检测纬料是否选取；
所述摆动式软绳状纬料送纬机构，包括：摆杆、短连杆、单动气缸、支撑墙板、连接板、 支撑座、关节轴承；摆杆通过短连杆与关节轴承连接到单动气缸，单动气缸固定于支撑墙板， 连接板将支撑墙板与支撑座相连，动力源为摆料气缸；
所述软料剪切机构，包括气缸、气缸前底座、气缸后底座、刀片、刀片座，所述气缸通 过螺钉固定于气缸座侧面，所述刀片通过螺钉固定于刀片座，所述刀片座通过螺钉固定于气 缸座上端，所述气缸座通过螺钉固定于织机上，所述软料剪切机构用于剪切软绳状纬料；
所述软绳状纬料剪刀气缸用于带动软绳状纬料剪刀。
所述鳄鱼夹引纬机构包括：鳄鱼夹、引纬驱动伺服电机、引纬伺服电机驱动器、三个接 近开关；鳄鱼夹固定于剑带的头端，伺服电机带动传剑轮转动，从而带动鳄鱼夹运动；引纬 动力源为引纬伺服电机；
所述电子卷取送经机构包括：经纱张力信号采集系统及信号处理和控制系统、织轴放送 装置、织物卷取装置，卷取动力源为卷取伺服电机，送经动力源为送经伺服电机；
所述四连杆曲柄摇杆打纬机构，打纬动力源为主轴伺服电机。
本发明还提供了一种控制所述编织帘织机的控制系统，该控制系统主控制器是以单片机 为处理器，接收信息并控制功能模块的动作；功能模块包括开口控制模块、选纬控制模块、 引纬控制模块、打纬控制模块、电子卷取模块、电子送经模块，这些独立的模块都通过信号 线、传感检测器与控制系统的主控制器进行双向通信，控制系统对这些信号判断和采集后， 做出一定处理，最终将处理方式反馈给这些模块，完成织机整个织造过程。
当织机启动完成初始化操作之后，进入正常的工作阶段时，首先，后置传感器1采集选 料槽中物料下落情况，当选料槽中没有硬质杆状纬料时，后置传感器1处于点亮状态，此时 摆动筛选机构驱动电机开始工作，直到传感器检测到纬料；当选料槽中存在纬料后，引纬鳄 鱼夹会运动到位等待纬料喂入，主控制器会根据已输入的织造工艺来确定引入纬料的种类； 引纬过程中，接近开关会采集鳄鱼夹的运动位置信息并及时反馈到主控制器，待引纬结束后， 主轴电机开始工作完成打纬与卷取动作；同时，与织机活动后梁连接的应力传感器会在已设 定的多个时间点进行经纱张力检测，从而控制送经伺服电机的送经量，保证在织造过程中经 纱张力均匀。
进一步的，所述开口控制模块包括复动式气缸、连接杆、滑轮和钢丝绳、两页综框；所 述钢丝绳绕过滑轮，一端连接综框，另一端固定于连接杆，气缸运动带动连接杆；气缸的伸 长和缩短分别对应实现了两页综框的上、下交替运动，即开口运动。
进一步的，所述选纬控制模块主要包括筛选式硬质杆状纬料选纬及送纬机构、摆动式软 绳状纬料送纬机构、后置传感器、前置传感器。
进一步的，所述引纬控制模块包括引纬鳄鱼夹、引纬驱动伺服电机、引纬伺服电机驱动 器、三个接近开关，所述各个接近开关用于采集引纬鳄鱼夹的运动位置信号并将信号反馈给 主控制器。
进一步的，所述打纬控制模块包括四连杆打纬机构、主轴伺服电机、主轴伺服电机驱动 器、主轴编码器，所述主轴编码器主要用于检测主轴转动角度，将信号反馈给主控制器。
进一步的，所述电子卷取模块包括卷取伺服电机、卷取伺服电机驱动器、卷取轮系机构； 主控制器可根据预先设定的织造工艺，通过控制卷取伺服电机驱动器进一步控制卷取伺服电 机间歇运动，可直接实现大卷取量、变纬密织造，解决了消极式机械卷取机构卷取量不定、 纬密调节不便等问题。
进一步的，所述电子送经模块包括送经伺服电机、送经伺服电机驱动器、送经机构、“S” 型应力传感器；所述“S”型应力传感器连接活动后梁，经纱张力通过后梁摆动施加到应力传感 器，从而检测经纱张力变化，保证送经机构能对经纱张力的变化做出及时、准确的调节。
本发明的有益效果：选纬自动化；软硬结合；变纬密、大卷取量、间歇式卷取；具体来 说，本发明针对现有编织帘织机进行改进，摆动筛选式硬质纬料自动选纬装置和摆动式软绳 状纬料送纬机构代替了传统的人工操作，并且可进行软、硬两种纬料的交替编织，节省人力、 财力，自动化水平提高、控制精度高；电子卷取送经系统代替了机械式的卷取送经机构，可 实现不停车变纬密、大卷取量织造，而且经纱张力稳定，产品表面更加平整；加工误差和机 械磨损较小；织物纬密变化时不需要调换齿轮、弹簧等；操作方便，送经机构动态响应好。
附图说明
图1编织帘织机主要机构分布简图
图2摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构图
图3摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构局部图
图4摆动式软绳状纬料送纬机构图
图5软料剪切机构图
图6编织帘织机控制系统框图
图7编织帘织机工作周期图
图8编织帘织机控制流程图
图中，
1：后置传感器，2：前置传感器；
10：传动轴组件，11：选料槽组件，12：挡板，13：同步齿轮组件，14：轴承座，15： 摆杆，16：连杆，17：偏心轴，18：送料伺服电机，19：摆动筛选伺服电机；
21：摆杆，22：短连杆，23：单动气缸，24：支撑墙板，25：连接板，26：支撑座，27： 关节轴承；
31：气缸，32：气缸前底座，33：气缸后底座，34：刀片，35：刀片座。
具体实施方式
实施例1
参见图1～5，本发明上述编织帘织机，包括：气缸式开口机构、摆动筛选式硬质杆状纬 料自动选纬机构、摆动式软绳状纬料送纬机构、软料剪切机构、鳄鱼夹引纬机构、四连杆曲 柄摇杆打纬机构、电子卷取送经机构。
编织帘织机运动分为开口、引纬、打纬、卷取、送经五大运动，其中，开口动力源为开 口气缸，摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构动力源为送料伺服电机18和摆动筛选伺服电 机19，软绳状纬料选纬动力源为单动气缸23，引纬动力源为引纬伺服电机，卷取动力源为卷 取伺服电机，送经动力源为送经伺服电机，打纬动力源为主轴伺服电机，U型光电传感器1、 2(即后置传感器1、前置传感器2)分别安装于摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构的后 端和前端，用于检测纬料是否选取，接近开关1、接近开关2、接近开关3用于采集引纬鳄鱼 夹的运动位置。
如图2、3所示，所述摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构，包括传动轴组件10、选 料槽组件11、挡板12、同步齿轮组件13、轴承座14、摆杆15、连杆16、偏心轴17、送料 伺服电机18和摆动筛选伺服电机19，各部分的连接关系是：传动轴组件12中部通过轴承嵌 套于轴承座14内；同步齿轮组件13分别通过螺钉固定于所述传动轴组件12的底端，位于轴 承座14的下方；选料槽组件11通过沉孔螺钉固定于轴承座14上方；传动轴的圆盘端位于选 料槽和轴承座之间；偏心轴17嵌套于摆动筛选伺服电机19的转动轴端，摆杆15、连杆16 和偏心叫17构成四连杆曲柄摇杆机构；摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构的动力源分别 为送料伺服电机18和摆动筛选伺服电机19。
如图4所示，所述摆动式软绳状纬料送纬机构包括：摆杆21、短连杆22、单动气缸23、 支撑墙板24、连接板25、支撑座26、关节轴承27，各部分的连接关系是：摆杆21通过短连杆22与关节轴承27连接到单动气缸23，单动气缸23固定于支撑墙板24，连接板25将支撑 墙板24与支撑座26相连，动力源为摆料气缸。
如图5所示，所述软料剪切机构，包括气缸31、气缸前底座32、气缸后底座33、刀片34、刀片座35，所述气缸31通过螺钉固定于气缸座32侧面，所述刀片33通过螺钉固定于 刀片座34，所述刀片座34通过螺钉固定于气缸座32上端，所述气缸座32通过螺钉固定于 织机上，所述软料剪切机构用于剪切软绳状纬料。软绳状纬料剪刀气缸31用于带动软绳状纬 料剪刀，接近开关1、接近开关2、接近开关3用于采集引纬剑头的运动位置。
所述鳄鱼夹引纬机构包括：引纬鳄鱼夹、引纬驱动伺服电机、引纬伺服电机驱动器、三 个接近开关，各部分的连接关系是：鳄鱼夹固定于剑带的头端，伺服电机带动传剑轮转动， 从而带动鳄鱼夹运动；引纬动力源为引纬伺服电机。
所述电子卷取送经机构包括：经纱张力信号采集系统及信号处理和控制系统、织轴放送 装置、织物卷取装置，卷取动力源为卷取伺服电机，送经动力源为送经伺服电机；
所述四连杆曲柄摇杆打纬机构，打纬动力源为主轴伺服电机。
图6展示的是编织帘织机控制系统框图。本发明主控制器以单片机为处理器，该控制系 统按实现功能可分为六大独立模块，分别为开口、选纬、引纬、打纬、卷取、送经，这些独 立的模块都通过信号线、传感检测与控制系统进行双向通信，控制系统对这些信号判断和采 集后，做出一定处理，最终将处理方式反馈给这些模块，完成织机整个织造过程。
在编织之前，挡车工人首先将大长径比的硬质杆状物料一端整齐的抵住挡板放入一对选 料槽座组成的选料槽之中，待织机启动之后，通过人机交互界面预先设定织造工艺参数，输 入织物的纬密序列等，然后织机开始运行。
如图7所示，首次运行时，织机初始化，图7-a，为开口过程，0-t1内，开口气缸3伸长，织机开口，即一页综框上升，一页综框降，形成织口等待纬料的引入；t1-t5，综框静止，织口全开；图7-b，为引纬过程，在t2-t3内，引纬鳄鱼夹在伺服电机驱动下会从织机左端运动到右端，准备夹持纬料；在t3-t4内，引纬鳄鱼夹静止，夹口张开，同时送料装置会将纬料喂入；t4-t5，引纬鳄鱼夹夹持纬料穿过织口，完成引纬；t5-t6，开口气缸3收缩，两页综框上下交替， 夹紧纬料；图7-c为打纬过程，0-t1内，主轴伺服电机静止；t6-t7，主轴伺服电机转动带动四 连杆打纬机构实现打纬；并且从t6开始，依照预先设定的纬密序列，卷取伺服电机以一定的 速度转过相应的角度，形成的织物会被引离织口，之后引纬鳄鱼夹会从织机左端运动到右端， 准备夹持纬料，开始下一周期工作。在完成上述过程期间，连接活动后梁的“S”型应力传感器 会在多个时间点检测经纱张力的变化情况，尤其是开口、打纬和卷取过程，如图7-e，并将实 时检测采集的信号反馈到主控制器，进一步命令送经伺服驱动器控制伺服电机的运转。如果 经纱张力过大，送经电机正转，送出经纱；如果经纱张力过小，送经电机逆转，收回经纱。 间歇式的电子卷取送经可以更好的满足较大范围变化纬密织物的织造要求。
图8展示的是织机具体工作控制流程，当织机启动完成初始化操作之后，进入正常的工 作阶段时，首先，后置传感器1会采集选料槽中物料下落情况，当选料槽中没有硬质杆状纬 料时，后置传感器1处于点亮状态，此时摆动筛选机构驱动电机开始工作，直到传感器检测 到纬料；当选料槽中存在纬料后，引纬鳄鱼夹会运动到位等待纬料喂入，主控制器会根据已 输入的织造工艺来确定引入纬料的种类。引纬过程中，接近开关会采集鳄鱼夹的运动位置信 息并及时反馈到主控制器，待引纬结束后，主轴电机开始工作完成打纬与卷取动作。同时， 与织机活动后梁连接的应力传感器会在已设定的多个时间点进行经纱张力检测，从而控制送 经伺服电机的送经量，保证在织造过程中经纱张力均匀。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人， 在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以 权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种编织帘织机，其特征在于，包括：气缸式开口机构、摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构、摆动式软绳状纬料送纬机构、软料剪切机构、鳄鱼夹引纬机构、四连杆曲柄摇杆打纬机构、电子卷取送经机构；
所述摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构，包括传动轴组件、选料槽组件、挡板、同步齿轮组件、轴承座、摆杆、连杆、偏心轴、摆动筛选伺服电机和送料伺服电机；传动轴组件的中部通过轴承嵌套于轴承座内；同步齿轮组件通过螺钉固定于所述传动轴组件的底端，位于轴承座的下方；选料槽组件通过沉孔螺钉固定于轴承座上方；传动轴的圆盘端位于选料槽和轴承座之间；偏心轴嵌套于摆动筛选伺服电机的转动轴端，摆杆、连杆和偏心轴构成四连杆曲柄摇杆机构；摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构的动力源分别为摆动筛选伺服电机和送料伺服电机；
所述摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构的后端和前端都安装有U型光电传感器，用于检测纬料是否选取。
2.根据权利要求1所述的一种编织帘织机，其特征在于，所述气缸式开口机构，包括复动式气缸、连接杆、滑轮和钢丝绳，钢丝绳绕过滑轮，一端连接综框，另一端固定于连接杆，复动式气缸运动带动连接杆；复动式气缸的伸长和缩短分别对应实现了两页综框的上、下交替运动，即开口运动。
3.根据权利要求1所述的一种编织帘织机，其特征在于，所述摆动式软绳状纬料送纬机构，包括：摆杆、短连杆、单动气缸、支撑墙板、连接板、支撑座、关节轴承。
4.根据权利要求1所述的一种编织帘织机，其特征在于，所述软料剪切机构，包括气缸、气缸前底座、气缸后底座、刀片、刀片座，所述气缸通过螺钉固定于气缸前底座侧面，所述刀片通过螺钉固定于刀片座，所述刀片座通过螺钉固定于气缸前底座上端，所述气缸前底座通过螺钉固定于织机上，所述软料剪切机构用于剪切软绳状纬料。
5.一种控制权利要求1～4任一所述编织帘织机的控制系统，其特征在于，该控制系统主控制器是以单片机为处理器，接收信息并控制功能模块的动作；功能模块包括开口控制模块、选纬控制模块、引纬控制模块、打纬控制模块、电子卷取模块、电子送经模块，上述模块都通过信号线、传感检测器与控制系统的主控制器进行双向通信，控制系统对这些信号判断和采集后，做出一定处理，最终将处理方式反馈给这些模块，完成织机整个织造过程。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，当织机启动完成初始化操作之后，进入正常的工作阶段时，首先，后端U型光电传感器采集选料槽中物料下落情况，当选料槽中没有硬质杆状纬料时，后端U型光电传感器处于点亮状态，此时摆动筛选式硬质杆状纬料自动选纬机构驱动电机开始工作，直到后端U型光电传感器检测到纬料；当选料槽中存在纬料后，引纬鳄鱼夹会运动到位等待纬料喂入，主控制器会根据已输入的织造工艺来确定引入纬料的种类；引纬过程中，接近开关会采集鳄鱼夹的运动位置信息并及时反馈到主控制器，待引纬结束后，主轴电机开始工作完成打纬与卷取动作；同时，与织机活动后梁连接的应力传感器会在已设定的多个时间点进行经纱张力检测，从而控制送经伺服电机的送经量，保证在织造过程中经纱张力均匀。
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