CN111542657A - 编织机及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于形成管状编织物的系统和方法。根据本技术的实施方案配置的编织系统可以包括，例如，上驱动单元，下驱动单元，与上驱动单元和下驱动单元同轴的心轴，以及在上驱动单元和下驱动器单元之间延伸的多个管子。每个管子可以被配置为接收用于形成管状编织物的单独的细丝，并且上驱动单元和下驱动单元可以同步起作用，以三种不同的运动来移动管子(以及包含在那些管子中的细丝)：(i)朝向中心轴线径向向内，(ii)远离中心轴线径向向外，和(iii)绕中心轴线旋转，以使细丝彼此上下交叉以在心轴上形成管状编织物。

Description

编织机及其使用方法
相关申请交叉引用
本申请要求2017年10月14日提交的标题为“编织机及其使用方法”的申请号为62/572,462的美国临时专利申请的权益，其内容通过引用合并于此。
技术领域
本技术总体上涉及用于形成细丝的管状编织物的系统和方法。特别地，本技术的一些实施方案涉及用于通过竖直管子的移动形成编织物的系统，每个竖直管子容纳一细丝，并沿着围绕心轴的纵向轴线的一系列离散的径向和弧形路径移动。
背景技术
编织物通常包括交织在一起以形成圆柱形或其他管状结构的许多细丝。这种编织物具有广泛的医学应用。例如，编织物可以被设计成折叠到小的导管内，以便在微创外科手术过程中进行展开。一旦从导管中展开，一些编织物就可以在它们被展开的位置内的血管或其他体腔内扩张，例如，它们可以阻塞或减慢体液的流动，以捕获或过滤体液中的颗粒，或取出体内的血块或其他异物。
一些已知的用于形成编织物的机器通过移动线的线轴来操作，使得从每个线轴放出的线彼此上/下交叉。但是，这些编织机不适用于要求编织物由具有低抗拉强度的非常细的线构成的大多数医疗应用。特别是，当从线轴中放出线时，它们可能会受到较大的冲击，这可能会使线折断。其他已知的编织机将配重固定到每根线上以拉紧线，使其不会在编织过程中经受较大的冲击。然后，这些机器通过使用钩子或其他用于钩住线的装置来操纵线，以将线编织在彼此之上/之下。这种编织机的一个缺点是它们趋向于非常慢，因为配重在细丝的每次移动之后需要时间来稳定。此外，由于编织物有许多应用，因此其设计规格-例如长度，直径，孔径等-可能会有所不同。因此，期望提供一种编织机，该编织机能够使用非常细的细丝并且高速形成具有可变尺寸的编织物。
附图说明
参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定按比例绘制。相反，将重点放在清楚地说明本公开的原理上。
图1是根据本技术的实施方案被配置的编织系统的等轴测视图。
图2是根据本技术的实施方案被配置的图1所示的编织系统的管子的放大的剖视图。
图3A和3B分别是根据本技术的实施方案被配置的图1所示的编织系统的上驱动单元的俯视图和放大的俯视图。
图4A-4E是根据本技术的实施方案被配置的在形成编织结构的方法中的多个阶段的图3A和3B所示的上驱动单元的放大的示意图。
图5和图6是根据本技术的实施方案被配置的编织系统的驱动单元的放大的示意图。
图7和图8是根据本技术的实施方案被配置的凸轮环的放大的俯视图。
图9是根据本技术的实施方案被配置的编织系统控制器的用户界面的显示器。
图10是根据本技术的实施方案被配置的图1所示的编织系统的心轴的一部分的等轴测视图。
具体实施例
本技术总体上涉及用于由多个细丝形成编织结构的系统和方法。在一些实施方案中，根据本技术的编织系统可以包括上驱动单元，沿着中心轴线与上驱动单元同轴地对准的下驱动单元，以及在上驱动单元和下驱动单元之间延伸并且被约束在上和下驱动单元内的多个管子。每根管子都可以接收附接到配重上的单根细丝的末端。细丝可以从管子延伸到与中心轴线对准的心轴。在某些实施方案中，上驱动单元和下驱动单元可以同步地起作用，以三个不同的运动来移动管子(以及包含在这些管子中的细丝)：(i)径向向内朝向中心轴线，(ii)径向向外远离中心轴线，以及(iii)绕中心轴线旋转。在某些实施方案中，上驱动单元和下驱动单元同时使第一组管子径向向外移动并且使第二组管子径向向内移动以“通过”包含在那些管子中的细丝。上驱动单元和下驱动单元可以进一步使第一组管子-以及其中的细丝-移动通过第二组管子，例如，以在心轴上形成“上/下”编织的结构。由于线被包含在管子内，并且上和下驱动单元同步作用在管子的上部和下部上，因此管子可以被快速移动通过彼此以形成编织物。与不同步移动管子的上部和下部的系统相比，这是一个重大改进。而且，由于使用多个配重来提供张力，因此本系统允许使用非常细的细丝来形成编织物。因此，在编织过程中，细丝不会受到可能会使其断裂的大冲击力。
如在此使用的，鉴于图中所示的定向，术语“垂直”，“横向”，“上”和“下”可以指编织系统中的特征的相对方向或位置。例如，“上”或“最上方”可以指的是比另一个特征更靠近页面顶部的特征。然而，这些术语应被广义地解释为包括具有其他定向的半导体装置，例如倒置或倾斜的定向，其中，顶部/底部，上方(over)/下方(under)，上方(above)/下方(below)，上方(up)/下方(down)，以及左/右可以根据不同的定向而互换。
图1是根据本技术被配置的编织系统100(“系统100”)的等轴测视图。系统100包括框架110，耦合至框架110的上驱动单元120，耦合至框架110的下部驱动单元130，在上和下驱动单元120，130(统称为“驱动单元120，130”)之间延伸的多个管子140(例如，细长的壳体)，以及心轴102。在一些实施方案中，驱动单元120，130和心轴102沿着中心轴线L(例如，纵向轴线)同轴地对准。在图1所示的实施方案中，管子140相对于中心轴线L对称地布置，其纵向轴线平行于中心轴线L。如图所示，管子140围绕中心轴线L布置成圆形阵列。即，管子140可各自从中心轴线L沿径向均匀地间隔开，并且可共同形成圆柱形。在其他实施方案中，管子140可以布置成圆锥形，使得管子140的纵向轴线相对于中心轴线L成角度并与中心轴线L相交。在其他实施方案中，管子140可以布置成“扭曲的”的形状，其中管子140的纵向轴线相对于中心轴线L成角度，但不与中心轴线L相交(例如，管子的顶端可以与管子的底端相对于中心轴L线成角度地偏移)。
框架110通常可以包括用于支撑和容纳系统100的部件的金属(例如，钢，铝等)结构。更具体地，例如，框架110可以包括支撑上驱动单元120的上支撑结构116，支撑下驱动单元130的下支撑结构118，基座112，和顶部114。在一些实施方案中，驱动单元120，130分别直接附接(例如，通过螺栓，螺钉等)到上和下支撑结构116，118。在一些实施方案中，基座112可以被配置成支撑全部或部分的管子140。在图1所示的实施方案中，系统100包括耦合至框架110的基座112的轮子111，并且因此可以是便携式的系统。在其他实施方案中，基座112可以永久地附接到表面(例如，地板)，使得系统100不是便携式的。
系统100操作以将负载的细丝104编织成从心轴102径向延伸到管子140。如图所示，每个管子140可在其中接收单个细丝104。在其他实施方案中，仅管子140的子集(subset)接收细丝。在一些实施方案中，细丝104的总数是容纳细丝104的管子140的总数的一半。也就是说，同一细丝104可具有两个端部，并且两个不同的管子140可接收同一细丝104的不同端部(例如，在细丝104已经被缠绕或以其他方式固定至心轴102之后)。在其他实施方案中，细丝104的总数与容纳细丝104的管子140的数量相同。
每根细丝104通过固定在细丝104下部的配重拉紧。例如，图2是单根管子140的放大的剖视图。在图2所示的实施方案中，细丝104包括端部207，该端部207与管子140内的配重241耦合(例如，绑在其上，缠绕在其上，等)。配重141可以具有圆柱形或其他形状，并且被配置为在编织过程中放出细丝104时在管子140内平滑地滑动。管子140可以进一步包括上边缘部分(例如，外缘)245，该上边缘部分是圆形的或以其他方式被配置成允许细丝104从管子140平滑地放出。管子140约束配重241和细丝104的横向或“摇摆”移动，以抑制这些部件沿细丝104的全长的显著的摆动和缠结。相较于细丝和/或拉紧装置沿其全长不受约束的系统，这使得系统100能够以更高的速度运行。具体地说，如果没有将暂停或驻留时间结合到该过程中以便细丝能够稳定，则不受约束的细丝可能会摆动并相互缠结。在许多应用中，细丝104是非常细的线，在没有本技术的全长约束和同步的情况下，将需要大量的暂停来进行稳定。在一些实施方案中，细丝104全部被耦合到相同的配重，以在系统100内提供均匀的张力。然而，在其他实施方案中，一些或所有的细丝104可以被耦合至不同的配重以提供不同的张力。值得注意的是，配重241可以被制作得非常小，以在细丝104上施加低张力，并因此允许编织细的(例如，小直径)和脆弱的细丝。
再次参考图1，并且如下面参考图3A和3B更详细描述的，驱动单元120，130控制管子140的移动和位置。驱动单元120，130被配置成相对于中心轴线L以一系列离散的径向和弧形路径驱动管子140，以形成编织结构105(例如，交织的管状编织物；“编织物105”)的方式移动细丝104。特别地，每根管子140具有靠近上驱动单元120的上端部142和靠近下驱动单元130的下端部144。驱动单元120，130同步地工作，以沿着相同的路径或至少基本类似的空间路径同时驱动每个单根管子140的上端部142和下端部144(统称为“端部142，144”)。通过同步驱动单根管子140的两个端部142，144，管子140的摆动或其他不期望的移动的量受到极大的限制。结果是，系统100减少或甚至消除在编织过程中允许管子稳定的暂停，这使得系统100能够以比常规系统更高的速度运行。
在一些实施方案中，驱动单元120，130基本相同，并且包括一个或多个机械连接，使得它们相同地移动(例如，同步地)。例如，千斤顶轴113可以机械地耦合驱动单元120，130的内和外驱动机制的相应部件。类似地，在一些实施方案中，驱动单元120，130中的一个可以是主动单元，而驱动单元120，130中的另一个可以是由主动单元驱动的从动单元。在其他实施方案中，取代机械连接被耦合到驱动单元120，130的电子控制系统被配置为以相同的顺序在空间和时间上移动管子140。在某些实施方案中，在管子140相对于中心轴线L呈圆锥形布置的情况下，驱动单元120，130可以具有相同的部件，但是具有不同的直径。
在图1所示的实施方案中，心轴102被附接到拉动机制106，该拉动机制106被配置成使心轴102相对于管子140沿着中心轴线L移动(例如，抬高)。拉动机制106可以包括轴108(例如，电缆，细绳，刚性结构等)，该轴将心轴102耦合到用于移动心轴102的致动器或马达(未示出)。如图所示，拉动机构106可进一步包括被耦合至框架110的一个或多个引导件109(例如，轮子，滑轮，滚子，等)，用于引导轴108将来自致动器或马达的力引导至心轴102。在运行期间，心轴102可以从管子140上抬起离开，以延伸用于在心轴102上创建编织物105的表面。在一些实施方案中，可以改变心轴102被抬高的速率，以便改变编织物105的特性(例如，增加或减小细丝104的编织角(间距)，从而增加或减小编织物105的孔径)。制成的编织物的最终长度取决于管子140中细丝104的可用长度，编织物的间距，以及心轴102的可用长度。
在一些实施方案中，心轴102可沿其长度具有纵向凹槽，以例如，钩住细丝104。心轴102可以进一步包括用于在编织过程中抑制心轴102相对于中心轴线L旋转的部件。例如，心轴102可包括纵向键槽(例如，通道)和可滑动地被接收在键槽中的固定锁定销，该固定锁定销在心轴102抬高时保持其定向。心轴102的直径在很大程度上仅由驱动单元120，130的尺寸限制，而在很小程度上由正在被编织的细丝104的数量和直径约束。在一些实施方案中，在心轴102的直径小(例如，小于约4mm)的情况下，系统100可以进一步包括耦合到心轴102的一个或多个配重。配重可将心轴102置于显著的张力下，并防止细丝104在编织过程中使心轴102纵向变形。在一些实施方案中，配重可被配置成进一步抑制心轴102的旋转和/或代替键槽和锁定销的使用来抑制旋转。
系统100可进一步包括经由臂115耦合至框架110的套管(例如，环)117。心轴102延伸穿过套管117，并且每根细丝104延伸穿过心轴102和套管117之间的环形开口。在一些实施方案中，套管117的内径仅略大于心轴102的外径。因此，在操作期间，套管117迫使细丝104抵靠心轴102，使得编织物105紧紧地抵靠心轴102拉动。在一些实施方案中，套管117可具有可调节的内径以容纳不同直径的细丝。类似地，在某些实施方案中，可以改变套管117的垂直位置以调节细丝104会聚以形成编织物105的点位。
图3A是根据本技术的实施方案的图1所示的上驱动单元120的俯视图，以及图3B是图3A中所示的上驱动单元120的一部分的放大的俯视图。尽管在图3A和3B中示出了上驱动单元120，下驱动单元130可具有与上驱动单元120基本相同或相同的部件和功能。因此，以下描述可以同等地应用于下驱动单元130。参考图3A和3B，上驱动单元120包括外组件350和内组件370(统称为“组件350，370”)，它们围绕中心轴线L(图1)同心地布置。组件350，370包括顶板，其限定了上驱动单元120的上表面并且覆盖了组件350，370的内部件。然而，组件350，370的上板未在图3A和3B中示出以更清楚地示出组件350，370的运行。
外组件350包括(i)外槽(例如，凹槽)354，(ii)与相应的外槽354对准和/或位于其内的外驱动构件(例如，柱塞)356，以及(iii)被配置为通过外槽354径向向内移动外驱动构件356的外驱动机制。外槽354的数量可以等于系统100中的管子140的数量，并且外槽354被配置为在其中接收管子140的子集。在某些实施方案中，外组件350包括48个外槽354。在其他实施方案中，外组件350可具有不同数量的外槽354，例如12个槽，24个槽，96个槽或任何其他优选的偶数个槽。外组件350还包括与上板相对的下板351b。在一些实施方案中，下板351b可以被附接到框架110的上支撑结构116。
在图3A和3B所示的实施方案中，外组件350的外驱动机制包括在上板和下板之间并且相对于上板和下板可旋转的外凸轮环352。外凸轮环马达(例如，电动马达)可以被配置成驱动第一外凸轮环352以使第一组外驱动构件356沿径向向内移动，从而使位于外槽354中的第一组管子140径向向内移动。更具体地，第一外凸轮环马达358可以被耦合到一个或多个小齿轮，该一个或多个小齿轮被配置为配合外凸轮环352上的轨道359。在一些实施方案中，如图3A所示，轨道359仅部分地围绕外凸轮环352的周边延伸。因此，在这样的实施方案中，外凸轮环352没有被配置成绕中心轴线L完全旋转。相反，外凸轮环352仅绕中心轴线L移动相对较小的弧长(例如，大约1°-5°，大约5°-10°，或大约10°-20°)。在运行中，外凸轮环352可以在第一方向和第二方向上(例如，通过反转马达)被旋转相对较小弧长。在其他实施方案中，轨道359围绕外凸轮环352的周边的较大部分(诸如整个周边)延伸，并且外凸轮环352可绕中心轴线L更完全地(例如，完整地)旋转。
如图3A和3B进一步所示，下板351b具有内边缘363，该内边缘363定义了中央开口364。多个壁部分362沿周向布置在下板351b周围，并径向向内延伸超过下板351b的内边缘363。每对相邻的壁部分362限定在中央开口364中的外槽354中的一个。壁部分362可以被固定到下板351b上(例如，通过使用螺栓，螺钉，焊接等)，或者与下板351b整体形成。在其他实施方案中，壁部分362的全部或部分可以在外组件350的上板(未示出)上，而不是在下板351b上。
外凸轮环352包括具有周期性(例如，振荡)形状的内表面365，其包括多个峰367和谷369。在所示的实施方案中，内表面365具有平滑的正弦形状，而在其他实施方案中，内表面365可以具有其他周期性的形状，例如锯齿形，梯形，线性梯形或包含峰和谷之间的转换的任何切割模式(例如，图7和8中所示的任何一种模式)。外凸轮环352可旋转地耦合到下板351b，使得外凸轮环和下板351b可相对于彼此旋转。例如，在一些实施方案中，可旋转耦合包括多个轴承，该多个轴承设置在形成于下板351b和凸轮环352之间的第一圆形通道(在图3A和3B中被遮盖)中。在所示的实施方案中，外凸轮环352包括第二圆形通道361，用于通过多个轴承将外凸轮环352可旋转地耦合至上板。在一些实施方案中，第一圆形通道可以与第二圆形通道361基本相同。
如图3A和3B进一步所示，外驱动构件356在相邻的壁部分362之间。每个外驱动构件356是相同的，并且每个外驱动构件356都包括耦合到推动部分394的主体部分392。推动部分394被配置成配合(例如，接触和推动)外槽354内的管子。主体部分392包括与外凸轮环392的周期性内表面365接触的轴承395。外驱动构件356可各自可滑动地耦合至附接到下板351b的框架396，并且偏置构件398(例如，弹簧)在每个外驱动构件356与相应的框架396之间延伸。偏置构件398对外驱动构件356施加径向向外的偏置力。
在运行中，外驱动构件356通过外凸轮环352的周期性内表面365的旋转而被径向向内驱动，并且通过偏置构件398而径向向外返回。内表面365被配置成使得当峰367与第一组外驱动构件356(例如，交替间隔的一组)径向对准时，谷369与第二组外驱动构件356(例如，交替间隔的另一组)径向对准。因此，如图3A和3B所示，第一组外驱动构件356可以处于径向延伸位置，而第二组外驱动构件356处于径向缩回位置。在此位置，第一组外驱动构件356的主体部分392位于峰367处或相较于内表面365的谷369更靠近峰367的位置处，第二组外驱动构件356的主体部分392位于谷369处或位于相较于峰367更靠近谷369的位置处。为了使第二组外驱动构件356径向向内移动，并且第一组外驱动构件356径向向外移动，外凸轮环352的旋转将内表面365的峰367移动成与第二组外驱动构件356径向对准。由于偏置构件398的向外力促使外驱动构件356与内表面365连续接触，因此第二组外驱动构件356随着内表面365旋转而径向向内移动以使峰367与第二组外驱动器构件356对准，同步地，偏置构件398的径向向外的偏置力将第一组外驱动构件356缩回到由谷369提供的空间中。
内组件370包括(i)内槽(例如，凹槽)374，(ii)与内槽374中的相应个对准和/或定位在内槽374的相应个中的内驱动构件(例如，柱塞)376，以及(iii)被配置为通过内槽374径向向外移动内驱动构件376的内驱动机制。如图所示，内槽374的数量可以等于外槽354的外的数量(例如，48个内槽374)，使得内槽374可以与外槽354对准。内组件370可以进一步包括下板371b，该下板371b可旋转地耦合到内支撑构件373。例如，在一些实施方案中，可旋转耦合包括多个轴承，该多个轴承被设置在形成于内支撑构件373和下板371b之间的圆形凹槽中。
在图3A和3B所示的实施方案中，内驱动机制包括位于上板和下板之间的内凸轮环372。内凸轮环马达378被配置为驱动(例如，旋转)内凸轮环372以使第一组内驱动构件376沿径向向内移动，从而使位于内槽374中的第二组管子140径向向外移动。内凸轮环马达378可以大体上类似于外凸轮环马达358。例如，内凸轮环马达378可以被耦合到一个或多个小齿轮，该一个或多个小齿轮被配置成与内凸轮环372的内表面上的相应轨道配合(例如，匹配)。在一些实施方案中，轨道仅围绕内凸轮环372的内周长的一部分延伸，并且内凸轮环马达378沿第一方向和第二相反方向可旋转，以驱动内凸轮环372围绕中心轴线L仅通过相对较小的弧长(例如，大约1°-5°，大约5°-10°，或大约10°-20°)。
内组件370还包括内组件马达375，该内组件马达375被配置成相对于外组件350旋转内组件370。该旋转允许内槽374被旋转成与不同的外槽354对准。内组件马达375的运行可以大体上类似于外凸轮环马达358和内凸轮环马达378的运行。
如图3A和3B进一步所示，下板371b具有外边缘383，并且内组件370包括多个壁部分382，壁部分382围绕下板371b沿周向布置，并径向向外延伸超过外边缘583。每对相邻的壁部分382限定了内槽374中的一个。壁部分382可以被固定到下板371b上(例如，使用螺栓，螺钉，焊接等)，或者与下板371b一体形成。在其他实施方案中，至少一些壁部分382在内组件370的上板而不是下板371b上。
内凸轮环372包括具有周期性(例如，振荡)形状的外表面385，其包括多个峰387和谷389。在所示的实施方案中，外表面385包括多个线性斜坡，而在其他实施方案中，外表面385可以具有其他周期性形状，例如平滑的正弦曲线形状，锯齿形状等(例如，图7和8所示的模式)。内凸轮环372，例如，通过设置在下板371b与内凸轮环372之间的第一圆形通道(在图3A和图3B的俯视图中被遮盖)内的多个滚球轴承可旋转地耦合至下板371b。在所示的实施方案中，内凸轮环372包括第二圆形通道381，用于经由，例如，多个滚球轴承将内凸轮环372可旋转地耦合至上板。在一些实施方案中，第一圆形通道可以与第二圆形通道381基本相同。内凸轮环372可以相应地相对于上板和下板旋转。
如图3A和3B进一步所示，内驱动构件376在相邻的壁部分382之间被耦合到下板371b。每个内驱动构件376是相同的，并且内驱动构件376可以与外驱动构件356相同。例如，如上所述，每个内驱动构件376可以具有主体部分392和推动部分394，并且可以可滑动地耦合到安装在下板371b上的框架396。同样，在每个内驱动器构件356与它们相应的框架396之间延伸的偏置构件398对内驱动器构件376施加径向向内的偏置力。结果，内驱动构件376连续地接触内凸轮环372的外表面385。
在操作中，类似于外驱动构件356，内驱动构件376通过内凸轮环372的周期性外表面385的旋转而被径向向外驱动，并通过偏置构件398被径向向内返回。外表面385被配置成使得当峰387与第一组内驱动构件376(例如，交替间隔的一组)径向对准时，谷389与第二组内驱动构件376(例如，交替间隔的另一组)径向对准。因此，如图3A和3B所示，第一组内驱动构件376可以处于径向延伸位置，而第二组内驱动的构件376处于径向缩回位置。在该位置，第一组内驱动构件376的主体部分392位于峰387处或位于相较于外表面385的谷389更靠近峰387的位置处，并且第二组内驱动构件376的主体部分392位于谷389处或位于相较于峰387更靠近谷389的位置处。为了使第二组内驱动构件376径向向外移动，并使第一组内驱动构件376径向向内移动，内凸轮环372的旋转使外表面385的峰387与第二组内驱动构件376径向对准。由于偏置构件398的向内力促使内驱动构件376与外表面385连续接触，因此第二组内驱动构件376随着外表面385旋转而径向向外移动以使峰387与第二组内驱动构件376对准。同步地，偏置构件398的径向向内的偏置力将第一组内驱动构件376缩回到由谷389提供的空间中。
如图3A和3B所示，组件350，370被配置成使得当外驱动构件356处于延伸位置时，对准的内驱动构件376相应地处于缩回位置。以这种方式，组件350，370为管子140保持恒定量的空间。这使管子140以系统100的控制系统确定的离散的，可预测的模式移动。
值得注意的是，系统100中的每个驱动构件通过凸轮环的旋转来致动，该凸轮环向所有驱动构件提供一致且同步的致动力。相反，在传统的系统中，细丝被各自控制的致动器单独地或成小组地致动，如果一个致动器与另一个致动器不同步，则有可能缠结细丝。此外，由于内槽374和外槽354的数量相同，所以一半的管子可以同时从内槽374通过到外槽354，反之亦然。同样，使用单个凸轮环致动所有外驱动构件，以及使用单个凸轮环致动所有内驱动构件，显著简化了设计。在其他配置中，内凸轮和外凸轮均可包含多个各自控制的板：每组每个内/外组件一个凸轮。每个内/外组件使用多个凸轮允许对管子的移动和时机的控制增加。如果需要的话，这些替代配置还将允许将这两组一次全部完全装载到内环或外环中(例如，如图5和6所示)。
下驱动单元130具有与上面参考图3详细描述的上驱动单元120基本相同或相同的部件和功能。驱动单元120，130的内驱动机制(例如，内凸轮环)在空间和时间上以基本相同的顺序移动，以沿着相同或基本相似的空间路径驱动每个管子140的上部和下部。同样，驱动单元120，130的外驱动机制(外凸轮环)在空间和时间上以基本相同的顺序移动。
通常，上驱动单元120被配置为以三种不同的移动驱动第一组管子140：(i)通过外组件350的外凸轮环352的旋转径向向内移动(例如，从外槽354到内槽374)；(ii)通过内组件370的内凸轮环372的旋转而径向向外移动(例如，从内槽374到外槽354)；(iii)通过内组件370的旋转相对于第二组管子140在圆周方向上移动。而且，如下面参考图9更详细地解释的，在一些实施方案中，这些移动可以是机械独立的，并且系统控制器(未示出；例如，数字计算机)可以经由用户界面从用户接收输入，以指示一个或多个用于这些移动以及心轴102的移动(图1)的运行参数。例如，系统控制器可以利用闭环轴旋转反馈来驱动驱动单元120，130中的三个马达中的每一个(例如，外凸轮环马达358，内凸轮环马达378，和内组件马达375)。系统控制器可以将参数中继到多种马达(例如，经由处理器)，从而允许管子140和心轴102的移动的手动和/或自动控制，以控制编织物105的形成。以此方式，系统100可以是参数化的，并且可以在不修改系统100的情况下制成许多不同形式的编织物。在其他实施方式中，驱动单元120，130的多种运动被机械地排序，使得转动单个轴使驱动单元120，130在整个循环进行索引。
图4A至图4E是示意图，更具体地示出了根据本技术的实施方案的在形成编织结构(例如，编织物105)的方法在多个阶段中上驱动单元120内的八个管子140的移动。尽管参考了上驱动单元120内的管子的移动，但是由于驱动单元120，130的运动和部件是相同的，因此所示的管子的移动在下驱动单元130中是基本相同的。此外，尽管为了便于解释和理解，在图4A-4E中仅示出了八个管子，但是本领域技术人员将容易理解，八个管子的移动代表任意数量的管子(例如，24个管子，48个管子，96个管子，或其他数量的管子)。
首先参考图4A，系统100处于初始位置，在该初始位置中，(i)外组件350包含第一组管子440a(每个标记为“X”)，以及(ii)内组件370包含第二组管子440b(每个标记为“O”)。第一组管子440a在交替间隔的外槽354内(例如，在标记为A，C，E，和G的外槽354中)，第二组管子440b在交替间隔的内槽374内(例如，在标记为T，V，X，和Z的内槽中)。如图所示，第一组管子440a与空的内槽374(例如，带有标记为S，U，W，和Y的内槽374)径向对准。类似地，第二组管子440b与外槽354中的空槽(例如，带有标记为B，D，F和H的外槽)径向对准。在图4A-4E中的每张图中均再现了用于第一组管子440a的附图标记“X”，用于第二组管子440b的附图标记“O”，用于外槽354的附图标记“A-H”，以及用于内槽374的附图标记“S-Z”，以便说明组件350，370的相对移动。
接下来参考图4B，内组件370沿第一方向(例如，沿箭头CCW指示的逆时针方向)旋转，以将第二组管子440b与不同组的外槽354对准。在图4B所示的实施方案中，内组件370相对于外组件350旋转，以使第二组管子440b中的每个管子与下一个可用的空的外槽354对准，即，间隔两个槽的外槽354。例如，尽管标记为X的内槽374与标记为F的空外槽374最初对准(图4A)，在旋转后，标记为X的内槽374与标记为D的空外槽354对准。这个步骤使第二组管子440b中的细丝在第一组管子440a的细丝的下方通过，以创建圆柱形编织物的编织模式。在一些实施方案中，内组件370可以被旋转以将第二组管子440b与外槽354中的空槽对准，其不是下一个可用的空外槽354(例如，间隔四个槽，六个槽的外槽354)。在内组件370的旋转过程中跳过的空的外槽354的数量确定了所形成的编织物的编织模式(例如1过1、1过2、2过2等)。在一些实施方案中，并非是旋转内组件370，而是旋转外组件350。在一些实施方案中，驱动单元可以在单次旋转期间沿任一方向仅旋转多组管子中的一组仅一个或两个空的空间。尽管如此，如果需要，控制系统100的程序可以重复地获得相同组的多个下放和拾起(drop-offs and pick-ups)的任何数量的通过空间。在其他配置中，驱动单元可以被设计为在没有编程帮助的情况下机械地实现旋转行程的相同增加。
接下来参考图4C，第一组和第二组管子440a，440b彼此“通过”。更具体地，第一组管子440a从外槽354径向向内移动到内槽374，并且第二组管子440b同时或基本同时地从内槽374径向向外移动到外槽354。例如，如参考图3A和3B所述，外组件350的第一组外驱动构件354可以由外凸轮环352径向向内驱动，以将第一组管子440a从外槽354移动到内槽374。同时，内组件370的第一组内驱动构件376可以径向向内缩回，以为第一组管子440a提供空间。同样，内组件的第二组内驱动构件376可通过内凸轮环372径向向外驱动，以将第二管子440b从内槽374移动到外槽354。同时，第二组外驱动构件356可径向向外缩回，以为第二组管子440b提供空间。
接下来，如图4D所示，内组件370在第二方向(例如，在箭头CW指示的顺时针方向)上被旋转，以将第一组管子440a与不同组的外槽354对准。在图4D所示的实施方案中，内组件370相对于外组件350旋转，以将第一组管子440a中的每个管子与下一个空的可用的外槽354对准，即间隔两个槽的外槽354。例如，尽管标记为W的内槽374与标记为C的空的外槽374最初对准(图4C)，在旋转后，标记为W的内槽374与标记为E的空的外槽354对准。这个步骤使得第一组管子440a中的细丝在第二组管子440b的细丝下方通过，以创建圆柱形编织物的编织模式。在一些实施方案中，旋转量可以变化(例如，旋转不止一个空的外槽354)。在所示的实施方案中，在旋转之后，内组件370和外组件350处于初始或开始位置，如图4A所示。
最后，参考图4E，第一组和第二组管子440a，440b彼此“通过”。更具体地，第二组管子440b从外槽354径向向内移动到内槽374，并且第一组管子440a径向向外同时或基本同时地从内槽374向外槽354移动。如图所示，第一组管子440a中的每个管子已经相对于图4A中所示的初始位置沿第一方向旋转(例如，沿顺时针方向旋转了两个外槽354)，并且第二组管子440a中的每个管子已经相对于图4A中所示的初始位置沿第二方向旋转(例如，沿逆时针方向旋转了两个内槽374)。
可以重复执行图4A-4E中所示的步骤，随着第一组和第二组管子440a，440b(以及固定在其中的细丝)彼此反复通过，并沿相反的方向旋转，以及在相对于另一组的径向向外通过和相对于另一组的径向向内通过之间依次交替，以在心轴上形成圆柱形编织物。本领域技术人员将认识到，在不脱离本技术范围的情况下，可以改变旋转方向，每次旋转的距离等。
图5和图6是根据本技术的另一实施方式配置的编织系统的驱动单元520(例如，上驱动单元或下驱动单元)的示意图。驱动单元520可包括大体上类似于上面参考图1-4E详细描述的驱动单元120，130的特征。例如，驱动单元520包括外组件550和同轴地布置在外组件550内的内组件570(统称为“组件550，570”)。同样地，外组件550可具有外槽554，内组件570可具有内槽574，并且管子540可被约束在各个外槽554和/或内槽574中。然而，在所示的实施方案中，每个组件550，570都包括多个凸轮环(未示出)，其可以被单独地控制和/或机械地同步以允许所有的管子540被设置在外槽554内(例如，在图5中示出)或在内槽574内(例如，如图6所示)。多个凸轮环的致动可以同时或不连续地在内和外槽554，574之间移动管子540。在一些实施方案中，每个内/外组件使用多个凸轮允许对管子的移动和时机的控制增加。
如上所述，根据本技术的凸轮环可具有多种周期性的形状，用于径向地向内或向外驱动驱动构件。例如，图7是凸轮环772(例如，内凸轮环)的放大俯视图，该凸轮环772具有外表面785，该外表面785具有大致锯齿形的周期性形状，包括多个(例如，锋利的，尖的等)峰787和谷789。例如，图8是具有外表面885的凸轮环872(例如，内凸轮环)的放大俯视图，该外表面885具有大体上三角形或线性的形状，包括多个(例如钝的，平坦的等)峰887和谷889。在其他实施方案中，根据本技术的凸轮环可以具有用于致动驱动构件的其他合适的周期性或非周期性的形状。
图9是用户界面900的屏幕截图，该界面可用于控制系统100(图1)以及形成在心轴102上的所得编织物105的特性。在用户界面900内示出了多个可点击，可按或以其他方式可配合的按钮，指示器，切换器和/或用户元素。例如，用户界面900可以包括多个元素，每个元素指示所得编织物105的期望的和/或预期的特性。在一些实施方案中，可以为一个或多个区域(例如，所示的7个区域)选择特性，每个区域对应于形成在心轴102上的编织物105的不同垂直部分。更具体地，元素910可以指示沿着心轴或编织物的长度的区域的长度(例如，以厘米为单位)，元素920可以指示每厘米的梭(pick)的数量(交叉数)，元素930可以指示梭计数(例如，总梭计数)，元素940可以指示处理的速度(例如，每分钟形成的梭)，并且元素950可以指示编织线计数。在一些实施方案中，如果用户输入区域的特定特性，则其他特性中的一些或全部可以被约束或自动选择。例如，一定数量的“每厘米梭数”和区域“长度”的用户输入可以约束或确定“每厘米梭数”的可能数目。用户界面还可以包括用于在编织物105已经形成在特定区域中之后暂停系统100的可选择元件960，以及用于在形成特定区域期间保持心轴静止的可选择元件970(例如，允许手动操作芯轴102的轻推(jogging)而不是自动的)。另外，用户界面可包括分别用于轻推工作桌的元件980a和980b，分别用于使心轴102向上或向下轻推(例如，抬高或降低)的元件985a和985b，用于分别加载概况(例如，一组已保存的编织特性)和运行选定的概况的元素990a和990b，以及用于指示运行(例如，编织过程的全部或一部分)已完成的指示器995。
在一些实施方案中，例如，较低梭计数提高了柔韧性，而较高梭计数增加了编织物105的纵向刚度。因此，系统100有利地允许在编织物105的特定长度内改变梭计数(和编织物105的其他特性)，以提供可变的柔韧性和/或纵向刚度。例如，图10是心轴102和在其上形成的编织物105的放大图。编织物105或心轴102可包括各自具有不同特性的第一区域Z1，第二区域Z2，和第三区域Z3。如图所示，例如，第一区域Z1可以具有比第二和第三区域Z2和Z3更高的梭计数，并且第二区域Z2可以具有与第三区域Z3相比更高的梭计数。编织物105因此可以在每个区域中具有变化的柔韧性以及孔径。
示例
在以下示例中阐述了本技术的几个方面。
1.一种编织系统，包括：
驱动单元，包括
外组件，所述外组件包括外凸轮和外槽；
内组件，所述内组件包括内凸轮和内槽，其中所述内组件与所述外组件同轴地对准，并且其中内槽和外槽的数量相同；
多个管子，其中各个所述管子被约束在各个所述内槽和/或各个所述外槽内；
外驱动机制，其被配置为旋转所述外凸轮以将第一组管子从所述外槽驱动到所述内槽；以及
内驱动机制，其被配置为旋转所述内凸轮以将第二组管子从所述内槽驱动到所述外槽。
2.根据示例1所述的编织系统，其中
当所述第一组管子被约束在所述外槽内时，所述第二组管子被约束在所述内槽内；以及
当所述第一组管子被约束在所述内槽内时，所述第二组管子被约束在所述外槽内。
3.根据示例1或2所述的编织系统，其中所述内驱动机制和所述外驱动机制被配置为使所述内凸轮和所述外凸轮旋转以基本上同时地(a)将所述第一组管子从所述外槽驱动至所述内槽，以及(b)将所述第二组管子从内槽驱动到所述外槽。
4.根据示例1至3中任一示例所述的编织系统，其中
所述外组件包括与所述外槽对准的外驱动构件；
所述内组件包括与所述内槽对准的内驱动构件；
所述外驱动机制被配置为使所述外凸轮旋转以使所述外驱动构件径向向内移动，以及
所述内驱动机制被配置为旋转所述内凸轮以使所述内驱动构件径向向外移动。
5.根据示例4所述的编织系统，其中
所述外凸轮的第一旋转移动使第一组外驱动构件径向向内移动；以及
所述外凸轮的第二旋转移动使第二组外驱动构件径向向内移动。
6.根据示例5所述的编织系统，其中所述第一组外驱动构件和所述第二组外驱动构件包括相同数量的外驱动构件。
7.根据示例4至6中任一示例所述的编织系统，其中
所述内凸轮的第一旋转移动使第一组内驱动构件径向向外移动；以及
所述内凸轮的第二旋转移动使第二组内驱动构件径向向外移动。
8.根据示例4至7中任一示例所述的编织系统，其中所述第一组内驱动构件和所述第二组内驱动构件包括相同数量的内驱动构件。
9.根据示例4至8中任一示例所述的编织系统，其中
所述外凸轮具有径向向内朝向的表面，其具有与所述外驱动构件连续接触的周期性形状；以及
内凸轮具有径向向外朝向的表面，其具有与内驱动构件连续接触的周期性形状。
10.根据示例1至9中任一示例所述的编织系统，其中所述内组件和外组件基本共面，并且其中所述内组件相对于所述外组件可旋转。
11.一种形成管状编织物的方法，所述方法包括：
相对于外组件旋转内组件，其中所述内组件约束第一组细长构件，其中所述外组件约束第二组细长构件，并且其中各个所述第一组细长构件和各个第二组细长构件被配置为接收单根细丝；以及
基本同时地
驱动所述内组件的内凸轮以将所述第一组细长构件从所述内组件移动到所述外组件；以及
驱动所述外组件的外凸轮，以将所述第二组细长构件从所述外组件移动到所述内组件。
12.根据示例11所述的方法，进一步包括，在基本同时驱动所述内凸轮和外凸轮之后，旋转所述内组件以相对于所述第一组细长构件旋转所述第二组细长构件。
13.根据示例11或12所述的方法，其中旋转所述内组件包括
在第一方向上旋转所述内组件，以相对于所述第二组细长构件旋转所述第一组细长构件，并且其中所述方法还包括：
在基本上同时驱动所述内凸轮和外凸轮之后，使所述内组件沿第二方向旋转，以使所述第二组细长构件相对于所述第一组细长构件旋转，其中所述第一方向与所述第二方向相反。
14.根据示例11至13中任一示例所述的方法，其中
所述内组件包括被配置成约束所述第一组细长构件或所述第二组细长构件的内槽；
所述外组件包括构被配置成约束所述第一组细长构件或所述第二组细长构件的外槽；以及
所述内槽和所述外槽的数量相同。
15.一种编织系统，包括：
多个细长构件，每个所述细长构件具有上部和下部，其中各个所述细长构件被配置成接收各个细丝；
上驱动单元，其被配置成抵靠所述细长构件的上部作用；以及
下驱动单元，其沿纵向轴线与所述上驱动单元同轴对准并被配置成抵靠所述细长构件的下部作用，
其中所述上驱动单元和所述下驱动单元被配置成同步地抵靠所述细长构件的上部和下部作用以同时驱动(a)第一组细长构件径向向内朝向所述纵向轴线，以及(b)第二组细长构件径向向外远离所述纵向轴线。
16.根据示例15所述的编织系统，其中所述上驱动单元约束所述细长构件的上部，并且其中所述下驱动单元约束所述细长构件的下部。
17.根据示例15或16所述的编织系统，其中所述上驱动单元和下驱动单元还被配置成使所述细长构件沿着相对于所述纵向轴线的弧形路径移动。
18.根据示例15至17中任一示例所述的编织系统，其中所述上驱动单元和所述下驱动单元基本相同。
19.根据示例15至18中任一示例所述的编织系统，其中所述上驱动单元和所述下驱动单元机械地同步以一起移动。
20.根据示例15至19中任一示例所述的编织系统，其中
所述上驱动单元包括：(a)具有外槽的外组件；以及(b)具有内槽的内组件；
所述下驱动单元包括：(a)具有外槽的外组件，以及(b)具有内槽的内组件；
各个所述细长构件中的被约束在各个所述上驱动单元和所述下驱动单元的所述内槽和/或所述外槽内；以及
内槽和外槽的数量相同。
结论
以上对本技术的实施方案的详细描述并非旨在穷举或将技术限制于以上公开的精确形式。尽管出于说明性目的在上面描述了本技术的特定实施方案和示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本技术的范围内可以进行各种等同修改。例如，尽管以给定顺序呈现步骤，但是替代的实施方案可以以不同的顺序执行步骤。本文描述的多种实施方案也可以被组合以提供进一步的实施方案。
从前述内容可以理解，本文已经出于说明的目的描述了本技术的特定实施方案，但是未详细示出或描述公知的结构和功能以避免不必要地模糊对本技术的实施方式的描述。在情境允许的情况下，单数或复数术语也可以分别包括复数或单数术语。
此外，除非单词“或”明确地限于仅在指代两个或更多个项目的列表时排除其他项目的单个项目，否则在这样的列表中使用“或”将被解释为包括(a)列表中的任何单个项目，(b)列表中的所有项目，或(c)列表中项目的任何组合。另外，术语“包括”始终用于表示至少包括所述特征，使得不排除任何更多数量的相同特征和/或附加类型的其他特征。还应当理解，本文已经出于说明的目的描述了特定的实施方案，但是可以在不偏离本技术的情况下进行各种修改。此外，虽然已经在那些实施方案的上下文中描述了与本技术的一些实施方案相关联的优点，但是其他实施方案也可以展现出这样的优点，并且并非所有实施方案都必须表现出这些优点才落入本技术范围内。因此，本公开和相关联的技术可以包含未在此明确示出或描述的其他实施方案。

Claims (20)

1.一种编织系统，包括：
驱动单元，包括
外组件，所述外组件包括外凸轮和外槽；
内组件，所述内组件包括内凸轮和内槽，其中所述内组件与所述外组件同轴地对准，并且其中内槽和外槽的数量相同；
多个管子，其中各个所述管子被约束在各个所述内槽和/或各个所述外槽内；
外驱动机制，其被配置为旋转所述外凸轮以将第一组管子从所述外槽驱动到所述内槽；以及
内驱动机制，其被配置为旋转所述内凸轮以将第二组管子从所述内槽驱动到所述外槽。
2.根据权利要求1所述的编织系统，其中
当所述第一组管子被约束在所述外槽内时，所述第二组管子被约束在所述内槽内；以及
当所述第一组管子被约束在所述内槽内时，所述第二组管子被约束在所述外槽内。
3.根据权利要求1所述的编织系统，其中所述内驱动机制和所述外驱动机制被配置为使所述内凸轮和所述外凸轮旋转以基本上同时地(a)将所述第一组管子从所述外槽驱动至所述内槽，以及(b)将所述第二组管子从内槽驱动到所述外槽。
4.根据权利要求1所述的编织系统，其中
所述外组件包括与所述外槽对准的外驱动构件；
所述内组件包括与所述内槽对准的内驱动构件；
所述外驱动机制被配置为使所述外凸轮旋转以使所述外驱动构件径向向内移动，以及
所述内驱动机制被配置为旋转所述内凸轮以使所述内驱动构件径向向外移动。
5.根据权利要求4所述的编织系统，其中
所述外凸轮的第一旋转移动使第一组外驱动构件径向向内移动；以及
所述外凸轮的第二旋转移动使第二组外驱动构件径向向内移动。
6.根据权利要求5所述的编织系统，其中所述第一组外驱动构件和所述第二组外驱动构件包括相同数量的外驱动构件。
7.根据权利要求4所述的编织系统，其中
所述内凸轮的第一旋转移动使第一组内驱动构件径向向外移动；以及
所述内凸轮的第二旋转移动使第二组内驱动构件径向向外移动。
8.根据权利要求7所述的编织系统，其中所述第一组内驱动构件和所述第二组内驱动构件包括相同数量的内驱动构件。
9.根据权利要求4所述的编织系统，其中
所述外凸轮具有径向向内朝向的表面，其具有与所述外驱动构件连续接触的周期性形状；以及
内凸轮具有径向向外朝向的表面，其具有与内驱动构件连续接触的周期性形状。
10.根据权利要求1所述的编织系统，其中所述内组件和外组件基本共面，并且其中所述内组件相对于所述外组件可旋转。
11.一种形成管状编织物的方法，所述方法包括：
相对于外组件旋转内组件，其中所述内组件约束第一组细长构件，其中所述外组件约束第二组细长构件，并且其中各个所述第一组细长构件和各个第二组细长构件被配置为接收单根细丝；以及
基本同时地
驱动所述内组件的内凸轮以将所述第一组细长构件从所述内组件移动到所述外组件；以及
驱动所述外组件的外凸轮，以将所述第二组细长构件从所述外组件移动到所述内组件。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括，在基本同时驱动所述内凸轮和外凸轮之后，旋转所述内组件以相对于所述第一组细长构件旋转所述第二组细长构件。
13.根据权利要求11所述的方法，其中旋转所述内组件包括
在第一方向上旋转所述内组件，以相对于所述第二组细长构件旋转所述第一组细长构件，并且其中所述方法还包括：
在基本上同时驱动所述内凸轮和外凸轮之后，使所述内组件沿第二方向旋转，以使所述第二组细长构件相对于所述第一组细长构件旋转，其中所述第一方向与所述第二方向相反。
14.根据权利要求1所述的方法，其中
所述内组件包括被配置成约束所述第一组细长构件或所述第二组细长构件的内槽；
所述外组件包括构被配置成约束所述第一组细长构件或所述第二组细长构件的外槽；以及
所述内槽和所述外槽的数量相同。
15.一种编织系统，包括：
多个细长构件，每个所述细长构件具有上部和下部，其中各个所述细长构件被配置成接收各个细丝；
上驱动单元，其被配置成抵靠所述细长构件的上部作用；以及
下驱动单元，其沿纵向轴线与所述上驱动单元同轴对准并被配置成抵靠所述细长构件的下部作用，
其中所述上驱动单元和所述下驱动单元被配置成同步地抵靠所述细长构件的上部和下部作用以同时驱动(a)第一组细长构件径向向内朝向所述纵向轴线，以及(b)第二组细长构件径向向外远离所述纵向轴线。
16.根据权利要求15所述的编织系统，其中所述上驱动单元约束所述细长构件的上部，并且其中所述下驱动单元约束所述细长构件的下部。
17.根据权利要求15所述的编织系统，其中所述上驱动单元和下驱动单元还被配置成使所述细长构件沿着相对于所述纵向轴线的弧形路径移动。
18.根据权利要求15所述的编织系统，其中所述上驱动单元和所述下驱动单元基本相同。
19.根据权利要求15所述的编织系统，其中所述上驱动单元和所述下驱动单元机械地同步以一起移动。
20.根据权利要求15所述的编织系统，其中
所述上驱动单元包括：(a)具有外槽的外组件；以及(b)具有内槽的内组件；
所述下驱动单元包括：(a)具有外槽的外组件，以及(b)具有内槽的内组件；
各个所述细长构件中的被约束在各个所述上驱动单元和所述下驱动单元的所述内槽和/或所述外槽内；以及
内槽和外槽的数量相同。
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