CN111691056B - 一种织针横机电磁阵列式驱动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种织针横机电磁阵列式驱动装置，包括上机架与下机架，上机架的第一内侧面上开设有多个针槽，针槽的两内侧壁上均安装有二号永磁体，针槽内插装有织针，上机架的第二内侧面上开设有一排或者多排盲孔，盲孔内插装有连接杆，连接杆位于盲孔底部的一端连接有一号永磁体，连接杆的另一端伸入针槽后与织针相连接，且该端的两侧均安装有与二号永磁体的极性相同的三号永磁体；下机架内设置有相连接的安装座与电机模组，安装座可沿Y轴方向往复运动，安装座上开设有多个安装孔，安装孔内安装有电磁铁，电磁铁位于多个一号永磁体的下方。本设计不仅提高了编织效率与编织效果，而且提高了织针的使用寿命。

Description

一种织针横机电磁阵列式驱动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种织针横机电磁阵列式驱动装置及其控制方法，主要适用于提高编织效率与编织效果。

背景技术

在纺织机械领域中，提花大圆机是在织物上进行提花，从而编织各样的花型及图案。现有的织针电脑提花圆纬机的电子选针装置主要是电磁式和压电式，均是利用三角凸轮、提花片、挺针片等机械零部件实现选针，由于织针靠与三角凸轮的接触来实现上下编织运动，因此，编织机构存在三角凸轮对织针造成冲击摩擦和侧向力。随着织针机转速的不断提高，对织针和三角凸轮的性能要求更高，当织针与三角凸轮本身的强度、耐磨性等达到了极限程度时，就限制了转速的进一步提高。

中国专利，申请公布号为CN102242457A，申请公布日为2011年11月16日的发明公开了一种磁悬浮驱动织针选针方法及装置，由织针、针壳、永磁体、位移传感器、电磁驱动装置与控制系统组成，织针安装在圆筒形的针壳中，永磁体安装在织针的底部，位移传感器由动极片及固定极片组成，动极片镀在织针中段的外表面上，针壳中部内侧有两个嵌入式固定极片，电磁驱动装置位于针壳底部，控制系统与电磁驱动装置及固定极片连接，电磁驱动装置的上表面粘贴有橡胶片。虽然该发明采用磁悬浮方法驱动织针电子选针装置，但是其仍然存在以下缺陷：采用单线圈驱动轴向磁悬浮方式，驱动力偏小，不仅加大了反应时间，而且减小了织针的轴向位移；另外，采用一个电磁驱动装置对应一个永磁织针，使得驱动装置的编织效果较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的编织效率低、编织效果差的缺陷与问题，提供一种编织效率高、编织效果好的织针横机电磁阵列式驱动装置及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种织针横机电磁阵列式驱动装置，包括相连接的上机架与下机架，所述上机架为L型结构，上机架的第一内侧面上沿Y轴方向均匀开设有多个针槽，针槽内插装有织针，所述上机架的第二内侧面上沿X轴方向均匀开设有一排或者多排盲孔，所述盲孔内插装有连接杆，所述连接杆位于盲孔底部的一端连接有一号永磁体，连接杆的另一端伸入针槽后与织针相连接；

所述下机架内设置有安装座，所述安装座为L型结构，安装座的竖外侧面与电机模组的滑块相连接，电机模组与下机架的内侧面相连接，所述安装座可沿Y轴方向往复运动，所述安装座的横内侧面上沿Y轴方向均匀开设有多个安装孔，安装孔内安装有电磁铁，所述电磁铁位于多个一号永磁体的下方，用于通过其上加载的电流产生空间磁场驱动一号永磁体带动织针在Z轴方向上做上下运动。

所述针槽的两内侧壁上均安装有二号永磁体，所述连接杆伸入针槽内的一端的两侧均安装有三号永磁体，所述三号永磁体的极性与二号永磁体的极性相同。

所述连接杆伸入针槽内的一端连接有E字型连接杆，所述E字型连接杆的三个横向齿与织针相连接，三个横向齿的两侧均安装有三号永磁体。

所述上机架的第二内侧面上沿X轴方向依次开设有第一排盲孔、第二排盲孔，所述连接杆包括一号连接杆与二号连接杆，所述一号连接杆包括一号杆与二号杆，所述一号杆的一端插装在第二排盲孔内，且该端与一号永磁体相连接，一号杆的另一端通过二号杆与E字型连接杆的上部相连接，所述二号连接杆包括三号杆与四号杆，所述三号杆的长度小于一号杆的长度，三号杆的一端插装在第一排盲孔内，且该端与一号永磁体相连接，三号杆的另一端通过L型杆与四号杆的一端相连接，四号杆的另一端与E字型连接杆的下部相连接。

所述电机模组为滚珠丝杆滑台。

一种织针横机电磁阵列式驱动装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

对电磁铁加载电流，并控制加载电流的大小和方向，同时控制电机模组工作，此时，电磁铁产生的空间磁场驱动一号永磁体带动织针在Z轴方向上做上下运动，电机模组的滑块在电机转动下，带动安装座及其上的电磁铁沿Y轴方向往复运动，以改变一号永磁体对应电磁铁的磁极面积，从而控制织针在Z轴方向上的移动距离，实现不同的编织效果。

所述针槽的两内侧壁上均安装有二号永磁体，所述连接杆伸入针槽内的一端的两侧均安装有三号永磁体，所述三号永磁体的极性与二号永磁体的极性相同；

所述织针在Z轴方向上做上下运动的过程中，在磁极同性相斥的原理下，二号永磁体与三号永磁体相互排斥，减小织针的侧向力，从而消除织针与针槽内壁之间的摩擦。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种织针横机电磁阵列式驱动装置及其控制方法中一个电磁铁对应多个一号永磁体，且电磁铁可沿Y轴方向往复运动，可以在不同电磁-永磁织针磁极面积下得到最大驱动力和最优编织驱动电磁力；工作时，对电磁铁加载电流，并控制加载电流的大小和方向，同时控制电机模组工作带动电磁铁沿Y轴方向往复运动，以改变一号永磁体对应电磁铁的磁极面积，从而控制织针在Z轴方向上的移动距离，实现不同的编织效果。因此，本发明提高了编织效率与编织效果。

2、本发明一种织针横机电磁阵列式驱动装置及其控制方法中针槽的两内侧壁上均安装有二号永磁体，连接杆伸入针槽内的一端的两侧均安装有三号永磁体，三号永磁体的极性与二号永磁体的极性相同，织针上下运动的过程中，在磁极同性相斥的原理下，二号永磁体与三号永磁体相互排斥，减小织针的侧向力，从而消除织针与针槽内壁之间的摩擦，且提高了织针的运动速度；E字型连接杆的三个横向齿与织针相连接，三个横向齿的两侧均安装有三号永磁体，上述结构的连接杆，提高了织针运动的稳定性。因此，本发明提高了织针的使用寿命、提高了织针的运动速度、提高了织针运动的稳定性。

3、本发明一种织针横机电磁阵列式驱动装置及其控制方法中上机架的第二内侧面上沿X轴方向依次开设有第一排盲孔、第二排盲孔，一号连接杆包括一号杆与二号杆，一号杆的一端插装在第二排盲孔内，且该端与一号永磁体相连接，一号杆的另一端通过二号杆与E字型连接杆的上部相连接，二号连接杆包括三号杆与四号杆，三号杆的长度小于一号杆的长度，三号杆的一端插装在第一排盲孔内，且该端与一号永磁体相连接，三号杆的另一端通过L型杆与四号杆的一端相连接，四号杆的另一端与E字型连接杆的下部相连接，上述设计避免了第一排的织针与第二排的织针在运动过程中发生干涉。因此，本发明可靠性高。

附图说明

图1是本发明一种织针横机电磁阵列式驱动装置的外部结构示意图。

图2是本发明一种织针横机电磁阵列式驱动装置的内部结构示意图。

图3是图1中上机架的立体结构示意图。

图4是图1中上机架的俯视图。

图5是图1中上机架的断面图。

图6是图2中一个电磁铁对应多个一号永磁体的结构示意图。

图7是图2中电磁铁的装配结构示意图。

图8是本发明中一号连接杆、二号连接杆的装配结构示意图。

图9是图8中一号连接杆的结构示意图。

图10是图8中二号连接杆的结构示意图。

图中：上机架1、第一内侧面11、针槽12、第二内侧面13、盲孔14、第一排盲孔141、第二排盲孔142、下机架2、安装座21、竖外侧面211、横内侧面212、电机模组22、滑块221、电磁铁23、织针3、连接杆4、E字型连接杆41、横向齿411、一号连接杆42、一号杆421、二号杆422、二号连接杆43、三号杆431、四号杆432、L型杆433、一号永磁体5、二号永磁体6、三号永磁体7。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图10，一种织针横机电磁阵列式驱动装置，包括相连接的上机架1与下机架2，所述上机架1为L型结构，上机架1的第一内侧面11上沿Y轴方向均匀开设有多个针槽12，针槽12内插装有织针3，所述上机架1的第二内侧面13上沿X轴方向均匀开设有一排或者多排盲孔14，所述盲孔14内插装有连接杆4，所述连接杆4位于盲孔14底部的一端连接有一号永磁体5，连接杆4的另一端伸入针槽12后与织针3相连接；

所述下机架2内设置有安装座21，所述安装座21为L型结构，安装座21的竖外侧面211与电机模组22的滑块221相连接，电机模组22与下机架2的内侧面相连接，所述安装座21可沿Y轴方向往复运动，所述安装座21的横内侧面212上沿Y轴方向均匀开设有多个安装孔，安装孔内安装有电磁铁23，所述电磁铁23位于多个一号永磁体5的下方，用于通过其上加载的电流产生空间磁场驱动一号永磁体5带动织针3在Z轴方向上做上下运动。

所述针槽12的两内侧壁上均安装有二号永磁体6，所述连接杆4伸入针槽12内的一端的两侧均安装有三号永磁体7，所述三号永磁体7的极性与二号永磁体6的极性相同。

所述连接杆4伸入针槽12内的一端连接有E字型连接杆41，所述E字型连接杆41的三个横向齿411与织针3相连接，三个横向齿411的两侧均安装有三号永磁体7。

所述上机架1的第二内侧面13上沿X轴方向依次开设有第一排盲孔141、第二排盲孔142，所述连接杆4包括一号连接杆42与二号连接杆43，所述一号连接杆42包括一号杆421与二号杆422，所述一号杆421的一端插装在第二排盲孔142内，且该端与一号永磁体5相连接，一号杆421的另一端通过二号杆422与E字型连接杆41的上部相连接，所述二号连接杆43包括三号杆431与四号杆432，所述三号杆431的长度小于一号杆421的长度，三号杆431的一端插装在第一排盲孔141内，且该端与一号永磁体5相连接，三号杆431的另一端通过L型杆433与四号杆432的一端相连接，四号杆432的另一端与E字型连接杆41的下部相连接。

所述电机模组22为滚珠丝杆滑台。

一种织针横机电磁阵列式驱动装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

对电磁铁23加载电流，并控制加载电流的大小和方向，同时控制电机模组22工作，此时，电磁铁23产生的空间磁场驱动一号永磁体5带动织针3在Z轴方向上做上下运动，电机模组22的滑块221在电机转动下，带动安装座21及其上的电磁铁23沿Y轴方向往复运动，以改变一号永磁体5对应电磁铁23的磁极面积，从而控制织针3在Z轴方向上的移动距离，实现不同的编织效果。

所述针槽12的两内侧壁上均安装有二号永磁体6，所述连接杆4伸入针槽12内的一端的两侧均安装有三号永磁体7，所述三号永磁体7的极性与二号永磁体6的极性相同；

所述织针3在Z轴方向上做上下运动的过程中，在磁极同性相斥的原理下，二号永磁体6与三号永磁体7相互排斥，减小织针3的侧向力，从而消除织针3与针槽12内壁之间的摩擦。

本发明的原理说明如下：

本设计将传统的织针编织动作-织针随织针三角和挺针片的运动而运动简化为电磁永磁织针非接触驱动，且优化单一式电磁永磁织针驱动方法，将一个电磁铁对一个永磁织针优化为一个电磁铁对多个永磁织针；电磁驱动部分设计成可横向移动结构，可以在不同电磁-永磁织针磁极面积下得到最大驱动力和最优编织驱动电磁力。在单一式混合磁悬浮驱动（单一式混合磁悬浮驱动针织编织方式基于电磁-永磁混合驱动模式，织针上下运动完全基于电磁力的驱动，摒弃传统机械凸轮的摩擦驱动方式，实现了“零传动”直驱；微控制芯片控制电磁线圈中电流脉冲，控制系统改变电磁装置加载电流的大小、方向，通过加载电流大小和方向的改变让电磁铁的磁场强度和磁极发生变化，电磁铁与永磁体产生相吸相斥的力控制织针径向的往复运动，轴向位置高速上下运动，形成编织）的基础上进行对永磁织针和电磁铁做横向阵列，其优点在于：通过对阵列电磁铁的设计，使其一个电磁铁对应多个永磁织针；分别对电磁铁加载不同电流和阵列电磁铁的Y方向移动，可以控制每个永磁织针在高度方向上的移动距离，实现不同的编织效果。

本设计通过PLC发出脉冲信号，驱动电机驱动器，从而带通电机转动，电机模组上的滑块在电机转动下，带动电磁铁安装座在Y轴方向上移动；至于电磁铁加载电流大小、方向，横向移动距离均由控制系统设定。

参见图6，将第一排第一个永磁织针（一号永磁体、连接杆和织针固定为一整体，在电磁铁的驱动下，根据同性相斥原理，在Z轴方向上下运动）和第二排第一个永磁织针设定为第一组永磁织针，当第一组永磁织针需要上升，为了减少上升时间增加上升速度，保证第一个电磁铁与第一组永磁织针磁极面积最大；而当第一组永磁织针需要下降时，电机模组沿Y轴移动到设定位置，第一个电磁铁与第一组永磁织针的磁极面积减少到设定值，电磁反力减少，永磁织针下降；同理其他的电磁铁和永磁织针组的情况相同。

如图8至图10所示的安装关系，其目的是：为了避免第一排的织针在运动过程中和第二排的织针发生干涉，设计为第一排织针和第二排织针在初始位置时，上下相隔一定距离，且第二排织针在最低点时第一排织针上升到最高点不会干涉。

二号永磁体安装在织针运动域槽的两侧内壁，其作用是在织针上下运动时，与连接杆上的三号永磁体，将传统的机械接触式导向改变为非接触导向，利用永磁体的同性相斥原理，实现了织针运动过程中在径向不受机械摩擦力和偏转力，延长了织针的使用寿命，且提高了织针Z轴方向的运动速度。

实施例：

参见图1，一种织针横机电磁阵列式驱动装置，包括上机架1、下机架2和连接杆4，所述上机架1与下机架2相连接；

参见图2至图5，所述上机架1为L型结构，上机架1的第一内侧面11上沿Y轴方向均匀开设有多个针槽12，所述针槽12的两内侧壁上均安装有二号永磁体6，针槽12内插装有织针3，所述上机架1的第二内侧面13上沿X轴方向依次开设有第一排盲孔141、第二排盲孔142；

参见图8至图10，所述连接杆4包括一号连接杆42与二号连接杆43，所述一号连接杆42包括一号杆421与二号杆422，所述一号杆421的一端插装在第二排盲孔142内，且该端与一号永磁体5相连接，一号杆421的另一端通过二号杆422与针槽12内的E字型连接杆41的上部相连接，所述二号连接杆43包括三号杆431与四号杆432，所述三号杆431的长度小于一号杆421的长度，三号杆431的一端插装在第一排盲孔141内，且该端与一号永磁体5相连接，三号杆431的另一端通过L型杆433与四号杆432的一端相连接，四号杆432的另一端与针槽12内的E字型连接杆41的下部相连接，所述E字型连接杆41的三个横向齿411与织针3相连接，三个横向齿411的两侧均安装有三号永磁体7，所述三号永磁体7的极性与二号永磁体6的极性相同；

参见图1、图2、图6、图7，所述下机架2内设置有安装座21，所述安装座21为L型结构，安装座21的竖外侧面211与电机模组22的滑块221相连接，电机模组22与下机架2的内侧面相连接，所述电机模组22为滚珠丝杆滑台，所述安装座21可沿Y轴方向往复运动，所述安装座21的横内侧面212上沿Y轴方向均匀开设有多个安装孔，安装孔内安装有电磁铁23，所述电磁铁23位于多个一号永磁体5的下方，用于通过其上加载的电流产生空间磁场驱动一号永磁体5带动织针3在Z轴方向上做上下运动。

按上述方案，一种织针横机电磁阵列式驱动装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

对电磁铁23加载电流，并控制加载电流的大小和方向，同时控制电机模组22工作，此时，电磁铁23产生的空间磁场驱动一号永磁体5带动织针3在Z轴方向上做上下运动，电机模组22的滑块221在电机转动下，带动安装座21及其上的电磁铁23沿Y轴方向往复运动，以改变一号永磁体5对应电磁铁23的磁极面积，从而控制织针3在Z轴方向上的移动距离，实现不同的编织效果；

所述织针3在Z轴方向上做上下运动的过程中，在磁极同性相斥的原理下，二号永磁体6与三号永磁体7相互排斥，减小织针3的侧向力，从而消除织针3与针槽12内壁之间的摩擦。

Claims (3)

1.一种织针横机电磁阵列式驱动装置，其特征在于，包括相连接的上机架(1)与下机架(2)，所述上机架(1)为L型结构，上机架(1)的第一内侧面(11)上沿Y轴方向均匀开设有多个针槽(12)，针槽(12)内插装有织针(3)，所述上机架(1)的第二内侧面(13)上沿X轴方向均匀开设有一排或者多排盲孔(14)，所述盲孔(14)内插装有连接杆(4)，所述连接杆(4)位于盲孔(14)底部的一端连接有一号永磁体(5)，连接杆(4)的另一端伸入针槽(12)后与织针(3)相连接；

所述下机架(2)内设置有安装座(21)，所述安装座(21)为L型结构，安装座(21)的竖外侧面(211)与电机模组(22)的滑块(221)相连接，电机模组(22)与下机架(2)的内侧面相连接，所述安装座(21)可沿Y轴方向往复运动，所述安装座(21)的横内侧面(212)上沿Y轴方向均匀开设有多个安装孔，安装孔内安装有电磁铁(23)，所述电磁铁(23)位于多个一号永磁体(5)的下方，用于通过其上加载的电流产生空间磁场驱动一号永磁体(5)带动织针(3)在Z轴方向上做上下运动；

所述针槽(12)的两内侧壁上均安装有二号永磁体(6)，所述连接杆(4)伸入针槽(12)内的一端的两侧均安装有三号永磁体(7)，所述三号永磁体(7)的极性与二号永磁体(6)的极性相同；所述连接杆(4)伸入针槽(12)内的一端连接有E字型连接杆(41)，所述E字型连接杆(41)的三个横向齿(411)与织针(3)相连接，三个横向齿(411)的两侧均安装有三号永磁体(7)；所述上机架(1)的第二内侧面(13)上沿X轴方向依次开设有第一排盲孔(141)、第二排盲孔(142)，所述连接杆(4)包括一号连接杆(42)与二号连接杆(43)，所述一号连接杆(42)包括一号杆(421)与二号杆(422)，所述一号杆(421)的一端插装在第二排盲孔(142)内，且该端与一号永磁体(5)相连接，一号杆(421)的另一端通过二号杆(422)与E字型连接杆(41)的上部相连接，所述二号连接杆(43)包括三号杆(431)与四号杆(432)，所述三号杆(431)的长度小于一号杆(421)的长度，三号杆(431)的一端插装在第一排盲孔(141)内，且该端与一号永磁体(5)相连接，三号杆(431)的另一端通过L型杆(433)与四号杆(432)的一端相连接，四号杆(432)的另一端与E字型连接杆(41)的下部相连接。

2.根据权利要求1所述的一种织针横机电磁阵列式驱动装置，其特征在于：所述电机模组(22)为滚珠丝杆滑台。

3.一种权利要求1所述的织针横机电磁阵列式驱动装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

对电磁铁(23)加载电流，并控制加载电流的大小和方向，同时控制电机模组(22)工作，此时，电磁铁(23)产生的空间磁场驱动一号永磁体(5)带动织针(3)在Z轴方向上做上下运动，电机模组(22)的滑块(221)在电机转动下，带动安装座(21)及其上的电磁铁(23)沿Y轴方向往复运动，以改变一号永磁体(5)对应电磁铁(23)的磁极面积，从而控制织针(3)在Z轴方向上的移动距离，实现不同的编织效果；

所述织针(3)在Z轴方向上做上下运动的过程中，在磁极同性相斥的原理下，二号永磁体(6)与三号永磁体(7)相互排斥，减小织针(3)的侧向力，从而消除织针(3)与针槽(12)内壁之间的摩擦。

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