CN113005632A - 线材张力控制装置及应用其之编织机 - Google Patents

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CN113005632A CN202010635559.7A CN202010635559A CN113005632A CN 113005632 A CN113005632 A CN 113005632A CN 202010635559 A CN202010635559 A CN 202010635559A CN 113005632 A CN113005632 A CN 113005632A
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黄一萍
吴智伟
李奕嶒
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Abstract

本发明公开一种线材张力控制装置及应用其之编织机，其中线材张力控制装置包括线筒及磁矩产生器。线筒用以提供线材。磁矩产生器包括可相对转动的定子与转子，转子连接于线筒，当线筒带动转子转动时，磁矩产生器对线材产生张力。

Description

线材张力控制装置及应用其之编织机
技术领域
本发明涉及一种张力控制装置及应用其之编织机，且特别是涉及一种线材张力控制装置及应用其之编织机。
背景技术
现有编织制作工艺的线材提供器可提供线材给一载体，使线材编织于载体上。线材提供器包含线筒及连杆机构。连杆机构可依据编织过程线材张力值变化，反复锁住线筒(停止线材的提供，以增加线材张力值)及释放线筒(允许线材的提供，以降低线材张力值)，以稳定线材的张力值。然而，此种机械式控制方式下的线材张力值的变动幅度仍无法使人满意，导致编织品值无法有效提升。因此，如何提出一种能降低线材张力值的变动幅度的技术是本技术领域业者努力的目标之一。
发明内容
本发明有关于一种线材张力控制装置及应用其之编织机。
本发明一实施例提出一种线材张力控制装置。线材张力控制装置包括一线筒及一磁矩产生器。线筒用以提供一线材。磁矩产生器包括可相对转动的一定子与一转子，转子连接于线筒，当线筒带动转子转动时，磁矩产生器对线材产生一张力。
本发明另一实施例提出一种编织机。编织机包括一带动件及一线材张力控制装置。线材张力控制装置包括一线筒及一磁矩产生器。线筒用以提供一线材。磁矩产生器配置在带动件且包括可相对转动的一定子与一转子，转子连接于线筒，当线筒带动转子转动时，磁矩产生器对线材产生一张力。带动件用以带动线材张力控制装置所提供的线材绕在一载体上。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附的附图详细说明如下：
附图说明
图1为本发明一实施例的编织系统的示意图；
图2为图1的线材张力控制装置的示意图；
图3为图2的线材张力控制装置的分解图；
图4为图2的线材张力控制装置沿方向4-4’的剖视图；
图5为图2的磁矩产生器的分解图；
图6为图2的磁矩产生器的输出磁矩与时间的关系图；
图7为本发明另一实施例的线材张力控制装置的局部剖视图；
图8为本发明另一实施例的线材张力控制装置的局部剖视图；
图9为本发明另一实施例的线材张力控制装置的局部剖视图。
符号说明：
10:编织系统
11:编织机
12:机械手臂
13:载体
14:线材
100,200,300,400:线材张力控制装置
111:带动件
111s:内周面
110:线筒
110a:凹部
120,420:磁矩产生器
121:定子
1211:铁芯
1212:线圈
122:转子
122a,124a:贯孔
122A:传动轴
122B:轴承
123:永久磁铁
124:外壳
130:转接件
130a:固定孔
131:凸部
130a:固定孔
240:负载
340:调速机构
440:行程调整元件
441:内螺纹
450:防松元件
460:基座
461:外螺纹
C1,C2:曲线
L1:电流
X,Y,Z:轴向
S1:延伸方向
具体实施方式
请参照图1～图6，图1绘示依照本发明一实施例的编织系统10的示意图，图2绘示图1的线材张力控制装置100的示意图，图3绘示图2的线材张力控制装置100的分解图，图4绘示图2的线材张力控制装置100沿方向4-4’的剖视图，图5绘示图2的磁矩产生器120的分解图，而图6绘示图2的磁矩产生器120的输出磁矩与时间的关系图。
编织系统10包括编织机(braiding)11及机械手臂12。
编织机11例如是包括至少一线材张力控制装置100及带动件111。机械手臂12用以驱动载体13运动。机械手臂12例如是具有六个自由度，例如沿X、Y、Z轴向平移及绕X、Y、Z轴向转动等六个自由度，以驱动载体13以一进给速度移动，如载体沿Z轴向平移。带动件111例如是齿轮，其可转动且用以将线材14绕在载体13上，如绕Z轴向转动。在另一实施例中，视编织系统10的种类而定，带动件111不限于进行转动运动，其可能是进行平移运动，或进行转动运动与平移运动的混合运动。如图1所示，至少一线材张力控制装置100环绕带动件111的内周面111s配置，并用以提供线材14给载体13。当带动件111绕Z轴向(+或-Z轴向)转动时，带动件111带动线材张力控制装置100绕Z轴向公转，而拉动线材张力控制装置100上的线材14编织在载体13的外表面上。在完成载体13的线材缠绕作业后，可将绕有线材14的载体13进行高温烘烤。线材14由线体(支材)与树脂(基材)所组成，线材14包覆于载体13后需经由高温烘烤使树脂先融化后再与线体结合成具耐高应力复合材料。此外，线材14例如是金属线，如周期表上任一金属元素或复合材料，如碳纤维、玻璃纤维等质轻且高强度的线材；或者，线材14可以是用于纺织业的各种线材，如纱线、棉线等。
如图1～图4所示，线材张力控制装置100包括线筒110、磁矩产生器120及转接件130。线筒110用以提供线材14(绘示于图1)，例如，线材14可绕在线筒110上，当线筒110转动时，可持续供应线材14。如第3与图4，磁矩产生器120包括一传动轴122A，且磁矩产生器120包括可相对转动的转子122与定子121。转子122连接于线筒110。当线筒110带动转子122转动(例如，线筒110绕Z轴向转动，带动转子122绕Z轴向转动)时，磁矩产生器120对线材14产生一张力。如此，通过此磁力控制，可缩小编织过程中线材14的张力变动幅度，增加线材14绕在载体13上的编织品质。
如图1～图4所示，线筒110与转子122固定，使线材14拉动线筒110转动时，线筒110可同步带动转子122转动，如绕图4所示的Z轴向转动。本发明实施例的磁矩产生器120的转子122是由线筒110带动而转动，磁矩产生器120的转子122的转动本身并不需要依靠任何外部电力。此外，线材14与磁矩产生器120完全不接触，例如线材14不与定子121、转子122及外壳124直接连接。
磁矩产生器120例如以应用于编织机为例说明，然而也可应用于纺织机、马达绕线机等。只要是需要控制线材张力的领域，都可应用本发明实施例的磁矩产生器120，例如，马达的绕线制作工艺、纱束展纱制作工艺、卷料制作工艺等。
如图4所示，磁矩产生器120还包括至少一永久磁铁123。定子121与转子122的一者可包括铁芯及线圈，而永久磁铁123可配置于定子121与转子122的另一者。在本实施例中，磁矩产生器120更包括至少一轴承122B。
在本实施例中，如图4及图5所示，转子122围绕定子121(此种结构可称为「外转子-内定子」)，其中定子121包括铁芯1211及线圈1212，线圈1212缠绕在铁芯1211上。永久磁铁123配置在定子121的内侧壁，并与线圈1212相面对。在另一实施例中，定子121可围绕转子122(此种结构可称为「内转子-外定子」)，在此例子中，转子122可包括铁芯及线圈，而永久磁铁123配置在定子121的内侧壁，并与定子121的线圈相面对。综上，本发明实施例的磁矩产生器120的定子-转子机构可采用「内转子-外定子机构」或「外转子-内定子机构」实现。
如图4及图5所示，永久磁铁123可产生磁场，当转子122转动时，永久磁铁123所产生磁场受到铁芯1211与线圈1212的切割，转子122因而产生一磁矩。如图6所示，曲线C1表示磁矩产生器120所产生的磁矩。如曲线C1所示，除了启动初期的突升(非工作区，可忽略不计)外，后续工作区(直线段，但实际上可能为上下稳定波动)都为稳定的磁矩输出，磁矩可对线材14施以一稳定张力，进而提升线材14绕于载体13的编织品质。
如图5所示，转子122具有贯孔122a。磁矩产生器120还包括一传动轴122A，传动轴122A与转子122的相对关系固定(即，不相对运动)，如此当传动轴122A转动时，可带动转子122连动。如图所示，转子122具有贯孔122a，传动轴122A可穿过转子122的贯孔122，以固定于线筒110。此外，如图4所示，磁矩产生器120的传动轴122A穿过轴承122B。
如图4及图5所示，磁矩产生器120还包括外壳124，外壳124覆盖转子122及定子121，以保护转子122及定子121。外壳124具有一贯孔124a。传动轴122A可穿过转子122的贯孔122a及外壳124的贯孔124a，以固定于线筒110。如此，转子122可随线筒110同步转动。
如图4所示，转接件130可作为线筒110与磁矩产生器120的连接器。例如，转接件130配置于线筒110与磁矩产生器120之间且连接线筒110与磁矩产生器120，使线筒110可通过转接件130连接于磁矩产生器120。如此，可在不变动线筒110的原设计下，通过转接件130仍可连接线筒110与磁矩产生器120，使磁矩产生器120与线筒110可通过转接件130同步转动。如图3及图4所示，在本实施例中线筒110具有至少一凹部110a，而转接件130包括至少一凸部131，其中凸部131与凹部110a吻合，以互相拘束，例如是限制转接件130与线筒110绕Z轴向的相对转动量，如此线筒110可带动转接件130转动。此外，转接件130还具有一固定孔130a，可与磁矩产生器120的传动轴122A彼此固定。如此，当线筒110转动时可通过转接件130带动转子122转动。在一实施例中，传动轴122A与固定孔130a可通过螺合、卡合、焊接等暂时性结合方式或永久性结合方式彼此结合。此外，而转接件130的凸部131与线筒110的凹部110a可彼此固定，例如凸部131与凹部110a卡合(如，紧配)，如此，当线筒110带动转接件130转动时，不会因为凸部131与凹部110a之间存在相对运动量(如凸部131与凹部110a之间具有余隙)而发出撞击噪音，且也避免让张力反应会发生延迟。在另一实施例中，当线筒110的转速不影响张力扰动时(例如，线筒110的转速介于27rpm～30rpm之间，然而可能更高或更低)，凸部131与凹部110a之间也可松配合或过渡配合。
在另一实施例中，转接件130可以是磁性件，转接件130与线筒110之间以磁吸力结合，在此设计下，转接件130可省略凸部131。在其它实施例中，线材张力控制装置100可选择性省略转接件130，磁矩产生器120的传动轴122A与线筒110可直接结合。
请参照图7，其绘示依照本发明另一实施例的线材张力控制装置200的局部剖视图。线材张力控制装置200包括线筒110(为避免图示过于复杂，以方块表示)、磁矩产生器120、转接件130(为避免图示过于复杂，以方块表示)及负载240。本发明实施例的线材张力控制装置200具有与线材张力控制装置100类似或相同的技术特征，不同处在，线材张力控制装置200更包括负载240。负载240电性耦接线圈1212，例如，负载240的二电极分别连接线圈1212的二端，以形成一封闭回路，使磁矩产生器120所产生的电流L1可流经负载240。
在实施例中，负载240例如是电阻，其可消耗磁矩产生器120所产生的电流，进而改变磁矩产生器120所产生的磁矩。例如，如图6所示，曲线C2表示磁矩产生器120所产生的磁矩。在曲线C2中，除了启动初期的突升(非工作区，可忽略不计)外，后续工作区都为稳定磁矩输出，此磁矩可对线材14产生一稳定张力，进而提升线材14绕于载体13的编织品质。比较曲线C1及C2可知，磁矩产生器120的负载240可改变/调整磁矩产生器120所产生的磁矩值，进而改变/调整磁矩产生器120于编织过程中对线材14施加的张力。在一实施例中，负载240的电阻值是固定值或可变值，换言之，负载240可以是固定电阻或可变电阻。
此外，本发明实施例不限定负载240的种类，其可以是电子装置，如显示器或无线通讯模块等。如此，本发明实施例的线材张力控制装置200的负载240除了可使用磁矩产生器120在编织过程所产生的电流L1而执行特定功能外，更可用于改变/调整线材张力控制装置200的磁矩产生器120所产生的磁矩值。
请参照图8，其绘示依照本发明另一实施例的线材张力控制装置300的局部剖视图。线材张力控制装置300包括线筒110(为避免图示过于复杂，以方块表示)、磁矩产生器120、转接件130(为避免图示过于复杂，以方块表示)及调速机构340，例如齿轮箱。本发明实施例的线材张力控制装置300具有与线材张力控制装置100类似或相同的技术特征，不同处在，线材张力控制装置300还包括调速机构340。调速机构340连接于转子122，例如，调速机构340通过传动轴122A连接于转子122。调速机构340可改变(如增加或降低)变速比，如齿轮箱整不同齿比大小，加以调整提供给线筒110的扭力值大小，并进一步调整线材14的张力大小。
请参照图9，其绘示依照本发明另一实施例的线材张力控制装置400的局部剖视图。线材张力控制装置400包括线筒110(为避免图示过于复杂，以方块表示)、磁矩产生器420、转接件130(为避免图示过于复杂，以方块表示)、行程调整元件440、防松元件450及基座460。本发明实施例的线材张力控制装置400具有与线材张力控制装置100类似或相同的技术特征，不同处在，线材张力控制装置400还包括行程调整元件440、防松元件450及基座460。
在本实施例中，磁矩产生器420包括可相对转动的定子121与转子122、永久磁铁123及外壳124。磁矩产生器420具有与前述磁矩产生器120相同或相似的结构，与前述磁矩产生器120不同的是，本发明实施例的磁矩产生器420可省略轴承122B(如图4)。
行程调整元件440连接于(如固定)定子121且用以调整定子121沿传动轴122A的延伸方向S1(如沿Z轴向)的位置，以改变线圈1212与永久磁铁123沿传动轴122A的延伸方向S1的重叠面积A1。通过改变重叠面积A1，可改变磁矩产生器420于编织过程中产生的磁矩。当重叠面积A1愈大，磁矩产生器420于编织过程中产生的磁矩愈大；反之则愈小。
此外，在本实施例中，定子121的位置为可调整。例如，如图9所示，基座460具有外螺纹461，行程调整元件440具有内螺纹441，其中内螺纹441与外螺纹461可相对转动地螺合。如此，行程调整元件440沿传动轴122A的延伸方向S1的位置是可调整的，以改变线圈1212与永久磁铁123沿传动轴122A的延伸方向S1的重叠面积A1。
如图9所示，防松元件450位于基座460与行程调整元件440之间。防松元件450可固定/稳定定子121与基座460的相对位置，避免定子121轻易改变位置，进而避免线圈1212与永久磁铁123沿传动轴122A的延伸方向S1的重叠面积A1轻易改变。如此，可使磁矩产生器420于编织过程中产生稳定的磁矩。在本实施例中，防松元件450例如是弹性元件，如弹簧。防松元件450的数量可以是一个或多个。当防松元件450的数量为多个时，其可围绕基座460的外螺纹461配置。当防松元件450的数量为一个时，其线圈可连续地环绕基座460的外螺纹461。在另一实施例中，防松元件450可以是垫片，或其它可稳定基座460与行程调整元件440之间相对位置的弹性体。
综上所述，虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (12)

1.一种线材张力控制装置，其特征在于，包括：
线筒，用以提供线材；以及
磁矩产生器，包括可相对转动的定子与转子，该转子连接于该线筒，当该线筒带动该转子转动时，该磁矩产生器对该线材产生一张力。
2.如权利要求1所述的线材张力控制装置，其中该定子或该转子包括：
铁芯；以及
线圈，缠绕在该铁芯上；
其中，该线材张力控制装置还包括负载，该负载电性耦接该线圈。
3.如权利要求2所述的线材张力控制装置，其中该负载为电阻。
4.如权利要求2所述的线材张力控制装置，其中该负载为电子装置。
5.如权利要求4所述的线材张力控制装置，其中该电子装置为无线通讯模块或显示器。
6.如权利要求1所述的线材张力控制装置，其中该定子的位置可调整。
7.如权利要求6所述的线材张力控制装置，其中该磁矩产生器还包括传动轴，该线材张力控制装置还包括：
行程调整元件，连接于该定子且用以调整该定子沿该传动轴的延伸方向的位置。
8.如权利要求7所述的线材张力控制装置，还包括：
基座，具有外螺纹；
其中，该行程调整元件具有内螺纹，该内螺纹与该外螺纹可相对转动地螺合。
9.如权利要求8所述的线材张力控制装置，还包括：
防松元件，位于该基座与该行程调整元件之间。
10.如权利要求1所述的线材张力控制装置，还包括：
调速机构，连接于该转子，且用以改变该转子的转速。
11.如权利要求1所述的线材张力控制装置，其中该线材与该磁矩产生器完全不接触。
12.一种编织机，其特征在于，包括：
带动件；以及
如权利要求1～11所述的线材张力控制装置，配置在该带动件；
其中，该带动件用以带动该线材张力控制装置所提供的该线材绕在载体上。
CN202010635559.7A 2019-12-19 2020-07-03 线材张力控制装置及应用其之编织机 Pending CN113005632A (zh)

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