CN1171462A - 大型三维织物编织机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维织物编织机,其特征在于新设计了梭箱2和梭箱支撑4之间的配合结构,将梭箱2底部制有滑轨3,在梭箱支撑4上开有与所述的滑轨3相匹配的滑槽5,梭箱2安装在梭箱支撑4上后,可定位顺畅滑动。改进后的结构,可消除现有设备中的卡梭现象,并可使编织机规模作大,适应大尺寸、复杂结构三维织物编织的需要。

Description

大型三维织物编织机

本发明涉及立体或说三维织物的编织机，具体为三维织物的立式编织机技术。

三维织物是国际上近年来正在研制开发的高新技术产品，主要用作异型复合材料的预成型件或说骨架，因其为三维立体结构，无接缝，整体性好，受力不分层、不开裂，梧理力学性能明显优于平面织物制成品，因而是军工、国防、航空航天及民用特殊领域中关键件的新材料。

三维织物编织机即是这种高新技术制品的加工设备。它基本可分为两类：立式和卧式。立式编织机是指梭子运动处于同一水平面内的编织机，它又可分为两种形式：方形，如美国专刊US4621560所示；圆形，如美国专利US4312261所示。卧式编织机是指梭子运动不处于同一水平面内的编织机。它也可分为两种形式：半环形，如美国专利US4984502号所示；圆筒形，如第37届国际材料及加工工程进展协会博览会(37th International SAMPE Symposium March 9-12，1992)文献汇编的第835页的图3(d)所示。卧式编织机的优点是编织纱线的张力基本一致，但机构复杂，机加工难度很大，制造成本极高，且仅适于梭箱排数不多的情况。立式编织机的缺点是纱线的张力各排之间不一致，而优点是结构简单，加工容易，制造成本低，且梭箱排数较多，因而被更多地用于实际。

现以美国专利US4621560号所报导的方形立式编织机(下文无特别指出，一律指这种机型，并简称编织机)为例，介绍其结构工作原理。编织机主要包括(参照图1、2)：梭子1及其驱动装置7、7′，梭箱2及其驱动装置6、6′，梭箱支撑4，机座11，织物成形装置10等，在梭箱1上等距开有⊥形槽，每个⊥形槽内装有一个梭子1(也称为锭子)，多节梭箱1组成梭箱排，多排并列平行的梭箱排组成梭箱列，并使所述的⊥形槽对齐，以形成梭子1的纵向或列向通道。其工作原理是：当驱动装置6、6′驱动梭箱2作横向或排向运动时，梭子1也随梭箱2作横向运动或排向运动，且每次梭箱移动的距离为梭箱⊥形槽节距的整倍数，以确保各排梭箱2上的⊥形槽列向对齐，仍可形成梭子1的纵向通道；当驱动装置7、7′驱动梭子1作纵向运动或列向运动时，每次梭子1移动的距离也为各排梭箱2的节距，梭子1将移动到新的梭箱2的⊥形槽内，当交替驱动梭子1和梭箱2时，即完成了梭子1的纵横向或说XY向的运动，从而使梭子1上的纱线8在空间上或说Z向交织，并在织物成型装置10上编织成三维织物9。

由上述编织工作原理可知：梭箱2在并排的梭箱排列中的横向运动和梭子1在梭箱列⊥形槽通道的纵向运动是三维编织不可缺少的两件基本运动，其滑移运动的顺畅是至重要的，否则就会产生卡住梭箱2和卡住梭子1的“卡死”现象。而且随着梭箱2横排长度的加长和列数的增多(宽度)，这种“卡死”现象就越严重。这一“卡死”现象是实际中经常遇到和长期未能解决的问题，以至影响自动控制的实现，更严重地影响了正常生产。这一“卡死”现象的另一个不良后果是限制了编织机的规模。一般现有机型梭箱2列数不超过30列，而卧式编织机更不超过20列(参见前述第37届国际材料及加工工程进展协会博览会文献汇编第836页)，只能编织一些尺寸较小、结构不太复杂的三维织物，不能适应现代实际工程中对大尺寸复杂结构零部件的需要。

发明人研究后认为，造成这种“卡死”现象的结构原因是梭箱2和梭箱支撑4的设计结构不合理。在现有机器上梭箱2的底部和梭箱支撑4的支撑面均为平面，各排梭箱2并列挤靠在一起，不定位，没有各自运动的轨道，间隙也不确定。一方面，当间隙小时，可使梭箱2沿直线定位运动，但这会使各排梭箱2之间运动摩擦阻力增大，排数越多，阻力越大，运动不顺畅，易被卡住，同时梭箱2的侧面摩损严重；另一方面，当间隙大时，虽可使梭箱2运动顺利，但却不利其定位直线运动，同时各排梭箱2之间的累积间隙也增大，容易造成某些梭子1，沿⊥形槽的纵向运动不到位而被卡在两排梭箱2之间，某一梭子1被卡住，会直接影响相邻两排梭箱2的运动，使之也被卡住，反过来又会进一步影响其他梭子1的运动，使之更多的被卡住，恶性循环，“卡死”整机。

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，克服“卡死”现象，设计一种改进的梭箱2和梭箱支撑4相互配合的形状结构，并以此为基础制造大型三维织物编织机，适编各种大尺寸复杂结构的三维织物，同时使编织机结构简单、制造容易，维养方便，成本较低。

本发明的目的是如下实现的，在编织机原有的梭箱2及其驱动装置6、6′、梭子1及其驱动装置7、7′、梭箱支撑4、织物成型装置10和机座11等主要机件的基础上，重新设计梭箱2和梭箱支撑4的装配结构，具体是在梭箱2底部制有滑轨3，在梭箱支撑4上开有与所述的滑轨3相匹配的滑槽5，梭箱2安装在梭箱支撑4上后，可使其利用所述的滑轨3在梭箱支撑4上定位顺畅滑动。

本发明在原有编织机的基础上，由于仅巧妙地改进了梭箱2和梭箱支撑4之间配合结构，即在梭箱2底部制有滑轨3和在梭箱支撑4上开有与之相匹配的滑槽5，就可解决卡梭问题，明显地具有结构简单、制造容易、维养方便、成本较低的优点。更主要和重要的是这种新设计，可使梭箱2依靠其滑轨3与梭箱支撑4上的滑槽5之间的匹配关系，而实现定位移动，同时这种结构设计既可保证相邻两排梭箱2之间的间隙值保持恒定，因而没有侧向摩擦阻力，不会因为往复运动而改变，又可使梭箱2多排之间间隙保持恒定，不会因其往复运动而使间隙累积增减变化，因而不会产生梭子1沿⊥形槽纵向运动的不到位，避免卡梭现象。这些均可实现梭箱2和梭子1往复运动的顺畅滑快。在这些积极的改进后，除可使现有机更正常工作外，还有条件使编织机的规模作大，即梭箱2的横向长度加长，纵向排数增多，从而适编各种大尺寸、复杂结构的三维织物。

本发明的新设计不但在理论上科学可行，而且在实践中也得到了证明。采用本发明设计的大型三维织物编织机，根据需要，当其所述的纵向宽度达200排，横向长度达180列时，梭箱2和梭子1均可顺畅灵活的往返运动，正常生产，没有现有技术中纵向宽度仅20排就经常卡梭现象。

下面结合实施及其附图详述本发明：

图1是本发明编织机的横向(梭箱2长度方向)结构示意图；

图2是本发明编织机的纵向(梭箱2宽度方向)结构示意图；

图3是本发明编织机的俯视结构(简化)示意图；

图4是本发明编织机的梭箱2的T形滑轨3与梭箱支撑4组配关系的横向(长度方向)结构示意图；

图5是图4的侧视图(左、右侧视图对称，下同)；

图6是本发明编织机的梭箱2及其组装式T字形滑轨3的结构示意图；

图7是图6的侧视图；

图8是本发明编织机梭箱2与其滑轨3为一体式结构示意图；

图9是图8的侧视图；

图10是本发明编织机梭箱2与其I字形滑轨3的结构示意图；

图11是图10的侧视图；

图12是本发明编织机梭箱2及其T字形滑轨3的结构示意图；

图13是本发明编织机梭箱2与梭箱支撑4的配合以上支撑面4a作为滑动摩擦付的结构示意图；

图14是本发明编织机梭箱2与梭箱支撑4的配合以下支撑面4b作为滑轨3摩擦付的结构示意图；

图15是本发明编织机中梭箱2和梭箱支撑4的配合以上支撑面4a作为滚动摩擦付的结构示意图；

图16是本发明编织机中梭箱2和梭箱支撑4的配合以下支撑面4b作为滚动摩擦付的结构示意图；

图17是本发明编织机中梭箱2的滑轨3为工字形的结构示意图；

图18是本发明编织机中梭箱2的滑轨3为组装式工字形的结构示意图；

图19是本发明编织机中梭箱2的滑轨3为燕尾形结构示意图；

图20是本发明编织机梭箱2在横排(长度方向)组接结构示意图；

图21是本发明编织机梭箱2在纵列(宽度方向)组接结构示意图；

图22是本发明结构设计用于圆形立式编织机的局部结构示意图；

图23是图22的A-A剖视结构示意图；

图24是图22的P向结构示意图。

本发明大型三维织物编织机对于现有技术中的梭子1及其驱动装置7、7′，梭箱2及其驱动装置6、6′，梭箱支撑4、织物成型装置10、机座11等零部件的结构形状基本不作改动，重点是重新设计梭箱2与梭箱支撑4两者的组配结构关系(参见图1、2、3)。本发明新设计是在梭箱2的底部制有滑轨3，在梭箱支撑4上开有与所述滑轨3相匹配的滑轨5。当梭箱2安装在梭箱支撑4上后，可使其利用所述的滑轨3在梭箱支撑4上定位顺畅滑动(参见图2)。这种设计可使梭箱2依靠其滑轨3与梭箱支撑4的滑槽5相匹配关系，使其沿滑槽5作直线滑动，做到定向定位。设计的技术参数是：梭箱支撑4上相邻两个滑槽5的中心距等于相邻两排梭箱2的中心距；同时，梭箱2的宽度小于梭箱支撑4上相邻两滑槽的中心距，这可使相邻两梭箱之间具有一定间隙，并在梭箱2的运动中始终保持恒定，消除侧向压力和摩擦，为编织机大型化，即增加梭箱2的列数(纵向)提供必要条件。

本发明的具体结构设计可以是多种多样的。它可以采用以下方法中的任何一种：

1.长方形滑轨3：指滑轨3断面为长方形，所述的滑槽5的断面也采用与之相匹配的长方形。它还可分为四种形式：

(1)一体化：即滑轨3与梭箱2为一个整体，或说是一件(参见图8、9)。这种方案结构简单，整体性好，但梭箱2整体加工不方便，也加大了难度；

(2)T字形：即滑轨3是单独一件，断面为T字形，(如图4、5所示)。

(3)组装T字形：即滑轨3断面为T字形，但它本身就是上下两部分组成(参见图6、7)。

(4)I字形：即滑轨3断面为I字形，(如图10、11所示)。

上述(2)-(4)中滑轨3的结构虽然不尽相同，但它们与梭箱2本身都是用连接件组配在一起的可拆装结构。共同的优点是结构简单，加工容易，维养方便。其区别在于：除加工、安装精度有所不同外，主要是应从与梭箱支撑4的配合方式来考虑，如I字形滑轨3若采用上支撑面4a作为两者配合的滑动摩擦付时，就意味着仍需加工梭箱2的底部，也即加大了加工的难度，而T字形滑轨3，不论采用上支撑面4a，还是采用下支撑面4b作为两者配合的滑动摩擦付时(参见图13、14)，仅需加工T字形滑轨3的相应工作面即可，或者说，它适应两者不同的组配方式。实施例即采用了T字形滑轨3(如图4、5所示)。

2.工字形滑轨3：即滑轨3断面为工字形，既可以是整体形(如图17所示)，也可以是分体式(如图18所示)，T字形作头与一字形作底组装成工字形滑轨3。不论那种形式的滑轨3，所述的滑槽5都应开成与滑轨3相匹配的形状。

3.燕尾形滑轨3：即滑轨3断面为燕尾形，相应地滑槽5也应开为与之相匹配的燕尾槽(如同19所示)。

上述2、3两种滑轨3及滑槽5的配合结构，相比较而言，结构复杂，加工难度大，在立式编织机上不易采用，而适于应用在卧式编织机上。

前述的各种滑轨3与滑槽5，或说梭箱2与梭箱支撑4之间的配合结构中，不论那种形式，其滑动摩擦付都可以选用下述两种方式中的一种：上支撑面4a(如图13所示)此时，下支撑面4b与滑轨3并不接触；下支撑面4b(如图14所示)，此时，上支撑面4a与梭箱2的底部也不接触。实施例采用了上支撑面4a与梭箱2和梭箱支撑4之间配合的滑动摩擦付形式(如图4、5所示)。

当梭箱2的横向长度加长或说梭箱2的列数增多时，也即是说作大型编织机时，为减少摩擦，简化加工，操作灵活，运动顺畅，本发明设计还可把滑动摩擦付改为滚动摩擦付，具体设计为在所述的上支撑面4a(如图15所示)或下支撑面4b(如图16所示)安装滚动体12。滚动体12可以是滚珠、滚柱或滚针。其数量根据梭箱支撑4的长度酌定。

前述滑轨3不论那种形式，考虑到加工和实际需要，不一定制成与梭箱2的横向(长度方向)长度等长，而均可制为两块，并安装在所述梭箱2底部的适当位置上。所谓适当是指靠近梭箱2长度方向的两端，并与梭箱支撑4和机座11依靠螺钉13连接安装的位置有关，或说一并考虑设计(参见图4、1)。此时，设计参数是：滑轨3的横向(指梭箱2的长度方向)长度应大于梭箱2的往复运动的动程。其目的是使梭箱2在运动过程中始终受到梭箱支撑4的有力支撑。

还应指出的一点是，滑轨3与滑槽5之间的侧向配合间隙，应当掌握适宜，以满足定向顺畅滑动的要求。间隙过大时，滑轨3与滑槽5之间有晃量，往复运动时不能保证直线，也使相邻两排梭箱2的间隙经常变化，不稳定，成为卡梭隐患；间隙过小时，滑轨3与滑槽5之间的侧向摩擦力增大，影响顺畅滑动。侧向配合间隙的大小与滑轨3的宽度和滑槽5之间宽度设计有关，也与两者接触面的加工精度和表面处理有关。

有了上述设计的基础，所述的梭箱2可在纵横两方向上根据需要增加数量，拼装制造出实用的大型三维织物编织机。实施例设计为在梭箱本身宽度为20毫米，长度为600毫米时，编织机的横向长度拼装成为180列(个)的梭箱排；纵向宽度拼装成为200排(个)的梭箱列，由此构成的大型三维织物编织机可适应目前所需的各种尺寸和复杂结构三维织物编织机需要。具体的横向(排向)拼装方式如图20所示，纵向(列向)拼装方式如图21所示。两图所示的拼装方式是实施例给出的方式，它并不排除其他形式的拼装方法。不论采用哪种方法，均应使拼装接口处仍能满足设计要求：如横向接口(图20所示)处梭子1运动的⊥形滑槽仍同梭箱2内的⊥形槽一致；如纵向接口(如图21所示)处的梭箱2间隙仍同其他相邻两排梭箱的间隙一样。

本发明的新设计同样适用于圆形立式编织机，其结构形式如图22、23和24所示。从图中不难看出，圆形机的梭箱2不是直线型而是弧线型。由这些不同曲率和不同长度的弧线型梭箱2可拼装成一个圆环型的立式编织机。显然，其梭箱2的运动轨迹也不再是直线，而是圆弧线，可以称之为作周向运动；而梭子1的运动轨迹虽仍然是直线，却并不平行，而是沿半径方向，指向或背离其圆心，可以称之为作径向运动。普通技术人员可以容易想到，本发明的滑轨3及与之相匹配的滑槽5也分别相应地依梭箱2及其梭箱支撑4的圆弧形状尺寸统一设计即可。新设计的功效同样可以克服圆形机与方形机一样存在的“卡死”现象的不足，而且由于圆形机显然比方形机制造复杂，所述的问题也就更为严重。仅从这一点看，本发明用于圆形机效果更显著。

Claims (10)

1.一种三维织物立式编织机，它主要包括梭箱(2)及其驱动装置(6)、(6′)、梭子(1)及其驱动装置(7)、(7′)、梭箱支撑(4)、织物成形装置(10)和机座(11)等，其特征在于所述的梭箱(2)底部制有滑轨(3)，所述的梭箱支撑(4)上开有与所述的滑轨(3)相匹配的滑槽(5)、梭箱(2)安装在梭箱支撑(4)上后，可使其利用所述的滑轨(3)在梭箱支撑(4)上定位顺畅滑动。

2.根据权利要求1所述的立式编织机，其特征在于所述滑轨(3)的断面为长方形，所述与之相匹配的滑槽(5)的断面也为长方形。

3.根据权利要求2所述的立式编织机，其特征在于所述滑轨(3)与所述的梭箱(2)为可拆装结构。

4.根据权利要求3所述的立式编织机，其特征在于所述滑轨(3)的断面为T字形。

5.根据权利要求4所述的立式编织机，其特征在于所述的T字形滑轨(3)仅为两块，其长度大于梭箱(2)运动的动程，并安装在所述梭箱(2)底部的适当位置上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的立式编织机，其特征在于以所述梭箱支撑(4)的上支撑面(4a)或下支撑面(4b)作为梭箱(2)的滑动支撑面。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的立式编织机，其特征在于所述梭箱支撑(4)的上支撑面(4a)或下支撑面(4b)上装有滚动体(12)，可与梭箱(2)底部的滑动面构成滚动摩擦付。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的立式编织机，其特征在于所述的梭箱(2)和梭箱支撑(4)拼装成横向长度为180列的梭箱排，纵向宽度为200排的梭箱列的大型三维织物编织机。

9.根据权利要求6所述的立式编织机，其特征在于所述的梭箱(2)和梭箱支撑(4)拼装成横向长度为180列梭箱排，纵向宽度为200排的梭箱列的大型三维织物编织机。

10.根据权利要求7所述的立式编织机，其特征在于所述的梭箱(2)和梭箱支撑(4)拼装成横向长度为180列梭箱排，纵向宽度为200排的梭箱列的大型三维织物编织机。

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