CN1730751B - 一种三维机织物的织造设备及织造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维机织物的织造设备及方法，该织造设备包括机架、传动机构、织造机构和采用小型可编程控制器的控制机构；织造机构包括：一根下端通过压力轴承安装有芯模的立杆，立杆上端通过固定法兰和固定销安装在机架顶部横梁的中心；立杆上部经滑动轴承套装一个可转动的大圆盘，大圆盘由其下方的凸轮通过压力轴承支撑，凸轮用键固装在立杆上，大圆盘通过蜗轮及蜗杆与传动机构机械连接；大圆盘底面外缘和中间分别固装有一个大圆环和一个小圆环；在大、小圆环之间半径方向上等间隔相间均布有固定导杆和活动导杆，固定导杆固装在大、小圆环之上，活动导杆的一端穿过大圆环，另一端穿过小圆环、通过套装弹簧使其顶端固装的滑动触头压触在凸轮上；固定和活动导杆上分别安装有均布挂纱器的固定和活动挂纱片。

Description

一种三维机织物的织造设备及织造方法

技术领域

本发明涉及一种机织物的织造设备及织造方法，具体为一种可织造三维机织物的织造设备及织造方法，国际专利主分类号拟为D03D 37/00。

背景技术

三维机织物具有交织结构紧密、整体性好、力学性能优良等诸多优点。近几年来，随着三维机织复合材料产品的不断增多，其应用领域不断扩展，在航空、航天、军事、船舶、体育等领域发挥了越来越大的作用。广大科研工作者对三维机织物的结构、复合方法、材料的性能等方面的研究越来越深入，但对三维机织物的织造方法、织造设备方面的研究却相对较少。据调研和初步检索，国内外专门用于制织三维织物的织机极少。中国专利“一种织机”(专利号ZL01104093.9)可用于制织上述三维织物。但该织机的综片数有限，难以实现高厚度机织物的织造，不能满足现代复合材料和实际工程的需要，同时该设备结构复杂，成本高昂，占地面积大，操作不方便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：设计一种可以织造三维机织物的织造设备及织造方法。该织造设备可以织造高厚度的三维机织物，并具有结构简单、操作容易，造价低廉，适应性好等特点。该织造方法可以织造组织结构为三维交织结构、外形呈三维曲面空心形状，并且具有高厚度的机织物，且操作简单，适应性强。

本发明解决所述三维机织物的织造设备技术问题的技术方案是：设计一种三维机织物的织造设备，它包括机架、传动机构、织造机构和采用了小型可编程控制器的控制机构；织造机构包括：一根下端通过压力轴承安装有芯模的立杆，立杆的上端通过固定法兰和固定销安装在机架顶部横梁的中心；在立杆上部经滑动轴承套装有一个可转动的大圆盘，大圆盘由其下方的凸轮通过压力轴承支撑，凸轮用键固装在立杆上，大圆盘通过蜗轮及蜗杆与传动机构机械连接；在大圆盘底面的外缘处固装有一个大圆环，大圆环与立杆之间的中间位置处还固装有一个小圆环；在大圆环和小圆环之间的半径方向上等间隔相间均布排列有多个固定导杆和多个活动导杆，所述的固定导杆固装在大圆环和小圆环之上，活动导杆的一端穿过大圆环，另一端穿过小圆环，并套装弹簧，通过弹簧的作用使活动导杆顶端固装的滑动触头压触在所述的凸轮上；在所述固定导杆和活动导杆上分别对应安装有均布挂纱器的固定挂纱片和活动挂纱片。

本发明解决所述三维机织物的织造方法技术问题的技术方案是：设计一种可织造三维机织物的织造方法，它采用本发明所述的织造设备，按下述织造方法进行织造：按设计要求分别在所述固定挂纱片和活动挂纱片上的挂纱器上拴挂好经纱，在所述织造设备0度和180度位置各安排一名操作工，分别负责向0度和180度或者以其为中心一定角度范围内的统一梭口由外向内依次引入纬纱，手工向下打紧纬纱，即可完成三维机织物圆周方向一个交织点的织造；通过控制机构控制所述大圆盘的间歇转动，重复所述的引入纬纱和打紧纬纱工作，进而完成三维机织物整周的织造，依此循环织造即可织造出高厚度三维机织物。

与现有技术相比，本发明的织造设备可以织造高厚度的三维机织物，特别是异形的高厚度的三维机织物，并且因没有综框等复杂的开口和控制开口的机构而具有结构简单、操作容易，造价低廉，占地面积小，适应性广等特点。本发明的织造方法采用本发明的织造设备，可以顺利织造组织结构为三维交织结构、外形呈三维曲面空心形状，具有高厚度的机织物，操作容易，适应性强，并且因设备没有综丝等机件的摩擦而使经纱不容易断头，可提高效率和产品质量。

附图说明

图1为本发明织造设备一种实施例的整体结构示意图；

图2为本发明织造设备一种实施例的主要结构俯视与经纱开口原理示意图；

图3为本发明织造设备织造方法一种实施例的一种织造状态及其织物结构示意图；

图4为本发明织造设备织造方法一种实施例的另一种织造状态及其织物结构示意图；

图5本发明织造设备一种实施例的控制机构工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明：

本发明织造设备整体按圆形织机结构设计(参见图1、图2)。它包括机架、传动机构、织造机构和采用了小型可编程控制器控制机构。织造机构包括：一根下端安装有芯模20的立杆7，芯模20和立杆7之间通过压力轴承25连接，使芯模20可以相对立杆7自由回转。更好的实施方式是芯模20还可以上下移动(现有技术)。所述立杆7的上端通过固定法兰15和固定销16安装在机架顶部横梁14的中心。所述机架是由立柱26和大梁27构成的门式的方形或圆形机架。所述的立杆7处于机架的中心，垂直向下。在立杆7的上部经滑动轴承11套装有一个可转动的大圆盘10，大圆盘10由其下方的凸轮9通过压力轴承21支撑，凸轮9用键8固装在立杆7上。大圆盘10通过蜗轮13及蜗杆12与传动机构(图1中未画出)机械连接。在大圆盘10的底面靠外缘处(实施例采用了最大半径处)固装有一个大圆环1(更准确地说是大圆环带1，以下简称大圆环1)。大圆环1与立杆7之间的中间位置处还固装有一个小圆环2(更准确地说是小圆环带2，以下简称小圆环2)，实施例的小圆环2采用了大圆环1与立杆7之间1/2处的设计，但不排除其它位置的设计。为了制造和安装方便，所述的大圆盘10和大圆环1、小圆环2可设计为整体结构，当然它们之间也可以采用组装结构。在大圆环1和小圆环2之间的半径方向上等间隔相间均布排列有固定导杆3和活动导杆4。所述固定导杆3的长度要略大于大圆环1和小圆环2之间的距离，使其可固装在大圆环1和小圆环2之上；所述活动导4杆的长度要大于大圆环1和小圆环2之间的距离，使其一端穿过大圆环1伸向外测，另一端穿过小圆环2、套装弹簧5、通过弹簧5的作用使其顶端固装的滑动触头6压触在所述的凸轮9上。所述的活动导杆4是指其可以沿着大圆盘10的径向移动的导杆，移动范围要在大圆环1和小圆环2的控制范围内，或者说不脱离大圆环1和小圆环2的滑动支撑。所述的固定导杆3安装有均布挂纱器24的固定挂纱片22，活动导杆4上安装有均布挂纱器24的活动挂纱片23。所述的挂纱器24可以为安装在固定挂纱片22和活动挂纱片23上的挂纱钩，或者是在固定挂纱片22和活动挂纱片23上开的挂纱孔，或者是其它可以拴挂住经纱线18一端的器件，如夹具等。实施例采用了简单的挂纱孔方式。

本发明三维机织物的织造设备工作原理如下(参见图1、2)：

电动机30(图1中未画出，参见图5)通过传动机构传动蜗杆12、蜗轮13从而带动大圆盘10回转。在大圆盘10的回转过程中，固装在活动导杆4上的活动触头6受所述凸轮9的作用，使某一根活动导杆4向远离大圆盘10回转中心的方向移动，处于图2所示的最左侧(即坐标0度)位置，也位于其相邻固定导杆3的外侧(左侧)；而当该活动导杆4随大圆盘10回转180度(即处于图2所示的最右侧)时，其在弹簧5的作用下，向接近回转中心的方向移动，也位于其相邻固定导杆3的内侧(左侧)。与此同时，当该活动导杆4处于所述的0度位置时，其上所装的活动挂纱片23也位于固定挂纱片22的外侧(左侧)；而当大圆盘10回转180度后，所述的活动挂纱片23也位于固定挂纱片22的内侧(左侧)。换言之，在所述凸轮9和弹簧5的作用下，所述活动导杆4及其所带的活动挂纱片23相对于其相邻的固定导杆3及其所带的固定挂纱片22可作径向移动，从而可使活动挂纱片23所携带的经纱18相对于其相邻固定挂纱片22所携带的经纱18作径向移动，打开梭口，以便投入纬纱21进行织造。所述的活动导杆4及其所带的活动挂纱片23处于所述的0度和180度位置是其相对于其相邻的固定导杆3及其所带的固定挂纱片22可作径向移动的最大位移，也是其最大的开口量。所述的0度和180度是极限位置，其之间的位置和180度到360度(下一个循环的0度)之间的位置是过渡位置。需要说明的是：所述的0度和180度极限位置可以延展为一定区域(实施例的0度和180度分别对应为315-45度和135-225度)的极限位置，也即在该区域范围内，所述的活动导杆4及其所带的活动挂纱片23处于其相邻的固定导杆3及其所带的固定挂纱片22的最大径向移动量处，也是其最大开口量位置。很显然，以此为依据，可以设计所述凸轮9的表面曲线(图2实施例所示凸轮9的表面曲线设计为315-45度和135-225度两个工作区以及46-134度和226-314度两个过渡区)，弹簧5的长度及弹力，活动导杆4及其所带的活动挂纱片23和固定导杆3及其所带的固定挂纱片22的长度，以及所述大圆环1和小圆环2之间的距离和大圆盘10的直径等。具体设计是现有技术，也是本领域普通技术人员容易理解和做到的。

现以每个挂纱片(包括固定挂纱片22和活动挂纱片23)上各悬挂3根经纱18的简单织物为例来说明本发明所述高厚度的三维机织物的织造方法：本发明的可织造三维机织物的织造方法，采用本发明所述的织造设备，按下述织造方法进行织造：按设计要求分别在所述固定挂纱片22和活动挂纱片23上的挂纱器24上拴挂好经纱18，在所述织造设备0度和180度位置各安排一名操作工，分别负责向0度和180度或者以其为中心一定角度范围内的统一梭口由外向内依次引入纬纱21，手工向下打紧纬纱，即可完成三维机织物19圆周方向一个交织点的织造；通过控制机构的脚踏开关33和34控制所述大圆盘10的间歇转动，重复所述的引纬和打纬工作，进而完成三维机织物19整周的织造，依此循环织造即可织造出高厚度三维机织物19。织造方法的具体操作如下：

首先，在所述的设备大圆盘10的0度和180度是极限位置，也即图1所示的机器左右两侧(即0度和180度位置)，各安排一名操作工，要求其随着织造设备大圆盘10的间歇转动，分别负责向0度和180度的梭口，或者是以0度和180度为中心一定角度(实施例为45度)范围内的梭口由外向内依次引入纬纱21，进行织造。其次，在所述活动挂纱片23的挂纱器24上悬挂好的经纱18，并把经纱18的编号由外向内依次设为j1、j2、j3等；在所述固定挂纱片22的挂纱器24上悬挂好的经纱18，并把经纱18的编号由外向内依次设为j4、j5、j6等；当所述大圆盘10回转到坐标0度(即图2所示凸轮9处于其大半径的位置)时，所述活动挂纱片23移动到相邻固定挂纱片22的最外侧，并相对固定挂纱片22错开两个孔位或经纱位，从而将两组经纱18分为5层(经纱j3与j4为一层)，打开了4个梭口。实际上，所述坐标0度位置所示的状态仅是该区域开口状态的一个代表，根据设计要求，在坐标0度位置前后的各一定角度(实施例为45度)范围内，也即由315度到45度的范围内(参见图2)，所有活动挂纱片23都移动其相邻固定挂纱片22的最外侧，并相对该固定挂纱片22错开两个孔位或经纱位，也就是说在这一角度范围内形成了4个统一梭口。换言之，在大圆盘10的315度到45度的1/4周长范围内打开了4个统一的梭口。此时由机器左侧(位于图2中0度位置)的操作工依次在315度到45度的1/4周长范围内的每个梭口分别由外向内依次引入纬纱①、②、③、④(参见图3)。当大圆盘10回转坐标180度(即图2所示凸轮9处于其小半径的位置)时，所述活动挂纱片23会移动到相邻固定挂纱片22的最内侧，同样相对固定挂纱片22错开两个孔位或经纱位，也将两组经纱18分为5层(经纱j1与j6为一层)，打开了4个统一梭口。同理，所述坐标180度位置所示的状态仅是该区域开口状态的一个代表，根据设计要求，在坐标180度位置前后的各一定角度(如45度)范围内，也即由135度到225度的范围内(参见图2)，所有活动挂纱片23都移动其相邻固定挂纱片22的最外侧，并相对该固定挂纱片22错开两个孔位或经纱位，即在这一角度范围内形成了4个统一梭口。换言之，在大圆盘10的135度到225度的1/4周长范围内打开了4个统一的梭口。此时由机器右侧(位于图2中180度位置)的操作工依次由外向内依次在135度到225度的1/4周长范围内的每个梭口分别引入纬纱⑤、⑥、⑦、⑧(参见图4)。每引入一根纬纱，由操作工手工向下打紧纬纱21(包括纬纱①、②、③、④和纬纱⑤、⑥、⑦、⑧)，从而完成三维机织物19圆周方向一个交织点或一部分周长(如1/4)的织造。再次，控制大圆盘10回转一定角度(如1/4周)，继续下一个交织点或一部分周长的织造。当大圆盘10回转360度后，即完成一个整周的织造。最后，依此反复循环织造，即可形成本发明所述的高厚度的三维机织物19。

需要说明的是，操作工每次引纬的纱线长度可以是1/4周长，也可以是1/5、1/6、1/8、1/10周长等，引纬的纱线长度视大圆盘10的直径大小、织物直径的大小和操作工每次能够完成引纬的周长而定，也要把大圆盘10每次回转的角度相应地调整为1/5、1/6、1/8、1/10周等，回转角度可以在所述的控制系统中设定。另外，操作工引入的纬纱可以是单根纬纱，也可以是一组纬纱，这取决于织物设计和与引纬长度的匹配。

本发明织造设备的控制部分相对较为简单，按所述的织造工作原理设计，是现有技术。本发明织造设备的控制部分的实施例主要采用了小型可编程控制器28控制。其工作原理如图5所示：脚踏开关33和34分别由两名所述的操作工控制。当操作工完成了所述一个交织点或一部分周长(如1/4)的引纬任务后，便可踏下脚踏开关33或34，当可编程控制器28接收到两名操作工均已完成引纬工作踏下脚踏开关33和34的信号后，控制接触器29吸合，使电动机30接通电源并开始回转一定角度。电动机30连接着减速器31(传动机构)和所述的蜗杆12，从而传动蜗轮13并带动大圆盘10回转一定角度。蜗杆12回转的角度由角位移传感器35回送至可编程控制器28，当蜗杆12回转角度达到设定值时停止回转，从而实现大圆盘10的间歇转动控制。

本发明设备制织高厚度三维机织物，可织造机织物的最大厚度取决于所述挂纱片(包括固定挂纱片22和活动挂纱片23)上挂纱器24的多少，每片挂纱片上的挂纱器24越多，在织物径向分布的经纱18的层数就越多，机织物19的厚度就越厚；其可织造机织物19的周向最大尺寸(或者说高厚度三维机织物的直径尺寸)取决于沿大圆盘10的周向排列的挂纱片(包括固定挂纱片22和活动挂纱片23)的数量多少，当挂纱片(包括固定挂纱片22和活动挂纱片23)的周向间距一定时，大圆盘10的直径越大，可排列的挂纱片(包括固定挂纱片22和活动挂纱片23)越多，机织物19周向分布的经纱18的列数就越多，可织造机织物的周向尺寸就越大。虽然所述的实施例为固定挂纱片22和活动挂纱片23上各挂三根经纱18的5层厚的三维机织物19的织造方法，但它所表达的织造方法适用于更厚的各种三维织物的织造。

本发明织造设备和织造方法未述及的地方适用于现有技术。

可以看出，由于本发明设备和织造方法均不受现有技术综框等复杂开口机构的约束，因此可以适织各种不同形状的高厚度三维机织物，特别是异型的高厚度三维机织物，并且操作简单，约束条件少，原料适用性广，成本低，断头少，质量好，便于推广实施。

Claims (4)

1.一种三维机织物的织造设备，它包括机架、传动机构、织造机构和采用了小型可编程控制器的控制机构；织造机构包括：一根下端通过压力轴承(25)安装有芯模(20)的立杆(7)，其上端通过固定法兰(15)和固定销(16)安装在机架顶部横梁(14)的中心；在立杆(7)上部经滑动轴承(11)套装有一个可转动的大圆盘(10)，大圆盘(10)由其下方的凸轮(9)通过压力轴承(21)支撑，凸轮(9)用键(8)固装在立杆(7)上，大圆盘(10)通过蜗轮(13)及蜗杆(12)与传动机构机械连接；在大圆盘(10)的底面外缘处固装有一个大圆环(1)，大圆环(1)与立杆(7)之间的中间位置处还固装有一个小圆环(2)；在大圆环(1)和小圆环(2)之间的半径方向上等间隔相间均布排列有多个固定导杆(3)和多个活动导杆(4)，所述的固定导杆(3)固装在大圆环(1)和小圆环(2)之上，活动导杆(4)的一端穿过大圆环(1)，另一端穿过小圆环(2)，并套装弹簧(5)，通过弹簧(5)的作用使活动导杆(4)顶端固装的滑动触头(6)压触在所述的凸轮(9)上；在所述固定导杆(3)和活动导杆(4)上分别对应安装有均布挂纱器(24)的固定挂纱片(22)和活动挂纱片(23)。

2.根据权利要求1所述的三维机织物的织造设备，其特征在于所述的大圆盘(10)和大圆环(1)、小圆环(2)为整体结构。

3.根据权利要求1所述的三维机织物的织造设备，其特征在于所述的挂纱器(24)为安装在固定挂纱片(22)和活动挂纱片(23)上的挂纱钩，或者是在固定挂纱片(22)和活动挂纱片(23)上开的挂纱孔。

4.一种三维机织物的织造方法，它采用权利要求1-3中任一项所述的织造设备，按下述织造方法进行织造：按设计要求分别在所述固定挂纱片(22)和活动挂纱片(23)上的挂纱器(24)上拴挂好经纱(18)，在所述织造设备0度和180度位置各安排一名操作工，分别负责向0度和180度或者以其为中心一定角度范围内的统一梭口由外向内依次引入纬纱(21)，手工向下打紧纬纱(21)，即可完成三维机织物(19)圆周方向一个交织点的织造；通过控制机构控制所述大圆盘(10)的间歇转动，重复所述的引入纬纱(21)和打紧纬纱(21)工作，进而完成三维机织物(19)整周的织造，依此循环织造即可织造出高厚度三维机织物(19)。