CZ302120B6 - Tkací stroj - Google Patents

Abstract

Tkací stroj obsahuje mechanismus pro zajištení vratného pohybu tkacího paprsku (1) tvorený víceclenným mechanismem se sníženým redukovaným momentem setrvacnosti a spražený s pohonem tvoreným motorem (6) spraženým s ridicím zarízením. Motor (6) je tvoren elektronickou vackou.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká tkacího stroje obsahujícího mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku tvořený vícečlenným mechanismem se sníženým redukovaným momentem setrvačnosti a spřažený s pohonem obsahujícím motor spřažený s řídicím zařízením.

Dosavadní stav techniky

Známé tkací stroje obsahují soustavu prvků, která se stará o vratný pohyb tkacího paprsku, který je u známých tkacích strojů realizován vratným rotačním pohybem v důsledku uložení tkacího paprsku na výkyvném bidlenu, který je Členem vícečlenného mechanismu poháněného motorem.

Bidlen tkacího stroje je tvořen kyvným prostředkem, na němž je uložen tkací paprsek, přičemž je požadováno pevné a tuhé spojení tkacího paprsku s bidlenem a dostatečná torzní a ohybová tuhost bidlenu a tkacího paprsku. Je známa celá řada provedení mechanismu starajícího se o vratný pohyb tkacího paprsku.

Např. je známo takové provedení, ve kterém je bidlen tvořen kyvnou trubkou otočně uloženou v rámu tkacího stroje a spřaženou s hnacím zařízením, přičemž bidlen je krajním členem vícečlenného mechanismu. Na kyvné trubce jsou pevně uloženy mečíky, na nichž je upevněn nosník tkacího paprsku. Nevýhodou tohoto řešení je rozložení hmot v průřezu bidlenu, neboť zejména nosník tkacího paprsku výrazně zvyšuje moment setrvačnosti celého bidlenu, respektive soustavy bidlenu a tkacího paprsku, přičemž podíl tohoto nosníku na zvýšení torzní a ohybové tuhosti soustavy bidlenu a tkacího paprskuje minimální. Vysoký moment setrvačnosti celé soustavy starající se o vratný pohyb tkacího paprskuje překážkou dalšího zvyšování rychlosti tkacích strojů.

Dále je známo provedení podle patentu CS 278388, podle kterého je bidlen tvořen tenkostěnným dutým tělesem obsahujícím kyvnou trubku, z níž vybíhají dvě ramena, mezi jejichž konci je podélná drážka pro spodní část tkacího paprsku, přičemž obě ramena tvoří se spodní částí tkacího paprsku pevný rozebíratelný celek spojený pomocí šroubů. I když se u tohoto uspořádání velká část průřezu bidlenu podílí na zvýšení tuhosti bidlenu a pouze relativně malou částí průřezu bidlenu se přispívá ke zvětšování momentu setrvačnosti bidlenu, je stále ještě vysoký moment setrvačnosti celé soustavy překážkou dalšího zvyšování rychlosti tkacích strojů.

Dále je známo řešení podle CZ 290 910 B6 týkající se sice lehkého a vysoce únosného bidlenu, ale není řešena zásadní nevýhoda kyvného bidlenu, tj. závislost momentu setrvačnosti bidlenu na poloměru kyvu. Snižování poloměru kyvu přitom omezuje prohozní úhel tkacího stroje, neboť prohozní kanál ve tkacím paprsku je omezován osnovními nitěmi a při malém prohozním úhlu je problematické zanášení útku do prošlupu, takže tato cesta snižování momentu setrvačnosti soustavy starajícího se o vratný pohyb tkacího paprsku nevede k požadovanému výsledku při zachování úspěšnosti prohozu a kvality tkaní.

Společným znakem známých řešení je to, že při rotačním vratném pohybu bidlenu vznikají zejména vúvratích rázy, které nepříznivě ovlivňují chod a životnosti tkacího stroje. Vzrůstající výkon a otáčky tkacích strojů přinášejí požadavek jednak na snížení rázů a také na zvyšování tuhosti bidlenu při snižování momentu setrvačnosti soustavy, což dohromady znamená růst energie a výkonu potřebného pro pohon soustavy zajišťující vratný pohyb tkacího paprsku.

Vzhledem k potřebě správné zdvihové funkce částí soustavy zajišťující vratný pohyb tkacího paprskuje potřeba jednotlivé prvky soustavy pečlivě navrhnout a současně použít vhodný způsob

-1 CZ 302120 B6 řízení pohonu, který zajistí odpovídající přísun energie do soustavy i při změnách zatížení soustavy, zejména v úv rat ích.

Z US 6 525 496 je známo řízení pohonu stroje na základě řízení kroutícího momentu tohoto pohonu. Řešení je založeno na tom, že se získávají data o průběhu otáčení motoru a v předem stanovených definovaných okamžicích se motor řídí tak, aby pří definované stálé úhlové rychlosti dosáhl požadovaného jiného přednastaveného kroutícího momentu.

Toto řízení je pro stroj, zejména pro tkací stroj náročné a využívá motor s vysokým příkonem a především neumožňuje řízení během jediné otáčky stroje, tj. během jediné otáčky hnacího hřídele stroje, což je pro tkací stroj nevýhodné.

Z US 5 306 993 je znám pohon tkacího stroje řízený zpětnou vazbou, která slouží k odstranění nerovnoměrností chodu tkacího stroje. Motor pracuje při konstantní rychlosti a pohání jednotlivé mechanismy tkacího stroje. Tyto hnané mechanismy však díky své konstrukci, např. přírazový mechanismus ve formě 4 nebo 6 kloubového nebo vačkového mechanismu, zejména v úvratích, vykazují velké momenty setrvačnosti, vibrace a další negativní jevy, které zpětně ovlivňují motor, který tím pádem vykazuje nestabilní rychlost otáčení a tím také nestabilní úhlovou rychlost. Cílem tohoto řešení je sledovat skutečnou rychlost pohonu a pomocí zpětné vazby dosáhnout toho, že při změnách rychlosti otáčení a úhlové rychlosti motor sám sebe zpětně reguluje, takže výstupní rychlost otáčení a úhlová rychlost motoru odpovídají požadované konstantní úrovni. Požadovaná časová odezva v pohybu přírazového mechanismu, např. okamžiky zrychlení, zpomalení, zastavení, atd. je dosažena vhodnou mechanickou konstrukcí přírazového mechanismu jako 4 nebo ókloubového nebo vačkového mechanismu, který je poháněn stabilní rychlostí otáčení a stabilní úhlovou rychlostí, přičemž této stability je dosaženo právě zpětnovazební regulací motoru, která v určitých momentech vykazuje např. zpoždění oproti ideálnímu stavu a pod. Další nevýhodou tohoto řešení je, že vyžaduje vysoce výkonný pohon s vysokou energií potřebnou k překonání momentů setrvačnosti, vibrací a dalších negativních účinků tkacího stroje.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky a zlepšit parametry tkacího stroje.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo tkacím strojem, jehož podstata spočívá v tom, že motor je tvořen elektronickou vačkou.

Takový tkací stroj umožňuje jednoduše a rychle optimalizovat zdvihovou funkci ovládaných mechanismů, zejména zdvihovou funkci vícečlenného mechanismu pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku. Použitím tohoto typu motoru je také umožněno podstatně zjednodušit vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku.

Podle výhodného provedení s elektronickou vačkou je jeden z vnitrních členů mechanismu pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku tvořen trámcem bíd lénu.

Podle jednoho výhodného provedení je s elektronickou vačkou spřažen alespoň jeden další mechanismus tkacího stroje.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, který ukazuje boční řez uspořádání tkacího stroje pro výrobu perlinkové tkaniny.

- 2 CZ 302120 B6

Příklady provedení vynálezu

Vynález bude popsán na příkladu provedení tkacího stroje pro výrobu perlinkové tkaniny, který obsahuje známé části, které nebudou dále popisovány a jsou naznačeny pouze schematicky.

Tkací stroj obsahuje vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku I, který je vhodným způsobem uložen na bidlenu 2, který je uložen na nosníku 3. Nosník 3 nebo jemu odpovídající část bidlenu 2 jsou uloženy na rámu 4 tkacího stroje, který je znázorněn pouze io schematicky. Tkací paprsek I je uložen na trámci 20 bidlenu 2. Trámec 20 bidlenu 2 je spřažen s ojnicí 50, která je spřažena s klikou 52, která je spřažena s pohonem.

Trámec 20 bidlenu 2 je vnitřním členem vícečlenného mechanismu pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku L Krajními členy vícečlenného mechanismu pro zajištění vratného pohybu tka15 čího paprsku 1 jsou klika 52 a deformovatelné stěny 21, 22 bidlenu 2 tvořené listovými pružinami 210. 220.

Ve znázorněném příkladu provedení je vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku I tvořen vačkovým mechanismem. V neznázoměném příkladu provedení je vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku i tvořen vhodně uspořádaným kloubovým mechanismem, u něhož je trámec 20 bidlenu 2 vnitřním členem a klika 52 a boční stěny 21, 22 bidlenu 2 jsou krajními členy.

Tímto je vytvořen vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku 1 se sníženým redukovaným momentem setrvačnosti.

Vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku 1 se sníženým redukovaným momentem setrvačnosti je spřažen s motorem 6 s řiditelně měnitelnou úhlovou rychlostí během jedné své otáčky, tj, je spřažen s tzv. elektronickou vačkou. Motor 6 s řiditelně měnitelnou úhlovou rychlostí během jedné své otáčky je spřažen s vhodným neznázoměným řídicím zařízením. Vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku I se sníženým redukovaným momentem setrvačnosti umožňuje použití motoru 6 s řiditelně měnitelnou úhlovou rychlostí během každé jedné své otáčky, protože tento mechanismus vyžaduje pro svou řádnou činnost pohon motorem o výrazně nižším výkonu, než je u současných tkacích strojí, u kterých je použití elektronických vaček vyloučeno, neboť motory 6 s řiditelně měnitelnou úhlovou rychlostí během každé jedné své otáčky při vysokém požadovaném výkonu spotřebují velkou část jim dodané energie pouze pro svůj vlastní chod a již nejsou schopny pohánět s proměnnou úhlovou rychlostí během jedné své otáčky doposud známé vícečlenné mechanismy pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku i,

Ve znázorněném příkladu provedení je s motorem 6 s řiditelně měnitelnou úhlovou rychlostí během každé jedné své otáčky spřažena také část prošlupního zařízení tkacího stroje, což je umožněno použitím vícečlenným mechanismem pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku I se sníženým redukovaným momentem setrvačnosti. Činnost motoru 6 s řiditelně měnitelnou úhlovou rychlostí během každé jedné své otáčky je synchronizována s činností ostatních částí tkacího stroje, aby bylo zajištěno bezchybné tkaní, např. je motor 6 s řiditelně měnitelnou úhlovou rychlostí během každé jedné své otáčky spřažen s řídicím zařízením tkacího stroje či s řídicím zařízením, které je spřaženo s řídicím zařízením tkacího stroje.

Tkací stroj podle vynálezu pracuje tak, že motor 6 s řiditelně měnitelnou úhlovou rychlostí během každé jedné své otáčky pohání vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku 1 se sníženým redukovaným momentem setrvačnosti, přičemž se řídí průběh úhlové rychlosti během jedné otáčky motoru, tj. během každého jednoho cyklu tkacího stroje, čímž se dosáhne optimální zdvihové funkce vícečlenného mechanismu bez složité optimalizace

-3CZ 302120 B6 mechanickými prostředky, např, úpravou částí mechanismu atd., a to vše při zajištění dostatečné energie pro činnost vícečlenného mechanismu.

Pro bližší objasnění pojmu „vícečlenný mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku J se sníženým redukovaným momentem setrvačnosti“ budou dále popsána možná řešení bidlenu 2 tkacího stroje vedoucí k dostatečnému snížení momentu setrvačnosti celého mechanismu a tím i k možnosti použití elektronické vačky pro pohon mechanismu.

Podle jednoho neznázorněného provedení je trámec bidlenu tvořen profilem z lehkého materiálu, io přičemž může být s listovými pružinami spojen pomocí příložek a šroubů, přičemž je nezbytné dodržet pevné a nepohyblivé spojení konců listových pružin a trámce. Listové pružiny a trámec tvoří otevřený obdélníkový profil, který vytváří bidlen a jehož délka odpovídá známým způsobem tkací šířce tkacího stroje. Na trámci bidlenu je upevněn tkací paprsek a sním související příslušenství, například přifukovací trysky, vedení tlakového vzduchu apod. Na trámci bidlenu i? jsou dále upevněny konzoly, jimiž je trámec spřažen s hnacím zařízením, např. s kloubovým nebo vačkovým mechanismem nebo jiným vhodně zvoleným druhem pohonu. Na konzolách mohou být např. otočně uloženy ojnice hnacího kloubového mechanismu.

V dalším neznázoměném alternativním provedení tvoří listové pružiny a trámec otevřený profil

2o ve tvaru rovnoběžníka nebo obecného čtyřúhelníka, přičemž pružiny mohou mít různou délku a nemusí být uloženy na společném nosníku, ale každá může mít svůj vlastní nosník. Obdélníkový profil se však jeví nejvýhodnější pro dosažení optimálního translačního pohybu tkacího paprsku a jednoduchosti výroby.

Trámec bidlenu je konstruován s ohledem na svoji příčnou a podélnou tuhost, s cílem zamezit jeho deformacím během vratného pohybu v režimu tkaní, tj. zejména jeho zkrocování a prohýbání po délce trámce, zejména ve směru přírazu. Proto může být tvořen také dutým profilem vhodné tuhosti. Tuhost listových pružin přitom musí dovolovat jejich deformaci umožňující translační, v podstatě horizontální pohyb trámce a současně musí zabraňovat deformacím ve ver30 tikálním směru a v krutu. Ve vychýlené poloze bidlenu jsou listové pružiny prohnuty do dvou protioblouků.

V průběhu tkacího procesu uděluje hnací zařízení trámci a s ním i tkacímu paprsku, vratný pohyb působením vnější vychylovací síly. Vratný pohyb trámce a všech součástí na něm uložených, zejména však tkacího paprsku, se realizuje mezi jejich přírazovou polohou a prošlupní polohou.

V důsledku deformace listových pružin vykonává trámec s tkacím paprskem krivočarý translační pohyb. Listové pružiny se přitom mohou nacházet ve vzpřímené rovnovážné poloze nebo ve vychýlené poloze nebo v poloze vychýlené na opačnou stranu. V každé z vychýlených poloh přitom listové pružiny mají snahu vracet se do své rovnovážné polohy, v níž jsou přímé. To zna40 mená, že celý bidlen má snahu vracet se do své rovnovážné polohy sám a tuto polohu pak udržovat. Ve vychýlené poloze bidlenu je v listových pružinách akumulována energie, která vyvolává direkční sílu působící pri jejich zpětném pohybu do rovnovážné polohy.

U výše uvedeného příkladu provedení jsou listové pružiny ocelové. Listové pružiny mohou však být vytvořeny i z jiného vhodného materiálu, například uhlíkového kompozitního materiálu nebo jiného vhodného kompozitního materiálu. Obdobné může být trámec vytvořen tělesem z uhlíkového kompozitního materiálu nebo jiného vhodného kompozitního materiálu a listové pružiny mohou být ocelové. Také počet listových pružin není omezen na dvě, ale může být větší. Lze tedy v případě potřeby použít 3 až 4 pružiny.

V dalším alternativním neznázoměném provedení je bidlen tvořen jedním tělesem, které je tvořeno deformovatelnými stěnami spojenými spojovací stěnou, která tvoří trámec bidlenu, do otevřeného obdélníkového profilu. Na trámci je stejně jako u předcházejícího provedení uložen tkací paprsek s příslušenstvím a konzoly, které jsou spřaženy s hnacím zařízením. Deformovatelné stěny bidlenu jsou tvořeny listovými pružinami, jejichž konce jsou pevně uloženy na nosníku,

-4CZ 302120 B6 který je pevně uložen na rámu tkacího stroje. V tomto provedení je bidlen vytvořen z jednoho kusu tvarovaného kompozitního materiálu, který je tvořen vláknovým zpevňujícím materiálem v polymerní matrici. Vláknový zpevňující materiál může být přitom s výhodou tvořen soustavou uhlíkových vláken nebo směrově orientovaných vrstev samostatných uhlíkových vláken. Poly5 měrní matrice je tvořena s výhodou epoxidovou pryskyřicí. Listové pružiny jsou pevně uloženy na nosníku a proto je funkce bidlenu při tkaní shodná s předchozím příkladem provedení.

V dalším příkladném neznázoměném provedení se bidlen liší od předchozího provedení pouze ve vytvoření trámce bidlenu, který je zde tvořen dutým uzavřeným pomocným profilem, který je vložen do vnitřního prostoru bidlenu tvořeného otevřeným obdélníkovým profilem a ve vnitřním prostoru zajištěn pomocí vnitřní spojovací stěny. Dutina pomocného profiluje u znázorněného provedení pro zvýšení tuhosti trámce bidlenu vyplněna výplní tvořenou pěnovou hmotou, voštinovou vložkou nebo jiným vhodným materiálem nebo může zůstat prázdná. Listové pružiny jsou opět svými konci pevně uloženy na nosníku a funkce bidlenu pri tkaní je proto shodná s předcházejícím příkladem provedení.

Bidlen je podle dalšího neznázoměného příkladu provedení tvořen otevřeným obdélníkovým profilem, který je tvořen deformovatelnými stěnami spojenými spojovací stěnou, přičemž do vnitrního prostoru otevřeného obdélníkového profilu je v určité vzdálenosti od spojovací stěny

2o vložena vnitřní spojovací stěna, takže mezi spojovací stěnou a vnitřní spojovací stěnou je vytvořena dutina. Spojovací stěna a vnitřní spojovací stěna tvoří spolu s částí stěn nacházející se mezi nimi trámec bidlenu. Zbývající část deformovatelných stěn tvoří listové pružiny, které jsou však v tomto provedení uloženy na rámu tkacího stroje pomocí kloubů. Podobně jako v předcházejících provedeních je trámec bidlenu opatřen konzolami spřaženými s hnacím zaříze2? ním. Dutina mezi spojovací stěnou a vnitřní spojovací stěnou může být pro zvýšení tuhosti trámce vyplněna například pěnovým materiálem, což není znázorněno.

Při vratném pohybu trámce s tkacím paprskem se listové pružiny v důsledku svého otočného uložení v kloubech na rámu stroje prohýbají pouze do jednoho oblouku. Přitom jsou schopny zaujímat vychýlenou a rovnovážnou polohu, přičemž vychýleny mohou být na libovolnou stranu bidlenu. Ve vychýlené poloze bidlenu je v listových pružinách akumulována energie, která vyvolává direkční sílu působící při jejich zpětném pohybu do rovnovážné polohy.

V dalším alternativním provedení, které rovněž není znázorněno, je bidlen tvořen trámcem, který je pomocí kloubů uložen na bočních nedeformovatelných stěnách bidlenu, jež jsou kloubově uloženy na rámu stroje. Trámec bidlenu je spřažen s hnacím zařízením, které je součástí vícečlenného mechanismu, jehož je trámec bidlenu vnitřním členem. Vícečlenným mechanismem může být například vačkový nebo kloubový mechanismus. Také u tohoto provedení vykonává tkací paprsek a trámec bidlenu translační pohyb. Vzhledem ke konstrukční a výrobní složitosti tohoto provedení se nepředpokládá jeho praktické uplatnění v provozu tkacích strojů. Řešení však může být uplatněno například laboratorně.

V dalším alternativním provedení, které rovněž není znázorněno, je bidlen tvořen uzavřeným obdélníkovým profilem, který obsahuje dvě deformovatelné stěny spojené na svých koncích spojovací stěnou a uzavírací spojovací stěnou, přičemž spojovací stěna tvořící trámec je zesílená a uzavírací sténaje pevně uložena na nosníku, který je pevně uložen na rámu tkacího stroje nebo je jeho součástí. Deformovatelné stěny jsou tvořeny listovými pružinami a funkce bidlenu je shodná jako u provedení s listovými pružinami, jejichž konce jsou na nosníku nebo přímo na rámu stroje pevně uloženy. Listové pružiny tvoří s trámcem bidlenu jeden celek ve tvaru otevře50 ného obdélníkového profilu. V listových pružinách jsou vytvořena vybrání, z nichž některá slouží pro průchod příslušných součástí tkacího stroje, například ojnic hnacího zařízení. Listové pružiny jsou pevně uloženy na nosníku pomocí příložek a šroubů. Tkací paprsek je upevněn na trámci pomocí držáků. Nosník je integrální součástí rámu tkacího stroje neboje v něm pevně uložen.

Výše uvedená provedení jsou pouze příkladná a lze je mezi sebou vzájemně kombinovat k dosažení potřebného konkrétního technického řešení. Bídlen může být vyroben z různých materiálů vhodných vlastností, přičemž v současné době se jeví nej výhodnějším kompozitní materiál obsahující vlákenný zpevňující materiál v polymerní matricí, zejména uhlíkovými vlákny v epoxidové pryskyřici. U tohoto provedení lze snadno při výrobě dosáhnout požadované rozdílné tuhosti trámce a listových pružin bidlenu. Počet listových pružin lze volit podle technologických a konstrukčních potřeb.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   15 1. Tkací stroj obsahující mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku (1) tvořený vícečlenným mechanismem se sníženým redukovaným momentem setrvačnosti a spražený s pohonem tvořeným motorem spřaženým s řídicím zařízením, vyznačující se tím, že motor (6) je tvořen elektronickou vačkou.

   20
2. 2. Tkací stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, žes elektronickou vačkou spražený mechanismus pro zajištění vratného pohybu tkacího paprsku (1) má jeden z vnitřních členů vytvořený jako trámec (20) bidlenu (2).
3. 3. Tkací stroj podle kteréhokoli z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že

   25 s elektronickou vačkou je spřažen alespoň jeden další mechanismus tkacího stroje.