专利名称：电动梭子的制作方法
技术领域：
本发明涉及纺织织造设备技术，具体为可在圆织机的环形筘内运行的梭子，国际专利分类号拟为D03D 37/00。
以机织物为骨架的复合材料，因其具有质量轻，整体性好，力学性能优良等诸多优点目前已经在工程界得到广泛应用。但随着复合材料自身的发展及其应用领域的不断拓宽，对其品种、规格、形状和质量等方面的要求也越来越高，新的需求也在不断提出，并已摆在科研人员面前。特别是许多实际需要的三维曲面形状的新型复合材料，例如，流线型圆柱体空心复合材料、半球形空心复合材料等；或者是两种或多种空心几何体无接缝组合为一体的异形复合材料，例如，圆柱体和圆锥台体无接缝组合的空心复合材料、圆锥体和圆柱体无接缝组合的空心复合材料、圆柱体与球台体组合的空心复合材料等，都已成为科技人员研究的重点。而制造这种三维曲面形状的新型复合材料或者是两种或多种空心几何体无接缝组合为一体的异形复合材料的关键是要首先制造出符合所述形状作为复合材料骨架的机织物。
据调研和检索，没有发现能够织造上述形状机织物的织机或设备。目前比较接近的织机为织造工业包装材料的圆织机，如中国专利ZL94209644号介绍的“塑料编织袋扩幅四梭圆织机”等所使用的圆织机。圆织机是利用可在其环形筘(或称圆形筘或圆筘)内周向运行的梭子和经向送入的经纱来完成经纬纱的交织，织造出空心织物的。针对实际需要织造所述的复合材料骨架织物而言，现有圆织机至少存在以下问题第一，现有圆织机只能织造单层空心圆柱形织物(如塑料编织袋)，而不能织造上述的多层三维曲面形状空心织物，特别是两种或多种空心几何体无接缝组合为一体的异形空心织物。第二，现有圆织机所织的空心圆形织物必须在位于环形筘中心的成型机构上卷装起来，并且仍要同两维平面织物一样地卷装、加工(缝制为袋子)、运输和出售，并不需要其保持织造时的空心圆柱体形状，同时它本身也不能保持其织造时的空心圆柱体形状，因而不适用于有很高强度和保型性要求的复合材料骨架机织物的织造要求。第三，在环形筘内运行的梭子离不开位于环形筘中心的机械传动机构及伸出的机械臂来推动，例如，中国专利97238569号、名称为“软带圆织机”中报道了“以电动机为动力，通过中间传动总成将动力传递给各机构，使位于双梭座总成上的梭子总成绕织环在其上作圆周运动来实现经纱和纬纱的编织，编织好的织物由牵伸装置牵伸出来”的较新改进技术(1999年9月授权)；或者采用利用电磁力来推动的电磁梭，例如，中国专利ZL88100370号、名称为“带永磁梭子驱动装置的多系织机”所述的“该梭子是靠梭子与磁力推动元件的磁力耦合来推移的”、“许多个磁力梭子推动元件设置在靠近导向通道处用于推动梭子在上述导向通道上运动”，而无论是依靠机械臂推动梭子，还是利用电磁力来推动的电磁梭，都离不开外在连接的机械机构或电气机构来作梭子的驱动机构，并且其结构复杂，成本很高，能源耗费，保养困难。第四，由于现有圆织机给以梭子动力的机械传动机构和所述织物卷装机构占据了环形筘中心的宝贵位置，没有位置，也没有办法完成所述复合材料骨架织物的的成型。第五，圆织机的梭子在环形筘内周向滑行运行的交织方式，必会对从环形筘经向穿过的经纱有很大的摩擦损伤，因而特别不能适用于作复合材料骨架织物所要求的高强、低磨类纤维(如玻璃纤维、碳纤维等)纱线的织造要求。总而言之，现有圆织机根本不能织造多层三维曲面形状的空心织物和两种或多种空心几何体无接缝组合为一体的异形空心织物。而设计一种新型织机，即可以织造所述形状复合材料骨架织物的织机，其关键技术就是设计出一种梭子，一种可以脱离开外在连接的机械传动机构而可独立地在环形筘内自动运行的梭子。
本发明的目的是针对实际需要和现有技术的不足，提供一种可以在圆织机环形筘内独立地自动运行的梭子及其配套筘，并且结构简单、性能可靠，成本低廉。
本发明的目的是如下实现的一种设计在圆织机环形筘内运行的梭子，该环形筘包括上、下筘板和其间的筘齿、其特征在于所述的梭子为电动梭子，包括固装在梭体下部的滚轮和梭体内的小电机，与电机依次相连的减速器和与动力轮，以及纬纱管及其弹簧支架；所述环形筘的筘齿与所述的动力轮为相互匹配的啮合传动付；还包括安装在梭体内侧与小电机电连接的导电片；所述环形筘的上、下筘板上分别安装有与所述导电片相接触的电极。通过所述的电极接入电源，本发明的电动梭子即可以不依靠外在连接的机械传动机构而在圆织机环形筘内独立地自动运行。
本发明的电动梭子与现有圆织机的普通梭子相比，首先是完全去掉了复杂的机械传动机构或“中间传动总成”而不是对其结构性能的改进，也不需要较昂贵和高耗能的“许多个磁力梭子推动元件设置”来推动梭子的运动，而是依靠梭子梭体内置的小电机直接驱动整个梭子在环形筘内自动运行，因而可以使织造所述的复合材料骨架机织物的织机(以下简称新织机或织机)整机结构简单、性能可靠、成本低廉、特别是可以使各个主要机构(例如开口机构、送经机构、传动机构、成型机构与环形筘)之间可以相互独立，便于各自机构的维修、改进或提高，进而整机的维修、改进或提高。其次，这一创新的结构设计方案，可以因去掉环形筘中心的机械传动机构而为新织机作为复合材料骨架机织物的成型机构(即芯模及其升降机构，参见图2)的设计提供了空间或位置，也即为新织机的另一个关键技术设计提供了必要的条件。再次，本发明电动梭子本身的结构、形状很简单，加工容易，成本也比较低。又次，由于本发明电动梭子的结构设计，使得与之配合的环形筘上、下筘板的结构形状也简单化(现有圆织机的环形筘筘板形状结构复杂)，只是平板形状即可，加工容易，成本下降。最后，这种独立运行电动梭子的结构设计为织造多层复杂织物组织织物铺平了道路。经检索，没有发现同类型的梭子，因而可以认为本发明电动梭子是一种创新设计。
下面结合实施例及其附图进一步祥述本发明
图1为本发明电动梭子用在新织机上的俯视方向示意图；图2为本发明电动梭子用在新织机上的主视方向示意图；图3为本发明电动梭子5及与之配合的环形筘3的主视结构示意图；图4为本发明电动梭子5及与之配合的环形筘3的俯视结构示意图；图5为本发明电动梭子5及与之配合的环形筘3的侧视(A-A断面)结构示意图；图6为本发明电动梭子因完全去掉了复杂的机械传动机构后，可以使环形筘中心位置得以安装复合材料骨架机织物成型装置，即所述的芯模4及其升降机构14的整体结构示意图；图7为本发明电动梭子运行的程序控制流程框图；图8为利用本发明电动梭子织机所织造的几种典型多层三维曲面空心织物的形状结构示意图；图9为本发明织机所织造的几种典型多层三维曲面空心织物的组织结构示意图。
本发明电动梭子5(以下简称梭子5或电动梭5)包括三个主要部分(参见图3、4、5)一是梭体30，设计为流线型；二是梭子运行部分，主要包括固装在梭体30下部的滚轮24和梭体30内的小电机16，与小电机16依次相连的减速器31和动力轮17；所述环形筘3的筘齿12与所述的动力轮17为相互匹配的啮合传动付；还包括安装在梭体30内侧与小电机16电连接的导电片15；在所述环形筘3的上、下筘板22、23上分别安装有与所述导电片15相接触的电极11。当新织机主控装置9通过通讯线路29传来工作指令时，所述的电极11接通电，带来动力，通过所述与之相接触的导电片15，使所述的小电机16转动，进而带动与小电机16依次相连的减速器26和动力轮17转动。由于所述的动力轮17与所述环形筘3的筘齿12为相互匹配的啮合传动付，并且所述的环形筘3是固定在其支架13上不动，所以，所述的梭子5便会在所述动力轮17与环形筘3的筘齿12啮合转动过程中，自行向前运动，也即所述的动力轮17在固定的筘齿12上滚过一个齿，梭子5便向前行走一个齿的距离。由于离心力的作用，所述动力轮17与环形筘3的筘齿12啮合转动始终会保持良好工作状态。梭子5的行走虽然依靠动力轮17与筘齿12啮合提供的主动力，但也需要固装在梭体30下部滚轮24的被动滚动配合，它可以支撑整个梭子5在平面形下筘板23的上表面滑快地运行。又由于环形筘3(包括上、下筘板22、23和所述的电极11)提供了一个圆形轨道或梭道，所以，梭子5可以围绕环形筘3中心处的芯模4作圆周运动。第三部分是纬纱供给或者引纬部分。这部分主要包括纬纱管18及其弹簧支架20。弹簧支架20固装在梭体30上，夹持支撑着纬纱管18。纬纱7可以从纬纱管18上经向引出，支架20上的弹簧32可以使纬纱7引出时具有一定的张力，以便随着梭子5的运行与已经开口的经纱6在所述的芯模4附近处顺利交织(参见图1、2)。与现有直型织机的梭子相比，本发明梭子5没有普通织机所必需的复杂投梭机构(特别是织造多层织物时)。对于现有圆织机常规梭子而言，其运动都需要位于环形筘3中心传动机构伸出的机械臂来推动或带动，因而其也必需有一套复杂的机械传动装置和控制装置，本发明梭子5采用电直接驱动内置在梭体30的小电机16作动力源，摒弃原有圆织机梭子驱动所必需的复杂的机械传动装置和控制装置，因而可以使投梭机构，进而使新织机结构大为简单、成本下降，维修容易，也符合现代设备简洁明快的设计要求。本发明梭子5由于直接使用电驱动梭子运行，有别于现有的机械梭或电磁梭，因而称其为电动梭子5；又由于它不需要复杂的外在投梭机构或推动机构就可以在环形筘3内顺利运行，因而也可以称其为自行梭5或自动梭5。
针对圆织机而言，环形筘3(或称圆形筘或圆筘)及在其内运行的梭子5是一组机件。换言之，环形筘3的形状、结构与梭子5的形状、结构是匹配设计的一套机件。设计或改进一种梭子5，就要相应地设计或改进配套的环形筘3。本发明设计了梭子5，同样要设计配套的环形筘3。为结构简单，本发明仅要求所述环形筘3的筘齿12与所述的动力轮17为相互匹配的啮合传动付。所谓环形筘3的筘齿12与所述的动力轮17为相互匹配的啮合传动付包括两层含义一方面意味着所述的筘齿12与常规的筘齿形状结构根本不一样，即本发明要求筘齿12要有与所述动力轮17相啮合的配合关系。换言之，筘齿12及其布置要有与所述动力轮17相配合的模数和节距。而筘齿12的齿形既可以是齿轮的齿形结构；即齿轮付啮合(对应的动力轮17也可以称为齿轮17)，也可以是链轮的圆柱形结构，即链轮付啮合(对应的动力轮17也可以称为链轮17)。为简单，本发明实施例具体采用了链轮付的配合形式。但所述的动力轮17与所述的筘齿12的啮合完全可以采用齿轮付的啮合形式。另一方面意味着所述的筘齿12比常规筘齿的作用更多，即它不但包括常规筘齿所应当起到的筘作用，同时还起到了常规筘齿所不具备的梭子啮合传动作用。换言之，本发明织机的环形筘3一身二任，既是织筘，又是梭子5运行的传动付。虽然本发明实施例给出了这种动力轮17与筘齿12(齿轮或链条形状)直接相啮合设计，但不排除另外的啮合设计形式，例如，不改变环形筘3和筘齿12的结构形状，而是在上、下筘板22、23之间的合适位置上另外安装一圈齿条，使之与所述的动力轮17相啮合，同样可以实现本发明的目的。
单就环形筘3而言，本发明设计同样十分简洁。所述环形筘3的上、下筘板22、23均为平面形状，制造非常容易，成本很低。另外，平面形下筘板23的上表面也为梭子5的顺畅滑行奠定了基础。所述的筘齿12依啮合设计要求安装在上、下筘板22、23的外环；所述的电极11安装在上、下筘板22、23的内环，而环形筘3外环的筘齿12和内环的电极11之间筘板就构成了梭子5的运行轨道或梭道(参见图2、3、4、5)。在梭道内，筘齿12与梭体30内所述动力轮17的啮合，是梭子5自行的传动机构，梭体30内的小电机16是梭子5自行的动力源，而所述的导电片15通过与之相接触的电极11给小电机16带来了电，驱动梭子自动运行。为了使所述的导电片15与电极11更好或更稳定地接触，本发明的进一步特征是设计了内置在梭体30里的弹簧33，并使所述导电片15与梭体30内置的弹簧33相连接。受梭体30内装弹簧33的作用，可以保持导电片15与电极11的始终稳定接触。
对于梭子5与环形筘3的配套设计，还要说明两点为了使梭子5在环形筘3内运行平稳、顺畅和滑快，一要设计好梭体30的主体宽度和形状；二是要考虑好所述的动力轮17在梭体30内的安装位置。前者可以保证所述梭体30上的导电片15与环形筘3上的电极11始终平滑接触，后者则可以保证梭体30内的动力轮17与环形筘3上的筘齿12正确啮合。本发明实施例设计的梭子5梭体30在宽度方向内外两侧的形状为分别与所述环形筘3内外环安装的电极11和筘齿12的曲率相匹配的弧线形，或者说梭体30的中间主体部分宽度与环形筘3内外环的净宽度或者梭道的宽度相应匹配一致或略小(参见图4、5)。实施例虽给出所述的导电片15与电极11的接触方式为滑动方式，但完全可以设计为其他接触方式，例如滚动接触方式，但此时，应相应地改进或重新设计梭体30的中间主体部分宽度或形状。
本发明电动梭子5内置的小电机16既可以使用交流电机，也可以使用直流电机。本发明实施例采用了直流小电机16。对应直流小电机16，电极11和导电片15也可称为正、负电极11(11’)和正、负导电片15(15’)。为了保证安全，不论是使用交流小电机16，还是使用直流小电机16，电压应控制在安全电压范围以内。同时，上、下筘板22、23也应为绝缘材料制造。此外，对于直流电机16而言，既可以使用交流变直流的电源供电，也可以采用电瓶供电。当采用电瓶供电时，电瓶也可以放在所述梭体30内，直接为直流电机16供电。
本发明梭子5的控制由新织机的主控装置9完成。单就梭子5本身而言，对其控制比较简单，只是运行和停止。图7表示了新织机的主控装置9中对电动梭子5控制的流程框图。
本发明梭子5及用其新织机的工作原理如下(参见图1、2)经纱6从每一组的经纱装置2上引出，按织物组织设计要求对应穿过每一组开口装置1上的综丝10，分别进入环形筘3的筘齿12之间，再引出后绑缚或夹卡在依织物形状要求设计的芯模4(图2实施例给出的为圆柱体接圆锥台体形状)的顶端。此时，芯模4的顶端高度位置基本与环形筘3上、下筘板22、23之间的中心位置一致，或者说芯模4的顶端高度位置要使从梭体30内纬纱管18上引出到芯模4附近织口之间(工作区)的一段纬纱7基本保持水平。纬纱7可以与任意一根或一组经纱6一起绑缚或夹卡在所述的芯模4的顶端。在主控装置9中的键盘上依产品设计要求设定织物组织结构参数，如经密、纬密、组织图和开口纹板图等，并给出其他织造工艺参数，如梭速、芯模升速等。准备工作结束后，检查无误，即可开车。在主控装置9的启动指令下，梭子5以电为驱动力可在环形筘3的上、下筘板22、23之间滑快运行。在所述的相应程序控制下，于梭子5运行前方的一组开口装置1上的经纱6应当保持开口状态；在经纱6开口形成的经棚中，梭子5可以顺利通过；由于在梭子5运行的同时会从梭体30内的纬纱管18上连续、均匀地引出或者说释放出纬纱7，因而，当梭子5在所述的经棚中通过的时候，在芯模4附近的织口处即完成了经、纬纱6、7的交织。当梭子5通过一组经纱装置2和开口装置1后，主控装置9便会检测到相应的信号，在相应程序的指令下又会使梭子5刚通过后的一组经纱装置2和开口装置1按照织物组织设计要求适时地送经和变换开口状态，保持并等待着下一次梭子5的通过或者说与梭子5下一圈的交织。每当梭子5织完一层或多层后，芯模4在其升降机构14的托举下，适时地向上运动交织后一层纬纱7的高度，以保持织口中心与梭口中心的基本水平，或者说保持工作区内一段纬纱7的基本水平。梭子5一圈一圈地沿经棚梭道运行，同时不断地或连续地引纬或提供纬纱7与经纱6交织，芯模4也在相应适时地被举升，从而可在芯模4的外廓织出所述的织物8。由于经纱6是从均布环形筘3的四周向其中心(芯模4处)经向送出，而纬纱7虽也是沿环形筘3的经向引出，但它与经纱6的交织却是由于梭子5沿环形筘3的周向运动而实现交织，因此，这种经、纬纱6、7的交织不是普通织机所形成的平面交织，而是立体交织或三维交织(非严格意义)；实际上更准确地说，经、纬纱6、7之间不是交织，而是绕织--纬纱7在平面绕经纱6而织。经、纬纱6、7绕织后的织物8就依附在决定其形状的芯模4的外廓，并随芯模4的逐渐地被芯模升降机构14举升而沿环形筘3的轴向上升，即织好的织物8脱离开织造时的XY工作平面而沿Z轴上升，从而织成所述的三维曲面空心织物。至于多层织物，是现有技术，可以直接为本发明织机实施利用。几种常用的织物组织在前述的相应程序中已经设定，使用时调用即可。如果是新组织设计，通过主控装置9中的键盘和屏幕修改或设定也很容易。因此，使用本发明织机可以织造出各种各样的多层三维曲面形状的空心织物和两种或多种空心几何体无接缝组合为一体的异形空心织。图12仅给出了本发明织机所织造出的几种典型多层三维曲面空心织物实施例的形状结构示意图。其中，a代表多层三维圆柱体空心织物；b代表多层三维圆柱体空心织物；c代表多层三维圆锥台体空心织物；d代表多层三维圆柱体与圆锥台体无接缝的异形空心织物；e则代表多层三维流线型曲面体空心织物。从图12d中不难看出，它的形体是图12a和c形体的组合体。这意味着，图12中所示的各个形体之间每两个或多个形体的无接缝组合为一个整体的三维曲面异形空心织物，本发明织机均可以织造。根据所述的织造原理，不在图12中所示的其他形体或形体的无接缝组合为一个整体的三维曲面异形空心织物，本发明织机同样可以织造。图13也仅给出了本发明织机所织造出的几种典型多层三维空心织物实施例的组织结构示意图。其中，a代表八经五纬织物织物组织结构示意图；b代表六经五纬织物组织结构示意图。
本发明梭子5的梭体30内安置有纬纱管18。在梭子5绕环形筘3运行的同时，纬纱管18释放纬纱7以便在所述芯模4外廓处的织口与经纱6交织为织物8。纬纱7的张力是由弹簧支架20上的弹簧32和梭子5运行时的离心力所控制。为了保证纬纱张力在织造过程中的恒定，本发明的进一步特征是在所述弹簧支架20上的弹簧32处装有调节螺母21和在弹簧支架20夹持纬纱管18处安装有摩擦片19。调节螺母21可以控制弹簧32弹力的大小，进而控制对纬纱管18夹持力的大小，也即控制纬纱张力的大小；摩擦片19的设置有助于从纬纱管18上引纬或退纬时纬纱张力的稳定。利用调节螺母21可以保证织造时工作区内的一段纬纱7充分伸直或基本水平，即张力不紧也不松，以保证织物8的产品质量。
但特别应当指出的是，本发明电动梭子虽然是针对可以织造多层三维曲面形状复合材料骨架机织物或者是多层两种或多种空心几何体无接缝组合为一体的异形复合材料骨架机织物的新织机而设计，但它完全可以用于现有经改造的圆织机上，以改善或提高该机的综合性能，也不排除用于其他现有圆织机或可能出现的新织机上。
权利要求
1．一种在圆织机环形筘(3)内运行的梭子，该环形筘(3)包括上、下筘板(22)、(23)和其间的筘齿(12)、其特征在于所述梭子为电动梭子(5)，包括固装在梭体(30)下部的滚轮(24)和梭体(30)内的小电机(16)，与小电机(16)依次相连的减速器(26)和动力轮(17)，以及纬纱管(18)及其弹簧支架(20)；所述环形筘(3)的筘齿(12)与所述的动力轮(17)为相互匹配的啮合传动付；还包括安装在梭体(30)内侧与小电机(16)电连接的导电片(15)；所述环形筘(3)的上、下筘板(22)、(23)上分别安装有与所述导电片(15)相接触的电极(11)。
2．根据权利要求1所述的梭子，其特征在于所述环形筘(3)的筘齿(12)为圆柱形筘齿(12)；其与所述动力轮(17)的啮合传动付为链轮付。
3．根据权利要求1所述的梭子，其特征在于所述环形筘(3)的筘齿(12)为齿轮形筘齿(12)；其与所述动力轮(17)的啮合传动付为齿轮付。
4．根据权利要求1、2或3所述的梭子，其特征在于在所述梭体(30)宽度方向内外两侧的形状为分别与所述环形筘(3)内外环安装的电极(11)和筘齿(12)的曲率相匹配的弧线形。
5．根据权利要求1、2或3所述的梭子，其特征在于所述导电片(15)与梭体(30)内置的弹簧(33)相连接。
6．根据权利要求4所述的梭子，其特征在于所述导电片(15)与梭体(30)内置的弹簧(33)相连接。
7．根据权利要求4所述的梭子，其特征在于在所述弹簧支架(20)上的弹簧(32)处装有调节螺母(21)和在夹持纬纱管(18)处装有摩擦片(19)。
8．根据权利要求5所述的梭子，其特征在于在所述弹簧支架(20)上的弹簧(32)处装有调节螺母(21)和在夹持纬纱管(18)处装有摩擦片(19)。
9．根据权利要求6所述的梭子，其特征在于所述弹簧支架(20)上的弹簧(32)处装有调节螺母(21)和在夹持纬纱管(18)处装有摩擦片(19)。
10．根据权利要求9所述的电动梭子，其特征在于所述的小电机(16)为直流电机(16)。
全文摘要
本发明涉及织造梭子技术。具体为可在圆织机环形筘上下筘板间运行的梭子,其特征在于所述梭子为电动梭子,包括固装在梭体下部的滚轮和梭体内的小电机,与电机依次相连的减速器和与动力轮,以及纬纱管及其弹簧支架;环形筘的筘齿与所述动力轮为相互匹配的啮合传动副;还包括安装在梭体内侧与小电机电连接的导电片;所述环形筘的上下筘板上分别安装有与所述导电片相接触的电极。通过所述电极接入电源,本发明电动梭子即可以不依靠外在连接的机械传动机构而在环形筘内独立地自动运行。
文档编号D03J5/00GK1308154SQ0110409
公开日2001年8月15日 申请日期2001年2月23日 优先权日2001年2月23日
发明者王跃存, 叶志华, 安玉山, 马崇启, 薛忠民, 肖永栋 申请人:北京玻璃钢研究设计院, 天津工业大学