专利名称：具有回动联动件和光电同步功能的高速纱线传输系统的制作方法
背景技术：
目前现有的剑杆织机与其它类型的织机存在本质区别，即纱线穿过经纱。在传统的有梭织机中，大量的纱线由梭承载，穿过经纱到达织机的另一端。
剑杆织机的主要优点是纱线由主线轴牵引，减少了浪费，并且提高了速度。为了保持插入部件的刚性和纺织速度，在织机上设置两根剑杆(rapier)，纱线在梭道中间传输。纱线由通常被称为“送纬器”的部件送入，而由被称为“接纬器”的部件收集起来。
为了有效地进行协调的编织，纱线必须被可靠地保持并能够在中间被送纬器自由释放。一些被称为“负剑杆”的剑杆使用V字形的槽收集纱线，并在插入过程中依靠摩擦力支承纱线。其它装置，更具体地说，由丹尼尔公司制造的装置，被称为“正剑杆”，并使用弹簧夹，该弹簧夹通过外指端按压适当的释放面，从而在织机中心被打开。
负剑杆具有两个主要缺点，首先，由于摩擦力和纤维刚性的关系，不是所有的纱线都可以纺织。其次，纱线在收集过程中必须穿过V形槽，因此会发生严重的磨损，导致材料浪费。
正剑杆的缺点是插入部件质量很大，使得纺织的最大速度很低，导致生产率下降。外指端还会损坏经纱，产生有缺陷的纱线。
在剑杆臂上安装存贮能量装置比如电容器和螺线管是不切合实际的，这是因为能量密度与质量的比值很小。在所有的高速往复运动装置中，质量是一严重的阻碍因素，因为由公式F＝ma知，对于给定的力，当质量增加时，加速度将下降。任何能量存贮都会大大增加装置的惯性。
在一负剑杆织机中，头部的加速度可以达到5000ms-2，相当于500倍的重力加速度。因此，任何重量的作用都相对于其重量的500倍。为了使正剑杆的夹持件在该作用力下保持闭合，使用了硬弹簧。该弹簧起到质量块的作用，使得在织机中心的开启放慢，从而进一步限制运行速度。
当需要改变该装置的状态时，最好不需要克服闭合弹簧。而且，最好减小用来闭合并保持纱线的力。
高速装置的又一特点是该装置中的力使工件中产生变长和相应的形变。一些剑杆装置使用杆插入到头部中，而另一些装置使用刚性带，其优选利用碳素纤维加强。这些刚性带在加速度的作用下伸长，改变头部的物理关系，因此使传输过程的速度受其限制。安装较低速度织机需要考虑刚性带的特点，并预先估计纺织速度。优选能够利用一些电器装置动态调节织机的速度。
发明内容
根据本发明提供了一种系统，其包括轻型自锁紧旋转夹持件，其旋转轴线与最大加速度的方向对齐；活动枢轴联动件机构，其将用于闭合自锁紧夹持件的力转变为用于打开所述夹持件的力；控制所述活动枢轴联动件状态变化的压电触发装置，其中所述装置在插入周期开始处充电，在织机中间处放电，从而改变所述系统的状态；具有与所述压电触发装置相连的光电晶体管的电路，从而当适当水平的光线引入所述装置时，所述致动器放电。
图1a和1b显示旋转夹持件的不同状态。
图2显示使用三个基本联动件的方法的第一步骤。
图3显示使用三个基本联动件的方法的第二步骤。
图4显示使用三个基本联动件的方法的第三步骤。
图5是图2、3和4中的机构采用圆形板的结构图。
图6是一机构的分解立体图，用于说明使用平面双压电晶片元件或其它任何弱力致动器释放强力装置的方法。
图6a和6b显示图6所示机构的部件的角度。
图7示出由致动器形成的电路。
图8是本发明中使用的回动联动件的另一实施例的分解立体图。
图9是图8的联动件在第一状态下的正视图。
图10是图8的联动件在第二状态下的正视图。
图11是图8的联动件在第三状态下的正视图。
具体实施例方式
下面结合附图描述本发明的实施例。
首先考虑如图1所示的旋转夹持件。
在图1中，有一绕枢轴(12)旋转的圆柱体(10)，其旋转轴线(14)处于插入过程的最大加速度的方向上。该圆柱体(10)的表面去掉圆周(15)的一适当大小的部分，以允许任何粗度的可纺织纱线进出。
适当形状的夹持表面(16)被相对于枢轴(12)刚性固定，使其与圆柱体(10)的未去除表面干涉，但不与去除部分(15)发生干涉。
从去除部分到未去除部分(18)的过渡区的前角(leadingcorner)接触夹持表面(16)，从而使接触点不能移动到枢轴(12)的竖直正下方，并且优选地，接触线相对主枢轴(12)的中心线与竖直方向形成5-15°的角。
被引入两个表面之间的间隙中的纱线(2)在开始时由一轻弹簧的扭力夹持，该轻弹簧可以是任何作用于圆柱体(10)的结构，其未在图中示出。由于夹持表面(16)和纱线(2)之间存在摩擦力，沿夹持件的旋转方向(4)施加给纱线(2)的力产生扭矩。该扭矩转化为一个由cosθ定义的竖直分量和水平分量，其中θ角是从中心到接触点的接触线相对竖直方向的相对角。浅角(shallow angle)意味着大部分力矩转化为夹持力，从而与纱线(2)上的力成正比地增加对纱线(2)的夹紧力。
下面考虑通过改变强力弹簧和夹持件的关系从而使闭合压力成为加速力而打开的方法。图2-5是一组联动件图，并作为适合装入剑杆织机典型包装中的典型产品组件来说明该方法。
该装置包括三个主联动件，它们分别为夹持联动件(20)，回动联动件(30)和转臂联动件(40)。
夹持联动件(20)具有固定枢轴(21)，第一活动枢轴(22)和第二活动枢轴(23)。所述夹持圆柱体(10)被刚性连接到该联动件上，并绕固定枢轴(21)的轴线旋转。
回动联动件(30)具有一个联结枢轴(31)，其可旋转地连接到上述夹持联动件(20)的第一活动枢轴(22)上。在联结枢轴(31)的一侧有一活动枢轴(32)。这些枢轴都开有槽口，以允许其它部件的横向运动，为了表述清楚，此处示出了联结枢轴(31)。在联结枢轴(31)的另一侧有一回动交界面(33)，以便使回动联动件(30)和夹持联动件(20)的组合件能绕第一活动枢轴(22)旋转，直到第二活动枢轴(23)接触到回动交界面(33)。任何合适结构的力产生器，比如弹簧，在该回动槽的同一侧施加力作用，产生绕联结枢轴(31)的旋转力矩，该力在图中用箭头(35)表示。
转臂联动件(40)具有一固定枢轴(41)，其可以与夹持联动件(20)的固定枢轴(21)同轴，这样比较方便，但不是必须。该转臂联动件还具有一个可旋转连接到回动联动件(30)的活动枢轴(32)上的连接枢轴(42)。转臂联动件(40)以这样的方式构造，即操作一合适的触发装置使连接枢轴(42)绕固定枢轴(41)自由旋转，从而去除一活动表面上绕联结枢轴(31)的力(35)。为了方便，在图中用一简单的转动杆表示转臂联动件(40)，但也可以由有源气缸、断弯头机构(knee-break mechanism)、凸轮或其它适合的装置来实现转臂联动件(40)的功能。
如果是转动杆，则联动件(40)利用常用锁止件(50)可避免旋转。
考虑在合适位置安装有锁止件(50)的装置。力(35)产生绕联结枢轴(31)的力矩。利用连接枢轴(42)固定活动枢轴(32)，从而阻止回动联动件(30)的自由旋转，因此，力(35)导致一个由联结枢轴(31)施加的向上力。夹持联动件(20)绕固定枢轴(21)自由旋转，因此作用在联结枢轴(31)上的力使夹持联动件(20)沿逆时针方向旋转。图中未示出夹持面，但夹持面被设置成在夹持联动件(20)的旋转使第二活动枢轴(23)接触回动交界面(33)之前合拢。当夹持面合拢时，夹持联动件(20)的自由旋转终止，通过联动杆(30)绕联结枢轴(32)的反向旋转，该装置达到平衡点，使第二活动枢轴(23)逆时针移向回动交界面(33)。该装置被设计成在第二活动枢轴(23)实际接触回动交界面(33)之前达到平衡点。
当希望将装置的状态从关闭变换到开启时，可以利用任何合适的工具将锁止件(50)退出。这使转臂联动件(40)在由活动枢轴(32)施加的反作用力的作用下自由旋转。失去固定反作用力表面使该机构失去其平衡条件，之前由联结枢轴(31)施加的向上的力变成绕活动枢轴(32)的力矩。因此，夹持联动件(20)像回动联动件(30)一样绕联结枢轴(31)顺时针旋转。第二活动枢轴(23)快速与回动交界面(33)合拢，从而使力(35)立即施加一个大的顺时针力矩，使夹持联动件(20)快速加速。
该装置利用转臂联动件(40)沿恢复力箭头(48)的方向旋转而复位。该过程的一个优点是固定夹持面(16)和旋转夹持面(10)之间的夹持压力在这些面接触后缓慢增加，减少纱线(2)上的瞬时应力。
上述机构可以通过以板的方式将单个联动件安置于另一联动件顶部而方便地构造。图5示出与前述实施例相同的圆形板上的机构，这些圆形板绕它们的轴线保持平衡以减小不期望的力的增加。
现在考虑压电或电致收缩触发装置，为了简便，以下简称为压电装置。
已知形状为叠状件或弯曲件的压电装置。所有压电装置的一个特点是它们用作电容器，是具有电极的绝缘陶瓷制品。
压电装置的又一个特点是它们运动量很小。这个特点的一个例外是已知的平面双压电晶片元件。平面双压电晶片元件致动器的特点是该装置的力能力很小，通常最大值只有0.25N。
图6说明了使用平面双压电晶片元件或其它任何弱力致动器释放强力装置的方法。具体地说，所说明的结构可用于释放本发明的转臂联动件(40)。
所要保持的基本力(60)通过任何合适的机构产生。该机构具有合适材料的斜面(62)。为了使该机构释放其存贮的能量，斜面(62)必须移过该致动器装置的锁止件(50)部分。斜面(62)可以被设计成任何方便的角度，但其由下式决定θ＞90-Atanμ+θ1其中θ是测得的垂直于力(60)角度，其在图6a中标出。
μ是材料到锁止件(50)的摩擦系数，通常为0.2，θ1是所需的加速度角度，通常为5°，但也可以是其它任何合适的角度。
当加速度角为5°时，力(60)的竖直分量F2大约为该力的0.0875倍，由公式F2＝F1tan(θ)计算。
锁止件(50)部分被安装在一弹性梁(70)上，该弹性梁(70)可旋转地将其一端连接到固定点(71)上，而另一端在弹簧力(72)的作用下自由旋转，弹簧力(72)起作用以推动锁止件(50)部分接触斜面(62)。
弹簧的弹性和该装置的状态是这样的，竖直合力F2完全能够使梁(70)弯曲得比锁止件(50)和斜面(62)之间的干涉距离大。该情况下，该带锁止件(50)的装置允许斜面(62)的自由移动。
在梁的自由端具有一交界面部分(75)，该交界面部分具有一个斜面(76)，该斜面(76)相对自由运动方向倾斜。
斜面(76)是这样的，其产生从锁止件(50)到倾斜销的侧倾力矩。该斜面的角度由下式决定θ1＝90-Atanμ其中θ1是在图6b所示的点处测量的角度，μ是该材料与锁止件(65)之间的摩擦系数，通常为0.2。
如果摩擦系数是0.2，则与水平方向的角度大约为11°。
一个联锁止件(80)被连接到任何一个能够将销(80)插入到斜面(76)下面的适合的压电或电致收缩触发装置上。
插入该联锁止件改变了梁的刚度，从而使竖直合力F2不足以将锁止件推出斜面(62)的通道，因此该装置被锁死。在高速振动装置中，如果需要将该装置运动到打开状态的力是合力F2的若干倍，则这又是一显著优点。
压电弯曲件必须由薄材料制成，因此其物理强度低。直接将销(80)固定到致动器上将限制可被支承的向下力。因此，销(80)优选安装平衡梁(81)上，该平衡梁(81)由于材料和几何特性，所以质量非常小，刚度很高，并具有一个枢轴(82)，因此该致动器必须有源以使销(80)插入到锁死面(76)的下面。
现在考虑供给压电致动器能量问题。致动器(94)形成如图7所示的电路。在织机的可接收部件的外侧，任何适当形式的接触(92)给致动器施加电压，同时该机构被保持在复位状态。
该机构根据所需运动加速和减速，在织机中心点处达到最小速度和最大加速度。同时，该致动器具有适合的光电晶体管(96)的阵列，它们优选与不可见光例如利用红外光工作。
机器(93)上的传感器在部件到达中心之前检测机器同步位置和确定适当的角度。处理器(95)施加一个依赖于织机旋转速度的延迟，该处理器由任何合适的装置确定，并发射一个与光电晶体管(96)的吸收光谱相匹配的发射器阵列(99)。发射器阵列(99)的闪烁使光电晶体管(96)导电并释放压电致动器(94)。当释放压电致动器后，致动器释放如前所述的机构。合适的交界面允许操作者调节触发间隙，以补偿被纺织纱线由于加速度和其本身性质引起的部件变长。
下面参照附图8说明本发明中使用的回动联动件(30)的又一实施例。
图8示出回动联动件的一部分的分解立体图。其包括一基本件110，该基本件110具有一在筒112的一端观察时的底座111。筒的另一端在从筒112的旋转轴线径向偏移的位置处设置有致动器销(114)。
销(114)容置在联结臂(117)上的槽(116)中。该槽位于臂(117)的适当位置处，取决于联动件的布置和所需的力，但该情况下，其通常布置两个销(118)和(119)的中间。在该情况下，销(119)比销(118)长，但并不是必须这样，其取决于其它联动件布置的具体设计。
联结臂(117)上的销(118和119)分别容置在位于自由板(124)上的各自的槽(120)和(121)中，自由板(124)被固定在基本件(110)上。槽(120)具有十字槽(122)，其作用将在下面说明。
现在参照图9，其示出图8所示结构的组装状态，相同的附图标记表示相同的部件。图9示出在基准位置处于静止状态的装置，其中销(119)由筒(112)上的销(114)和销(119)之间的弹簧偏压到图示位置。
电操作装置比如压电致动器安置于该机构上面，并且被布置成能够插入一闭锁件的十字槽(122)并闭锁。该闭锁件与十字槽(122)很好地匹配，并在销(118)远离图9所示的静止位置处干涉销(118)的运动。
图10中，相同的附图标记表示相同的部件，但此处筒(112)沿顺时针方向旋转。这使联结臂(117)绕销(119)顺时针旋转，其反过来又由于十字槽(122)中没有闭锁件，而使销(118)在槽(120)中突起。这样，如果销(119)被用作闭锁用的引出件，筒(112)的旋转不会使销(119)有任何运动。
但是，如果该闭锁件处于十字槽(122)中时，槽(120)中的销(118)的运动被限制，因此筒(112)的顺时针旋转将导致联结臂受力而逆时针方向旋转，从而将槽(121)中的销(119)提起，如图11所示。
可以理解可以对上述机构进行各种修改。例如，销(118)和销(119)都可以用作引出件，即筒(112)在一个方向上的运动可以根据电操作装置的致动状态转化为一个或其它方向上的运动。而且，该筒可以由一例如可以用于锁定螺栓中的滑块代替，或由连接到一关键筒上的凸轮代替，从而提供需要机械栓和电子信号来进行操作的锁死。
权利要求
1.一种用于剑杆织机上的剑杆，包括用于夹持纱线的夹持件；活动枢轴联动件机构，其将用于使所述夹持件沿第一方向运动的力转化为使所述夹持件沿第二方向运动的力；压电触发装置，其控制所述活动枢轴联动件状态的变化；连接到所述压电触发装置上用于激发所述触发装置的电路。
2.如权利要求1所述的剑杆，其中所述电路包括一感光元件，其作用是当引入预定水平的光时激发所述触发装置。
3.如权利要求1或2所述的剑杆，其中所述夹持件是旋转夹持件，其旋转轴线与最大加速度的方向对齐。
4.如前面任一权利要求所述的与所述旋转夹持件连接起来的枢轴联动件机构，包括绕第一固定枢轴旋转的第一联动件，所述第一联动件被刚性连接到所述旋转夹持件上，使所述夹持件也绕所述固定枢轴旋转；第二联动件，其可旋转地连接到所述第一联动件上的第一枢轴位置；第三联动件，其具有绕第二固定枢轴旋转的联结枢轴，并可旋转地连接到所述第二联动件上的一活动枢轴上。
全文摘要
本发明公开了一种用于剑杆织机的剑杆，其包括轻型自锁紧旋转夹持件，其旋转轴线与最大加速度的方向对齐；活动枢轴联动件机构，其将用于闭合自锁紧夹持件的力转变为用于打开所述夹持件的力；控制所述活动枢轴联动件状态变化的压电触发装置，其中所述装置在插入周期开始处充电，在织机中间处放电，从而改变所述系统的状态；具有与所述压电触发装置相连的光电晶体管的电路，从而当适当水平的光线引入所述装置时，所述致动器放电。
文档编号D03D47/23GK1555438SQ02818212
公开日2004年12月15日 申请日期2002年9月17日 优先权日2001年9月17日
发明者西蒙·鲍威尔, 保罗·迈克尔·韦弗, 西蒙 鲍威尔, 迈克尔 韦弗 申请人:Pbt(Ip)有限公司