专利名称：压电陶瓷选针机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及纺织机械中的提花机，更具体地说，涉及一种高速电子提花机的选针机构。
背景技术：
目前，普通的电子提花机多采用电磁式选针机构，即由电磁铁的吸合来控制选针。但这种电磁式选针有如下缺陷1、当提花针数很多时，每个电磁铁大约需几十毫安的电流，因此电磁铁的耗电量很大，而且能产生几十安培的冲击电流。
2、电磁铁属于感性负载，电流瞬变，会产生有害振颤。
3、密度高，发热量大，不易散热。
4、电磁铁通断电时产生的电磁场产生很大的干扰。
以上缺点对提花质量产生直接的影响。
发明内容
本实用新型针对上述问题，提供了一种由压电陶瓷实现的电子提花机的选针机构，利用压电陶瓷的“逆压电效应”产生的挠度变形和弯矩来控制选针。压电陶瓷本身对冲击电流的抗干扰性很强，发热小，不存在电流瞬变时产生的有害振颤，更不存在受电磁场干扰等现象，因此解决了现有技术电磁式选针机构发热量大、不易散热、电磁场干扰强以产生有害振颤的问题。所以本实用新型更适用于高速电子提花机。
为了解决上述问题，本实用新型构造了一种压电陶瓷选针机构，包括运动钩6、由滑轮线连接所述运动钩6下端的滑轮组10以及一个设置有所述滑轮组10、运动钩6的运动导轨的支撑板13，所述运动钩6的下方接触有提刀9，所述选针机构还包括位于所述滑轮组10上方由陶瓷座5固定的压电陶瓷片4，所述压电陶瓷片4上端连接有杠杆3；所述杠杆3的中部设置有固定支点，所述杠杆3的下端与所述压电陶瓷片4通电后产生弯曲的宽面相垂直的一个方向上设置有用于挂接所述运动钩6的杠杆钩14，所述杠杆3的下端连接有复位弹簧7；所述压电陶瓷片4由驱动电路单元提供驱动信号。
本实用新型的压电陶瓷选针机构，其进一步改进在于，上述驱动电路单元包括驱动信号输入端，所述输入端的输入信号通过光电耦合器输入到桥式变换电路第一输入端和通过反向器后的第二输入端；所述第一输入端通过三极管T5连接于PWM功放电路；所述第二输入端通过三极管T6连接于所述PWM功放电路，所述PWM功放电路包括接收驱动电压的所述压电陶瓷片电阻(R12)。
本实用新型的压电陶瓷选针机构，其进一步改进还在于，上述驱动电路单元中的所述PWM功放电路还包括三极管T1、T2、T3、T4和所述三极管T1、T2、T3、T4之间连接的桥式电路。其中，驱动电路单元电路的具体连接为，第一输入端的输入信号分别连接所述三极管T5的基极和所述三极管T3的基极；所述三极管T5发射极接地、集电极连接高电平；所述三极管T1的集电极连接高电平、基极连接于所述三极管T5的集电极，所述三极管T1的发射极连接所述三极管T3的集电极，所述三极管T3的发射极接地；所述第二输入端的输入信号分别连接所述三极管T6的基极和所述三极管T4的基极；所述三极管T6发射极接地、集电极连接高电平；所述三极管T2的集电极连接高电平、基极连接于所述三极管T6的集电极，所述三极管T2的发射极连接所述三极管T4的集电极，所述三极管T4的发射极接地。
本实用新型的压电陶瓷选针机构，其进一步改进还在于，所述选针机构包括四或八组上述运动钩6、滑轮组10、提刀9、陶瓷座5、压电陶瓷片4、杠杆3以及复位弹簧7构成的选针组；所述选针组平行设置并由螺栓连接固定。
本实用新型的压电陶瓷选针机构，其进一步改进还在于，所述杠杆3上用于连接所述压电陶瓷片4的上端与中部的杠杆体以及下端的杠杆钩14三者分别位于三个互相垂直的面上。
本实用新型的压电陶瓷选针机构，其进一步改进还在于，所述陶瓷座5固定于支撑板13上方的大侧板21与小侧板23之间的夹板22上；所述杠杆3的支点固定于所述小侧板23上；所述复位弹簧7的另一端固定于所述夹板22上。
通过上述技术方案，本实用新型压电陶瓷选针机构利用压电陶瓷代替电磁铁带动杠杆运动实现选针机构，由于压电陶瓷本身对冲击电流的抗干扰性很强，发热小，不存在电流瞬变时产生的有害振颤，更不存在受电磁场干扰等现象，因此保证了提花的质量。同时，采用复式滑轮组，缩短了机构的长度；采用钩针轨道与滑轮组轨道分离，保证钩针与挂钩的准确配合；根据压电陶瓷片断电后，不能迅速回位的特点，设计驱动电路，可实现根据花形数据对压电陶瓷片加+60V或-60V电，配合复位弹簧，实现压电陶瓷片复位后杠杆的迅速回位，满足高速提花的需要；根据计算机输出的花形数据特点，选针机构采用四针为一组，使四针组成的选针机构体积仅为35mm×40mm×300mm。总体而言，本实用新型的压电陶瓷选针机构在运行时，发热量低、耗电量少，此外本机构成本低、动作稳定、反应快，试织过程中，无漏针现象，从而达到高速提花既需要的标准。
图1是本实用新型压电陶瓷选针机构的第一工作状态杠杆部分的结构示意图；图2是图1所示第一工作状态杠杆与运动钩配合的相对图1的右示图；图3是本实用新型压电陶瓷选针机构的第二工作状态杠杆部分的结构示意图；图4是图3所示第二工作状态杠杆与运动钩配合的相对图3的右示图；图5是本实用新型压电陶瓷选针机构的第三工作状态杠杆部分的结构示意图；图6是图5所示第三工作状态杠杆与运动钩配合的相对图5的右示图；图7是本实用新型压电陶瓷选针机构的第四工作状态杠杆部分的结构示意图；图8是图7所示第四工作状态杠杆与运动钩配合的相对图7的右示图；图9是本实用新型压电陶瓷选针机构的第五工作状态杠杆部分的结构示意图；图10是图9所示第五工作状态杠杆与运动钩配合的相对图9的右示图；图11四针一组的本实用新型压电陶瓷选针机构的原理结构示意图；图12是图11的AA向剖视图；图13是图12的BB向剖视图；图14是图12的CC向剖视图；图15是图12的DD向剖视图；图16是本实用新型压电陶瓷选针机构中杠杆结构的示意图；图17是图12所示杠杆结构的左视图；图18是图12所示杠杆结构的俯视图；图19是本实用新型压电陶瓷选针机构驱动电路单元的电路原理图。
图中1.杠杆支点螺杆，2.螺栓M4，3.杠杆，4.压电陶瓷片，5.陶瓷座，6运动钩，7.复位弹簧，8.上拉综线，9.提刀，10.滑轮组，11.下拉综线，13.支撑板14.杠杆钩，21.大侧板，22.夹板，23.小侧板具体实施方式
如图11所示，本实用新型构造了一种压电陶瓷选针机构，结合附图12中图11的AA向剖视图说明本实用新型，包括运动钩6、由滑轮线连接运动钩6下端的滑轮组10以及支撑板13，其中上述连接运动钩的滑轮线称为上拉综线。上述滑轮组采用上海超越电子技术研究所生产的滑轮组，支撑板13上设置有为上述滑轮组10、运动钩6运动导向的导轨。上述运动钩6的下方接触有提刀9，在提刀9的带动下，可上下运动。本选针机构还包括位于所述滑轮组10上方由陶瓷座5固定的压电陶瓷片4，上述压电陶瓷片4上端固定连接杠杆3的一个端部；上述杠杆3的中部设置有固定支点，上述杠杆3的下端与所述压电陶瓷片4通电后产生弯曲的面相垂直的一个方向上设置有用于挂接运动钩6的杠杆钩14，上述杠杆3的下端连接有复位弹簧7；压电陶瓷片4由驱动电路单元提供驱动信号，当产生弯曲时，带动杠杆3运动。
此外，陶瓷座5固定于支撑板13上方的大侧板21与小侧板23之间的夹板22上；杠杆3的支点固定于小侧板23上；复位弹簧7的另一端固定于夹板22上。图12结合图15，可以看到支撑板13上滑轮组10的运动导轨。而图13提供了陶瓷座5的剖视图，其中间夹有压电陶瓷片4。图14表示出运动钩6的导轨在支撑板13上设置方式。通常选用4-8针为一组选针机构，最优采用4针或8针的机构。其中，当选用四针为一组平行设置的选针机构时，如图11所示，根据槽形结构的设计，配合螺栓固定，其体积为35mm×40mm×300mm。
上述选针机构工作原理如图1-10所示。根据纺织CAD生成的花形数据，在控制系统的控制下，给压电陶瓷片加60V或-60V直流电，当加60V直流电时，压电陶瓷片产生1.5mm的位移，推动杠杆动作，经杠杆的放大，在杠杆末端的位移达到3mm。当加-60V直流电时，压电陶瓷产生反向位移，杠杆在复位弹簧的作用下，迅速复位。配合提刀的上下运动，实现提花。具体选针过程如下结合图1、图2说明开机前，运动钩6停在提刀9上，运动钩6在最低位置，弹簧7处在自由状态，此时压电陶瓷片4不给电，复式滑轮10处于低位，经纱处于下层经纱位置。
结合图3、图4说明开机后，运动钩6随提刀9作向上运动，若此时压电陶瓷片4通-60V直流电，运动钩6被提刀9带到最上端，若此时压电陶瓷片4依旧通-60V电，运动钩6在下一步随着提刀9向下运动，复式滑轮10保持低位，经纱仍在下层经纱位置，不形成开口；若此时压电陶瓷片4给+60V直流电，杠杆3被压电陶瓷片推出，弹簧被拉伸，杠杆末端卡住运动钩6，在下一步时不随着提刀向下运动，复式滑轮组10保持高位，经纱被抬起形成开口。
结合图5、图6说明当提刀9向下运动时，给+60V电的单元运动钩被卡住，经纱被抬起，给-60V电的单元运动钩随着提刀运动下去经纱依旧在下面，所以就形成开口。
结合图7、图8说明提刀9作向上运动，当运动钩6到达最高位时，压电陶瓷片都被加-60V直流电，压电陶瓷片产生反向位移，复位弹簧带动杠杆复位。
结合图9、图10说明提刀9带着所有的运动钩回到最低处，经纱也同时回到原始位置，提花组件处在初始位置，并等待下次提花。
参考图16-18所示杠杆的结构，杠杆3为三维结构，包括用于连接压电陶瓷片4的上端、中部杠杆体以及下端的杠杆钩14，三者分别位于三个互相垂直的面上。
参考图19所示电路，上述驱动电路单元包括驱动信号输入端；输入端的输入信号通过光电耦合器输入到桥式变换电路第一输入端和通过反向器后的第二输入端；所述第一输入端通过三极管T5连接于PWM功放电路；所述第二输入端通过三极管T6连接于所述PWM功放电路，所述PWM功放电路包括接收驱动电压的所述压电陶瓷片4(电路图19中的电阻R12)。上述的PWM功放电路还包括三极管T1、T2、T3、T4和三极管T1、T2、T3、T4之间连接的桥式电路。
驱动电路单元的工作原理如下所述控制电路输出的控制脉冲信号，经过光电耦合器，进入桥式变换电路的A，B端口。桥式变换电路由6个三极管组成，其中T1、T2、T3和T4组成了PWM的开关功放电路；T5、T6分别给T1，T2基极提供驱动压电陶瓷片所需要的电位。T5基极为低电平时，集电极为高电平加到T1的基极上，使T1的发射极输出高电平。若T5基极为高电平时，由于T5饱和导通，集电极为低电平加到T1的基极上，此时T1截止，T1发射极输出低电平。T6同T5一样控制T2的饱和导通与截止。
在桥中晶体管按T1T4和T2T3配对工作，T1T4导通时，T2T3截止；反之亦然。T1T4和T2T3之间的切换，是由A、B两端的脉冲信号，即花形数据决定的。若A端为低电平，B端为高电平时，T1T4导通，T2T3截止；若A端为高电平，B端为低电平时，T1T4截止，T2T3导通，从而实现压电陶瓷片两端换向电压。所以，A、B两端的控制脉冲信号可以控制施加压电陶瓷片两端的换向电压。当T1T4导通、T2T3截止时，加在压电陶瓷片R12上的电压为60V。当T1T4截止T2T3导通时，加在压电陶瓷片上的电压为-60V。
本实用新型用压电陶瓷代替电磁铁设计选针机构，在实践中，根据逆压电效应，经试验选定压电陶瓷片的工作电压为60V。压电陶瓷片，由带槽的底座固定，平行放置，有效的控制了机构的体积。设计出一种三维杠杆，对压电陶瓷片产生的挠度位移放大两倍，使杠杆末端钩针处产生3mm左右的位移，如在图11中，虚线杠杆表示在压电陶瓷作用下被推出相对实线杠杆的位置状态。采用复式滑轮组，缩短了机构的长度。钩针轨道与滑轮组轨道分离，保证钩针与挂钩的准确配合。根据压电陶瓷片断电后，不能迅速回位的特点，设计驱动电路，可实现根据花形数据对压电陶瓷片加+60V或-60V电，配合复位弹簧，实现压电陶瓷片复位后的迅速回位，满足高速提花的需要。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种压电陶瓷选针机构，包括运动钩(6)、由滑轮线连接所述运动钩(6)下端的滑轮组(10)以及一个设置有所述滑轮组(10)、运动钩(6)的运动导轨的支撑板(13)，所述运动钩(6)的下方接触有提刀(9)，其特征在于，所述选针机构还包括位于所述滑轮组(10)上方由陶瓷座(5)固定的压电陶瓷片(4)，所述压电陶瓷片(4)上端连接有杠杆(3)；所述杠杆(3)的中部设置有固定支点，所述杠杆(3)的下端与所述压电陶瓷片(4)通电后产生弯曲的宽面相垂直的一个方向上设置有用于挂接所述运动钩(6)的杠杆钩(14)，所述杠杆(3)的下端连接有复位弹簧(7)；所述压电陶瓷片(4)接收驱动电路单元的驱动信号。
2.根据权利要求1所述压电陶瓷选针机构，其特征在于，所述驱动电路单元包括驱动信号输入端，所述输入端的输入信号通过光电耦合器输入到桥式变换电路第一输入端和通过反向器后的第二输入端；所述第一输入端通过三极管(T5)连接于PWM功放电路；所述第二输入端通过三极管(T6)连接于所述PWM功放电路，所述PWM功放电路包括接收驱动电压的所述压电陶瓷片电阻(R12)。
3.根据权利要求2所述压电陶瓷选针机构，其特征在于，所述PWM功放电路还包括三极管(T1、T2、T3、T4)和所述三极管(T1、T2、T3、T4)之间连接的桥式电路。
4.根据权利要求1或2或3所述压电陶瓷选针机构，其特征在于，所述驱动电路单元中，所述第一输入端的输入信号分别连接所述三极管(T5)的基极和所述三极管(T3)的基极；所述三极管(T5)发射极接地、集电极连接高电平；所述三极管(T1)的集电极连接60V高电平、基极连接于所述三极管(T5)的集电极，所述三极管(T1)的发射极连接所述三极管(T3)的集电极，所述三极管(T3)的发射极接地；所述第二输入端的输入信号分别连接所述三极管(T6)的基极和所述三极管(T4)的基极；所述三极管(T6)发射极接地、集电极连接高电平；所述三极管(T2)的集电极连接高电平、基极连接于所述三极管(T6)的集电极，所述三极管(T2)的发射极连接所述三极管(T4)的集电极，所述三极管(T4)的发射极接地。
5.根据权利要求1或2或3所述压电陶瓷选针机构，其特征在于，所述选针机构包括四或八组所述运动钩(6)、所述滑轮组(10)、所述提刀(9)、所述陶瓷座(5)、所述压电陶瓷片(4)、所述杠杆(3)、所述复位弹簧(7)构成的选针组；所述选针组平行设置并由螺栓连接固定。
6.根据权利要求5所述压电陶瓷选针机构，其特征在于，所述杠杆(3)上用于连接所述压电陶瓷片(4)的上端与中部的杠杆体以及下端的杠杆钩(14)三者分别位于三个互相垂直的面上。
7.根据权利要求5所述压电陶瓷选针机构，其特征在于，所述陶瓷座(5)固定于所述支撑板(13)上方的大侧板(21)与小侧板(23)之间的夹板22上；所述杠杆(3)的支点固定于所述小侧板(23)上；所述复位弹簧(7)的另一端固定于所述夹板(22)上。
专利摘要本实用新型公开了一种高速电子提花机上的压电陶瓷选针机构，包括运动钩(6)、滑轮组(10)、提刀(9)以及支撑板(13)，还包括位于滑轮组上方由陶瓷座(5)固定的压电陶瓷片(4)，压电陶瓷片(4)上端连接有杠杆(3)；杠杆(3)的中部设置有固定支点，杠杆(3)的下端与所述压电陶瓷片(4)通电后产生弯曲的宽面相垂直的一个方向上设置有用于挂接运动钩(6)的杠杆钩(14)，杠杆(3)的下端连接有复位弹簧(7)；压电陶瓷片(4)接收驱动电路单元的驱动信号。本压电陶瓷选针机构具有运行时，发热量低、耗电量少、成本低、动作稳定、选针准确、反应快的特点，在试织过程中，无漏针现象，从而达到高速提花机需要的标准。
文档编号D03C3/20GK2851300SQ20052009431
公开日2006年12月27日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者汪德潢, 初嘉鹏, 张春礼, 刘宝龙 申请人:大连轻工业学院