一种大容量恒张力送经系统及其布纱方法与流程

本发明涉及一种大容量恒张力送经系统及其布纱方法，属于织物领域。

背景技术：

三维织物结构是在2D织物结构基础上发展起来的，三维机织工艺是最先研制多层纤维厚重织物的工艺，可制备板块状预成型体。然而现有的三维机织工艺存在无法连续送经、纱线与纱线之间的纠缠磨损、经纱排列层次清晰度差等问题，且随着三维机织预成型体的发展，对其低成本、快速成型和连续制造技术的要求日趋迫切，原有的三维机织经纱定长的制备方法已不能满足该领域的需求。因此，需要开发一种三维机织物大容量恒张力送经系统及其布纱方法来适应机织预成型体的市场需求。

技术实现要素：

本发明提供一种大容量恒张力送经系统及其布纱方法，实现了连续送经，减少了纱线之间的磨损、经纱排列层次清晰，可通过观察纱层整齐状态或红外线检测等手段实现断纱位置快速寻找与恢复，且经纱单纱张力控制均匀。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种大容量恒张力送经系统，其特征在于：包括一片以上的纱架，每片纱架均包括n层m列储纱单元；

每个储纱单元包括一个框架支架、一个锭子安装杆件、a个小型化储纱锭子和a个张力器。小型化储纱锭子绕满纱直径为60mm，长度40mm，整体占用空间较小，现有的储纱锭子绕满纱直径为110mm，长度300mm，整体占用空间较大。锭子安装杆件安装在框架支架底部，a个小型化储纱锭子安装在锭子安装杆件上、并在同一个水平高度上呈阶梯状分布，每个小型化储纱锭子均配有一个张力器，所有的张力器均安装在框架支架上；

每列每层储纱单元的起始端均设有梳齿状的分纱格栅，其中第一列的分纱格栅为m层分纱格栅，第二列的分纱格栅为m-1层分纱格栅，第三列的分纱格栅为m-2层分纱格栅，依次类推，第m列的分纱格栅为1层分纱格栅，同一层储纱单元的所有分纱格栅的底部在同一个水平高度上，前述m层分纱格栅指分纱格栅在高度方向上有m层凹槽，m-1层分纱格栅指分纱格栅在高度方向上有m-1层凹槽，依次类推，1层分纱格栅指分纱格栅在高度方向上有1层凹槽；

第一列分纱格栅的起始端还设有n个导纱瓷眼，n个导纱瓷眼与n层储纱单元一一对应，每个导纱瓷眼上有m行瓷眼，每行有a个瓷眼；上述n、m和a均为不小于1的整数。

上述每个储纱单元的所有小型化储纱锭子均在同一高度上，并呈阶梯状分布，这样可使经纱排列层次清晰、避免纱线之间的纠缠磨损；分纱格栅为梳齿状，几层分纱格栅就指分纱格栅在高度方向上有几层凹槽，凹槽也即相邻两梳齿所形成的凹槽；本申请将纱架宽度方向上的一端定义为起始端、另一端为终止端，储纱单元和纱架上从起始端到终止端的方向是一致的；n个导纱瓷眼与n层储纱单元一一对应，也即一层储纱单元对应一个导纱瓷眼。

本申请的范围词均质系统正常使用状态的相对位置。

上述大容量恒张力送经系统解决了经纱连续送经，单纱张力均匀控制的难题，且纱架容量大，经纱排列层次清晰、避免纱线之间的纠缠磨损；可将储纱锭子小型化，储纱锭子空间尺寸较小，具有较大储纱容量，常规高性能纤维储纱长度≥300m，因此，实现了纱架的大容量经纱储备；另一方面解决了张力器的稳定控制张力的问题，设计专用张力器解决并实现被动式送经纱，主动式经纱回收功能，满足纱线张力的恒定，张力大小60±10g，经纱最大回收长度为800mm，张力器除本申请特别介绍外，其他参见中国专利《可补偿机械式纱线张力控制装置》(ZL201010544101.7)。

本申请以分片式纱架为基础单元，可以根据实际需要进行多片组合，实现了整体容量大；单纱张力控制均匀，纱线排布层列清晰，减少纱线磨损。

上述大容量恒张力送经系统可以实现三维机织物的高厚度、大尺寸和连续织造，可实现可实现对每根纱线张力的控制。

本申请三维机织物可采用不同形式的纤维层连结构，通过机织成型，获取均质性能的板块形状预成型体，适用于各种精度控制要求高的三维机织物制备要求。

对于织物厚度≤80mm的板块状预成型体，由于尺寸和形状基本保持不变，所以在原材料和织造工艺参数确定的前提下，根据目标产品的经纱层数与列数的要求，在大容量恒张力送经系统选取相应的层数与列数排列，满足产品机织成型制备的需要。

为了方便操作，每片纱架起始列的底部通过固定架固定在地面上，每片纱架终端列的底部设有移动轮。

上述纱架通过移动轮可以灵活左右摆动，方便人工上纱操作。

终端列也指最后一列，起始列到终端列的方向与储纱单元上起始端到终止端的方向也是一致的。

为了方便操作，同时满足日常所需，10≤n≤15，5≤m≤10，5≤a≤10。

为了简化结构，同时实现纱线的主动收回，张力器包括缠绕盘和用来支撑缠绕盘的缠绕盘支架，缠绕盘由弹簧片卷绕制成，缠绕盘的中心位置设有一中心孔，缠绕盘偏离中心位置地方设有一测孔，缠绕盘支架通过螺栓安装在框架支架上。

张力器的缠绕盘由弹簧片卷绕制成，实现纱线的收放与张力控制。弹簧片是由钢片制成卷绕在缠绕盘的轴心处，缠绕盘和弹簧片可以同时旋转，其工作原理与测量工具卷尺相似，当缠绕盘上引出的纱线在织物成型区牵引装置牵引力的作用下，纱线张力加大带动缠绕盘旋转，此时，弹簧片工作逆向阻止缠绕盘的旋转,纱线受到的牵引张力大于弹簧片的逆向阻止力，此时纱线实现被动放纱；相反，纱线受到的牵引张力小于弹簧片的逆向阻止力，此时纱线实现主动回收。弹簧片的逆向阻止力与纱线的牵引张力始终保持平衡状态，使纱线处于张紧状态。

上述张力器可实现经纱恒张力控制，实现被动式送经，主动式回收。

为了进一步保证经纱排列层次清晰度，所有分纱格栅的齿间距均相等。这样能进一步保证纱线的错层布置。

利用上述大容量恒张力送经系统布纱的方法为，每个小型化储纱锭子及其对应的张力器实现1根经纱的存储和张力控制，每片纱架实现n×m×a根经纱的存储和张力控制；其中，每层储纱单元由m个储纱单元组成，每个储纱单元有a个小型化储纱锭子，每个储纱单元的a根经纱通过对应的分纱格栅进行有序分隔，每层储纱单元的m×a根经纱集束排列至第一列的起始端、并通过相应的导纱瓷眼，完成布纱。

之后，每根经纱在张力均匀张紧的状态下通过导纱架引入开口系统的提综装置并对应引入相应分布的多眼综丝眼，经纱与多眼综丝的层列排布存在一一对应的关系，本申请布纱之后的操作均参照现有工艺。送经系统根据经纱容量需求可以选择多片纱架进行组合，每片纱架的经纱排列按照上述方法进行排列。

为了进一步防止纱线缠绕，上述方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)纱架有b片，将所有纱架平行排放，所有纱架起始端均位于同一端，所有纱架起始列的底部通过固定架固定在地面上，所有纱架终端列的底部设有移动轮，其中，b≥2；

2)将所有小型化储纱锭子按照需要长度进行绕纱，然后安装在对应的锭子安装杆件上；

3)将每个小型化储纱锭子上的纱线从其对应的张力器上引出；

4)首先对第1片纱架进行布纱排列：选取纱架最上层作为第一层经纱进行排纱操作，再选取靠近导纱瓷眼的第一个储纱单元的a个小型化储纱锭子进行布纱，a根经纱按照顺序依次穿过同层的m层分纱格栅上方的第一层凹槽、并在第一层凹槽内由内向外依次排列；a根经纱穿过m层格栅后，再由内向外按照顺序分别穿过同层的导纱瓷眼的第一行瓷眼，这样就完成了第一层第一个单元a个锭子的布纱；

5)然后进行第一层第二个储纱单元a个小型化储纱锭子的布纱：a根经纱按照顺序依次穿过同层的m-1层分纱格栅上方的第一层凹槽、并在第一层凹槽内由内向外依次排列；a根经纱穿过同层的m-1层分纱格栅后，再穿过同层的m层分纱格栅上方第二层凹槽、并在第二层凹槽由内向外依次排列；a根经纱穿过同层的m层分纱格栅后，再由内向外按照顺序分别穿过同层的导纱瓷眼的第二行瓷眼；

6)然后进行第一层第三个储纱单元a个小型化储纱锭子的布纱：a根经纱按照顺序依次通过同层的m-2层分纱格栅上方的第一层凹槽、并在第一层凹槽由内向外依次排列；a根经纱穿过同层的m-2层分纱格栅后，再穿过同层的m-1层分纱格栅上方的第二层凹槽、并在第二层凹槽内由内向外依次排列；a根经纱穿过同层的m-1层分纱格栅后，再穿过同层的m层分纱格栅上方的第三层凹槽、并在第三层凹槽由内向外依次排列；a根经纱穿过同层的m层分纱格栅后，再由内向外按照顺序分别穿过同层的导纱瓷眼的第三行瓷眼；

7)按照步骤4)、5)、6)的操作方法依次类推，依次完成第1片纱架第一层经纱其余储纱单元的经纱排布，直至第1片纱架第一层m个储纱单元的布纱完成；

8)按照步骤4)、5)、6)、7)的操作方法依次类推，依次完成第一片纱架第二层、第三层、直至第n层经纱的布纱完成；

9)按照步骤4)、5)、6)、7)、8)的操作方法依次类推，依次完成第二片纱架、第三片纱架、直至最后一片纱架的布纱完成；

10)完成所有的经纱布纱，并穿过导纱瓷眼后，通过导纱架引入开口系统的提综装置并对应引入相应分布的多眼综丝眼，经纱与多眼综丝的层列排布存在一一对应的关系；

上述步骤1)中，根据经纱数量来决定纱架的数量，经纱数量与纱架上所有小型化储纱锭子的数量和相等，中间1片对应开口系统的中心位置，即织物幅宽的中间位置；所有纱架起始端均位于同一端，也即所有纱架从起始端到终止端的方向是一致的，起始端位于同一端，终止端位于同一端。步骤2)中，现有的储纱锭子上只能绕固定长度的纱线，否则会存在纱线缠绕等问题，而本申请则可按照需要长度进行绕纱，经纱排列层次清晰，无缠绕等问题。

各步骤中每层第一个储纱单元到第m各储纱单元的方向与纱架上从起始端到终止端的方向是一致的

步骤9)完成布纱后，对每根经纱的状态进行检查，检查张力器控制的经纱张力是否一致，经纱的层数、列数分布排列是否层次清晰，整体分布是否满足工艺要求，检查完成后，方可进行目标产品的机织成型制备。

上述方法通过排列大容量恒张力送经系统储纱锭子的层数、列数、方向和位置，获取整齐有序的经纱送经系统，便于经纱张力的单根控制与张力调节、断纱的快速寻找与恢复。它是在2D机织设备织造产品的工艺基础上发展起来的新的制备方法，能实现三维超厚机织预成型体的连续织造成型。

为了方便操作，上述步骤1)中相邻两片纱架之间的间距为250-350mm。

上述步骤3)每个小型化储纱锭子上的纱线从其对应的张力器上引出的方法为：将纱线引入张力器中心孔，然后引入侧孔，最后在缠绕盘上顺时针缠绕3圈，从张力器引出。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明大容量恒张力送经系统，结构简单、使用方便；布纱方法灵活，可根据需要进行组合，适应性强；节省空间，经纱排列层次清晰；减少高性能纤维的磨损损伤；出现断纱可通过观察或红外检测等实现快速寻找与恢复；通过观察出现张力松紧不一致，可快速查寻与纠正；操作快捷方便，效率高。

附图说明

图1为本发明单片纱架结构示意图。

图2为单层储纱单元中小型化储纱锭子排列俯视图。

图3为每个储纱单元小型化储纱锭子的空间排列示意图。

图4为单层储纱单元中张力器和经纱排列示意图。

图5为图1的左视图。

图6为图1的右视图。

图7单元集束导纱瓷眼示意图。

图8分纱格栅示意图。

图9张力器结构示意图。

图中，1分纱格栅，2集束纱线，3导纱瓷眼，4纱架，5张力器，6固定架，7移动轮，8小型化储纱锭子，9纱线引入，10纱线引出，11中心孔，12侧孔，13缠绕盘，14缠绕盘支架，15螺栓。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：以玻璃纤维板块织物为例：预成型体经纱层数12层，织物幅宽300mm，织物经纱密度5根/cm，经纱规格为480Tex×1股，织物结构三维机织浅交弯连纤维层连结构。根据板块织物的工艺参数要求，织物幅宽300mm和织物经纱密度5根/cm，可以计算出需要经纱列数为300×0.5＝150列，经纱层数工艺设计为12层，板块织物共计需要经纱容量12层×150列＝1800根。

根据工艺参数的设计要求，每个分片式纱架实现N(12层)×M(56)列＝G(672根)经纱的存储和张力控制，根据板块织物最大经纱容量1800根的要求，分片式纱架组成大容量恒张力送经系统(见附图1)需要1800/672≈3片纱架。

大容量恒张力送经系统，包括3片纱架，每片纱架均包括12层7列储纱单元；

每个储纱单元包括一个框架支架、一个锭子安装杆件、8个小型化储纱锭子和8个张力器，锭子安装杆件安装在框架支架底部，8个小型化储纱锭子安装在锭子安装杆件上、并在同一个水平高度上呈阶梯状分布,同一层储纱单元的小型化储纱锭子的排列相互平行，每个小型化储纱锭子均配有一个张力器，所有的张力器均安装在框架支架上；

每列每层储纱单元的起始端均设有梳齿状的分纱格栅，其中第一列的分纱格栅为7层分纱格栅，第二列的分纱格栅为6层分纱格栅，第三列的分纱格栅为5层分纱格栅，依次类推，第7列的分纱格栅为1层分纱格栅，同一层储纱单元的所有分纱格栅的底部在同一个水平高度上，前述7层分纱格栅指分纱格栅在高度方向上有7层凹槽，6层分纱格栅指分纱格栅在高度方向上有6层凹槽，依次类推，1层分纱格栅指分纱格栅在高度方向上有1层凹槽；所有分纱格栅的齿间距均相等，前述几层分纱格栅是由有几个储纱单元的纱线决定的，第一列有7各储纱单元的纱线穿过，因此是7层，依次类推；

第一列分纱格栅的起始端还设有12个导纱瓷眼，12个导纱瓷眼与12层储纱单元一一对应，每个导纱瓷眼上有7行瓷眼，每行有8个瓷眼；每片纱架起始列的底部通过固定架固定在地面上，每片纱架终端列的底部设有移动轮。

张力器包括缠绕盘和用来支撑缠绕盘的缠绕盘支架，缠绕盘由弹簧片卷绕制成，缠绕盘的中心位置设有一中心孔，缠绕盘偏离中心位置地方设有一侧孔，缠绕盘支架通过螺栓安装在框架支架上。

上述每片纱架的1层经纱由56个小型化储纱锭子、56个张力器、56个储纱锭子安装杆件，每层分为7个单元，每个单元有8个小型化锭子，在每个单元的8个储纱小型化锭子上存储所需长度的经纱，每根经纱配有一个张力器，每个储纱锭子的经纱引出后，缠绕通过张力器再通过分纱格栅进行有序分隔，同一层经纱的56根经纱按照规律集束排列(见图4)并通过导纱瓷眼，每根经纱在张力器张力均匀张紧的状态下通过导纱架引入开口系统的提综装置并对应引入相应分布的多眼综丝眼，56个经纱与多眼综丝的层列排布存在一一对应的关系。

具体工艺实施步骤说明如下：

1.首先进行3片分散式纱架的组装，3片纱架平行排放，间距为300mm，中间1片对应开口系统的中心位置，即织物幅宽的中间位置，3片纱架均通过固定架固定在地面，移动轮可以灵活左右摆动，方便人工上纱操作；

2.1800个储纱锭子按照工艺储纱长度进行绕纱；然后把小型化储纱锭子安装在纱架上的锭子安装杆件上，2个纱架装满12层56列的小型化储纱锭子，剩余数量的小型化储纱锭子装在第三片纱架上；

3.完成所有小型化储纱锭子的安装后，每一根经纱引入相应张力器中心孔，然后引入侧孔，最后在缠绕盘上顺时针缠绕3圈，再从张力器引出；

4.完成步骤3后，首先对第1片纱架进行布纱排列，选取纱架最上层作为第一层经纱进行排纱操作，再选取靠近导纱瓷眼的第一个单元8个小型化储纱锭子进行布纱，8根经纱按照前后顺序依次通过同层的7层分纱格栅上方第一层凹槽、且由内向外依次排列，8根经纱穿过7层分纱格栅后，再内向外按照顺序穿过导纱瓷眼(7层8列)第一层的8个瓷眼，这样就完成第一层第一个单元8个小型化储纱锭子的布纱；导纱瓷眼靠近其安装点的为内，远离安装点的为外；

5.然后进行第一层第二单元8个小型化储纱锭子的布纱，8根经纱按照前后顺序依次通过同层的6层分纱格栅上方的第一层凹槽、并由内向外依次排列，8根经纱穿过同层的6层分纱格栅后，再穿过同层的7层分纱格栅上方第二层凹槽、并由内向外依次排列，最后由内向外按照顺序引入导纱瓷第二层的8个瓷眼；

6.然后进行第一层第三单元8个小型化储纱锭子的布纱，8根经纱按照前后顺序依次通过同层的5层分纱格栅上方的第一层凹槽、并由内向外依次排列，8根经纱穿过同层的5层分纱格栅后，再穿过同层的6层分纱格栅上方的第二层凹槽、并由内向外依次排列，然后再穿过同层的7层分纱格栅上方的第三层凹槽、并由内向外依次排列，最后再引入穿过内向外按照顺序穿过导纱瓷眼第三层的8个瓷眼；

7.按照步骤4、5、6的操作方法依次类推，依次完成第1片纱架第一层经纱其余第四、五、六、七储纱单元的经纱排布，直至第1片纱架第一层7个储纱单元布纱完成；

8.按照步骤4、5、6、7的操作方法，依次完成第一片纱架第二层、第三层的布纱，直至第1片纱架12层经纱的布纱完成；

9.按照步骤4、5、6、7、8的操作方法依次完成第二片纱架，第三片纱架的布纱操作；

10.完成1800根经纱布纱，通过导纱瓷眼(参阅图6)之后，通过导纱架引入开口系统的提综装置并对应引入相应分布的多眼综丝眼，1800根经纱与多眼综丝的层列排布存在一一对应的关系。

上述3片分散式纱架组成的大容量恒张力送经系统完成布纱后，对每根经纱的状态进行检查，检查张力器控制的经纱张力是否一致，经纱的层数、列数分布排列是否层次清晰，整体分布是否满足工艺要求，检查完成后，方可进行目标产品的机织成型制备。

上述布纱方法实现了连续送经，且经纱排列层次清晰、避免了纱线之间的纠缠磨损。