一种平衡综框静力、惯性力的开口机的制作方法

本发明涉及纺织机械技术领域，尤其涉及一种平衡综框静力、惯性力的开口机。

背景技术：

纺织机由经线开口、送纬、打纬、送经、蜷取五种运动机构组成。其中开口机构消耗的能量占纺织机总消耗能量的30-40％，主要消耗在综框的上、下往复运动的过程中。

现代的纺织机的经线开口设备，有机械开口和电子开口两种，机械开口以凸轮开口为主，使用量最大，但是纺织机改变织物花型困难，必须更换凸轮。电子开口机可以给电脑输入花型，改变纺织织物品种方便快捷。但是，流行的“电子多臂机”结构复杂，其中的选择花型的电磁离合器，机构复杂，尺寸薄弱(空间限制)，在高速运转状态下，实现离合，零件承受的冲击力极大，所以离合零件寿命有限。因此，想办法设计一种新原理的电子开口机械，淘汰选择花型的电磁离合器势在必行。

随着机械电子化的趋势，目前已经有《直接驱动综框的电子开口机构》专利技术出现，其技术基础是综框静力、惯性力平衡技术。专利号为201620561485.6的实用新型专利公开了一种综框静力、惯性力平衡机构，其在综框的上部中间设置了平衡升降装置，而在综框的上部两侧分别设置了驱动机构，该技术旨在利用机构静力、惯性力平衡技术和现代电机制造技术的结合，实现电机直接驱动综框的设想，代替市场上流行的机械开口机构和电子多臂开口机械，实现纺织机经线开口设备完全电子化，相比原来的电子多臂开口机械其性能更高，机械传动过程简单化，成为更高速更稳定运行的节能设备；该技术由于充分平衡了综框的自身重量将综框的直接驱动技术推动了一大步。但在具体试验过程中，却发现该专利技术方案实际上是难于实施的：由于把直线电机(驱动机构)设置在综框两侧，用两个直线电机驱动一片综框，很难做到完全同步，产生附加干涉，电流显著增加。难于同步的原因一是直线电机即使按同一参数生产，两个之间必然还会有性能差异；二是由于综框的升降速度相对较高、行程短，甚至可高达每秒7次，因此即使给两个电机发出的驱动指令是同步的，由于其机械的响应时间有差异致使两个电机相互干扰，增加运行阻力，进而导致综框及平衡机构实际上不是完全同步运动，这就会增大了运动阻力和增加机器故障，会大大减少了设备寿命，甚至是难于达到实用目的。即相对于传统的升降方式出现新的技术问题；针对这个不同步问题，也可以设计成机械强迫同步，但在这种工作状态下，电流显著最大了，因为机械强制同步是表象，内部电磁力并没有同步，产生相互干扰，消耗更多的电能。

另外，现在市场可以选择到的直线电机，一般都没有导向装置，即使选择到接近型号的直线电机，垂直使用的直线电机动子和直线导轨也是悬臂连接的，动子产生的合力点，相对于直线导轨的滑块出力点之间有一段尺寸距离，形成一个倾翻力矩，这个力矩不仅会增加直线导轨的磨损，还必须增加平衡机构才能消除它的静力矩和惯性力矩的不平衡后果，这样设备就必然增加了复杂性。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种能有效平衡综框自身重量的平衡综框静力、惯性力的开口机。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种平衡综框静力、惯性力的开口机，一种平衡综框静力、惯性力的开口机，包括机架及设置在所述机架内的综框，其特征在于，还包括平衡升降装置；

所述平衡升降装置包括直线电机、平衡配重板以及牵引机构；

所述直线电机包括固定于所述机架上的电机壳体、设置在电机壳体内并与综框平面平行的电机定子板及电机动子板，所述电机动子板间隔插装在所述相邻电机定子板之间；

所述电机动子板的中心线与所述综框的垂直中心线重合；

所述牵引机构包括设于所述电机动子板下部的牵引杆、左右成对设置的第一连杆、杠杆及第二连杆，所述第一连杆的上端与所述牵引杆的下端铰接，所述第二连杆的下端与所述综框铰接，所述杠杆通过固定销轴与所述机架连接，所述杠杆的两端分别与所述第一连杆的下端和第二连杆的上端铰接；

所述电机动子板的两侧对称的固定连接有所述平衡配重板。

直线电机、平衡配重板和综框通过牵引机构连接后，运动方向总是与综框的运动方向相反的。机架上部所有运动部件质量的质心和下部综框及连杆的总运动质量质心在综框的垂直对称中心线上，且上、下总运动质量相等。

本发明的有益效果是：本发明是一种基于对称反对称原理的平行机构，即综框和平衡重板以及电机动子做反向平行运动，综框的重量与平衡配重板以及电机动子的重量和相抵消，即电机动子上固定的平衡重质量可预先精确测量，质量完全可以和一片综框，以及其他运动零部件的所有质量达到静力平衡。另外，直线电机动子及平衡配重板的运动方向和综框运动方向总是相反的，而且他们的质量重心都在机器的一条中心线上，即由于不论是驱动力还是平衡配重板与综框的作用点能保证综框运动沿机架的轴线运行，因此在动态时的惯性力均能到达很好的平衡，也就是说，理论上讲，综框的驱动只要克服综框及平衡配重板的导向摩擦(运动)阻力即可工作。显然在任何时刻，产生的主要惯性力都是反向的，结果是抵消的；其他连杆运动方向也是相反的，产生的次要惯性力也会被抵消。整个系统静力、惯性力都是平衡的。

这种专门设计的直线电机、平衡重和综框相对于一条垂直中心线是完全对称的，直线电机动子和出力点自然重合，没有前述的一般直线电机存在的不平衡倾翻力矩，也就不需要为此再增加相应的平衡机构。两种设计方案，现在的完全对中设计方案，机器重量减少了一半。

因此本发明完全平衡了综框运动中静力和惯性力，使得综框的驱动动力更小，再是单个驱动机构彻底克服了两个驱动机构所产生的不同步问题，直线电机仅仅需要克服的是经线开口弹性和零件运动的摩擦力，而且经线开口的弹力，在回弹时还要向纺织机反馈弹性势能。这样直线电机不仅能够直接驱动综框运动，并可以大量减少能源消耗。

以16片综框的纺织机为例，该发明方案具有显著的节能效果：采用综框动静力、惯性力平衡机构之后，综框重量包括直线电机的重量完全得到了平衡。直线电机只需要克服经线的弹性变形力，带动一片综框的直线电机持续能耗仅为0.064瓦，一个框架内16片综框的功率为1.024千瓦，消耗的功率约占纺织机总消耗功率的30％左右。实际上，因为经线弹性变形力在往复运动的半个周期还要释放变形能量，反馈回直线电机，此时段直线电机不需要输出功率，实际消耗功率不会超过纺织机总消耗功率的20％。所以，有了本发明的综框动静力、惯性力平衡机构之后，直接驱动综框的电子开口机构将成为一种节能开口技术，增强了这项技术的市场竞争力。如果纺织厂一台纺织机按300天平均23小时运行，可节能3500千瓦。一般纺织厂织机台数有100-5000台，按500台计算，一年可以节能175万千瓦。

另外，由于综框是框架结构，轮廓大，重量相对小，而配重板虽然轮廓小，比重较大，因此可以做的比综框小很多，这样在安装上也不存在空间问题。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述牵引杆与第一连杆通过铰接头连接，所述铰接头设有与所述牵引杆连接的上销轴孔以及分别与左右所述第一连杆连接的下销轴孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过铰接头便于使得三个铰接点在同一平面内，对于综框间距仅有12毫米的工况是非常适用的。

进一步，所述杠杆包括与所述第一连杆连接的动力臂和与所述第二连杆连接的阻力臂，所述阻力臂的长度大于所述动力臂。

进一步，所述阻力臂的长度等于2倍的动力臂长度。

采用上述进一步方案的有益效果是，综框通常的运动行程为120毫米，直线电机的电流大小和与驱动速度大小成正比，减小速度可以明显减低电流。本发明利用杠杆原理，选择1：2的杠杆比，直线电机的运动行程减小为60毫米，即原理上可以使直线电机电流减小一倍，而综框运动行程仍然是120毫米，这部分可称为倍连杆机构。至于杠杆力学关系产生的问题，由平衡原理来解决。

进一步，所述固定销轴通过销轴固定板固定在所述机架上。

采用上述进一步方案的有益效果是，便于安装，并能做到完全对称，有益平衡。

进一步，所述电机定子板包括背板，嵌装于所述背板上的永磁体，所述电机定子板固定在所述电机壳体上。

进一步，在电机壳体最外侧的两块所述背板的内侧设有永磁体，中间的所述背板两侧面均设有永磁体。

采用上述进一步方案的有益效果是，在保证电机动子驱动需求的前提下上述设置有利于节约安装空间并减少电机制造费用。

进一步，所述综框上设有一对耳环铰链，所述第二连杆的下端与所述综框的上端通过耳环铰链连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，便于连接。

进一步，还包括综框导引杆，所述综框导引杆下端与所述综框铰接连接，上端可滑动穿过所述机架上的导向孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，可进一步保证综框沿机架轴线运动，以确保机构的平行运动的稳定性。

进一步，所述综框、平衡配重板、牵引机构及电机动子板数量相适配，并分别成套在相应的综框平面内并排设置。

采用上述进一步方案的有益效果是，结构紧凑，同一平面设置能进一步保证平衡效果。

进一步，所述电机动子板上设有导向套，所述电机定子板或电机壳体上固定设有与所述导向套相适配的导向杆，所述电机动子板通过导向套与导向杆配合可滑动的间隔插装在所述相邻电机定子板之间。

采用上述进一步方案的有益效果是，可以选择将导向杆安装在电机定子或电机动子上，当导向杆安装在电机定子上时，随着电机动子的上下，导向杆无需伸出电机壳体外，比较安全规范。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图；

图2为图1中A部位的局部放大结构图；

图3为本发明的电机定子结构示意图；

图4为为本发明的电机动子与平衡配重板连接结构示意图；

图5为本发明的直线电机横截面结构示意图；

图6为本发明的多片综框、销轴固定板及牵引机构原理示意图。

在图1到图6中，1、机架；2、直线电机；2-1、电机定子板；2-1-1、背板；2-1-2、永磁体；2-3、导向套；2-4、电机动子板；2-5、电机壳体；2-6、导向杆；2-7、牵引杆；3、铰接头；4、第一连杆；5、杠杆；6、固定销轴；7、综框；8、综框导引杆；9、第二连杆；10、销轴固定板；11、平衡配重板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1到图5所示，一种平衡综框静力、惯性力的开口机，包括机架1及设置在所述机架1内的综框7，还包括平衡升降装置；

所述平衡升降装置包括直线电机2、平衡配重板11以及牵引机构；

所述直线电机2包括固定于所述机架1上的电机壳体2-5、设置在电机壳体2-5内并与综框平面平行的电机定子板2-1及电机动子板2-4，所述电机动子板2-4间隔插装在所述相邻电机定子板2-1之间，所述电机动子板与电机定子板或电机壳体之间通过导向杆与导向套滑动连接；

所述电机动子板2-4的中心线与所述综框7的垂直中心线重合；

所述牵引机构包括设于所述电机动子板2-4下部的牵引杆2-7、左右成对设置的第一连杆4、杠杆5及第二连杆9，所述第一连杆4的上端与所述牵引杆2-7的下端铰接，所述第二连杆9的下端与所述综框7铰接，所述杠杆5通过固定销轴6与所述机架1连接，所述杠杆5的两端分别与所述第一连杆4的下端和第二连杆9的上端铰接；

所述电机动子板2-4的两侧对称的固定连接有所述平衡配重板11。

所述牵引杆2-7与第一连杆4通过铰接头3连接，所述铰接头3设有与所述牵引杆2-7连接的上销轴孔以及分别与左右所述第一连杆4的上端连接的下销轴孔。

所述杠杆5包括与所述第一连杆4连接的动力臂和与所述第二连杆9连接的阻力臂，所述阻力臂的长度大于所述动力臂的长度。

所述阻力臂的长度等于2倍的动力臂长度。

所述固定销轴6通过销轴固定板10固定在所述机架1上。

所述电机定子板2-1包括背板2-1-1，嵌装于所述背板上的永磁体2-1-2，所述电机定子板2-1固定在所述电机壳体2-5上。

在电机壳体最外侧的两块所述背板的内侧设有永磁体2-1-2，中间的所述背板2-1-1两侧面均设有永磁体。

所述综框7上设有一对耳环铰链，所述第二连杆9的下端与所述综框7的上端(即上边框)通过耳环铰链连接。

还包括综框导引杆8，所述综框导引杆8下端与所述综框铰接连接，上端可滑动穿过所述机架1上的导向孔。

所述电机动子板2-4上设有导向套2-3，所述电机定子板2-1或电机壳体2-5上固定设有与所述导向套2-3相适配的导向杆2-6，所述电机动子板2-4通过导向套2-3与导向杆2-6配合可滑动的间隔插装在所述相邻电机定子板2-1之间。

如图4所示，电机动子板2-4的两侧分别安装有平衡配重板11，在所述电机动子板2-4的两侧分别设有导向套2-3，所述导向套2-3包括直线轴承。

所述综框7、平衡配重板11、牵引机构及电机动子板2-1数量相适配，并分别成套在相应的综框平面内并排设置。如图6所示，为本发明的多片综框、销轴固定板及牵引机构原理示意图。

为了保证平衡效果，本发明的各运动机构铰接处和运动导向全部采用有润滑的滚动摩擦元件，不仅保证了运动中不会有其它外力作用，而且能提高整机寿命。

利用直线电机直接驱动综框，最突出的是淘汰了“选择花型的电磁离合器”，没有了机械零件之间的高速，硬性冲击；提高了机器的使用寿命。

大大地简化了开口机结构，降低了制造成本。

实现了整个开口机械的惯性力和静力平衡，机构自然成为节能，高速运行的设备。

通过电脑程序控制综框理想的运动规律，并且任意控制每个综框的运动和停止位置，纺织机可以生产出用户需要的织物花型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。