一种可自动增减纱的携纱器及其应用的三维编织机的制作方法

本发明属于三维编织机设备领域，涉及一种可自动增减纱的携纱器。本发明还涉及应用该携纱器的三维编织机。

背景技术：

三维编织技术是一种新型复合材料制造技术，它所制成的复合材料预制件具有质量轻，强度高，力学性能优良等诸多优点，目前已经在航空航天、国防军工、交通运输、能源等众多领域得到广泛的应用，并向民用领域不断扩展。

三维编织机是编织三维立体编织物的设备，由携纱器4在底盘5上做有规律的运动，使得纱线在空间中进行交织，形成所需等截面或变截面的预制件，预制件由引离电机1带动预成型夹头2逐渐离开编织区。目前研究比较成熟的方法有四步法和二步法。现有的三维编织机所携带的携纱器，由于都没法实现自己的单独驱动控制，无法实现自动增减纱。

携纱器是三维编织机中非常重要的组成部分。传统的携纱器通常只装有一个纱线筒，携带纱线进入编织。使用这种类型的携纱器，在实现变截面预制件的编织时要采用的方法是单元尺寸缩减法或单元数量减少法，但是采用单元尺寸缩减法时容易出现起毛、断线等问题，此外在变截面编织时需停机进行人工干预，而采用单元数量减少法又会使携纱器控制难度增大，两种方法都使编织的工作效率偏低。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种可自动增减纱的携纱器，解决了现有携纱器进行变截面编织时，需要人工改变编织纱线细度、需改变携纱器运动轨迹或需引入杂物来实现增减纱的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种可自动增减纱的携纱器，包括携纱器主体和设置在携纱器主体上的增减纱机构、载纱机构和驱动机构，增减纱机构位于携纱器主体的上部，载纱机构位于携纱器主体的中部，驱动机构位于携纱器主体的底部。

本发明的特点还在于，携纱器主体整体为圆柱形，其中心位置设置有电机主轴，增减纱机构设置在携纱器主体的顶端，增减纱机构包括四个固纱器和一个旋转杆，四个固纱器均匀的分布设置在电机主轴的周围，旋转杆与电机主轴连接，携纱器主体的中部，有四个横截面为扇形的有一定高度的开放腔体，腔体的底面内分别固定有四个载纱机构，载纱机构包括单向自锁机构、纱筒和张力控制机构。

固纱器的结构包括固定在携纱器主体顶端的固纱器支架和安装在固纱器支架上的固纱环，固纱器支架包括相互垂直设置的竖直支柱和横向支柱，其中，竖直支柱垂直固定于携纱器主体顶端，横向支柱一端与竖直支柱连接，另一端固定连接有一个导纱环，导纱环的下方设置有固纱环，固纱环通过连接臂与竖直支柱固定在一起，固纱环包括可以扣合在一起的锁纱端和压纱端。

压纱端与顶块接触设置，顶块一端与压纱端接触，另一端固定在压紧块上，压紧块有一个面为斜面，该斜面与顶块的固定面相对设置，在压紧块的两侧设置有两个l型支臂，l型支臂的长端与竖直立柱固定，l型支臂的短臂与压紧块之间设置有弹簧，两个l型支臂之间的距离应大于顶块的宽度，且小于压紧块的宽度，压紧块的斜面上方设置有下压活动块，下压活动块穿过横向支柱，且可以上下运动。

旋转杆包括连接在一起的圆环和连接杆，圆环套装在电机主轴上，可以随着电机主轴的转动而转动，连接杆与圆环的中心线垂直；连接杆的末端固定连接固定有一个固定块，且其与连接杆垂直设置，推纱抓手通过螺栓安装在固定块的下方，与连接杆平行。连接杆的末端固定连接有一个切断刀，切断刀的工作面与推纱抓手的工作面朝向相反。

单向自锁机构固定在底面上，两者之间通过螺栓固定连接，纱筒轴安装在底面上，纱筒的上下分别设置有纱筒下挡块和纱筒上挡块，纱筒下挡块和纱筒上挡块分别焊接在纱筒上下两端，纱筒下挡块与单向自锁机构保持接触，纱筒的后方设置有弧形支撑板，纱筒穿在纱筒轴上，纱筒位于自锁机构上。

弧形支撑板焊接在底板上，弧形支撑板与张力控制机构连接，张力控制机构包括连接在弧形支撑板上的支撑架和两个平行设置的横梁，两个横梁的一端分别固定在支撑架两边的弧形支撑板上。

两个横梁的另一端竖直向下的安装有两个弹簧，在两个横梁的中部垂直设置有横梁上轴，横梁上轴的两端分别穿过两个横梁，伸出横梁后的两端部连接有两个支撑柱，支撑柱与横梁上轴垂直，横梁上轴在横梁内可以转动；横梁上轴的中部设置有滑轮b，采用胶粘的胶粘的连接方式；两个支撑柱的末端连接有横梁下轴，横梁下轴的中部设置有滑轮a，弹簧一端与横梁连接，另一端连接在横梁下轴上，两个弹簧分别位于滑轮a的两侧靠近支撑柱的位置，采用胶粘的胶粘的连接方式。支撑架上有通孔，且该通孔的位置位于纱管轴的上方。

携纱器驱动机构，包括驱动电机和与驱动电机连接的电机齿轮，驱动电机通过螺栓连接固定在携纱器主体的下部，电机齿轮与齿带连接，齿带还与主轴齿轮连接，主轴齿轮与电机主轴连接，齿带与电机齿轮和主轴齿轮的连接方式均为啮合连接。

本发明的另一目的是提供一种应用了可自动增减纱携纱器的三维编织机。

本发明的另一技术方案是，一种可自动增减纱的三维编织机，使用了上述的可自动增减纱携纱器，包括编织机架和设置在编织机架上的引离电机、预成型夹头、底盘和多个携纱器，底盘位于编织机架的下部，多个携纱器排列安装在底盘上，预成型夹头位于携纱器的正上方，通过连接杆固定在编织机架上，从携纱器中引出的纱线通过预成型夹头进行控制，编织机架上安装有引离电机，用于控制预成型夹头。

本发明的有益效果是，一个携纱器携带4个纱筒，圆形的底板设计可以使多股纱线同时参与编织，在对变截面预制件编织时明显比传统三维编织设备能够成倍的减少携纱器的数量；对于编织变截面预制件时，可用通过电机的正反转来实现增纱或者减纱的要求；变截面编织时携纱器通过无线接受总机信号控制电机的正反转即可实现连续多次的增减纱动作，避免了变截面编织过程中的人工参与或特意改变某些携纱器的运动轨迹，因此使得编织效率显著提高。

附图说明

图1是利用了本发明一种可自动增减纱的携纱器的三维编织机的整机结构示意图；

图2是本发明一种可自动增减纱的携纱器的结构示意图；

图3是本发明一种可自动增减纱的携纱器的固纱器的装置示意图；

图4是本发明一种可自动增减纱的携纱器的固纱器的部分结构放大示意图

图5是发明一种可自动增减纱的携纱器的旋转杆的结构示意图；

图6是本发明一种可自动增减纱的携纱器的载纱器的结构示意图；

图7是本发明一种可自动增减纱的携纱器的载纱器的轴侧图；

图8是本发明一种可自动增减纱的携纱器的驱动机构的结构示意。

图中，1.引离电机，2.预成型夹头，3.整机机架，4.携纱器，5.底盘，6.增减纱机构，7.载纱机构，8.驱动机构，9.固纱器支架，9-1.横向支柱，9-2.竖直支柱，9-3.导纱环，9-4.l型支臂的长端，9-5.l型支臂的短臂，10.压紧块，10-1.顶块，11.下压活动块，12.固纱环，12-1.压纱端，12-2.锁纱端，12-3.连接臂，13.弹簧，14.圆环，15.连接杆，16.固定块，17.推纱抓手，18.切断刀，19.底面，20.单向自锁机构，21.纱筒下挡块，22.纱筒，23.弧形支撑板，24.横梁下轴，25.纱筒轴，26.滑轮a，27.支撑柱，28.弹簧，29.横梁，30.横梁上轴，31滑轮b，32.纱筒上挡块，33.支撑架，34.驱动电机，35.电机齿轮，36.齿带，37.主轴齿轮，38.携纱器主体，39.电机主轴，40.旋转杆，41.固纱器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种可自动增减纱的三维编织机，如图1所示，包括编织机架3和设置在编织机架3上的引离电机1、预成型夹头2、底盘5和多个携纱器4，底盘5位于编织机架3的下部，多个携纱器4排列安装在底盘5上，预成型夹头2位于携纱器4的正上方，通过连接杆固定在编织机架3上，从携纱器4中引出的纱线通过预成型夹头2进行控制，编织机架3上安装有引离电机1，用于控制预成型夹头2，随着编织的进行成型的预制件由夹头逐渐引离成型区。

一种可自动增减纱的三维编织机中使用的携纱器4，如图2所示，包括携纱器主体38和设置在携纱器主体38上的增减纱机构6、载纱机构7和驱动机构8，增减纱机构6位于携纱器主体38的上部，载纱机构7位于携纱器主体38的中部，驱动机构8位于携纱器主体38的底部。

携纱器主体38整体为圆柱形，其中心位置设置有电机主轴39，增减纱机构6设置在携纱器主体38的顶端，增减纱机构6包括四个固纱器41和一个旋转杆40，四个固纱器41均匀的分布设置在电机主轴39的周围，旋转杆40与电机主轴39连接。

固纱器41的结构如图3和图4所示，包括固定在携纱器主体38顶端的固纱器支架9和安装在固纱器支架9上的固纱环12，固纱器支架9包括相互垂直设置的竖直支柱9-2和横向支柱9-1，其中，竖直支柱9-2垂直固定于携纱器主体38顶端，横向支柱9-1一端与竖直支柱9-2连接，另一端固定连接有一个导纱环9-3，导纱环9-3的下方设置有固纱环12，固纱环12通过连接臂12-3与竖直支柱9-2固定在一起，固纱环12包括可以扣合在一起的锁纱端12-2和压纱端12-1，压纱端12-1与顶块10-1接触设置，顶块一端与压纱端12-1接触，另一端固定在压紧块10上，压紧块10有一个面为斜面，该斜面与顶块10-1的固定面相对设置，在压紧块10-1的两侧设置有两个l型支臂，l型支臂的长端9-4与竖直立柱9-2固定，l型支臂的短臂9-5与压紧块10之间设置有弹簧13，两个l型支臂之间的距离应大于顶块10-1的宽度，且小于压紧块10的宽度。压紧块10的斜面上方设置有下压活动块11，下压活动块11穿过横向支柱9-1，且可以上下运动。

如图5所示，旋转杆40包括连接在一起的圆环14和连接杆15，圆环14套装在电机主轴39上，可以随着电机主轴39的转动而转动，连接杆15与圆环的中心线垂直；连接杆15的末端固定连接固定有一个固定块16，且其与连接杆15垂直设置，推纱抓手17通过螺栓安装在固定块16的下方，与连接杆15平行。连接杆15的末端固定连接有一个切断刀18，切断刀18的工作面与推纱抓手17的工作面朝向相反。

携纱器主体38的中部，有四个横截面为扇形的有一定高度的开放腔体，腔体的底面19内分别固定有四个载纱机构7，

如图6所示，载纱机构7包括单向自锁机构20、纱筒22和张力控制机构，

单向自锁机构20固定在底面19上，两者之间通过螺栓固定连接，纱筒轴安装在底面19上，纱筒22的上下分别设置有纱筒下挡块21和纱筒上挡块32，纱筒下挡块21和纱筒上挡块32分别焊接在纱筒上下两端，纱筒下挡块21与单向自锁机构20保持接触。

纱筒22的后方设置有弧形支撑板23，纱筒22穿在纱筒轴25上，纱筒22位于自锁机构上。

如图7所示，弧形支撑板23焊接在底板19上，弧形支撑板23与张力控制机构连接，张力控制机构包括连接在弧形支撑板23上的支撑架33和两个平行设置的横梁29，两个横梁29的一端分别固定在支撑架33两边的弧形支撑板23上。

两个横梁29的另一端竖直向下的安装有两个弹簧28，在两个横梁29的中部垂直设置有横梁上轴30，横梁上轴30的两端分别穿过两个横梁29，伸出横梁后的两端部连接有两个支撑柱27，支撑柱27与横梁上轴30垂直，横梁上轴30在横梁内可以转动。横梁上轴30的中部设置有滑轮b31，采用胶粘的胶粘的连接方式；

两个支撑柱27的末端连接有横梁下轴24，横梁下轴24的中部设置有滑轮a26，弹簧28一端与横梁29连接，另一端连接在横梁下轴24上，两个弹簧分别位于滑轮a26的两侧靠近支撑柱27的位置，采用胶粘的胶粘的连接方式。

支撑架33上有通孔，且该通孔的位置位于纱管轴20的上方。

携纱器驱动机构8，如图8所示，包括驱动电机34和与驱动电机连接的电机齿轮35，驱动电机34通过螺栓连接固定在携纱器主体38的下部，电机齿轮35与齿带36连接，齿带还与主轴齿轮37连接，主轴齿轮37与电机主轴39连接，齿带36与电机齿轮35和主轴齿轮37的连接方式均为啮合连接。

本发明的工作过程是：自动增减纱携纱器的目的是可以实现自动增减纱的工作要求。

在载纱机构7中，纱线从纱筒22上引出，分别依次序先后绕过滑轮b31和滑轮a26，最后经滑轮a26后穿出携纱器主体38的顶部后，通过增减纱机构，最后纱线被送入到携纱器上方的编织区域参与编织工作。此处滑轮b31相当于一个定滑轮，滑轮a26相当于一个动滑轮。通过共同的作用，来使的携纱器能对纱线张力进行好的控制，因为是否能对纱线张力稳定的控制是评价一个携纱器的重要指标，也是最终保证织造质量的一个有力条件。

当纱线张力过大时，因为在支撑架33上的横梁29和横梁下轴24之间存在两个弹簧28，那么此时张力拉动滑轮a26有向上运动的趋势，弹簧28可以压缩来实现将滑轮a26向上调节，从而实现纱线张力的减小。

当纱线张力过小时，同样的，因为在支撑架33上的横梁29和横梁下轴24之间存在两个弹簧28，此时两个弹簧28由于自身的回复力的作用，可以实现将滑轮a26向下调节的作用，从而实现纱线的张力的增大。

在编织的过程中，依靠增减纱机构6对参与编织的纱线数量进行控制，当纱线从载纱机构7向上输送到增减纱机构6时，纱线在固纱器中停留，穿过固纱环12和固纱器支架9参与编织过程。

以下分别对在减纱和增纱时，该自动增减纱携纱器的工作过程进行说明，

(1)当需要减少纱线时，自动增减纱携纱器的驱动电机34得到一个正传的信号，便可以驱动电机齿轮35转动顺时针转动，从而通过齿带36的传动控制主轴齿轮37的顺时针转动，由于选择杆固定在主轴上，也会随之顺时针转动，从而实现切断刀18对于纱线的切割运动，通过旋转的方式依次减少参与编织的纱线。本发明涉及的携纱器携带4个纱筒，因此，可以实现每个携纱器主体的编织纱线从4根，减少为3根，2根，1根的情况。

(2)当需要增加纱线时，自动增减纱携纱器的驱动电机34得到一个反传的信号，便可以驱动电机齿轮35转动逆时针转动，从而通过齿带36的传动控制主轴齿轮37的逆时针转动，由于选择杆固定在主轴上，也会随之逆时针转动，此时由于切断刀18的背面是设置的圆滑的接触面，所以切断刀18在逆时针的转动下会下压设置在固纱器支架9上的下压活动块11，下压活动块11会推动压紧块10的锲形结构，使得压紧块10推动顶块10-1推动压纱端12-1向着固纱环12中的所纱环12-2中运动，实现固纱环12完成纱线锁定的要求，使2根纱线固定在一起。当固纱环12完成压紧自锁之后，压紧块10在弹簧13的作用下恢复到起始的位置，等待下一次的工作循环，便实现了1根纱线变成2根纱线的编织过程。本发明涉及的携纱器4包括若干携纱器主体38，每个携纱器主体38均包括4个纱筒和4个固纱器，因此，可以实现每个携纱器主体的编织纱线从1根纱线，增加为2根，3根，4根的情况。