一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器及方法技术

一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器及方法，包含机架、卷曲机构、控制模块、张力传感器、电能传输系统和导纱杆；卷曲机构、控制模块和张力传感器由上到下依次设置在机架的上部，电能传输系统设置在机架的下部并与机架相连；纱线筒与电机的主轴连接，电机固定于电机托板顶部，电机托板下部设置若干根上连杆，每根上连杆的下端与所述机架上表面连接，每根上连杆的上端固定于所述电机托板边缘；单片机固定于上连杆的中部；张力传感器与所述机架连接，导纱杆的下端与所述机架上表面连接；张力传感器与单片机通讯连接，单片机的信号输出端与电机的信号输入端相连。本发明专利技术使编织物结构更加稳定均匀，提高了三维编织的自动化程度和编织效率。编织效率。编织效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器及方法


[0001]本专利技术涉及一种携纱器及编织方法，特别涉及一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器及方法，属于织造机械领域。

技术介绍

[0002]随着复合材料应用越来越广泛，以及航天航空、导弹、原子能、高速运载工具等领域尖端技术迅速发展，和传统的金属材料相比较,利用三维编织技术先在三维编织设备上编织出一些形状复杂预制件而后处理成的复合材料，不仅在力学性能上得到了很大的提升，而且其预制件结构的可设计性也具有很大的优势，因此对三维编织技术需求越来越强烈。三维编织有关设备的研究、开发开始于20世纪60年代后期。德国的Maister 公司1973年研发出的全自动三维编织机，被认为是第一台三维编织设备，美国北卡罗来纳大学于1989年成功研制出了可以连续喂纱的四步法三维编织设备，编织效率有了明显提升。国内三维编织技术的研究相比国外较晚，但发展比较迅速。
[0003]三维立体编织物是通过携纱器在三维编织机上的运动完成的，携纱器的应用使得三维编织技术的适用性大大增强。由此即知，携纱器则是连接纱线和编织机的重要环节，因而携纱器的设计也成为了国内外科研工作人员的研究重点之一。然而传统的携纱器在整个编织过程中仅起到携带纱线和输送纱线的作用，这已不能完全满足工艺的要求，携纱器对编织过程中纱线的张力控制成为主动携纱器发展的关键，为此，本专利技术主要解决了这一问题，间接的提高了三维编织的自动化程度、编织效率以及编织物的综合性能。
[0004]申请号为201720458645.9，名称为“一种用于携纱器纱线张力控制的装置”的技术公开了一种用于携纱器纱线张力控制的装置，包括单向自锁机构、弧形支撑板、横梁和支撑架；单向自锁机构采用螺栓固定连接在底座上，纱筒轴安装在底座上，纱筒装在纱筒轴上，底座上设置有弧形支撑板，且位于纱筒轴的后方。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。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，采用胶粘的连接方式；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，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的两侧靠近支撑柱的位置，采用胶粘的连接方式。该专利申请采用滑轮和弹簧的配合使用，实现携纱器对于纱线张力的控制，但弹簧为弹性元件，其补偿张力并不稳定，无法保证纱线张力时刻在最优范围内，并且对纱线的可控量也十分有限，当携纱器移动路径超过可以控制的纱线长度时，该专利申请无法继续控制纱线张力，因此，并不适用于移动距离长的编织机，另外，该结构体积大，无法满足数目众多的携纱器同时工作，工程应用受限。
[0005]申请号为202111618873.5，名称为“一种三维编织物的编织方法及专用装置”的专利技术申请公开了一种三维编织物的编织方法及专用装置，通过计算机软件将三维编织预制件
建模，分析计算出编织工艺参数，拟合纱线的运动步骤及运动轨迹，然后发布给安装有带张力控制反馈的携纱器的充电式智能控制运动模组，智能控制运动模组根据计算机发布的指令，在编织盘上运动，通过计算机程序将编织盘划分为若干个虚拟网格，并给智能运动控制模组按照时序、坐标划分运动路径，带动纱线运动，下部运动单元动作完成编织，上部提升机构将编织好的预制件向上提升。该携纱器通过计算机软件拟合纱线的运动步骤然后通过无线网络控制携纱器运动，控制模块采取充电式，虽然整体智能性强，但采用无线控制模块会导致携纱器体积变大，采用充电式电能供应会产生散热、耗损、安装等问题，在大型编织机中，如果数以千计的携纱器共同工作时，携纱器的体积、充电方式所反映出的问题会被无限放大，此外，全过程智能控制的成本也很高，因此该专利申请不能满足大型三维编织机的要求，工程应用受限。

技术实现思路

[0006]本专利技术为克服现有技术的不足，提供一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器及方法。该携纱器克服了传统编织机中纱线张力的周期性波动，可主动控制纱线张力恒定，使编织物结构更加稳定均匀，提高了三维编织的自动化程度和编织效率。
[0007]一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器包含机架、卷曲机构、控制模块、张力传感器、电能传输系统和导纱杆；所述卷曲机构、控制模块和张力传感器由上到下依次设置在机架的上部，所述电能传输系统设置在机架的下部并与机架相连；
[0008]所述卷曲机构包括纱线筒、电机、电机托板和上连杆，所述纱线筒与所述电机的主轴连接，所述电机固定于电机托板顶部，电机托板下部设置若干根上连杆，每根上连杆的下端与所述机架上表面连接，每根上连杆的上端固定于所述电机托板边缘；
[0009]所述控制模块包括单片机，所述单片机的系统板边缘打若干孔供上连杆通过，单片机固定于上连杆的中部；所述张力传感器与所述机架连接，并固定于机架上表面，所述导纱杆下端与所述机架上表面连接；张力传感器与单片机通讯连接，单片机的信号输出端与电机的信号输入端相连，所述电能传输系统为滑动式接触传电系统，包括：集电单元和整流单元；集电单元收集地网上的交流电；整流单元包含整流器，所述整流器固定于机架的下表面，将集电单元收集的交流电转换为可供所述电机、单片机和张力传感器直接使用的直流电。
[0010]一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器的编织方法，包括以下步骤；
[0011]S1：按要求给地网接通交流电，所述导电轮在地网上移动收集交流电，传输到所述整流器上，经整流成直流电，再传输到所述电机、单片机和张力传感器，携纱器开始工作；
[0012]S2：纱线从所述纱线筒出发，经所述导纱杆到所述张力传感器，再回到导纱杆，从导纱杆顶端输送出去进行编织，此时纱线张力满足额定纱线张力，所述电机正转进而所述纱线筒旋转放纱；
[0013]S3：所述单片机实时接收所述张力传感器传来的张力信号，当产生靠近编织物方向的位移时，张力传感器测量的纱线张力小于额定纱线张力值，单片机发出回绕指令给所述电机，电机反转进而所述纱线筒反向旋转收纱；
[0014]S4：当所述张力传感器测量的纱线张力再次满足额定纱线张力值，所述单片机发出释放指令给所述电机，电机正转进而所述纱线筒旋转放纱；
[0015]S5：当编织过程结束，断开所述地网的电源，各环节停止工作。
[0016]本专利技术相比现有技术的有益效果是：
[0017]1、本专利技术通过卷曲机构、张力传感器和控制模块三部分相互协作主动控制纱线张力，既能以最优编织速度均匀释放纱线，又能在任何情况下完全回绕多余的纱线，实现了前所未有的主动放纱主动收纱，可满足任意数量的携纱器同时工作，适用于大型三维编织机，保证了编织全过程纱线张力在最优的范围内，提高了编织物的综合力学性能与质量稳定性。
[0018]2、本专利技术的电能传输系统为一种滑动式接触传电方式，避免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器，其特征在于：包括机架(1)、卷曲机构(2)、控制模块、张力传感器(41)、电能传输系统(5)和导纱杆(61)；所述卷曲机构(2)、控制模块(3)和张力传感器(41)由上到下依次设置在机架(1)的上部，所述电能传输系统(5)设置在机架(1)的下部并与机架(1)相连；所述卷曲机构(2)包括纱线筒(21)、电机(22)、电机托板(23)和上连杆(24)，所述纱线筒(21)与所述电机(22)的主轴连接，所述电机(22)固定于电机托板(23)顶部，电机托板(23)下部设置若干根上连杆(24)，每根上连杆(24)的下端与所述机架(1)上表面连接，每根上连杆(24)的上端固定于所述电机托板(23)边缘；所述控制模块包括单片机(31)，所述单片机(31)的系统板边缘打若干孔供上连杆(24)通过，单片机(31)固定于上连杆(24)的中部；所述张力传感器(41)与所述机架(1)连接，并固定于机架(1)上表面，所述导纱杆(61)的下端与所述机架(1)上表面连接，张力传感器(41)与单片机(31)通讯连接，单片机(31)的信号输出端与电机(22)的信号输入端相连；所述电能传输系统(5)为滑动式接触传电系统，包括：集电单元和整流单元；集电单元收集地网上的交流电；整流单元包含整流器(51)，所述整流器(51)固定于机架(1)的下表面，将集电单元收集的交流电转换为可供所述电机(22)、单片机(31)和张力传感器(41)直接使用的直流电。2.根据权利要求1所述的一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器，其特征在于：所述集电单元包含导电轮(52)、导电轮架(53)和下连杆(54)，所述导电轮(52)与导电轮架(53)绝缘连接，并能相对导电轮架(53)进行360
°
旋转，导电轮架(53)上部设置若干根下连杆(54)，每根下连杆(54)的上端与所述机架(1)下表面连接，每根下连杆(54)的下端固定于所述导电轮架(53)边缘。3.根据权利要求1所述的一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一帆，童健，陈利，陈小明，焦亚男，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：