一种具有半主动张力补偿功能的携纱器及工作方法技术

本发明专利技术涉及一种具有半主动张力补偿功能的携纱器，包括张力补偿装置、减速电机、行程开关；其中，减速电机负责控制纱线筒的正转放纱和反转收纱，行程开关负责控制所述减速电机的换向，张力补偿装置负责稳定纱线张力的小范围波动和控制所述行程开关的打开与闭合，该装置所需直流电能采取接触式传输方式；还包括使用上述携纱器的工作方法。本发明专利技术结构简单、体积小、成本低，采用机械控制方案，可靠性高且操作简便，既可以主动释放纱线，又可以回绕任意长度的纱线，通过张力补偿装置和减速电机配合工作，保证了编织过程中纱线张力的稳定性，采用接触式传电方案，结构简单，避免了有线缠绕问题，适用于大型三维编织自动化设备。适用于大型三维编织自动化设备。适用于大型三维编织自动化设备。

【技术实现步骤摘要】
一种具有半主动张力补偿功能的携纱器及工作方法


[0001]本专利技术属于织造机械
，特别涉及一种具有半主动张力补偿功能的携纱器及工作方法。

技术介绍

[0002]随着航天航空、导弹、高速运载工具等领域对复合材料的需求越来越强烈，利用三维编织技术先在三维编织设备上编织出一些体积较大的预制件而后处理成的复合材料，其质量更小、强度更大，整体的力学性能远远优于金属材料，因此国内外急需研制开发大型三维编织自动化设备。
[0003]有关三维编织技术、三维编织设备的研究、国内起步相比于国外较晚，但发展比较迅速。Tsuzuki在1991年在三维旋转编织机底盘上的首次使用Geneva角轮机构，利用角轮的旋转驱动携纱器在角轮之间转换，带动纱线交织形成织物；后来，本领域的技术人员专利技术了一种新型旋转式三维编织机，这种编织机在相邻角轮之间加入了转换装置，这样各角轮可以同时旋转，互不影响。三维旋转编织技术利用角轮拨动携纱器在编织底盘上运动，使纱线形成所需要交织结构的编织件，因此携纱器在该编织过程中扮演了不可替代的作用。
[0004]然而，对于大型自动化三维编织机的携纱器来说，在实现功能的前提下，首要问题便是结构的简易程度，其结构越简单，成本越低，体积可压缩程度越大、操作也越容易，运行可靠性也越高；其次，在大型自动化三维编织机的底盘上，携纱器运动路程远，纱线张力的波动范围比较大，对携纱器的纱线张力控制能力也提出了更高的要求。
[0005]申请号为CN 202210927576.7，名称为“一种具备主动控制纱线张力功能的携纱器及方法”的专利技术专利公开了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；该专利技术通过电机、单片机、传感器相互配合控制纱线张力，设置电能传输系统为整体供电，虽然在技术层面上解决了纱线张力变化问题，但该专利技术结构比较复杂，维修难度高，依赖电气控制，在碳纤维的环境下，难以保证因短路引起故障，可靠性不高，而传电系统需要整流器将交流电转换成直流电，进一步增大体积和结构的复杂化，另外，其本身成本较高，不适用于大批量生产，因此，该专利技术并不适用于大型三维编织机的要求。
[0006]申请号为CN202010554320.7，名称为“一种携纱器”的专利技术专利公开了一种携纱器装置，携纱器上设置多个可绕轴旋转的过线轮，多个过线轮的旋转轴分别沿不同方向设置，纤维纱线在传输过程中依次缠绕多个过线轮中至少两个、任意组合的过线轮外周；携纱器还设置由纤维纱线牵引移动的运动装置，被运动装置压缩的、调节纤维纱线张力的弹性移
动结构。纤维纱线在传输过程中按传输的路线顺序依次缠绕的任意两过线轮分别设置在两个不同的侧面上；运动装置上固定部分过线轮，部分过线轮上的纤维纱线牵引运动装置移动。张力控制包括张力调节上支架、张力调节下支架，运动装置静止时位于张力调节下支架，弹性移动结构设置于张力调节上支架与张力调节下支架之间，并与张力调节上支架相限位接触；在张力调节下支架上设置由纤维纱线牵引的移动杆，移动杆在移动过程中拉动弹性移动结构运动，由于弹性移动结构被张力调节上支架所限位，使得移动过程中弹性移动结构被压缩而产生弹力，纤维纱线在移动的过程中为克服弹力而被拉伸、提高张力。该专利技术通过纱线经过多个过线轮的方式增加纱线运输路程，增加了回收纱线的长度，纱线在编织过程中被牵引移动需要克服该装置的弹力，进而实现携纱器对于纱线张力的控制。针对该专利，首先，调节纱线张力的机构可以储存的纱线量最大为22cm，但如果用于大型三维编织机，其可收回的纱线量须达到50cm以上，该专利技术并不适用于携纱器远距离移动，不适用于大型三维编织机；其次，该专利技术纱线运动路程较为复杂，需要经过多个过线轮，结构较为复杂，不利于压缩携纱器体积，且纱线穿绕困难，工程应用受限。
[0007]综上所述，需要设计一种结构更加简单合理且适用于大型三维编织机的携纱器，压缩携纱器体积的同时简化纱线的运动路程。

技术实现思路

[0008]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题提供一种具有半主动张力补偿功能的携纱器及工作方法，采用机械式半主动控制方案，极大地简化了携纱器结构，结构更简单、成本更低、更适用于大型编织机。
[0009]本专利技术包括如下技术方案：
[0010]一种具有半主动张力补偿功能的携纱器，包括顶盖、导纱杆、张力补偿装置、纱线筒以及减速电机；所述纱线筒顶部活动套设于所述顶盖下部的凸轴中，纱线筒底部与所述减速电机的主轴连接，所述减速电机固定于电机支架上，电机支架固定于底座上；所述导纱杆安装在底座边缘，所述顶盖安装在导纱杆上部，所述张力补偿装置固定于导纱杆下部；所述电机支架在导纱杆的侧面固定有行程开关，行程开关控制所述减速电机的转动；所述张力补偿装置包括牵引杆和驱动块，所述驱动块为侧面设有通孔的圆柱结构，所述牵引杆底部侧面设有通孔；所述牵引杆从内向外依次套设有弹簧和外壳，所述弹簧的底部和顶部分别受到所述驱动块和所述外壳顶部的活动约束，当驱动块向上运动时，弹簧被压缩。
[0011]进一步的，所述张力补偿装置还包括横轴，所述横轴为阶梯轴；所述外壳为设有两个相对的第一槽口和第二槽口的中空圆柱结构；横轴的小径轴部分依次套设于第一槽口、驱动块的通孔以及第二槽口，横轴的轴肩定位于第一槽口，横轴的大径轴部分活动连接所述行程开关。
[0012]进一步，所述减速电机为无刷直流微型减速电机，额定电压为12伏；所述减速电机负责控制纱线筒的正转放纱和反转收纱，满足纱线编织速度要求，转速与编织速度相对应；所述减速电机具有正极接线端、负极接线端以及反转接线端；在正负极接入电源后，当反转接线端空置时，所述减速电机正转，当反转接线端并入负极时，所述减速电机反转。
[0013]进一步的，所述横轴靠近行程开关一侧伸出8mm～10mm，所述行程开关负责控制减速电机的换向，选择行程限位微动开关，具有三个接线端，即公共端COM、常开端NO、常闭端
NC；电源正负极分别与减速电机的正负极相连，公共端COM与电源负极相连，常开端NO与电机反转接线端连接，常闭端NC空置。
[0014]进一步的，当张力补偿装置的横轴离开第一槽口和第二槽口的底部向上运动时，触点未被触碰，行程开关处于打开状态，公共端COM与常闭端NC接通，电机反转接线端被空置，减速电机正向旋转；当张力补偿装置的横轴位于第一槽口和第二槽口的底部时，触点被触碰，行程开关处于闭合状态，公共端COM与常开端NO接通，电机反转接线端与电源负极接通，减速电机反向旋转。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有半主动张力补偿功能的携纱器，其特征在于：包括顶盖(1)、导纱杆(2)、张力补偿装置(3)、纱线筒(4)以及减速电机(5)；所述纱线筒(4)顶部活动套设于所述顶盖(1)下部的凸轴中，纱线筒(4)底部与所述减速电机(5)的主轴连接，所述减速电机(5)固定于电机支架(6)上，电机支架(6)固定于底座(8)上；所述导纱杆(2)安装在底座(8)边缘，所述顶盖(1)安装在导纱杆(2)上部，所述张力补偿装置(3)固定于导纱杆(2)下部；所述电机支架(6)在导纱杆(2)的侧面固定有行程开关(7)，行程开关(7)控制所述减速电机(5)的转动。2.根据权利要求1所述的一种具有半主动张力补偿功能的携纱器，其特征在于：所述张力补偿装置(3)包括牵引杆(32)、驱动块(33)和横轴(34)，所述驱动块(33)为侧面设有通孔的圆柱结构，所述牵引杆(32)底部侧面设有通孔；所述牵引杆(32)从内向外依次套设有弹簧(35)和外壳(31)，所述弹簧(35)的底部和顶部分别受到驱动块(33)和外壳(31)顶部的活动约束，当驱动块(33)向上运动时，弹簧(35)被压缩；所述横轴(34)为阶梯轴；所述外壳(31)为设有两个相对的第一槽口(311)和第二槽口(312)的中空圆柱结构；横轴(34)的小径轴部分依次套设于第一槽口(311)、驱动块(33)的通孔以及第二槽口(312)，横轴(34)的轴肩定位于第一槽口(311)，横轴(34)的大径轴部分活动连接所述行程开关(7)。3.根据权利要求2所述的一种具有半主动张力补偿功能的携纱器，其特征在于：所述减速电机(5)为无刷直流微型减速电机，额定电压为12伏；所述减速电机(5)负责控制纱线筒(4)的正转放纱和反转收纱；所述减速电机(5)具有正极接线端、负极接线端以及反转接线端；在正负极接入电源后，当反转接线端空置时，所述减速电机(5)正转，当反转接线端并入负极时，所述减速电机(5)反转。4.根据权利要求3所述的一种具有半主动张力补偿功能的携纱器，其特征在于：所述横轴(34)靠近行程开关(7)一侧伸出，所述行程开关(7)负责控制减速电机(5)的换向，选择行程限位微动开关，具有三个接线端，即公共端COM、常开端NO、常闭端NC；电源正负极分别与减速电机(5)的正负极相连，公共端COM与电源负极相连，常开端NO与电机反转接线端连接，常闭端NC空置。5.根据权利要求4所述的一种具有半主动张力补偿功能的携纱器，其特征在于：当张力补偿装置(3)的横轴(34)离开第一槽口(311)和第二槽口(312)的底部向上运动时，触点未被触碰，行程开关(7)处于打开状态，公共端COM与常闭端NC接通，电机反转接线端被空置，减速电机(5)正向旋转；当张力补偿装置(3)的横轴(34)位于第一槽口(311)和第二槽口(312)的底部时，触点被触碰，行程开关(7)处于闭合状态，公共端COM与常开端NO接通，电机反转接线端与电源负极接通，减速电机(5)反向旋转。6.根据权利要求1所述的一种具有半主动张力补偿功能的携纱器，其特征在于：所述顶盖(1)下表面距离纱线筒(4)最顶端1mm～3mm；所述张力补偿装置(3)与导纱杆(2)为一体化结构；所述纱线...

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