一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机及其控制方法

技术领域

本发明涉及纺织设备技术领域，尤其涉及一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机及其控制方法。

背景技术

现有的电磁引纬技术中，片梭多采用金属非磁性导体制造，片梭在交变磁场中，首先会产生感应电流，再产生磁场，然后片梭与外部电磁线圈产生磁场作用，实现片梭的驱动、制动与悬浮。但是这一过程涉及复杂的计算与控制，片梭产生的磁场强度不能直接得出，需要通过磁生电、电生磁两次转换的计算，即先计算片梭在交变磁场中产生的感应电流，计算过程涉及磁场的变化、片梭的速度，然后通过感应电流计算感应磁场，才能得到片梭产生的磁场强度大小，计算过程比较复杂，并且计算精度不高，从而使得片梭速度不可控。此外，片梭的驱动还是在轨道上进行，虽然解决了传统扭轴投射具有的冲击大、噪声大等问题，但是驱动时的摩擦仍然存在，使得片梭引纬适用范围较窄。

目前，在宽幅片梭织机领域，为实现更宽幅宽常用的解决方式是提高片梭的发射速度，速度越大，短时间内片梭飞过的距离就越远，对于传统扭轴投射片梭织机而言，受片梭材料强度的限制，片梭的冲击承受能力有一定上限，造成了速度上的限制，幅宽难以继续增加，对于新出现的电磁投梭技术，更大的速度意味着需要更大的电流，线圈的承载能力也有上限，能通入的电流也被限制，投梭速度也无法继续提升，幅宽受限，同时，通入更大的电流也会产生更多的热量。此外，对于纬线而言，更快的速度也会导致断纬更容易发生，因此，更快的发射速度也会对纬线的强度有限制，只能用于强度更大的纬线引纬。而对于重载织物的引纬，由于织物重量大，会使得片梭速度快速下降，很大程度上限制了片梭织机在重载宽幅织物引纬方面的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的无法适用重载宽幅织物引纬、纬线适应性窄的缺陷与问题，提供一种适用于重载宽幅织物引纬、纬线适应性广的用于重载宽幅织物引纬的片梭织机及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机，包括片梭、引纬轨道和三轴移动吸盘，所述引纬轨道包括永磁阵列轨道和电磁线圈阵列轨道，所述永磁阵列轨道设置在所述电磁线圈阵列轨道的两侧，所述引纬轨道的两端设置有所述三轴移动吸盘，所述三轴移动吸盘之间设置有同步带，所述三轴移动吸盘用于吸取片梭在所述引纬轨道正上方和所述同步带上来回移动，所述片梭包括梭体、超导体、永磁阵列和夹纬器，所述梭体下端面的中部安装有与所述电磁线圈阵列轨道相互作用实现片梭引纬运动的所述永磁阵列，所述梭体的内部安装有用于夹持纬线的所述夹纬器，所述梭体的两侧开设有一号贯穿腔，所述梭体的两侧面开设有与所述一号贯穿腔连通的一号凹槽，所述一号贯穿腔内插装有与所述永磁阵列轨道相互作用实现所述片梭悬浮的所述超导体。

所述电磁线圈阵列轨道上的线圈每三个一组，每一组通入三相交流电流，且每个线圈通入相位相差120度的交流电流。

所述梭体包括梭身和梭头，所述梭身的中部沿其长度方向开设有二号贯穿腔，所述二号贯穿腔内安装有所述夹纬器，所述一号贯穿腔对称设置在所述二号贯穿腔的两侧，所述梭头插装在所述二号贯穿腔的一端，所述二号贯穿腔的另一端用于纬线穿过后被所述夹纬器夹持。

所述梭身的上端面开设有与所述二号贯穿腔连通的铆钉孔，所述梭身、所述夹纬器通过所述铆钉孔相互连接。

所述梭身的上下端面均开设有与所述二号贯穿腔连通的圆孔，所述圆孔用于插装打开所述夹纬器的锥形棒。

所述永磁阵列沿所述梭体的长度方向安装在所述梭体下端面的中部，所述梭体的下端面上位于所述永磁阵列两侧的部位均安装有隔磁块。

所述一号贯穿腔内沿其长度方向安装有多个所述超导体，两个所述一号贯穿腔内的所述超导体对称布置，所述超导体为圆柱形结构，所述一号贯穿腔的顶面开设有安装通孔，所述一号贯穿腔的底面开设有盲孔，所述安装通孔包括相连通的一号安装孔与二号安装孔，所述一号安装孔的直径大于所述二号安装孔的直径，所述超导体的一端安装在所述盲孔内，所述超导体的另一端安装在所述一号安装孔内。

所述同步带包括一号同步带和二号同步带，所述一号同步带向下倾斜布置，所述二号同步带水平布置，所述二号同步带的两侧设置有用于通过所述一号凹槽冷却所述超导体的液氮池，所述液氮池的端部延伸至所述一号同步带的两侧布置，所述三轴移动吸盘还用于将片梭放置在一号同步带上以及将片梭从二号同步带上取走。

所述梭体下端面上位于所述永磁阵列两侧的部位开设有二号凹槽，两个所述二号凹槽沿所述梭体的长度方向设置，两个所述二号凹槽分别与两个所述液氮池的侧壁相匹配。

一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

先通过首端的三轴移动吸盘吸取片梭，并将片梭移动至引纬轨道首端正上方，此时，在片梭两侧的超导体与其正下方永磁阵列轨道的作用下，片梭处于静止悬浮状态，再控制电磁线圈阵列轨道通入电流产生行波磁场，行波磁场与片梭下端面的永磁阵列相互作用给片梭提供驱动力，牵引片梭向前运动，当片梭引纬运动至引纬轨道末端正上方时，电磁线圈阵列轨道通入与之前相反的电流产生行波磁场，行波磁场与片梭下端面的永磁阵列相互作用给片梭提供制动力，片梭减速直至悬停，然后通过末端的三轴移动吸盘吸取片梭，并将片梭放置在同步带上，同步带将片梭输送至首端的三轴移动吸盘处，输送过程中，通过一号凹槽向一号贯穿腔内注入液氮以冷却超导体，最后通过首端的三轴移动吸盘将片梭移动至引纬轨道首端正上方进行下一次引纬。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机及其控制方法中，引纬轨道包括永磁阵列轨道和电磁线圈阵列轨道，永磁阵列轨道设置在电磁线圈阵列轨道的两侧，在片梭两侧的超导体与其正下方永磁阵列轨道的作用下，能够提供更大更稳定的悬浮力来实现片梭的稳定悬浮，以适用重载织物的引纬；控制电磁线圈阵列轨道通入电流产生行波磁场，行波磁场与片梭下端面的永磁阵列相互作用给片梭提供驱动力，牵引片梭向前运动，当片梭引纬运动至引纬轨道末端正上方时，电磁线圈阵列轨道通入与之前相反的电流产生行波磁场，行波磁场与片梭下端面的永磁阵列相互作用给片梭提供制动力，片梭减速直至悬停，通过改变行波磁场的强度来改变行波磁场与片梭之间的电磁力，以实现片梭速度的控制；同时，控制悬浮状态下片梭的速度可以实现更宽宽幅的引纬，对于纬线的适用性也更广，通过控制任意速度，断纬现象也不易发生。因此，本发明不仅实现了重载宽幅织物的引纬，而且提升了纬线的适应性。

2、本发明一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机及其控制方法中，电磁线圈阵列轨道上的线圈每三个一组，每一组通入三相交流电流，且每个线圈通入相位相差120度的交流电流；每个线圈产生相应磁场，磁场之间相互叠加产生行波磁场，每当片梭向前运动一个磁极的距离，就改变行波磁场方向，随着交流电流的变化，行波磁场水平移动，即轨道上的磁极发生改变，从而不断牵引片梭加速前进。因此，本发明不仅操作简便，而且可以实现片梭速度的控制。

3、本发明一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机及其控制方法中，梭体包括梭身和梭头，梭身的中部沿其长度方向开设有二号贯穿腔，二号贯穿腔内安装有夹纬器，一号贯穿腔对称设置在二号贯穿腔的两侧，梭头插装在二号贯穿腔的一端，二号贯穿腔的另一端用于纬线穿过后被夹纬器夹持，上述结构的梭体不仅安装与拆装简便，而且使用简便；梭身的上端面开设有与二号贯穿腔连通的铆钉孔，梭身、夹纬器通过铆钉孔相互连接，不仅使得安装与拆卸简便，而且提高了连接可靠性；梭身的上下端面均开设有与二号贯穿腔连通的圆孔，圆孔用于插装打开夹纬器的锥形棒，使用时，将锥形棒插入圆孔即可打开夹纬器；永磁阵列沿梭体的长度方向安装在梭体下端面的中部，梭体的下端面上位于永磁阵列两侧的部位均安装有隔磁块，设置隔磁块以减弱磁场之间的相互影响，以使永磁阵列只受到其正下方电磁线圈阵列轨道的作用，不受其两侧永磁阵列的影响。因此，本发明安装与拆卸简便、使用方便、可靠性高。

4、本发明一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机及其控制方法中，一号贯穿腔内沿其长度方向安装有多个超导体，两个一号贯穿腔内的超导体对称布置，以实现片梭的稳定悬浮；一号贯穿腔的顶面开设有安装通孔，一号贯穿腔的底面开设有盲孔，安装通孔包括相连通的一号安装孔与二号安装孔，超导体的一端安装在盲孔内，超导体的另一端安装在一号安装孔内，上述设计使得超导体的安装与拆卸简便，且安装可靠性高。因此，本发明安装与拆卸简便、可靠性高。

5、本发明一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机及其控制方法中，同步带包括一号同步带和二号同步带，一号同步带向下倾斜布置，二号同步带水平布置，二号同步带的两侧设置有液氮池，液氮池的端部延伸至一号同步带的两侧布置，使用时，三轴移动吸盘将片梭放置在一号同步带上，一号同步带带动片梭移动到二号同步带上，二号同步带带动片梭移动过程中，液氮池中的液氮通过一号凹槽流入一号贯穿腔，之后，三轴移动吸盘将片梭从二号同步带上取走；梭体下端面上位于永磁阵列两侧的部位开设有二号凹槽，两个二号凹槽分别与两个液氮池的侧壁相匹配，不仅保证片梭能稳定运行，而且能保证液氮池中的液氮通过一号凹槽流入一号贯穿腔。因此，本发明冷却效果好、可靠性高、操作简便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中引纬轨道的结构示意图。

图3是本发明中投梭状态示意图。

图4是本发明中制梭状态示意图。

图5是本发明中一视角下片梭的立体结构示意图。

图6是本发明中另一视角下片梭的立体结构示意图。

图7是本发明中片梭的内部结构示意图。

图8是本发明中片梭的侧视图。

图9是本发明中同步带的结构示意图。

图10是本发明中片梭由一号同步带输送至二号同步带的示意图。

图11是本发明中片梭在二号同步带上运动的示意图。

图中：片梭1、梭体101、超导体102、永磁阵列103、夹纬器104、一号贯穿腔105、一号凹槽106、梭身107、梭头108、二号贯穿腔109、铆钉孔110、圆孔111、隔磁块112、二号安装孔113、二号凹槽114、引纬轨道2、永磁阵列轨道201、电磁线圈阵列轨道202、三轴移动吸盘3、同步带4、一号同步带401、二号同步带402、液氮池403。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图11，一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机，包括片梭1、引纬轨道2和三轴移动吸盘3，所述引纬轨道2包括永磁阵列轨道201和电磁线圈阵列轨道202，所述永磁阵列轨道201设置在所述电磁线圈阵列轨道202的两侧，所述引纬轨道2的两端设置有所述三轴移动吸盘3，所述三轴移动吸盘3之间设置有同步带4，所述三轴移动吸盘3用于吸取片梭1在所述引纬轨道2正上方和所述同步带4上来回移动，所述片梭1包括梭体101、超导体102、永磁阵列103和夹纬器104，所述梭体101下端面的中部安装有与所述电磁线圈阵列轨道202相互作用实现片梭1引纬运动的所述永磁阵列103，所述梭体101的内部安装有用于夹持纬线的所述夹纬器104，所述梭体101的两侧开设有一号贯穿腔105，所述梭体101的两侧面开设有与所述一号贯穿腔105连通的一号凹槽106，所述一号贯穿腔105内插装有与所述永磁阵列轨道201相互作用实现所述片梭1悬浮的所述超导体102。

所述电磁线圈阵列轨道202上的线圈每三个一组，每一组通入三相交流电流，且每个线圈通入相位相差120度的交流电流。

所述梭体101包括梭身107和梭头108，所述梭身107的中部沿其长度方向开设有二号贯穿腔109，所述二号贯穿腔109内安装有所述夹纬器104，所述一号贯穿腔105对称设置在所述二号贯穿腔109的两侧，所述梭头108插装在所述二号贯穿腔109的一端，所述二号贯穿腔109的另一端用于纬线穿过后被所述夹纬器104夹持。

所述梭身107的上端面开设有与所述二号贯穿腔109连通的铆钉孔110，所述梭身107、所述夹纬器104通过所述铆钉孔110相互连接。

所述梭身107的上下端面均开设有与所述二号贯穿腔109连通的圆孔111，所述圆孔111用于插装打开所述夹纬器104的锥形棒。

所述永磁阵列103沿所述梭体101的长度方向安装在所述梭体101下端面的中部，所述梭体101的下端面上位于所述永磁阵列103两侧的部位均安装有隔磁块112。

所述一号贯穿腔105内沿其长度方向安装有多个所述超导体102，两个所述一号贯穿腔105内的所述超导体102对称布置，所述超导体102为圆柱形结构，所述一号贯穿腔105的顶面开设有安装通孔，所述一号贯穿腔105的底面开设有盲孔，所述安装通孔包括相连通的一号安装孔与二号安装孔113，所述一号安装孔的直径大于所述二号安装孔113的直径，所述超导体102的一端安装在所述盲孔内，所述超导体102的另一端安装在所述一号安装孔内。

所述同步带4包括一号同步带401和二号同步带402，所述一号同步带401向下倾斜布置，所述二号同步带402水平布置，所述二号同步带402的两侧设置有用于通过所述一号凹槽106冷却所述超导体102的液氮池403，所述液氮池403的端部延伸至所述一号同步带401的两侧布置，所述三轴移动吸盘3还用于将片梭1放置在一号同步带401上以及将片梭1从二号同步带402上取走。

所述梭体101下端面上位于所述永磁阵列103两侧的部位开设有二号凹槽114，两个所述二号凹槽114沿所述梭体101的长度方向设置，两个所述二号凹槽114分别与两个所述液氮池403的侧壁相匹配。

一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

先通过首端的三轴移动吸盘3吸取片梭1，并将片梭1移动至引纬轨道2首端正上方，此时，在片梭1两侧的超导体102与其正下方永磁阵列轨道201的作用下，片梭1处于静止悬浮状态，再控制电磁线圈阵列轨道202通入电流产生行波磁场，行波磁场与片梭1下端面的永磁阵列103相互作用给片梭1提供驱动力，牵引片梭1向前运动，当片梭1引纬运动至引纬轨道2末端正上方时，电磁线圈阵列轨道202通入与之前相反的电流产生行波磁场，行波磁场与片梭1下端面的永磁阵列103相互作用给片梭1提供制动力，片梭1减速直至悬停，然后通过末端的三轴移动吸盘3吸取片梭1，并将片梭1放置在同步带4上，同步带4将片梭1输送至首端的三轴移动吸盘3处，输送过程中，通过一号凹槽106向一号贯穿腔105内注入液氮以冷却超导体102，最后通过首端的三轴移动吸盘3将片梭1移动至引纬轨道2首端正上方进行下一次引纬。

本发明的原理说明如下：

本发明设计的片梭，使得引纬全过程，包括投梭、引纬、制梭，都是在悬浮过程中完成，消除了其他方案中投梭时与轨道的摩擦力，并且片梭的驱动与制动是通过片梭底部设置的永磁阵列实现，当片梭处于行波磁场中时，永磁阵列与行波磁场相互作用为片梭提供向前运动的退进力，并能在引纬即将完成时反向作用进行制动，在片梭的驱动与制动过程不需要复杂的控制，片梭受到的电磁力不需要经过复杂的转换计算，只需要根据电流计算电磁线圈产生的磁场强度大小，之后就能计算电磁与片梭上永磁之间的电磁力。

超导体特有的钉扎效应，使超导体在磁场环境下冷却时能够将磁通线锁在超导体内部，这一特性保证了超导体能够在永磁阵列轨道上实现垂向和侧向的稳定悬浮。超导体置于磁场中经过液氮冷却后，超导体进入超导态，其内部由于具有许多钉扎中心导致超导体内部的磁场与冷却前稍有不同，但超导体外部的磁场基本不受影响。也就是说只要超导体与永磁体之间不发生相对运动，超导体不会受到磁力的作用。如果释放超导体，在重力的影响下超导体会向永磁体方向运动，此时超导体与永磁体之间作用表现为排斥力，阻止其向永磁体方向运动，直到排斥力和重力相等，达到平衡位置，实现竖直方向的悬浮。当片梭运动出现侧向偏移时，下方超导体所处的磁场也会发生偏移，由于超导体的磁通钉扎特性，磁通线被束缚在超导体内部，阻碍磁通线的变化，宏观上变为与超导体偏移方向相反的约束力，阻碍超导体的侧向偏移，从而实现超导体的稳定悬浮。

实施例1：

参见图1至图8，一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机，包括片梭1、引纬轨道2和三轴移动吸盘3，所述引纬轨道2包括永磁阵列轨道201和电磁线圈阵列轨道202(引纬轨道区域覆盖整个幅宽)，所述永磁阵列轨道201设置在所述电磁线圈阵列轨道202的两侧，所述引纬轨道2的两端设置有所述三轴移动吸盘3，所述三轴移动吸盘3之间设置有同步带4，所述三轴移动吸盘3用于吸取片梭1在所述引纬轨道2正上方和所述同步带4上来回移动，所述片梭1包括梭体101、超导体102、永磁阵列103和夹纬器104，所述梭体101下端面的中部安装有与所述电磁线圈阵列轨道202相互作用实现片梭1引纬运动的所述永磁阵列103，所述梭体101的内部安装有用于夹持纬线的所述夹纬器104，所述梭体101的两侧开设有一号贯穿腔105，所述梭体101的两侧面开设有与所述一号贯穿腔105连通的一号凹槽106，所述一号贯穿腔105内插装有与所述永磁阵列轨道201相互作用实现所述片梭1悬浮的所述超导体102。

按上述方案，一种用于重载宽幅织物引纬的片梭织机的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：先通过首端的三轴移动吸盘3吸取片梭1，并将片梭1移动至引纬轨道2首端正上方，此时，在片梭1两侧的超导体102与其正下方永磁阵列轨道201的作用下，片梭1处于静止悬浮状态，再控制电磁线圈阵列轨道202通入电流产生行波磁场，行波磁场与片梭1下端面的永磁阵列103相互作用给片梭1提供驱动力，牵引片梭1向前运动，当片梭1引纬运动至引纬轨道2末端正上方时，电磁线圈阵列轨道202通入与之前相反的电流产生行波磁场，行波磁场与片梭1下端面的永磁阵列103相互作用给片梭1提供制动力，片梭1减速直至悬停，然后通过末端的三轴移动吸盘3吸取片梭1，并将片梭1放置在同步带4上，同步带4将片梭1输送至首端的三轴移动吸盘3处，输送过程中，通过一号凹槽106向一号贯穿腔105内注入液氮以冷却超导体102，最后通过首端的三轴移动吸盘3将片梭1移动至引纬轨道2首端正上方进行下一次引纬。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述电磁线圈阵列轨道202上的线圈每三个一组，每一组通入三相交流电流，且每个线圈通入相位相差120度的交流电流。

每个线圈产生相应磁场，磁场之间相会叠加产生行波磁场，行波磁场与片梭上的永磁阵列相互作用提供片梭运动的驱动力，行波磁场的方向根据片梭的位置反馈到电流相位进行控制，每当片梭向前运动一个磁极的距离，就需要改变行波磁场的方向，随着交流电流的变化，行波磁场水平移动，即轨道上磁极发生改变，从而不断牵引片梭加速前进。控制线圈电流的大小就可以改变行波磁场强度大小，从而改变与片梭之间的电磁力实现片梭速度的控制。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图5至图8，所述梭体101包括梭身107和梭头108，所述梭身107的中部沿其长度方向开设有二号贯穿腔109，所述二号贯穿腔109内安装有所述夹纬器104，所述一号贯穿腔105对称设置在所述二号贯穿腔109的两侧，所述梭头108插装在所述二号贯穿腔109的一端，所述二号贯穿腔109的另一端用于纬线穿过后被所述夹纬器104夹持；所述梭身107的上端面开设有与所述二号贯穿腔109连通的铆钉孔110，所述梭身107、所述夹纬器104通过所述铆钉孔110相互连接；所述梭身107的上下端面均开设有与所述二号贯穿腔109连通的圆孔111，所述圆孔111用于插装打开所述夹纬器104的锥形棒；所述永磁阵列103沿所述梭体101的长度方向安装在所述梭体101下端面的中部，所述梭体101的下端面上位于所述永磁阵列103两侧的部位均安装有隔磁块112。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图5、图7、图8，所述一号贯穿腔105内沿其长度方向安装有多个所述超导体102，两个所述一号贯穿腔105内的所述超导体102对称布置，所述超导体102为圆柱形结构，所述一号贯穿腔105的顶面开设有安装通孔，所述一号贯穿腔105的底面开设有盲孔，所述安装通孔包括相连通的一号安装孔与二号安装孔113，所述一号安装孔的直径大于所述二号安装孔113的直径，所述超导体102的一端安装在所述盲孔内，所述超导体102的另一端安装在所述一号安装孔内。

实施例5：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1、图9、图10、图11，所述同步带4包括一号同步带401和二号同步带402，所述一号同步带401向下倾斜布置，所述二号同步带402水平布置，所述二号同步带402的两侧设置有用于通过所述一号凹槽106冷却所述超导体102的液氮池403，所述液氮池403的端部延伸至所述一号同步带401的两侧布置，所述三轴移动吸盘3还用于将片梭1放置在一号同步带401上以及将片梭1从二号同步带402上取走；所述梭体101下端面上位于所述永磁阵列103两侧的部位开设有二号凹槽114，两个所述二号凹槽114沿所述梭体101的长度方向设置，两个所述二号凹槽114分别与两个所述液氮池403的侧壁相匹配。

通过同步带将片梭输送至引纬起始处，在输送过程中，片梭会通过一段液氮区域，在输送的同时对片梭冷却。设置两组同步带，一组同步带水平安装，另一组同步带倾斜安装，水平同步带的两侧设置有液氮池，当片梭输送至两组同步带交界处时，片梭已处于液氮池正上方区域，当片梭到了水平传送带上，两侧的一号贯穿腔及超导体即进入液氮池内部，在后面运动的同时进行冷却，保证超导体的超导性能。

同步带采用上述结构，相当于片梭从液氮池上方进入液氮池，能够通过该方法实现输送的同时超导体进行液氮浸泡，并且由于液氮池高于超导体部分，当输送至液氮池尽头时，液氮池也能对片梭进行限位，片梭停止在一个固定位置，等待三轴移动吸盘吸取片梭，转移至永磁阵列轨道上方进行下一次引纬。