一种三维编织大储纱用的自动增减纱携纱器及其使用方法

技术领域

本发明涉及三维编织技术领域，具体涉及一种三维编织大储纱用的自动增减纱携纱器及其使用方法。

背景技术

三维编织复合材料是一种结构性能很好的材料，具有重量轻、耐高温、抗腐蚀、刚度好等优点，三维编织的进行是在编织机里完成的，而携纱器是编织机的核心部分，因此对携纱器结构研究具有很重要的意义。

目前，国内广泛应用的携纱器只有一个线圈，且不带有增纱机构和减纱机构，在进行变截面预制体编织时通常是采用改变携纱器的数量来实现的，不仅效率低，编织过程复杂，而且成形综合性能不够理想。因此，以上问题亟需解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三维编织大储纱用的自动增减纱携纱器及其使用方法，采取三个储纱装置来存储纱线，增大了储纱量，实现了对大型预制体不论是对纱线量还是对变截面的编织要求，提高了编织的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：本发明的一种三维编织大储纱用的自动增减纱携纱器，其创新点在于：包括外壳、顶盘、电机驱动装置、支撑板、储纱装置、增减纱装置和结纱环；所述顶盘与所述壳体上下贴合设置，并螺接形成一竖直设置的中空长方体结构；在所述外壳的内部中间偏下位置还水平设有支撑板，且所述支撑板的四周端面分别与所述外壳的内侧壁固定连接；在所述支撑板的上表面呈正三角形还竖直设有三个储纱装置，且在所述支撑板的正下方还设有电机驱动装置，所述电机驱动装置的输出端分别与三个所述储纱装置转动连接，并驱动对应储纱装置朝所述顶盘送出纱线；在所述顶盘的中心位置还水平嵌入开设有结纱口，且在所述结纱口内还内置设有结纱环；在所述结纱口的周围还呈正三角形间隔设有三个增减纱装置，三个所述增减纱装置均嵌入设置在所述顶盘内，且分别与所述壳体的内部相连通，并分别将对应纱线增减纱后送入结纱口进行编织。

优选的，所述支撑板由一个圆环和三个条形板水平共面拼接而成，且三个条形板沿圆环的圆周方向均布间隔依次设置，三个条形板的一端分别与圆环的外圆周面整体成型，且其另一端分别与所述外壳的内侧壁固定连接；三个所述储纱装置分别竖直设置在所述支撑板的三个条形板上，且其与圆环中心之间的距离均相等。

优选的，所述电机驱动装置包括直流电动机、传送带、主轴、轴承和主齿轮；在所述外壳的内部中间位置还竖直设有主轴，且所述轴承分别与所述主轴的外圆周面以及圆环的内圆周面相匹配，所述主轴的中间偏下位置处通过轴承与所述支撑板转动连接，且其下端竖直向下延伸出所述支撑板所在的水平面；在所述外壳的内底面一侧还竖直设有直流电动机，且所述直流电动机的输出端竖直向上设置，并通过传送带与所述主轴的下端联动连接，在直流电动机的驱动下，通过传送带带动主轴转动；在所述主轴上还同轴心套接设有主齿轮，且所述主齿轮设于所述支撑板与所述传送带之间。

优选的，每一所述储纱装置均包括支撑板轴、储纱筒、磁粉制动器和从齿轮；在每一所述支撑板的三个条形板上还分别竖直设有支撑板轴，且每一所述支撑板轴的下端分别竖直向下延伸出所述支撑板所在的平面，并分别与所述支撑板转动连接；在每一所述支撑板轴的下端还同轴心套接设有从齿轮，每一所述从齿轮均与所述主齿轮水平共面设置，且分别与所述主齿轮啮合连接；在直流电动机的驱动下，通过主齿轮和从齿轮的啮合配合，每一所述支撑板轴分别绕支撑板进行旋转；在每一所述支撑板轴上还同轴心套接设有储纱筒，且每一所述储纱筒均设于所述支撑板的上方，并分别随着对应所述支撑板轴进行旋转；在每一所述支撑板轴的上端还同轴心套接设有磁粉制动器，每一所述磁粉制动器分别设于对应所述储纱筒的上表面，并分别与对应所述储纱筒的内部相连通，每一所述磁粉制动器分别与所述直流电动机电性连接，并分别进行张力控制后送出纱线。

优选的，所述结纱口为一可控制开张的弹性张口，并与所述外壳的内部互不相通。

优选的，每一所述增减纱装置均包括导纱口、流道、减纱组件和抓纱张口；在所述顶盘的中心位置呈正三角形还水平嵌入开设有三个导纱口，三个所述导纱口将所述结纱口包围在其正三角形中心位置，且分别竖直向下延伸，并分别与所述外壳的内部相连通；在每一所述导纱口与结纱口之间还分别水平共面开设有流道，每一所述流道分别水平嵌入设置在所述顶盘内，且每一所述导纱口分别通过流道与所述结纱口连通，并将经磁粉制动器张力控制后的纱线送入结纱口内进行编织；在每一所述导纱口的外部一侧还分别水平设有抓纱张口，且每一所述抓纱张口分别与对应所述导纱口相连通，每一所述抓纱张口分别水平嵌入设置在所述顶盘内，且分别与对应所述流道水平共线设置，并分别将对应导纱口中的纱线推入结纱口，进行增纱作业；在每一所述导纱口的外部另一侧还分别水平设有减纱组件，且每一所述减纱组件分别与对应所述导纱口相连通，每一所述减纱组件分别水平嵌入设置在所述顶盘内，且分别设置在对应所述抓纱张口与流道之间，并分别将对应导纱口中的纱线斩断，进行减纱作业。

优选的，每一所述抓纱张口均为可自由伸长与缩短的机械抓手，且分别将所需的纱线捕捉并推送至结纱口中参与编织，进行增纱作业。

优选的，每一所述减纱组件均包括自动伸缩装置、闸门和刀片；在每一所述导纱口的外部另一侧还分别水平设有一条形凹槽，且每一所述条形凹槽分别与对应所述导纱口相连通，并分别水平嵌入设置在所述顶盘内；在每一所述条形凹槽内远离对应导纱口的一侧还分别水平设有自动伸缩装置，每一所述自动伸缩装置的一端分别与所述顶盘的对应位置内侧壁固定连接，且其另一端分别朝对应导纱口的方向延伸，并分别与对应所述刀片以及闸门连接，每一所述刀片均与对应所述闸门平行分布，且二者之间间隔设置，每一所述刀片均设置在上，且每一所述闸门均设置在下；在自动伸缩装置的驱动下，刀片将对应导纱口内的纱线斩断，闸门封闭对应导纱口，并将斩断的纱线卡在对应导纱口处，进行减纱作业。

优选的，每一所述减纱组件、流道以及抓纱张口均与所述外壳的内部互不相通；每一所述刀片与对应流道之间的夹角为60°，且每一所述闸门的封闭端均与对应所述导纱口相匹配。

本发明的一种三维编织大储纱用的自动增减纱携纱器的使用方法，其创新点在于包括以下步骤：

步骤一：首先在直流电动机的驱动下，通过主齿轮和从齿轮的啮合配合，三个储纱筒分别绕支撑板进行旋转；

步骤二：在直流电动机的驱动下，磁粉制动器通磁，并对储纱筒输出的纱线进行张力控制；

步骤三：三个储纱筒输出的纱线分别通过对应导纱口进入结纱口内，由结纱环进行编织作业；

步骤四：当需要减纱时，在自动伸缩装置的驱动下，刀片将对应导纱口内的纱线斩断，同时，闸门封闭对应导纱口，并将斩断的纱线卡在对应导纱口处；

步骤五：当需要增纱时，抓纱张口自由伸长，将所需的纱线捕捉并推送至结纱口中参与编织纱线的缠绕。

本发明的有益效果：

（1）本发明采取三个储纱装置来存储纱线，增大了储纱量，可以实现传统单个携纱器的全部功能，同时还实现了对大型预制体不论是对纱线量还是对变截面的编织要求，提高了编织的稳定性；

（2）本发明采用对称紧凑梭形结构，满足结构强度要求；

（3）本发明通过设置磁粉制动器，在不影响送线速度的同时实现了对纱线张力的精确控制，保证连续提供纱线；

（4）本发明通过设置增减纱装置，可以自动化控制增减纱，从而实现了纱束的打结和分离；

（5）本发明通过设置闸门，便于将切断的纱线卡在导纱口处，从而方便再次增加该纱线，不至于在储纱筒旋转作用下收回储纱装置。

附图说明

为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种三维编织大储纱用的自动增减纱携纱器的结构示意图。

图2为图1中顶盘的俯视图。

图3为图1中磁粉制动器的结构示意图。

图4为图1中支撑板部分的俯视图。

图5为图1中结纱环的结构示意图。

其中，1-外壳；2-主轴；3-支撑板轴；4-直流电动机；5-传送带；6-磁粉制动器；7-刀片；8-闸门；9-支撑板；10-导纱口；11-结纱口；12-顶盘；13-结纱环；14-抓纱张口；15-流道；16-自动伸缩装置；17-储纱筒；18-主齿轮；19-从齿轮。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的一种三维编织大储纱用的自动增减纱携纱器，包括外壳1、顶盘12、电机驱动装置、支撑板9、储纱装置、增减纱装置和结纱环13；具体结构如图1~5所示，顶盘12与壳体上下贴合设置，并螺接形成一竖直设置的中空长方体结构；在外壳1的内部中间偏下位置还水平设有支撑板9，且该支撑板9的四周端面分别与外壳1的内侧壁固定连接，并在支撑板9的上表面呈正三角形还竖直设有三个储纱装置；如图1、图4所示，支撑板9由一个圆环和三个条形板水平共面拼接而成，且三个条形板沿圆环的圆周方向均布间隔依次设置，三个条形板的一端分别与圆环的外圆周面整体成型，且其另一端分别与外壳1的内侧壁固定连接；本发明中三个储纱装置分别竖直设置在支撑板9的三个条形板上，且其与圆环中心之间的距离均相等。

本发明在支撑板9的正下方还设有电机驱动装置，该电机驱动装置的输出端分别与三个储纱装置转动连接，并驱动对应储纱装置朝顶盘12送出纱线；其中，电机驱动装置包括直流电动机4、传送带5、主轴2、轴承和主齿轮18，且该直流电动机4体积小扭矩大同时满足磁粉制动器6控制张力的运动条件；如图1所示，在外壳1的内部中间位置还竖直设有主轴2，且轴承分别与主轴2的外圆周面以及圆环的内圆周面相匹配，主轴2的中间偏下位置处通过轴承与支撑板9转动连接，且其下端竖直向下延伸出支撑板9所在的水平面；在外壳1的内底面一侧还竖直设有直流电动机4，且该直流电动机4的输出端竖直向上设置，并通过传送带5与主轴2的下端联动连接；其中，在主轴2上还同轴心套接设有主齿轮18，且主齿轮18设于支撑板9与传送带5之间。本发明在直流电动机4的驱动下，通过传送带5带动主轴2转动，保证运动的平稳。

本发明中每一个储纱装置均包括支撑板轴3、储纱筒17、磁粉制动器6和从齿轮19；如图1~4所示，在每一个支撑板9的三个条形板上还分别竖直设有支撑板轴3，且每一个支撑板轴3的下端分别竖直向下延伸出支撑板9所在的平面，并分别与支撑板9转动连接；在每一个支撑板轴3的下端还同轴心套接设有从齿轮19，每一个从齿轮19均与主齿轮18水平共面设置，且分别与主齿轮18啮合连接；本发明在直流电动机4的驱动下，通过主齿轮18和从齿轮19的啮合配合，每一个支撑板轴3分别绕支撑板9进行旋转，从而提高了传动效率；

如图1~4所示，在每一个支撑板轴3上还同轴心套接设有储纱筒17，且每一个储纱筒17均设于支撑板9的上方，并分别随着对应支撑板轴3进行旋转；在每一个支撑板轴3的上端还同轴心套接设有磁粉制动器6，每一个磁粉制动器6分别设于对应储纱筒17的上表面，并分别与对应储纱筒17的内部相连通，每一个磁粉制动器6分别与直流电动机4电性连接，并分别进行张力控制后送出纱线。其中，三个储纱装置均为可拆卸式，从而便于后期的维修更换。本发明利用小型磁粉制动器6进行纱线精确张力控制，保证了连续提供纱线。

本发明在顶盘12的中心位置还水平嵌入开设有结纱口11，且在结纱口11内还内置设有结纱环13；如图1~5所示，结纱口11为一可控制开张的弹性张口，并与外壳1的内部互不相通；其中，纱线在结纱口11中的缠绕是通过结纱环13控制大小实现的，结纱环13通过对一端施力可以控制环口的开闭大小。

本发明在结纱口11的周围还呈正三角形间隔设有三个增减纱装置，三个增减纱装置均嵌入设置在顶盘12内，且分别与壳体的内部相连通，并分别将对应纱线增减纱后送入结纱口11进行编织；其中，每一个增减纱装置均包括导纱口10、流道15、减纱组件和抓纱张口14；如图1、图2所示，在顶盘12的中心位置呈正三角形还水平嵌入开设有三个导纱口10，三个导纱口10将结纱口11包围在其正三角形中心位置，且分别竖直向下延伸，并分别与外壳1的内部相连通；在每一个导纱口10与结纱口11之间还分别水平共面开设有流道15，每一个流道15分别水平嵌入设置在顶盘12内，且每一个导纱口10分别通过流道15与结纱口11连通，并将经磁粉制动器6张力控制后的纱线送入结纱口11内进行编织。其中，每一个减纱组件、流道15以及抓纱张口14均与外壳1的内部互不相通。

如图1、图2所示，在每一个导纱口10的外部一侧还分别水平设有抓纱张口14，且每一个抓纱张口14分别与对应导纱口10相连通，每一个抓纱张口14分别水平嵌入设置在顶盘12内，且分别与对应流道15水平共线设置，并分别将对应导纱口10中的纱线推入结纱口11，进行增纱作业；其中，每一个抓纱张口14均为可自由伸长与缩短的机械抓手，且分别将所需的纱线捕捉并推送至结纱口11中参与编织，从而实现增纱作业。

如图1、图2所示，在每一个导纱口10的外部另一侧还分别水平设有减纱组件，且每一个减纱组件分别与对应导纱口10相连通，每一个减纱组件分别水平嵌入设置在顶盘12内，且分别设置在对应抓纱张口14与流道15之间，并分别将对应导纱口10中的纱线斩断，进行减纱作业。其中，每一个减纱组件均包括自动伸缩装置16、闸门8和刀片7；如图1、图2所示，在每一个导纱口10的外部另一侧还分别水平设有一条形凹槽，且每一个条形凹槽分别与对应导纱口10相连通，并分别水平嵌入设置在顶盘12内；在每一个条形凹槽内远离对应导纱口10的一侧还分别水平设有自动伸缩装置16，每一个自动伸缩装置16的一端分别与顶盘12的对应位置内侧壁固定连接，且其另一端分别朝对应导纱口10的方向延伸，并分别与对应刀片7以及闸门8连接，每一个刀片7均与对应闸门8平行分布，且二者之间间隔设置，每一个刀片7均设置在上，且每一个闸门8均设置在下；其中，每一个刀片7与对应流道15之间的夹角为60°，且每一个闸门8的封闭端均与对应导纱口10相匹配；另外，刀片7与闸门8的整合部分制成背部平直，从而便于通过自动伸缩装置16进行推拉。本发明在自动伸缩装置16的驱动下，刀片7将对应导纱口10内的纱线斩断，闸门8封闭对应导纱口10，并将斩断的纱线卡在对应导纱口10处，进行减纱作业。

本发明的一种三维编织大储纱用的自动增减纱携纱器的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：首先在直流电动机4的驱动下，通过主齿轮18和从齿轮19的啮合配合，三个储纱筒17分别绕支撑板9进行旋转，实现了三路纱线的运动独立互不干涉。

步骤二：在直流电动机4的驱动下，磁粉制动器6通磁，并对储纱筒17输出的纱线进行张力控制；

在上述步骤中，磁粉制动器6通磁后，电磁吸力产生的磁粉间的结合力和磁粉与工作面之间摩擦力传递动力和运动，并能控制调节转矩的制动装置，在电流进入磁粉制动器6时加一个换向装置实现电流方向改变，便可以控制磁粉制动器6的张紧放松；

具体而言，磁粉制动器6通磁后，电流大小可以改变磁通，决定了输出扭矩T大小，由T=F*R可知，输出轴半径R不变，张开F的大小可以精确控制，从而使得纱线经过磁粉制动器6的作用，实现张力控制后再送出纱线。

步骤三：三个储纱筒17输出的纱线分别通过对应导纱口10进入结纱口11内，由结纱环13进行编织作业；

在上述步骤中，通过导纱口10可以保证纱线的单向流动，从而便于对纱线进行增减纱；

在上述步骤中，单线编织时，结纱口11的张口处于正常状态；当需要增纱时，抓纱张口14将纱线送至结纱口11中，结纱口11此时会收缩张口，内部空间很大程度减少，将纱线缠绕结合在一起，从结纱口11出来后继续参与编织。

步骤四：当需要减纱时，在自动伸缩装置16的驱动下，刀片7将对应导纱口10内的纱线斩断，上端纱线会被继续编织；同时，闸门8封闭对应导纱口10，并将斩断的纱线卡在对应导纱口10处，从而方便再次增加该纱线，不至于在储纱筒17旋转作用下收回储纱装置。

步骤五：当需要增纱时，抓纱张口14自由伸长，将所需的纱线捕捉并推送至结纱口11中参与编织纱线的缠绕。

本发明的有益效果：

（1）本发明采取三个储纱装置来存储纱线，增大了储纱量，可以实现传统单个携纱器的全部功能，同时还实现了对大型预制体不论是对纱线量还是对变截面的编织要求，提高了编织的稳定性；

（2）本发明采用对称紧凑梭形结构，满足结构强度要求；

（3）本发明通过设置磁粉制动器6，在不影响送线速度的同时实现了对纱线张力的精确控制，保证连续提供纱线；

（4）本发明通过设置增减纱装置，可以自动化控制增减纱，从而实现了纱束的打结和分离；

（5）本发明通过设置闸门8，便于将切断的纱线卡在导纱口10处，从而方便再次增加该纱线，不至于在储纱筒17旋转作用下收回储纱装置。

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。