鐘 鵬，賀辛亥，董紅坤，刑圓圓，渠志剛

(西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710048)

多綜眼多劍桿織機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

鐘 鵬，賀辛亥，董紅坤，刑圓圓，渠志剛

(西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710048)

為了提高三維織機(jī)的織造質(zhì)量和效率，介紹多綜眼多劍桿織機(jī)的織造原理，并對(duì)三維織機(jī)的開(kāi)口機(jī)構(gòu)、引緯機(jī)構(gòu)、打緯機(jī)構(gòu)、送經(jīng)機(jī)構(gòu)和卷取機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。指出：通過(guò)改進(jìn)織機(jī)回綜彈簧之間結(jié)構(gòu)、增加穿線架、采用伺服電機(jī)控制液壓缸伸縮進(jìn)而控制劍桿帶進(jìn)出綜框以及采用拉線小車等，能提高梭口清晰度，減少紗線磨損，穩(wěn)定經(jīng)紗張力，保證異形截面與引緯行程協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)異形截面織物連續(xù)“卷取”，使得三維織機(jī)織出的織物更加穩(wěn)固，毛刺數(shù)量減少。

三維劍桿織機(jī)；三維織物；綜眼；劍頭；劍桿帶；梭口；回綜彈簧；穿線架；連續(xù)卷取

1 多綜眼多劍桿織機(jī)織造原理

圖1為三維多劍桿織機(jī)的織造原理圖。紗線輥固定在經(jīng)軸架上，紗線從紗線輥上引出，分別穿過(guò)穿線架、綜框、鋼筘，最后到綁線軸上。其中，穿線架起穩(wěn)定紗線作用；綜框上下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使經(jīng)紗錯(cuò)開(kāi)，形成多個(gè)梭口，引緯劍攜帶緯紗進(jìn)入梭口，進(jìn)行引緯，引緯完成后引緯劍退出，鋼筘將緯紗打向綁線軸方向；拉線小車向左移動(dòng)，使紗線張力保持不變，從而完成一次織造循環(huán)[1]。

2 三維織機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

三維織機(jī)不同于二維織機(jī)，由于發(fā)展時(shí)間短，存在許多技術(shù)性難題[2]：

a) 梭口清晰度。由于三維織機(jī)經(jīng)紗數(shù)目相對(duì)二維織機(jī)大量增加，當(dāng)綜框相對(duì)移動(dòng)時(shí)，經(jīng)紗之間難以形成清晰度高的梭口。

b) 紗線磨損。由于經(jīng)紗數(shù)目增加，所以需要增加穿線架來(lái)增強(qiáng)經(jīng)紗的穩(wěn)定性，并且經(jīng)紗需穿過(guò)多層綜框，使經(jīng)紗與綜框頻繁摩擦，致使紗線磨損，降低紗線質(zhì)量。

c) 經(jīng)紗張力問(wèn)題。由于經(jīng)紗數(shù)目多，在綜框的帶動(dòng)下反復(fù)伸縮，致使整副經(jīng)紗容易松弛，進(jìn)而導(dǎo)致織物松垮。

d) 異形截面變化與引緯動(dòng)程之間的問(wèn)題。三維織機(jī)可織造T型、U型和L型等多種截面織物。但不同截面織物對(duì)劍頭數(shù)目和劍桿帶行程要求不同，引緯劍行程不同會(huì)導(dǎo)致誤差增大，難以準(zhǔn)確將緯紗引入梭口[3]。

e) 異形截面織物連續(xù)卷取問(wèn)題。二維織物不易變形，可通過(guò)輥輪卷??；而三維織物如L型、U型、T型等，形狀多樣且不規(guī)則，無(wú)法像二維織物那樣通過(guò)輥輪卷取，這是目前三維織物難以規(guī)?？椩斓囊粋€(gè)重要瓶頸。

3 三維多劍桿織機(jī)改進(jìn)方案

針對(duì)當(dāng)前三維多劍桿織機(jī)存在的問(wèn)題，筆者從以下五方面提出了改進(jìn)方案，以便進(jìn)一步提高三維織機(jī)的織造效率。

3.1 梭口清晰度

圖2為綜框運(yùn)動(dòng)示意圖，若要提高梭口清晰度，需改進(jìn)回綜彈簧之間的結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)采用綜框成對(duì)配合的方式，綜框之間通過(guò)固定滑輪用鋼絲繩連接，主動(dòng)綜框通過(guò)鋼絲繩連接伺服電機(jī)，被動(dòng)綜框通過(guò)回綜彈簧穩(wěn)固。當(dāng)伺服電機(jī)接收到啟動(dòng)指令信號(hào)后伺服電機(jī)啟動(dòng)，拉動(dòng)主動(dòng)綜框向上運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)綜框向下運(yùn)動(dòng)，回綜彈簧伸長(zhǎng)；當(dāng)伺服電機(jī)接收到停止指令信號(hào)后斷電，伺服電機(jī)處于不受力狀態(tài)時(shí)，回綜彈簧縮短，被動(dòng)彈簧向上運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)彈簧向下運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)與回綜彈簧之間的配合運(yùn)動(dòng)，統(tǒng)一了兩片綜框之間的運(yùn)動(dòng)順序，提高了綜框之間的運(yùn)動(dòng)精度與穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了綜絲梭口的清晰度。

3.2 紗線防磨損技術(shù)

圖3為穿線架結(jié)構(gòu)示意，改進(jìn)設(shè)計(jì)在綜框與經(jīng)軸架之間加入了穿線架，穿線架中陣列有眾多穿線孔，穿線孔為圓弧形。穿線架穩(wěn)定了經(jīng)紗之間的穿線路線，使經(jīng)紗可以更加平穩(wěn)的進(jìn)入綜框，減小經(jīng)紗與綜框上多眼綜絲之間的摩擦，進(jìn)而降低紗線磨損。

3.3 經(jīng)紗張力技術(shù)

送經(jīng)機(jī)構(gòu)的主要作用是送出經(jīng)紗和控制經(jīng)紗張力。圖4為新設(shè)計(jì)的送經(jīng)機(jī)構(gòu)示意，其中蝸卷彈簧一端固定在固定軸上，另一端穿過(guò)纏紗軸，經(jīng)紗一端捆綁于蝸卷彈簧上后，纏繞在纏紗軸上，最后通過(guò)導(dǎo)紗桿進(jìn)入綜框。這種設(shè)計(jì)采用被動(dòng)張力調(diào)節(jié)方式，當(dāng)經(jīng)紗拉出時(shí)，蝸卷彈簧伸長(zhǎng)，蝸卷彈簧張力增大，進(jìn)而加大了經(jīng)紗的張力，使織出的織物更加緊固。

3.4 異形截面變化與引緯動(dòng)程間的技術(shù)

織造二維織物，只需一個(gè)引緯劍；而三維織物為多層結(jié)構(gòu)，織造時(shí)綜框中存在多層梭口，所以需要引入多劍桿帶，加之三維織物存在T型、U型等多種形狀，所以對(duì)劍桿帶的引緯動(dòng)程又有不同要求[4]。

新型引緯機(jī)構(gòu)如圖5所示，將引緯劍與液壓缸相連接，通過(guò)伺服電機(jī)控制液壓缸運(yùn)動(dòng)，液壓缸的伸縮控制引緯劍進(jìn)出綜框，從而完成引入緯紗的動(dòng)作。

采用伺服電機(jī)控制液壓缸伸縮進(jìn)而控制劍桿帶進(jìn)出綜框，其設(shè)計(jì)可以更加精確地控制引緯劍位置和引緯劍速度，液壓缸推力十分均勻，從而可以使引緯劍的推力保持穩(wěn)定狀態(tài)。所以，引緯劍能準(zhǔn)確、穩(wěn)定地進(jìn)出梭口，完成引緯動(dòng)作，提高織造效率。

3.5 卷曲機(jī)構(gòu)

三維織機(jī)織物需進(jìn)行不斷卷取，否則無(wú)法持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的卷取機(jī)構(gòu)分為連續(xù)卷取機(jī)構(gòu)和間歇性卷曲機(jī)構(gòu)。兩種卷取機(jī)構(gòu)的核心原理都是讓織物通過(guò)夾送輥，并借助夾送輥間的摩擦，使織物獲得前進(jìn)的動(dòng)力。這種設(shè)計(jì)由于夾送輥間摩擦力極大，致使所得織物容易發(fā)生變形，且織物表面毛刺多。

新設(shè)計(jì)采用拉線小車直接拉取所得織物的設(shè)計(jì)原理。拉線小車在固定軌道上前行，小車上裝有捆紗桿，紗線直接捆綁在捆紗桿上。拉線小車通過(guò)PLC與打緯機(jī)構(gòu)連接，打緯機(jī)構(gòu)每完成一次打緯，小車將向前移動(dòng)一定距離，完成織物“卷取”。

該設(shè)計(jì)既解決了連續(xù)卷取機(jī)構(gòu)無(wú)法控制織物啟停的問(wèn)題，也解決了間歇性卷取機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，卷曲質(zhì)量低下的問(wèn)題。通過(guò)小車?yán)「玫乜刂啤熬砬彼俣?，所得織物不易變形，且毛刺少，提高了“卷取”效率與質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)打緯機(jī)構(gòu)、引緯機(jī)構(gòu)、開(kāi)口機(jī)構(gòu)、卷曲機(jī)構(gòu)和送經(jīng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)改進(jìn)，解決了當(dāng)前三維織機(jī)面臨的梭口清晰度問(wèn)題、紗線磨損問(wèn)題、經(jīng)紗張力問(wèn)題、異形截面與引緯行程問(wèn)題以及異形截面織物連續(xù)卷取問(wèn)題等五大技術(shù)難題，使得三維織機(jī)織出的織物更加穩(wěn)固，毛刺數(shù)量減少，提高了三維多劍桿織機(jī)的織造效率，優(yōu)化了三維織機(jī)性能。

[1] 劉健，黃故.多劍桿織機(jī)三維織造研究[J].上海紡織科技，2002，33(2)：8-10.

[2] 孫紅霞，黃故.三維織物的織造新技術(shù)[J].河北紡織，2005(4)：29-33.

[3] 馬崇啟.三維機(jī)織物的織造方法探討[J].天津紡織工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999(4)：62-66.

[4] 梅葉峰，李毓陵，陳旭煒.剛性劍桿引入連續(xù)緯紗機(jī)構(gòu)的研制[J].國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，2007(2)：39-40，44.

Design Modification of the Multi-heald-eyed Loom with Multi Rapier Head

ZHONG Peng,HE Xinhai,DONG Hongkun,XING Yuanyuan,QU Zhigang

(College of Mechtronical and Electrical Engineering，Xi’an Polytechnic University,Xi’an 710048,China)

To improve the weaving quality and efficiency of the 3D loom,introduction is made to the weaving principle.Optimization is done to the shedding motion,wefting motion,beating motion,let-off motion and winding motion.It concludes that improvement of the back-spring structure,increase of the heald thread stands,controlling the hydraulic cylinder with servo-motor for the motion of the rapier tape and the use of the cable cart can improve shed clearance,resist yarn wearing,stablize warp tension,get coordination of profiled section with weft insertion motion,consequently gainning continuous winding of profiled sectioned fabric with solid perfroance and less burring.

3D loom;3D fabric;heald eye;rapier head;rapier tape;shed;back spring;reeling stand;continuous winding

2016-05-05

鐘 鵬(1990—)，男，陜西渭南人，在讀碩士研究生，主要從事CAD/CAE/CAM材料成型研究。

TS103.133

A

1001-9634(2016)06-0013-03