用于圆角矩形三维织物的织机改造设计
许为松， 王跃存， 王静心
【摘 要】摘 要 为解决普通织机难以织造圆角矩形织物圆角部分的难题，介绍了一种用于圆角矩形三维机织物的自动织机。该织机是在普通织机基础上加装了单纱独立送经装置、自动寻找梭口引纬装置、夹板夹取织物卷取装置等。织机的控制系统以PLC为核心,控制整机的运行状态；同时与触摸屏进行通信，将整机运行数据以动态图的形式显示，并接收触摸屏给定的工艺参数来控制执行元件,实现了操作人员与自动编织机的人机对话功能。 【期刊名称】纺织学报 【年(卷),期】2014(035)004 【总页数】5
【关键词】关键词 织机； 圆角矩形三维机织物； 可编程控制器； 触摸屏 整体编织的圆角矩形三维机织物是一种常用于交通工具、压力容器、航空航天、国防装备等密封舱口用的纺织复合材料[1-2]。传统织机是为织造二维织物而设计的，尽管能够加工一些三维织物，但实际应用中因为三维织物要求有较大厚度，会造成经纱密度过大，当使用高性能纤维织造时会使纱线与纱线，纱线与钢箱，纱线与综丝之间的摩擦加剧，造成纱线起毛或断头，严重时使织造无法进行，因此开发三维织机尤为重要。
目前国内外先进三维织机有意大利的四轴向织机、日本环形三维织机、日本Fukuta开发的三维织机、中国东华大学张仲槐和吴以心教授研制的织造半光边织物的三维织机以及利用栅片控制开口的三维织机等[3-4]。然而这些三维织机因应用领域的限制并不适合织造圆角矩形三维织物。本文设计了一种能够织造
圆角矩形三维机织物的三维织机。此织机控制系统以PLC为核心，具有实时性好，自动化程度高等优点。
1 主要机构设计
图1示出圆角矩形机织物。图中X轴是织物纬纱方向，Y轴是织物经纱方向，Z轴是织物的厚度方向。织造时沿Y轴方向织1段直线再织1段圆弧，直线、圆弧交替织造直至形成1个圆角矩形。为了实现织物的自动织造，对现有织造设备的引纬、送经、卷取等主要机构进行创新设计。 1.1 送经机构
在织造过程中，特别是织圆角部分时，沿X轴方向各根经纱的送经量不相等，因而造成经纱张力出现差异[5]，为解决这个问题，本文设计了一套单纱独立送经装置，如图2所示。
在该装置中，经纱绕在一个个小经轴上，若干小经轴穿在1根传动轴上，小经轴可以在传动轴上自由回转，2个相邻的小经轴之间用摩擦片隔开，传动轴回转时通过键槽使摩擦片回转，摩擦片在弹簧的作用下与小经轴产生摩擦力，带动小经轴回转。织造时，传动轴通过摩擦片带动小经轴反转(即与经纱送出方向相反)，当经纱张力小于摩擦片产生的摩擦力时，小经轴反转将经纱卷回，防止经纱松弛。当经纱张力等于摩擦片产生的摩擦力时，传动轴和摩擦片仍然在反转，但小经轴不回转，摩擦片与小经轴之间保持滑动摩擦，从而使经纱保持一定的张力，调节弹簧的压力可以对经纱张力进行调节。需要送经时，经纱张力大于摩擦片产生的摩擦力，使小经轴正转送出经纱。这样每根经纱在张力恒定的情况下，可以独立送经互不影响，从而防止织造过程中张力不匀现象的产生。 1.2 卷取机构
常见的卷取装置一般都采用卷取辊进行卷取，如图3所示。该卷取装置的卷取握持点到织口之间具有一定距离，圆角矩形织物的圆角半径较小时，织造出现问题[6]，不能很好地织出角的形状。因此，本文采用的卷取装置如图4所示。该卷取装置用夹板代替传统卷取辊。卷取时，钢筘位于织口位置(前死心)，夹持织物的夹板打开，并向织口方向运动，夹板在织口处夹持住织物，然后将织物引离织口，完成卷取过程。当夹板夹持织物引离织口时，若夹板的左侧L不动，仅右侧R运动，这样就可以实现织物圆角部分的织造。
需要说明的是，若采用单夹板卷取方式，当夹板打开时，在经纱张力的作用下，织物可能会回退，这时要保证钢筘位于前死心，抵住织物使其不后退。单夹板卷取机构简单，但对纬密不能进行有效的控制，织物的纬密较大，因此可采用双夹板卷取机构。双夹板卷取机构前后设2个夹板，卷取时，第1个夹板打开，移动到织口夹持住织物后，第2个夹板才打开，第1个夹板回退将织物引离织口后，第2个夹板再闭合。卷取机构只要控制第1个夹板的前后移动量就可以控制织物的纬密。
2 控制系统设计
2.1 控制系统硬件设计
织机控制系统硬件的组成包含触摸屏、PLC等。PLC具有功能强大，可靠性高，抗干扰性强等优点，适合做织机的控制系统[7]，触摸屏具有强大的人机交互功能，二者配合使用，构成织机控制系统。
织机的主要控制对象是步进电动机、三相交流电动机、电磁阀等。开口、打纬、卷取等动作采用气动方式工作，因此，织机控制系统选用了1台NB7W型触摸屏，2台CP1H型 PLC，系统硬件配置如图5所示。
用于圆角矩形三维织物的织机改造设计
