Компактная жаккардовая карта с использованием пьезоэлектрических элементов

Компактная жаккардовая карта с использованием пьезоэлектрических элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Область техники

Данное изобретение касается карт для отбора в оборудовании жаккардового типа. Более конкретно, данное изобретение касается карты для отбора с пьезоэлектрическим приводом, предназначенной для использования в жаккардовом ткацком станке.

Описание известного уровня техники

Использование жаккардовых устройств отбора в ткацких станках для производства фигурных рисунков с помощью управления подъемом отбираемых нитей основы хорошо известно в данной области техники. Промежуток, образуемый между поднятыми и неподнятыми нитями основы, называется ткацким зевом. Жаккардовый механизм позволяет независимо перемещать каждую нить основы с помощью управляемых крючков (замков, захватов), которые сцепляются с сопряженными крючками на стержнях (ремизках), связанных с каждой нитью основы в ремизе. Подъемное устройство (или доска) используется для того, чтобы поднять или опустить те нити основы в ремизе, соответствующие крючки которых вошли в зацепление. С помощью координированного перемещения крючков могут быть отобраны и подняты ряды нитей основы, в то время когда уточные нити прокладываются через зев. Таким образом, жаккардовое устройство отбора используется для создания ткацкого рисунка.

Жаккардовые устройства отбора могут использоваться в ткацких станках в конструкции с закрытым зевом или с открытым зевом. В конструкции с закрытым зевом используется единственный подъемный механизм, имеющий зацепляющий крючок для каждой используемой нити основы в ремизе. Конструкция с открытым зевом использует систему двойных крючков двух подъемных механизмов, предусматривающую пары сцепляющихся крючков, соединяемых с парами (поднимающихся и опускающихся) стержней, которые поднимают одну нить основы. Конструкция с открытым зевом имеет два подъемных механизма и требует для образования зева только одного хода каждого подъемного механизма, в то время как конструкция с закрытым зевом имеет один подъемный механизм, но требует двух ходов.

Традиционно жаккардовый механизм содержал бумажную карту отбора, имеющую рисунок из перфорированных отверстий. Перфокарта для отбора позволяла стержням (или крючкам), расположенным у отверстий, проходить насквозь и поднимать соответствующие нити основы, тогда как стержни в местах без отверстий блокировались. Заменяя или сдвигая карту отбора после каждого прохода, можно было формировать ткацкий рисунок.

Этот процесс был механически сложным и часто вел к поломкам и проблемам качества ткани. Механическая сложность была главным препятствием для увеличения производительности жаккардовых машин. В ответ на это были предложено несколько электрически выбираемых замков для ткацкого станка. Например, в патенте США №6073662, который включен в данное описание путем ссылки на соответствующий документ, предложено использование электромагнитного устройства с катушкой для управления положением каждого захвата относительно соответствующего крючка в жаккардовом устройстве отбора. Когда электромагнитное устройство приводится в действие, прикрепленный захват позиционируется для сцепления с соответствующим крючком. Зев открывается при работе подъемной доски. Несмотря на эти предложенные решения, электрические и электромагнитные устройства отбора остаются довольно большими по сравнению с размерами ткацкого рисунка.

Усовершенствованием этого электрического подхода явилось применение пьезоэлектрических элементов в жаккардовых устройствах отбора. Пьезоэлектрические элементы привода являются устройствами, которые обеспечивают боковое или продольное перемещение со значительным создаваемым усилием (блокирующей силой), когда к ним прикладывается рабочее напряжение. Есть много областей применения, где может использоваться пьезоэлектрический привод, например, прецизионное позиционирование и создание больших усилий или давлений в статических или динамических режимах.

Конструкция привода может значительно изменяться в зависимости от применения. Например, гибкая полоска пьезоэлектрического материала может использоваться для получения поперечного перемещения. Пьезоэлектрики могут также складываться в пакет, чтобы увеличить величину перемещения.

Эти устройства особенно полезны для подавления (компенсации) вибрации, позиционирования и быстрого переключения. Например, пьезоэлектрические приводы могут обеспечивать перемещения на несколько микрометров с ультразвуковыми (>20 кГц) частотами.

Критичными параметрами пьезоэлектрических приводов являются перемещение, усилие и рабочее напряжение привода. Другими факторами, которые принимаются во внимание, являются жесткость, резонансная частота и емкость. Жесткость - термин, используемый для описания силы, необходимой для достижения определенной деформации структуры. Для пьезоэлектрических приводов она представляет собой силу, необходимую для удлинения устройства на определенную величину.

Для улучшения работы ткацких машин жаккардового типа путем включения в их состав пьезоэлектрических элементов было предложено много решений. Например, в патенте США №5392818 раскрывается устройство отбора игл для ткацкой жаккардовой машины, подобное известным механическим устройствам, но использующее пьезоэлектрические преобразователи для регулировки каждого блокирующего элемента. В патенте США №6470919 раскрывается устройство для отбора отдельной нити основы, где пьезоэлектрический элемент вращает двигатель, который механически перемещает жесткую ремизку. В патенте США №5464046 раскрывается другое устройство для отбора отдельной нити основы, в котором пьезоэлектрический элемент плавно перемещает в продольном направлении устройство отбора отдельной нити основы. В патенте США №5647403 раскрывается использование пьезоэлектрического элемента в качестве механического тормоза при перемещении жаккардового устройства отбора нитей основы. В патенте Великобритании GB 2276637 и патенте США №5666999 раскрывается использование пьезоэлектрических элементов в качестве средств управления (замков) при перемещении захватов для сцепления с поднимающими крючками в конструкции ткацкого станка с открытым зевом. Однако каждое из этих решений просто использует пьезоэлектрический элемент для пуска механических элементов, которые выбирают нити основы. Поскольку эти подходы сохраняют много сложных механических деталей, характерных для известного уровня техники, они имеют многие из тех же самых ограничений. Например, размеры этих устройств не подходят для получения ткацких рисунков высокой плотности.

Поэтому существует потребность в жаккардовом устройстве отбора, которое было бы механически надежным, работало с высокой скоростью, имело низкое потребление энергии и было достаточно миниатюрным, чтобы обеспечить отбор нитей основы высокой плотности.

Данное изобретение предлагает решение проблемы создания жаккардового устройства отбора с высокой плотностью размещения, которое является высокоскоростным, надежным и потребляет малую мощность.

Сущность изобретения

Соответственно, данное изобретение представляет собой электронную карту отбора для жаккардовой машины, которая имеет высокую плотность компоновки, является компактной и надежной.

Данное изобретение является устройством отбора для жаккардовой машины. Устройство имеет набор из параллельных равномерно разнесенных изгибающихся элементов, приводимых в действие пьезоэлектриками и расположенных в одной плоскости. Каждый изгибающийся элемент в наборе имеет соответствующий крючковый элемент, присоединенный к одному его концу. Удерживающая планка соединена со вторым концом каждого изгибающегося элемента в наборе и находится в одной плоскости с ними. Осевой стержень, параллельный удерживающей планке, проходит через осевое отверстие в каждом крючковом элементе и образует тем самым общую ось для поворота каждого крючкового элемента. Каждый крючковый элемент независимо позиционируется при возбуждении пьезоэлектрика в соответствующем изгибающемся элементе, посредством этого заставляя изгибающийся элемент изгибаться, так что он отклоняется из плоскости, и вынуждая присоединенный крючковый элемент поворачиваться вокруг общей оси.

Другие особенности данного изобретения включают в себя то, что устройство отбора может быть электронной картой отбора нитей для ткацкого станка с жаккардовой машиной, используемого для формирования ткацких рисунков. Крючковые элементы могут использоваться для отбора нитей основы из ремиза с целью подъема и образования зева во время ткачества.

В предпочтительной форме осуществления изобретения набор содержит двадцать четыре изгибающихся элемента, приводимых в действие пьезоэлектриками, и соответствующие крючковые элементы, размещенные с интервалами в пределах длины менее 90 мм.

В другой форме осуществления изобретения каждый крючковый элемент содержит два крючка, направленных встречно.

Данное изобретение будет описано ниже более подробно со ссылками на чертежи.

Перечень чертежей

Для более полного понимания изобретения ниже приводится его подробное описание со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

На фиг.1 показан вид спереди и сбоку для примера выполнения компактной карты отбора в соответствии с данным изобретением.

На фиг.2 показан вид сбоку для примера выполнения компактной карты отбора с двойными крючками в соответствии с данным изобретением.

На фиг.3 показано сравнение рабочего цикла с закрытым зевом для известного электрического устройство отбора и пьезоэлектрического устройства отбора в соответствии с данным изобретением.

Подробное описание предпочтительных форм осуществления изобретения

Данное изобретение касается компактной карты отбора для использования в жаккардовом устройстве, например в ткацком станке. Карта отбора включает набор отбирающих крючков, которые индивидуально позиционируются пьезоэлектрическими приводами. Такая карта обеспечивает много преимуществ по сравнению с известными электронными картами отбора. Например, данная карта имеет повышенную рабочую скорость и улучшенное позиционное управление, более низкое потребление энергии и увеличенный срок службы.

На фиг.1 показан вид спереди и вид сбоку примера компактной карты отбора в соответствии с данным изобретением. Карта отбора имеет набор из параллельных равномерно разнесенных приводимых в действие пьезоэлектриками изгибающихся элементов 20, которые лежат в одной плоскости. Каждый изгибающийся элемент в наборе имеет соответствующий крючковый элемент 40, соединенный с одним его концом. Крепежная планка 10 соединяет другие концы всех изгибающихся элементов 20 в наборе и находится в той же плоскости. Осевой стержень 30, параллельный крепежной планке, проходит через осевое отверстие каждого крючкового элемента 40, таким образом формируя общую ось для поворота каждого крючкового элемента. Крепежная планка 10 и осевой стержень 30 соединены с формированием узла изгибающихся элементов 20 без люфта. Это позволяет пьезоэлектрическим элементам прикладывать все их усилие к присоединенным крючкам 40 и управлять ими. Каждый крючковый элемент 40 независимо позиционируется подачей напряжения на пьезоэлектрик в соответствующем изгибающемся элементе 20, что заставляет изгибающийся элемент отклоняться из плоскости и вынуждает соединенный с ним крючковый элемент поворачиваться вокруг общей оси.

Данное устройство отбора подходит для использования в ткацком станке с жаккардовой машиной, применяемом для формирования ткацких рисунков. Крючковые элементы могут использоваться для отбора основных нитей из ремиза, поднимаемых для образования зева во время ткачества. Это расположение изгибающихся элементов позволяет получить такую плотность компоновки отбирающих крючков, что каждый ремиз в ткацком станке может приводиться в действие независимо.

В предпочтительной форме осуществления изобретения набор содержит двадцать четыре изгибающихся элемента, приводимых в действие пьезоэлектриками, и соответствующие крючковые элементы, размещенные в пределах длины менее 90 мм. Эти крючки соответствуют нитям в ремизе с 24 нитями основы. Такая плотность расположения крючков достаточна для независимого привода каждого ремиза на ткацком станке. Для управления менее чем 24 нитями ремиз просто не пробирается такими нитями. Наоборот, чтобы управлять более чем 24 нитями, могут использоваться несколько карт для отбора и ремизов.

На фиг.2 показан вид сбоку другой формы осуществления изобретения, в которой каждый крючковый элемент содержит два крючка, расположенных друг напротив друга. Как и в форме осуществления изобретения с одним крючком, эта карта для отбора с двойными крючками имеет набор из параллельных равномерно разнесенных изгибающихся элементов 20, приводимых в действие пьезоэлектриком, которые лежат в одной плоскости. Крепежная планка 10 соединена с одним концом каждого изгибающегося элемента 20 в наборе и находится в той же плоскости. К другому концу каждого изгибающегося элемента прикреплена пара крючковых элементов 40. Осевые стержни 30, параллельные крепежной планке, проходят через осевое отверстие в каждом крючке крючковых элементов 40, обеспечивая таким образом общие оси для поворота крючковых элементов. Крепежная планка 10 и осевые стержни 30 соединены для создания узла изгибающихся элементов 20 без люфта. Это позволяет пьезоэлектрическим элементам прикладывать всю их силу к прикрепленным крючкам 40 и управлять ими. Каждая пара крючков независимо позиционируется с помощью подачи напряжения на пьезоэлектрик в соответствующем изгибающемся элементе 20, тем самым заставляя изгибающийся элемент отклоняться из плоскости и вынуждая присоединенные крючковые элементы поворачиваться вокруг общей оси. При использовании конфигурации двойных крючков необходим механизм 50 создания предварительной нагрузки, такой как пружина, чтобы возвращать крючки назад, в их нейтральное положение в одной плоскости.

Обе формы выполнения данной карты отбора, с одиночными и с двойными крючками, могут использоваться вместе с различными подъемными механизмами, как в конструкциях с закрытым зевом, так и с открытым зевом.

На фиг.3 показано сравнение рабочего цикла в конструкции с закрытым зевом для (3А) известного электрического устройства отбора и (3В) пьезоэлектрического устройства отбора в соответствии с данным изобретением.

Электрические устройства известного уровня техники в конструкции с закрытым зевом обычно используют две доски, перемещающиеся в цикле из 4 шагов. Как правило, верхняя доска 80 действует как подъемный механизм и содержит устройство отбора, в то время как нижняя доска позиционирует стержни ремиза. На шаге S1 верхняя доска 80 (или верхняя подъемная доска) находится в поднятом положении, а нижняя доска 70 находится в опущенном положении, задавая таким образом большое расстояние между досками. Крючковый элемент верхней доски не сцеплен с крючковым стержнем (или ремизкой) 60. Заметим, что показанный крючок верхней доски соответствует одному из крючков устройства отбора, в то время как крючковый стержень соответствует одной из нитей основы в ремизе. Крючковый стержень проходит через нижнюю доску и соединяется, обычно с помощью небольшого отверстия, с нитью основы 90. На крючковый стержень 60 действует сила пружины или груза 100, так что стержень и связанная с ним основная нить оттягиваются вниз, как показано, когда нижняя доска находится в опущенном положении и крючок не зацеплен. В результате этого присоединенная нить находится в опущенном положении. Как показано на шаге S2, затем доски перемещаются по направлению друг к другу. В этой конфигурации верхняя доска находится в опущенном положении, а нижняя доска находится в поднятом положении, задавая таким образом малое расстояние между досками. При перемещении нижней доски из опущенного положения в поднятое положение стержень с крюком также поднимается, так что связанная с ним нить оказывается в плоском или нейтральном положении. На шаге S3 крючок верхней доски позиционируется электрическим механизмом для сцепления с крючковым стержнем. Как правило, электрическим механизмом является катушка электромагнита, на которую подается питание для переключения крючка между положениями. Затем на шаге S4 верхняя и нижняя доски перемещаются, удаляясь друг от друга (в их соответствующие положения на шаге S1). Поскольку крючок верхней доски сцеплен с крючковым стержнем, когда верхняя доска перемещается в поднятое положение, крючковый стержень и связанная с ним нить также вытягиваются вверх. Как показано, связанная нить вытягивается в поднятое положение, выше нейтрального положения. Таким образом, каждой основной нитью в ремизе можно управлять путем сцепления или несцепления связанного с ней стержня с соответствующим крючковым элементом в устройстве отбора.

В пьезоэлектрическом устройстве, показанном на фиг.3В, электрический механизм заменен крепежной планкой 10, изгибающимися элементами 20 и крючковыми элементами 40 предложенной карты отбора. Это пьезоэлектрическое устройство аналогичным образом использует две доски, перемещающиеся в цикле из 4 шагов, как и электрические устройства известного уровня техники. В конструкции этого типа предложенные карты отбора прикрепляются к верхней доске (верхней подъемной доске). Ремиз позиционируется нижней доской так, что стержни в ремизе могут зацепляться крючками карты отбора.

Другой особенностью изобретения является механизм обратной связи, который может быть интегрирован с электрической схемой управления пьезоэлектрическими элементами, чтобы определять текущее положение крючка. Таким образом может активно контролироваться надлежащее функционирование каждого из крючковых элементов в карте отбора.

Данное изобретение пригодно для использования во многих типах жаккардового оборудования или в любых установках, где требуется двухпозиционное позиционирование с помощью механических компонентов. Как было рассмотрено здесь, данное устройство может использоваться в жаккардовой машине для управления положением каждой ремизки. В других применениях устройство может использоваться для приведения в действие промежуточных компонентов, соединяющих каждый крючок с частями, которые требуют установки в два положения.

Модификации вышеописанного изобретения в рамках его объема будут очевидны специалистам обычной квалификации в данной области техники. Приведенную ниже формулу изобретения следует понимать как распространяющуюся на такие случаи.

1. Устройство отбора для жаккардовой машины, содержащее:

набор параллельных изгибающихся элементов с пьезоэлектрическим приводом, расположенных с равными интервалами в одной плоскости, при этом с первым концом каждого изгибающегося элемента в наборе соединен соответствующий крючковый элемент; крепежную планку, с которой соединен второй конец каждого изгибающегося элемента в наборе, лежащую в упомянутой плоскости; осевой стержень, параллельный крепежной планке и проходящий через осевое отверстие в каждом крючковом элементе, тем самым образуя общую ось для поворота каждого крючкового элемента, при этом каждый крючковый элемент выполнен с возможностью независимого позиционирования путем подачи напряжения на пьезоэлектрик в соответствующем изгибающемся элементе, что вызывает изгиб изгибающегося элемента с отклонением его от плоскости и заставляет связанный с ним крючковый элемент поворачиваться вокруг упомянутой общей оси.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно является электронной картой отбора для жаккардового ткацкого станка, используемого для формирования ткацких рисунков.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что набор содержит двадцать четыре изгибающихся элемента с пьезоэлектрическим приводом, а соответствующие крючковые элементы расположены с интервалами в пределах длины менее 90 мм.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крючковые элементы используются для отбора из ремиза нитей основы, поднимаемых для образования зева во время формирования ткани.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый крючковый элемент содержит два встречно-направленных крючка.