一种纵横式编织机磁悬浮式驱动方法及装置与流程

本发明属于三维编织技术领域，具体涉及一种纵横式编织机磁悬浮式驱动方法及装置。

背景技术：

“四步法”三维编织技术使纺织增强结构复合材料由单纤维增强、纱线增强、二维织物增强发展到立体仿形增强阶段。以这种编织工艺所成形预制件为增强结构的复合材料可避免传统层合结构复合材料的分层现象，除拥有传统复合材料固有的质量小、强度高等优势外，还具备良好的冲击韧性和更高的损伤容限以及卓越的抗烧蚀性能。因此，“四步法”三维编织产品诸多领域的应用中都取得了优异的成绩。三维编织机是三维复合材料成型的重要加工装备之一，其主要由编织底盘、携纱器、打紧机构、输出卷曲机构及控制系统五大部分组成。其中，编织底盘是实现“四步法”编织工艺、完成复合材料预制件成型的重要装置，底盘驱动装置更是三维编织机的核心部件之一。根据所编织织物形状不同，“四步法”三维编织机主要有圆形机与方形机两大类型。

所谓“四步法”就是编织纱线的一个运动循环分为4步。首先纱线按织物横截面形状排成基本阵列，运动规律为:第1步，奇数行和偶数行的纱线分别向左、右运动1个步进距离；第2步，奇数列和偶数列的纱线分别向下、向上运动1个步进距离；第3步的运动与第1步相反，第4步的运动与第2步相反。纱线不断重复上述4个步骤运动。因此，四步法三维编织的工艺特点是，相同行和相同列上的携纱器同步运动，携纱器随编织机底盘导轨的横向运动(左右运动)和携纱器在滑槽内的纵向运动(上下运动)是四步法三维编织的两个基本运动。

现有的基于四步法的三维编织方形机的底盘驱动存在以下不足：(1)结构复杂；(2)加工成本高；(3)自动化程度低；(4)织物结构单一。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种纵横式编织机磁悬浮式驱动方法及装置，本发明的驱动方法可实现携纱器的横向和纵向运动的单独控制，同时实现了携纱器的悬浮，减少了携纱器的摩擦损耗。

本发明提供了如下技术方案：

一种纵横式编织机磁悬浮式驱动装置，包括方形机床和携纱器，所述方形机床包括机座、底板和电磁体，所述机座上设置有交流电路及电路连通孔，所述机座上设置有n×n个方形凹槽矩阵，所述方形凹槽内安装所述电磁体，所述n×n个电磁体矩阵形成次级绕组，所述电磁体由由铁芯和次级线圈组成，所述底板上设置有与方形凹槽相对应的底板孔，所述底板固定盖合在所述机座上；

所述携纱器由下至上依次包括驱动块、载纱锭和携纱杆，所述携纱杆连接在所述载纱锭上，所述载纱锭固定在所述驱动块上，所述驱动块底部设有凹槽，凹槽内安装有永磁体和初级线圈，每个携纱器底部都正对一个所述电磁体，携纱器共有(n-1)×(n-1)个，携纱器安装在定位装置内。

进一步的，所述次级绕组的相邻行和相邻列的所述次级线圈绕所述铁芯的绕向相同，每一绕组的所述相邻铁芯上的所述次级线圈绕向相反。

进一步的，所有相邻所述驱动块上的所述永磁体的排布方式均相同。

一种采用上述一种纵横式编织机磁悬浮式驱动装置的驱动方法如下：次级绕组中的所述次级线圈通电后，所述电磁体产生磁性，通过控制所述次级线圈的电流，使次级绕组产生与携纱器底部所述初级线圈相同的磁极，两两相斥，实现携纱器的悬浮，通过控制所述次级线圈的电流方向，使次级绕组变换磁极，与携纱器底所述永磁体相互作用，产生纵横编制的驱动力，通过控制所述次级线圈的电流的大小和频率，使携纱器每次运动一个工位后就在固定位置悬停，再次改变所述次级线圈的电流方向时，携纱器可做反向运动回到原来的工位，由此反复控制所述次级线圈电流方向，大小和频率，从而实现纵横编织。

与现有技术相比本发明的有益效果如下：

(1)本发明装置结构简单，方便安装，灵活性强，自动化程度高，加工成本低。

(2)本发明装置实现了携纱器的横向和纵向运动的单独控制，可根据需要改变携纱器数量和分布位置来实现不同的编织结构。

(3)本发明装置同时实现了携纱器的悬浮，减少了携纱器的摩擦损耗。

(4)本发明提出的驱动方法，简单可行，功能稳定。

附图说明

图1为本发明携纱器磁悬浮驱动装置整体结构示意图。

图2为本发明携纱器磁悬浮驱动装置的俯视图。

图3为本发明携纱器磁悬浮驱动装置左视图。

图4为本发明携纱器结构示意图。

图5为本发明装置实现悬浮的原理图。

图6为本发明装置实现驱动携纱器向左运动一个工位的原理图。

其中，1、机座，2、底板，3、电磁体，4、电路连通孔，5、铁芯，6、次级线圈，7、驱动块，8、载纱锭，9、携纱杆，10、永磁体，11、初级线圈，12、初级线圈磁极，13、次级线圈磁极，14、永磁体磁极。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至4所示，一种纵横式编织机磁悬浮式驱动装置，包括方形机床和携纱器，方形机床包括机座1、底板2和电磁体3，机座1上设置有交流电路及电路连通孔4，机座1上设置有7x7个方形凹槽矩阵，方形凹槽内安装所述电磁体3，7x7个电磁体3矩阵形成次级绕组，电磁体3由由铁芯5和次级线圈6组成，底板2上设置有与方形凹槽相对应的底板孔，底板2固定盖合在机座1上。

携纱器由下至上依次包括驱动块7、载纱锭8和携纱杆9，携纱杆9连接在载纱锭8上，载纱锭8固定在驱动块上7，驱动块7底部设有凹槽，凹槽内安装有永磁体10和初级线圈11，每个携纱器底部都正对一个电磁体3，携纱器共有6×6个，携纱器安装在定位装置内。次级绕组的相邻行和相邻列的所述次级线圈(6)绕所述铁芯(5)的绕向相同，每一绕组的相邻铁芯上的次级线圈(6)绕向相反。相邻驱动块7上的永磁体10的排布方式均相同。

如图5所示，次级绕组的电磁体3以及携纱器底部的初级线圈11配合，次级绕组中的电磁体3通电后，变成与正上方的初级线圈11相同的磁极，产生斥力，初级线圈11受到向上的斥力带动驱动块向上运动，使携纱器实现悬浮。

一种采用一种纵横式编织机磁悬浮式驱动装置的驱动方法如下：次级绕组中的次级线圈6通电后，电磁体3产生磁性，通过控制次级线圈6的电流，使次级绕组产生与携纱器底部初级线圈11相同的磁极，两两相斥，实现携纱器的悬浮，通过控制所述次级线圈6的电流方向，使次级绕组变换磁极，与携纱器底永磁体10相互作用，产生纵横编制的驱动力，通过控制次级线圈6的电流的大小和频率，使携纱器每次运动一个工位后就在固定位置悬停，再次改变次级线圈6的电流方向时，携纱器可做反向运动回到原来的工位，由此反复控制次级线圈6电流方向，大小和频率，从而实现纵横编织。

如图6所示，实现驱动携纱器向左运动一个工位的过程原理如下：

次级绕组和驱动块上的永磁体10相互配合，通过改变次级绕组次级线圈6中电流的方向，使电磁体3不断在n、s磁极之间变换，假如使横向携纱器向左运动，携纱器底部永磁体10的s极被装配在次级绕组的靠近左边的电磁极n极所吸引，同时又被安装在次级绕组稍右的电磁体s极所排斥，驱动块在左边吸引力和右边斥力的作用下带动携纱器向左运动；携纱器到达两工位中间位置后，次级绕组的电流方向改变，次级绕组n极变为s极，s极变为n极，使得携纱器右下方电磁体3的s极对携纱器的永磁体10的s极产生向左的斥力，同时携纱器底部永磁体10的s极对右边的携纱器永磁体10的n极产生吸引力，这样，由于次级绕组磁极的转换就使得携纱器持续向同一个方向运动，从而使整排携纱器到达下一个工位，到达下一个工位后，再次通过改变电流方向，即可实现携纱器向右运动，使纵向携纱器做前后运动的原理同上述一样，由此，不断改变电流方向即可实现携纱器纵横向交错运动。

到达下一工位后，要实现携纱器向右运动，只需再次改变电流方向即可，驱动原理与上述的实现整排携纱器向左运动的原理类似，同时，纵向的前后驱动原理也是一样；所述携纱器的纵横驱动是通过改变电流方向来控制由次级绕组和携纱器底部永磁体来实现的，在携纱器运动过程中，通过调节次级线圈里交流电的频率和大小便可以调节携纱器的运动速度、行程，从而使携纱器运动到规定的位置后悬停。

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