磁悬浮驱动织针选针方法及装置

摘要

本发明提出一种磁悬浮驱动织针选针方法及装置，它将传统的编织结构中的提花片、挺针片、织针和三角融为一体，织针在动作过程中，与针壳底座不存在冲击摩擦和侧向力，可以实现高速、可悬浮控制式的织针“三工位”运动，具有结构简单，成本低，使用寿命长等特点。

权利要求

1.磁悬浮驱动织针选针装置，包括织针、针壳、永磁体、位移传感器、电磁驱动装置与控制系统，织针安装在圆筒形的针壳中，织针的底部为圆柱体，织针的头部为矩形；其特征在于：所述针壳内部有向内凸出的织针径向支撑面；所述永磁体为圆盘形，永磁体安装在织针的底部、且与织针底部同轴；所述位移传感器由动极片及固定极片组成，动极片镀在织针中段的外表面上，针壳中部内侧有二个嵌入式固定极片；所述针壳的底部是电磁驱动装置，安装在织机上的控制系统有导线与电磁驱动装置及针壳上的固定极片相连接；电磁驱动装置的上表面粘贴有橡胶片；所述动极片与固定极片之间的位置关系是：在织针底部永磁体与电磁驱动装置上表面橡胶片接触的原始状态时，第一个固定极片位于动极片上方，第二个固定极片位于第一个固定极片上方，织针在针壳内部可上下滑动。

2.如权利要求1所述的磁悬浮驱动织针选针装置，所述的位移传感器为差动式电容位移传感器，由固定极片和动极片组成，固定极片和动极片为圆筒状同心结构，固定极片嵌入针壳中部内侧；其特征在于：嵌入针壳内侧的固定极片为圆环状，圆环内表面自外向圆心的径向依次镀有圆环型的陶瓷材料基底、金属银镀层、金属铑镀层和聚乙烯镀层，沿轴方向上，还有三个等电位环镀层将上述圆环型镀层隔离分开；镀在织针中段外表面上的动极片，自外圆柱面向圆心的径向，依次是圆环型的金属铑镀层、金属银镀层和陶瓷材料基底。

3.磁悬浮驱动织针选针方法，其特征在于：是采用磁悬浮方法，驱动织针电子选针装置由第一工位上升至第二工位或者第三工位之后再回到第一工位的方法；所述第一工位是指织针底部永磁体与电磁驱动装置上表面橡胶片相接触时的位置，所述第二工位是指织针上的动极片与针壳内的第一个固定极片接近时的位置，第二工位高于第一工位，所述第三工位是指织针上的动极片与针壳内的第二个固定极片接近时的位置，第三工位高于第二工位；工作中由织机的控制系统向织针装置中的电磁驱动装置加载对应的电流，电磁驱动装置通电后产生的磁场与织针底部的永磁体磁场为同极性，排斥织针底部的永磁体，推动织针沿着针壳的轴向上升，同时位移传感器检测织针的位移信号送入到控制系统，控制织针到达指定的第二工位或者是第三工位，并悬停在第二工位或第三工位一个时段后，控制系统再断开电磁驱动装置电源，织针因底部永磁体与电磁驱动装置的铁芯之间吸引力以及织针自身重力作用，快速下落到第一工位，周而复始；调节电磁驱动装置的驱动电流大小，即可控制织针悬停在第二工位或第三工位位置。

说明书

磁悬浮驱动织针选针方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种磁悬浮驱动织针选针方法及装置，具体为针织电脑提花圆纬机的织针选针方法及装置，属纺织机械产品技术领域。

背景技术

[0002] 在纺织机械中，提花大圆机是在织物上进行提花，从而编织各种各样的花型及图案设备，主要由给纱机构、成圈机构、牵拉卷曲机构、传动机构和辅助机构组成，织针的选针方法及构造的设计，是现代新型织机技术改进的方向，已有公知的针织电脑提花圆纬机的电子选针装置主要为电磁式和压电式，它们均是利用三角凸轮、提花片、挺针片等机械零部件实现选针，由于织针靠与三角凸轮的接触来实现上下编织运动，因此，编织机构存在三角凸轮对织针造成冲击摩擦和侧向力。随着针织机转速的不断提高（如电脑提花圆纬机一般在15-20rpm左右，选针刀片频率在100Hz内），对织针和三角凸轮的性能要求更高，当织针和三角凸轮本身的强度、耐磨性等达到了极限程度时，就限制了转速的进一步提高。据资料统计，目前国内外企业主要是集中在织针的材料耐磨性、热处理工艺和织针外型细节改进设计等方面，而没有对织针驱动原理及结构进行任何改变。无接触式采用磁悬浮原理驱动织针的高速选针方法及装置，未见于已有专利及相关技术文献中。

发明内容

[0003] 本发明针对背景技术所述问题，提出一种磁悬浮驱动织针选针方法及装置，它将传统的编织结构中的提花片、挺针片、织针和三角融为一体，织针在动作过程中，与针壳底座不存在冲击摩擦和侧向力，可以实现高速、可悬浮控制式的织针“三工位”运动，具有结构简单，成本低，使用寿命长等特点。

[0004] 本发明的技术方案是：磁悬浮驱动织针选针装置，包括织针、针壳、永磁体、位移传感器、电磁驱动装置与控制系统，织针安装在圆筒形的针壳中，织针的底部为圆柱体，织针的头部为矩形；其特征在于：所述针壳内部有向内凸出的织针径向支撑面；所述永磁体为圆盘形，永磁体安装在织针的底部、且与织针底部同轴；所述位移传感器由动极片及固定极片组成，动极片镀在织针中段的外表面上，针壳中部内侧有二个嵌入式固定极片；所述针壳的底部是电磁驱动装置，安装在织机上的控制系统有导线与电磁驱动装置及针壳上的固定极片相连接；电磁驱动装置的上表面粘贴有橡胶片；所述动极片与固定极片之间的位置关系是：在织针底部永磁体与电磁驱动装置上表面橡胶片接触的原始状态时，第一个固定极片位于动极片上方，第二个固定极片位于第一个固定极片上方，织针在针壳内部可上下滑动。其有益效果是：设定织针在原始状态时为第一工位、织针上的动极片与针壳内的第一个固定极片接近时的位置为第二工位、织针上的动极片与针壳内的第二个固定极片接近时的位置为第三工位，工作中利用磁悬浮方法，磁力推动织针由第一工位上升至第二工位或第三工位悬停一个时段后，再回到第一工位，周而复始，实现高速、可悬浮控制式的织针“三工位”运动，避免现有技术的选针装置对织针造成的冲击摩擦和侧向力。

[0005] 如上所述的磁悬浮驱动织针选针装置，所述的位移传感器为差动式电容位移传感器，由固定极片和动极片组成，固定极片和动极片为圆筒状同心结构，固定极片嵌入针壳中部内侧；其特征在于：嵌入针壳内侧的固定极片为圆环状，圆环内表面自外向圆心的径向依次镀有圆环型的陶瓷材料基底、金属银镀层、金属铑镀层和聚乙烯镀层，沿轴方向上，还有三个等电位环镀层将上述圆环型镀层隔离分开；镀在织针中段外表面上的动极片，自外圆柱面向圆心的径向，依次是圆环型的金属铑镀层、金属银镀层和陶瓷材料基底。其有益效果是：金属铑镀层有助于降低极片的温度系数，并提高电极的导电性及相对密封性，聚乙烯镀层有利于提高介质常数及增大电容值，等电位环有利于减少边缘效应对电容装置的影响。

[0006] 磁悬浮驱动织针选针方法，其特征在于：是采用磁悬浮方法，驱动织针电子选针装置由第一工位上升至第二工位或者第三工位之后再回到第一工位的方法；所述第一工位是指织针底部永磁体与电磁驱动装置上的橡胶片相接触时的位置，所述第二工位是指织针上的动极片与针壳内的第一个固定极片接近时的位置，第二工位高于第一工位，所述第三工位是指织针上的动极片与针壳内的第二个固定极片接近时的位置，第三工位高于第二工位；工作中由织机的控制系统向织针装置中的电磁驱动装置加载对应的电流，电磁驱动装置通电后产生的磁场与织针底部的永磁体磁场为同极性，排斥织针底部的永磁体，推动织针沿着针壳的轴向上升，同时位移传感器检测织针的位移信号送入到控制系统，控制织针到达指定的第二工位或者是第三工位，并悬停在第二工位或第三工位一个时段后，控制系统再断开电磁驱动装置电源，织针因底部永磁体与电磁驱动装置的铁芯之间吸引力以及织针自身重力作用，快速下落到第一工位，周而复始；调节电磁驱动装置的驱动电流大小，即可控制织针悬停在第二工位或第三工位位置。其有益效果是：本发明突破了传统针织机械在提升编织机构性能时所受机构及原理上的制约，具有高速度，高效率，低成本特点。 [0007] 附图说明

[0008] 附图1为本发明实施例织针外观图；

[0009] 附图2为图1之左视图；

[0010] 附图3为图1轴侧剖视图；

[0011] 附图4为位移传感器内部示意图。

具体实施方式

[0012] 附图中的标记：

[0013] 附图1、附图2中，1—织针，3—针壳。

[0014] 附图3中，2—固定极片，2’—固定极片，3—针壳，4—电磁驱动装置，5—永磁体，6—动极片，7—径向支撑面，8—橡胶片。

[0015] 附图4中，2—固定极片A，9—等电位环，10—陶瓷材料基底，11—银镀层，12—铑镀层，13—聚乙烯镀层，14—陶瓷材料基底，15—银镀层，16—铑镀层。

[0016] 以下结合附图对本发明实施例进一步说明：

[0017] 如附图1和2所示，为电脑提花圆纬机的中间织针，其余的还有外侧织针和内侧织针，内、外侧织针只是织针头部为直角折弯形状，其底部均为圆柱体截面，织针头部截面为矩形，本发明仅以中间织针为例进行实施例说明即可。

[0018] 磁悬浮驱动织针选针装置，由织针1、针壳3、永磁体5、位移传感器、电磁驱动装置4与控制系统组成，织针1安装在圆筒形的针壳3中，织针1的底部为圆柱体截面，织针1的头部为矩形截面。针壳3内部有向内凸出的织针径向支撑面7；永磁体5为圆盘形，永磁体
5安装在织针1的底部，且与织针1底部同轴；位移传感器由动极片6及固定极片2和2’组成，动极片6镀在织针中段的外表面上，针壳3中部内侧有二个嵌入式固定极片2和2’；针壳3的底部是电磁驱动装置4，安装在织机上的控制系统有导线与电磁驱动装置4及针壳3上的固定极片2和2’相连接；电磁驱动装置4的上表面粘贴有橡胶片8。动极片6与固定极片之间的位置关系是：在织针底部永磁体5与电磁驱动装置4上表面橡胶片8接触的原始状态时，第一个固定极片2’位于动极片6上方，第二个固定极片2位于第一个固定极片
2’上方。

[0019] 参见附图4，位移传感器为差动式电容位移传感器，由固定极片2、2’和动极片组成（图中只画出固定极片2，2’与2相同），固定极片2和动极片为圆筒状同心结构，固定极片2嵌入针壳3中部内侧，固定极片2为圆环状，圆环内表面自外向圆心的径向，依次镀有圆环型的陶瓷材料基底10、金属银镀层11、金属铑镀层12和聚乙烯镀层13，沿轴方向上，还有三个等电位环镀层9将上述圆环型镀层隔离分开；镀在织针1中段外表面上的动极片，自外圆柱面向圆心的径向，依次是圆环型的金属铑镀层16、金属银镀层15和陶瓷材料基底14。

[0020] 本发明磁悬浮驱动织针选针方法，其动作过程如下：原始状态时，织针1垂直位于针壳3中，其径向有针壳3内的径向支撑面7支撑，织针1的下端永磁体5与电磁驱动装置4上粘贴的橡胶片8相接触，此即为织针1的第一工位；当织机控制系统向织针1中的电磁驱动装置4加载对应的电流时，电磁驱动装置4通电，产生与织针1底部的永磁体5相同极性磁场，该磁场排斥永磁体5带动织针1沿着针壳3的轴向上升，当织针1上的动极片6与针壳3内的第一个固定极片2’接近时（第二工位），控制系统检测到织针1的位移信号处于第二工位，此时织针1悬停在第二工位，悬停时间为设置值，当工艺要求织针1继续上升时，控制系统则加大驱动电流，织针1向上升，同样的，当织针1上的动极片6与针壳3上的第二个固定极片2接近时（第三工位），控制系统检测到织针1的位移信号处于第三工位，此时织针1悬停在第三工位，并按工艺要求悬停在第三工位一定时间。织针1悬停在在第二工位或第三工位一定时间并完成作业后，控制系统断开电磁驱动装置4电源，织针1因底部永磁体5与电磁驱动装置4的铁芯之间吸引力、还有织针自身重力的叠加作用，使得织针1快速下落到初始位置(第一工位)，周而复始，调节电磁驱动装置的驱动电流，即可控制织针的悬停位置，本发明突破了传统针织机械在提升编织机构性能时所受机构及原理上的制约，具有高速度，高效率，低成本特点。

[0021] 本发明实施例中，织针1在各工位的悬停时间～4ms，其定位精度为0.2mm，织针工作频率（上下往复运动的频率）不小于100Hz，往复工作行程约10mm。

[0022] 以下为本发明实施例与传统电脑提花机（采用八级选针装置）的效率比较：

[0023] 设传统提花机中共有2256根织针，每8根织针为一组，有72路纱线，即有72套选针器及三角（凸轮）等选针机构。提花机采用的是八段压电陶瓷选针器，其最高动作频率为100HZ，即也是选针刀的动作频率，假设针筒转速为15r/min，即每秒1/4转。经计算，采用选针刀的圆纬机，该选针器最高频率转换为织针的动作频率是24Hz。如果采用本发明的悬浮式织针，由于不再有中间的传动机构，而由电磁力直接控制织针运动，根据针织工艺可知，织针完成一次编织动作，最短的时间为6ms，也就是织针动作频率为167Hz，两相比较，本发明织针的效率提高了6倍多，根据磁悬浮技术的理论及其应用，这个效率从理论上是可行的。

[0024] 另一方面，由于磁悬浮织针不存在刚性冲击和冲击摩擦，在同等材料下，织针的寿命肯定要比传统的长许多倍。