專利名稱：具有回動聯(lián)動件和光電同步功能的高速紗線傳輸系統(tǒng)的制作方法
背景技術：
目前現(xiàn)有的劍桿織機與其它類型的織機存在本質(zhì)區(qū)別，即紗線穿過經(jīng)紗。在傳統(tǒng)的有梭織機中，大量的紗線由梭承載，穿過經(jīng)紗到達織機的另一端。
劍桿織機的主要優(yōu)點是紗線由主線軸牽引，減少了浪費，并且提高了速度。為了保持插入部件的剛性和紡織速度，在織機上設置兩根劍桿(rapier)，紗線在梭道中間傳輸。紗線由通常被稱為“送緯器”的部件送入，而由被稱為“接緯器”的部件收集起來。
為了有效地進行協(xié)調(diào)的編織，紗線必須被可靠地保持并能夠在中間被送緯器自由釋放。一些被稱為“負劍桿”的劍桿使用V字形的槽收集紗線，并在插入過程中依靠摩擦力支承紗線。其它裝置，更具體地說，由丹尼爾公司制造的裝置，被稱為“正劍桿”，并使用彈簧夾，該彈簧夾通過外指端按壓適當?shù)尼尫琶妫瑥亩诳棛C中心被打開。
負劍桿具有兩個主要缺點，首先，由于摩擦力和纖維剛性的關系，不是所有的紗線都可以紡織。其次，紗線在收集過程中必須穿過V形槽，因此會發(fā)生嚴重的磨損，導致材料浪費。
正劍桿的缺點是插入部件質(zhì)量很大，使得紡織的最大速度很低，導致生產(chǎn)率下降。外指端還會損壞經(jīng)紗，產(chǎn)生有缺陷的紗線。
在劍桿臂上安裝存貯能量裝置比如電容器和螺線管是不切合實際的，這是因為能量密度與質(zhì)量的比值很小。在所有的高速往復運動裝置中，質(zhì)量是一嚴重的阻礙因素，因為由公式F＝ma知，對于給定的力，當質(zhì)量增加時，加速度將下降。任何能量存貯都會大大增加裝置的慣性。
在一負劍桿織機中，頭部的加速度可以達到5000ms-2，相當于500倍的重力加速度。因此，任何重量的作用都相對于其重量的500倍。為了使正劍桿的夾持件在該作用力下保持閉合，使用了硬彈簧。該彈簧起到質(zhì)量塊的作用，使得在織機中心的開啟放慢，從而進一步限制運行速度。
當需要改變該裝置的狀態(tài)時，最好不需要克服閉合彈簧。而且，最好減小用來閉合并保持紗線的力。
高速裝置的又一特點是該裝置中的力使工件中產(chǎn)生變長和相應的形變。一些劍桿裝置使用桿插入到頭部中，而另一些裝置使用剛性帶，其優(yōu)選利用碳素纖維加強。這些剛性帶在加速度的作用下伸長，改變頭部的物理關系，因此使傳輸過程的速度受其限制。安裝較低速度織機需要考慮剛性帶的特點，并預先估計紡織速度。優(yōu)選能夠利用一些電器裝置動態(tài)調(diào)節(jié)織機的速度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，其包括輕型自鎖緊旋轉(zhuǎn)夾持件，其旋轉(zhuǎn)軸線與最大加速度的方向?qū)R；活動樞軸聯(lián)動件機構(gòu)，其將用于閉合自鎖緊夾持件的力轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诖蜷_所述夾持件的力；控制所述活動樞軸聯(lián)動件狀態(tài)變化的壓電觸發(fā)裝置，其中所述裝置在插入周期開始處充電，在織機中間處放電，從而改變所述系統(tǒng)的狀態(tài)；具有與所述壓電觸發(fā)裝置相連的光電晶體管的電路，從而當適當水平的光線引入所述裝置時，所述致動器放電。


圖1a和1b顯示旋轉(zhuǎn)夾持件的不同狀態(tài)。
圖2顯示使用三個基本聯(lián)動件的方法的第一步驟。
圖3顯示使用三個基本聯(lián)動件的方法的第二步驟。
圖4顯示使用三個基本聯(lián)動件的方法的第三步驟。
圖5是圖2、3和4中的機構(gòu)采用圓形板的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是一機構(gòu)的分解立體圖，用于說明使用平面雙壓電晶片元件或其它任何弱力致動器釋放強力裝置的方法。
圖6a和6b顯示圖6所示機構(gòu)的部件的角度。
圖7示出由致動器形成的電路。
圖8是本發(fā)明中使用的回動聯(lián)動件的另一實施例的分解立體圖。
圖9是圖8的聯(lián)動件在第一狀態(tài)下的正視圖。
圖10是圖8的聯(lián)動件在第二狀態(tài)下的正視圖。
圖11是圖8的聯(lián)動件在第三狀態(tài)下的正視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實施例。
首先考慮如圖1所示的旋轉(zhuǎn)夾持件。
在圖1中，有一繞樞軸(12)旋轉(zhuǎn)的圓柱體(10)，其旋轉(zhuǎn)軸線(14)處于插入過程的最大加速度的方向上。該圓柱體(10)的表面去掉圓周(15)的一適當大小的部分，以允許任何粗度的可紡織紗線進出。
適當形狀的夾持表面(16)被相對于樞軸(12)剛性固定，使其與圓柱體(10)的未去除表面干涉，但不與去除部分(15)發(fā)生干涉。
從去除部分到未去除部分(18)的過渡區(qū)的前角(leadingcorner)接觸夾持表面(16)，從而使接觸點不能移動到樞軸(12)的豎直正下方，并且優(yōu)選地，接觸線相對主樞軸(12)的中心線與豎直方向形成5-15°的角。
被引入兩個表面之間的間隙中的紗線(2)在開始時由一輕彈簧的扭力夾持，該輕彈簧可以是任何作用于圓柱體(10)的結(jié)構(gòu)，其未在圖中示出。由于夾持表面(16)和紗線(2)之間存在摩擦力，沿夾持件的旋轉(zhuǎn)方向(4)施加給紗線(2)的力產(chǎn)生扭矩。該扭矩轉(zhuǎn)化為一個由cosθ定義的豎直分量和水平分量，其中θ角是從中心到接觸點的接觸線相對豎直方向的相對角。淺角(shallow angle)意味著大部分力矩轉(zhuǎn)化為夾持力，從而與紗線(2)上的力成正比地增加對紗線(2)的夾緊力。
下面考慮通過改變強力彈簧和夾持件的關系從而使閉合壓力成為加速力而打開的方法。圖2-5是一組聯(lián)動件圖，并作為適合裝入劍桿織機典型包裝中的典型產(chǎn)品組件來說明該方法。
該裝置包括三個主聯(lián)動件，它們分別為夾持聯(lián)動件(20)，回動聯(lián)動件(30)和轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件(40)。
夾持聯(lián)動件(20)具有固定樞軸(21)，第一活動樞軸(22)和第二活動樞軸(23)。所述夾持圓柱體(10)被剛性連接到該聯(lián)動件上，并繞固定樞軸(21)的軸線旋轉(zhuǎn)。
回動聯(lián)動件(30)具有一個聯(lián)結(jié)樞軸(31)，其可旋轉(zhuǎn)地連接到上述夾持聯(lián)動件(20)的第一活動樞軸(22)上。在聯(lián)結(jié)樞軸(31)的一側(cè)有一活動樞軸(32)。這些樞軸都開有槽口，以允許其它部件的橫向運動，為了表述清楚，此處示出了聯(lián)結(jié)樞軸(31)。在聯(lián)結(jié)樞軸(31)的另一側(cè)有一回動交界面(33)，以便使回動聯(lián)動件(30)和夾持聯(lián)動件(20)的組合件能繞第一活動樞軸(22)旋轉(zhuǎn)，直到第二活動樞軸(23)接觸到回動交界面(33)。任何合適結(jié)構(gòu)的力產(chǎn)生器，比如彈簧，在該回動槽的同一側(cè)施加力作用，產(chǎn)生繞聯(lián)結(jié)樞軸(31)的旋轉(zhuǎn)力矩，該力在圖中用箭頭(35)表示。
轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件(40)具有一固定樞軸(41)，其可以與夾持聯(lián)動件(20)的固定樞軸(21)同軸，這樣比較方便，但不是必須。該轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件還具有一個可旋轉(zhuǎn)連接到回動聯(lián)動件(30)的活動樞軸(32)上的連接樞軸(42)。轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件(40)以這樣的方式構(gòu)造，即操作一合適的觸發(fā)裝置使連接樞軸(42)繞固定樞軸(41)自由旋轉(zhuǎn)，從而去除一活動表面上繞聯(lián)結(jié)樞軸(31)的力(35)。為了方便，在圖中用一簡單的轉(zhuǎn)動桿表示轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件(40)，但也可以由有源氣缸、斷彎頭機構(gòu)(knee-break mechanism)、凸輪或其它適合的裝置來實現(xiàn)轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件(40)的功能。
如果是轉(zhuǎn)動桿，則聯(lián)動件(40)利用常用鎖止件(50)可避免旋轉(zhuǎn)。
考慮在合適位置安裝有鎖止件(50)的裝置。力(35)產(chǎn)生繞聯(lián)結(jié)樞軸(31)的力矩。利用連接樞軸(42)固定活動樞軸(32)，從而阻止回動聯(lián)動件(30)的自由旋轉(zhuǎn)，因此，力(35)導致一個由聯(lián)結(jié)樞軸(31)施加的向上力。夾持聯(lián)動件(20)繞固定樞軸(21)自由旋轉(zhuǎn)，因此作用在聯(lián)結(jié)樞軸(31)上的力使夾持聯(lián)動件(20)沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。圖中未示出夾持面，但夾持面被設置成在夾持聯(lián)動件(20)的旋轉(zhuǎn)使第二活動樞軸(23)接觸回動交界面(33)之前合攏。當夾持面合攏時，夾持聯(lián)動件(20)的自由旋轉(zhuǎn)終止，通過聯(lián)動桿(30)繞聯(lián)結(jié)樞軸(32)的反向旋轉(zhuǎn)，該裝置達到平衡點，使第二活動樞軸(23)逆時針移向回動交界面(33)。該裝置被設計成在第二活動樞軸(23)實際接觸回動交界面(33)之前達到平衡點。
當希望將裝置的狀態(tài)從關閉變換到開啟時，可以利用任何合適的工具將鎖止件(50)退出。這使轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件(40)在由活動樞軸(32)施加的反作用力的作用下自由旋轉(zhuǎn)。失去固定反作用力表面使該機構(gòu)失去其平衡條件，之前由聯(lián)結(jié)樞軸(31)施加的向上的力變成繞活動樞軸(32)的力矩。因此，夾持聯(lián)動件(20)像回動聯(lián)動件(30)一樣繞聯(lián)結(jié)樞軸(31)順時針旋轉(zhuǎn)。第二活動樞軸(23)快速與回動交界面(33)合攏，從而使力(35)立即施加一個大的順時針力矩，使夾持聯(lián)動件(20)快速加速。
該裝置利用轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件(40)沿恢復力箭頭(48)的方向旋轉(zhuǎn)而復位。該過程的一個優(yōu)點是固定夾持面(16)和旋轉(zhuǎn)夾持面(10)之間的夾持壓力在這些面接觸后緩慢增加，減少紗線(2)上的瞬時應力。
上述機構(gòu)可以通過以板的方式將單個聯(lián)動件安置于另一聯(lián)動件頂部而方便地構(gòu)造。圖5示出與前述實施例相同的圓形板上的機構(gòu)，這些圓形板繞它們的軸線保持平衡以減小不期望的力的增加。
現(xiàn)在考慮壓電或電致收縮觸發(fā)裝置，為了簡便，以下簡稱為壓電裝置。
已知形狀為疊狀件或彎曲件的壓電裝置。所有壓電裝置的一個特點是它們用作電容器，是具有電極的絕緣陶瓷制品。
壓電裝置的又一個特點是它們運動量很小。這個特點的一個例外是已知的平面雙壓電晶片元件。平面雙壓電晶片元件致動器的特點是該裝置的力能力很小，通常最大值只有0.25N。
圖6說明了使用平面雙壓電晶片元件或其它任何弱力致動器釋放強力裝置的方法。具體地說，所說明的結(jié)構(gòu)可用于釋放本發(fā)明的轉(zhuǎn)臂聯(lián)動件(40)。
所要保持的基本力(60)通過任何合適的機構(gòu)產(chǎn)生。該機構(gòu)具有合適材料的斜面(62)。為了使該機構(gòu)釋放其存貯的能量，斜面(62)必須移過該致動器裝置的鎖止件(50)部分。斜面(62)可以被設計成任何方便的角度，但其由下式?jīng)Q定θ＞90-Atanμ+θ1其中θ是測得的垂直于力(60)角度，其在圖6a中標出。
μ是材料到鎖止件(50)的摩擦系數(shù)，通常為0.2，θ1是所需的加速度角度，通常為5°，但也可以是其它任何合適的角度。
當加速度角為5°時，力(60)的豎直分量F2大約為該力的0.0875倍，由公式F2＝F1tan(θ)計算。
鎖止件(50)部分被安裝在一彈性梁(70)上，該彈性梁(70)可旋轉(zhuǎn)地將其一端連接到固定點(71)上，而另一端在彈簧力(72)的作用下自由旋轉(zhuǎn)，彈簧力(72)起作用以推動鎖止件(50)部分接觸斜面(62)。
彈簧的彈性和該裝置的狀態(tài)是這樣的，豎直合力F2完全能夠使梁(70)彎曲得比鎖止件(50)和斜面(62)之間的干涉距離大。該情況下，該帶鎖止件(50)的裝置允許斜面(62)的自由移動。
在梁的自由端具有一交界面部分(75)，該交界面部分具有一個斜面(76)，該斜面(76)相對自由運動方向傾斜。
斜面(76)是這樣的，其產(chǎn)生從鎖止件(50)到傾斜銷的側(cè)傾力矩。該斜面的角度由下式?jīng)Q定θ1＝90-Atanμ其中θ1是在圖6b所示的點處測量的角度，μ是該材料與鎖止件(65)之間的摩擦系數(shù)，通常為0.2。
如果摩擦系數(shù)是0.2，則與水平方向的角度大約為11°。
一個聯(lián)鎖止件(80)被連接到任何一個能夠?qū)N(80)插入到斜面(76)下面的適合的壓電或電致收縮觸發(fā)裝置上。
插入該聯(lián)鎖止件改變了梁的剛度，從而使豎直合力F2不足以將鎖止件推出斜面(62)的通道，因此該裝置被鎖死。在高速振動裝置中，如果需要將該裝置運動到打開狀態(tài)的力是合力F2的若干倍，則這又是一顯著優(yōu)點。
壓電彎曲件必須由薄材料制成，因此其物理強度低。直接將銷(80)固定到致動器上將限制可被支承的向下力。因此，銷(80)優(yōu)選安裝平衡梁(81)上，該平衡梁(81)由于材料和幾何特性，所以質(zhì)量非常小，剛度很高，并具有一個樞軸(82)，因此該致動器必須有源以使銷(80)插入到鎖死面(76)的下面。
現(xiàn)在考慮供給壓電致動器能量問題。致動器(94)形成如圖7所示的電路。在織機的可接收部件的外側(cè)，任何適當形式的接觸(92)給致動器施加電壓，同時該機構(gòu)被保持在復位狀態(tài)。
該機構(gòu)根據(jù)所需運動加速和減速，在織機中心點處達到最小速度和最大加速度。同時，該致動器具有適合的光電晶體管(96)的陣列，它們優(yōu)選與不可見光例如利用紅外光工作。
機器(93)上的傳感器在部件到達中心之前檢測機器同步位置和確定適當?shù)慕嵌?。處理?95)施加一個依賴于織機旋轉(zhuǎn)速度的延遲，該處理器由任何合適的裝置確定，并發(fā)射一個與光電晶體管(96)的吸收光譜相匹配的發(fā)射器陣列(99)。發(fā)射器陣列(99)的閃爍使光電晶體管(96)導電并釋放壓電致動器(94)。當釋放壓電致動器后，致動器釋放如前所述的機構(gòu)。合適的交界面允許操作者調(diào)節(jié)觸發(fā)間隙，以補償被紡織紗線由于加速度和其本身性質(zhì)引起的部件變長。
下面參照附圖8說明本發(fā)明中使用的回動聯(lián)動件(30)的又一實施例。
圖8示出回動聯(lián)動件的一部分的分解立體圖。其包括一基本件110，該基本件110具有一在筒112的一端觀察時的底座111。筒的另一端在從筒112的旋轉(zhuǎn)軸線徑向偏移的位置處設置有致動器銷(114)。
銷(114)容置在聯(lián)結(jié)臂(117)上的槽(116)中。該槽位于臂(117)的適當位置處，取決于聯(lián)動件的布置和所需的力，但該情況下，其通常布置兩個銷(118)和(119)的中間。在該情況下，銷(119)比銷(118)長，但并不是必須這樣，其取決于其它聯(lián)動件布置的具體設計。
聯(lián)結(jié)臂(117)上的銷(118和119)分別容置在位于自由板(124)上的各自的槽(120)和(121)中，自由板(124)被固定在基本件(110)上。槽(120)具有十字槽(122)，其作用將在下面說明。
現(xiàn)在參照圖9，其示出圖8所示結(jié)構(gòu)的組裝狀態(tài)，相同的附圖標記表示相同的部件。圖9示出在基準位置處于靜止狀態(tài)的裝置，其中銷(119)由筒(112)上的銷(114)和銷(119)之間的彈簧偏壓到圖示位置。
電操作裝置比如壓電致動器安置于該機構(gòu)上面，并且被布置成能夠插入一閉鎖件的十字槽(122)并閉鎖。該閉鎖件與十字槽(122)很好地匹配，并在銷(118)遠離圖9所示的靜止位置處干涉銷(118)的運動。
圖10中，相同的附圖標記表示相同的部件，但此處筒(112)沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。這使聯(lián)結(jié)臂(117)繞銷(119)順時針旋轉(zhuǎn)，其反過來又由于十字槽(122)中沒有閉鎖件，而使銷(118)在槽(120)中突起。這樣，如果銷(119)被用作閉鎖用的引出件，筒(112)的旋轉(zhuǎn)不會使銷(119)有任何運動。
但是，如果該閉鎖件處于十字槽(122)中時，槽(120)中的銷(118)的運動被限制，因此筒(112)的順時針旋轉(zhuǎn)將導致聯(lián)結(jié)臂受力而逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而將槽(121)中的銷(119)提起，如圖11所示。
可以理解可以對上述機構(gòu)進行各種修改。例如，銷(118)和銷(119)都可以用作引出件，即筒(112)在一個方向上的運動可以根據(jù)電操作裝置的致動狀態(tài)轉(zhuǎn)化為一個或其它方向上的運動。而且，該筒可以由一例如可以用于鎖定螺栓中的滑塊代替，或由連接到一關鍵筒上的凸輪代替，從而提供需要機械栓和電子信號來進行操作的鎖死。
權利要求
1.一種用于劍桿織機上的劍桿，包括用于夾持紗線的夾持件；活動樞軸聯(lián)動件機構(gòu)，其將用于使所述夾持件沿第一方向運動的力轉(zhuǎn)化為使所述夾持件沿第二方向運動的力；壓電觸發(fā)裝置，其控制所述活動樞軸聯(lián)動件狀態(tài)的變化；連接到所述壓電觸發(fā)裝置上用于激發(fā)所述觸發(fā)裝置的電路。
2.如權利要求1所述的劍桿，其中所述電路包括一感光元件，其作用是當引入預定水平的光時激發(fā)所述觸發(fā)裝置。
3.如權利要求1或2所述的劍桿，其中所述夾持件是旋轉(zhuǎn)夾持件，其旋轉(zhuǎn)軸線與最大加速度的方向?qū)R。
4.如前面任一權利要求所述的與所述旋轉(zhuǎn)夾持件連接起來的樞軸聯(lián)動件機構(gòu)，包括繞第一固定樞軸旋轉(zhuǎn)的第一聯(lián)動件，所述第一聯(lián)動件被剛性連接到所述旋轉(zhuǎn)夾持件上，使所述夾持件也繞所述固定樞軸旋轉(zhuǎn)；第二聯(lián)動件，其可旋轉(zhuǎn)地連接到所述第一聯(lián)動件上的第一樞軸位置；第三聯(lián)動件，其具有繞第二固定樞軸旋轉(zhuǎn)的聯(lián)結(jié)樞軸，并可旋轉(zhuǎn)地連接到所述第二聯(lián)動件上的一活動樞軸上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于劍桿織機的劍桿，其包括輕型自鎖緊旋轉(zhuǎn)夾持件，其旋轉(zhuǎn)軸線與最大加速度的方向?qū)R；活動樞軸聯(lián)動件機構(gòu)，其將用于閉合自鎖緊夾持件的力轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诖蜷_所述夾持件的力；控制所述活動樞軸聯(lián)動件狀態(tài)變化的壓電觸發(fā)裝置，其中所述裝置在插入周期開始處充電，在織機中間處放電，從而改變所述系統(tǒng)的狀態(tài)；具有與所述壓電觸發(fā)裝置相連的光電晶體管的電路，從而當適當水平的光線引入所述裝置時，所述致動器放電。
文檔編號D03D47/23GK1555438SQ02818212
公開日2004年12月15日 申請日期2002年9月17日 優(yōu)先權日2001年9月17日
發(fā)明者西蒙·鮑威爾, 保羅·邁克爾·韋弗, 西蒙 鮑威爾, 邁克爾 韋弗 申請人:Pbt(Ip)有限公司