用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止装置和方法
阅读说明：本技术 用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止装置和方法 (Gripper projectile stopping device and method for ultra wide web shuttle loom ) 是由 张弛 刘念 郭帅 吴晓光 宛张灵 陈思远 于 2020-10-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于纺织设备技术领域,公开了一种用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止及悬浮装置和方法,包括电磁感应投梭制梭装置、电磁感应悬浮轨道和片梭；所述电磁感应投梭制梭装置共设置有两个,两个电磁感应投梭制梭装置分别位于电磁感应悬浮轨道两侧。本发明采用电磁感应装置提高织机车速,替代扭轴投梭,简化织机结构,减小片梭载荷,降低片梭启动加速度,精准控制片梭投梭速度；提高投梭效率和规则性；减小织机震动及噪音；采用电磁感应轨道使片梭悬浮,减小片梭摩擦力以增加织机门幅；在引纬过程中片梭仍受到电磁轨道控制,使得纬线张力属于受控状态,减小纬线退捻和收缩；取消导梭片,减少经线摩擦。(The invention belongs to the technical field of textile equipment, and discloses a projectile projection stopping and suspending device and method for an ultra-wide web shuttle loom, which comprises an electromagnetic induction projectile shuttle making device, an electromagnetic induction suspending track and a projectile; the electromagnetic induction picking and shuttle making devices are two in number and are respectively positioned on two sides of the electromagnetic induction suspension track. The invention adopts the electromagnetic induction device to improve the loom speed, replaces the torsion shaft to pick the shuttle, simplifies the loom structure, reduces the loading of the gripper shuttle, reduces the starting acceleration of the gripper shuttle and accurately controls the picking speed of the gripper shuttle; the picking efficiency and the regularity are improved; the vibration and the noise of the loom are reduced; the gripper is suspended by adopting an electromagnetic induction track, and the friction force of the gripper is reduced to increase the width of the loom; in the weft insertion process, the gripper is still controlled by the electromagnetic track, so that the tension of the weft is in a controlled state, and the untwisting and contraction of the weft are reduced; and 3, removing the guide shuttle and reducing the friction of the warp.)
技术领域
本发明属于纺织设备技术领域，尤其涉及一种用于超宽幅片梭织机的片梭 投射制止及悬浮装置和方法。
背景技术
片梭织机投梭动力来自扭轴加扭时贮存的弹性位能，然后由投梭棒迅速摆 回，将片梭瞬间击出。而制梭过程由油压缓冲块实现，片梭依次完成选梭、投 梭、制梭、交接后实现一次经纬纱线编织动作循环。
传统片梭织机仍存在以下缺点：
1)传统片梭织机虽然车速低，片梭的飞行速度很快，如意达公司生产的 PH200型的片梭飞行速度可达42.3m/s。片梭织机的启动加速度约为剑杆织机的 1020倍。如意达公司生产的P7300HP打纬力最高达15000牛顿/米，但片梭和扭 轴承受的载荷较大，使得片梭的寿命降低。
2)在织造过程中，片梭的梭头、梭尾被反复敲击而高速穿引纬纱，因此片 梭壳体不仅要求制作精度高，还要求具有较高的表面光洁度、硬度和平衡性。 一般要求片梭壳体的表面粗糙度Ra≤0.1。
3)相较于剑杆引纬运动，片梭织机启动加速度大，片梭织机的启动加速度 约为剑杆织机的1020倍。如果投梭扭力过大，或者纬纱有弱捻或细节，那么张 力杆上升时极易将纬纱拉断。除了片梭受到的由投放机构施加的脉冲推力外， 还存在设计一种(扭轴机构)产生足够强但不过大的推力的适当机构的复杂性。
4)当扭轴打击力没有对称的作用在片梭上时，片梭的轨迹受到侧向震动， 该侧向震动由片梭在其滑动的引导件控制，使得投梭的效率和规则性变差。
5)扭轴的投梭效率低扭轴投梭的最大的理论机械效率为18.3％。
6)击梭制梭易引起震动及噪音。
7)片梭在引纬的过程中，其运动趋势程由强变弱的递减，由此存在一定的 极限织造宽度，无法满足较大织造宽度的需求。
8)在织造过程中，经纱在在导梭片反复的摩擦作用下，浆膜会逐步破坏， 从而对经纱失去保护作用，于是摩擦物体将一些纤维从纱线中抽拔出来，引起 纱线上的纤维相互滑移，某些纤维局部拉伸破坏，产生不可恢复的伸长，随着 循环次数的增加和磨损作用的逐步积累，经纱抵抗断裂的能力逐步下降，直至 不能承受外力而断裂。
针对以上1)～6)的问题，意达的CN 106012242公布了另一种结构的电磁 引纬装置，此种解决方案提供使用多个线圈沿着片梭的投放轨迹相继的布置成 串，这些线圈以线圈组的形式相继的激活产生电磁吸引的效果，此种装置解决 了以往电磁装置存在无法达到与扭轴投梭速度相当的问题并且解决了电磁线圈 应焦耳效应造成的损耗使得系统效率较低的问题，但是该专利的电磁装置本质 上属于电磁线圈炮的一种磁阻电磁发射装置，线圈型电磁发射技术存在低空气 磁导率导致了线圈绕组电流大和发热严重的问题，能量转换效率低导致了脉冲 功率电源容量大的缺点。为了满足不同织造宽幅的需求，要求投梭装置可以改 变电磁线圈电流的大小来改变投梭的速度，此专利并未说明如何改变投梭的速度。如要改变电磁线圈内电流的大小，需要增加或减小电源电压，因此此电磁 装置不适合用于改变投梭的速度。
针对1)～7)的问题，专利CN 110485035公开了一种变磁阻磁悬浮引纬 装置，但此种装置在实际织造过程中并无法达到与机械投放的片梭相当的速度， 其次此种装置需要与筘座安装在一起，随筘座一起做打纬运动。在高频率的震 动下，此装置的结构强度无法得到保证。另外此种导梭片的结构在退纬的时候 会极易造成纬线卡在导梭片的槽里。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)CN 106012242线圈型电磁发射技术存在低空气磁导率导致了线圈绕 组电流大和发热严重的问题，能量转换效率低导致了脉冲功率电源容量大的缺 点
(2)专利CN 110485035此种装置在实际织造过程中并无法达到与机械投 放的片梭相当的速度，其次此种装置需要与筘座安装在一起，随筘座一起做打 纬运动。在高频率的震动下，此装置的结构强度无法得到保证。另外此种导梭 片的结构在退纬的时候会极易造成纬线卡在导梭片的槽里。
解决以上问题及缺陷的难度为：
针对专利CN 106012242的缺陷，解决的难点在于如何避免低空气磁导率， 减小电磁线圈的漏磁以提高能量转化效率。如何以更可控的方法来调节电磁装 置的投梭速度。
针对专利CN 110485035的缺陷，解决的难点在于如何将引纬装置与筘座分 离，使得引纬装置不随筘座运动。
解决以上问题及缺陷的意义为：
针对专利CN 106012242的缺陷，解决的意义在于避免低空气磁导率提高能 量转化效率，使得线圈中的电流不至于过大导致线圈过热。减小脉冲功率电源 容量。通过改变电磁投梭装置中电磁线圈中交流电的频率使得片梭的投梭的速 度可以得到控制。
针对专利CN 110485035的缺陷，解决的意义在于将引纬装置与筘座分离， 引纬装置不随筘座运动，使得引纬装置的强度得到了保证。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于超宽幅片梭织机的片梭 投射制止及悬浮的装置和方法。
本发明是这样实现的，一种用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止及悬浮装 置包括：
电磁感应投梭制梭装置、电磁感应悬浮轨道和片梭；
所述电磁感应投梭制梭装置共设置有两个，两个电磁感应投梭制梭装置分 别位于电磁感应悬浮轨道两侧。
进一步，所述电磁感应投梭制梭装置包括非磁性骨架和缠绕在非磁性骨架 外侧的多组绕组线圈，所述绕组线圈以Halbach阵列排布。
进一步，所述电磁感应悬浮轨道包括N组电磁模块，电磁模块数量由织机 有效引纬宽幅来决定，每组电磁模块由三对电磁线圈和三个U型铁芯构成。
进一步，所述电磁感应悬浮轨道里侧上端通过螺栓固定有光电传感器，光 电传感器位于每组电磁模块之间。
进一步，所述电磁线圈由李兹线紧密缠绕在线圈架上制成电磁轨道所用线 圈，呈螺线管结构。
进一步，所述非磁性骨架材料为铝、铜、石墨烯或其他导电能力强的非磁 性材料。
进一步，所述片梭为铝、铜、石墨烯或其他导电能力强的非磁性材料。
本发明的另一目的在于提供一种用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止及悬 浮装置的控制方法，所述用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止及悬浮装置的控 制方法包括：
步骤一，在引纬开始时，电磁感应投梭制梭装置通电将片梭弹射进由经纱 形成的梭口，片梭靠惯性继续向前飞行；
步骤二，位于电磁感应悬浮轨道中的光电传感器检测到片梭从上方经过后， 电磁感应悬浮轨道中相应的电磁线圈通电，电磁线圈通电后产生悬浮力和一个 向前的推进力；
步骤三，当片梭穿出梭口到达对侧电磁感应投梭制梭装置后，对侧电磁感 应投梭制梭装置通电，形成一个反向的行波磁场，在电磁力的作用下片梭减速， 最终静止在梭箱，梭箱位于电磁感应投梭制梭装置两端。
本发明另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和 处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时， 使得所述处理器执行如下步骤：
在引纬开始时，电磁感应投梭制梭装置通电将片梭弹射进由经纱形成的梭 口，片梭靠惯性继续向前飞行；
位于电磁感应悬浮轨道中的光电传感器检测到片梭从上方经过后，电磁感 应悬浮轨道中相应的电磁线圈通电，电磁线圈通电后产生悬浮力和一个向前的 推进力；
当片梭穿出梭口到达对侧电磁感应投梭制梭装置后，对侧电磁感应投梭制 梭装置通电，形成一个反向的行波磁场，在电磁力的作用下片梭减速，静止在 梭箱中。
本发明另一目的在于提供一种搭载所述用于超宽幅片梭织机的片梭投射制 止及悬浮装置的梭织机。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
本发明采用电磁感应投梭装置减小电磁装置气隙，绕组以halbach阵列排布， 避免低空气磁导率，提高能量转化效率，使得线圈中的电流不至于过大导致线 圈过热。减小脉冲功率电源容量。通过改变电磁投梭装置中电磁线圈中交流电 的频率使得片梭的投梭的速度可以得到控制。提高投梭效率和规则性。减小织 机震动及噪音。采用电磁感应轨道使片梭悬浮，减小片梭摩擦力以增加织机门 幅。将引纬装置与筘座分离，引纬装置不随筘座运动，使得引纬装置的强度得 到了保证。取消导梭片，减小经线摩擦。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所 需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止及悬浮装 置的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的电磁感应投梭制梭装置的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的电磁感应悬浮轨道的结构示意图。
图中：1、电磁感应投梭制梭装置；2、电磁感应悬浮轨道；3、片梭；4、 经线；5、纬线；6、非磁性骨架；7、绕组线圈；8、电磁线圈；9、U型铁芯； 10、织物。
图4是本发明实施例提供的片梭在引纬阶段的速度示意图。
图5是本发明实施例提供的电磁感应投梭制梭装置磁力线分布图。
图6是本发明实施例提供的电磁感应轨道通电瞬间片梭悬浮高度随时间变 化曲线图。
图7是本发明实施例提供的电磁仿真软件maxwell仿真出来的片梭所受的 悬浮力随时间的变化状态示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于超宽幅片梭织机的片梭 投射制止及悬浮装置和方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止及 悬浮装置包括：
电磁感应投梭制梭装置1、电磁感应悬浮轨道2和片梭3；
电磁感应投梭制梭装置1共设置有两个，两个电磁感应投梭制梭装置1分 别位于电磁感应悬浮轨道2两侧。片梭为铝、铜、石墨烯或其他导电能力强的 非磁性材料。
如图2所示，本发明实施例中的电磁感应投梭制梭装置1包括非磁性骨架6 和缠绕在非磁性骨架6外侧的多组绕组线圈7，绕组线圈7以Halbach阵列排布。 非磁性骨架材料为铝、铜、石墨烯或其他导电能力强的非磁性材料。
如图3所示，本发明实施例中的电磁感应悬浮轨道2包括N组电磁模块， 电磁模块数量由织机有效宽幅来决定，每组电磁模块由三对电磁线圈8和三个U 型铁芯9构成。
电磁感应悬浮轨道2里侧上端通过螺栓固定有光电传感器。
电磁线圈由李兹线紧密缠绕在线圈架上制成电磁轨道所用线圈，呈螺线管 结构。
本发明在使用时，在引纬开始时，电磁感应投梭装置通电将片梭弹射进由 经纱形成的梭口。片梭靠惯性继续向前飞行。此时位于电磁感应轨道中的光电 传感器检测到片梭从上方经过后，会打开电磁悬浮轨道中相应的电磁线圈使之 通电。电磁线圈通电后会产生悬浮力和一个向前的推进力。当片梭穿出梭口到 达对侧电磁感应投梭制梭装置后，对侧电磁感应投梭制梭装置通电，形成一个 反向的行波磁场，在电磁力的作用下片梭减速，最终静止在梭箱中。梭子在各 个阶段的速度如图4所示。
电磁感应投梭制梭装置1在非磁性的骨架上缠绕三相线圈绕组，当线圈通 入三相对称交变电流后，会在气隙中产生运动的行波磁场，行波磁场在次级导 体板中感应出涡流，涡流磁场与初级行波磁场方向相反，涡流磁场与初级行波 磁场相互作用实现片梭投射和制止。由于线圈绕组无铁芯，故绕组线圈通电后 产生的，只能通过空气流通，而空气中的漏磁很大，无法将磁场集中起来，同 时当初级线圈通入较大的电流后会产生很强的磁场，会对周围环境造成很大额 度电磁辐射，因此运动磁场电磁Halbach阵列产生的磁场有如下要求：1.能够 产生运动的行波磁场；2.能够产生强磁场的同时实现自屏蔽，即磁单极性。图5 为电磁仿真软件maxwell仿真出来的电磁感应投梭制梭装置通电时产生的磁力 线分布图。从图中可知，电磁线圈内侧产生的磁力线密度较大，电磁感应装置 外部产生的磁力线密度较小，满足磁单极性的要求。当对各相电磁线圈分别通 入电角度相差120度的电流时，即可在片梭运动方向上产生运动的行波磁场。
电流流过电磁感应悬浮轨道2的电磁线圈，在附近产生磁场。在电磁线圈 中放入一个U型铁芯，铁芯导磁率较高，可以集中并强化磁场及其磁通的变化， 以实现用较小传导电流激发强大磁场的目的。将电磁线圈和铁芯看做整体，通 入交变电流A，当A变化时，电磁线圈会产生交变的磁场，穿过放置在线圈上 方的片梭的磁通量不断变化，在片梭中产生感应涡流B。涡流A与涡流B具有 一定的相位差，产生与原磁场方向相反的感生磁场，即使片梭受一个向上的磁 场力。当磁场力与片梭的重力平衡时，片梭悬浮于线圈上空。图6为电磁仿真 软件maxwell仿真的电磁感应轨道通电瞬间片梭悬浮高度随时间变化的曲线图。 从图中可以看出，片梭随着时间的增加悬浮高度也随之上升，最后稳定的悬浮 在某一高度。
本发明还提供一种用于超宽幅片梭织机的片梭投射制止及悬浮装置的控制 方法，包括：
步骤一，在引纬开始时，电磁感应投梭制梭装置通电将片梭弹射进由经纱 形成的梭口，片梭靠惯性继续向前飞行；
步骤二，位于电磁感应悬浮轨道中的光电传感器检测到片梭从上方经过后， 电磁感应悬浮轨道中相应的电磁线圈通电，电磁线圈通电后产生悬浮力和一个 向前的推进力；
步骤三，当片梭穿出梭口到达对侧电磁感应投梭制梭装置后，对侧电磁感 应投梭制梭装置通电，形成一个反向的行波磁场，在电磁力的作用下片梭减速， 最终静止在梭箱中。
下面结合具体原理分析对本发明作进一步描述。
交流感应磁悬浮是利用洛伦兹力实现片梭的悬浮。假设电磁线圈中通入的 电流为
式中w为电流的角频率，w＝2πf，f为电流的频率。
假设片梭中的感应电流为均匀分布，则片梭中的感应电流大小可以表示为：
为电磁线圈中的电流与片梭中的感应电流之间的相位差。
由基尔霍夫定律可将片梭中回路的电压方程表示为：
式中R2为片梭的电阻，L2为片梭的自感系数，M为电磁线圈与片梭之间 的互感系数。
将式(1)(2)带入式(3)可得片梭中的感应电流为
假设电磁线圈半径为R，长度为L，匝数为n,则片梭所受磁场强度的径向分 量为：
B(t)＝μ0 2nI1Ksin(wt) (5)
式中μ0为空气磁导率，K为偏离中心轴线的距离参数。
片梭收到轴向的周期力可以表示为：
式中rc为片梭周长半径。
图7为电磁仿真软件maxwell仿真出来的片梭所受的悬浮力随时间的变化 状态。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上； 术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、 “头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关 系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元 件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明 的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不 能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明 的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的 保护范围之内。
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