本發明涉及一種大容量恒張力送經系統及其布紗方法，屬于織物領域。

背景技術：

三維織物結構是在2D織物結構基礎上發展起來的，三維機織工藝是最先研制多層纖維厚重織物的工藝，可制備板塊狀預成型體。然而現有的三維機織工藝存在無法連續送經、紗線與紗線之間的糾纏磨損、經紗排列層次清晰度差等問題，且隨著三維機織預成型體的發展，對其低成本、快速成型和連續制造技術的要求日趨迫切，原有的三維機織經紗定長的制備方法已不能滿足該領域的需求。因此，需要開發一種三維機織物大容量恒張力送經系統及其布紗方法來適應機織預成型體的市場需求。

技術實現要素：

本發明提供一種大容量恒張力送經系統及其布紗方法，實現了連續送經，減少了紗線之間的磨損、經紗排列層次清晰，可通過觀察紗層整齊狀態或紅外線檢測等手段實現斷紗位置快速尋找與恢復，且經紗單紗張力控制均勻。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種大容量恒張力送經系統，其特征在于：包括一片以上的紗架，每片紗架均包括n層m列儲紗單元；

每個儲紗單元包括一個框架支架、一個錠子安裝桿件、a個小型化儲紗錠子和a個張力器。小型化儲紗錠子繞滿紗直徑為60mm，長度40mm，整體占用空間較小，現有的儲紗錠子繞滿紗直徑為110mm，長度300mm，整體占用空間較大。錠子安裝桿件安裝在框架支架底部，a個小型化儲紗錠子安裝在錠子安裝桿件上、并在同一個水平高度上呈階梯狀分布，每個小型化儲紗錠子均配有一個張力器，所有的張力器均安裝在框架支架上；

每列每層儲紗單元的起始端均設有梳齒狀的分紗格柵，其中第一列的分紗格柵為m層分紗格柵，第二列的分紗格柵為m-1層分紗格柵，第三列的分紗格柵為m-2層分紗格柵，依次類推，第m列的分紗格柵為1層分紗格柵，同一層儲紗單元的所有分紗格柵的底部在同一個水平高度上，前述m層分紗格柵指分紗格柵在高度方向上有m層凹槽，m-1層分紗格柵指分紗格柵在高度方向上有m-1層凹槽，依次類推，1層分紗格柵指分紗格柵在高度方向上有1層凹槽；

第一列分紗格柵的起始端還設有n個導紗瓷眼，n個導紗瓷眼與n層儲紗單元一一對應，每個導紗瓷眼上有m行瓷眼，每行有a個瓷眼；上述n、m和a均為不小于1的整數。

上述每個儲紗單元的所有小型化儲紗錠子均在同一高度上，并呈階梯狀分布，這樣可使經紗排列層次清晰、避免紗線之間的糾纏磨損；分紗格柵為梳齒狀，幾層分紗格柵就指分紗格柵在高度方向上有幾層凹槽，凹槽也即相鄰兩梳齒所形成的凹槽；本申請將紗架寬度方向上的一端定義為起始端、另一端為終止端，儲紗單元和紗架上從起始端到終止端的方向是一致的；n個導紗瓷眼與n層儲紗單元一一對應，也即一層儲紗單元對應一個導紗瓷眼。

本申請的范圍詞均質系統正常使用狀態的相對位置。

上述大容量恒張力送經系統解決了經紗連續送經，單紗張力均勻控制的難題，且紗架容量大，經紗排列層次清晰、避免紗線之間的糾纏磨損；可將儲紗錠子小型化，儲紗錠子空間尺寸較小，具有較大儲紗容量，常規高性能纖維儲紗長度≥300m，因此，實現了紗架的大容量經紗儲備；另一方面解決了張力器的穩定控制張力的問題，設計專用張力器解決并實現被動式送經紗，主動式經紗回收功能，滿足紗線張力的恒定，張力大小60±10g，經紗最大回收長度為800mm，張力器除本申請特別介紹外，其他參見中國專利《可補償機械式紗線張力控制裝置》(ZL201010544101.7)。

本申請以分片式紗架為基礎單元，可以根據實際需要進行多片組合，實現了整體容量大；單紗張力控制均勻，紗線排布層列清晰，減少紗線磨損。

上述大容量恒張力送經系統可以實現三維機織物的高厚度、大尺寸和連續織造，可實現可實現對每根紗線張力的控制。

本申請三維機織物可采用不同形式的纖維層連結構，通過機織成型，獲取均質性能的板塊形狀預成型體，適用于各種精度控制要求高的三維機織物制備要求。

對于織物厚度≤80mm的板塊狀預成型體，由于尺寸和形狀基本保持不變，所以在原材料和織造工藝參數確定的前提下，根據目標產品的經紗層數與列數的要求，在大容量恒張力送經系統選取相應的層數與列數排列，滿足產品機織成型制備的需要。

為了方便操作，每片紗架起始列的底部通過固定架固定在地面上，每片紗架終端列的底部設有移動輪。

上述紗架通過移動輪可以靈活左右擺動，方便人工上紗操作。

終端列也指最后一列，起始列到終端列的方向與儲紗單元上起始端到終止端的方向也是一致的。

為了方便操作，同時滿足日常所需，10≤n≤15，5≤m≤10，5≤a≤10。

為了簡化結構，同時實現紗線的主動收回，張力器包括纏繞盤和用來支撐纏繞盤的纏繞盤支架，纏繞盤由彈簧片卷繞制成，纏繞盤的中心位置設有一中心孔，纏繞盤偏離中心位置地方設有一測孔，纏繞盤支架通過螺栓安裝在框架支架上。

張力器的纏繞盤由彈簧片卷繞制成，實現紗線的收放與張力控制。彈簧片是由鋼片制成卷繞在纏繞盤的軸心處，纏繞盤和彈簧片可以同時旋轉，其工作原理與測量工具卷尺相似，當纏繞盤上引出的紗線在織物成型區牽引裝置牽引力的作用下，紗線張力加大帶動纏繞盤旋轉，此時，彈簧片工作逆向阻止纏繞盤的旋轉,紗線受到的牽引張力大于彈簧片的逆向阻止力，此時紗線實現被動放紗；相反，紗線受到的牽引張力小于彈簧片的逆向阻止力，此時紗線實現主動回收。彈簧片的逆向阻止力與紗線的牽引張力始終保持平衡狀態，使紗線處于張緊狀態。

上述張力器可實現經紗恒張力控制，實現被動式送經，主動式回收。

為了進一步保證經紗排列層次清晰度，所有分紗格柵的齒間距均相等。這樣能進一步保證紗線的錯層布置。

利用上述大容量恒張力送經系統布紗的方法為，每個小型化儲紗錠子及其對應的張力器實現1根經紗的存儲和張力控制，每片紗架實現n×m×a根經紗的存儲和張力控制；其中，每層儲紗單元由m個儲紗單元組成，每個儲紗單元有a個小型化儲紗錠子，每個儲紗單元的a根經紗通過對應的分紗格柵進行有序分隔，每層儲紗單元的m×a根經紗集束排列至第一列的起始端、并通過相應的導紗瓷眼，完成布紗。

之后，每根經紗在張力均勻張緊的狀態下通過導紗架引入開口系統的提綜裝置并對應引入相應分布的多眼綜絲眼，經紗與多眼綜絲的層列排布存在一一對應的關系，本申請布紗之后的操作均參照現有工藝。送經系統根據經紗容量需求可以選擇多片紗架進行組合，每片紗架的經紗排列按照上述方法進行排列。

為了進一步防止紗線纏繞，上述方法，包括順序相接的如下步驟：

1)紗架有b片，將所有紗架平行排放，所有紗架起始端均位于同一端，所有紗架起始列的底部通過固定架固定在地面上，所有紗架終端列的底部設有移動輪，其中，b≥2；

2)將所有小型化儲紗錠子按照需要長度進行繞紗，然后安裝在對應的錠子安裝桿件上；

3)將每個小型化儲紗錠子上的紗線從其對應的張力器上引出；

4)首先對第1片紗架進行布紗排列：選取紗架最上層作為第一層經紗進行排紗操作，再選取靠近導紗瓷眼的第一個儲紗單元的a個小型化儲紗錠子進行布紗，a根經紗按照順序依次穿過同層的m層分紗格柵上方的第一層凹槽、并在第一層凹槽內由內向外依次排列；a根經紗穿過m層格柵后，再由內向外按照順序分別穿過同層的導紗瓷眼的第一行瓷眼，這樣就完成了第一層第一個單元a個錠子的布紗；

5)然后進行第一層第二個儲紗單元a個小型化儲紗錠子的布紗：a根經紗按照順序依次穿過同層的m-1層分紗格柵上方的第一層凹槽、并在第一層凹槽內由內向外依次排列；a根經紗穿過同層的m-1層分紗格柵后，再穿過同層的m層分紗格柵上方第二層凹槽、并在第二層凹槽由內向外依次排列；a根經紗穿過同層的m層分紗格柵后，再由內向外按照順序分別穿過同層的導紗瓷眼的第二行瓷眼；

6)然后進行第一層第三個儲紗單元a個小型化儲紗錠子的布紗：a根經紗按照順序依次通過同層的m-2層分紗格柵上方的第一層凹槽、并在第一層凹槽由內向外依次排列；a根經紗穿過同層的m-2層分紗格柵后，再穿過同層的m-1層分紗格柵上方的第二層凹槽、并在第二層凹槽內由內向外依次排列；a根經紗穿過同層的m-1層分紗格柵后，再穿過同層的m層分紗格柵上方的第三層凹槽、并在第三層凹槽由內向外依次排列；a根經紗穿過同層的m層分紗格柵后，再由內向外按照順序分別穿過同層的導紗瓷眼的第三行瓷眼；

7)按照步驟4)、5)、6)的操作方法依次類推，依次完成第1片紗架第一層經紗其余儲紗單元的經紗排布，直至第1片紗架第一層m個儲紗單元的布紗完成；

8)按照步驟4)、5)、6)、7)的操作方法依次類推，依次完成第一片紗架第二層、第三層、直至第n層經紗的布紗完成；

9)按照步驟4)、5)、6)、7)、8)的操作方法依次類推，依次完成第二片紗架、第三片紗架、直至最后一片紗架的布紗完成；

10)完成所有的經紗布紗，并穿過導紗瓷眼后，通過導紗架引入開口系統的提綜裝置并對應引入相應分布的多眼綜絲眼，經紗與多眼綜絲的層列排布存在一一對應的關系；

上述步驟1)中，根據經紗數量來決定紗架的數量，經紗數量與紗架上所有小型化儲紗錠子的數量和相等，中間1片對應開口系統的中心位置，即織物幅寬的中間位置；所有紗架起始端均位于同一端，也即所有紗架從起始端到終止端的方向是一致的，起始端位于同一端，終止端位于同一端。步驟2)中，現有的儲紗錠子上只能繞固定長度的紗線，否則會存在紗線纏繞等問題，而本申請則可按照需要長度進行繞紗，經紗排列層次清晰，無纏繞等問題。

各步驟中每層第一個儲紗單元到第m各儲紗單元的方向與紗架上從起始端到終止端的方向是一致的

步驟9)完成布紗后，對每根經紗的狀態進行檢查，檢查張力器控制的經紗張力是否一致，經紗的層數、列數分布排列是否層次清晰，整體分布是否滿足工藝要求，檢查完成后，方可進行目標產品的機織成型制備。

上述方法通過排列大容量恒張力送經系統儲紗錠子的層數、列數、方向和位置，獲取整齊有序的經紗送經系統，便于經紗張力的單根控制與張力調節、斷紗的快速尋找與恢復。它是在2D機織設備織造產品的工藝基礎上發展起來的新的制備方法，能實現三維超厚機織預成型體的連續織造成型。

為了方便操作，上述步驟1)中相鄰兩片紗架之間的間距為250-350mm。

上述步驟3)每個小型化儲紗錠子上的紗線從其對應的張力器上引出的方法為：將紗線引入張力器中心孔，然后引入側孔，最后在纏繞盤上順時針纏繞3圈，從張力器引出。

本發明未提及的技術均參照現有技術。

本發明大容量恒張力送經系統，結構簡單、使用方便；布紗方法靈活，可根據需要進行組合，適應性強；節省空間，經紗排列層次清晰；減少高性能纖維的磨損損傷；出現斷紗可通過觀察或紅外檢測等實現快速尋找與恢復；通過觀察出現張力松緊不一致，可快速查尋與糾正；操作快捷方便，效率高。

附圖說明

圖1為本發明單片紗架結構示意圖。

圖2為單層儲紗單元中小型化儲紗錠子排列俯視圖。

圖3為每個儲紗單元小型化儲紗錠子的空間排列示意圖。

圖4為單層儲紗單元中張力器和經紗排列示意圖。

圖5為圖1的左視圖。

圖6為圖1的右視圖。

圖7單元集束導紗瓷眼示意圖。

圖8分紗格柵示意圖。

圖9張力器結構示意圖。

圖中，1分紗格柵，2集束紗線，3導紗瓷眼，4紗架，5張力器，6固定架，7移動輪，8小型化儲紗錠子，9紗線引入，10紗線引出，11中心孔，12側孔，13纏繞盤，14纏繞盤支架，15螺栓。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1：以玻璃纖維板塊織物為例：預成型體經紗層數12層，織物幅寬300mm，織物經紗密度5根/cm，經紗規格為480Tex×1股，織物結構三維機織淺交彎連纖維層連結構。根據板塊織物的工藝參數要求，織物幅寬300mm和織物經紗密度5根/cm，可以計算出需要經紗列數為300×0.5＝150列，經紗層數工藝設計為12層，板塊織物共計需要經紗容量12層×150列＝1800根。

根據工藝參數的設計要求，每個分片式紗架實現N(12層)×M(56)列＝G(672根)經紗的存儲和張力控制，根據板塊織物最大經紗容量1800根的要求，分片式紗架組成大容量恒張力送經系統(見附圖1)需要1800/672≈3片紗架。

大容量恒張力送經系統，包括3片紗架，每片紗架均包括12層7列儲紗單元；

每個儲紗單元包括一個框架支架、一個錠子安裝桿件、8個小型化儲紗錠子和8個張力器，錠子安裝桿件安裝在框架支架底部，8個小型化儲紗錠子安裝在錠子安裝桿件上、并在同一個水平高度上呈階梯狀分布,同一層儲紗單元的小型化儲紗錠子的排列相互平行，每個小型化儲紗錠子均配有一個張力器，所有的張力器均安裝在框架支架上；

每列每層儲紗單元的起始端均設有梳齒狀的分紗格柵，其中第一列的分紗格柵為7層分紗格柵，第二列的分紗格柵為6層分紗格柵，第三列的分紗格柵為5層分紗格柵，依次類推，第7列的分紗格柵為1層分紗格柵，同一層儲紗單元的所有分紗格柵的底部在同一個水平高度上，前述7層分紗格柵指分紗格柵在高度方向上有7層凹槽，6層分紗格柵指分紗格柵在高度方向上有6層凹槽，依次類推，1層分紗格柵指分紗格柵在高度方向上有1層凹槽；所有分紗格柵的齒間距均相等，前述幾層分紗格柵是由有幾個儲紗單元的紗線決定的，第一列有7各儲紗單元的紗線穿過，因此是7層，依次類推；

第一列分紗格柵的起始端還設有12個導紗瓷眼，12個導紗瓷眼與12層儲紗單元一一對應，每個導紗瓷眼上有7行瓷眼，每行有8個瓷眼；每片紗架起始列的底部通過固定架固定在地面上，每片紗架終端列的底部設有移動輪。

張力器包括纏繞盤和用來支撐纏繞盤的纏繞盤支架，纏繞盤由彈簧片卷繞制成，纏繞盤的中心位置設有一中心孔，纏繞盤偏離中心位置地方設有一側孔，纏繞盤支架通過螺栓安裝在框架支架上。

上述每片紗架的1層經紗由56個小型化儲紗錠子、56個張力器、56個儲紗錠子安裝桿件，每層分為7個單元，每個單元有8個小型化錠子，在每個單元的8個儲紗小型化錠子上存儲所需長度的經紗，每根經紗配有一個張力器，每個儲紗錠子的經紗引出后，纏繞通過張力器再通過分紗格柵進行有序分隔，同一層經紗的56根經紗按照規律集束排列(見圖4)并通過導紗瓷眼，每根經紗在張力器張力均勻張緊的狀態下通過導紗架引入開口系統的提綜裝置并對應引入相應分布的多眼綜絲眼，56個經紗與多眼綜絲的層列排布存在一一對應的關系。

具體工藝實施步驟說明如下：

1.首先進行3片分散式紗架的組裝，3片紗架平行排放，間距為300mm，中間1片對應開口系統的中心位置，即織物幅寬的中間位置，3片紗架均通過固定架固定在地面，移動輪可以靈活左右擺動，方便人工上紗操作；

2.1800個儲紗錠子按照工藝儲紗長度進行繞紗；然后把小型化儲紗錠子安裝在紗架上的錠子安裝桿件上，2個紗架裝滿12層56列的小型化儲紗錠子，剩余數量的小型化儲紗錠子裝在第三片紗架上；

3.完成所有小型化儲紗錠子的安裝后，每一根經紗引入相應張力器中心孔，然后引入側孔，最后在纏繞盤上順時針纏繞3圈，再從張力器引出；

4.完成步驟3后，首先對第1片紗架進行布紗排列，選取紗架最上層作為第一層經紗進行排紗操作，再選取靠近導紗瓷眼的第一個單元8個小型化儲紗錠子進行布紗，8根經紗按照前后順序依次通過同層的7層分紗格柵上方第一層凹槽、且由內向外依次排列，8根經紗穿過7層分紗格柵后，再內向外按照順序穿過導紗瓷眼(7層8列)第一層的8個瓷眼，這樣就完成第一層第一個單元8個小型化儲紗錠子的布紗；導紗瓷眼靠近其安裝點的為內，遠離安裝點的為外；

5.然后進行第一層第二單元8個小型化儲紗錠子的布紗，8根經紗按照前后順序依次通過同層的6層分紗格柵上方的第一層凹槽、并由內向外依次排列，8根經紗穿過同層的6層分紗格柵后，再穿過同層的7層分紗格柵上方第二層凹槽、并由內向外依次排列，最后由內向外按照順序引入導紗瓷第二層的8個瓷眼；

6.然后進行第一層第三單元8個小型化儲紗錠子的布紗，8根經紗按照前后順序依次通過同層的5層分紗格柵上方的第一層凹槽、并由內向外依次排列，8根經紗穿過同層的5層分紗格柵后，再穿過同層的6層分紗格柵上方的第二層凹槽、并由內向外依次排列，然后再穿過同層的7層分紗格柵上方的第三層凹槽、并由內向外依次排列，最后再引入穿過內向外按照順序穿過導紗瓷眼第三層的8個瓷眼；

7.按照步驟4、5、6的操作方法依次類推，依次完成第1片紗架第一層經紗其余第四、五、六、七儲紗單元的經紗排布，直至第1片紗架第一層7個儲紗單元布紗完成；

8.按照步驟4、5、6、7的操作方法，依次完成第一片紗架第二層、第三層的布紗，直至第1片紗架12層經紗的布紗完成；

9.按照步驟4、5、6、7、8的操作方法依次完成第二片紗架，第三片紗架的布紗操作；

10.完成1800根經紗布紗，通過導紗瓷眼(參閱圖6)之后，通過導紗架引入開口系統的提綜裝置并對應引入相應分布的多眼綜絲眼，1800根經紗與多眼綜絲的層列排布存在一一對應的關系。

上述3片分散式紗架組成的大容量恒張力送經系統完成布紗后，對每根經紗的狀態進行檢查，檢查張力器控制的經紗張力是否一致，經紗的層數、列數分布排列是否層次清晰，整體分布是否滿足工藝要求，檢查完成后，方可進行目標產品的機織成型制備。

上述布紗方法實現了連續送經，且經紗排列層次清晰、避免了紗線之間的糾纏磨損。