ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРОКИДКИ УТОЧНЫХ НИТЕЙ ТКАЦКОГО СТАНКА Российский патент 2024 года по МПК D03D49/28 

Заявленное техническое решение относится к текстильному машиностроению и может быть использовано для прокидки уточной нити в зев основы в ткацких станках.

Известно техническое решение по EP 3037892, D03D47/25, опубл. 05.10.2016, описывающее ткацкий станок со снарядом с электромагнитным устройством для ввода уточной нити, однако аналог описывает в основном конструкцию и геометрию последовательно активируемых электромагнитных катушек, а также их включение (а не систему введения уточных нитей в ткацком станке), при этом для ускорения снаряда (микропрокладчика) используются перемещающиеся вперед одной катушкой электромагнитные катушки, при этом снаряд (микропрокладчик) запускается в зев за счет электромагнитной силы и находясь внутри электромагнитных катушек в начале своего движения/разгона, подвергается воздействию электромагнитного поля (намагничиванию), при этом происходит его нагрев вследствие воздействия на него образующихся вихревых токов (токи Фуко) и, соответственно, возникает повреждение уточных нитей. При работе перемещающихся электромагнитных катушек могут возникнуть проблемы с контактами и их обрыв вследствие изнашивания. В процессе движения снаряда (микропрокладчика), изготовленного исключительно из ферромагнитного материала, происходит его сильное намагничивание, а это снижает его прочность и износостойкость. При захвате уточной нити перед запуском снаряда (микропрокладчика) возникает большой «угар» (расход) уточной нити, т.к. снаряд (микропрокладчик) в начале движения расположен внутри электромагнитного устройства (катушек). При запуске снаряда (микропрокладчика) на максимальной скорости возникают сложности с захватом утка, поэтому может произойти разрыв уточной нити. При захвате уточной нити после выхода снаряда (микропрокладчика) из электромагнитного устройства также повышается вероятность разрыва уточной нити, т.к. снаряд (микропрокладчик) в этот момент обладает максимальной кинетической скоростью. Все указанное занижает эксплуатационные характеристики аналога.

Наиболее близким (прототипом) является техническое решение по EP 3037575, D03D49/28, опубл. 29.06.2016, содержащее устройство для введения уточных нитей в ткацком станке, в котором снаряды запускаются в зев за счет механического воздействия упорного элемента, имеющего поочередное циклическое движение.

Недостатки прототипа: снижены эксплуатационные характеристики, т.к.:

1) снижена скорость работы ткацкого станка за счет снижения скорости движения снаряда, приводимого в движение при помощи зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с множеством зубчатых колес, каждое из которых приводится в движение соответствующим электрическим серводвигателем;

2) система является сложным устройством из-за введения промежуточного звена (расположенного между зубчатой рейкой и серводвигателями) в виде зубчатых колес;

3) снижена надежность системы вследствие механического износа устройства, возникающего потому, что движение на зубчатую рейку передается механическим способом;

4) увеличено энергопотребление системы: приводимые в движение механизмы обладают увеличенной массой, происходит затрачивание энергии на разгон, торможение и обратный ход зубчатой рейки.

Технической проблемой, решаемой созданием заявленного изобретения является то, что современный потребитель нуждается в высокоскоростных ткацких станках с повышенными эксплуатационными характеристиками, позволяющими с высокой производительностью вырабатывать специальные ткани повышенной прочности и долговечности, которые востребованы в современном мире в военных, космических и строительных технологиях, металлообработке, фармацевтической и химической промышленности. Поскольку текстиль все больше приобретает стратегическое значение, то текстильное машиностроение имеет огромный потенциал и перспективы для опережающего развития.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание усовершенствованной системы для прокидки (введения) уточных нитей в зев основы ткацкого станка, улучшающей эксплуатационные характеристики самой конструкции и станка в целом.

Технический результат достигается тем, что электромагнитная система для прокидки уточных нитей ткацкого станка, в которой снаряды запускаются в зев за счет механического воздействия упорного элемента, имеющего поочередное циклическое движение, причем указанный упорный элемент являющийся штоком, жестко соединенным с постоянным магнитом, выполнен с возможностью перемещения в канале направляющей, расположенной внутри соосных отверстий, последовательно расположенных друг за другом в направлении вставки утка, электромагнитной катушки удержания и по меньшей мере одной электромагнитной катушки ускорения привода перемещения упорного элемента, а также его тормоза, охватывающего наружные поверхности направляющей, упорный элемент снабжен демпфером-амортизатором и демпфером-возратчиком, расположенными в канале направляющей. При этом направляющая, имеющая цилиндрическую форму, выполнена из прочного неметаллического немагнитного материала. При этом электромагнитные катушки ускорения выполнены в виде соленоидов. При этом электромагнитная катушка удержания выполнена в виде соленоида. При этом демпфер-амортизатор расположен перед электромагнитной катушкой удержания. При этом демпфер-амортизатор снабжен электронным датчиком. При этом демпфер-возвратчик расположен противоположно выполнению демпфера - амортизатора, последовательно за электромагнитными катушками ускорения. При этом тормоз упорного элемента расположен за электромагнитными катушками ускорения и выполнен в виде толстостенного металлического цилиндра.

Новыми существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются следующие признаки:

- упорный элемент, являющийся штоком, жестко соединенным с постоянным магнитом, выполнен с возможностью перемещения в канале направляющей;

- направляющая расположена внутри соосных отверстий последовательно расположенных друг за другом в направлении вставки утка магнитной катушки удержания и по меньшей мере одной магнитной катушки ускорения привода перемещения упорного элемента, а также его тормоза охватывающего наружные поверхности направляющей;

- упорный элемент снабжен демпфером - амортизатором и демпфером-возвратчиком, расположенными в канале направляющей

Совокупность новых существенных отличительных признаков наряду с известными из уровня техники признаками достаточна для решения указанной технической проблемы и получения обеспечиваемого изобретением технического результата.

Сущность предлагаемого изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения иллюстрируется чертежом, где представлено устройство для введения уточных нитей в ткацком станке в разрезе.

На представленном чертеже имеются следующие обозначения:

1 - снаряд (микропрокладчик) для вставки утка;

2 - упорный элемент;

3 - шток;

4 - постоянный магнит;

5 - направляющая;

6 - электромагнитная катушка удержания;

7 - электромагнитные катушки ускорения;

8 - тормоз;

9 - демпфер-амортизатор;

10 - демпфер-возвратчик;

11 - электронные датчики;

12 - микроконтроллер;

13 - силовые ключи.

Электромагнитная система (устройство) для прокидки уточных нитей в ткацком станке, например СТБ, СТБУ с микропрокладчиком, содержит снаряд (микропрокладчик) 1 для вставки (введения) утка в зев (на чертеже не показан) основы, который приводится в движения с помощью упорного элемента 2, выполняющего поочередные циклические движения. Снаряд (микропрокладчик) 1 может быть выполнен из любого износостойкого и прочного материала, например, из железа, меди, никеля, кобальта или их сплавов, а также меди или алюминия включая полимерные, композитные, материалы.

Упорный элемент 2 имеет цилиндрическую форму и состоит из штока 3 и жестко прикрепленного к нему постоянного магнита 4. Упорный элемент выполнен с возможностью перемещения в канале направляющей 5, изготовленной из прочного неметаллического немагнитного материала с низким коэффициентом трения, например из углепластика или фторопласта. Направляющая 5 выполнена в виде цилиндрической трубки. Направляющая 5 расположена внутри соосных отверстий последовательно расположенных друг за другом в направлении вставки утка электромагнитной катушки 6 удержания и электромагнитных катушек 7 ускорения привода перемещения упорного элемента 2, а также тормоза 8.

Снаряд (микропрокладчик) 1 расположен вне зоны расположения электромагнитных катушек 6,7.

Электромагнитная катушка 6 удержания в виде соленоида, расположенная перед последовательно расположенными электромагнитными катушками 7 ускорения от начала движения штока 3, предназначена для предотвращения колебаний упорного элемента 2 в электромагнитных катушках 7 ускорения при входе упорного элемента 2 в катушки 7.

Электромагнитные катушки 7 ускорения выполнены в виде соленоидов на каркасе (на чертеже не показан). Количество электромагнитных катушек 7 ускорения составляет, по меньшей мере, 1 шт.

Упорный элемент 2 приводится в движение за счет электромагнитной силы, создаваемой электромагнитными катушками 7 ускорения.

В канале направляющей 5 расположен демпфер-амортизатор 9 и демпфер-возвратчик 10 упорного элемента 2.

Демпфер-амортизатор 9 (например, стандартная пружина сжатия) упорного элемента 2 расположен перед электромагнитной катушкой 7 удержания. Демпфер-амортизатор 9 снабжен электронным датчиком 11.

Демпфер-возвратчик 10, расположенный последовательно за электромагнитными катушками 7 ускорения (со стороны, противоположной расположению демпфера амортизатора 9), выполнен в виде стандартной пружины сжатия и предназначен для возврата упорного элемента 2 в исходное положение, фиксируемое электромагнитной катушкой 6 удержания в виде соленоида на каркасе (на чертеже не показан).

Тормоз 8 упорного элемента 2, выполненный в виде толстостенного металлического цилиндра из цветного металла (меди или алюминия), работающего на эффекте Фуко, расположен поверх направляющей 5 со стороны демпфера-возвратчика 10 и выполнен последовательно за электромагнитными катушками ускорения 7 (как показано на чертеже). Тормоз 8 предназначен для частичного гашения кинетической энергии упорного элемента 2 после разгона снаряда (микропрокладчика) 1.

Управление электромагнитными катушками 7 ускорения и электромагнитной катушкой 6 удержания осуществляется с помощью команд, поступающих от микроконтроллера 12 (на чертеже не показан) через силовые ключи 13 на IGBT-транзисторах (например, MOSFET- транзисторы).

Предложенное техническое решение работает следующим образом.

При включении ткацкого станка в работу, предложенная система, расположенная в боевой коробке на левом конце бруса батана, находится в исходном положении, при этом упорный элемент 2 расположен в заданной позиции, определяемой электромагнитной катушкой 6 удержания, которая включена и контактирует с концом штока 3 и с концом снаряда (микропрокладчика) 1 до получения команды от микроконтроллера 12 через силовые ключи 13. В этот момент снаряд (микропрокладчик) 1 расположен после направляющей 5 в приемнике (на чертеже не показан) прокладчика ткацкого станка.

После подачи напряжения на контакты (на чертеже не показаны) расположенных одна за другой электромагнитных катушки 7 ускорения в направляющей 5 формируется магнитное поле, которое воздействует на постоянный магнит 4 упорного элемента 2 и приводит его в движение внутри направляющей 5 вдоль оси последовательно расположенных электромагнитных катушек 7 ускорения к их центру. При этом электромагнитная катушка 6 удержания отключается. Использование постоянного магнита 4 позволяет улучшить силу взаимодействия упорного элемента 2 и электромагнитного поля катушек ускорения 7, кроме того позволяет применить для торможения вихревые токи (токи Фуко).

За счет жесткой связи между постоянным магнитом 4 и штоком 3 упорного элемента 2 происходит передача импульса (кинетической энергии) снаряду (микропрокладчику) 1 для запуска его в зев, образованный основными нитями в ткацком станке.

Затем микроконтроллер 12 отключает электромагнитную катушку 7 ускорения до того, как постоянный магнит 4 полностью окажется внутри нее.

Если в устройстве выполнено более одной магнитной электромагнитной катушки 7 ускорения, то происходит последовательное включение-выключение электромагнитных катушек 7 ускорения с периодом, заданным микроконтроллером 12. При этом происходит процесс последовательного воздействия на постоянный магнит 4 магнитного поля, формируемого каждой из электромагнитных катушек 7 ускорения.

По завершению цикла ускорения в электромагнитной катушке (катушках) 7 ускорения, когда скорость снаряда (миропрокладчика) 1 достигла требуемого значения, начинается этап гашения кинетической энергии упорного элемента 2.

Скорость упорного элемента 2, обладающего в конце цикла ускорения большой кинетической энергией, снижается тормозом 8. При прохождении постоянного магнита 4 упорного элемента 2 внутри тормоза 8, в последнем возникают вихревые токи (токи Фуко), создающие свое магнитное поле, которое противодействует магнитному полю постоянного магнита 4, тем самым оказывая тормозящее воздействие на постоянный магнит 4 и, соответственно, на упорный элемент 2.

В это время происходит накопление энергии в депфере-возвратчике 10, (например, посредством сжатия пружины) при воздействии на него упорного элемента 2. В момент, когда потенциальная энергия демпфера-возвратчика 10 становится больше, чем кинетическая энергия упорного элемента 2, демпфер-возвратчик 10 сам начинает воздействовать на упорный элемент 2, придавая ему импульс в обратном направлении. Двигаясь в обратном направлении, упорный элемент 2 попадает под воздействие уже включенной микроконтроллером 12 электромагнитной катушки 6 удержания. Поскольку упорный элемент 2 все еще обладает кинетической энергией, то возникает колебательный момент между электромагнитной катушкой 6 удержания и постоянным магнитом 4. Для гашения этого колебания служит демпфер-амортизатор 9, который удерживает упорный элемент 2 относительно центра магнитной стабильности электромагнитной катушки 6 удержания, что происходит за счет взаимодействия двух разнонаправленных сил, воздействующих на упорный элемент 2.

Контроль того, что упорный элемент 2 выполнил цикл разгона снаряда (микропрокладчика) 1 и занял исходное состояние осуществляет электронный датчик 11 (например, оптический щелевой, инфракрасный, емкостной, индукционный, магнитный), соединенный с микроконтроллером 12. Электронный датчик 11 расположен перед (слева) демпфером-амортизатором 9 и реагирует на его срабатывание, когда упорный элемент 2 возвращается в исходную позицию. В качестве электронного датчика 11 может быть использовано изделие фирмы «ТЕКО»: NC3P-43N-20-LZS4.

Предложенное техническое решение подразумевает использование снаряда (микропрокладчика) 1 с введенной уточной нитью. После прокладки уточной нити в зев снаряд (микропрокладчик) 1 тормозится и останавливается так, как это происходит в серийной приемной коробке (на чертеже не показана), расположенной на правом конце бруса батана ткацкого станка, например СТБ, СТБУ (на чертеже не показан), после чего снаряд (микропрокладчик) 1 автоматически загружается в цепной транспортер типового ткацкого станка СТБ, СТБУ (на чертеже не показан), который возвращает снаряд (микропрокладчик) 1 в боевую коробку (на чертеже не показана). Поскольку цепной транспортер (на чертеже не показан) возвращает снаряд (микропрокладчик) 1 медленнее, чем скорость его прилета в приемную коробку (на чертеже не показана), то используется несколько снарядов (микропрокладчиков) 1. Пока один снаряд (микропрокладчик) 1 отрабатывает свой цикл, другие - находятся в транспортере (на чертеже не показан). В зависимости от длины станка количество снарядов (микропрокладчиков) 1 может быть различным.

В отличие от прототипа, где снаряд (микропрокладчик) приводится в движение зубчатой рейкой, находящейся в зацеплении со множеством зубчатых колес, каждое из которых приводится в движение соответствующим электрическим серводвигателем, поэтому система характеризуется сложностью, увеличенной массой и пониженной скоростью введения уточной нити в зев основы, ткацкий станок при этом также характеризуется пониженной скоростью и производительностью, в предложенном техническом решении снаряд (микропрокладчик) приводится в движении за счет прямого воздействия на него упорного элемента, который приводится в движение за счет взаимодействия постоянного магнита упорного элемента с катушками ускорения, что уменьшает количество промежуточных подвижных элементов в системе, упрощая боевой механизм, с одновременным уменьшением массы. Все перечисленное, а также затраты энергии только на разгон упорного элемента позволяют снизить потери энергии при работе системы, тем самым повышая его энергоэффективность.

В отличие от прототипа, являющего сложным устройством, т.к. содержится промежуточное звено в виде зубчатых колес, расположенных между зубчатой рейкой и серводвигателями, в предложенном техническом решении используются электромагнитные катушки ускорения и удержания для управления и разгона упорного элемента, что позволяет при неисправности одной из катушек ускорения продолжить работу системы по введению уточной нити в зев основы ткацкого станка (в случае исправности по меньшей мере одной катушки ускорения, расположенной рядом с катушкой удержания), что повышает надежность ткацкого станка.

В отличие от прототипа, характеризующегося пониженной надежностью работы из-за возникновения механического износа, т.к. движение на зубчатую рейку передается механическим способом, в предложенном техническом решении упорный элемент для толкания снаряда (микропрокладчика) получает энергию от непосредственного воздействия электромагнитного поля катушки ускорения на упорный элемент, тем самым минимизируется износ подвижных элементов, что повышает надежность системы и ткацкого станка.

В отличие от прототипа, который характеризуется повышенным энергопотреблением из-за увеличенной массы приводимых в движение механизмов, в предложенной системе для прокидки уточных нитей в ткацком станке масса приводимых в движение элементов значительно уменьшена, что способствует к уменьшению затрат энергии и увеличению скорости снаряда (микропрокладчика), и как следствие - повышению производительности ткацкого станка.

В предложенном техническом решении зацеп уточной нити можно осуществить на любом этапе разгона снаряда (микропропрокладчика), а использование упорного элемента позволяет не накладывать ограничения на конструкцию снаряда (микропрокладчика).

В отличите от прототипа, который характеризуется повышенным шумом, предложенное техническое решение обеспечивает более малошумную работу ткацкого станка, тем самым улучшая его эксплуатационные свойства.

Наряду с изложенным, предложенное техническое решение обеспечивает качественный ускоренный бросок снаряда (микропрокладчика) в зев основы без обрыва («угара») уточной нити, тем самым повышая КПД устройства и ткацкого станка.

Вся совокупность указанных преимуществ повышает эксплуатационные характеристики системы и ткацкого станка в целом.

Осуществление предложенного изобретения позволяет решить заявленную техническую проблему и обеспечить достижение заявленного технического результата.

Предложенное техническое решение, имеющее конструктивное единство, реализует общее функциональное назначение (функциональное единство).

В уровне техники не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Предложенное техническое решение явным образом не следует из уровня техники. В процессе патентного поиска не выявлены технические решения, совпадающие с его существенными отличительными признаками, следовательно, оно удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявитель апробировал (испытал) предложенное техническое решение, что подтвердило назначение, реализуемость и работоспособность, в связи с чем заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость».

Заявлена электромагнитная система для прокидки уточных нитей ткацкого станка, в которой снаряды запускаются в зев за счет воздействия упорного элемента, имеющего поочередное циклическое движение, при этом указанный упорный элемент, являющийся штоком, жестко соединен с постоянным магнитом, выполнен с возможностью перемещения в канале направляющей, расположенной внутри соосных отверстий и последовательно расположенных друг за другом в направлении вставки утка электромагнитной катушки удержания и по меньшей мере одной электромагнитной катушки ускорения привода перемещения упорного элемента, а также его тормоза, охватывающего наружные поверхности направляющей, упорный элемент снабжен демпфером-амортизатором и демпфером-возвратчиком, расположенными в канале направляющей, что улучшает эксплуатационные характеристики конструкции станка в целом. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электромагнитная система для прокидки уточных нитей ткацкого станка, в которой снаряды запускаются в зев за счет воздействия упорного элемента, имеющего поочередное циклическое движение, отличающаяся тем, что указанный упорный элемент, являющийся штоком, жестко соединен с постоянным магнитом, выполнен с возможностью перемещения в канале направляющей, расположенной внутри соосных отверстий и последовательно расположенных друг за другом в направлении вставки утка электромагнитной катушки удержания и по меньшей мере одной электромагнитной катушки ускорения привода перемещения упорного элемента, а также его тормоза, охватывающего наружные поверхности направляющей, упорный элемент снабжен демпфером-амортизатором и демпфером-возвратчиком, расположенными в канале направляющей.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что направляющая, имеющая цилиндрическую форму, выполнена из углепластика или фторопласта.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что электромагнитные катушки ускорения выполнены в виде соленоидов.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что электромагнитная катушка удержания выполнена в виде соленоида.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что демпфер-амортизатор расположен перед электромагнитной катушкой удержания.

6. Система по п.1 или 4, отличающаяся тем, что демпфер-амортизатор снабжен электронным датчиком.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что демпфер-возвратчик расположен противоположно выполнению демпфера-амортизатора, последовательно за электромагнитными катушками ускорения.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что тормоз упорного элемента расположен за электромагнитными катушками ускорения и выполнен в виде толстостенного металлического цилиндра.