СПОСОБ ТКАЧЕСТВА И ВЕРТИКАЛЬНАЯ ТКАЦКАЯ МАШИНА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
WEAVING METHOD AND VERTICAL WEAVING MACHINE FOR ITS IMPLEMENTATION

Область техники, к которой относится изобретение.
Предлагаемое изобретение относится к области производства текстильных материалов, а, именно к способу ткачества согласно родовому понятию пункта 1, а также к вертикальной ткацкой машине согласно родовому понятию пункта 5 формулы изобретения, на которой реализуют способ ткачества. Уровень техники.
Из уровня техники известен способ формирования трехмерной ортогональной ткани, заключающийся в том, что нити основы пробирают в бердо, в пространство между нитями основы вводят уточные нити в порядке, необходимом для формирования требуемого профиля ткани, затем вводят кромочную нить, бердо взаимодействует с опушкой ткани, после чего выборочно перемещают нити вертикальной основы, пробранные в галева ремиз в направлении, перпендикулярном системам основных и уточных нитей и в определенной последовательности для задания требуемого профиля ткани, отличающийся тем, что после прокладывания нитей утка вертикальные нити перемещают в системе рапир или галев в ремизах между зоной формирования и бердом, перемещение указанных рапир по отдельности или группами осуществляется на различную высоту в зависимости от заданного профиля, прокладывают кромочную нить для фиксации вертикального слоя, возвращают вертикальные рапиры в исходное положение, после этого прокладывают нить утка, фиксируют уточную систему нитей с помощью кромочной иглы, возвращают рапиры с уточными нитями в исходное положение, после этого осуществляют перемещение бердом двух участков нитей утка и двух участков вертикальных систем нитей к опушке ткани (патент на изобретение РФ №2643659, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромской государственный университет" (КГУ), A03D 41/00, опубл. 02.02.2018г.). Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: способ формирования ткани, между нитями основы в поперечном направлении прокладывают уточные нити в порядке, определяемом профилем ткани, перемещают уточные нити к опушке ткани.
Недостатком вышеописанного способа является ограничение возможности формирования разнообразных ткацких переплетений, т.к. применяемое для реализации способа оборудование (бердо, ремиз) настроено на выработку определенного профиля ткани. Расширение разнообразия формируемых ткацких переплетений возможно только при переоборудовании или переналадке оборудования.
Из уровня техники известно техническое решение по патенту на изобретение РФ №2181153, Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, D03C 13/00; D03C 7/00, опубл. 10.04.2002г., в котором представлено описание ткацкого станка, содержащего ремизный зевообразовательный механизм с элементами для заправки систем нитей основы и батанный механизм, содержащий бердо, элементы для заправки системы нитей основы выполнены в виде стержней с отверстиями и установлены на одинаковом расстоянии друг от друга на горизонтальных подвижных планках рамы зевообразовательного механизма, содержит механизм для перемещения этих планок поперек ткацкого станка посредством рычажной системы с блоком программного управления, а бердо выполнено в виде гребенки, жестко закрепленной на батане с возможностью горизонтального, качательного и возвратно-поступательного движения, причем батан кинематически связан с одной из подвижных планок зевообразовательного механизма и механизмом привода батана. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: ткацкий станок; зевообразующее устройство; элементы для заправки систем нитей основы; программное управление.
Недостатком аналога является наличие механической системы зевообразования. Качество тканеформирования обеспечивается проводной системой управления. Программное управление осуществляется только на этапе зевообразования. Процесс тканеформирования осуществляется при задействовании большого количества крупногабаритного, сложного в конструктивном исполнении и наладке оборудования, что приводит к необходимости использования необоснованно большой площади, занимаемой ткацким станком, это ограничивает количество располагаемых в рабочей зоне навоев (ремизок), от которого зависит сложность рисунка ткани, разнообразие переплетений ткани. Подъем и прибой утка к опушке ткани осуществляется батанным механизмом, который не имеет технической возможности управления процессом прибоя уточной нити. Из уровня техники известно техническое решение по патенту на изобретение WO 2017009015 (A1), LINDAUER DORNIER GES MIT  HAFTUNG [DE], D03D 41/00; D03D 47/34; D03D 49/20; D03J 1/22, опубл. 19.01.2017г., в котором представлено описание ткацкого станка, содержащего зевообразующее устройство (10) для образования зева (3) между сматываемыми с питателя (9) нитей основными нитями (1), устройство (20) прокладки уточных нитей для прокладки уточных нитей (2) в форме лент в образованный зев (3), и съемное устройство (30) для съема образованной основными и уточными нитями (1, 2) ткани (4) после прокладки уточной нити, измерительное устройство (40) для регистрации геометрических параметров, в частности, ширины уточной нити (2) перед ее прокладкой в образованный зев (3), анализирующее устройство (45) для анализа зарегистрированных результатов измерений, а также связанное со съемным устройством (30) управляющее устройство (50) для управления движением ткани (4), включая съем, на основании проанализированных результатов измерений. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: ткацкий станок; зевообразующее устройство для образования зева между сматываемыми основными нитями; устройство прокладки уточных нитей в образованный зев; съемное устройство для съема образованной основными и уточными нитями ткани после прокладки уточной нити; управляющее устройство.
Технической проблемой, которая не могла быть решена при осуществлении вышеописанного технического решения, является недостаточно высокая эффективность управления процессом тканеформирования, от чего зависит качество тканеформирования. Управление осуществляется только на этапе прокладывания уточной нити в зев посредством контроля ширины уточной нити. Имеющаяся система управления является проводной, что создает определенные сложности и неудобства в обслуживании ткацкого станка. Раскрытие сущности изобретения.
Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является повышение эффективности, удобства в управлении, повышение качества и стабильности процесса тканеформирования, увеличение разнообразия формируемых ткацких переплетений.
Технический результат достигается способом ткачества по п. 1 формулы изобретения и конструкцией вертикальной ткацкой машины по п. 5 формулы изобретения, на которой реализуют предлагаемой способ ткачества а, именно:
- способом ткачества, заключающимся в том, что между нитями основы в поперечном направлении прокладывают уточные нити в порядке, определяемом ткацким рисунком, перемещают уточные нити к опушке ткани, при этом, с помощью управляющего устройства, включающего модуль беспроводной связи, задают программу управления ткацкого рисунка; управляющие сигналы вызывают перемещение групп автономных катушек, содержащих магниты, несущих на себе нити основы, по координатному полю, содержащему сетку из металлических проводников, при этом катушки осуществляют движение по траектории, определяемой программой управления ткацкого рисунка; при своем движении катушки формируют две или более двух взаимодействующие системы нитей основы и перемещают нити основы сформированных систем снизу вверх, создавая встречно-параллельное движение нитей основы различных систем с образованием одного или нескольких зевов; синхронно с движением катушек управляющие сигналы вызывают движение одного или нескольких челноков, прокладывающих одну и несколько уточных нитей в образованный зев; выполняют подъем и прибой одной или нескольких уточных нитей вверх к опушке сжатым воздухом; производят образование кромки с помощью кромкообразующих стержней. Катушки оснащены приемо-передающим радиомодулем и датчиками положения, определяющими точность позиционирования катушки на координатном поле, челнок также оснащен приемо-передающим радиомодулем;
- выполнением вертикальной ткацкой машины, на которой реализуют вышеописанный способ ткачества, содержащей зевообразующее устройство для образования зева между основными нитями, устройство прокладки уточных нитей в образованный зев, устройство для съема образованной основными и уточными нитями ткани после прокладки уточной нити, управляющее устройство, при этом ткацкая машина содержит координатное поле необходимого размера, оборудованное сеткой из металлических проводников, по которому перемещаются группы автономных катушек, управляемых посредством беспроводной связи, с установленными на них магнитами, несущих на себе двигающиеся снизу вверх во встречно-параллельном направленном движении системы нитей основы в соответствии с заданной программой ткацкого рисунка, выполняющие функцию зевообразующего устройства, и по которому перемещаются один или несколько челноков, управляемых посредством беспроводной связи, выполняющих функцию устройства прокладки уточных нитей в образованный один или несколько зевов; пневматические сопла для подачи сжатого воздуха; кромкообразующие стержни, синхронно работающие с движением челнока; управляющее устройство включает в себя модуль беспроводной связи. Координатное поле имеет размеры, необходимые и достаточные для осуществления сложных траекторий движения, производимых катушками в соответствии с заданной программой ткацкого рисунка
Повышение эффективности, удобства в управлении процессом тканеформирования обеспечивается:
- наличием управляющего устройства, включающего модуль беспроводной связи, наличием беспроводного управления группами автономных катушек, перемещающихся по координатному полю, несущих на себе двигающиеся снизу вверх во встречно-параллельном направленном движении системы нитей основы в соответствии с заданной программой ткацкого рисунка, на этапе зевообразования, и наличием беспроводного управления одним или более одного челноками, перемещающимися по координатному полю, прокладывающими уточные нити в образованный один (или более одного) зев, что обеспечивает быструю и точную передачу данных от ткацкой машины, в т.ч. в режиме реального времени, и синхронную обработку полученной информации о данных.
Повышение качества и стабильности процесса тканеформирования, обеспечивается:
- наличием пневматических сопел, предназначенных для подачи сжатого воздуха с целью равномерного, стабильного подъема и прибоя уточных нитей к опушке ткани, регулируя, при этом, объемом сжатого воздуха, качество тканеформирования,
- наличием магнитов, установленных на катушках, взаимодействующих с сеткой из металлических проводников, смонтированной на координатном поле, предотвращающих опрокидывание и незапрограммированное вращение катушек;
- наличием кромкообразующих стержней, работающих синхронно с движением челнока и предотвращающих полотно ткани от краевых искажений рапортов ткацкого рисунка.
Увеличение разнообразия формируемых ткацких переплетений обеспечивается:
- наличием координатного поля, по которому перемещаются группы управляемых автономных катушек, формирующих две или более взаимодействующие системы нитей основы, перемещающиеся снизу вверх, создавая встречно-параллельное движение нитей основы различных систем с образованием одного или более одного зева, и по которому двигаются один (или более одного) управляемый челнок, прокладывающий уточную нить в образованный зев, при этом, координатное поле, являющееся основной рабочей зоной, имеет необходимые размеры, позволяющие производить перемещение катушек с самыми сложными траекториями движения в соответствии с заданной программой ткацкого рисунка, создавая самые разнообразные виды переплетений,
- программным заданием ткацкого рисунка, позволяющим изменять рисунок.
Краткое описание чертежей.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена конструктивная схема вертикальной ткацкой машины, на фиг. 2 представлен фрагмент координатного поля. Позициями на фигурах обозначены:
1 - координатное поле,
2 - защитное покрытие,
3 - сетка из плоских металлических проводников,
4 - катушки, несущие на себе нити основы,
5 - магниты,
6 - челнок,
7 - магниты,
8 - пневматические сопла,
9 - траверсы,
10 - узлы перемещения в вертикальном направлении,
11 - прижимной товарный вал,
12 - вальян,
13 - товарная система,
14 - кромкообразующие стержни,
15 - воздухозаборник системы аспирации и отсоса воздуха,
16 - воздуховод,
17 - насос,
18 - фильтрующая система,
19 - компрессор,
20 - гибкие шланги,
21 - управляющее устройство,
22 - монитор,
23 - рама ткацкой машины,
24 - подвижная консоль.
Осуществление изобретения.
Вертикальная ткацкая машина, на которой реализуют предлагаемый способ ткачества, содержит в своем составе конструктивные элементы, обеспечивающие зевообразование, расположенные в основной рабочей зоне, а, именно, координатное поле 1, поверхность которого имеет защитное покрытие 2, выполненное из поликарбоната, под которым смонтирована сетка из плоских металлических проводников 3 с ячейкой 12×12 мм, оборудованное комплексом индуктивных элементов и систем (на чертеже не показаны), генерирующих электромагнитное поле. На координатном поле 1 размещают перемещающиеся по нему группы управляемых дистанционно, посредством беспроводной связи группы автономных катушек 4 с установленными на них магнитами 5, несущих на себе нитей основы, образующие зев (один или более одного). Катушки 4 оборудованы программно управляемыми, находящимися внутри катушки, индуктивными блоками и датчиками положения (на чертеже не показаны). Для прокладывания уточной нити в образованный зев на координатном поле 1 размещают двигающийся по нему управляемый дистанционно, посредством беспроводной связи челнок 5 (один или более одного), оборудованный магнитами 7. Катушки 4 и челнок 5 оснащены приемо-передающими радиомодулями, расположенными в их внутренней части (на чертеже не показаны). Для поднятия вверх для прибоя уточной нити (одной или более одной) к опушке ткани конструкцией ткацкой машины предусмотрены пневматические сопла 8, подающие в конусообразное пространство системы нитей основы сжатый воздух, расположенные на специальных траверсах 9, оснащенных узлами перемещения в вертикальном направлении 10. Непосредственно, сразу над опушкой ткани, расположен прижимной товарный вал 11 и вальян 12, выводящие наработанную ткань из зоны прибоя вверх на товарную систему 13. По обеим сторонам прижимного товарного вала 11 установлены специальные кромкообразующие стержни 14, работающие синхронно с движением челнока 6 и формирующие кромку ткани. Над прижимным товарным валом 11 расположен воздухозаборник 15. Для формирования воздушного потока, подаваемого из воздухозаборника 15 по воздуховоду 16, установлен мощный насос 17, направляющий воздушный поток в фильтрующую систему 18 и затем подающий его в компрессор 19, нагнетающий воздух через гибкие шланги 20 в пневматические сопла 8. Управление процессом ткачества на всех его этапах, включая этапы зевообразования, прокладывания уточной нити в зев, подъема и прибоя уточной нити к опушке ткани, кромкообразования, вывода наработанной ткани из зоны прибоя вверх на товарную систему, и поддержание работы ткацкой машины в требуемом рабочем режиме, включая контроль взаимодействия и синхронизации систем и агрегатов, контроль физических параметров, стабильности режимов и технических показателей, осуществляется управляющим устройством 21, представляющим собой программно-аппаратный управляющий комплекс, включающий в себя модуль беспроводной связи (на чертеже не показан). Управление процессом тканеформирования на этапе зевообразования и на этапе прокладывания уточной нити осуществляется посредством беспроводной связи. Программно-аппаратный управляющий комплекс 21 расположен в герметичном стоечном шкафу, изнутри оснащенном блоками термостабилизации и фильтрации внутреннего воздушного пространства (на чертеже не показаны). Отображение текущей информации о состоянии управляющего устройства 21, параметрах рабочего пространства, контрольных показателях наработанного продукта, состоянии рабочих узлов и агрегатов машины, а также оперативное ручное управление осуществляется на мониторе 22, установленном на раме 23 подвижной консоли 24 ткацкой машины.
В конструктивном исполнении ткацкой машины преобладают вертикальные габаритные размеры.
Предлагаемый способ ткачества осуществляют на предлагаемой вертикальной ткацкой машине следующим образом.
Оператором вертикальной ткацкой машины с помощью управляющего устройства 21, представляющего собой программно-аппаратный управляющий комплекс, включающий в себя модуль беспроводной связи (на чертеже не показан), задается программа определенного ткацкого рисунка. Система программного управления 21 передает управляющие сигналы катушкам 4 и челноку 6, оснащенным приемо-передающими радиомодулями (на чертеже не показаны). Управляющие радиосигналы вызывают движение управляемых посредством радиосвязи групп автономных катушек 4, несущих на себе нити основы, по координатному полю 1, имеющему защитное покрытие 2, в соответствии с заданной программой ткацкого рисунка. Катушки 4 при своем движении формируют две или более взаимодействующие между собой системы нитей основы, двигающиеся снизу вверх во встречно-параллельном направленном движении, образуя один или несколько зевов. Перемещение катушек 4 по координатному полю 1 в соответствии с заданной программой и настройками оборудования осуществляется за счет ЭДС самоиндукции, возникающей в программно управляемых индуктивных блоках (на чертеже не показаны) катушки 4, которые взаимодействуют с электромагнитным полем, генерируемым комплексом индуктивных элементов и систем (на чертеже не показаны) координатного поля 1. Катушки 4 двигаются по координатному полю 1 по траектории, определяемой программой управления, точность позиционирования катушек 4 определяется датчиками положения (на чертеже не показаны), которыми оборудованы катушки 4. Синхронно с движением катушек 4 по координатному полю 1 начинает движение управляемый посредством радиосвязи челнок 6 (один или более одного), прокладывая поперек нитей основы уточную нить (одну или более одной), которая поднимается вверх для формирования линии прибоя уточной нити с образованием опушки ткани. На координатном поле 1 смонтирована сетка из плоских металлических проводников 3 с ячейкой 12×12 мм, интегрированная в защитное покрытие 2, которая за счет сцепления с магнитами 5, установленными в подошве катушки 4, и с магнитами 6, установленными на челноке 6, удерживает катушку 4 и челнок 6 в вертикальном рабочем положении, предотвращая опрокидывание и незапрограммированное вращение катушки 4 и незапрограммированное движение челнока 6. Координатное поле 1 имеет необходимые размеры, достаточные и позволяющие осуществление любых, самых сложных траекторий движения, производимых катушками в соответствии с заданной программой ткацкого рисунка. Уточную нить (одну или более одной) поднимают вверх для прибоя ее к опушке ткани сжатым воздухом, подаваемым в конусообразное пространство системы нитей основы пневматическими соплами 8, расположенными на специальных траверсах 9, оснащенных узлами перемещения в вертикальном направлении 10 для получения оптимального воздушного потока в целях равномерного, стабильного прибоя уточной нити. Прижимной товарный вал 11, расположенный непосредственно, сразу над опушкой ткани, и вальян 12 выводят наработанную ткань из зоны прибоя вверх на товарную систему 13. Специальные кромкообразующие стержни 14, работающие синхронно с движением челнока 6, установленные по обеим сторонам прижимного товарного вала 11 формируют кромку ткани и предотвращают полотно ткани от краевых искажений рапортов ткацкого рисунка. Каждый кромкообразующий стержень 14 обеспечивает пространственную фиксацию уточной нити на краях полотна, уточная нить огибает стержень и опирается на него при возвратном движении, тем самым не сминая краевые нити основы. Кромкообразующие стержни 14 убираются при новом зевообразовании и затем снова выводятся, как только уточная нить выходит за край полотна. Над прижимным товарным валом 11 расположен воздухозаборник 15, предназначенный для того, чтобы объемы воздуха, подаваемые в пневматические сопла 8 при поднятии и прибое утка были полностью поглощены устройством забора воздуха вместе с побочными продуктами разматывания нити (пыль, волокна), а также для того, чтобы создать в конусообразном пространстве системы основных нитей отрицательный перепад давления для усиления воздушного потока и исключения потери его направленности. Воздушный поток, формируемый мощным насосом 17, из воздухозаборника 15 по воздуховоду 16 направляется в фильтрующую систему 18 и затем попадает в компрессор 19, нагнетающий воздух через гибкие шланги 20 в систему пневматических сопел 8, обеспечивающих подъем и прибой утка воздушным потоком. Управление процессом ткачества на всех его этапах, включающих этапы зевообразования, прокладывания уточной нити в зев, подъема и прибоя уточной нити к опушке ткани, кромкообразования, вывода наработанной ткани из зоны прибоя вверх на товарную систему, и поддержание работы ткацкой машины в требуемом рабочем режиме, включающем контроль взаимодействия и синхронизации систем и агрегатов, контроль физических параметров, стабильности режимов и технических показателей, производят управляющим устройством 21, представляющим собой программно-аппаратный управляющий комплекс, включающий в себя модуль беспроводной радиосвязи (на чертеже не показан), расположенный в герметичном стоечном шкафу. Блоки термостабилизации и фильтрации внутреннего воздушного пространства (на чертеже не показаны), которыми изнутри оснащен стоечный шкаф обеспечивают надежность и бесперебойную работу программно-аппаратного управляющего комплекса. На раме 23 подвижной консоли 24 ткацкой машины установлен монитор 22. на котором отражается текущая информация о состоянии управляющего устройства 21, параметрах рабочего пространства, контрольных показателях наработанного продукта, состоянии рабочих узлов и агрегатов машины, а также оперативное ручное управление. Оперативное управление на этапе зевообразования и этапе прокладывания уточной нити также может осуществляться портативным устройством с беспроводной передачей командного сигнала в качестве пульта дистанционного управления с блоком кодирования, связывающим пульт дистанционного управления с ткацкой машиной. Предлагаемый способ и конструкция вертикальной ткацкой машины предусматривают задание неограниченного количества легко изменяемых разнообразных программ ткацкого рисунка. Предлагаемые способ ткачества и вертикальная ткацкая машина обладает следующими преимуществами:
- отсутствие габаритных шпулярных стоек или блоков навоев,
- отсутствие системы механического зевообразования,
- отсутствие батанного и боевого механизма,
- возможность формирования разнообразных ткацких переплетений.