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現(xiàn)代噴氣織機(jī)自動(dòng)化特性及在高端品種上的應(yīng)用(下)

6 噴氣織機(jī)的電子送經(jīng)與電子卷取技術(shù)
            作為織造五大運(yùn)動(dòng)中的兩項(xiàng)送經(jīng)與卷取,經(jīng)歷了機(jī)械送經(jīng)機(jī)械卷取、電子送經(jīng)機(jī)械卷取、電子送經(jīng)電子卷取的歷程。記得筆者2000年初在噴氣織機(jī)銷售過程中,還經(jīng)常遇到日系織機(jī)給客戶的配置為電子送經(jīng)機(jī)械卷取的例子。而電子送經(jīng)與電子卷取隨著控制電機(jī)技術(shù)的發(fā)展,作為一種要求相對精密的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),也分為不同的類型。與主傳動(dòng)技術(shù)類似,也分為異步交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)與無刷同步電機(jī)三代技術(shù)。而無刷電機(jī)由于可以閉環(huán)控制,無轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)屬于最領(lǐng)先的技術(shù)。目前畢加諾、斯密特采用步進(jìn)電機(jī)技術(shù),而舒美特由于在1993年開始就在劍桿織機(jī)上把無刷同步電機(jī)送經(jīng)與卷取作為標(biāo)準(zhǔn)配置,結(jié)合專利的電子齒輪(電子同步連接器)軟件技術(shù),在稀密路控制上處于世界領(lǐng)先。從而在真絲、細(xì)號(hào)棉、色織、寬幅雙軸等對送經(jīng)卷取精度高的領(lǐng)域體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,奠定了在劍桿織機(jī)領(lǐng)域的全球第一地位。步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)與交流同步電機(jī)系統(tǒng)的對比見表1。
            表1 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)與交流同步電機(jī)系統(tǒng)的對比
            意達(dá)噴氣織機(jī)主軸、送經(jīng)、卷取三個(gè)光電編碼器位置與轉(zhuǎn)速閉環(huán)反饋,后梁與卷取部位的張力傳感器轉(zhuǎn)距閉環(huán)反饋,雙閉環(huán)反饋信號(hào)經(jīng)過電子齒輪送至中央CPU經(jīng)DSP模塊處理。在全數(shù)字伺服系統(tǒng)中一般采用光電編碼器作為位置反饋信號(hào)，根據(jù)光電編碼盤器在電機(jī)轉(zhuǎn)過一圈時(shí)產(chǎn)生的脈沖數(shù)來對電機(jī)進(jìn)行精確的定位。在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)與卷取送經(jīng)裝置采用齒輪的連接方式，一旦固定連接后，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的機(jī)械軸位移量一定。并且，在伺服控制系統(tǒng)中，位置控制通常由上位控制器產(chǎn)生一定頻率和個(gè)數(shù)的脈沖來決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)過的角度，當(dāng)指令脈沖當(dāng)量和位置反饋脈沖當(dāng)量不一致時(shí)，就必須采用電子齒輪的方法來進(jìn)行調(diào)節(jié)。MYTHOSETEC型織機(jī)采用2500線光電編碼器，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了8倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為 360°/20000＝0.018°,達(dá)到每一轉(zhuǎn)20000分之一的控制精度。而電子齒輪軟件經(jīng)15年左右的不斷積累,更趨完善。同時(shí)無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)大于步進(jìn)電機(jī),所以緯密范圍達(dá)到4根/cm～200根/cm,最大經(jīng)紗張力達(dá)到2000kg,遠(yuǎn)大于步進(jìn)電機(jī)方式的送經(jīng)卷取。
            7 現(xiàn)代噴氣織機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)
            噴氣織機(jī)是由噴射具有一定壓力的氣流進(jìn)行引緯的,引緯方式不同于有梭織機(jī)及其他無梭織機(jī)的機(jī)械引緯,機(jī)械引緯速度受機(jī)械運(yùn)動(dòng)的限制,速度不能提的很高。如劍桿織機(jī)實(shí)際引緯率最快也只有1500m/min,引緯頻率190幅寬達(dá)到750r/min。而噴氣織機(jī)的噴嘴噴射氣流的動(dòng)作是經(jīng)過電子計(jì)算機(jī)控制電磁閥的開閉運(yùn)動(dòng)完成的,更由于噴氣織機(jī)的主噴嘴已由單噴嘴改為雙噴嘴、四噴嘴、六噴嘴、八噴嘴。相對于一定的引緯率、織機(jī)轉(zhuǎn)速下,多噴嘴上電磁閥開閉運(yùn)動(dòng)的頻率可以相應(yīng)降低。因此，噴氣織機(jī)主噴嘴噴射氣流的噴氣引緯頻率可大大提高。一般噴氣織機(jī)的實(shí)際引緯率已高達(dá)2400m／min。提高噴氣織機(jī)的引緯率,除了要解決好主輔噴嘴在計(jì)算機(jī)控制下電磁閥高頻率的開啟、閉合技術(shù)之外,貯緯器及停止指的停止與釋放動(dòng)作也有了相應(yīng)的改進(jìn)與提高。在電子計(jì)算機(jī)的程序控制下,貯緯器停放緯紗的動(dòng)作與主噴嘴噴射氣流的電磁閥的開啟與閉合動(dòng)作十分協(xié)調(diào)。
            目前噴氣織機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:
            （1）多色緯,自由混緯,多臂織機(jī)的實(shí)用引緯達(dá)到6色(色織產(chǎn)品),電子大提花噴氣織機(jī)的實(shí)用引緯達(dá)到8色(商標(biāo)產(chǎn)品)。
            （2）由于歐洲的專業(yè)化生產(chǎn)體系,啟動(dòng)關(guān)鍵件基本來自同一家公司——荷蘭的TSTRICK公司,如主噴嘴、預(yù)噴嘴,而控制系統(tǒng)由各分別開發(fā)。主噴嘴噴管長度加長,加速度較小,對緯紗的作用力減弱,氣流集束性強(qiáng),長短纖通用。主噴采用電磁銷自動(dòng)調(diào)節(jié)方式與開度自動(dòng)調(diào)節(jié)方式構(gòu)成緯紗自動(dòng)到達(dá)控制系統(tǒng)。通過快速放氣系統(tǒng)形成氣夾,減少混緯等待期間的退捻。
            （3）主噴嘴與預(yù)主噴嘴分段控制,壓力可以分別調(diào)節(jié),有效減少緯縮及不同緯紗粗細(xì)差異較大的情況。
            （4）根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,輔助噴嘴由單孔發(fā)展為歐系噴氣織機(jī)的19孔設(shè)計(jì),氣流集中度高,可采用低壓引緯,輔助噴嘴位置在改變品種時(shí)不需要調(diào)節(jié),對緯紗的作用力柔和,加速比低,對緯紗單強(qiáng)及強(qiáng)力不勻要求降低,對細(xì)號(hào)產(chǎn)品的適應(yīng)能力增強(qiáng)。輔助噴嘴供氣罐左右二節(jié)分離,通過CANBUS與DSP控制輔助噴嘴電磁筏的開啟時(shí)間,響應(yīng)時(shí)間及故障率大為降低。同時(shí)優(yōu)化輔助噴嘴電磁閥、管道等的幾何形狀及空間布置設(shè)計(jì),使得壓縮空氣消耗量占噴氣織機(jī)70%以上的輔助噴嘴耗氣量大為降低。
            （5）儲(chǔ)緯器:由于現(xiàn)代噴氣織機(jī)的入緯率大為提高,尤其是緯紗制動(dòng)噴氣織機(jī)要依賴于儲(chǔ)緯器的電磁銷,所以儲(chǔ)緯器與織機(jī)的協(xié)調(diào)尤其重要。目前國際能在高速噴氣應(yīng)用的儲(chǔ)緯器制造商僅有IRO公司與LGL公司,其適用噴氣織機(jī)的儲(chǔ)緯器入緯率達(dá)到3000  m/min。日本噴氣的儲(chǔ)緯器由織機(jī)生產(chǎn)商自己制造。而IRO與LGL處于領(lǐng)先位置。其儲(chǔ)緯器主要特點(diǎn):自動(dòng)分紗、紗圈分離、氣動(dòng)穿紗、帶有氣圈破裂罩。紗圈分離可減弱噴氣對原紗毛羽的要求,同時(shí)對花式紗的適應(yīng)能力提高。氣圈破裂罩可減少緯紗的張力波動(dòng),而對于儲(chǔ)緯部分,尤其重要的是電子緯紗張力自動(dòng)控制器,即我們形象稱為的ABS。目前國內(nèi)噴氣的常規(guī)運(yùn)行車速以190cm幅寬為例大概在720 r/min左右為例,入緯率1400 m/min,每一緯制動(dòng)時(shí)相當(dāng)與時(shí)速近90km的汽車急剎車。由于噴氣是自由端引緯,緯紗承受的張力突變在這個(gè)時(shí)候發(fā)生,存在強(qiáng)力弱環(huán)的緯紗斷頭或彈力紗的緯縮于是隨之發(fā)生,采用微型線性電機(jī)起平緩剎車的電子緯紗張力自動(dòng)控制器的作用就非常重要。目前IRO與LGL都生產(chǎn)出配CANBUS連接具備實(shí)時(shí)控制功能的儲(chǔ)緯器,目前國內(nèi)比較熱門的課題是家紡產(chǎn)品的多緯入一梭口織造。制造商也開發(fā)出了紗架張力位置的張力傳感器以探測單根緯紗在紗架與儲(chǔ)緯器之間的斷頭。緯紗到達(dá)處的光電管也是一個(gè)重要因素。目前有插筘式與筘前式兩種,插筘式采用體積測量，而筘前式采用光柵測量,因而前者靈敏度較高，而后者不會(huì)對筘造成損傷,維護(hù)保養(yǎng)方便。故除色織行業(yè),筘前式已成為主流。但在浙江長絲嵌條產(chǎn)品遇到黑色絲時(shí)筘前式靈敏度不夠,舒美特經(jīng)過攻關(guān)也解決了此問題。
            （6）牽伸噴嘴緊隨鋼筘可完全省去右側(cè)廢邊,對彈力產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng),打緯時(shí)緯紗被夾持,有更好的右側(cè)布面質(zhì)量,可與緯紗斷頭自動(dòng)修補(bǔ)裝置聯(lián)合使用,但需截筘,適合大批量單一筘幅生產(chǎn),但國內(nèi)應(yīng)用較少。
            8 現(xiàn)代噴氣織機(jī)的開口系統(tǒng)
            噴氣織機(jī)的開口裝置有連桿、消極踏盤、積極凸輪、電子多臂、電子大提花開口等幾種方式。噴氣織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度也要受到開口裝置與綜框材質(zhì)的限制。連桿與消極踏盤在豐田和津田駒織機(jī)上還可選配,而歐洲織機(jī)基本只有積極凸輪和電子多臂與大提花開口。目前世界級的開口裝置制造商僅有瑞士STAUBLI和隸屬與意達(dá)集團(tuán)的FIMTEXTILE。史陶比爾的多臂機(jī)型號(hào)有2861B/2871/2881,分別達(dá)到800/900/1000r/min的名義機(jī)械轉(zhuǎn)速,常規(guī)最大16片刀片。積極凸輪開口有1661、1771。而菲姆的多臂機(jī)有QJ/XJ,分別達(dá)到750/900r/min的名義機(jī)械轉(zhuǎn)速,最大16片刀片。積極凸輪開口有EP11,最高機(jī)械轉(zhuǎn)速1200r/min。積極凸輪開口最多達(dá)到10片刀片。史陶比爾雄居世界第一開口裝置制造商位置多年,有完善的售后服務(wù)體系。而菲姆電子多臂機(jī)采用單元式電磁鐵設(shè)計(jì),一片損壞不影響織機(jī)運(yùn)行;凸輪結(jié)合采用弧狀連接,接觸面大,穩(wěn)定性更高,在技術(shù)上有獨(dú)到之處,近年通過與意達(dá)集團(tuán)的PROMATECH、意達(dá)上海、SULTEX的內(nèi)部緊密結(jié)合,銷量大幅增加,呈異軍突起之勢。豐田公司近年開發(fā)了電子開口,但由于成本高昂,未得到商業(yè)化應(yīng)用。
            電子大提花世界上有STAUBLI、BONUS與GROSS三家制造商。目前在國內(nèi)主要用于純棉床單大提花,主要集中在山東，浙江也有兩家寧波維科和舟山弘生。門幅以340cm與360 cm為主,車速在450 r/min左右。而目前浙江一些中長仿毛產(chǎn)品企業(yè)選用小針數(shù)的國產(chǎn)提花裝置制織邊字,速度可達(dá)到600r/min左右。
            由于噴氣織機(jī)的速度高,對綜框的要求比較高,目前能適應(yīng)寬幅高轉(zhuǎn)速全系列的的制造商僅有瑞士GROB，而車速在950r/min以上最好配用碳纖維綜框。目前可以提供的有SCHMEING、STAUBLI和GROB。而開口又分為更換品種時(shí)不脫卸綜框的C型脫卸綜框和J型兩種。不脫卸綜框需采用綜絲夾,操作方便,但布面易出條影,不利于高速,所以歐洲織機(jī)普遍采用了J型。
            9 現(xiàn)代噴氣織機(jī)的電子控制系統(tǒng)
            現(xiàn)代噴氣織機(jī)近年來經(jīng)歷了多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的模擬量控制到基于數(shù)字信號(hào)處理,新一代控制電機(jī)與CANBUS系統(tǒng)的全數(shù)字控制的革命性變化,結(jié)合以太網(wǎng)與ERP,CAD/CAM等全系列的軟件處理方案，可以作到實(shí)時(shí)控制與遠(yuǎn)程診斷，由設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、售前后等整個(gè)工廠全流程的網(wǎng)絡(luò)化管理，可以完全做到與信息革命大潮同步。
            CAN（Controller Area Network——控制器局域網(wǎng)）是一種由CAN控制器組成的高性能串行數(shù)據(jù)局域通信網(wǎng)絡(luò)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。它最早由德國Bosch公司于1984年推出，最初用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，96最早由VAMATEX在LENORO箭桿織機(jī)上采用后,在國際無梭織機(jī)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。目前CANBUS已成為判斷一臺(tái)織機(jī)是不是數(shù)字化的重要標(biāo)志。CANBUS系統(tǒng)在噴氣織機(jī)上應(yīng)用的主要優(yōu)點(diǎn):
            （1）摒棄了傳統(tǒng)電控系統(tǒng)通過電平與電壓控制的接觸點(diǎn)與線路老化、信號(hào)干擾等缺點(diǎn),通過把織機(jī)各部位的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫幋a數(shù)字信號(hào),不需要給出信號(hào)接收者的地址，信號(hào)發(fā)送者就可以將安全編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送給所有的接收者，以短幀多發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高實(shí)時(shí)性。高速的CANBUS每毫秒內(nèi)可以傳送32字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，每個(gè)信號(hào)接收者從總線上自行讀取其所需的數(shù)據(jù)。采用CANbus能大幅縮減電線的使用量，用光纖替代傳統(tǒng)電線,傳輸速率高,相對的也減少了許多線路上的接點(diǎn)，線路板個(gè)數(shù)減少,織機(jī)的電控柜體積大大減小,織機(jī)電氣發(fā)熱量減少,織機(jī)的電氣故障率大大降低,織機(jī)控制的精確度大大提高,耗氣量減少,布面質(zhì)量會(huì)大大改進(jìn)。
            （2）CANbus可以更簡單、迅速地實(shí)現(xiàn)在線編程、在線診斷,多個(gè)控制器共同作用等新功能,可以設(shè)立優(yōu)先級,最先保障對織機(jī)運(yùn)行最關(guān)鍵數(shù)據(jù)的處理;同時(shí)可對織機(jī)運(yùn)行的各部位實(shí)行在線監(jiān)控和自診斷功能,織機(jī)停臺(tái)時(shí)可立即給出故障原因,使得維修更加簡單方便。
            （3）織機(jī)控制通過編碼后可以標(biāo)準(zhǔn)化管理,便于與外部各種接口通訊,同時(shí)預(yù)留足夠接口,內(nèi)部功能可以很方便的擴(kuò)展;如織機(jī)購置運(yùn)行以后一段時(shí)間根據(jù)市場需要:雙噴變?yōu)樗膰?添置機(jī)外大卷裝,另加布面在線監(jiān)測系統(tǒng),氣動(dòng)折入邊等在電氣系統(tǒng)上都很容易實(shí)現(xiàn);而且機(jī)器的升級將主要發(fā)生在軟件的改革上,織機(jī)新的進(jìn)步可以很容易在老的機(jī)型上擴(kuò)展,織機(jī)象軟件一樣具備了也可以不斷升級,織機(jī)的技術(shù)劣化程度將大大降低。
            （4）采用CANBUS后顯示屏可以放置到織機(jī)的任何位置,容易實(shí)現(xiàn)大屏幕圖解顯示。
            （5）織機(jī)可以采用微處理器等通用電子器件,對于意達(dá)這樣的企業(yè),可以在劍桿、噴氣、片梭等不同品牌不同型號(hào)的織機(jī)上采用相同界面,便與統(tǒng)一管理。
            隨著主控系統(tǒng)的進(jìn)步,目前許多電子技術(shù)在噴氣織機(jī)得到可靠方便的應(yīng)用。如電子絞邊。其閉口時(shí)間可以隨緯紗的不同而每一緯編程控制,對于彈力產(chǎn)品由為適合;不像機(jī)械行星絞邊需占用織機(jī)的有效筘幅,可采用常規(guī)筒子,減少了絞邊更換占用的停臺(tái)時(shí)間，基本不需維修保養(yǎng)。又如電子獨(dú)立織邊,在凸輪機(jī)上可以節(jié)省綜框占用。電子剪刀通過步進(jìn)電機(jī)作到幾緯一剪,沖力大,延長剪刀使用壽命,布邊質(zhì)量好。電子驅(qū)動(dòng)積極后梁,后梁擺動(dòng)的幅度和周期可以根據(jù)布面組織編程控制。
            10 現(xiàn)代噴氣織機(jī)的本土化趨勢
            任何技術(shù)的發(fā)展如果離開市場都將成為無本之源?，F(xiàn)代噴氣織機(jī)向簡明化、數(shù)字化等發(fā)展的同時(shí),在制造上如何更貼近市場已成為生存與發(fā)展的關(guān)鍵。中國是國際最大的無梭織機(jī)市場,歐洲最大的兩家織機(jī)制造商都在國內(nèi)設(shè)立了獨(dú)資企業(yè)，意達(dá)上海和蘇州畢加諾,通過關(guān)鍵件引進(jìn)和配套件國產(chǎn)的方式組裝噴氣織機(jī),目前意達(dá)的L88和畢加諾的OMNIJET應(yīng)該是中國本土能夠生產(chǎn)的最先進(jìn)的噴氣織機(jī),在技術(shù)水平上已領(lǐng)先日本原裝機(jī),與國內(nèi)噴氣織機(jī)拉開了相當(dāng)大的距離。
            意達(dá)的L88是以蘇爾壽L5500與PROMATEC的MYTHOSETEC為原型,結(jié)合中國國情開發(fā)的現(xiàn)代噴氣織機(jī),由于K88作為國內(nèi)最先進(jìn)的劍桿織機(jī)03年以來在商業(yè)上取得成功,意達(dá)準(zhǔn)備沿用該路線制造出同樣水平的噴氣織機(jī)。該機(jī)型的主要特點(diǎn):
            （1）采用數(shù)碼驅(qū)動(dòng),共軛凸輪打緯,織機(jī)無須與地面固定。
            （2）噴射系統(tǒng)與L5500與MYTHOSETEC采用同樣配置:主噴嘴分離控制,19孔輔助噴嘴;使用LGL原裝儲(chǔ)緯器,具備氣動(dòng)穿紗,防氣圈罩與緯紗張力自動(dòng)程控裝置。
            （3）送經(jīng)卷取與MYTHOS ETEC采用同樣的無刷電機(jī)與電子齒輪技術(shù),CANBUS系統(tǒng),大屏幕彩顯觸摸屏。
            （4）在影響織機(jī)性能的瓶頸:開口裝置上,意達(dá)由于擁有FIMTEXTILE排名世界第二的開口裝置制造商,所以在L88上配置了FIM的積極凸輪開口,首批10臺(tái)190門幅織機(jī)已在紹興慶茂作純棉品種以800r/min的速度穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)了一年。
            11 現(xiàn)代噴氣織機(jī)性能優(yōu)勢在高難品種上的應(yīng)用(略)
            12 結(jié)束語
            進(jìn)入21世紀(jì)以來,噴氣織機(jī)技術(shù)取得了長足進(jìn)步,主要體現(xiàn)在機(jī)械結(jié)構(gòu)，氣動(dòng)系統(tǒng)，交流同步電機(jī)及電機(jī)控制系統(tǒng)及CANBUS的的應(yīng)用,開口裝置如高速電子多臂機(jī),積極凸輪,高速大提花開口的技術(shù)發(fā)展,新材料如綜框，輔助系統(tǒng)如儲(chǔ)緯器等的協(xié)同發(fā)展,已成為無梭織機(jī)最有發(fā)展前途的門類。國內(nèi)噴氣織機(jī)開發(fā)的織物品種在國際上已處于領(lǐng)先水平,近年來隨著勞動(dòng)力成本、土地資源、電力短缺、外貿(mào)補(bǔ)貼政策的變化,周邊低成本國家競爭的加強(qiáng),我國紡織工業(yè)面臨越來越大的挑戰(zhàn)。如何發(fā)揮科技是第一生產(chǎn)力的要訣,在我國織造業(yè)無梭化的進(jìn)程中少走彎路,是我們紡織從業(yè)者必須面對的重要課題,由于本人時(shí)間與水平有限,上述觀點(diǎn)拋磚引玉,歡迎大家不吝指正。希望紡織界同仁能夠集思廣益,共同為國家紡織工業(yè)從大國向強(qiáng)國的轉(zhuǎn)化作出貢獻(xiàn)。

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