環(huán)錠細紗機自動接頭的思考和展望

劉榮清

(上海紡織工程學會，上海 200092)

·綜合述評

環(huán)錠細紗機自動接頭的思考和展望

劉榮清

(上海紡織工程學會，上海 200092)

為了降低成本，減少用工，提高細紗接頭質(zhì)量和效率，從細紗機自動接頭的優(yōu)勢及科技發(fā)展方向等方面詳細分析了自動接頭的基本要求、工作流程及其關(guān)鍵技術(shù)和難點。指出：斷頭后及時自動接頭、安裝自動接頭小機、接頭質(zhì)量好是細紗機自動接頭的基本要求；可靠穩(wěn)定地尋找管紗紗尾，合理選擇斷頭檢測傳感器及鋼絲圈定位，選擇適宜的接頭夾紗器運動軌跡和材料是自動接頭的關(guān)鍵；細紗在線檢測、斷頭自停等技術(shù)的進步，為實現(xiàn)細紗機自動接頭奠定了基礎(chǔ)，為實現(xiàn)無人紡紗車間創(chuàng)造了條件。

環(huán)錠細紗機；自動接頭；在線檢測；傳感器；斷頭；接頭質(zhì)量；自動接頭小機；夾紗器

0 引言

環(huán)錠細紗機是紡紗過程中最重要的主機之一，迄今為止，仍沿用人工接頭操作，效率低，勞動強度大，接頭質(zhì)量不穩(wěn)定，實現(xiàn)自動接頭成為多年來國內(nèi)外紡織界的追求目標。

細紗機自動接頭(以下簡稱“自動接頭”)，可減少甚至取消擋車工，提高生產(chǎn)效率，減輕擋車工勞動強度，降低斷頭率，增加產(chǎn)量，減少飛花，節(jié)約用棉和用電，并為進一步實現(xiàn)無人車間創(chuàng)造條件，使紡織企業(yè)逐漸從勞動密集型走向智能型現(xiàn)代化企業(yè)，具有劃時代的社會意義。

近年來新型紡紗機，如轉(zhuǎn)杯紡紗機、噴氣紡紗機和渦流紡紗機已基本實現(xiàn)自動化接頭或半自動化接頭。而環(huán)錠細紗機也已實現(xiàn)了細紗自動落紗，粗紗—細紗—絡(luò)紗輸送自動化，成紗質(zhì)量、斷頭在線自動檢測，自動吸落棉，自動循環(huán)吹吸飛花和落棉等功能，唯獨細紗接頭仍采用人工操作。

細紗機斷頭在線檢測裝置[1]、粗紗斷頭喂入自停和電錠等的成功研發(fā)[2]為細紗機實現(xiàn)自動接頭奠定了基礎(chǔ)。

細紗機雖可實現(xiàn)集體換粗紗，但還未能實現(xiàn)粗紗自動更換和粗紗自動化接頭，因此實現(xiàn)紡紗車間全自動化仍需努力[3]。本文涉及的細紗自動接頭僅指細紗機機前的斷頭接頭。

1 自動接頭基本要求

1.1 發(fā)現(xiàn)斷頭應(yīng)及時按程序接頭

接頭裝置在線檢測到斷頭后需排除空錠、錠速失常和短時間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)3根以上的異常錠子，然后按斷頭先后順序?qū)嵭凶詣咏宇^，接頭時間應(yīng)不大于人工接頭的時間。

1.2 設(shè)置自動接頭小機

由于細紗機斷頭屬小概率事件。斷頭率一般千錠時為幾十根，因此宜設(shè)置接頭小機。在機臺一側(cè)設(shè)計一臺(指500錠以下的短錠小機)或在一側(cè)車頭、車尾各設(shè)計一臺(約1000錠的長錠小機)，巡回執(zhí)行接頭工作。接頭小機具有自動識別智能功能，因此也可稱其為接頭機器人。接頭小機可設(shè)置移動軌道或與自動落紗軌道共享，使用時可自動轉(zhuǎn)軌。同錠接頭失敗3次以上應(yīng)通知計算機報警并進行緊急處理；若發(fā)現(xiàn)大面積、高頻率斷頭也應(yīng)報警處理。

接頭小機應(yīng)配置獨立的充電電源或與落紗機軌道低壓電源共用。

1.3 保證接頭質(zhì)量

細紗斷頭接合動作比較復雜，有一定技術(shù)要求。接頭不良會形成粗節(jié)或竹節(jié)疵點，而接頭太慢會形成緊捻紗疵點。

一般常見接頭方法有3種。

a) 套接法。直接將退繞的管紗紗尾從左端或右端與羅拉輸出前的須條隨機套接，一般會產(chǎn)生較大的粗節(jié)紗，接頭質(zhì)量差。

b) 捻接法。將退繞的管紗紗尾，用食指壓斷后轉(zhuǎn)動紗條與羅拉輸出的須條捻接(轉(zhuǎn)動方向需與細紗捻向一致)，該方法在接合處易形成較粗的“白點”或短緊捻紗。

c) 挑接法。將退繞的管紗紗尾，用食指壓斷后保持須條堅挺自然狀態(tài)和一定長度，并與羅拉輸出須條向上挑動輕輕接合。該方法接合質(zhì)量最好，基本無“白點”。

合格的擋車工應(yīng)經(jīng)嚴格的培訓達標后才能上車，并由教練員定期檢查接頭質(zhì)量和速度。

自動接頭要達到挑接法的要求較難，但應(yīng)力求成為追求的目標。

自動接頭第一步要求能接上頭，具有較高的成功率，把提高接頭質(zhì)量放在第二步。

當前絡(luò)筒機電子清紗器可以把不良接頭切除重接，保證接頭質(zhì)量。

2 自動接頭的工作流程

2.1 按斷頭在線檢測程序，由電腦通知自動接頭小機(以下簡稱“小機”)進入接頭錠位。

2.2 通知電錠停轉(zhuǎn)，粗紗喂入停止，吸棉裝置正常負壓吸棉。

2.3 電錠反向慢速轉(zhuǎn)動，使管紗退繞一定長度，由接頭器毛刷的轉(zhuǎn)動從管紗錐間卷出斷頭的紗尾。

2.4 由裝在毛刷下的夾紗器夾住紗尾。

2.5 引出紗尾至鋼絲圈旁，將紗尾穿入已定位的鋼絲圈中，并保持一定的張力和長度(由電錠控制)。

2.6 將夾紗器鉗牢的細紗上移，移入細紗易導入的盤香式導紗鉤為中心。

2.7 電錠由從慢到快轉(zhuǎn)動，并通知粗紗喂入自停裝置粗紗正常喂入，吸棉裝置正常工作。

2.8 將夾紗器鉗住的紗尾移向羅拉吐出須條處，此時電錠轉(zhuǎn)速可稍慢，以利接合。

2.9 放開鉗住紗尾，進行自動接合，若接合失敗可重復3次；3次均失敗應(yīng)發(fā)出警報，通知尋找原因。

2.10 退出接頭器，程序清零，開始執(zhí)行下次任務(wù)。

3 自動接頭的關(guān)鍵技術(shù)和難點

3.1 尋找管紗斷頭端(紗尾)

自動接頭的第一步必須將管紗斷頭的紗尾引出，由接頭夾紗器鉗住，難度較大。管紗斷頭紗尾的引出可采用吸、吹或粘附等方法。研究發(fā)現(xiàn)，吸和吹的方法耗能較大，且紗尾不易抓住，這是由于管紗與鋼領(lǐng)間空間較小，使得吸、吹管很難深入管紗表面?？刹捎枚堂湾F形小毛刷，摩擦管紗表層，通過電錠的低速反向回轉(zhuǎn)，較可靠的將紗尾引出，然后用夾紗器將紗尾夾牢。

3.2 檢測斷頭傳感器的選擇及鋼絲圈定位

在線檢測斷頭可以采用多種方法[3]，使用較多的是用磁力傳感器進行檢測。在鋼領(lǐng)板上、鋼絲圈旁，加裝一塊磁鐵，斷頭時鋼絲圈停止，發(fā)出斷頭信號；同時可使斷頭時鋼絲圈受磁力的吸引定位在統(tǒng)一的位置。第二種方法則是在鋼領(lǐng)板上加裝光敏傳感器，通過斷頭時鋼絲圈光線頻率的變化發(fā)出斷頭信號，但此法鋼絲圈無法統(tǒng)一定位，需另外加裝磁鋼定位。第三種方法是在導紗鉤處加裝氣圈張力變化傳感器，斷頭時用細紗張力的減少來檢測斷頭，同樣鋼絲圈定位困難。

可見，第一種方法方便鋼絲圈定位。

3.3 接頭夾紗器運動軌跡和材料選擇

細紗接頭夾紗器運動軌跡是一條復雜的三維曲線，從管紗斷頭處向上右移穿過鋼絲圈，上升至錠子導紗鉤中心，再向上前移至羅拉與膠輥輸出須條中心處。

接頭夾紗器是接頭器的核心，必須有良好的握持能力和彈性，其鉗口必須開啟、閉合靈活，耐磨且使用壽命長。

接頭器的運動由計算機控制，可嚴格控制其動作的時間和位置。接頭器的運動一般由多臺伺服電機控制的電子凸輪、電子齒輪[4]或液壓驅(qū)動器組成執(zhí)行機構(gòu)，也可以參考3D打印機模式建立控制模塊操作。

上海報導利用超導技術(shù)發(fā)明的自動寫毛筆字的機器人，其機理與接頭操作相似，可供設(shè)計參考。

細紗接頭器是一個小型機器人[5]，特點是質(zhì)量輕，體積小，精度高，耗能低，動作靈活。應(yīng)實行模塊化設(shè)計，便于檢修保養(yǎng)。

接頭小機應(yīng)建立控制中心，用電腦顯示屏顯示接頭總數(shù)、斷頭率、接頭成功率、總停機時間、全機產(chǎn)量和效率等數(shù)據(jù)，能發(fā)出聲音或視頻警報，并能與在線斷頭檢測有關(guān)數(shù)據(jù)相結(jié)合。

4 結(jié)語

4.1 20世紀50年代末到60年代初，曾有人研究過

細紗自動接頭但未獲成功。隨著電子信息化、自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、計算機和機器人技術(shù)的發(fā)展，通過全行業(yè)同仁的研究和努力，有理由相信細紗自動接頭技術(shù)一定有望成功。

4.2 細紗斷頭在線檢測、斷頭喂入粗紗自停裝置、斷頭吸棉裝置負壓自控和電錠驅(qū)動錠速調(diào)節(jié)等新技術(shù)、新裝備均為實現(xiàn)細紗自動接頭奠定了基礎(chǔ)。

4.3 細紗自動接頭可提高產(chǎn)量，減少用工，節(jié)約用棉，降低勞動強度，并為今后實現(xiàn)無人紡紗車間創(chuàng)造條件。目前，如實行細紗在線檢測、斷頭粗紗停喂入等措施，在控制夜班不換粗紗，細紗推行自動落紗的條件下，已有夜班不關(guān)車，無人值車自動生產(chǎn)的先例。

4.4 筆者在此闡明細紗自動接頭的重要性，提供自動接頭信息和研發(fā)方向，指出存在問題和解決關(guān)鍵問題的途徑，以此拋磚引玉。如有謬誤，敬請指正。

[1] 劉榮清.細紗斷頭檢測的創(chuàng)新和發(fā)展[J].紡織器材，2016,43(5)：60-63.

[2] 劉榮清.細紗機在線檢測和電錠的發(fā)展和展望[C]//“經(jīng)緯股份杯”2012’強專件、促設(shè)備、為行業(yè)技術(shù)進步和創(chuàng)新經(jīng)驗研討會論文集.咸陽：全國紡織器材科技信息中心，2012:74-77.

[3] 馬麗云，汪軍.紡紗在線檢測的開發(fā)、應(yīng)用與管理[J].紡織器材，2016,43(3)：61-64.

[4] 李響，王丹，范碧白.電子齒輪技術(shù)在并條機上的應(yīng)用[J].紡織器材，2016,43(5)：15-17.

[5] 徐旻,任強.工業(yè)機器人的發(fā)展及對棉紡行業(yè)的建議[J].棉紡織技術(shù)，2015,43(4)：75-78.

《紡織器材》第九屆第一次全體編委會議召開

2017年4月14日，《紡織器材》第九屆第一次全體編委會議在濟南召開，會議由《紡織器材》雜志社社長、主編秋黎鳳主持。

會上，秋社長就雜志社兩年來的工作做了詳細報告，老一屆編委會主任祝憲民與新一屆編委會主任李毅做了交接，眾位編委就如何辦好雜志，促進全媒體發(fā)展，中國期刊國際化等問題進行了充分討論。

上一屆《紡織器材》編委會主任、中國紡織機械協(xié)會總工程師祝憲民對《紡織器材》為行業(yè)技術(shù)傳播及應(yīng)用交流所作出的工作予以表揚。他說《紡織器材》經(jīng)過多年的發(fā)展和各位編委的努力，對行業(yè)發(fā)展起到很大的作用，為讀者提供了很多知識和幫助。

新一屆編委會主任、中國紡織機械協(xié)會副會長李毅指出，《紡織器材》文章可讀性強，有深度，信息覆蓋面廣，是目前器材專件行業(yè)內(nèi)唯一的專業(yè)刊物，期刊紙媒和線上線下活動做得不錯；作為新一屆編委會主任，一定會不負眾望，力爭將《紡織器材》越辦越好。其他編委也就雜志的實際工作提出了很好的意見和建議。

最后，秋社長總結(jié)說，《紡織器材》創(chuàng)刊44年來，在歷屆領(lǐng)導和編委的指導下，堅持辦刊宗旨，立足器材、專件，努力服務(wù)行業(yè)。全體編輯將一如既往，扎根行業(yè)，與新一屆編委一起為我們共同的事業(yè)貢獻自己的青春年華。無論環(huán)境如何，我們都會保持樂觀心態(tài)，不忘初心，砥礪前行，聯(lián)系作者，傾聽讀者，做好編者。以紙媒為根本，豐富《紡織器材》全媒體內(nèi)容，通過互聯(lián)網(wǎng)+打造全方位的紡織器材媒體，做好傳承，成為傳統(tǒng)，攜手前行，走向未來。

Pondering over and Prospect of Automatic Splicer on the Ring Spinning Frame

LIU Rongqing

(Shanghai Textile Engineering Society,Shanghai 200092,China)

To reduce cost and labor,and to improve the quality and splicing efficiency,detailed analysis to the basic requirement for the automatic splicing process including the work-how,the key technique and the hardnut from the advantage of splicing technology and development direction description is done to the following:automatic splicing immediately after end breakage,installation of automatic micro-splicer,good splicing quality being the basic requirement of the automatic splicing for the ring frame.It is very important to have a reliable search for cop tails,proper selection of breakage sensor and location of the traveller,proper track and material of the yarn gripper.It is pointed out that with the progress of the on-line detection and auto-stop motion,it is possible to realize auto-splicing process on the ring spinning frame,which creates condition for realizing unmanned spinning.

ring spinning frame;automatic splicing;on-line detection;sensor;breakage;splicing quality;automatic micro-splicer;yarn gripper

2016-12-25

劉榮清(1934—)，男，江蘇無錫人，教授級高級工程師，主要從事棉紡工藝、測試和產(chǎn)品開發(fā)等方面的研究。

TS103.23+1

A

1001-9634(2017)03-0056-03