整經(jīng)機的技術(shù)特點與發(fā)展現(xiàn)狀

王 琛，杜 宇，楊 濤，王凌鵬，鄧先明

(1.天津工業(yè)大學，天津 300387；2.杭州匡時科技有限公司，杭州 311217)

?綜合述評

整經(jīng)機的技術(shù)特點與發(fā)展現(xiàn)狀

王 琛1，杜 宇1，楊 濤1，王凌鵬2，鄧先明1

(1.天津工業(yè)大學，天津 300387；2.杭州匡時科技有限公司，杭州 311217)

為提高漿軸質(zhì)量和織機生產(chǎn)效率，對比分析紗線整經(jīng)機、聚酯單絲整經(jīng)機和金屬絲整經(jīng)機的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)特點，詳細介紹金屬絲的整經(jīng)工藝及整經(jīng)張力控制方式，展現(xiàn)了整經(jīng)機的發(fā)展趨勢。指出：國產(chǎn)整經(jīng)機未來發(fā)展必然趨向于高精度、高效率化，并在特種材料整經(jīng)技術(shù)方面進行完善。

整經(jīng)機；分類；技術(shù)特點；整經(jīng)工藝；張力控制方式

0 引言

整經(jīng)是織造準備工序，是將一定數(shù)量的經(jīng)紗按照工藝要求的長度和幅寬，以均勻、適當?shù)膹埩ζ叫芯砝@到經(jīng)軸上的過程。當今整經(jīng)技術(shù)將機、電、氣與計算機技術(shù)一體化，實現(xiàn)了整經(jīng)設(shè)備的智能化、高速化、高質(zhì)量化和控制技術(shù)的自動化[1-4]。整經(jīng)機從形式上可分為分條整經(jīng)機和分批整經(jīng)機，筆者按整經(jīng)材料又將整經(jīng)機分為紗線整經(jīng)機、聚酯單絲整經(jīng)機和金屬絲整經(jīng)機等，下文將對比分析整經(jīng)機的技術(shù)特點、發(fā)展現(xiàn)狀，介紹金屬絲整經(jīng)工藝及整經(jīng)張力控制方式，以展現(xiàn)整經(jīng)機的發(fā)展趨勢。

1 整經(jīng)機分類及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1紗線整經(jīng)機

紗線整經(jīng)機，是應(yīng)用較多的整經(jīng)機。目前，國產(chǎn)各類紗線整經(jīng)機技術(shù)水平已基本滿足紡織企業(yè)對整經(jīng)生產(chǎn)的要求，而在自動化控制、張力控制、整經(jīng)速度方面與國外先進的整經(jīng)機還存在一定差距。瑞士貝寧格(Benninger)公司以其獨創(chuàng)的分條整經(jīng)技術(shù)而聞名，整經(jīng)線速度可達1200 m/min；日本津田駒分條整經(jīng)機適應(yīng)性較強，可用于30 dtex以上的各種無捻長絲和弱捻長絲的整經(jīng)；江陰四紡機制造的GA163H型整經(jīng)機，整經(jīng)線速度可達1000 m/min，經(jīng)軸直徑為800 mm和1000 mm，采用激光技術(shù)的自動位移檢測系統(tǒng)，使絲條定位十分精確[5]。

1.2聚酯單絲整經(jīng)機

聚酯單絲整經(jīng)，產(chǎn)品主要為聚酯網(wǎng)。聚酯網(wǎng)在烘燥、過濾等方面的優(yōu)越性能，深受造紙業(yè)的青睞，成為造紙工業(yè)中不可缺少的貴重、易耗脫水器材[6]。申月榮等人設(shè)計制造的TJZ323型聚酯單絲整經(jīng)機可對直徑為0.3 mm～1.2 mm的聚酯單絲進行整經(jīng)，整經(jīng)速度達15 m/min～40 m/min，并可無級調(diào)速，是織造同類工業(yè)用織物較理想的整經(jīng)設(shè)備[7]。楊濤等人為河南華豐網(wǎng)業(yè)科技股份有限公司研制的聚酯單絲整經(jīng)機，采用PLC控制的伺服系統(tǒng)來實現(xiàn)整經(jīng)機張力均勻、排列均勻、卷繞均勻的要求，整套系統(tǒng)現(xiàn)已被應(yīng)用于生產(chǎn)中[3]。

1.3金屬絲整經(jīng)機

在國產(chǎn)金屬絲網(wǎng)織造設(shè)備中，整經(jīng)機的研制水平比較落后，大部分無張力控制環(huán)節(jié)，整經(jīng)張力控制自動化成為國產(chǎn)金屬絲整經(jīng)機的發(fā)展趨勢[8]。特別是不銹鋼金屬絲網(wǎng)，常用于酸堿環(huán)境下的篩分和過濾，如石油工業(yè)用作泥漿網(wǎng)、化工化纖工業(yè)用作篩網(wǎng)、電鍍工業(yè)用作酸洗網(wǎng)等；多層燒結(jié)金屬網(wǎng)則廣泛應(yīng)用于航空航天、冶金、石油、化工、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域。天津工業(yè)大學與杭州恒益篩網(wǎng)科技有限公司合作研制出一套微細金屬絲整經(jīng)小樣機(見圖1)，通過磁粉離合器動態(tài)控制系統(tǒng)以確保紗線張力的最佳控制，整經(jīng)速度為15 m/min～30 m/min，采用獨特的微張力控制技術(shù)使張力可手動粗調(diào)或微調(diào)或自動調(diào)整，且能滿足不同屬性材料的張力控制，賦予系統(tǒng)普適性。

圖1 金屬絲整經(jīng)樣機

2 張力控制

整經(jīng)過程中經(jīng)紗/線張力保持均勻是提高經(jīng)軸質(zhì)量的關(guān)鍵，而保證整經(jīng)張力均勻的關(guān)鍵在于控制單紗張力大小適度和片紗張力均勻一致，張力過大或過小都會影響經(jīng)軸的質(zhì)量，進而影響到后工序的進行[9-10]。因此，在整經(jīng)卷繞過程中，要使系統(tǒng)平穩(wěn)運行，張力的恒定控制是關(guān)鍵。

2.1紗線整經(jīng)張力控制

紗線、棉線整經(jīng)機應(yīng)用較為廣泛，其發(fā)展速度相對較快。國產(chǎn)同類整經(jīng)機，張力控制方式大部分采用變頻調(diào)速技術(shù)或伺服控制技術(shù)，最終目的都是為了使紗線張力保持恒定，從而得到高質(zhì)量的整經(jīng)產(chǎn)品。肖衛(wèi)兵等人研制的變頻調(diào)速整經(jīng)機恒張力控制系統(tǒng)(見圖2)，采用變頻器實現(xiàn)整經(jīng)機恒張力的控制，通過單片機控制變頻器調(diào)節(jié)整經(jīng)機恒張力控制系統(tǒng)，以保持紗線在卷繞過程中張力恒定[11]。

圖2 單片機控制整經(jīng)機恒張力系統(tǒng)原理框圖

李明等人設(shè)計了雙伺服整經(jīng)機恒張力控制系統(tǒng)[12]，采用數(shù)字PID控制系統(tǒng)中的串級控制回路以及OMRON公司的SYMAC CS1系列的PLC作為控制器，其中包括數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，實現(xiàn)整經(jīng)機經(jīng)軸和牽引軸的轉(zhuǎn)速控制功能；通過程序和其他設(shè)備控制機器的點動上紗、開車、急停、張力過載保護、冷卻、除塵和系統(tǒng)檢測等。圖3為該整經(jīng)系統(tǒng)的串級控制回路示意。

圖3 整經(jīng)系統(tǒng)的串級控制回路

2.2聚酯單絲整經(jīng)張力控制

與紗線、棉線相比，聚酯單絲的彈性較強、韌性較大，整經(jīng)張力相對較大，從而導致控制精度相對較低。天津工業(yè)大學與企業(yè)合作，研制出了聚酯單絲整經(jīng)機。李玉翔等人研究設(shè)計的聚酯單絲整經(jīng)機張力氣動邏輯控制系統(tǒng)[13]，可以根據(jù)經(jīng)紗張力變化選定摩擦輥的剎車壓力等級，通過改變摩擦輥的轉(zhuǎn)速以保持經(jīng)紗張力在給定范圍內(nèi)。圖4為其氣動邏輯控制剎車回路。

圖4 氣動邏輯張力控制回路

楊濤等人研發(fā)的聚酯單絲整經(jīng)機整體結(jié)構(gòu)如下：系統(tǒng)硬件使用伺服電機、PLC、張力傳感器、觸摸屏等，系統(tǒng)軟件采用數(shù)字濾波型PID算法實現(xiàn)對聚酯單絲張力控制的要求。其恒張力控制系統(tǒng)以可編程邏輯控制器為核心，配以簡單的外圍電路，控制對象為兩個交流伺服電機，整個系統(tǒng)是一個雙閉環(huán)控制系統(tǒng)(見圖5)，通過PID控制算法計算出所需的調(diào)節(jié)量，張力傳感器反饋張力信號給PLC，用控制線速度差恒定來實現(xiàn)張力恒定。實驗結(jié)果表明：整經(jīng)張力精度可以達到5%，經(jīng)絲排列比較均勻，能滿足工藝要求。

圖5 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3金屬絲整經(jīng)張力控制

金屬絲整經(jīng)機主要適用于直徑約為0.05 mm的金屬絲整經(jīng)。針對金屬絲剛性以及直徑小、拉伸屈服強度小、易斷等問題，采用獨特的整經(jīng)張力控制系統(tǒng)，張力可粗調(diào)也可以微調(diào)，既能手動又能自動調(diào)整張力而使張力保持恒定。微細金屬絲整經(jīng)過程如圖6所示。整經(jīng)張力控制工藝主要包括單紗微張力控制(見圖7)和整經(jīng)恒張力控制(見圖8)。

1—筒子架；2—伸縮筘；3，6，7，8—導紗輥；4—張力調(diào)整輥；5—分絞筘；9—定幅筘；10—經(jīng)軸；11—張力傳感器；12—磁粉離合器。圖6 整經(jīng)過程簡圖

圖7 單紗微張力控制

圖8 整經(jīng)恒張力控制

2.3.1單紗微張力控制

單紗微張力控制，采用V型筒子架實現(xiàn)剎車功能、自動斷線停車功能和張力調(diào)節(jié)功能等。

該控制系統(tǒng)的技術(shù)特點有：

a) 張力調(diào)節(jié)功能，筒子架的剎車裝置為重錘剎車，在正常工作時對單紗有一定的張力調(diào)節(jié)作用；

b) 剎車功能，筒子架在停車的同時對筒子剎車，有效地避免了停車過程中的退繞；

c) 自動斷線停車功能，由于一次整經(jīng)的紗線最多可能達到500根，而紗線較細，一旦斷線或紗線用完時，眼睛不易辨識，在筒子架上添加紅外線斷線檢測儀，當發(fā)生紗線斷線脫鉤時會觸發(fā)紅外線傳感器，控制器發(fā)出斷線停車指令。

2.3.2整經(jīng)恒張力控制

圖8中的輥子3、4是用來調(diào)整張力的，在張力調(diào)整輥4上面安裝有磁粉離合器，在導紗輥8上裝有張力傳感器，可對經(jīng)紗張力進行動態(tài)監(jiān)控。

該裝置的技術(shù)特點如下。

a) 張力調(diào)整范圍大，輥子4可以上下移動；不同材質(zhì)的紗線可以根據(jù)需要調(diào)整輥子4的位置，從而調(diào)整經(jīng)紗的張力。

b) 采用磁粉離合器控制張力，可以通過控制電流的大小控制力矩大??；通過一定的控制算法可以動態(tài)調(diào)整張力，從而使經(jīng)紗張力值穩(wěn)定為一個適宜值，且波動小。

c) 采用氣動分絞裝置，操作者只要按操控板上相應(yīng)的按鈕即可進行分絞動作，反應(yīng)快而且節(jié)省了操作時間，提高了效率。

整經(jīng)機整體采用PLC控制，能使筒子架、整經(jīng)部分、卷繞部分有機地配合，提高了工作效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。紗線張力信息、卷繞速度、卷繞長度和操作者信息都能在液晶顯示屏上反映，便于質(zhì)量管理。

3 結(jié)語

筆者從整經(jīng)材料角度，將整經(jīng)機分為紗線整經(jīng)機、聚酯單絲整經(jīng)機和金屬絲整經(jīng)機，對比分析3種整經(jīng)機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)特點，并對金屬絲的整經(jīng)工藝及整經(jīng)張力控制方式進行詳細介紹。國產(chǎn)整經(jīng)機未來發(fā)展必然趨于高精度、高效率化，并且在特種材料整經(jīng)技術(shù)方面會逐漸完善，如用于酸堿環(huán)境下的篩分和過濾的微細金屬絲整經(jīng)機；用于生產(chǎn)土工布、地毯底布的扁絲整經(jīng)機；玻璃纖維整經(jīng)機；生產(chǎn)牛仔布用的集束球整經(jīng)機及分紗整經(jīng)機。整經(jīng)機技術(shù)水平也緊跟著當今國際技術(shù)發(fā)展的步伐，以保證恒張力、高速運行。國產(chǎn)整經(jīng)機發(fā)展應(yīng)以國際先進水平為目標，在消化吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主研究，自主設(shè)計，在計算機輔助功能中，增加信息管理功能，故障顯示與診斷功能，以不斷提高經(jīng)軸質(zhì)量，節(jié)省勞動力，減輕勞動強度，改善工作環(huán)境，節(jié)省能源。

[1] 裘愉發(fā)，朱松英.整經(jīng)生產(chǎn)技術(shù)[J].現(xiàn)代紡織技術(shù)，2004(4)：10-13.

[2] 董奎勇.紡織機械設(shè)備的技術(shù)進步[J].紡織導報，2008(1)：42-58.

[3] 劉林陰，楊濤，高殿斌，等.聚酯單絲整經(jīng)機結(jié)構(gòu)與控制設(shè)計[J].機械設(shè)計與制造，2011(5)：38-40.

[4] 蔣少軍，周鳴理，杜德林，等.整經(jīng)機的發(fā)展趨勢[J].紡織導報，2008(6)：38-42.

[5] 裘愉發(fā).整經(jīng)技術(shù)的發(fā)展[J].現(xiàn)代絲綢科學與技術(shù)，2010(3)：15-16.

[6] 丁稼祥.聚酯網(wǎng)的選型與使用[J].中華紙業(yè)，1999(3)：44-45.

[7] 申月榮，蔣秀明，高殿斌，等.TJZ323型聚酯單絲整經(jīng)機的設(shè)計[J].紡織機械，1994(5)：23-25.

[8] 李文全，陸鐵軍.國產(chǎn)與進口分條整經(jīng)機的對比分析[J].毛紡科技，2006(9)：57-58.

[9] 郭圈勇.整經(jīng)張力控制要點[J].棉紡織技術(shù)，2012，40(11)：50-52.

[10] 張永英，麻壽光.整經(jīng)機PLC恒張力自動控制系統(tǒng)[J].紡織學報，2004，25(1)：83-84.

[11] 肖衛(wèi)兵，吳宜珍.變頻調(diào)速整經(jīng)機恒張力控制系統(tǒng)[J].山東紡織科技，2001(1)：33-35.

[12] 李明，高殿斌，葛邦，等.雙伺服整經(jīng)機的恒張力控制[J].機械設(shè)計與制造，2009(12)：127-129.

[13] 李玉翔，高殿斌.聚酯單絲整經(jīng)機張力氣動邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計[J].北京紡織，2001(4)：54-56.

TechnicalCharacteristicsandDevelopmentStatusofWarpingMachine

WANG Chen1,DU Yu1,YANG Tao1,WANG Lingpeng2,DENG Xianming1

(1.Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China;2.Hangzhou Council Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 311217,China)

To improve the quality of the sizing shaft and efficiency of looms,comparative analysis is done of yarn warping machine,warping machines of polyester monofilament and metal wire regarding their technology development status and characteristics.Details introduction is made to the metal wire warping technology and warp tension control method.The development of warping machine is prospected.It is pointed out that the future development of domestic warping machine is bound to be high precision and high efficiency,and the special material warping technology will be further consummated.

warping machine;classification;technical characteristics;warping process;tension control method

TS103.322

A

1001-9634(2017)05-0049-04

2016-12-08

國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201510058068)

王 琛(1994—)，男，湖北赤壁人，主要從事紡織機電一體化技術(shù)與裝備方向的研究。

時間：2017-01-05 16:36

http：//www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.20170105.1636.002.html