JSFA3181型條并卷機自動運卷系統(tǒng)的研發(fā)

張海洋 ，張立彬 ，江岸英，劉 明 ，韓志國

(1.江蘇凱宮機械股份有限公司，江蘇 昆山 215300；2.魯泰紡織股份有限公司，山東 淄博 255100)

0 引言

目前，國產條并卷機均無法實現與精梳機連續(xù)化、智能化生產銜接，在精梳準備和精梳機之間，仍需采用人工運棉小車搬運的方法運輸大批量、較重的精梳原料；國產條并卷機的關鍵技術發(fā)展緩慢、滯后，難以滿足500鉗次/min高速精梳機正常配臺的生產需求，嚴重阻礙我國紡織產業(yè)升級換代步伐。隨著全球精梳紗所占比重不斷增大，精梳工序加工設備智能化的呼聲越來越高。中國紡織機械協(xié)會發(fā)布的《紡織機械行業(yè)“十三五”發(fā)展指導性意見》中，提出實現精梳設備連續(xù)化及智能化控制的重點任務，以及條并卷機與精梳機間實現棉卷自動運轉采用智能化搬運機器人及運輸設備，實現工序間自動輸送的決策。高速、高效、智能化、自動化是當今精梳機的發(fā)展方向[1]，條并卷機作為精梳機的準備機械最應該滿足精梳技術的發(fā)展需求[2-3]，特別是其配套的自動運卷系統(tǒng)更是實現精梳工序智能化的研發(fā)重點。

1 條并卷機研究現狀及存在問題

1.1 國外條并卷機的發(fā)展現狀

在條并卷機的研制方面，瑞士立達(Rieter)公司、德國特呂茨勒(Truetzschler)公司和日本豐田(TOYOTA)工業(yè)集團的技術處于世界先進水平，特別是瑞士立達公司制造的新型條并卷機，在紡紗性能、機器的穩(wěn)定性等方面占據優(yōu)勢，居世界領先水平。目前，瑞士立達公司的條并卷機產品主要以UNIlap E34型、OMEGAlap E36型條并卷機為代表。UNIlap E34型條并卷機是UNIlap E32型條并卷機的優(yōu)化產品，其產量提高了14%。UNIlap E34型條并卷機的優(yōu)勢源于其簡化的驅動系統(tǒng)和節(jié)能的耦合技術，優(yōu)化的接觸壓力分布卷繞技術可有效控制精梳小卷的外觀成形，且質量指標優(yōu)異，生產速度可達140 m/min，產量達400 kg/h。相比UNIlap E34型條并卷機，OMEGAlap E36型條并卷機的棉卷定量穩(wěn)定性好、小卷重量CV值小、成紗質量優(yōu)。OMEGAlap E36型條并卷機采用具有獨特張力和壓力分布的皮帶卷繞技術，其卷繞過程始終以“Ω”形緊緊包圍精梳卷進行周向壓力控制式卷繞，生產速度達到180 m/min，有效產量可達600 kg/h。OMEGAlap E36型條并卷機得益于成卷機構中成卷和壓力理想的條件及可配套SERVOlap全自動棉卷運輸系統(tǒng)，具有高速、高效特征及智能化特征[4-5]，但價格昂貴。

1.2 國產條并卷機的發(fā)展現狀及主要問題

在消化吸收國外領先條并卷機優(yōu)勢的基礎上，國產條并卷機經過發(fā)展有了很大程度提高，技術水平基本接近UNIlap E32型條并卷機或SR80型條并卷機，常用生產速度為80 m/min～120 m/min，但與國外先進機型相比，仍存在很大的差距[6-9]。

與OMEGAlap E36型條并卷機相比，國產條并卷機主要存在以下問題：① 實紡速度低，隨著精梳機速度的大幅提高，其與高速精梳機的配臺產量供應難以維持在1∶6；② 在精梳準備和精梳機之間，主要依靠運棉小車進行人工管理搬運，生產效率低。針對我國條并卷機存在的技術瓶頸，江蘇凱宮機械股份有限公司開展了產、學、研、用技術攻關，對JSFA3181型條并卷機自動運卷系統(tǒng)進行研發(fā)，創(chuàng)造性地設計了2套自動運卷系統(tǒng)方案——KBK桁架輸送系統(tǒng)和AGV智能小車導航輸送系統(tǒng)，以滿足紡企對條并卷機高產能、智能化及高性價比的多目標要求。

2 KBK桁架輸送系統(tǒng)

KBK桁架輸送系統(tǒng)主要由運卷機構、支架機構、吊卷機構和輸送機構等組成，并開發(fā)了嵌入式吊卷系統(tǒng)控制程序，以實現條并卷機和精梳機間高效化、自動化、智能化的連續(xù)生產銜接。KBK桁架輸送系統(tǒng)如圖1所示。

1—輸送機構；2—吊卷機構；3—運輸支架機構；4—運卷機構。圖1 KBK桁架輸送系統(tǒng)示意

JSFA3181型條并卷機的KBK桁架輸送系統(tǒng)優(yōu)點如下。

a) 不同于傳統(tǒng)的運棉小車地上運輸方式，采用KBK桁架空中懸掛起吊運輸方式，能合理利用廠房空間，減少了20%的機臺占用面積。

b) 嵌入式吊卷系統(tǒng)控制程序，實現4臺JSFA3181型條并卷機與24臺精梳機間的智能、自動化運輸銜接，減少用工，提高生產和管理效率。

2.1 運卷機構

KBK桁架輸送系統(tǒng)的運卷機構見圖2，主要實現條并卷機的輸出滿卷和輸入空管的儲存、輸送功能，并能有效地組織協(xié)調每8個為1組的滿卷之間的距離，控制空管有序進入條并卷機，保證條并卷機的輸出端和輸入端順利工作。該運卷機構的運行過程是在JSFA3181型條并卷機完成成卷工作之后，自動把滿卷運送到輸出端運卷機構上(所用時間約為150 s)。運卷機構上的檢測裝置檢測到滿卷之后，依靠皮帶輸送把滿卷準確地移動一定位移，同時運卷機構的輸入端依靠另一根皮帶的反向運動，把空管運送到條并卷機的喂空管機構，然后條并卷機自動喂入空管并進入成卷滿卷的工作狀態(tài)。條并卷機依次重復上述工作步驟，直至運卷機構上形成8個1組的定長滿卷，運卷機構會把1組滿卷自動地輸送到精梳機的吊卷運輸區(qū)域，以備吊卷機構后續(xù)使用。

圖2 運卷機構

2.2 運輸支架機構

KBK桁架輸送系統(tǒng)的運輸支架機構，主要為輸送機構提供行走軌道系統(tǒng)，并承擔輸送機構、吊卷機構及其所攜帶物體的懸掛負重等任務。運輸支架機構可根據條并卷機與精梳機之間的配臺關系及要求進行搭建互聯，可實現4臺JSFA3181型條并卷機與24～28臺精梳機間智能化、自動化的原料運輸。JSFA3181型條并卷機的運輸支架機構配置急剎和緩沖裝置，以保證輸送機構停車的及時性和停車定位的準確性。該KBK桁架輸送系統(tǒng)的運輸支架機構有效地利用了傳統(tǒng)精梳機上方的無用空間，提高了空間利用率；運輸支架機構以鋼結構為主體，各機件之間采用焊縫、螺栓或鉚釘緊固連接，且其自重較輕，施工簡便快捷，安全可靠。

2.3 輸送機構及吊卷機構

KBK桁架輸送系統(tǒng)的輸送機構依靠滑輪軌道裝在支架機構上，見圖3，具有對滿卷或空管的輸送、停運及定位功能。

KBK桁架輸送系統(tǒng)的吊卷機構固裝在輸送機構上，見圖4，主要實現精梳滿卷或空管的吊卷和卸載功能。輸送機構和吊卷機構的工作過程是當運卷機構把8個1組的精梳滿卷自動輸送到吊卷運輸區(qū)域后，輸送機構根據嵌入式吊卷系統(tǒng)控制程序指令，移動到相應位置后停止，吊卷機構下移至滿卷筒管中心位置處，其吊卷棘爪機構順時針方向轉動90°，吊卷機構吊裝滿卷上移至程序設定安全運行區(qū)域后停止，輸送機構把滿卷精確地輸送到程序指定的精梳機位置后止動，吊卷機構下移至滿卷接觸精梳機承卷羅拉位置后止動，吊卷機構上的吊卷棘爪機構逆時針方向轉動90°后根據程序指令上移到精梳機空管相應位置，根據程序指令依次反復進行。JSFA3181型條并卷機的輸送機構依靠程序控制行程，定位精準，吊卷機構安全可靠。

圖3 輸送機構

圖4 吊卷機構

3 AGV智能小車導航輸送系統(tǒng)

AGV智能小車導航輸送系統(tǒng)由AGV智能小車、導航輸送系統(tǒng)，以及在線自動充電系統(tǒng)等構成，并配備AGV調度控制管理系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)集成。JSFA 3181型條并卷機的AGV智能小車導航輸送系統(tǒng)的優(yōu)勢體現在以下2個方面：① 相對于傳統(tǒng)的運棉小車人工運輸方式和KBK桁架輸送系統(tǒng)，開發(fā)了新的智能運棉小車及與AGV智能小車相結合的運棉方式，以減少用工、提高生產效率；② 配備AGV調度控制管理系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)集成，實現4臺JSFA3181型條并卷機與24～28臺精梳機間的智能化、自動化運輸，從而提高了用工看臺能力，提高了經濟效益。

AGV智能小車導航輸送系統(tǒng)如圖5所示。

1—智能運棉小車；2—AGV智能小車。圖5 AGV智能小車導航輸送系統(tǒng)

AGV智能小車具有安全保護及移載功能，其配載蓄電能源，能夠沿指定路徑行駛，實現攜帶智能運棉小車運動，智能運棉小車是一種可攜帶精梳滿卷及空管的運輸工具。導航輸送系統(tǒng)可生成AGV的運輸、裝卸、充電等運行任務，解決多個AGV間的矛盾判定及運行不暢的問題。AGV智能小車導航輸送系統(tǒng)的工作過程是AGV調度控制管理系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)集成給AGV智能小車下達程序命令，使其將智能運棉小車托運到JSFA3181型條并卷機進行4個1組的空管輸出及滿卷輸入，直至精梳機進行4個1組的滿卷輸出和空管輸入，有序地實現條并卷機和精梳機間滿卷、空管的便捷運輸。

4 結語

JSFA3181型條并卷機自動運卷系統(tǒng)配備的2套自動運卷系統(tǒng)方案已在2016年中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會上亮相，JSFA3181型條并卷機正處于緊張有序的試車階段?，F階段的試運行證明，2套自動運卷系統(tǒng)方案較為合理、可行性強、穩(wěn)定性好。JSFA3181型條并卷機自動運卷系統(tǒng)的研發(fā)，解決了國產條并卷機與精梳機間不能連續(xù)化、智能化生產銜接的問題，填補了國產條并卷機的一項技術空白，可極大提升我國高端精梳成套設備的技術水平，縮小與世界先進精梳成套設備的差距，滿足國內外市場對條并卷機的需求，打破國內長期依賴外企的局面，在紡織企業(yè)的技術升級改造中起著重要作用。