無(wú)梭織機(jī)用新型光電式斷經(jīng)自停裝置的開(kāi)發(fā)

吉學(xué)齊

(山東日發(fā)紡織機(jī)械有限公司，山東 聊城 252000)

1 斷經(jīng)自停裝置的作用

在織機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)紗系統(tǒng)在開(kāi)口機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，按工藝要求反復(fù)上下交錯(cuò)形成梭口，并與緯紗交織形成織物組織。在織造過(guò)程中經(jīng)紗之間存在相互摩擦，同時(shí)為了利于形成清晰梭口，要給經(jīng)紗增加一定張力，因此斷經(jīng)難以避免[1]。

為了保證斷經(jīng)后織機(jī)能夠馬上停止，不至于出現(xiàn)疵布，必須使用斷經(jīng)自停裝置。目前，在噴氣、劍桿織機(jī)上使用最多的是停經(jīng)片式斷經(jīng)自停機(jī)構(gòu)，利用電氣原理采集斷經(jīng)信號(hào)，通常叫做停經(jīng)架。此外還有機(jī)械式斷經(jīng)自停裝置，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)較多，整體靈敏度低，不適應(yīng)高速織機(jī)，多應(yīng)用在有梭織機(jī)上，本文不再討論[2]。

織機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)斷經(jīng)時(shí)如果不能立即停機(jī)，會(huì)導(dǎo)致布面出現(xiàn)缺經(jīng)、經(jīng)縮、跳花等疵點(diǎn)，從而產(chǎn)生疵布，且擋車工處理斷經(jīng)時(shí)難度較大、用時(shí)較多，對(duì)織機(jī)的織造效率影響較大，因此自停裝置的性能直接影響織物的合格率以及整機(jī)的工作效率。

2 停經(jīng)片式斷經(jīng)自停裝置工作原理

2.1 信號(hào)采集原理

現(xiàn)有斷經(jīng)自停機(jī)構(gòu)以停經(jīng)片作為檢測(cè)器件，其工作原理如圖1所示。停經(jīng)片依次穿在停經(jīng)桿上，

停經(jīng)桿為3層結(jié)構(gòu)，內(nèi)接觸桿與外接觸桿一般采用銅鋅合金、不銹鋼或鋁，以保證良好的導(dǎo)電性能，二者中間隔著絕緣層，內(nèi)、外接觸桿構(gòu)成導(dǎo)電兩極，兩極電壓為DC 24 V常開(kāi)。停經(jīng)桿安裝在固定支架上，每個(gè)停經(jīng)片對(duì)應(yīng)穿入1根經(jīng)紗。由于經(jīng)紗張力的存在，工作時(shí)停經(jīng)片懸浮在停經(jīng)桿上。當(dāng)經(jīng)紗出現(xiàn)斷頭或者經(jīng)紗過(guò)分松弛時(shí)，張力消失，停經(jīng)片依靠自重落下，頂部和停經(jīng)桿內(nèi)接觸桿接觸，由于停經(jīng)片的頂部采用35°斜角，其內(nèi)側(cè)面靠緊在停經(jīng)桿外接觸桿上，從而使內(nèi)接觸桿與外接觸桿導(dǎo)通，發(fā)出斷經(jīng)信號(hào)，由織機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，織機(jī)停止。

停經(jīng)片由鋼片沖壓而成，有開(kāi)口式和閉口式兩種，其型號(hào)、尺寸規(guī)格、質(zhì)量與紗線種類、經(jīng)紗密度、織機(jī)型式、織機(jī)運(yùn)行車速等因素有關(guān)。一般經(jīng)紗密度大、車速高時(shí)宜選用質(zhì)量較大的停經(jīng)片，毛織品種用停經(jīng)片質(zhì)量較大，絲織品種用停經(jīng)片質(zhì)量較輕。

停經(jīng)片穿在停經(jīng)桿上的最大密度與經(jīng)紗密度和停經(jīng)片的厚度有關(guān)，如果經(jīng)紗較細(xì)，停經(jīng)片的密度可以大一些，如果停經(jīng)片密度超過(guò)允許密度范圍，可以增加停經(jīng)桿數(shù)量來(lái)降低密度，否則會(huì)影響斷經(jīng)后停經(jīng)片的下落速度，從而影響信號(hào)的靈敏度。目前在無(wú)梭織機(jī)領(lǐng)域里最常用的是6列停經(jīng)桿，在經(jīng)密較高或者幅寬較大時(shí)也有應(yīng)用8列或者10列停經(jīng)桿。

2.2 停機(jī)原理

織機(jī)控制系統(tǒng)檢測(cè)到斷經(jīng)信號(hào)后停機(jī)原理見(jiàn)圖2。斷經(jīng)后停經(jīng)片落下，停經(jīng)桿內(nèi)、外接觸桿導(dǎo)通，信號(hào)輸入到邏輯控制門后，并不立即發(fā)出停車指令，而是當(dāng)織機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定的相應(yīng)位置后，織機(jī)主軸上的同步信號(hào)器也發(fā)出信號(hào)，邏輯控制門綜合這兩個(gè)信號(hào)后，才輸出電壓信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，由電磁制動(dòng)器把織機(jī)制動(dòng)在設(shè)定的停車位置。為方便接頭操作，通常停車位置設(shè)定為綜平位置，一般為290°～300°，因綜平位置的經(jīng)紗張力最小，有利于減少停機(jī)過(guò)程中經(jīng)紗的塑性變形，盡可能避免開(kāi)車橫檔問(wèn)題。邏輯控制門輸出信號(hào)的提前量等于電磁制動(dòng)片吸合時(shí)間加上制動(dòng)過(guò)程時(shí)間，這些時(shí)間再折算為織機(jī)主軸轉(zhuǎn)角的度數(shù)來(lái)計(jì)算。

2.3 不足

停經(jīng)片式斷經(jīng)自停裝置是目前應(yīng)用最多的斷經(jīng)自停裝置，能滿足大多數(shù)織物品種的生產(chǎn)需求，但也存在不足：一是為了導(dǎo)通停經(jīng)桿內(nèi)、外接觸桿，停經(jīng)片必須采用鋼質(zhì)材料，自重較大，工作過(guò)程中經(jīng)紗必須要有比較大的張力才能保持好停經(jīng)片的工作狀態(tài)；二是停經(jīng)片與經(jīng)紗接觸過(guò)程中，金屬材質(zhì)對(duì)經(jīng)紗的磨損較嚴(yán)重，容易起毛，增加斷經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)導(dǎo)致布面風(fēng)格下降，為此必須加大經(jīng)紗的上漿率，這又會(huì)導(dǎo)致漿紗成本上升及效率下降，也加大下機(jī)坯布在染整前漂洗退漿的成本；三是上漿后的經(jīng)紗加大了筘和綜的磨損，縮短其壽命，增加了成本；四是當(dāng)織物原材料為諸如化纖之類的特殊紗線時(shí)，存在靜電問(wèn)題，紗線容易粘連導(dǎo)致斷經(jīng)而不停機(jī)。這些都造成了資源浪費(fèi)，增加了紡織廠的維護(hù)成本，降低了機(jī)臺(tái)效率，有必要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)更加合理的斷經(jīng)自停裝置。

3 新型光電式斷經(jīng)自停裝置工作原理

針對(duì)現(xiàn)有停經(jīng)片式斷經(jīng)自停裝置的缺陷，開(kāi)發(fā)了新型光電式斷經(jīng)自停裝置。新裝置用支撐桿代替停經(jīng)桿，不再采用金屬材質(zhì)的停經(jīng)片，而是采用塑料遮光片代替停經(jīng)片，在經(jīng)紗斷裂時(shí)塑料遮光片掉落遮擋住相應(yīng)的紅外線光束來(lái)采集斷經(jīng)信號(hào)。新型光電式斷經(jīng)自停裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，紗線品種適應(yīng)性好，工作穩(wěn)定可靠，經(jīng)紗無(wú)需上漿或者可以采用輕上漿工藝即可進(jìn)行織造，降低了織造廠家的綜合成本，且適應(yīng)高速，光電式斷經(jīng)自停裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

紅外線發(fā)射端和接收端通過(guò)調(diào)節(jié)支架安裝在固定擋板上，固定擋板安裝固定在機(jī)架上。紅外線接收端和發(fā)射端分別安裝在調(diào)節(jié)支架A，B上后，通過(guò)調(diào)節(jié)螺母，調(diào)整紅外線發(fā)射端和接收端在調(diào)節(jié)支架長(zhǎng)槽孔內(nèi)的位置，實(shí)現(xiàn)上下位置的調(diào)整；通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)整調(diào)節(jié)支架A，B在長(zhǎng)槽孔內(nèi)的位置，實(shí)現(xiàn)傳感器左右位置的調(diào)整，確保紅外線發(fā)射端發(fā)出的紅外線信號(hào)可以被相對(duì)應(yīng)的接收端接收到，如圖3中的11紅外線束(未遮擋)；確保每列支撐桿上的塑料遮光片掉落時(shí)可以遮擋住相應(yīng)的紅外線光束，如圖3中的12紅外線束(遮擋)。紅外線接收端和發(fā)射端采用波長(zhǎng)接近的光敏三極管。

在織機(jī)正常工作時(shí)，塑料遮光片被經(jīng)紗拉起，不遮擋紅外線光束，此時(shí)接收端可以檢測(cè)到發(fā)射端發(fā)出的紅外線光束，判定為經(jīng)紗未斷。當(dāng)經(jīng)紗發(fā)生斷經(jīng)或者極端松弛時(shí)，塑料遮光片在重力作用下掉落，遮擋紅外線光束，此時(shí)相應(yīng)的接收端接收到發(fā)出的紅外線光束消失，判定為經(jīng)紗已斷。

當(dāng)紅外線光束被遮光片遮擋出現(xiàn)斷經(jīng)后，接收端光敏管輸出低電位信號(hào)，經(jīng)控制電路判斷，同時(shí)輸出端發(fā)出信號(hào)，由接收端將斷經(jīng)信號(hào)發(fā)送到控制模塊，控制模塊根據(jù)接收端的信號(hào)確定斷經(jīng)發(fā)生位置，并由織機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出織機(jī)停車，該部分控制過(guò)程與圖2所示過(guò)程一樣。

4 兩種斷經(jīng)自停裝置應(yīng)用效果對(duì)比

新型光電式斷經(jīng)自停裝置開(kāi)發(fā)成功后，在魯泰紡織股份有限公司的噴氣織機(jī)上進(jìn)行了試用，結(jié)果顯示，新型光電式斷經(jīng)自停裝置在超細(xì)號(hào)纖維、經(jīng)向全滌等難度較大的品種上效果良好。由于超細(xì)號(hào)纖維品種斷裂強(qiáng)力低、不耐磨、上機(jī)織造難度大、經(jīng)停高，對(duì)器材的耐磨性能提出了更高要求；使用傳統(tǒng)的停經(jīng)片式斷經(jīng)自停裝置時(shí)，停經(jīng)片對(duì)經(jīng)紗表面漿膜及毛羽摩擦較大，停經(jīng)片位置容易起毛羽，造成積花導(dǎo)致經(jīng)紗損傷或斷頭，無(wú)法滿足生產(chǎn)要求。使用新型光電式斷經(jīng)自停裝置后，用塑料遮光片代替停經(jīng)片，質(zhì)量明顯減輕。例如1.2萬(wàn)片金屬停經(jīng)片總質(zhì)量約為39 kg，使用新型光電式斷經(jīng)自停裝置后，塑料遮光片總質(zhì)量約為9 kg，經(jīng)紗張力可以適當(dāng)減小，也避免了停經(jīng)片對(duì)經(jīng)紗的磨損，同時(shí)在全滌經(jīng)紗品種織造時(shí)，新型塑料遮光片還可以避免靜電產(chǎn)生，提高了裝置靈敏度。

新型光電式和停經(jīng)片式斷經(jīng)自停裝置，織造同品種效果對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 兩種斷經(jīng)自停裝置織造效果對(duì)比

從表1可看出，采用新型光電式斷經(jīng)自停裝置，品種1的10萬(wàn)緯經(jīng)停次數(shù)降低約54.5%，機(jī)臺(tái)效率提高了3.3%；品種2的10萬(wàn)緯經(jīng)停次數(shù)降低約71.6%，機(jī)臺(tái)效率提升了3.9%。采用遮光片后，質(zhì)量減輕，經(jīng)紗張力減小，開(kāi)口更加清晰，緯停也有所改善，品種1的10萬(wàn)緯緯停減少0.43次，品種2的10萬(wàn)緯緯停減少1.14次，均取得良好效果。試驗(yàn)用塑料遮光片厚度為0.35 mm，質(zhì)量為0.07 g/片。此外，使用新型光電式斷經(jīng)自停裝置不影響使用自動(dòng)穿筘機(jī)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)穿塑料遮光片。

采用新型光電式斷經(jīng)自停裝置除能提高效率、降低斷經(jīng)次數(shù)之外，其采購(gòu)及使用維護(hù)成本也明顯降低。金屬停經(jīng)片售價(jià)約為0.37元/片，塑料遮光片售價(jià)約為0.08元/片，以每臺(tái)主機(jī)配備1萬(wàn)片計(jì)，可節(jié)約2900元/臺(tái)；按年損耗5%計(jì)，即每年損耗的遮光片比停經(jīng)片又可節(jié)約145元/臺(tái)。因此，采用新型光電式斷經(jīng)自停裝置后，一次性采購(gòu)成本以及每年的維護(hù)成本均下降。由于塑料遮光片質(zhì)量輕，經(jīng)紗上漿率較采用金屬停經(jīng)片時(shí)有所下降，漿紗效率提高，節(jié)省漿料，降低漿紗成本。

5 結(jié)語(yǔ)

新型光電式斷經(jīng)自停裝置研發(fā)成功后，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好效果，尤其是在超細(xì)號(hào)纖維、經(jīng)向全滌等難度較大的品種上效果良好。其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，品種適應(yīng)性好，使用后斷經(jīng)緯停次數(shù)明顯減少，提高了整機(jī)效率，采購(gòu)及使用維護(hù)成本均有下降，同時(shí)由于塑料遮光片質(zhì)量輕，經(jīng)紗張力減小，降低了經(jīng)紗磨損，經(jīng)紗采取輕上漿或不上漿工藝，降低了經(jīng)紗對(duì)筘和綜等器材的磨損，延長(zhǎng)了織造器材的使用壽命，降低了成本，提高了織造企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。