摘　要：本文介紹了高速精密數(shù)碼卷繞方案的市場前景愁淀、實(shí)現(xiàn)原理厉亥、技術(shù)手段和主要性能指標(biāo),并對各功能部件進(jìn)行了描述弦途。

關(guān)鍵詞：絡(luò)筒機(jī)俺下、卷繞、橫動抡广、超喂预铁、電子導(dǎo)紗器、卷繞比公掰、導(dǎo)紗動程簸翠、精密交叉卷繞　　　　 近些年，隨著人們審美意識增強(qiáng)和生活水平的提高虏丹，高檔色織產(chǎn)品愈加受到人們喜愛蒋毕。不僅僅真絲綢，化纖絲庵佣、人造絲歉胶、混紡紗和棉紗等也可采用色絲織造，這就促使紗筒染色工藝在色織行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用巴粪。一般紗筒染色前需要將外購的坯紗絡(luò)成適合于筒子染色用的“松式筒子”供下道工序用通今，因此松式精密絡(luò)筒機(jī)的需求日益增加。

　　 國內(nèi)現(xiàn)有的松式絡(luò)筒機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)一般采用單錠集中傳動方式肛根，通常包括卷繞辫塌、導(dǎo)紗、超喂等幾種運(yùn)動派哲，采用機(jī)械齒輪和凸輪機(jī)構(gòu)完成璃氢，針對各種紗線不同的絡(luò)筒工藝，設(shè)備調(diào)整比較困難狮辽；導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)采用的是槽筒和旋轉(zhuǎn)翼片，對一些高檔紗線易產(chǎn)生損傷巢寡；同時由于采用的是機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)喉脖，卷繞速度不高。目前國外這種松式絡(luò)筒機(jī)已經(jīng)完全采用基于電子齒輪和電子凸輪的全數(shù)碼卷繞結(jié)構(gòu)，即單錠獨(dú)立傳動搂拴；卷繞跷塘、橫動導(dǎo)紗、紗線超喂锤勉、張力補(bǔ)償均采用單獨(dú)電機(jī)控制跋共，各電機(jī)之間的運(yùn)動關(guān)系可通過參數(shù)設(shè)置進(jìn)行描述，靈活應(yīng)對各種特性的紗線卷繞工藝的需要赵街；橫動導(dǎo)紗采用的是“導(dǎo)紗器”絮很，即俗稱的“兔子頭”，對紗線的損傷很小张庄，特別適用于高檔色織紗線的卷繞戚绪；另外由于各電機(jī)在機(jī)械上沒有直接的傳動連接，輔以高速精密運(yùn)動控制軟件算法拢杠，可以很方便地實(shí)現(xiàn)高速精密交叉卷繞曙辛，絡(luò)紗速度遠(yuǎn)大于機(jī)械式松式絡(luò)筒機(jī)，大大提高了絡(luò)紗效率舰断∫泼　

　　 北京和利時電機(jī)技術(shù)有限公司通過和國內(nèi)著名紡機(jī)集團(tuán)合作，針對精密松式絡(luò)筒機(jī)的工藝特點(diǎn)谬运，在自身多年伺服和運(yùn)動控制技術(shù)積累的基礎(chǔ)上隙赁，在國內(nèi)首次開發(fā)成功全面擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速精密松式絡(luò)筒機(jī)電氣控制方案。整個方案具有良好的性能價格比吩谦，大大提升了國產(chǎn)松式絡(luò)筒機(jī)的自動化水平鸳谜，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國外同類設(shè)備的水平∈酵ⅲ　　　　系統(tǒng)控制方案簡介

　　 以單錠控制為例咐扭，系統(tǒng)控制方案原理如圖一所示，橫動電機(jī)軸連接一個鋼絲輪滑废，通過鋼絲輪的正反旋轉(zhuǎn)驅(qū)動緊固在鋼絲上導(dǎo)紗器左右移動蝗肪，實(shí)現(xiàn)紗線的橫動排線運(yùn)動；卷繞電機(jī)直接驅(qū)動紗筒旋轉(zhuǎn)蠕趁，實(shí)現(xiàn)紗線的卷繞運(yùn)動薛闪，上述橫動和卷繞兩個運(yùn)動合成后即表現(xiàn)為紗線以螺旋線的形狀來回卷繞在紗筒表面。張力補(bǔ)償電機(jī)和超喂電機(jī)則主要用于控制紗線卷繞過程中的張力俺陋。

　　 本方案中橫動導(dǎo)紗電機(jī)采用了一臺經(jīng)過獨(dú)特設(shè)計(jì)的超小慣量伺服電機(jī)豁延，卷繞和超喂電機(jī)采用的也是專門設(shè)計(jì)定制的高速無刷直流電機(jī)，張力電機(jī)采用了一臺普通步進(jìn)電機(jī)降再。圖中的“單錠控制驅(qū)動器”是和利時電機(jī)公司在自有開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服驅(qū)動器的基礎(chǔ)上写掖，嵌入了精密絡(luò)筒機(jī)高速電子導(dǎo)紗運(yùn)動控制算法揖岔、卷繞無刷電機(jī)速度控制和紗線張力控制策略的專用型電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單侥淤，功能齊全文荚，通過鍵盤或通信方式調(diào)整“單錠控制驅(qū)動器”內(nèi)部存儲器參數(shù)可以方便設(shè)置紗線卷繞成形的幾何參數(shù)（滿筒直徑，收邊幅度等）或侥，卷繞的線速度衬械，卷繞比，往復(fù)動程長度哺裳，紗筒硬邊修整的差動幅度辙霎、差動周期、差動凸輪曲線等各項(xiàng)工藝參數(shù)痛祈，同時具備RS232亦誊、RS485、CAN總線三種通信接口暴撼，可以很方便完成多錠聯(lián)網(wǎng)控制傻丝，完全實(shí)現(xiàn)柔性化數(shù)碼卷繞。主要技術(shù)參數(shù)列舉如下：

　　可實(shí)現(xiàn)精密卷繞和數(shù)控分層卷繞兩種功能诉儒；

　　卷繞比控制范圍2.000～12.000葡缰；

　　橫動伺服電機(jī)換向加速度高達(dá)8000r/s2，往復(fù)頻率最大為800次/分鐘忱反，即每分鐘1600次換向泛释；

　　橫動伺服電機(jī)具備動程自動找零功能，無需外接零位傳感器温算；

　　內(nèi)嵌有卷繞怜校、超喂和張力補(bǔ)償三個電機(jī)的控制功能，可與變頻器注竿、直流無刷電機(jī)驅(qū)動器茄茁、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器方便接口，實(shí)現(xiàn)卷繞電機(jī)巩割、超喂電機(jī)和張力補(bǔ)償電機(jī)的控制裙顽；

　　具備空筒直徑校準(zhǔn)功能；

　　多種實(shí)時參數(shù)顯示宣谈，如實(shí)際線速度颅网、紗筒直徑、往復(fù)頻率等蜈率；

　　多種故障保護(hù)措施翎憨，如參數(shù)異常、電機(jī)超速魔辉、動程超差券转、硬件故障等凡搪；

　　實(shí)時工作參數(shù)具備掉電保護(hù)功能，如卷繞長度樊悬、卷繞直徑等；

　　橫動伺服電機(jī)控制簡介　

　　為了保證紗筒具備良好的染色性能莱妥，需要從開始卷繞到滿筒之間任何直徑點(diǎn)上谋哼，筒子上的紗線在空間上成立體交叉，彼此都不平行叔三，保證每層紗線沒有重疊缩铸，就是說需要對紗筒的卷繞比進(jìn)行精密控制。所謂卷繞比硝拧，就是橫動導(dǎo)紗鉤每往復(fù)一次径筏，紗筒卷繞的圈數(shù)。交叉卷繞有傳統(tǒng)的槽筒卷繞（任意卷繞）障陶、恒定卷繞比精密卷繞滋恬、數(shù)控分層卷繞三種形式，本方案主要實(shí)現(xiàn)了恒定卷繞比精密交叉卷繞和數(shù)控分層卷繞兩種功能抱究』致龋　

　　 為了實(shí)現(xiàn)精密交叉卷繞，“單錠控制驅(qū)動器”通過實(shí)時采集卷繞電機(jī)反饋編碼器脈沖信號計(jì)算其實(shí)時速度鼓寺，根據(jù)精密卷繞工藝要求勋拟，用獨(dú)特?cái)?shù)控算法得出橫動伺服電機(jī)的速度給定指令，以保證橫動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速與卷繞電機(jī)轉(zhuǎn)速按照卷繞比的定義保持一定關(guān)系妈候，讓紗線以空間螺旋線的形狀往復(fù)繞在紗筒上敢靡。通過精密控制卷繞比，往復(fù)卷繞的紗線彼此交叉苦银，不重疊啸胧，也就是說巧妙采用電子齒輪和電子凸輪取代機(jī)械齒輪和凸輪傳動實(shí)現(xiàn)紗筒的精密卷繞∧苟荆　

　　　 為了實(shí)現(xiàn)精密卷繞的高速性能侠森，需要橫動伺服電機(jī)在做往復(fù)運(yùn)動時，能夠快速換向笨墙，這就要求伺服電機(jī)具備較高的轉(zhuǎn)矩慣量比磺勋，為此對橫動伺服電機(jī)進(jìn)行了獨(dú)特優(yōu)化設(shè)計(jì)，以保證電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量盡可能小刷粒。同時伺服驅(qū)動器的電機(jī)控制算法在高動態(tài)響應(yīng)性方面也做了針對性的設(shè)計(jì)秉疚，采用PID控制結(jié)合模糊控制算法，保證伺服電機(jī)速度在不產(chǎn)生超調(diào)的情況下宵穆，盡可能短時間內(nèi)完成換向椅勿⊙拊海　

　　　 由于橫動電機(jī)換向時，不論多快扯际，都會因?yàn)閾Q向加減速造成有硬邊現(xiàn)象出現(xiàn)颠恬，按照機(jī)械式絡(luò)筒機(jī)硬邊消除原理，在“單錠控制驅(qū)動器”中嵌入了差動凸輪運(yùn)動規(guī)律算法注芯，周期性地實(shí)時變換橫動導(dǎo)紗器的換向點(diǎn)憾汛，完成硬邊消除功能。同時可以根據(jù)不同紗線特性肝陪，選擇不同的差動凸輪曲線驳庭，設(shè)置差動周期和幅度÷惹希　

　　　 除了采取差動電子凸輪算法消除硬邊技術(shù)外饲常，本方案還富有獨(dú)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)紗器最小換向弧長的控制算法，充分利用了DSP數(shù)字信號處理器高速運(yùn)算能力狼讨，實(shí)時計(jì)算和修正橫動導(dǎo)紗伺服電機(jī)與紗筒卷繞電機(jī)傳動的凸輪曲線規(guī)律贝淤，保證在任何卷繞轉(zhuǎn)速和卷繞直徑狀態(tài)下，導(dǎo)紗器換向的弧長最小熊楼，最大限度地消除卷繞紗筒的硬邊現(xiàn)象霹娄。

　　　卷繞線速度控制簡介

　　 理論上分析，紗筒卷繞的線速度隨紗筒的卷繞半徑變化而變化鲫骗，而線速度的變化直接引起卷繞張力的波動犬耻，從而會影響紗筒的成形質(zhì)量和紗線的機(jī)械物理性能。如果外層紗的張力大于內(nèi)層紗的張力执泰，就容易產(chǎn)生筒子外層紗擠壓內(nèi)層紗的脹邊現(xiàn)象枕磁；如果絡(luò)紗過程中張力變化過大，也會容易造成紗線因絡(luò)紗張力不同出現(xiàn)紗線拉伸率不同杖烘，這就要求在絡(luò)筒過程中盡量減小張力及壓力的波動涉捂。所以除保證恒定紗筒壓力外，保證卷繞速度相對穩(wěn)定是控制張力波動的一項(xiàng)重要措施于抬≡埃　

　　　張力控制簡介

　　 精密卷繞加工時紗線張力的大小直接影響筒子卷繞的松緊度，從而影響筒子繞紗的容量和染色的難易元邻，并影響紗線加工的斷頭率琅瘦，因而各種精密卷繞絡(luò)筒機(jī)都有紗線的張力控制環(huán)節(jié)，特別是供筒子染色用的紗線的加工張力咒付，不宜過大乌诚，以獲得松式卷筒，有利于染色枷斩。本方案除了采取措施保證相對恒定的紗線卷繞線速度外蜒午，還另外設(shè)計(jì)有一個張力遞減調(diào)節(jié)裝置虎叔，采用一個步進(jìn)電機(jī)控制的張力調(diào)節(jié)桿。在線速度升速過程中截胯，通過調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角狀態(tài)铺坞，控制張力調(diào)節(jié)桿的角度，改變紗線通過的門柵夾持力度洲胖，以保證卷繞張力恒定康震；另外按照特殊紗筒“里緊外松”的工藝要求，可以根據(jù)紗筒卷繞半徑調(diào)節(jié)張力桿的角度宾濒，保證卷繞紗筒小直徑時卷繞張力大，大直徑時卷繞張力小屏箍。

　　超喂電機(jī)控制簡介

　　 精密卷繞過程中紗線線速度肯定大于紗筒退繞線速度绘梦，張力值也因此增大，而過大的張力不但得不到優(yōu)質(zhì)紗筒赴魁，而且會增加紗線的斷頭卸奉，降低生產(chǎn)效率。因此颖御，本方案采用了所謂“超喂”的辦法榄棵，即送出紗線的速度大于卷取紗線的速度，將紗線卷繞時筒子“硬拖”紗線的狀況改變成緩和地卷取紗線的狀況潘拱，從而減少斷頭疹鳄，獲得滿意的松式卷繞筒子。紗線在超喂?jié)L筒上環(huán)繞的圈數(shù)取決于超喂量的大小唠芋，一般的超喂量控制值在1．02～1．06（一圈情況下）之間摹钳。

　　結(jié)論

　　 精密絡(luò)筒、絡(luò)絲機(jī)器是紡織工藝中提高紡織品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備拧淘，高速精密數(shù)碼卷繞方案成功掌握了紗線高速精密卷繞工藝中的“KNOW HOW”疲席，全部采用永磁電機(jī)驅(qū)動技術(shù)，機(jī)器能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的變頻電機(jī)傳動設(shè)備族焰。同時由于采用了柔性化數(shù)碼控制技術(shù)台古，非常適合于高檔織物的多品種、小批量紗筒生產(chǎn)蚊凫，具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益盲赚。和利時電機(jī)技術(shù)公司開發(fā)的該創(chuàng)新解決方案涉及了電子控制，數(shù)字伺服電機(jī)和驅(qū)動扣筛、精密運(yùn)動控制聋寻、和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，是典型的高技術(shù)機(jī)電一體化控制方案水导，也是采用數(shù)字控制技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的典型案例坠狡。

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