摘　要：本文介紹了高速精密數碼卷繞方案的市場前景捷嘁、實現原理啥容、技術手段和主要性能指標,并對各功能部件進行了描述骚亿。

關鍵詞：絡筒機曲秉、卷繞采蚀、橫動、超喂承二、電子導紗器榆鼠、卷繞比、導紗動程漠盔、精密交叉卷繞　　　　

　　 近些年规倚，隨著人們審美意識增強和生活水平的提高，高檔色織產品愈加受到人們喜愛奸涤。不僅僅真絲綢肢有，化纖絲、人造絲物遗、混紡紗和棉紗等也可采用色絲織造涣恤，這就促使紗筒染色工藝在色織行業(yè)獲得廣泛應用。一般紗筒染色前需要將外購的坯紗絡成適合于筒子染色用的“松式筒子”供下道工序用插撩，因此松式精密絡筒機的需求日益增加络骤。

　　 國內現有的松式絡筒機整機結構一般采用單錠集中傳動方式，通常包括卷繞摹院、導紗朵令、超喂等幾種運動，采用機械齒輪和凸輪機構完成众巷，針對各種紗線不同的絡筒工藝彼硫，設備調整比較困難；導紗機構采用的是槽筒和旋轉翼片凌箕，對一些高檔紗線易產生損傷拧篮；同時由于采用的是機械傳動結構，卷繞速度不高牵舱。目前國外這種松式絡筒機已經完全采用基于電子齒輪和電子凸輪的全數碼卷繞結構串绩，即單錠獨立傳動缺虐；卷繞、橫動導紗礁凡、紗線超喂高氮、張力補償均采用單獨電機控制，各電機之間的運動關系可通過參數設置進行描述顷牌，靈活應對各種特性的紗線卷繞工藝的需要剪芍；橫動導紗采用的是“導紗器”，即俗稱的“兔子頭”窟蓝，對紗線的損傷很小罪裹，特別適用于高檔色織紗線的卷繞；另外由于各電機在機械上沒有直接的傳動連接柒汉，輔以高速精密運動控制軟件算法绒催，可以很方便地實現高速精密交叉卷繞萨宙，絡紗速度遠大于機械式松式絡筒機监昏，大大提高了絡紗效率〉胫　

　　 北京和利時電機技術有限公司通過和國內著名紡機集團合作承副，針對精密松式絡筒機的工藝特點，在自身多年伺服和運動控制技術積累的基礎上爪辟，在國內首次開發(fā)成功全面擁有自主知識產權的高速精密松式絡筒機電氣控制方案冻菌。整個方案具有良好的性能價格比，大大提升了國產松式絡筒機的自動化水平既权，主要技術指標達到了國外同類設備的水平荚砍。　　　　

          系統(tǒng)控制方案簡介

　　 以單錠控制為例酌沥，系統(tǒng)控制方案原理如圖一所示四洗，橫動電機軸連接一個鋼絲輪，通過鋼絲輪的正反旋轉驅動緊固在鋼絲上導紗器左右移動呵扛，實現紗線的橫動排線運動每庆；卷繞電機直接驅動紗筒旋轉，實現紗線的卷繞運動今穿，上述橫動和卷繞兩個運動合成后即表現為紗線以螺旋線的形狀來回卷繞在紗筒表面缤灵。張力補償電機和超喂電機則主要用于控制紗線卷繞過程中的張力。

　　 本方案中橫動導紗電機采用了一臺經過獨特設計的超小慣量伺服電機蓝晒，卷繞和超喂電機采用的也是專門設計定制的高速無刷直流電機腮出，張力電機采用了一臺普通步進電機。圖中的“單錠控制驅動器”是和利時電機公司在自有開發(fā)的全數字永磁交流伺服驅動器的基礎上芝薇，嵌入了精密絡筒機高速電子導紗運動控制算法利诺、卷繞無刷電機速度控制和紗線張力控制策略的專用型電機驅動控制系統(tǒng)富蓄。整個系統(tǒng)結構簡單，功能齊全慢逾，通過鍵盤或通信方式調整“單錠控制驅動器”內部存儲器參數可以方便設置紗線卷繞成形的幾何參數（滿筒直徑立倍，收邊幅度等），卷繞的線速度侣滩，卷繞比口注，往復動程長度，紗筒硬邊修整的差動幅度相询、差動周期逐嗅、差動凸輪曲線等各項工藝參數，同時具備RS232褒谒、RS485菊车、CAN總線三種通信接口，可以很方便完成多錠聯(lián)網控制奕喻，完全實現柔性化數碼卷繞您奶。主要技術參數列舉如下：

　　可實現精密卷繞和數控分層卷繞兩種功能；

　　卷繞比控制范圍2.000～12.000摧篱；

　　橫動伺服電機換向加速度高達8000r/s2晋鼓，往復頻率最大為800次/分鐘，即每分鐘1600次換向松苹；

　　橫動伺服電機具備動程自動找零功能摘链，無需外接零位傳感器；

　　內嵌有卷繞丘多、超喂和張力補償三個電機的控制功能岗努，可與變頻器、直流無刷電機驅動器谢鹊、步進電機驅動器方便接口算吩，實現卷繞電機、超喂電機和張力補償電機的控制撇贺；

　　具備空筒直徑校準功能赌莺；

　　多種實時參數顯示，如實際線速度松嘶、紗筒直徑艘狭、往復頻率等；

　　多種故障保護措施翠订，如參數異常巢音、電機超速、動程超差、硬件故障等官撼；

　　實時工作參數具備掉電保護功能梧躺，如卷繞長度、卷繞直徑等傲绣；

　　橫動伺服電機控制簡介　

　　為了保證紗筒具備良好的染色性能遣惊，需要從開始卷繞到滿筒之間任何直徑點上，筒子上的紗線在空間上成立體交叉待鲤，彼此都不平行渠盅，保證每層紗線沒有重疊，就是說需要對紗筒的卷繞比進行精密控制狞饮。所謂卷繞比供辰，就是橫動導紗鉤每往復一次，紗筒卷繞的圈數佣各。交叉卷繞有傳統(tǒng)的槽筒卷繞（任意卷繞）梢苍、恒定卷繞比精密卷繞、數控分層卷繞三種形式指胡，本方案主要實現了恒定卷繞比精密交叉卷繞和數控分層卷繞兩種功能诲有。　

　　為了實現精密交叉卷繞杰翰，“單錠控制驅動器”通過實時采集卷繞電機反饋編碼器脈沖信號計算其實時速度名篷，根據精密卷繞工藝要求经芋，用獨特數控算法得出橫動伺服電機的速度給定指令焰诲，以保證橫動伺服電機轉速與卷繞電機轉速按照卷繞比的定義保持一定關系，讓紗線以空間螺旋線的形狀往復繞在紗筒上碟嘴。通過精密控制卷繞比溪食，往復卷繞的紗線彼此交叉，不重疊娜扇，也就是說巧妙采用電子齒輪和電子凸輪取代機械齒輪和凸輪傳動實現紗筒的精密卷繞错沃。　

　　為了實現精密卷繞的高速性能雀瓢，需要橫動伺服電機在做往復運動時枢析，能夠快速換向，這就要求伺服電機具備較高的轉矩慣量比刃麸，為此對橫動伺服電機進行了獨特優(yōu)化設計醒叁，以保證電機轉子慣量盡可能小。同時伺服驅動器的電機控制算法在高動態(tài)響應性方面也做了針對性的設計泊业，采用PID控制結合模糊控制算法把沼，保證伺服電機速度在不產生超調的情況下，盡可能短時間內完成換向∫牵　

　　由于橫動電機換向時堤酿，不論多快，都會因為換向加減速造成有硬邊現象出現卦瘤，按照機械式絡筒機硬邊消除原理镇评，在“單錠控制驅動器”中嵌入了差動凸輪運動規(guī)律算法，周期性地實時變換橫動導紗器的換向點瑰氨，完成硬邊消除功能也菊。同時可以根據不同紗線特性，選擇不同的差動凸輪曲線砰穗，設置差動周期和幅度揽宵。　

　　除了采取差動電子凸輪算法消除硬邊技術外渣么，本方案還富有獨創(chuàng)性地實現了導紗器最小換向弧長的控制算法脐拄，充分利用了DSP數字信號處理器高速運算能力，實時計算和修正橫動導紗伺服電機與紗筒卷繞電機傳動的凸輪曲線規(guī)律蛋鸡，保證在任何卷繞轉速和卷繞直徑狀態(tài)下醇樱，導紗器換向的弧長最小，最大限度地消除卷繞紗筒的硬邊現象弓候。

　　卷繞線速度控制簡介

　　 理論上分析郎哭，紗筒卷繞的線速度隨紗筒的卷繞半徑變化而變化，而線速度的變化直接引起卷繞張力的波動菇存，從而會影響紗筒的成形質量和紗線的機械物理性能夸研。如果外層紗的張力大于內層紗的張力，就容易產生筒子外層紗擠壓內層紗的脹邊現象依鸥；如果絡紗過程中張力變化過大亥至，也會容易造成紗線因絡紗張力不同出現紗線拉伸率不同，這就要求在絡筒過程中盡量減小張力及壓力的波動贱迟。所以除保證恒定紗筒壓力外姐扮，保證卷繞速度相對穩(wěn)定是控制張力波動的一項重要措施∫路停　

　　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茶敏，從而影響筒子繞紗的容量和染色的難易振定，并影響紗線加工的斷頭率过拿，因而各種精密卷繞絡筒機都有紗線的張力控制環(huán)節(jié)羊耸，特別是供筒子染色用的紗線的加工張力频祝，不宜過大吹兴，以獲得松式卷筒最岗，有利于染色陋锚。本方案除了采取措施保證相對恒定的紗線卷繞線速度外恋晃，還另外設計有一個張力遞減調節(jié)裝置，采用一個步進電機控制的張力調節(jié)桿判原。在線速度升速過程中锉纹，通過調節(jié)步進電機的轉角狀態(tài)，控制張力調節(jié)桿的角度今天，改變紗線通過的門柵夾持力度残宽，以保證卷繞張力恒定；另外按照特殊紗筒“里緊外松”的工藝要求置悦，可以根據紗筒卷繞半徑調節(jié)張力桿的角度父吧，保證卷繞紗筒小直徑時卷繞張力大，大直徑時卷繞張力小捂旨。

　　超喂電機控制簡介

　　 精密卷繞過程中紗線線速度肯定大于紗筒退繞線速度秉唇，張力值也因此增大，而過大的張力不但得不到優(yōu)質紗筒憨琅，而且會增加紗線的斷頭漆勉，降低生產效率。因此叙谨，本方案采用了所謂“超喂”的辦法温鸽，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手负，從而減少斷頭涤垫，獲得滿意的松式卷繞筒子。紗線在超喂?jié)L筒上環(huán)繞的圈數取決于超喂量的大小竟终，一般的超喂量控制值在1．02～1．06（一圈情況下）之間蝠猬。

　　結論

　　 精密絡筒、絡絲機器是紡織工藝中提高紡織品質量的關鍵設備衡楞，高速精密數碼卷繞方案成功掌握了紗線高速精密卷繞工藝中的“KNOW HOW”吱雏，全部采用永磁電機驅動技術敦姻，機器能耗遠遠低于傳統(tǒng)的變頻電機傳動設備瘾境。同時由于采用了柔性化數碼控制技術，非常適合于高檔織物的多品種镰惦、小批量紗筒生產迷守，具有良好的社會經濟效益。和利時電機技術公司開發(fā)的該創(chuàng)新解決方案涉及了電子控制娩伴，數字伺服電機和驅動脯纽、精密運動控制、和計算機網絡通信等技術靠牙，是典型的高技術機電一體化控制方案尽架，也是采用數字控制技術改造傳統(tǒng)產業(yè)的典型案例。

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