Autoconer 5自動絡筒機中的現(xiàn)代電子技術

張水英+馬也馳

摘 要： 絡筒機是織造準備中最重要的設備之一。為生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品，要求絡筒機能清除各種紗疵、紗線張力精密均勻、并能有效防止卷繞重疊，因此新型絡筒機大多利用計算機技術、電子技術及信息技術來控制以上這些核心環(huán)節(jié)。先簡單介紹絡筒工藝及流程，以Autoconer 5自動絡筒機為例子，分析其中的電子防疊技術、電子清紗技術及張力控制技術。

關鍵詞： 自動絡筒機； 電子防疊； 電子清紗； 張力控制

中圖分類號： TN98?34； TS112.2 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）22?0108?03

Modern electronic technology used in Autoconer 5 automatic winders

ZHANG Shui?ying， MA Ye?chi

（School of lnformation， Zhejiang Sci?Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract： The winders is one of the most important equipments for weaving preparation. For producing high quality pro?

ducts， it is required to remove all kinds of yarn defects， get the precision and uniform yarn tension， and can effectively prevent winding overlap， so the most new type winders are combined with computer technology， electronic technology and information technology to control these core links. The winding technology and process are introduced in this paper. Autoconer 5 automatic winders is taken as an example to analyze the technologies of electronic ribbon breaker， electronic yarn cleaning and tension control.

Keywords： automatic winder； electronic ribbon breaker； electronic yarn cleaning； tension control

0 引 言

在經(jīng)濟全球化和貿(mào)易自由化的環(huán)境之下，各個國家和地區(qū)都在積極發(fā)展本國和本地區(qū)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，而中國在紡織貿(mào)易中占據(jù)巨大優(yōu)勢。絡筒作為紡紗工藝中一道承上啟下的工序，對最終的產(chǎn)品質(zhì)量起到至關重要的作用，這步做好可以彌補前期頭并、二并、粗紗及細紗工藝的不足，如紗線不勻、斷頭、疵點等。采用集成控制技術、電子技術、信息技術、計算機技術的自動絡筒機可以最大程度的改變紗線的品質(zhì)[1]。

1 自動絡筒機絡紗流程

自動絡筒機絡紗流程如圖1所示[2]。圖中1是紗管、2是氣圈破裂器、3是預清紗器、4是剪刀、5是探紗柵、6是張力盤、7是定位吸紗嘴、8是電子清紗器、9是捻接器、10是槽筒、11是筒子、12是小吸嘴、13是大吸嘴。紗線從管紗上退解下來，經(jīng)過氣圈破裂器、預清紗器、探紗柵、張力盤、捻接器和槽筒，最后卷繞到筒子上。

圖1 自動絡筒機絡紗工藝簡圖

氣圈破裂器的作用不僅能破裂氣圈，而且可以根據(jù)管紗的退繞程度自動調(diào)整氣圈破裂器的高低位置，起到控制氣圈形狀和摩擦紗段長度的作用[3]，從而均勻了絡筒張力。預清紗器是預先清除紗線上的雜疵，減少電子清紗器的負擔和停車次數(shù)。電子清紗器則是通過測量單位長度內(nèi)紗線質(zhì)量，從而間接反映紗線截面積的變化， 進行紗疵檢測。剪刀則用來剪斷小吸嘴吸到的管紗紗頭。探紗柵是用來檢查停車原因。定位吸紗嘴是在紗線斷頭后，迅速將管紗紗頭吸入，使紗線保持一定張力，等待小吸嘴找頭。德國賜來福公司的Autoconer 5自動絡筒機是最新的自動絡筒機之一，它采用現(xiàn)代傳感技術和電子技術控制整個絡筒過程。下面詳細分析Autoconer 5自動絡筒機中電子防疊技術、電子清紗技術及張力控制技術等現(xiàn)代電子技術。

2 自動絡筒機電子防疊技術

在絡筒過程中，當槽筒的一個或幾個導紗周期中，筒子恰好轉過整數(shù)轉時，卷繞在筒子上的紗圈就會前后重疊起來。雖然筒子轉速會隨其直徑的增加而不斷降低，但其直徑增加很慢，所以筒子在若干個導紗周期內(nèi)近似等速回轉，也就是說，重疊現(xiàn)象會持續(xù)相當時間。重合若干次后，紗線便在筒子表面凸凹不平，這樣不但會產(chǎn)生脫圈摩擦產(chǎn)生毛羽，而且會使筒子跳動或作軸向移動，導致重疊的紗線在筒子兩端產(chǎn)生滑邊，使整經(jīng)斷頭增加，由于槽筒與筒子紗之間的滑移， 使平行的紗束產(chǎn)生分離， 使筒子紗卷繞質(zhì)量較差。

德國賜來福Autoconer 5自動絡筒機使用電子防疊機構來防止紗圈重疊，其原理如圖2所示。圖中搖架小端的傳感器是光電編碼器，用來探測筒子轉速。Ecopack FX 紗線精密定長裝置用來探測槽筒轉速，可使卷繞長度誤差精確到 l%，在原料節(jié)約方面起著舉足輕重的作用。錠位計算機根據(jù)兩個傳感器檢測的轉速隨時計算出當時的筒子直徑和速比。當筒紗卷繞直徑與槽筒直徑成倍數(shù)比例，即達到臨界重疊卷繞直徑時，錠位計算機控制驅(qū)動槽筒的伺服電機加減速，利用變速過程所產(chǎn)生的滑移實現(xiàn)防疊，等越過重疊直徑后伺服電機再恢復勻速轉動。

圖2 Autoconer 5自動絡筒機電子防疊原理

在Autoconer 5自動絡筒機中，可在電腦上集中設定槽筒型號、筒管形式、筒子直徑等影響重疊卷繞的參數(shù)，并在閉環(huán)控制系統(tǒng)中記錄下來。控制軟件通過設定最大允許的速度差，以及對槽筒和筒子卷裝速度進行連續(xù)不斷的比較能夠優(yōu)化槽筒與卷裝的加速過程。由于筒子卷繞速度隨卷繞直徑的增加而相應減少，因此卷繞系統(tǒng)的電子計算機將直接控制糟筒及卷繞筒子的速比，并隨時加以調(diào)整。由于槽筒只在可能發(fā)生重疊的區(qū)域變速，且變速時間較短，減少了變速時產(chǎn)生的紊亂紗層和毛羽。隨著筒子直徑逐漸增大，卷裝重量也逐漸增大，為了避免筒子在槽筒上的接觸壓力增大導致的卷繞密度增大，通過Propack FX系統(tǒng)連續(xù)計算絡紗張力等數(shù)據(jù)，從而選擇絡筒與筒子之間的接觸壓力，并經(jīng)過傳動絡筒的電動機進行張力調(diào)節(jié)，從而保持筒子在槽筒上的壓力基本穩(wěn)定。槽筒直接由伺服電機驅(qū)動，不但提高傳動效率，降低能耗，保證槽筒完全處于電子計算機的控制之下，還使傳送至卷裝的驅(qū)動力矩更加可靠。利用計算機控制 Propack FX筒子架壓力及槽筒驅(qū)動保證了無沖擊平滑啟動，并控制防疊加速的滑動，使防疊效果顯著。

3 自動絡筒機電子清紗技術

Autoconer 5自動絡筒機配置的電子清紗器為電容式電子清紗器。電容式電子清紗器通過測量單位長度內(nèi)紗線的質(zhì)量，從而間接反映紗線截面積的變化、進行紗疵檢測[4]。電容式電子清紗器由電容傳感器、檢測電路、放大電路、積分電路、信號處理電路（紗疵鑒別電路）和切刀驅(qū)動電路組成，如圖3所示。

圖3 電容式電子清紗器工作原理

電容傳感器由兩塊金屬極板構成，無紗時，極板間介質(zhì)全部是空氣，電容量最小。當紗線以基本恒定的速度通過時，因為纖維介電常數(shù)比空氣的纖維介電常數(shù)大，電容量增加，而增加的大小與金屬極板間紗線的質(zhì)量成正比。因此，紗線單位長度內(nèi)質(zhì)量的變化所帶來的截面積的變化被轉換成傳感器電容量的變化。

當紗線以勻速通過時，它的質(zhì)量變化所帶來的電容量的變化會調(diào)制高頻振蕩器的高頻等幅信號，經(jīng)過檢波器后，得到幅度和寬度會隨著紗線的質(zhì)量變化而變化的脈沖信號。放大器的增益可通過主計算機設置。檢波器輸出的脈沖信號經(jīng)放大器放大分別加到不同鑒別通道和探紗電路中，其中鑒別通道細分為顆粒疵、長粗節(jié)、長細節(jié)。每個通道都會與檢波器產(chǎn)生的脈沖信號的寬度或幅度進行對比，當超出設定的最大值時，電路發(fā)出動作指令，產(chǎn)生切疵信號，電磁鐵將驅(qū)動切刀將紗疵切除。紗線材料的控制參數(shù)、顆粒節(jié)長度粗度參數(shù)、長粗節(jié)長度粗參數(shù)及長細節(jié)長度細度參數(shù)等均可通過主計算機設定。

4 自動絡筒機的絡紗張力控制技術

Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)

圖中錠位計算機、電磁式張力器（包含電磁鐵）、張力傳感器構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中張力傳感器采用壓電陶瓷傳感器，位于靠近卷繞筒子的紗路中。在此區(qū)域中紗線運行平穩(wěn)[5]。由于紗線連續(xù)不斷地與壓電式張力傳感器發(fā)生接觸，因此傳感器可以對每一錠位上的紗線進行連續(xù)測量。并將測量的張力信號送給錠位計算機與張力設定值相比較。錠位計算機根據(jù)比較值來控制電磁鐵電流的強弱以增減電磁力。圖中錠位計算機、電磁式張力器（包含電磁鐵）、伺服電機又構成開環(huán)系統(tǒng)。錠位計算機對電磁式張力器進行張力控制的同時，還對驅(qū)動槽筒的伺服電機進行轉速控制。當管紗退繞到管底時，紗線退繞張力達到最大值，張力盤施加的附加張力卻不能無限制的減小，這時錠位計算機根據(jù)輸入的信號大小直接驅(qū)動伺服電機，調(diào)整轉速，使絡筒張力保持大小適當，均勻。綜上所述，Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)是一處檢測、兩處控制的混合環(huán)控制系統(tǒng)，因此控制精度較高。

5 結 語

Autoeoner 5自動絡筒機將獨立電機控制技術、電子技術、信息技術和計算機技術很好地結合在一起，不僅實現(xiàn)了等張力卷繞、精密防疊、電子高效清紗，另外還實現(xiàn)了精密定長、無接頭痕接頭技術等，從而提高了織造效率及織布質(zhì)量。

參考文獻

[1] 過念薪.新一代自動絡筒機的性能和生產(chǎn)[J].北京紡織，2005（4）：33?41.

[2] 馬崇啟.紡織機電一體化[M].北京：中國紡織出版社，2012.

[3] 穆征，張冶.自動絡筒機的機電一體化技術簡析[J].南通紡織職業(yè)技術學院學報，2006（3）：20?23.

[4] 李引梅，馬曉.五種型號電子清紗器清紗效果對比分析[J].棉紡織技術，2003，31（9）：45?47.

[5] 陳錫勇.自動絡筒機絡紗張力控制分析[J].蘇州大學學報：工科版，2002（10）：18?22.

[6] 郭俊勤.國產(chǎn)自動絡筒機的研發(fā)與性能測試[J].江蘇紡織，2013（6）：38?41.

圖2 Autoconer 5自動絡筒機電子防疊原理

在Autoconer 5自動絡筒機中，可在電腦上集中設定槽筒型號、筒管形式、筒子直徑等影響重疊卷繞的參數(shù)，并在閉環(huán)控制系統(tǒng)中記錄下來?？刂栖浖ㄟ^設定最大允許的速度差，以及對槽筒和筒子卷裝速度進行連續(xù)不斷的比較能夠優(yōu)化槽筒與卷裝的加速過程。由于筒子卷繞速度隨卷繞直徑的增加而相應減少，因此卷繞系統(tǒng)的電子計算機將直接控制糟筒及卷繞筒子的速比，并隨時加以調(diào)整。由于槽筒只在可能發(fā)生重疊的區(qū)域變速，且變速時間較短，減少了變速時產(chǎn)生的紊亂紗層和毛羽。隨著筒子直徑逐漸增大，卷裝重量也逐漸增大，為了避免筒子在槽筒上的接觸壓力增大導致的卷繞密度增大，通過Propack FX系統(tǒng)連續(xù)計算絡紗張力等數(shù)據(jù)，從而選擇絡筒與筒子之間的接觸壓力，并經(jīng)過傳動絡筒的電動機進行張力調(diào)節(jié)，從而保持筒子在槽筒上的壓力基本穩(wěn)定。槽筒直接由伺服電機驅(qū)動，不但提高傳動效率，降低能耗，保證槽筒完全處于電子計算機的控制之下，還使傳送至卷裝的驅(qū)動力矩更加可靠。利用計算機控制 Propack FX筒子架壓力及槽筒驅(qū)動保證了無沖擊平滑啟動，并控制防疊加速的滑動，使防疊效果顯著。

3 自動絡筒機電子清紗技術

Autoconer 5自動絡筒機配置的電子清紗器為電容式電子清紗器。電容式電子清紗器通過測量單位長度內(nèi)紗線的質(zhì)量，從而間接反映紗線截面積的變化、進行紗疵檢測[4]。電容式電子清紗器由電容傳感器、檢測電路、放大電路、積分電路、信號處理電路（紗疵鑒別電路）和切刀驅(qū)動電路組成，如圖3所示。

圖3 電容式電子清紗器工作原理

電容傳感器由兩塊金屬極板構成，無紗時，極板間介質(zhì)全部是空氣，電容量最小。當紗線以基本恒定的速度通過時，因為纖維介電常數(shù)比空氣的纖維介電常數(shù)大，電容量增加，而增加的大小與金屬極板間紗線的質(zhì)量成正比。因此，紗線單位長度內(nèi)質(zhì)量的變化所帶來的截面積的變化被轉換成傳感器電容量的變化。

當紗線以勻速通過時，它的質(zhì)量變化所帶來的電容量的變化會調(diào)制高頻振蕩器的高頻等幅信號，經(jīng)過檢波器后，得到幅度和寬度會隨著紗線的質(zhì)量變化而變化的脈沖信號。放大器的增益可通過主計算機設置。檢波器輸出的脈沖信號經(jīng)放大器放大分別加到不同鑒別通道和探紗電路中，其中鑒別通道細分為顆粒疵、長粗節(jié)、長細節(jié)。每個通道都會與檢波器產(chǎn)生的脈沖信號的寬度或幅度進行對比，當超出設定的最大值時，電路發(fā)出動作指令，產(chǎn)生切疵信號，電磁鐵將驅(qū)動切刀將紗疵切除。紗線材料的控制參數(shù)、顆粒節(jié)長度粗度參數(shù)、長粗節(jié)長度粗參數(shù)及長細節(jié)長度細度參數(shù)等均可通過主計算機設定。

4 自動絡筒機的絡紗張力控制技術

Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)

圖中錠位計算機、電磁式張力器（包含電磁鐵）、張力傳感器構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中張力傳感器采用壓電陶瓷傳感器，位于靠近卷繞筒子的紗路中。在此區(qū)域中紗線運行平穩(wěn)[5]。由于紗線連續(xù)不斷地與壓電式張力傳感器發(fā)生接觸，因此傳感器可以對每一錠位上的紗線進行連續(xù)測量。并將測量的張力信號送給錠位計算機與張力設定值相比較。錠位計算機根據(jù)比較值來控制電磁鐵電流的強弱以增減電磁力。圖中錠位計算機、電磁式張力器（包含電磁鐵）、伺服電機又構成開環(huán)系統(tǒng)。錠位計算機對電磁式張力器進行張力控制的同時，還對驅(qū)動槽筒的伺服電機進行轉速控制。當管紗退繞到管底時，紗線退繞張力達到最大值，張力盤施加的附加張力卻不能無限制的減小，這時錠位計算機根據(jù)輸入的信號大小直接驅(qū)動伺服電機，調(diào)整轉速，使絡筒張力保持大小適當，均勻。綜上所述，Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)是一處檢測、兩處控制的混合環(huán)控制系統(tǒng)，因此控制精度較高。

5 結 語

Autoeoner 5自動絡筒機將獨立電機控制技術、電子技術、信息技術和計算機技術很好地結合在一起，不僅實現(xiàn)了等張力卷繞、精密防疊、電子高效清紗，另外還實現(xiàn)了精密定長、無接頭痕接頭技術等，從而提高了織造效率及織布質(zhì)量。

參考文獻

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[6] 郭俊勤.國產(chǎn)自動絡筒機的研發(fā)與性能測試[J].江蘇紡織，2013（6）：38?41.

圖2 Autoconer 5自動絡筒機電子防疊原理

在Autoconer 5自動絡筒機中，可在電腦上集中設定槽筒型號、筒管形式、筒子直徑等影響重疊卷繞的參數(shù)，并在閉環(huán)控制系統(tǒng)中記錄下來?？刂栖浖ㄟ^設定最大允許的速度差，以及對槽筒和筒子卷裝速度進行連續(xù)不斷的比較能夠優(yōu)化槽筒與卷裝的加速過程。由于筒子卷繞速度隨卷繞直徑的增加而相應減少，因此卷繞系統(tǒng)的電子計算機將直接控制糟筒及卷繞筒子的速比，并隨時加以調(diào)整。由于槽筒只在可能發(fā)生重疊的區(qū)域變速，且變速時間較短，減少了變速時產(chǎn)生的紊亂紗層和毛羽。隨著筒子直徑逐漸增大，卷裝重量也逐漸增大，為了避免筒子在槽筒上的接觸壓力增大導致的卷繞密度增大，通過Propack FX系統(tǒng)連續(xù)計算絡紗張力等數(shù)據(jù)，從而選擇絡筒與筒子之間的接觸壓力，并經(jīng)過傳動絡筒的電動機進行張力調(diào)節(jié)，從而保持筒子在槽筒上的壓力基本穩(wěn)定。槽筒直接由伺服電機驅(qū)動，不但提高傳動效率，降低能耗，保證槽筒完全處于電子計算機的控制之下，還使傳送至卷裝的驅(qū)動力矩更加可靠。利用計算機控制 Propack FX筒子架壓力及槽筒驅(qū)動保證了無沖擊平滑啟動，并控制防疊加速的滑動，使防疊效果顯著。

3 自動絡筒機電子清紗技術

Autoconer 5自動絡筒機配置的電子清紗器為電容式電子清紗器。電容式電子清紗器通過測量單位長度內(nèi)紗線的質(zhì)量，從而間接反映紗線截面積的變化、進行紗疵檢測[4]。電容式電子清紗器由電容傳感器、檢測電路、放大電路、積分電路、信號處理電路（紗疵鑒別電路）和切刀驅(qū)動電路組成，如圖3所示。

圖3 電容式電子清紗器工作原理

電容傳感器由兩塊金屬極板構成，無紗時，極板間介質(zhì)全部是空氣，電容量最小。當紗線以基本恒定的速度通過時，因為纖維介電常數(shù)比空氣的纖維介電常數(shù)大，電容量增加，而增加的大小與金屬極板間紗線的質(zhì)量成正比。因此，紗線單位長度內(nèi)質(zhì)量的變化所帶來的截面積的變化被轉換成傳感器電容量的變化。

當紗線以勻速通過時，它的質(zhì)量變化所帶來的電容量的變化會調(diào)制高頻振蕩器的高頻等幅信號，經(jīng)過檢波器后，得到幅度和寬度會隨著紗線的質(zhì)量變化而變化的脈沖信號。放大器的增益可通過主計算機設置。檢波器輸出的脈沖信號經(jīng)放大器放大分別加到不同鑒別通道和探紗電路中，其中鑒別通道細分為顆粒疵、長粗節(jié)、長細節(jié)。每個通道都會與檢波器產(chǎn)生的脈沖信號的寬度或幅度進行對比，當超出設定的最大值時，電路發(fā)出動作指令，產(chǎn)生切疵信號，電磁鐵將驅(qū)動切刀將紗疵切除。紗線材料的控制參數(shù)、顆粒節(jié)長度粗度參數(shù)、長粗節(jié)長度粗參數(shù)及長細節(jié)長度細度參數(shù)等均可通過主計算機設定。

4 自動絡筒機的絡紗張力控制技術

Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)

圖中錠位計算機、電磁式張力器（包含電磁鐵）、張力傳感器構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中張力傳感器采用壓電陶瓷傳感器，位于靠近卷繞筒子的紗路中。在此區(qū)域中紗線運行平穩(wěn)[5]。由于紗線連續(xù)不斷地與壓電式張力傳感器發(fā)生接觸，因此傳感器可以對每一錠位上的紗線進行連續(xù)測量。并將測量的張力信號送給錠位計算機與張力設定值相比較。錠位計算機根據(jù)比較值來控制電磁鐵電流的強弱以增減電磁力。圖中錠位計算機、電磁式張力器（包含電磁鐵）、伺服電機又構成開環(huán)系統(tǒng)。錠位計算機對電磁式張力器進行張力控制的同時，還對驅(qū)動槽筒的伺服電機進行轉速控制。當管紗退繞到管底時，紗線退繞張力達到最大值，張力盤施加的附加張力卻不能無限制的減小，這時錠位計算機根據(jù)輸入的信號大小直接驅(qū)動伺服電機，調(diào)整轉速，使絡筒張力保持大小適當，均勻。綜上所述，Autoeoner 5自動絡筒機絡紗張力自動控制系統(tǒng)是一處檢測、兩處控制的混合環(huán)控制系統(tǒng)，因此控制精度較高。

5 結 語

Autoeoner 5自動絡筒機將獨立電機控制技術、電子技術、信息技術和計算機技術很好地結合在一起，不僅實現(xiàn)了等張力卷繞、精密防疊、電子高效清紗，另外還實現(xiàn)了精密定長、無接頭痕接頭技術等，從而提高了織造效率及織布質(zhì)量。

參考文獻

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[5] 陳錫勇.自動絡筒機絡紗張力控制分析[J].蘇州大學學報：工科版，2002（10）：18?22.

[6] 郭俊勤.國產(chǎn)自動絡筒機的研發(fā)與性能測試[J].江蘇紡織，2013（6）：38?41.