毛巾織機的機型及其控制技術(shù)

王 藩

(河南工程學(xué)院，河南 鄭州 450007)

毛巾織機的機型及其控制技術(shù)

王 藩

(河南工程學(xué)院，河南 鄭州 450007)

介紹了國內(nèi)外不同型號的毛巾織機，比較分析了國內(nèi)外毛巾織機在引緯機構(gòu)、開口機構(gòu)、起毛機構(gòu)及控制器、控制技術(shù)上的不同和差距，簡述了毛巾織機的發(fā)展趨勢。

毛巾織機；運動機構(gòu)；控制技術(shù)； 趨勢

毛巾織機是用兩只經(jīng)紗軸分別送出地經(jīng)和毛經(jīng)，借助筘的運動規(guī)律將緯紗推向織口，并使毛經(jīng)在織物表面形成毛圈，織成毛巾織物的織機。目前市場上使用最多的是提花毛巾織機和劍桿毛巾織機，幅寬最大可達540 cm。由于毛巾織機是具有雙經(jīng)軸的織機，在織機的各個運動方面的配合要求就更加重要。

目前國內(nèi)外毛巾織機在設(shè)備各大運動機構(gòu)和控制器的控制技術(shù)及控制精度上都存在一定的差距，下面就國內(nèi)外毛巾織機的主要運動機構(gòu)及控制系統(tǒng)的差異作一比較說明。

1 運動機構(gòu)

毛巾織機的主要運動機構(gòu)包括引緯機構(gòu)、開口機構(gòu)及起毛機構(gòu)，現(xiàn)就這三大機構(gòu)的國內(nèi)外最新技術(shù)及差異進行分析說明。

1.1 引緯方式

根據(jù)引緯方式的不同，毛巾織機主要有劍桿毛巾織機、噴氣毛巾織機，其中劍桿毛巾織機占國內(nèi)大部分市場，其次是噴氣毛巾織機。

1.1.1 劍桿引緯

目前國內(nèi)主要生產(chǎn)的是中檔次的劍桿毛巾織機，車速通常在500 r/min以下，大多采用的是剛性劍桿引緯，最多可進行12色選緯。國產(chǎn)高檔劍桿毛巾織機較少，其中由山東日發(fā)公司推出的RFTL-60型高速劍桿毛巾織機，其劍桿引緯由經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的空間曲柄連桿驅(qū)動，確保高速引緯狀態(tài)下準確平穩(wěn)地交接緯紗。其轉(zhuǎn)速最高為450 r/min，筘幅最高為320 cm，最大入緯率1 400 m/min。劍帶采用高強度碳素纖維材料并配以“托片式”懸浮導(dǎo)鉤，避免了劍帶與經(jīng)紗的接觸和摩擦，尤其適合織造高毛倍、厚重型毛圈織物。

引進的劍桿毛巾織機有德國生產(chǎn)的多尼爾劍桿毛巾織機，意大利PROMATECH公司的Dyna Terry劍桿毛巾織機，以及比利時的必佳樂劍桿毛巾織機等。必佳樂是制造劍桿織機和噴氣織機的主要公司之一，其生產(chǎn)的劍桿織機的特點是引緯率高，其引緯速度可達1 700 m/min，并可實現(xiàn)16色引緯，筘幅可達460 cm；而且在高速條件下緯紗的浪費很少，織物質(zhì)量高，能耗低，并可織造從細薄到厚重的織物，品種適應(yīng)性強。

1.1.2 噴氣引緯

噴氣毛巾織機是在噴氣織機的基礎(chǔ)上增加起毛圈機構(gòu)和上織軸機構(gòu)構(gòu)成的[1]。國內(nèi)產(chǎn)噴氣毛巾織機的產(chǎn)品性能不夠穩(wěn)定，且整機可靠性不高，與國外存在一定的差距。進口噴氣毛巾織機的平均無故障工作時間達4 000 h左右，而國內(nèi)機的平均無故障工作時間僅為2 500 h左右。國產(chǎn)噴氣毛巾織機較少，主要有山東日發(fā)紡織機械有限公司生產(chǎn)的RFJA33型噴氣毛巾織機。該機在節(jié)省能源方面進行了全面的考慮，實現(xiàn)了有利于緯紗的低壓引緯。另外，由于在每2個副噴嘴之間配置了氣閥，并將空氣的途徑縮短至極限，從而降低了約10%的耗氣量。該機通過全新立體設(shè)計和計算機解析組合，并利用虛擬樣機技術(shù)設(shè)計了引緯和起圈機構(gòu)，填補了國內(nèi)噴氣毛巾織機的空缺。

國外噴氣織機最新機型是以比利時Picanol(必佳樂)OMNIplus Summum為代表的機型，采用電子氣壓調(diào)節(jié)器和獨創(chuàng)的3氣包供氣技術(shù)的新型引緯系統(tǒng)。電子氣壓調(diào)節(jié)器通過壓力傳感器和電子調(diào)壓器，實現(xiàn)引緯系統(tǒng)完全由電子控制。氣壓可在觸摸屏上進行設(shè)定和修改，并且可由中央計算機監(jiān)控，從而使耗氣量完全處于可控狀態(tài)，此舉可以節(jié)省耗氣量達10%。3氣包供氣技術(shù)為輔助噴嘴配置了3個氣包，分別放置在織機左、右側(cè)和中間。根據(jù)引緯要求，左右兩側(cè)氣包可以設(shè)定為高氣壓，而中間氣包保持較低氣壓，從而可節(jié)省噴氣織機的耗氣量15%左右。該系統(tǒng)還采用多孔輔助噴嘴，提高了對緯紗的牽引力；且輔噴電磁閥的位置更靠近輔助噴嘴，以降低耗氣量。

1.1.3 片梭引緯

片梭織機的引緯方式是依靠帶有梭夾的片梭進行引緯，因此緯紗的適應(yīng)范圍廣，緯紗從天然纖維、人造纖維、長絲及裂膜條紗等都能適應(yīng)。國內(nèi)使用的片梭織機完全是依靠進口，主要是瑞士SULTEX公司生產(chǎn)的片梭織機，現(xiàn)有的主要機型是P7300型和P7300HP型。目前國際上還沒有采用片梭引緯的毛巾織機。

1.2 開口方式

毛巾織機常用的開口方式有積極式凸輪開口機構(gòu)，往復(fù)式積極多臂開口機構(gòu)和回轉(zhuǎn)式積極提花機及高速邊字提花機等[2]。

目前國際上生產(chǎn)開口機構(gòu)的廠商主要有瑞士史陶比爾公司，英國博納斯公司，德國格羅斯公司，意大利費姆泰西利公司和比利時畢加諾公司等。國內(nèi)主要的生產(chǎn)廠商是常熟紡織機械廠，杭州奇匯電子提花機有限公司，上海中劍紡織機械有限公司，西安龍宇電子技術(shù)有限責(zé)任公司等。

常熟紡織機械廠有限公司是中國最大的生產(chǎn)各類有梭織機和無梭織機用系列多臂裝置、提花裝置的專業(yè)制造廠。2014 ITMA亞洲展覽會上，常熟紡織機械廠作為中國最大的織機用開口裝置專業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)企業(yè)，展出了GT512L高速電子提花機、GT417A旋轉(zhuǎn)式高速電子多臂裝置和GT623高速積極式凸輪開口裝置。GT512L高速電子提花機適用于噴氣、劍桿、片梭等無梭織機，可用于織造各種大提花織物，提花針數(shù)從1千多針到1萬多針；而GT417A旋轉(zhuǎn)式高速電子多臂裝置和GT623高速積極式凸輪開口裝置均適用于各類高檔高速噴水、噴氣織機，屬于國內(nèi)高端產(chǎn)品。杭州奇匯電子提花機有限公司一直致力于以電子提花裝置為主的紡織裝備配套部件的研發(fā)、設(shè)計、制造、銷售和技術(shù)支持等業(yè)務(wù)，是中國最大的電子提花機產(chǎn)業(yè)化基地，也是國際上最具競爭力的中國電子提花機品牌。其生產(chǎn)的QH高速毛巾電子提花機織機開口頻率可達到500次/min，車速可達380 r/min，起毛高度最高20 mm，接近國際水平。

瑞士St?ubli(史陶比爾)公司在2012年國際紡機展上展出了S1352型凸輪開口裝置。該裝置是一款高性能的凸輪開口裝置，其開口屬于積極式共軛凸輪驅(qū)動， 10片提綜單元，12 mm節(jié)距，有 2、3、4、5或 6緯的循環(huán)。英國Bnoas(博納斯) 公司和德國Grosse(格羅斯) 公司主要以生產(chǎn)提花機為主，其提花開口機構(gòu)非常成熟并引領(lǐng)市場前沿。意大利Fimtextile(費姆泰西利)公司以生產(chǎn)凸輪開口和多臂開口的零件為主。必佳樂開口機構(gòu)采用了模塊化設(shè)計，不同的織機可采用同一種開口機構(gòu)，而不管布邊組織如何不同，或是多軸織造、平布邊或網(wǎng)狀布邊。可以將凸輪箱改成多臂或提花，可根據(jù)市場短期的需求變化而改變。

1.3 起毛機構(gòu)

起毛機構(gòu)是毛巾織機的重要機構(gòu)，它的作用是使毛經(jīng)、地經(jīng)與緯紗交織后形成毛圈，組成毛巾織物。因此起毛機構(gòu)的工作性能好壞直接影響到毛圈的型式和質(zhì)量。毛巾織機常見的起毛機構(gòu)根據(jù)起毛方式不同分為布動式和筘動式[3]，布動式的打緯動程不變，織口移動距離的大小決定了起毛圈的高低，因此通過調(diào)節(jié)織口移動動程可以改變起圈的高低。筘動式起毛圈的織口位置不變，打緯動程的變化量決定了起毛圈的高低，因此通過調(diào)節(jié)打緯動程的變化量可改變起毛圈的高低。

1.3.1 機械起毛機構(gòu)

國產(chǎn)毛巾織機的起毛機構(gòu)主要采用筘動式，通過調(diào)節(jié)撞嘴和撞塊的相對距離來完成，無法滿足多個可變短打緯動程的要求。毛圈高度受限，不能織制超高或超低長度的毛圈織物，經(jīng)紗張力不均，織機車速受限[4]；不能完成多色選緯，毛圈織物不平整，從而只能制織一些中低檔毛巾產(chǎn)品。

國外毛巾織機的起毛機構(gòu)采用布動式的工藝技術(shù)已經(jīng)很成熟，但其造價比較昂貴。國外毛巾織機的織造布面是由兩邊剛性固定結(jié)構(gòu)驅(qū)動的，因而確保了毛圈在整個織幅中高度一致；且毛圈高度是由步進電機驅(qū)動偏心輪控制，具有良好的可控性。這就意味著偏心輪的半徑大小可以得到良好的控制，這樣第三次打緯時筘座附加動程變化的大小就可以由程序任意設(shè)定，從而實現(xiàn)了起毛機構(gòu)的毛圈高度的任意調(diào)節(jié)。

1.3.2 電子起毛機構(gòu)

所謂電子起毛機構(gòu)是指采用電子凸輪的，利用伺服電機直接驅(qū)動的起毛機構(gòu)。按照起毛方式可分為筘動式電子起毛機構(gòu)和布動式電子起毛機構(gòu)。電子起毛的實現(xiàn)方式是根據(jù)織機織口起毛運動的實際需求，推導(dǎo)計算出電子凸輪的運動參數(shù)要求，并將該參數(shù)通過編程控制驅(qū)動伺服電機運動實現(xiàn)凸輪功能。

目前國內(nèi)對電子起毛機構(gòu)的研究較少，山東日發(fā)在毛巾織機領(lǐng)域的研究在國內(nèi)處于前沿。其研制出一款適用于高檔劍桿毛巾織機的筘動式電子起毛機構(gòu)，該機構(gòu)采用伺服電機直接驅(qū)動空間連桿，精確控制鋼筘的位置，實現(xiàn)機構(gòu)的長打緯和短打緯動作；能自由設(shè)定起毛高度，可織造除了3緯毛圈以外的4緯毛圈、5緯毛圈和7緯毛圈。其緯密也可自動變換和設(shè)定，可以織制浮雕毛和波浪毛等高檔毛圈組織，實現(xiàn)了8種緯密設(shè)定和自動變換。

國外多年前已經(jīng)研制出電子起毛機構(gòu)并將其應(yīng)用于先進的毛巾織機，這些織機一直占據(jù)著高檔毛巾織機的市場。

2 控制器及控制電機

在機電一體化和信息化不斷發(fā)展的背景下，國內(nèi)毛巾織機的整體水平得到了極大的提升。對毛巾織機實現(xiàn)了實時、精確的在線監(jiān)控和信息控制，設(shè)備結(jié)構(gòu)更加簡單，性能更加優(yōu)越。并研制出用伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)的高精度電子送經(jīng)和電子卷取，在主電機驅(qū)動上采用了變頻控制技術(shù)。

上海中紡機公司研發(fā)的CG6500F高速毛巾大提花劍桿織機，是在借鑒瑞士Sultex公司6500型劍桿織機技術(shù)的基礎(chǔ)上研制而成的。該機的設(shè)計速度為550 r/min，最高入緯率1 440 m/min，毛圈高度可達到12 mm。主機采用直接變頻驅(qū)動方式，采用伺服電機直接驅(qū)動筘動式起圈機構(gòu)，同時采用動態(tài)毛圈控制并配合其他電子裝置，毛圈高度可以自由編程設(shè)置，能織出各種毛圈高度不同的織物[5]。

山東日發(fā)公司相繼推出的RFTL-60型高速劍桿毛巾織機和RFJA33型噴氣毛巾織機，前者應(yīng)用了模塊化設(shè)計理念，特別是采用筘動式電子“動態(tài)毛圈控制技術(shù)”的起圈機構(gòu)，具有 3 ～ 7 緯自動控制起圈及轉(zhuǎn)換功能，并可在運行中自動變緯密；毛圈高度可自由編程，可織造高低毛、凸凹毛、波浪毛和浮凸形等高檔獨特的毛圈織物，代表了國內(nèi)毛巾劍桿織機的最高水平。后者是以節(jié)能、低耗、高速、高效與廣泛的品種適應(yīng)性為設(shè)計理念而開發(fā)的一款高速噴氣毛巾織機。該機采用先進的超起動馬達和大力矩的電磁剎車，以提高設(shè)備的啟動和制動性能，從而提高了織物的產(chǎn)品質(zhì)量。由伺服控制的起圈系統(tǒng)不僅可實現(xiàn)精確的起毛控制，并可實現(xiàn)3～7緯自動控制起毛及轉(zhuǎn)換等功能，大幅度提高了毛巾圖案設(shè)計的靈活性。友好的人機交互界面可方便地設(shè)置及變更織機參數(shù)，并可實時顯示織機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、故障原因、毛圈長度等織造工藝參數(shù)和織機設(shè)定條件等信息。廣東豐凱公司于2014年推出的V7M型高檔劍桿毛巾織機充分應(yīng)用和推廣了模塊化設(shè)計理念，其主傳動采用超級電機直接驅(qū)動，設(shè)計轉(zhuǎn)速達600 r/min，采用伺服電機驅(qū)動筘動式起圈機構(gòu)，最大送緯距離可達24 mm。開口機構(gòu)采用電子多臂(最多20片)或電子提花龍頭開口，該機采用32位CPU微電腦控制，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)群控， 整機的控制技術(shù)接近國際領(lǐng)先水平。

國外毛巾織機在高速、闊幅、自動化程度、品種適應(yīng)性能等方面具有很大優(yōu)勢，而且在運轉(zhuǎn)中，地經(jīng)紗和毛經(jīng)紗的張力控制是由力傳感器及電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)來完成的。在起毛時經(jīng)紗張力通過水平系統(tǒng)積極向前運動，這就避免了經(jīng)紗張力的增加，起到毛經(jīng)紗張力補償作用，以防止開車或停車時稀密檔的出現(xiàn)。

比利時必佳樂公司推出的TERRYplus 800 型噴氣毛巾織機采用LoomGate 織機聯(lián)網(wǎng)軟件，可通過網(wǎng)絡(luò)進行PC與織機之間的通信，還具有查閱和處理每臺機器和每班生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測功能，并可在線設(shè)計新花型然后傳輸?shù)綑C器，每臺機器都擁有相同的標準平臺便于日后功能擴大或改造。這種模塊化設(shè)計還考慮到了今后添置新裝置的可能性，使用戶能夠更好地掌握新的市場機遇。主電機靈活性高，采用既適合多臂機構(gòu)也適合提花機構(gòu)的標準設(shè)計。

通過以上對國內(nèi)外毛巾織機控制系統(tǒng)的比較分析可以看出，國內(nèi)毛巾織機的自動化水平與國際的先進技術(shù)仍存在一定的差距，而且存在振動大、精度低、更換織物復(fù)雜和勞動強度高等問題[6]。另外，國產(chǎn)毛巾織機還沒有高端的經(jīng)紗張力控制裝置，故在織制過程中很容易產(chǎn)生稀密檔和毛圈高度的不一致，影響整個毛巾織物的質(zhì)量。因此國內(nèi)使用的高檔毛巾織機大部分都為進口的先進無梭織機，但由于其價格昂貴且存在技術(shù)難度大，服務(wù)和配件供應(yīng)不及時，甚至出現(xiàn)在國內(nèi)無法維修、停機停產(chǎn)等弊端，其引進數(shù)量受到極大的限制。所以必須發(fā)揮我國自己機械制造的優(yōu)勢，借用國外先進技術(shù)，結(jié)合我國國情，利用新材料、新技術(shù)、新工藝來改造和革新國產(chǎn)毛巾織機，從而增加毛巾產(chǎn)品的花色品種，提高毛巾產(chǎn)品檔次和質(zhì)量，減輕勞動強度，改善勞動環(huán)境。

3 發(fā)展趨勢

雖然劍桿毛巾織機的入緯率在無梭織機中不是最高的，但以其功能完善、品種適應(yīng)性廣、性價比好等特性，在銷售總量上一直居于毛巾織機前列。因此未來幾年劍桿毛巾織機仍將占據(jù)大部分市場，但其在速度、控制精度、一體化水平及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控上應(yīng)得到進一步的提高。特別是劍桿提花毛巾織機由于有價格和品種適應(yīng)性方面的優(yōu)勢，在毛巾行業(yè)的普及十分迅速，己經(jīng)成為了毛巾織造的主流設(shè)備。噴氣毛巾織機以其高速、高效等優(yōu)點發(fā)展迅速，并將成為毛巾織機的主流設(shè)備，而且在緯紗的品種適應(yīng)性和節(jié)能方面將是其重點發(fā)展方向。

[1] 張玉新.噴氣織機在毛巾生產(chǎn)中的優(yōu)勢[J].上海紡織科技,2005,33(5):22-23.

[2] 馬順彬,瞿建新. 新型織機開口機構(gòu)的發(fā)展 [J]. 上海紡織科技,2009,37(10):21-23.

[3] 吳德平, 劉宜勝, 王艷萍. 一種毛巾織機電子起毛驅(qū)動曲線的求解方法[J]. 現(xiàn)代紡織技術(shù),2014,(4):9-12.

[4] 郝同弟,周其洪,陳 革. 基于ARM和CPLD的毛巾織機主控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 制造業(yè)自動化,2014, 36 (4):153-156.

[5] 趙 原. 中紡機首臺國產(chǎn)化率80%毛巾大提花織機投放市場[N]. 中國紡織報, 2013-10-23(05).

[6] 金永敏. 新型劍桿毛巾織機控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015,(26):24-25.

The Types and Control Technology of Towel Loom

WANG Fan

(Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 450007, China)

The different types of towel loom at home and abroad were introduced. The differences and existing gap of weft insertion mechanism, shedding mechanism, pilling mechanism, controller and control technology of towel loom at home and abroad were analyzed and compared. The future development trends of towel loom was briefly described.

towel loom; motion mechanism; control technology; tendency

2016-03-04；

2016-03-09

王 藩(1980-)，女，講師， 工學(xué)碩士，主要研究方向為紡織設(shè)備機電控制，E-mail：wf_cherish@163.com。

TS103.33

A

1673-0356(2016)04-0027-04