摘　要：本文介紹了高速精密數(shù)碼卷繞方案的市場前景、實現(xiàn)原理锰镀、技術(shù)手段和主要性能指標(biāo),并對各功能部件進行了描述兄纺。

關(guān)鍵詞：絡(luò)筒機、卷繞技矮、橫動抖誉、超喂、電子導(dǎo)紗器衰倦、卷繞比袒炉、導(dǎo)紗動程、精密交叉卷繞　　　　 近些年验恕，隨著人們審美意識增強和生活水平的提高思早，高檔色織產(chǎn)品愈加受到人們喜愛。不僅僅真絲綢梅砰，化纖絲包萧、人造絲、混紡紗和棉紗等也可采用色絲織造姨篮，這就促使紗筒染色工藝在色織行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用荠划。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，因此松式精密絡(luò)筒機的需求日益增加截抄。

　　 國內(nèi)現(xiàn)有的松式絡(luò)筒機整機結(jié)構(gòu)一般采用單錠集中傳動方式刘纸，通常包括卷繞、導(dǎo)紗掰弯、超喂等幾種運動侈滚，采用機械齒輪和凸輪機構(gòu)完成，針對各種紗線不同的絡(luò)筒工藝窍颗，設(shè)備調(diào)整比較困難坞角；導(dǎo)紗機構(gòu)采用的是槽筒和旋轉(zhuǎn)翼片，對一些高檔紗線易產(chǎn)生損傷嘱巾；同時由于采用的是機械傳動結(jié)構(gòu)憨琳，卷繞速度不高。目前國外這種松式絡(luò)筒機已經(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)旬昭，即單錠獨立傳動篙螟；卷繞菌湃、橫動導(dǎo)紗、紗線超喂遍略、張力補償均采用單獨電機控制惧所，各電機之間的運動關(guān)系可通過參數(shù)設(shè)置進行描述，靈活應(yīng)對各種特性的紗線卷繞工藝的需要绪杏；橫動導(dǎo)紗采用的是“導(dǎo)紗器”下愈，即俗稱的“兔子頭”，對紗線的損傷很小蕾久，特別適用于高檔色織紗線的卷繞势似；另外由于各電機在機械上沒有直接的傳動連接，輔以高速精密運動控制軟件算法僧著，可以很方便地實現(xiàn)高速精密交叉卷繞履因，絡(luò)紗速度遠大于機械式松式絡(luò)筒機，大大提高了絡(luò)紗效率圣治≡娇停　

　　 北京和利時電機技術(shù)有限公司通過和國內(nèi)著名紡機集團合作，針對精密松式絡(luò)筒機的工藝特點辙紧，在自身多年伺服和運動控制技術(shù)積累的基礎(chǔ)上瀑兜，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)筒機電氣控制方案。整個方案具有良好的性能價格比苟可，大大提升了國產(chǎn)松式絡(luò)筒機的自動化水平按翅，主要技術(shù)指標(biāo)達到了國外同類設(shè)備的水平∮欤　　　　系統(tǒng)控制方案簡介

　　 以單錠控制為例输跑，系統(tǒng)控制方案原理如圖一所示，橫動電機軸連接一個鋼絲輪样矢，通過鋼絲輪的正反旋轉(zhuǎn)驅(qū)動緊固在鋼絲上導(dǎo)紗器左右移動营将，實現(xiàn)紗線的橫動排線運動；卷繞電機直接驅(qū)動紗筒旋轉(zhuǎn)那岁，實現(xiàn)紗線的卷繞運動冗美，上述橫動和卷繞兩個運動合成后即表現(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析二。

　　 本方案中橫動導(dǎo)紗電機采用了一臺經(jīng)過獨特設(shè)計的超小慣量伺服電機粉洼，卷繞和超喂電機采用的也是專門設(shè)計定制的高速無刷直流電機，張力電機采用了一臺普通步進電機叶摄。圖中的“單錠控制驅(qū)動器”是和利時電機公司在自有開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服驅(qū)動器的基礎(chǔ)上属韧，嵌入了精密絡(luò)筒機高速電子導(dǎo)紗運動控制算法、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(qū)動控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單宵喂，功能齊全糠赦，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）锅棕，卷繞的線速度拙泽，卷繞比，往復(fù)動程長度裸燎，紗筒硬邊修整的差動幅度顾瞻、差動周期、差動凸輪曲線等各項工藝參數(shù)德绿，同時具備RS232株速、RS485、CAN總線三種通信接口彻盐，可以很方便完成多錠聯(lián)網(wǎng)控制趟雄，完全實現(xiàn)柔性化數(shù)碼卷繞。主要技術(shù)參數(shù)列舉如下：

　　可實現(xiàn)精密卷繞和數(shù)控分層卷繞兩種功能印姑；

　　卷繞比控制范圍2.000～12.000；

　　橫動伺服電機換向加速度高達8000r/s2契片，往復(fù)頻率最大為800次/分鐘狮贪，即每分鐘1600次換向；

　　橫動伺服電機具備動程自動找零功能汛欺，無需外接零位傳感器尾杆；

　　內(nèi)嵌有卷繞、超喂和張力補償三個電機的控制功能琉语，可與變頻器狗丙、直流無刷電機驅(qū)動器、步進電機驅(qū)動器方便接口密哈，實現(xiàn)卷繞電機暇昂、超喂電機和張力補償電機的控制；

　　具備空筒直徑校準(zhǔn)功能伴嗡；

　　多種實時參數(shù)顯示急波，如實際線速度、紗筒直徑瘪校、往復(fù)頻率等澄暮；

　　多種故障保護措施，如參數(shù)異常阱扬、電機超速泣懊、動程超差、硬件故障等；

　　實時工作參數(shù)具備掉電保護功能馍刮，如卷繞長度信夫、卷繞直徑等；

　　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渠退，需要從開始卷繞到滿筒之間任何直徑點上忙迁，筒子上的紗線在空間上成立體交叉，彼此都不平行论艰，保證每層紗線沒有重疊吠败，就是說需要對紗筒的卷繞比進行精密控制。所謂卷繞比勇袋，就是橫動導(dǎo)紗鉤每往復(fù)一次镇轿，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）淑助、恒定卷繞比精密卷繞斟彻、數(shù)控分層卷繞三種形式，本方案主要實現(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光稽∷谛粒　

　　 為了實現(xiàn)精密交叉卷繞，“單錠控制驅(qū)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也拳，根據(jù)精密卷繞工藝要求芙掖，用獨特數(shù)控算法得出橫動伺服電機的速度給定指令，以保證橫動伺服電機轉(zhuǎn)速與卷繞電機轉(zhuǎn)速按照卷繞比的定義保持一定關(guān)系绝迁，讓紗線以空間螺旋線的形狀往復(fù)繞在紗筒上伊镐。通過精密控制卷繞比，往復(fù)卷繞的紗線彼此交叉鹃栽，不重疊躏率，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(xiàn)紗筒的精密卷繞∶窆模　

　　　 為了實現(xiàn)精密卷繞的高速性能薇芝，需要橫動伺服電機在做往復(fù)運動時，能夠快速換向摹察，這就要求伺服電機具備較高的轉(zhuǎn)矩慣量比恩掷，為此對橫動伺服電機進行了獨特優(yōu)化設(shè)計，以保證電機轉(zhuǎn)子慣量盡可能小供嚎。同時伺服驅(qū)動器的電機控制算法在高動態(tài)響應(yīng)性方面也做了針對性的設(shè)計黄娘，采用PID控制結(jié)合模糊控制算法，保證伺服電機速度在不產(chǎn)生超調(diào)的情況下克滴，盡可能短時間內(nèi)完成換向逼争∮糯玻　

　　　 由于橫動電機換向時，不論多快誓焦，都會因為換向加減速造成有硬邊現(xiàn)象出現(xiàn)胆敞，按照機械式絡(luò)筒機硬邊消除原理，在“單錠控制驅(qū)動器”中嵌入了差動凸輪運動規(guī)律算法怕猖，周期性地實時變換橫動導(dǎo)紗器的換向點酝梧，完成硬邊消除功能。同時可以根據(jù)不同紗線特性簇寻，選擇不同的差動凸輪曲線掸阶，設(shè)置差動周期和幅度∈型ǎ　

　　　 除了采取差動電子凸輪算法消除硬邊技術(shù)外窟著，本方案還富有獨創(chuàng)性地實現(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算能力苫瘾，實時計算和修正橫動導(dǎo)紗伺服電機與紗筒卷繞電機傳動的凸輪曲線規(guī)律危暇，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湃彻，最大限度地消除卷繞紗筒的硬邊現(xiàn)象托祖。

　　　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短酵，而線速度的變化直接引起卷繞張力的波動嫌术，從而會影響紗筒的成形質(zhì)量和紗線的機械物理性能。如果外層紗的張力大于內(nèi)層紗的張力牌借，就容易產(chǎn)生筒子外層紗擠壓內(nèi)層紗的脹邊現(xiàn)象；如果絡(luò)紗過程中張力變化過大割按，也會容易造成紗線因絡(luò)紗張力不同出現(xiàn)紗線拉伸率不同膨报，這就要求在絡(luò)筒過程中盡量減小張力及壓力的波動。所以除保證恒定紗筒壓力外适荣，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现柠。　

　　　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弛矛，從而影響筒子繞紗的容量和染色的難易够吩，并影響紗線加工的斷頭率，因而各種精密卷繞絡(luò)筒機都有紗線的張力控制環(huán)節(jié)丈氓，特別是供筒子染色用的紗線的加工張力周循，不宜過大，以獲得松式卷筒万俗，有利于染色湾笛。本方案除了采取措施保證相對恒定的紗線卷繞線速度外梭唆，還另外設(shè)計有一個張力遞減調(diào)節(jié)裝置，采用一個步進電機控制的張力調(diào)節(jié)桿蟋真。在線速度升速過程中踱陡，通過調(diào)節(jié)步進電機的轉(zhuǎn)角狀態(tài)，控制張力調(diào)節(jié)桿的角度酷它，改變紗線通過的門柵夾持力度荸跃，以保證卷繞張力恒定；另外按照特殊紗筒“里緊外松”的工藝要求悦阿，可以根據(jù)紗筒卷繞半徑調(diào)節(jié)張力桿的角度柄露，保證卷繞紗筒小直徑時卷繞張力大，大直徑時卷繞張力小盾叭。

　　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奥怪，張力值也因此增大，而過大的張力不但得不到優(yōu)質(zhì)紗筒肄高，而且會增加紗線的斷頭盘瞧，降低生產(chǎn)效率。因此柒浙，本方案采用了所謂“超喂”的辦法膘掰，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佳遣，從而減少斷頭识埋，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零渐，一般的超喂量控制值在1．02～1．06（一圈情況下）之間窒舟。

　　結(jié)論

　　 精密絡(luò)筒、絡(luò)絲機器是紡織工藝中提高紡織品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備诵盼，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”惠豺，全部采用永磁電機驅(qū)動技術(shù)，機器能耗遠遠低于傳統(tǒng)的變頻電機傳動設(shè)備风宁。同時由于采用了柔性化數(shù)碼控制技術(shù)洁墙，非常適合于高檔織物的多品種、小批量紗筒生產(chǎn)戒财，具有良好的社會經(jīng)濟效益热监。和利時電機技術(shù)公司開發(fā)的該創(chuàng)新解決方案涉及了電子控制，數(shù)字伺服電機和驅(qū)動饮寞、精密運動控制悬占、和計算機網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，是典型的高技術(shù)機電一體化控制方案拜岂，也是采用數(shù)字控制技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的典型案例绳弯。