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　　中達(dá)電通股份有限公司                     謝偉偉

　　摘  要：本文在簡要介紹包覆絲機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，重點研討伺服成型包覆絲機(jī)自動化系統(tǒng)設(shè)計術(shù)：系統(tǒng)基于PLC控制平臺與HMI、變頻器、伺服驅(qū)動的集成控制結(jié)構(gòu)。

　　關(guān)鍵詞：氨綸 包覆絲機(jī) 紗錠成型  伺服

　　1  引言

　　隨著人類文明的進(jìn)步，休閑、舒適、運動的生活方式越來越成為全球化流行趨勢，紡織品生產(chǎn)領(lǐng)域最能應(yīng)和這種現(xiàn)代生活方式的氨綸彈力織物迎來更大的發(fā)展空間。美國杜邦公司在1958年獨家發(fā)明的氨綸（萊卡）的學(xué)名叫做聚氨基甲酸酯纖維，是世界已知最富彈性的合成纖維。以氨綸為紗芯，外包錦、滌、棉、麻、毛、真絲等纖維，制成各種包芯紗、包覆紗、合捻紗等多樣化的復(fù)合功能性彈力紗線，氨綸自身的彈性優(yōu)點與其它纖維的固有特性有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用領(lǐng)域已從襪類和內(nèi)衣等針織品擴(kuò)大到機(jī)織品，從功能性織物向服裝面料發(fā)展，從內(nèi)衣向外衣發(fā)展，從女性服飾向男裝延伸，并贏得“人類第二皮膚”的美譽，氨綸織物已成為最流行的國際性時尚消費品。

　　氨綸包覆紗的主體制造設(shè)備是包覆絲機(jī)。基于臺達(dá)機(jī)電技術(shù)的電子成型包覆紗機(jī)替代了油浴式齒輪箱，使卷繞成形良好，軟邊成型退繞更容易，現(xiàn)在的氨綸包覆絲紗錠卷繞成型效果已經(jīng)等同于國際著名某品牌的包覆絲機(jī)的成型效果。

　　2  氨綸包覆絲機(jī)分析

　　2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

　　機(jī)械成型包覆絲機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。機(jī)械包覆絲機(jī)由變頻器驅(qū)動兩臺異步電機(jī)傳動主軸運行,定子主軸通過機(jī)械齒輪變比帶動錠子高速旋轉(zhuǎn)及卷繞,卷繞主軸通過機(jī)械油浴式齒輪箱帶動橫動機(jī)構(gòu)來回運動,實現(xiàn)卷繞成型功能。一套速度監(jiān)測儀，隨時監(jiān)測錠子、卷繞等運行轉(zhuǎn)速。機(jī)械成型包覆絲機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)參見表1所示。  

　　表1 機(jī)械成型包覆絲機(jī)技術(shù)參數(shù)

 圖1機(jī)械成型包覆絲機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)

　　2.2 問題分析

　　（1）操作界面問題：只能通過變頻器面板進(jìn)行調(diào)速，界面不友好。

　　（2）車速限制問題：由于成型機(jī)構(gòu)是機(jī)械油浴式齒輪箱，導(dǎo)致整體車速只有不超過40米/分。

　　（3）紗錠成型問題：由于紗錠卷繞成型機(jī)構(gòu)是機(jī)械油浴式齒輪箱，卷繞成型有疊繞和硬邊突起等電阻效應(yīng)難以克服，對下道退繞絡(luò)筒工序很不利，卷繞紗錠只能達(dá)到3公分厚。 

　　（4）保全問題：由于成型機(jī)構(gòu)是機(jī)械油浴式齒輪箱，長時間運行后機(jī)械磨損導(dǎo)致無法進(jìn)行根本性修復(fù)，維護(hù)、調(diào)整都很困難。

　　3 電子成型包覆絲機(jī)自動化設(shè)計

　　3.1基于臺達(dá)伺服控制技術(shù)的包覆絲機(jī)

　　由于傳統(tǒng)機(jī)械在成型速度、成型效果、維護(hù)難上有很大局限性，所以很多紡機(jī)廠家及自動化集成商都在全力研發(fā)電子成型包覆絲機(jī)，但因在成型控制精度、防疊繞算法、防電阻效應(yīng)、防掉線、機(jī)械精度、卷繞成型交叉角度算法、生產(chǎn)調(diào)試周期漫長（生產(chǎn)一個錠需20—80小時）等困難，所以至今成效都不大。

　　通過近期努力，臺達(dá)子公司中達(dá)設(shè)計出以EH系列PLC為主控制單元，控制全機(jī)錠子速度（臺達(dá)變頻器控制），卷繞電機(jī)速度（臺達(dá)變頻器控制系列），橫動移紗電子成型（臺達(dá)伺服驅(qū)動器），用臺達(dá)HMI設(shè)置和顯示工藝參數(shù)的控制方案，成功的替代了機(jī)械油浴式齒輪箱紗錠成型架構(gòu)。對主軸轉(zhuǎn)速信號采用高速計速，對卷繞輥進(jìn)行測速，通過在HMI上設(shè)置工藝參數(shù)如：錠子速度、橫動速度、成型斜度、工作定時、捻度等，對運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的故障信息均在HMI上顯示，為排除故障提供方便。基于臺達(dá)機(jī)電自動化技術(shù)平臺的電子成型包覆絲機(jī)自動化解決方案如圖2所示。電子成型包覆絲機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)參見表2所示。

　　主要元件清單如下：PLC：DVP-EH(高速脈沖輸出可達(dá)200KHz, 高速計數(shù)通道200KHz/通道、共四通道)；HMI：DOP-AS(5.7寸)；變頻器：VFD-B(18.5KW)；伺服驅(qū)動器：VSD-B(0.75KW, 編碼器分辨率：10000, 位置定位時間：2ms)。

　　圖2臺達(dá)機(jī)電成型包覆絲機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)

　　表2 電子成型包覆絲機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為

　　　3.2 技術(shù)特點

　　（1）可以通過觸摸屏隨意更改整機(jī)車速，橫動速度，成型參數(shù)，等滿足不同生產(chǎn)需要，界面友好方便。

　　（2）由于成型橫動機(jī)構(gòu)采用伺服傳動，所以整體車速可以提高到100米/分，大大提高生產(chǎn)效率，是原機(jī)械成型機(jī)型2—3倍速度，產(chǎn)能翻番。

　　（3）由于成型橫動機(jī)構(gòu)采用伺服傳動，卷繞成型解決疊繞和硬邊突起電阻效應(yīng)等問題，所以卷繞紗錠可以達(dá)到10公分厚，原機(jī)械成型機(jī)型3—4倍，節(jié)約了換錠時間提高了生產(chǎn)效率。

　　    （4）由于成型機(jī)構(gòu)采用伺服傳動，所以機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，即使長時間運行維護(hù)，調(diào)整都很方便。

　　4  伺服電子成型紗錠的實現(xiàn)

　　（1）卷繞速度設(shè)定：卷繞速度即主車速，決定整機(jī)的生產(chǎn)速度，根據(jù)卷繞速度設(shè)定變頻器運行頻率；卷繞速度決定卷繞線速度。

　　（2）橫走速度設(shè)定：橫走速度即橫向移絲速度，根據(jù)不同品種紗線的卷繞要求橫走速度與卷繞速度形成比例，來決定來回卷繞的交叉角度；且橫走速度不能過慢或過快，過慢會導(dǎo)致橫動反向時錠邊累計過多導(dǎo)致硬變和掉線，過快也會導(dǎo)致伺服反向時過沖、抖動而導(dǎo)致掉線。

　　（3）初始行程設(shè)定：初始行程即表示A-B間距離。

　　（4）初始輥徑設(shè)定：初始輥徑設(shè)定必須準(zhǔn)確，否則將影響成型效果。

　　（5）停車延時設(shè)定：停車延時即表示在按動停車按鈕后由于轉(zhuǎn)盤慣性無法立即停止，所以必須延時橫動機(jī)構(gòu)一段時間等待轉(zhuǎn)盤完全停止后再停止橫動，否則紗線將會在橫動停止位置大量卷繞。

　　（6）差動距離：AC與DB為差繞長度。在AB往復(fù)的過程中，并不是每次往復(fù)行程都是由A點至B點，或是由B點至A點實際往復(fù)行程為A點至D點，D點至C點，C點至B點，再由B點至A點依序循環(huán)，主要是解決在卷繞過程中兩邊會有凸起的現(xiàn)象（俗稱電阻效應(yīng)）。

　　（7）成型角度調(diào)整參數(shù)：成型角度調(diào)整參數(shù)將決定紗錠在卷繞成型的收邊角度的坡度，由于成型角度是由卷繞速度、橫動速度、紗線粗細(xì)不同所共同決定的，所以可以通過成型角度調(diào)整參數(shù)進(jìn)行修正，達(dá)到美觀的效果，此參數(shù)越大表示坡度越陡，越小表示坡度越平。

　　（8）軟邊調(diào)整參數(shù)設(shè)定：在卷繞成型中由于退繞的需要，要求錠邊相對松軟，避免錠邊太硬、太緊所導(dǎo)致退繞斷線現(xiàn)象，調(diào)整軟邊參數(shù)可以有效調(diào)整收邊的松軟度，軟邊調(diào)整參數(shù)越大邊越硬，參數(shù)越小邊越軟。

　　紗錠成型參數(shù)定義如3所示。紗錠成型調(diào)整人機(jī)界面如4所示。國際名牌紗錠成型效果對比如圖5、圖6所示。

圖3 紗錠成型參數(shù)

圖4 紗錠成型調(diào)整人機(jī)界面

圖6國際著名某品牌的成型效果

圖7 臺達(dá)伺服成型效果     

　　5  結(jié)束語

　　通過使用不同紗線的卷繞測試（40D-200D規(guī)格），高品質(zhì)錠子在高速運轉(zhuǎn)下的持久穩(wěn)定性，二級傳動機(jī)構(gòu)，使受力更合理，適用范圍更廣，取消了油浴式齒輪箱，維護(hù)更方便，使卷繞成形良好，軟邊成型退繞更容易，現(xiàn)在的卷繞成型效果已經(jīng)等同于國際著名某品牌的包覆絲機(jī)的成型效果。臺達(dá)也將致力推動國內(nèi)氨綸紡機(jī)業(yè)走向高效優(yōu)質(zhì)的新時代。氨綸復(fù)合紡紗，一個處在成長期的產(chǎn)業(yè)，它的魅力無窮無盡，它的發(fā)展無可限量。