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中達(dá)電通股份有限公司 謝偉偉
摘 要：在簡(jiǎn)要介紹包覆絲機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研討伺服成型包覆絲機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)術(shù)。系統(tǒng)基于PLC控制平臺(tái)與觸摸屏、變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)的集成控制結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：包覆絲機(jī) 伺服成型 伺服驅(qū)動(dòng)器 PLC 變頻器 交叉角 防硬邊 防疊繞 防掉線 油浴式齒輪箱
1、 引言
包覆絲機(jī)可用于生產(chǎn)各種規(guī)格氨綸包覆絲，芯絲用氨綸外包錦綸、滌綸等化纖彈力絲、長絲、也可包真絲、棉紗、毛紗線，各種混紡紗，這些彈力包絲或包紗廣泛用于彈力襪、運(yùn)動(dòng)襪、絲襪、連褲襪，針織內(nèi)衣衫褲，機(jī)織面料，彈性服裝、運(yùn)動(dòng)服、休閑服、羊毛衫、彈性帶等。
包覆絲機(jī)能生產(chǎn)單包絲、雙包絲，也能生產(chǎn)某些特種加捻的絲、線，生產(chǎn)一些附加值很高的產(chǎn)品。
目前傳統(tǒng)的包覆絲機(jī)（以下簡(jiǎn)稱機(jī)械成型包覆絲機(jī)）的組成是：一臺(tái)18.5KW VFD-B的變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)9KW異步電機(jī)傳動(dòng)主軸運(yùn)行,再通過機(jī)械齒輪變比帶動(dòng)錠子高速旋轉(zhuǎn),及卷繞,再通過機(jī)械油浴式齒輪箱帶動(dòng)橫動(dòng)機(jī)構(gòu)來回運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)卷繞成型功能, 一套速度監(jiān)測(cè)儀，隨時(shí)監(jiān)測(cè)錠子、卷繞等運(yùn)行轉(zhuǎn)速�！�
機(jī)械成型包覆絲機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：
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卷繞線速度 |
最大40m/min |
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成型方式 |
機(jī)械 |
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錠速 |
0-18000 RPM |
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錠子形狀 |
弧形排列 |
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錠距 |
250mm （圓弧形） |
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錠子直徑 |
φ25mm |
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捻度 |
150-2800TPM |
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捻向 |
S,Z |
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牽伸 |
1-5 |
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卷繞超喂 |
0.6-1.1 |
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卷繞直徑 |
最大直徑φ220mm |
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原料纖度 |
15-300dtex |
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卷繞輥尺寸 |
φ80mm 長195mm |
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紙管尺寸 |
標(biāo)準(zhǔn)外φ76mm內(nèi)φ68mm
長220mm圓弧形200mm |
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卷裝重量 |
1.5kg |
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導(dǎo)絲嘴橫動(dòng)速度 |
30-150mm/s |
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電動(dòng)機(jī)功率 |
9kw×2變頻控制錠速 |
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運(yùn)行時(shí)間設(shè)點(diǎn) |
一次落紗時(shí)間任意設(shè)定
并自動(dòng)停止復(fù)位 |
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轉(zhuǎn)速檢測(cè) |
上、下層錠速，導(dǎo)絲羅拉，
輸送羅拉轉(zhuǎn)速隨時(shí)檢測(cè) |
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錠子 |
8節(jié)/臺(tái)24錠/節(jié)
雙包192錠 卷繞成筒96個(gè) |
缺點(diǎn)：1、只能通過變頻器面板進(jìn)行調(diào)速，界面不友好。
2、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、由于成型機(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)（對(duì)下一道工序退繞很不利，卷繞紗錠只能達(dá)到3公分厚）。
4、由于成型機(jī)構(gòu)是機(jī)械油浴式齒輪箱，長時(shí)間運(yùn)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。
2、電子成型包覆絲機(jī)自動(dòng)化設(shè)計(jì)
由于傳統(tǒng)機(jī)械成型的速度、成型效果、維護(hù)難等局限性，已經(jīng)嚴(yán)重制約了包覆絲機(jī)在市場(chǎng)上的發(fā)展，所以近年來很多的紡機(jī)廠家及自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成企業(yè)都在全力研發(fā)電子成型包覆絲機(jī)這一產(chǎn)品，但由于在成型控制精度、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等、生產(chǎn)調(diào)試周期廠（生產(chǎn)一個(gè)錠需要20小時(shí)-80小時(shí)）等困難所以至今成效都不大。
通過近期一個(gè)多月的努力我們?cè)趪鴥?nèi)設(shè)計(jì)出以臺(tái)達(dá)EH系列可編過程控制器為主控制單元，控制全機(jī)錠子速度（臺(tái)達(dá)變頻器控制），卷繞電機(jī)速度（臺(tái)達(dá)變頻器控制系列），橫動(dòng)移紗電子成型（臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)器），用臺(tái)達(dá)人機(jī)界面設(shè)置和顯示工藝參數(shù)的控制方案。取消機(jī)械油浴式齒輪箱。對(duì)主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)采用高速計(jì)速，對(duì)卷繞輥進(jìn)行測(cè)速；通過在人機(jī)界面上設(shè)置工藝參數(shù)如：錠子速度、橫動(dòng)速度、成型斜度、工作定時(shí)、捻度、等，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的故障信息均在人面界面上用來顯示，為排除故障提供方便。
主要元件清單如下:
PLC:DVP-EH(高速脈衝輸出可達(dá)200KHz, 高速計(jì)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(dòng)器:VSD-B(0.75KW, 編碼器分辨率:10000, 位置定位時(shí)間:2ms)
優(yōu)點(diǎn)：
1、可以通過觸摸屏隨意更改整機(jī)車速，橫動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)采用伺服傳動(dòng)，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200%-300%倍速度。
3、由于成型橫動(dòng)機(jī)構(gòu)采用伺服傳動(dòng)，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300%-400%倍，節(jié)約了換錠時(shí)間提高了生產(chǎn)效率。
4、由于成型機(jī)構(gòu)采用伺服傳動(dòng)，所以機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，即使長時(shí)間運(yùn)行維護(hù)，調(diào)整都很方便。
電子成型包覆絲機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：
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卷繞線速度 |
最大100m/min |
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成型方式 |
電子 |
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錠速 |
0-24000 RPM |
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錠子形狀 |
通過參數(shù)修改不同成型角度(0-80度) |
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錠距 |
250mm （圓弧形） |
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錠子直徑 |
φ25mm |
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捻度 |
150-2800TPM |
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捻向 |
S,Z |
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牽伸 |
1-5 |
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卷繞超喂 |
0.6-1.1 |
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卷繞直徑 |
最大直徑φ220mm |
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原料纖度 |
15-300dtex |
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卷繞輥尺寸 |
φ80mm 長195mm |
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紙管尺寸 |
標(biāo)準(zhǔn)外φ76mm內(nèi)φ68mm
長220mm圓弧形200mm |
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卷裝重量 |
1.5kg |
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導(dǎo)絲嘴橫動(dòng)速度 |
30-150mm/s |
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電動(dòng)機(jī)功率 |
9kw×2變頻控制錠速
0.75KW伺服控制 |
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運(yùn)行時(shí)間設(shè)點(diǎn) |
一次落紗時(shí)間任意設(shè)定
并自動(dòng)停止復(fù)位 |
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轉(zhuǎn)速檢測(cè) |
上、下層錠速，導(dǎo)絲羅拉，
輸送羅拉轉(zhuǎn)速隨時(shí)檢測(cè) |
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錠子 |
8節(jié)/臺(tái)24錠/節(jié)
雙包192錠 卷繞成筒96個(gè) |
3、 伺服電子成型的實(shí)現(xiàn)介紹
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(yùn)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(huì)導(dǎo)致橫動(dòng)反向時(shí)錠邊累計(jì)過多導(dǎo)致硬變和掉線，過快也會(huì)導(dǎo)致伺服反向時(shí)過沖、抖動(dòng)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(shí)設(shè)定
停車延時(shí)即表示在按動(dòng)停車按鈕后由于轉(zhuǎn)盤慣性無法立即停止，所以必須延時(shí)橫動(dòng)機(jī)構(gòu)一段時(shí)間等待轉(zhuǎn)盤完全停止后再停止橫動(dòng)，否則紗線將會(huì)在橫動(dòng)停止位置大量卷繞。
6）、差動(dòng)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(diǎn)至B點(diǎn)，或是由B點(diǎn)至A點(diǎn)實(shí)際往復(fù)行程為A點(diǎn)至D點(diǎn)，D點(diǎn)至C點(diǎn)，C點(diǎn)至B點(diǎn)，再由B點(diǎn)至A點(diǎn)依序循環(huán)，主要是解決在卷繞過程中兩邊會(huì)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(dòng)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(duì)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。
 
臺(tái)達(dá)伺服成型效果 國際領(lǐng)先曼尼加圖成型效果
4、結(jié)束語
通過8月9月兩個(gè)月的時(shí)間，我們已經(jīng)使用不同紗線進(jìn)行卷繞測(cè)試（40D-200D規(guī)格），現(xiàn)在的卷繞成型效果已經(jīng)非常接近國際領(lǐng)先包覆絲機(jī)生產(chǎn)商曼尼加圖的成型效果。
隨著伺服成型的高效、成熟、性價(jià)比的提高，應(yīng)用伺服成型的自動(dòng)化包覆絲機(jī)將逐漸取代紡織行業(yè)上所有機(jī)械式傳統(tǒng)包覆絲機(jī)，效率比傳統(tǒng)包覆絲機(jī)成倍提高，卷裝容量增大，質(zhì)量大幅度提高，高品質(zhì)錠子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的持久穩(wěn)定性，二級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使受力更合理，適用范圍更廣，取消油浴式齒輪箱，維護(hù)更方便，使卷繞成形良好，軟邊成型退繞更容易。
伺服成型技術(shù)的成熟將完全取代傳統(tǒng)機(jī)械成型技術(shù)，目前所有機(jī)械成型的卷繞紡機(jī)都將得到革命性突破（包括包覆絲機(jī)、倍捻機(jī)、絡(luò)筒機(jī)等），推動(dòng)國內(nèi)紡機(jī)行業(yè)從低效、底端市場(chǎng)走向高效、高質(zhì)的新時(shí)代。
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