整经机的技术特点与发展现状

王 琛，杜 宇，杨 涛，王凌鹏，邓先明

(1.天津工业大学，天津 300387；2.杭州匡时科技有限公司，杭州 311217)

•综合述评

整经机的技术特点与发展现状

王 琛1，杜 宇1，杨 涛1，王凌鹏2，邓先明1

(1.天津工业大学，天津 300387；2.杭州匡时科技有限公司，杭州 311217)

为提高浆轴质量和织机生产效率，对比分析纱线整经机、聚酯单丝整经机和金属丝整经机的发展现状、技术特点，详细介绍金属丝的整经工艺及整经张力控制方式，展现了整经机的发展趋势。指出：国产整经机未来发展必然趋向于高精度、高效率化，并在特种材料整经技术方面进行完善。

整经机；分类；技术特点；整经工艺；张力控制方式

0 引言

整经是织造准备工序，是将一定数量的经纱按照工艺要求的长度和幅宽，以均匀、适当的张力平行卷绕到经轴上的过程。当今整经技术将机、电、气与计算机技术一体化，实现了整经设备的智能化、高速化、高质量化和控制技术的自动化[1-4]。整经机从形式上可分为分条整经机和分批整经机，笔者按整经材料又将整经机分为纱线整经机、聚酯单丝整经机和金属丝整经机等，下文将对比分析整经机的技术特点、发展现状，介绍金属丝整经工艺及整经张力控制方式，以展现整经机的发展趋势。

1 整经机分类及发展现状

1.1纱线整经机

纱线整经机，是应用较多的整经机。目前，国产各类纱线整经机技术水平已基本满足纺织企业对整经生产的要求，而在自动化控制、张力控制、整经速度方面与国外先进的整经机还存在一定差距。瑞士贝宁格(Benninger)公司以其独创的分条整经技术而闻名，整经线速度可达1200 m/min；日本津田驹分条整经机适应性较强，可用于30 dtex以上的各种无捻长丝和弱捻长丝的整经；江阴四纺机制造的GA163H型整经机，整经线速度可达1000 m/min，经轴直径为800 mm和1000 mm，采用激光技术的自动位移检测系统，使丝条定位十分精确[5]。

1.2聚酯单丝整经机

聚酯单丝整经，产品主要为聚酯网。聚酯网在烘燥、过滤等方面的优越性能，深受造纸业的青睐，成为造纸工业中不可缺少的贵重、易耗脱水器材[6]。申月荣等人设计制造的TJZ323型聚酯单丝整经机可对直径为0.3 mm～1.2 mm的聚酯单丝进行整经，整经速度达15 m/min～40 m/min，并可无级调速，是织造同类工业用织物较理想的整经设备[7]。杨涛等人为河南华丰网业科技股份有限公司研制的聚酯单丝整经机，采用PLC控制的伺服系统来实现整经机张力均匀、排列均匀、卷绕均匀的要求，整套系统现已被应用于生产中[3]。

1.3金属丝整经机

在国产金属丝网织造设备中，整经机的研制水平比较落后，大部分无张力控制环节，整经张力控制自动化成为国产金属丝整经机的发展趋势[8]。特别是不锈钢金属丝网，常用于酸碱环境下的筛分和过滤，如石油工业用作泥浆网、化工化纤工业用作筛网、电镀工业用作酸洗网等；多层烧结金属网则广泛应用于航空航天、冶金、石油、化工、环保等工业领域。天津工业大学与杭州恒益筛网科技有限公司合作研制出一套微细金属丝整经小样机(见图1)，通过磁粉离合器动态控制系统以确保纱线张力的最佳控制，整经速度为15 m/min～30 m/min，采用独特的微张力控制技术使张力可手动粗调或微调或自动调整，且能满足不同属性材料的张力控制，赋予系统普适性。

图1 金属丝整经样机

2 张力控制

整经过程中经纱/线张力保持均匀是提高经轴质量的关键，而保证整经张力均匀的关键在于控制单纱张力大小适度和片纱张力均匀一致，张力过大或过小都会影响经轴的质量，进而影响到后工序的进行[9-10]。因此，在整经卷绕过程中，要使系统平稳运行，张力的恒定控制是关键。

2.1纱线整经张力控制

纱线、棉线整经机应用较为广泛，其发展速度相对较快。国产同类整经机，张力控制方式大部分采用变频调速技术或伺服控制技术，最终目的都是为了使纱线张力保持恒定，从而得到高质量的整经产品。肖卫兵等人研制的变频调速整经机恒张力控制系统(见图2)，采用变频器实现整经机恒张力的控制，通过单片机控制变频器调节整经机恒张力控制系统，以保持纱线在卷绕过程中张力恒定[11]。

图2 单片机控制整经机恒张力系统原理框图

李明等人设计了双伺服整经机恒张力控制系统[12]，采用数字PID控制系统中的串级控制回路以及OMRON公司的SYMAC CS1系列的PLC作为控制器，其中包括数字量输入模块和数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，实现整经机经轴和牵引轴的转速控制功能；通过程序和其他设备控制机器的点动上纱、开车、急停、张力过载保护、冷却、除尘和系统检测等。图3为该整经系统的串级控制回路示意。

图3 整经系统的串级控制回路

2.2聚酯单丝整经张力控制

与纱线、棉线相比，聚酯单丝的弹性较强、韧性较大，整经张力相对较大，从而导致控制精度相对较低。天津工业大学与企业合作，研制出了聚酯单丝整经机。李玉翔等人研究设计的聚酯单丝整经机张力气动逻辑控制系统[13]，可以根据经纱张力变化选定摩擦辊的刹车压力等级，通过改变摩擦辊的转速以保持经纱张力在给定范围内。图4为其气动逻辑控制刹车回路。

图4 气动逻辑张力控制回路

杨涛等人研发的聚酯单丝整经机整体结构如下：系统硬件使用伺服电机、PLC、张力传感器、触摸屏等，系统软件采用数字滤波型PID算法实现对聚酯单丝张力控制的要求。其恒张力控制系统以可编程逻辑控制器为核心，配以简单的外围电路，控制对象为两个交流伺服电机，整个系统是一个双闭环控制系统(见图5)，通过PID控制算法计算出所需的调节量，张力传感器反馈张力信号给PLC，用控制线速度差恒定来实现张力恒定。实验结果表明：整经张力精度可以达到5%，经丝排列比较均匀，能满足工艺要求。

图5 控制系统结构

2.3金属丝整经张力控制

金属丝整经机主要适用于直径约为0.05 mm的金属丝整经。针对金属丝刚性以及直径小、拉伸屈服强度小、易断等问题，采用独特的整经张力控制系统，张力可粗调也可以微调，既能手动又能自动调整张力而使张力保持恒定。微细金属丝整经过程如图6所示。整经张力控制工艺主要包括单纱微张力控制(见图7)和整经恒张力控制(见图8)。

1—筒子架；2—伸缩筘；3，6，7，8—导纱辊；4—张力调整辊；5—分绞筘；9—定幅筘；10—经轴；11—张力传感器；12—磁粉离合器。图6 整经过程简图

图7 单纱微张力控制

图8 整经恒张力控制

2.3.1单纱微张力控制

单纱微张力控制，采用V型筒子架实现刹车功能、自动断线停车功能和张力调节功能等。

该控制系统的技术特点有：

a) 张力调节功能，筒子架的刹车装置为重锤刹车，在正常工作时对单纱有一定的张力调节作用；

b) 刹车功能，筒子架在停车的同时对筒子刹车，有效地避免了停车过程中的退绕；

c) 自动断线停车功能，由于一次整经的纱线最多可能达到500根，而纱线较细，一旦断线或纱线用完时，眼睛不易辨识，在筒子架上添加红外线断线检测仪，当发生纱线断线脱钩时会触发红外线传感器，控制器发出断线停车指令。

2.3.2整经恒张力控制

图8中的辊子3、4是用来调整张力的，在张力调整辊4上面安装有磁粉离合器，在导纱辊8上装有张力传感器，可对经纱张力进行动态监控。

该装置的技术特点如下。

a) 张力调整范围大，辊子4可以上下移动；不同材质的纱线可以根据需要调整辊子4的位置，从而调整经纱的张力。

b) 采用磁粉离合器控制张力，可以通过控制电流的大小控制力矩大小；通过一定的控制算法可以动态调整张力，从而使经纱张力值稳定为一个适宜值，且波动小。

c) 采用气动分绞装置，操作者只要按操控板上相应的按钮即可进行分绞动作，反应快而且节省了操作时间，提高了效率。

整经机整体采用PLC控制，能使筒子架、整经部分、卷绕部分有机地配合，提高了工作效率以及产品质量。纱线张力信息、卷绕速度、卷绕长度和操作者信息都能在液晶显示屏上反映，便于质量管理。

3 结语

笔者从整经材料角度，将整经机分为纱线整经机、聚酯单丝整经机和金属丝整经机，对比分析3种整经机的国内外发展现状及技术特点，并对金属丝的整经工艺及整经张力控制方式进行详细介绍。国产整经机未来发展必然趋于高精度、高效率化，并且在特种材料整经技术方面会逐渐完善，如用于酸碱环境下的筛分和过滤的微细金属丝整经机；用于生产土工布、地毯底布的扁丝整经机；玻璃纤维整经机；生产牛仔布用的集束球整经机及分纱整经机。整经机技术水平也紧跟着当今国际技术发展的步伐，以保证恒张力、高速运行。国产整经机发展应以国际先进水平为目标，在消化吸收国外先进技术的基础上，自主研究，自主设计，在计算机辅助功能中，增加信息管理功能，故障显示与诊断功能，以不断提高经轴质量，节省劳动力，减轻劳动强度，改善工作环境，节省能源。

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TechnicalCharacteristicsandDevelopmentStatusofWarpingMachine

WANG Chen1,DU Yu1,YANG Tao1,WANG Lingpeng2,DENG Xianming1

(1.Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China;2.Hangzhou Council Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 311217,China)

To improve the quality of the sizing shaft and efficiency of looms,comparative analysis is done of yarn warping machine,warping machines of polyester monofilament and metal wire regarding their technology development status and characteristics.Details introduction is made to the metal wire warping technology and warp tension control method.The development of warping machine is prospected.It is pointed out that the future development of domestic warping machine is bound to be high precision and high efficiency,and the special material warping technology will be further consummated.

warping machine;classification;technical characteristics;warping process;tension control method

TS103.322

A

1001-9634(2017)05-0049-04

2016-12-08

国家级大学生创新创业训练计划项目(201510058068)

王 琛(1994—)，男，湖北赤壁人，主要从事纺织机电一体化技术与装备方向的研究。

时间：2017-01-05 16:36

http：//www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.20170105.1636.002.html