浅谈自动穿经机发展

方虹天 田媛 朱俊伟 许增慧

1中纺院（浙江）技术研究院有限公司 绍兴 312000

2浙江中纺标检验有限公司 绍兴 312000

1 引言

穿经是织造的准备工序，是按织布工艺要求将经纱依次穿过停经片、综丝、钢筘等。目前纺织企业仍有大部分穿经工作是由人工完成，而随着纺织产品向小批量、多品种方向发展，人工穿经劳动强度加大，招工难现象突出，对自动化穿经设备的需求越来越大。

2 国内早期发展情况

我国穿经机的研制工作开始于20世纪50年代末期，到70年代在工厂开始试用，主要在上海和石家庄部分纺织厂[1-3]。早期的国产自动穿经机主要有以下几个特点：

1）针对早期现有织机现状进行穿经机研发，即综丝、停经片等穿经机关键部件基本按原有织机结构，尽可能适应现有织机设备现状，而不是从整体上进行设计，对相应配件提出设计要求。如针对原有综丝易套圈重叠，模拟人工加装拍综装置[4]，或设计尼龙综在综丝的摩擦部位镀上尼龙粉[5]，达到耐磨和减少摩擦阻力，实现易分综的目的。

2）采用四针同时穿引，四钩针引纱[6]，往复一次引纱四根，针对穿四页、六页、八页综片的平纹、斜纹等简单组织织物设计使用，边纱穿经还需要人工完成。这与当时纺织厂生产普遍品种较单一，同一品种量大有关。

3）穿经机以机械传动方式为主，辅以少量光电检测装置[7]。设备运行速度较慢，由于设备加工精度不高，运行速度过快会造成设备状态不稳定。早期只有2030转/分钟，台班产量在1.5万根左右，比人工穿经略高；到后期速度提升至4050转/分钟，台班产量可达3万根。机器构架上由机架、传动、分纱、分片、分综、插箱、穿引、电气、辅助装置组成。机型分两大类：一种是纱架固定，穿引机构游动的，称为游动式；另一种是纱架游动，穿经机构固定的，称为固定式[2]。

4）综丝采用机械分综，磁铁移综。停经片采用磁铁分片，机械移片。综丝通过播针分离后，将该分离综丝通过磁铁带至穿引位置，依靠固定插针定位以完成穿引[6]。停经片分离采用磁铁分离，由分片、夹送片、拨片及输送等机构所组成。

我国早期开发的穿经机是对穿经工序机械化生产有益的尝试，虽然限于当时科技及机械精加工水平的原因，存在速度慢，减人效果不明显的不足；只适用简单组织织物的穿经，可穿品种变化小；穿综失误率较多，存在漏穿综丝、双纱，综合效率不高等问题，但对我国穿经机的发展提供许多宝贵经验。

3 国内外近期发展情况

20世纪七八十年代，大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础，自动穿经机得到了长足发展，以史陶比尔公司为代表的现代化全自动穿经机走向舞台。

史陶比尔（STAubli）公司[8-10]：1991年，史陶比尔公司展出了新产品DELTA200型全自动穿经机，DELTA 200采用单独控制的电机代替了中央驱动和凸轮的传动方式，使穿经速度可达每分钟200根。与我国早期穿经机四钩针引纱不同的是，该机用一只穿经剑一次完成经纱穿过钢箱、综丝和停经片的动作，即对单根纱进行独立控制，面料结构可以更复杂。此后，史陶比尔相继开发了针对长纤织造的DELTA 100和DELTA 110。2007年，幕尼黑ITMA上，史陶比尔展出了全自动穿经机—SFIR。SFIR与DELTA系列相比具有很好的适应性，能区分每根经纱粗细及经纱的颜色，可防止综丝内双纱并消除穿经图案中重复出现的疵点。

丰田公司[10]：20世纪90年代初，丰田公司首推第一台喷气式自动穿经机SDM100。该机采用压缩空气代替穿引钩，降低机械穿经对经纱和综丝的损伤。该机型占地面积较小，适应的纱线品种广，目前穿引速度为80根/分钟，比史陶比尔的SFIR要低。

EL&MSPA公 司[10]： 意 大 利EL&MSPA公司生产的SUPERVEGA自动穿经机最大的特点是可以不用织轴，直接从纱管上模拟织轴按顺序引纱，与其他穿经机相比可以提前穿引，当织轴准备好后再打结连接，因此织机运转效率很高。

fIScher-poege公 司[10]： 德 国fIScher-poege生产的PU-JET穿经机可实现接头不需要分经，已成功应用在牛仔布织造领域。通过真空喷嘴进行柔和的穿经，不损伤钢筘，十分适合异形筘的自动穿经。fIScher-poege公司还生产了一种宽度为660cm的穿经设备，生产用于遮阳、博览会、剧院和舞台建筑的特殊织物。该机型为已有公开报道中最宽的穿经设备。

综合国外自动穿经机近期的发展，主要在以下几个方面进行了技术创新：机器视觉技术，对钢筘位置和宽度信息进行识别，实现钢筘的精准定位；单双纱识别技术，利用张力传感器实时检测纱线张力的变化，控制系统根据张力的变化，实现单双纱的识别；总线式伺服控制技术，驱动系统运行更加稳定、可靠，穿经速度达到120200根/分钟；人性化监控技术，通过人机界面实现系统参数的输入、综丝花型的配置、故障诊断及报警等，实时监控系统的运行状态，界面友好，操作方便。

我国机电一体化自动穿经机的发展整体上落后于国外几家，随着我国科技的不断进步，对机电一体化自动穿经机的技术问题展开更多的研究。常州信息职业技术学院的岳东海对穿经机的综丝分离传送系统设计进行了研究[11]，依据综丝的外形及穿经的工艺要求设计综丝分离传送系统，为自动穿经设备的设计研发打下基础；常州信息职业技术学院的刘光新等对纯毛纱线穿经过程中出现的断纱现象，对剑带驱动系统的动力学特性进行研究[12]。

通过国内科研人员的不断努力，新一代国产自动穿经机已取得长足进步。永旭晟机电科技（常州）有限公司，2017年正式将自主研发的YXS-A型自动穿经机推向市场，该机型采用模块设计，可根据客户各自的需要配置，穿纱速度可以达到140根/分钟[13]；海弘装备技术有限公司曾在2014年中国国际纺机展暨ITMA亚洲展上展示过全自动穿经机[14]；山东日发纺织机械有限公司也在2018年公开报道“RFAD10自动穿经机”项目科技成果[15]；机械科学研究总院江苏分院与中纺院（浙江）技术研究院有限公司于2016年开始自主研发具有云创的服务能力（远程运维）的新一代国产自动穿经设备。

4 展望

我国规模织布企业仅在江苏、河北、山东、福建、浙江五省的就有8000多家，全国更是超过10000家，且每个企业至少需要1台甚至多台，市场需求至少在15000台以上，市场空间在200亿元。目前为止，史陶比尔公司仍是世界上自动穿经机做得最好的企业，市场占有率达90%，但高昂的价格制约着自动穿经机应用的推广，根据功能不同最高端设备可达500万以上，极大限制了中小企业的购买。相信随着中国科技的进步，国产自动穿经机的日益成熟，国产自动穿经机有望在同等性能的前提下售价为史陶比尔的1/3，其产业前景看好。