无梭织机用新型光电式断经自停装置的开发

吉学齐

(山东日发纺织机械有限公司，山东 聊城 252000)

1 断经自停装置的作用

在织机生产过程中，经纱系统在开口机构的驱动下，按工艺要求反复上下交错形成梭口，并与纬纱交织形成织物组织。在织造过程中经纱之间存在相互摩擦，同时为了利于形成清晰梭口，要给经纱增加一定张力，因此断经难以避免[1]。

为了保证断经后织机能够马上停止，不至于出现疵布，必须使用断经自停装置。目前，在喷气、剑杆织机上使用最多的是停经片式断经自停机构，利用电气原理采集断经信号，通常叫做停经架。此外还有机械式断经自停装置，机构复杂，机械传动环节较多，整体灵敏度低，不适应高速织机，多应用在有梭织机上，本文不再讨论[2]。

织机生产过程中，出现断经时如果不能立即停机，会导致布面出现缺经、经缩、跳花等疵点，从而产生疵布，且挡车工处理断经时难度较大、用时较多，对织机的织造效率影响较大，因此自停装置的性能直接影响织物的合格率以及整机的工作效率。

2 停经片式断经自停装置工作原理

2.1 信号采集原理

现有断经自停机构以停经片作为检测器件，其工作原理如图1所示。停经片依次穿在停经杆上，

停经杆为3层结构，内接触杆与外接触杆一般采用铜锌合金、不锈钢或铝，以保证良好的导电性能，二者中间隔着绝缘层，内、外接触杆构成导电两极，两极电压为DC 24 V常开。停经杆安装在固定支架上，每个停经片对应穿入1根经纱。由于经纱张力的存在，工作时停经片悬浮在停经杆上。当经纱出现断头或者经纱过分松弛时，张力消失，停经片依靠自重落下，顶部和停经杆内接触杆接触，由于停经片的顶部采用35°斜角，其内侧面靠紧在停经杆外接触杆上，从而使内接触杆与外接触杆导通，发出断经信号，由织机控制系统发出停机信号，织机停止。

停经片由钢片冲压而成，有开口式和闭口式两种，其型号、尺寸规格、质量与纱线种类、经纱密度、织机型式、织机运行车速等因素有关。一般经纱密度大、车速高时宜选用质量较大的停经片，毛织品种用停经片质量较大，丝织品种用停经片质量较轻。

停经片穿在停经杆上的最大密度与经纱密度和停经片的厚度有关，如果经纱较细，停经片的密度可以大一些，如果停经片密度超过允许密度范围，可以增加停经杆数量来降低密度，否则会影响断经后停经片的下落速度，从而影响信号的灵敏度。目前在无梭织机领域里最常用的是6列停经杆，在经密较高或者幅宽较大时也有应用8列或者10列停经杆。

2.2 停机原理

织机控制系统检测到断经信号后停机原理见图2。断经后停经片落下，停经杆内、外接触杆导通，信号输入到逻辑控制门后，并不立即发出停车指令，而是当织机主轴转动到设定的相应位置后，织机主轴上的同步信号器也发出信号，逻辑控制门综合这两个信号后，才输出电压信号，触发驱动电路，由电磁制动器把织机制动在设定的停车位置。为方便接头操作，通常停车位置设定为综平位置，一般为290°～300°，因综平位置的经纱张力最小，有利于减少停机过程中经纱的塑性变形，尽可能避免开车横档问题。逻辑控制门输出信号的提前量等于电磁制动片吸合时间加上制动过程时间，这些时间再折算为织机主轴转角的度数来计算。

2.3 不足

停经片式断经自停装置是目前应用最多的断经自停装置，能满足大多数织物品种的生产需求，但也存在不足：一是为了导通停经杆内、外接触杆，停经片必须采用钢质材料，自重较大，工作过程中经纱必须要有比较大的张力才能保持好停经片的工作状态；二是停经片与经纱接触过程中，金属材质对经纱的磨损较严重，容易起毛，增加断经风险，也会导致布面风格下降，为此必须加大经纱的上浆率，这又会导致浆纱成本上升及效率下降，也加大下机坯布在染整前漂洗退浆的成本；三是上浆后的经纱加大了筘和综的磨损，缩短其寿命，增加了成本；四是当织物原材料为诸如化纤之类的特殊纱线时，存在静电问题，纱线容易粘连导致断经而不停机。这些都造成了资源浪费，增加了纺织厂的维护成本，降低了机台效率，有必要设计开发更加合理的断经自停装置。

3 新型光电式断经自停装置工作原理

针对现有停经片式断经自停装置的缺陷，开发了新型光电式断经自停装置。新装置用支撑杆代替停经杆，不再采用金属材质的停经片，而是采用塑料遮光片代替停经片，在经纱断裂时塑料遮光片掉落遮挡住相应的红外线光束来采集断经信号。新型光电式断经自停装置结构简单，纱线品种适应性好，工作稳定可靠，经纱无需上浆或者可以采用轻上浆工艺即可进行织造，降低了织造厂家的综合成本，且适应高速，光电式断经自停装置结构见图3。

红外线发射端和接收端通过调节支架安装在固定挡板上，固定挡板安装固定在机架上。红外线接收端和发射端分别安装在调节支架A，B上后，通过调节螺母，调整红外线发射端和接收端在调节支架长槽孔内的位置，实现上下位置的调整；通过调节螺栓，调整调节支架A，B在长槽孔内的位置，实现传感器左右位置的调整，确保红外线发射端发出的红外线信号可以被相对应的接收端接收到，如图3中的11红外线束(未遮挡)；确保每列支撑杆上的塑料遮光片掉落时可以遮挡住相应的红外线光束，如图3中的12红外线束(遮挡)。红外线接收端和发射端采用波长接近的光敏三极管。

在织机正常工作时，塑料遮光片被经纱拉起，不遮挡红外线光束，此时接收端可以检测到发射端发出的红外线光束，判定为经纱未断。当经纱发生断经或者极端松弛时，塑料遮光片在重力作用下掉落，遮挡红外线光束，此时相应的接收端接收到发出的红外线光束消失，判定为经纱已断。

当红外线光束被遮光片遮挡出现断经后，接收端光敏管输出低电位信号，经控制电路判断，同时输出端发出信号，由接收端将断经信号发送到控制模块，控制模块根据接收端的信号确定断经发生位置，并由织机控制系统发出织机停车，该部分控制过程与图2所示过程一样。

4 两种断经自停装置应用效果对比

新型光电式断经自停装置开发成功后，在鲁泰纺织股份有限公司的喷气织机上进行了试用，结果显示，新型光电式断经自停装置在超细号纤维、经向全涤等难度较大的品种上效果良好。由于超细号纤维品种断裂强力低、不耐磨、上机织造难度大、经停高，对器材的耐磨性能提出了更高要求；使用传统的停经片式断经自停装置时，停经片对经纱表面浆膜及毛羽摩擦较大，停经片位置容易起毛羽，造成积花导致经纱损伤或断头，无法满足生产要求。使用新型光电式断经自停装置后，用塑料遮光片代替停经片，质量明显减轻。例如1.2万片金属停经片总质量约为39 kg，使用新型光电式断经自停装置后，塑料遮光片总质量约为9 kg，经纱张力可以适当减小，也避免了停经片对经纱的磨损，同时在全涤经纱品种织造时，新型塑料遮光片还可以避免静电产生，提高了装置灵敏度。

新型光电式和停经片式断经自停装置，织造同品种效果对比见表1。

表1 两种断经自停装置织造效果对比

从表1可看出，采用新型光电式断经自停装置，品种1的10万纬经停次数降低约54.5%，机台效率提高了3.3%；品种2的10万纬经停次数降低约71.6%，机台效率提升了3.9%。采用遮光片后，质量减轻，经纱张力减小，开口更加清晰，纬停也有所改善，品种1的10万纬纬停减少0.43次，品种2的10万纬纬停减少1.14次，均取得良好效果。试验用塑料遮光片厚度为0.35 mm，质量为0.07 g/片。此外，使用新型光电式断经自停装置不影响使用自动穿筘机，可实现机穿塑料遮光片。

采用新型光电式断经自停装置除能提高效率、降低断经次数之外，其采购及使用维护成本也明显降低。金属停经片售价约为0.37元/片，塑料遮光片售价约为0.08元/片，以每台主机配备1万片计，可节约2900元/台；按年损耗5%计，即每年损耗的遮光片比停经片又可节约145元/台。因此，采用新型光电式断经自停装置后，一次性采购成本以及每年的维护成本均下降。由于塑料遮光片质量轻，经纱上浆率较采用金属停经片时有所下降，浆纱效率提高，节省浆料，降低浆纱成本。

5 结语

新型光电式断经自停装置研发成功后，在实际应用中取得了较好效果，尤其是在超细号纤维、经向全涤等难度较大的品种上效果良好。其整体结构简单，品种适应性好，使用后断经纬停次数明显减少，提高了整机效率，采购及使用维护成本均有下降，同时由于塑料遮光片质量轻，经纱张力减小，降低了经纱磨损，经纱采取轻上浆或不上浆工艺，降低了经纱对筘和综等器材的磨损，延长了织造器材的使用寿命，降低了成本，提高了织造企业经济效益。