多功能出布单元的研制

耿亚琳

（山东中天泰和实业有限公司，山东 泰安 271000）

平幅式织物出布方式一般有摆布式出布、马鞍式落布及打卷式出布3种不同的方式。

摆布式出布［1］，即将平幅织物以一定幅度及频率往复摆动，将织物折叠落入运布车中。摆布式出布装置主要由导布辊单元、摆动落布单元及相应的传动系统等组成。导布辊单元的主要作用是引导布匹按穿布路线出布。传动系统的主要作用是给主动导布辊旋转动作以及摆动落布单元的摆动动作提供相应的动力。

马鞍式落布，即将平幅织物在相应的马鞍架上整齐地往复落布。马鞍式落布的结构类似于摆布式出布，此种方式亦可以归类为摆布式出布方式。此种落布方式，其底部织物折边位置不受或少受上部织物的压力，可最大限度地避免产生折痕［2］。

打卷式出布［3］，即将平幅织物在A 型架辊筒上卷绕成布卷的出布方式。该种方式可避免摆布式出布容易形成的折皱，又可实现大容量储存运输。其实现方式是主动式出布辊接触A 型架辊筒并施加一定的压力，出布辊依靠形成的摩擦力带动A 型架上的辊筒旋转，从而在A 型架辊筒上实现卷绕出布。随着卷绕直径的增大，主动出布辊不断抬升，直至打卷直径达到设定值。

市面上鲜见集3 种出布方式于一体的出布单元，而客户对多种出布方式要求的迫切性促进了多功能出布单元的研制。

1 结构设计

为了克服现有出布方式单一的问题，结合实际生产需要，设计了一种出布装置，即集平幅式摆布、马鞍式落布、A 型架打卷式出布功能于一体的出布单元，见图1。同时出布装置末端配置静电消除器，用于消除布坯所带静电，减少对后道工序的影响。

出布装置由左右支臂、导布辊、出布辊、扩幅辊、左右摆臂及抬升装置等构成。在平幅摆布与马鞍落布时，出布辊位于最高位，高度一般超过挡车工正常身高，防止碰伤挡车工额头。平幅摆布幅度一般为1 m。在打卷出布时，抬升装置将左右支臂及出布辊落到低位，实现与A 型架辊筒的接触。一般A 型架辊筒到地面的高度高于出布辊可达到的最低位，以实现两辊之间的正常接触并具备一定的压力。鉴于此需求，需要设计一种支臂抬升装置，使左右支臂固定的出布辊可在最低位和最高位之间变化位置。支臂连同导布辊、出布辊及左右摆臂在左右两个抬升装置带动下做升降运动，以实现两个出布工位的转换。出布辊的旋转通过主电机实现；摆布动作由摆布电机通过同步带传动实现。抬升装置把左右支臂抬升后，摆布电机通过同步带传动装置实现平幅摆布，同时可通过电位器等控制装置，实现马鞍架平整摆布。综上所述，出布单元主要由抬升装置、摆布装置及安全装置组成，如图1所示。

1.1 抬升装置

支臂及其连接的导布辊、出布辊等总质量较大，出布装置配置的支臂抬升装置抬升动力一般选取气动或者液压方式进行动作输出。液压方式的输出力较大，且能较好保证两侧支臂动作的同步性，但是液压设备会出现漏油，容易污染织物及车间环境，且需要单独配置液压泵。气压方式由于气体不可避免的压缩性，其同步性相对液压方式较差，但由于其动力来源（压缩空气）在厂房环境中容易获取，且经过一系列的相关结构设计，其同步性亦可以满足使用要求，最终选取了气缸抬升方案。左右支臂在连接装置的连接下成为一个整体，依靠出布单元整体的质量实现两侧气缸输出力的平衡。另外，在气路设计中采用同一个电磁阀控制，电磁阀到气缸口的气管管径及管长均保持一致，在气缸管口上配置调速阀用于微调输出速度，这些措施均可以保证左右气缸动作的同步性。

气缸抬升装置端部与左右支臂连接，抬升装置末端通过连接座固定于设备本体上并可通过支座销轴旋转。左右支臂装置与设备本体通过带座轴承固定，其旋转功能不受影响。

1.2 摆布装置

出布单元需要实现一定摆幅及摆动频率的摆布功能。摆动执行部件主要由摆臂及落布辊组成。摆臂的摆动主要有两种实现方式：一种由主动辊、连杆、摆臂等组成曲柄摇杆机构。在曲柄及摇杆上设有腰型孔或者若干不连续的连接孔，通过改变连杆在曲柄及摇杆连接的位置，即可以调节摇杆的摆幅。摆动频率通过调节电机转速来实现。另外一种是摆动电机固定在主动同步带轮连接的连接辊筒上，摆臂通过轴承固定在出布辊上，被动同步带轮与支臂连接为一个整体，主动同步带轮与被动同步带轮通过同步带连接传动。摆动电机带动主动同步带轮正反转，同步带即可带动摆臂按一定的幅度来回摆动。电机正反转一般由摆臂摆动到指定幅度触发接近开关或者行程开关，从而控制电机正反转。调节接近开关或者行程开关固定的位置即可微调摆臂摆幅，其摆动速度也是通过调节电机转速来实现的。

摆布装置末端的两只落布辊水平隔开布置，用于落布前的织物导向。落布辊两侧配置静电消除器。

1.3 安全装置

左右支臂配置有小气缸伸缩机构，当需要打卷出布时，需要把左右摆臂收起。为防止同步带突然断裂导致左右支臂突然掉落，设计了小气缸伸缩机构。结构伸出后，可以防止摆臂的突然落下。同时，为保证同步带的使用寿命，可选取内衬钢丝的同步带，其拉力得到提升。在使用过程中，及时观察同步带外表面有无裂纹以及是否有断齿等现象，如有以上现象，需要同时更换左右两侧同步带。

气缸抬升装置的安全问题主要是气缸抬升过程中或是气缸抬升到位后，厂房突然断电断气，左右支臂及出布辊突然掉落，导致设备的损坏及挡车工的人身伤害。为保证安全性，在气缸抬升装置抬起到位后，设计了机械旋转摆臂挡在气缸本体和左右摆臂之间，即使厂房断电断气，气缸也不会落下。气路方面采用二位五通电磁阀+先导式单向阀对气缸无杆侧腔进行保压，或者采用三位五通中泄阀+先导式单向阀对气缸无杆侧腔和有杆侧腔同时进行保压。两种方式均可以在断气的情况下，把气缸腔内的压缩空气保持相当长的一段时间而不泄露，从而在安全性上得到保证。另外，为防止气缸中压缩空气的泄露，采用三位五通中封阀的方式把压缩空气封在气缸无杆侧腔及有杆侧腔。三位五通中封阀设置位置到气缸侧一般有一定的距离，在三位五通中封阀的接头处及中封阀本身不可避免地存在泄露，故该种方式对压缩空气保持时间较短，其安全性相对较差。

采用A 型架打卷时，气缸抬升装置需要落下与A型架上的辊筒接触。挡车工此时一般会把刚出布的布头用胶带贴在A 型架的辊筒上。为防止出布单元的辊筒压伤挡车工的手，在出布辊外侧设置了一条安全绳，当挡车工的手臂抬升一段距离碰到该安全绳时，出布单元在控制逻辑下立刻抬升，以防止压伤挡车工。

车间环境一般较暗，在出布单元上方设置一定照度的灯光，亦可减少安全事故；还可以在出布单元的醒目位置，均贴上相关安全警示标签，提醒挡车工时刻不忘安全。

2 结论

结合纺织企业需要，研制的多功能出布单元具有以下创新点：（1）集多种出布方式于一体，最大限度地满足用户需求；（2）多重安全措施，保障挡车工的使用安全；（3）摆幅、车速无极调节，可匹配多种后整理设备。

出布单元作为纺织后整理设备的通用单元，不能独立完成某种工艺操作，与其他通用单元如进布单元一样需要集成到后整理设备上，实现各自的功能。随着纺织技术的进步，用户对多种出布方式的需求越来越高，进一步推动了多功能出布装置的应用。