片梭织机选色机构的新探讨—WM型片梭织机自动可变速选纬装置
日期：2008-10-28 1:00:02 来源：中国自动化网
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片梭织机具有打纬力大、纬纱适应范围广、可织特宽、特窄、特疏、特密织物等功能特点，是剑杆织机、喷气织机、喷水织机等其他无梭织机不可比拟的，在织机设备中具有举足轻重的地位。而其他选色机构是片梭织机的重要组成部分，它直接影响到生产产品的品种规格与质量。苏尔寿·鲁蒂公司生产的PU、P7100片梭织机的选色机构主要有WM型混纬机构，ZSD型二色变换机构，VSD、VSK、VSI型四色变换机构，SSD型六色变换机构等多种选色机构。我公司于1994年引起了苏尔寿·鲁蒂公司生产的PU、P7100片梭织机54台，其中一部分织机的选色机构是机械1：1混纬的WM型机械，只能织造一些常规品种，对经纬组织变化大、附加值高的产品不能生产，不能及时适应花色品种多变的市场需求，在激烈的市场竞争中面临被淘汰的境地，因此对PU、P7100型片梭织机1：1混纬的选色机械进行改造就具有了现实意义。
长期以来，对PU、P7100型片梭织机选色机构的改造，国内与国外都着重于机械选色机构的机械改造，不能根本地解决问题。针对这一情况，山东王子纺织股份有限公司的技术人员结合近几年来的自动控制技术成果和多年来的工作经验，借鉴电子多臂织机、剑杆织机的优点，研制生产了WM型片梭织机自动可变选纬装置，用于片梭织机的选色机构的改造，使其由原来的1：1混纬变为两种纬纱的自由选纬，实现了按工艺设计要求自动控制纬纱的根数与颜色，能形成各种不同的组织；并由PLC控制电子制纬器的开关时间，合理的控制了织造过程中的张力，对解决布面的纬缩、百脚有明显效果，从而实现了PU、P7100型片梭织机选色功能上的一大飞跃。
该装置部件由PLC软件、驱动器、编程器、伺服电机、开关电源、齿轮、常用的电子元器件、机械托脚等组成，结构紧凑，设计合理。其技术特征如下：
1、该装置首次将伺服驱动技术用于片梭织机的高速选色领域，改变了原有片梭织机单纯1：1混纬的结构。
原PU、P7100型片梭织机选色方式为机械方式选色，各部件连接固定不变，A、B两个递纬器运行的方式即1：1混纬是恒定的，只能按照A1→B1→A1→B1→A1……这种简单的方式引纬，生产品种单一，不能满足市场变化的要求。而本装置由PLC从织机控制系统采集相关的控制信号，如角度、织机运行、停车、断纬等，经PLC的软件判断处理后发出控制指令，使伺服电机按照工艺设计要求运转，同时驱动递纬器A、B协同动作，从而实现了自由选纬。
伺服驱动技术与原机械选色方式相比，不仅使其达到了组织、颜色任意可变，而且显著提高了选色速度和产品的稳定性，减少了故障的发生，延长了织机使用寿命，提高了易维护性和经济性。
2、本产品通过软件编程，由PLC控制电子制纬器的开关时间，合理的控制织造过程中的张力，对解决布面的纬缩、百脚有明显效果。
PLC软件采用了带短路保护功能的晶体管，I/O注释可以跟程序一同写入本体，大幅度提高了系统保存功能。PID控制指令化，可以进行自整定，实现简便、高性能的控制程序方式：梯形图控制方式、循环运算方式。程序容量12000步，运算速度0.4us/步，脉冲捕捉输入8点。编制的软件在此PLC上运行，最大扫描周期1.5ms，平均0.7ms，伺服电机达到在1秒内转动5转的速度，能够巧妙的与原机配合起来。软件编程控制实现了脉冲的频率可调，占空比可调，数量可控制的脉宽调制波，以及高速下的精确定位功能。从而实现了位置控制，合理的控制织造过程中的张力，对解决布面的纬缩、百脚有明显效果。
PLC具有运行速度快、可靠性高、组合灵活、编程容易、安装简单、维修方便，适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，符合现代工业控制智能化、数字化、产业化的方向。
3、选色机构传动传动改造，设计合理，增强传动效率，且与原机配合紧凑。
原机的选色系统是经过主轴传动过来的一根侧轴上装有一个24齿的小齿轮，这个齿轮与一个48齿的大齿轮啮合，48齿的大齿轮带动连杆去驱动递纬器A和递纬器B交替动作，由于这种结构各部件连接关系是固定不变的，因此限定了组织的变化。因此，要实现选纬的自动可变，就必须对机械结构加以改造。改造的措施就是把侧轴上的小齿轮去掉，而另外由伺服电机带动一个24齿的小齿轮，通过软件控制电机的动作来改变选色器，达到能够任意改变纬纱的根数的目的。
原机简图（见图1）与改造后的简图（见图2）对比如下：
该装置的机械设计结构合理，体积小巧，适合于工业现场的安装与维护。
4、合理设计电子齿轮比，有效地控制伺服电机温升。
由于伺服电机处于连续工作状态，产生热量很高，达到70-80℃之间，影响了电机正常工作。经过合理的运算和动态分析，得出了最优化的电子齿轮比和负荷惯量比，并利用外加风扇强制冷却等措施有效的降低了电机的发热量，而且使传动效率显著提高。
5、工艺参数设置方便，操作简便易行。
工艺参数的改变取消了纹板而代之于编程器或触摸屏，使输入或修改工艺参数变得方便，纬纱排列输入程序简单，易于品种的更换，从而减轻了操作员的劳动负担，提高了生产效率。
整套装置功能流程图（见图3）如下：
工艺参数由触摸屏输入PLC，同时PLC实时地采集原机的织机运行信号（ML信号）、角度信号（WIS信号）、断纬信号（SFW信号）等，并实时地跟预置的工艺参数相比较，一旦条件满足，PLC就发出控制指令，使伺服电机按预置的选色要求转动，从而带动选色器转动，达到选色的目的。同时，选色器及时的将位置信号反馈给PLC，调节织造过程中的张力，如此循环往复动作。
WM型片梭织机自动可变选纬装置，摒弃了传统的研究方法，顺应国际发展趁势，采用全新的设计和研究思路，借助电子自动控制技术的研究成果，在不改变原有机型的基础上，成功的实现了片梭织机的再改造。该装置已顺利通过了样机测试和标准委员会的审查，性能指标测试参照瑞士两色机构2Q、洛飞LFB公司的技术性能指标测试，达到技术性能可比。并经山东王子纺织股份有限公司实际应用，在瑞士苏尔寿·鲁蒂公司生产的P7100型片梭织机上，采用270r/min的织造速度，成功的织造了双色彩格牛仔布（采用5根红纬纱，2根绿纬纱）、纬向竹节弹力牛仔布（纬纱采用150D+70D2根，16tex竹节纱2根）和纬半弹牛仔布（纬纱采用2根10tex纱，1根10tex+70D纱）等多个品种的牛仔布。一等品率达到了99.1%，比改造前的出口一等品率95.5%提高了3.6%，获得了较好的经济效益。
WM型片梭织机自动可变纬装置经过我公司科研人员的不懈努力，现技术已基本成熟，并进行了批量生产。该装置性能稳定，能耗较低，操作简便易行，且安装简单，使用可靠，广泛适用于国内1：1混纬机构的片梭织机，既可节约大量新设备购置资金，又能实现经济效益的大幅度提升，具有广阔的发展前景，在激烈的纺织行业市场竞争中必将会越来越受到重视。
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长期以来，对PU、P7100型片梭织机选色机构的改造，国内与国外都着重于机械选色机构的机械改造，不能根本地解决问题。针对这一情况，山东王子纺织股份有限公司的技术人员结合近几年来的自动控制技术成果和多年来的工作经验，借鉴电子多臂织机、剑杆织机的优点，研制生产了WM型片梭织机自动可变选纬装置，用于片梭织机的选色机构的改造，使其由原来的1：1混纬变为两种纬纱的自由选纬，实现了按工艺设计要求自动控制纬纱的根数与颜色，能形成各种不同的组织；并由PLC控制电子制纬器的开关时间，合理的控制了织造过程中的张力，对解决布面的纬缩、百脚有明显效果，从而实现了PU、P7100型片梭织机选色功能上的一大飞跃。
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该装置部件由PLC软件、驱动器、编程器、伺服电机、开关电源、齿轮、常用的电子元器件、机械托脚等组成，结构紧凑，设计合理。其技术特征如下：
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1、该装置首次将伺服驱动技术用于片梭织机的高速选色领域，改变了原有片梭织机单纯1：1混纬的结构。
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原PU、P7100型片梭织机选色方式为机械方式选色，各部件连接固定不变，A、B两个递纬器运行的方式即1：1混纬是恒定的，只能按照A1→B1→A1→B1→A1……这种简单的方式引纬，生产品种单一，不能满足市场变化的要求。而本装置由PLC从织机控制系统采集相关的控制信号，如角度、织机运行、停车、断纬等，经PLC的软件判断处理后发出控制指令，使伺服电机按照工艺设计要求运转，同时驱动递纬器A、B协同动作，从而实现了自由选纬。
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伺服驱动技术与原机械选色方式相比，不仅使其达到了组织、颜色任意可变，而且显著提高了选色速度和产品的稳定性，减少了故障的发生，延长了织机使用寿命，提高了易维护性和经济性。
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2、本产品通过软件编程，由PLC控制电子制纬器的开关时间，合理的控制织造过程中的张力，对解决布面的纬缩、百脚有明显效果。
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PLC软件采用了带短路保护功能的晶体管，I/O注释可以跟程序一同写入本体，大幅度提高了系统保存功能。PID控制指令化，可以进行自整定，实现简便、高性能的控制程序方式：梯形图控制方式、循环运算方式。程序容量12000步，运算速度0.4us/步，脉冲捕捉输入8点。编制的软件在此PLC上运行，最大扫描周期1.5ms，平均0.7ms，伺服电机达到在1秒内转动5转的速度，能够巧妙的与原机配合起来。软件编程控制实现了脉冲的频率可调，占空比可调，数量可控制的脉宽调制波，以及高速下的精确定位功能。从而实现了位置控制，合理的控制织造过程中的张力，对解决布面的纬缩、百脚有明显效果。
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PLC具有运行速度快、可靠性高、组合灵活、编程容易、安装简单、维修方便，适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，符合现代工业控制智能化、数字化、产业化的方向。
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3、选色机构传动传动改造，设计合理，增强传动效率，且与原机配合紧凑。
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原机的选色系统是经过主轴传动过来的一根侧轴上装有一个24齿的小齿轮，这个齿轮与一个48齿的大齿轮啮合，48齿的大齿轮带动连杆去驱动递纬器A和递纬器B交替动作，由于这种结构各部件连接关系是固定不变的，因此限定了组织的变化。因此，要实现选纬的自动可变，就必须对机械结构加以改造。改造的措施就是把侧轴上的小齿轮去掉，而另外由伺服电机带动一个24齿的小齿轮，通过软件控制电机的动作来改变选色器，达到能够任意改变纬纱的根数的目的。
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原机简图（见图1）与改造后的简图（见图2）对比如下：
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该装置的机械设计结构合理，体积小巧，适合于工业现场的安装与维护。
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4、合理设计电子齿轮比，有效地控制伺服电机温升。
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由于伺服电机处于连续工作状态，产生热量很高，达到70-80℃之间，影响了电机正常工作。经过合理的运算和动态分析，得出了最优化的电子齿轮比和负荷惯量比，并利用外加风扇强制冷却等措施有效的降低了电机的发热量，而且使传动效率显著提高。
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5、工艺参数设置方便，操作简便易行。
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工艺参数的改变取消了纹板而代之于编程器或触摸屏，使输入或修改工艺参数变得方便，纬纱排列输入程序简单，易于品种的更换，从而减轻了操作员的劳动负担，提高了生产效率。
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整套装置功能流程图（见图3）如下：
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工艺参数由触摸屏输入PLC，同时PLC实时地采集原机的织机运行信号（ML信号）、角度信号（WIS信号）、断纬信号（SFW信号）等，并实时地跟预置的工艺参数相比较，一旦条件满足，PLC就发出控制指令，使伺服电机按预置的选色要求转动，从而带动选色器转动，达到选色的目的。同时，选色器及时的将位置信号反馈给PLC，调节织造过程中的张力，如此循环往复动作。
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WM型片梭织机自动可变选纬装置，摒弃了传统的研究方法，顺应国际发展趁势，采用全新的设计和研究思路，借助电子自动控制技术的研究成果，在不改变原有机型的基础上，成功的实现了片梭织机的再改造。该装置已顺利通过了样机测试和标准委员会的审查，性能指标测试参照瑞士两色机构2Q、洛飞LFB公司的技术性能指标测试，达到技术性能可比。并经山东王子纺织股份有限公司实际应用，在瑞士苏尔寿·鲁蒂公司生产的P7100型片梭织机上，采用270r/min的织造速度，成功的织造了双色彩格牛仔布（采用5根红纬纱，2根绿纬纱）、纬向竹节弹力牛仔布（纬纱采用150D+70D2根，16tex竹节纱2根）和纬半弹牛仔布（纬纱采用2根10tex纱，1根10tex+70D纱）等多个品种的牛仔布。一等品率达到了99.1%，比改造前的出口一等品率95.5%提高了3.6%，获得了较好的经济效益。
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WM型片梭织机自动可变纬装置经过我公司科研人员的不懈努力，现技术已基本成熟，并进行了批量生产。该装置性能稳定，能耗较低，操作简便易行，且安装简单，使用可靠，广泛适用于国内1：1混纬机构的片梭织机，既可节约大量新设备购置资金，又能实现经济效益的大幅度提升，具有广阔的发展前景，在激烈的纺织行业市场竞争中必将会越来越受到重视。
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