高志剛， 劉磊磊， 王 勇， 徐 陽(yáng)

(1. 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無(wú)錫 214122；2. 江蘇友誠(chéng)數(shù)控科技有限公司， 江蘇 泰州 225300)

緯向采用天然材料制成的編織簾(以下簡(jiǎn)稱編織簾)主要由相互垂直的一組(或多組)經(jīng)向紗線和一組(或多組)緯向物料通過(guò)一定的規(guī)律編織而成[1]。這種編織簾與普通布簾的不同之處在于其緯向原料不是普通的紡織用柔軟紗線，而是純天然的竹絲、竹片、麻繩、草辮等硬質(zhì)物料(以下稱緯料)。常用竹絲的直徑約為2～5 mm，長(zhǎng)度約為3 m。

目前編織簾織機(jī)主要是將舊式的劍桿織機(jī)進(jìn)行改造，將原有的劍桿改換成可以開(kāi)閉口的鱷魚夾，以便夾取緯料，實(shí)現(xiàn)引緯。該織機(jī)的卷取送經(jīng)機(jī)構(gòu)仍然為落后的消極式機(jī)械式卷取送經(jīng)機(jī)構(gòu)，加工誤差和機(jī)械磨損較大，控制精度不高；對(duì)緯密等織造參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)需調(diào)換齒輪、彈簧等，操作不便；動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，限制了織機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)[2-4]；對(duì)于選緯方式仍然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要擋車工人根據(jù)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)的要求，親自選取和喂入緯料，對(duì)工人的專業(yè)素質(zhì)要求很高，造成人力耗費(fèi)大，成本高，工作效率低等問(wèn)題。目前，編織簾產(chǎn)品主要出口歐美，且需求量越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也正在逐漸發(fā)展，產(chǎn)品供不應(yīng)求，因此，對(duì)編織簾織機(jī)的升級(jí)改進(jìn)具有重大的實(shí)際意義。

本文針對(duì)編織簾織機(jī)自動(dòng)化水平低，主要包括無(wú)法自動(dòng)選取緯料、緯密及經(jīng)紗張力不勻等問(wèn)題進(jìn)行探索，通過(guò)對(duì)物料特征、自動(dòng)選緯要求以及產(chǎn)品工藝的分析研究，自主研發(fā)設(shè)計(jì)了一種將緯料的存放、篩選、選取、輸送集于一體的自動(dòng)選緯裝置，以及對(duì)卷取送經(jīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行配套升級(jí)。

1 編織簾織機(jī)的改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

編織簾織機(jī)改進(jìn)的主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)單根緯料的自動(dòng)選取并可以及時(shí)完成輸送過(guò)程，方便引緯。本文方案主要增加了緯料的自動(dòng)選取裝置，并將原有的機(jī)械式卷取送經(jīng)機(jī)構(gòu)更換為電子卷取送經(jīng)系統(tǒng)。緯料的自動(dòng)選取裝置取代了傳統(tǒng)的人工選緯，提高了織機(jī)的自動(dòng)化水平；電子卷取送經(jīng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)變緯密織造，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，控制精確。

1.1 自動(dòng)選緯裝置機(jī)構(gòu)組成

根據(jù)緯料特征，可以將緯料大致分為硬質(zhì)緯料和軟繩狀緯料2種。由于2種緯料特征差別太大，故本文針對(duì)2種不同的緯料分別設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的自動(dòng)選緯裝置：硬質(zhì)緯自動(dòng)選緯裝置和軟繩狀緯料自動(dòng)選緯裝置。

1.1.1 硬質(zhì)緯自動(dòng)選緯裝置

硬質(zhì)緯自動(dòng)選緯裝置的主要目的是對(duì)大長(zhǎng)徑比硬質(zhì)緯料的自動(dòng)選取，擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)可將堆集放置的硬質(zhì)緯料進(jìn)行振動(dòng)，使其頭端變得松散，便于選料槽實(shí)現(xiàn)對(duì)單根緯料的選取，同時(shí)，緯料輸送機(jī)構(gòu)會(huì)即時(shí)將已選出的緯料送入引緯鱷魚夾中，達(dá)到目的地后織機(jī)完成織造的其他動(dòng)作。

硬質(zhì)緯自動(dòng)選緯裝置主要部件為選料機(jī)構(gòu)、檢測(cè)傳感器、緯料輸送機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)、料槽支撐架等，使用SolidWorks軟件建立三維模型如圖1所示。

圖1 硬質(zhì)緯自動(dòng)選緯裝置Fig.1 Automatic selection device of hard weft

擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)是由擺動(dòng)桿、偏心軸、連接桿、驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)以及電動(dòng)機(jī)座構(gòu)成，如圖2所示。擺動(dòng)桿呈“人”字形，有助于松散緯料；通過(guò)連接桿將擺動(dòng)桿與偏心軸相連，偏心軸嵌套于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸之上，構(gòu)成了四連桿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)擺桿左右擺動(dòng)，擊打緯料，達(dá)到篩選目的。

1—擺動(dòng)桿；2—擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)座；3—連桿；4—偏心軸；5—擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)。圖2 擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)Fig.2 Swing screening mechanism

選料機(jī)構(gòu)是由1組選料槽和擋板構(gòu)成，緯料輸送機(jī)構(gòu)是由1組傳動(dòng)軸、1組同步齒輪、軸承座以及送料電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，如圖3所示。

1—選料槽座；2—選料槽；3—傳動(dòng)軸。圖3 選料機(jī)構(gòu)Fig.3 Mechanism of material selection

選料槽的2個(gè)選料槽座底面有一矩形凹槽用于容納圓盤，分別通過(guò)沉孔螺釘固定于軸承座上方，構(gòu)成V型料槽，V型料槽底部留有一定間隙，便于物料下落，且前端的間隙距離大于后端的間隙距離，起到物料導(dǎo)入的作用；擋板通過(guò)螺釘固定于選料槽前端，起到防止多余的緯料擠出作用；U型檢測(cè)傳感器分別固定于軸承座的前后兩端，高度相等且保證單根剛好落入其檢測(cè)范圍之內(nèi)；傳動(dòng)軸上端呈圓盤狀，且沿豎直方向向圓盤內(nèi)側(cè)切除部分實(shí)體，截面呈矩形；傳動(dòng)軸中部通過(guò)軸承嵌套于軸承座內(nèi)；傳動(dòng)軸下端為圓柱狀，方便通過(guò)螺釘固定同步齒輪；初始階段2個(gè)圓盤的矩形截面相對(duì)且位于選料槽的正下方，保證只能輸送單根物料；軸承座和送料電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)沉孔螺釘固定于底座之上，從而連接于織機(jī)上。

1.1.2 軟繩狀緯料自動(dòng)選緯裝置

軟繩狀緯料自動(dòng)選緯裝置主要目的是將1種連續(xù)不斷的軟繩狀緯料自動(dòng)引入鱷魚夾中，取代人工喂入，方便引緯。其主要由擺桿、單動(dòng)氣缸、支撐墻板、短連桿、連接板、支撐座組成，如圖4所示。

1—擺桿；2—短連桿；3—單動(dòng)氣缸；4—支撐墻板；5—連接板；6—支撐座。圖4 軟繩狀緯料自動(dòng)選緯裝置Fig.4 Automatic selection device of soft rope weft

1.2 工作原理

在單片機(jī)的控制下，當(dāng)料槽底端固定的傳感器無(wú)信號(hào)接收時(shí)，擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)會(huì)以一定頻率開(kāi)始左右擺動(dòng)，使得纏結(jié)的物料變得松散，位于選料槽的物料一端會(huì)在重力和相互擠壓的作用下落入選料槽的間隙，同時(shí)落入2個(gè)傳動(dòng)軸圓盤端矩形截面切口相對(duì)的間隙中，此時(shí)緯料也正好落入傳感器檢測(cè)范圍內(nèi)，主控制器接收到傳感器的A/D信號(hào)變化后，啟動(dòng)送料電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)同步齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，兩圓盤會(huì)反向旋轉(zhuǎn)，由于切口與圓周存在的半徑差，使得物料受到擠壓，通過(guò)摩擦力從而將物料向前輸送，實(shí)現(xiàn)單根緯料的自動(dòng)選取。

當(dāng)需要軟繩狀緯料時(shí)，硬質(zhì)緯料選取裝置的送料裝置會(huì)暫停工作，選料裝置還會(huì)繼續(xù)工作。連接擺桿的小型單動(dòng)氣缸工作，使得擺桿擺動(dòng)一定角度，從而將穿套于擺桿末端圓環(huán)內(nèi)的軟繩緯料帶入鱷魚夾中，與此同時(shí)，用于切斷軟繩緯料的刀片在氣缸帶動(dòng)下上升，當(dāng)鱷魚夾開(kāi)始引緯時(shí)，緯料會(huì)剛好滑過(guò)刀片而被切斷，實(shí)現(xiàn)單根緯料的引入。

編織簾所用緯料包括硬質(zhì)緯料和軟繩狀緯料，寬度或直徑較大，而且緯料排列方式多樣，不適合采用連續(xù)式的卷取方式，因此，本文采用間歇式的卷取方式，根據(jù)不同花型的要求，通過(guò)顯示界面設(shè)定1個(gè)周期每緯卷取伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，配合打緯運(yùn)動(dòng)，每打1緯便卷取1次，實(shí)現(xiàn)間歇式的卷取，精確地控制緯密。同時(shí)，送經(jīng)控制部分采用二重負(fù)反饋閉環(huán)控制：第1反饋為伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)光電編碼器獲得伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信息，以速度反饋控制方式達(dá)到高精度控制要求；第2反饋閉環(huán)為經(jīng)紗張力控制，經(jīng)紗S型應(yīng)力傳感器輸出的平均值，與預(yù)先設(shè)定的張力給定值進(jìn)行比較，根據(jù)張力偏差來(lái)調(diào)節(jié)送經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，保持經(jīng)紗張力穩(wěn)定。

2 關(guān)鍵部件力學(xué)分析及參數(shù)設(shè)計(jì)

編織簾緯料種類多樣，為研究方便，本文主要選取直徑D1=2.2 mm的硬質(zhì)緯料竹絲和直徑D2=5 mm 的軟繩狀緯料作為研究對(duì)象， 其他規(guī)格緯料引緯方式與其同理。

2.1 擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)

用于松散物料的擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)的效率直接影響著織機(jī)車速，至關(guān)重要，其主要利用四連桿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的原理[5-7]，如圖5所示。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲柄P′M′繞圓心P′轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿MM′帶動(dòng)搖桿PM沿圓弧QN擺動(dòng)，PQ、PN分別為搖桿PM的左、右極限位置。

設(shè)∠QPP′=β，∠NPP′=γ，PM=a，MM′=b，M′P′=c，P′P=d，則在△QPP′中，QP′=b+c，PQ=a，PP′=d，由余弦定理得到：

同理，在△NPP′中

圖5 擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)原理圖Fig.5 Schematic diagram of swing screening mechanism

圖6 緯料受力分析圖Fig.6 Force analysis diagram of weft-material

擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)的主要部件尺寸包括擺桿上、下段的角度差Δθ、擺角θ0、搖桿長(zhǎng)度LPM、曲柄長(zhǎng)度LP′M′，以及連桿長(zhǎng)度LMM′。在擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)中，調(diào)整擺動(dòng)角度θ0主要是調(diào)整曲柄P′M′和連桿MM′的長(zhǎng)度，目前受到左、右2根料槽撐桿的限制，結(jié)合上述分析以及初步試驗(yàn)，設(shè)計(jì)搖桿長(zhǎng)度LPM=25 mm，曲柄長(zhǎng)度LP′M′=8 mm，連桿LMM′=70 mm，所以擺角為θ0=32°，擺桿上段與豎直中心線的夾角為θ1=16°，擺桿下段與豎直中心線的夾角為θ2=22.5°，角度差Δθ=6.5°，同時(shí)，經(jīng)過(guò)多次實(shí)際測(cè)試，擺動(dòng)篩選機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速V=150 r/min較為合適。

2.2 硬質(zhì)緯料輸送機(jī)構(gòu)

緯料輸送主要是通過(guò)一對(duì)特殊形狀傳動(dòng)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，與緯料之間產(chǎn)生擠壓，從而將緯料送出。當(dāng)送料電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在4個(gè)同步齒輪的傳動(dòng)作用下，傳動(dòng)軸分別以相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使夾在其中的緯料受到一定擠壓，從而在摩擦力的作用下被向前輸送出去。

輸送過(guò)程緯料運(yùn)動(dòng)受力分析如圖7所示。此時(shí)緯料的受力主要分2個(gè)階段：1)當(dāng)單根緯料成功落入選料槽口底部后，傳動(dòng)軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)傳動(dòng)軸處于剛接觸到緯料的臨界狀態(tài)時(shí)，受力分析如圖7(a)所示，緯料兩邊分別受到傳動(dòng)軸的擠壓力F1、F2，將其正交分解可知，緯料會(huì)在沿緯料方向分力的作用下向前運(yùn)動(dòng)；2)當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)臨界狀態(tài)后，緯料的受力分析如圖7(b)所示，由于圓盤被切除部分截面間距小于圓盤間距，形成半徑差，緯料兩側(cè)分別受到擠壓力P1、P2發(fā)生形變，在摩擦力f1、f2合力的共同作用下向前運(yùn)動(dòng)(由于緯料受力對(duì)稱，所以圖中僅標(biāo)出左圓盤對(duì)緯料的作用力)。

圖7 緯料運(yùn)動(dòng)受力分析圖Fig.7 Force analysis diagram of weft-material movement. (a) Stress state Ⅰ; (b) Stress state Ⅱ

結(jié)合以上受力分析，參數(shù)設(shè)計(jì)需滿足以下3點(diǎn)要求：不損傷緯料(不影響織物成色)；每次僅輸送單根緯料；輸送穩(wěn)定。

經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，初步選取了硬質(zhì)緯自動(dòng)選緯裝置的安裝位置，設(shè)計(jì)鱷魚夾夾持緯料的長(zhǎng)度L1= 30 mm，緯料從選料槽出料口輸出的距離L2=150 mm，從而初步設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸上端圓盤直徑d1=24 mm，周長(zhǎng)C=150.79 mm。考慮到緯料自身的彈性回復(fù)能力，為不損傷緯料，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)際試驗(yàn)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸之間的距離d2=50 mm，傳動(dòng)軸沿豎直方向向圓盤內(nèi)側(cè)切除部分實(shí)體后截面間距d3=4 mm，所切除實(shí)體寬度d4=1 mm，此時(shí)緯料被擠壓的形變量d5=0.2 mm。再次計(jì)算圓盤的實(shí)際輸送長(zhǎng)度L3=137.34 mm，為保證夾持量，故將該裝置初步選取的安裝位置向前移動(dòng)C-L3=13.45 mm。另外，設(shè)計(jì)圓盤厚度H=3 mm，圓盤底面與底座間距d6=0.2 mm，使得圓盤不僅與緯料中心相切，而且不會(huì)夾持2根緯料，保證了每次僅輸送單根緯料。

當(dāng)傳動(dòng)軸中心間距確定之后，固定于傳動(dòng)軸下端的同步齒輪的中心距即為d2，因?yàn)辇X輪尺寸相同，為實(shí)際的加工方便，所以設(shè)計(jì)單個(gè)齒輪的分度圓直徑d=55 mm，設(shè)定齒輪的模數(shù)m=2.5，所以由文獻(xiàn)[5]中公式可知，齒輪齒數(shù)z=20，齒距p=7.8 mm。

(1)

式中：d為分度圓直徑，mm；p為齒距，mm；m為模數(shù)；z為齒數(shù)。

2.3 軟繩狀緯料擺動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)

軟繩狀緯料擺動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)原理如圖8所示。其中圖8(a)、(b)分別為該機(jī)構(gòu)在織機(jī)上安裝的相對(duì)位置俯視圖和正視圖。圖8(a)中虛線O1DE表示軟繩狀緯料初始位置，O1為織口與布邊的交點(diǎn)，緯料在該點(diǎn)可視為固定點(diǎn)，D點(diǎn)為連續(xù)緯料穿過(guò)擺動(dòng)桿OD上的圓環(huán)，E點(diǎn)為軟繩狀緯料張力施加點(diǎn)。擺動(dòng)桿OD在氣缸的伸縮運(yùn)動(dòng)下以O(shè)點(diǎn)為擺動(dòng)中心發(fā)生擺動(dòng)，在不觸碰到鱷魚夾的前提下，為保證引緯鱷魚夾可以?shī)A住緯料，擺動(dòng)桿OD頭端的圓環(huán)需擺動(dòng)到O1A的延長(zhǎng)線AB上；∠O1CE的大小關(guān)系到緯料在引緯過(guò)程中與圓環(huán)的摩擦程度，∠O1CE越大，緯料在引緯過(guò)程中與圓環(huán)接觸所受摩擦越??；∠O1CE越小，緯料在引緯過(guò)程中與圓環(huán)接觸所受摩擦越大，所以選取EC段與硬質(zhì)緯料選緯裝置接觸的臨界位置。

圖8 軟繩狀緯料擺動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)原理圖Fig.8 Schematic diagram of soft rope weft swing conveyor mechanism. (a) Planform; (b) Front view

由于織機(jī)本身的機(jī)構(gòu)位置限制，需要實(shí)際測(cè)量選定參數(shù)。為方便計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)圖，KH為△CDF的中位線，經(jīng)過(guò)測(cè)量可得到當(dāng)∠CDF=20°時(shí)，CD位置較為合適，所以LCD=105.50 mm，LFD=98.37 mm。

單動(dòng)氣缸動(dòng)程s=15 mm，由弧長(zhǎng)計(jì)算公式為

L=αR

(2)

式中：L為弧長(zhǎng)，mm；α為圓心角度數(shù)，rad；R為半徑，mm。

因?yàn)閿[動(dòng)桿的擺角α較小，所以將擺動(dòng)桿擺動(dòng)過(guò)程中所形成的弧F′D′的長(zhǎng)度近似等于所對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)s，由式(1)可得：

(3)

又

(4)

所以

(5)

為保證物料可以擺入夾口，圓弧FD的最低點(diǎn)應(yīng)經(jīng)過(guò)夾口的中心，同時(shí)氣缸需滿足小動(dòng)程帶動(dòng)擺動(dòng)搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)大擺角的要求，為擺動(dòng)搖桿提供足夠的擺動(dòng)空間，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量與多次試驗(yàn)后，結(jié)合式(2)～(4)，選定ROD′=25.5 mm，ROD=171 mm，從而得到LFD=100.60 mm，α=33.70°。

3 控制方案

3.1 織機(jī)工作周期設(shè)計(jì)

編織簾的緯料不同于普通紗線，所以織機(jī)的車速就受到一定的限制，為研究方便，本文選用的織機(jī)為兩頁(yè)綜框，使用氣缸開(kāi)口，利用二位三通道電磁閥來(lái)控制氣缸的伸縮，從而實(shí)現(xiàn)綜框的上下運(yùn)動(dòng)，即開(kāi)口運(yùn)動(dòng)。圖9示出編織簾織機(jī)五大運(yùn)動(dòng)的時(shí)間配合周期圖。

圖9 織機(jī)工作周期圖Fig.9 Work periodogram of loom. (a) Opening; (b) Weft insertion; (c) Beating up weft; (d) Weft feeding and selection

在編織之前，擋車工人首先將大長(zhǎng)徑比的硬質(zhì)物料一端整齊地抵住擋板2，放入一對(duì)選料槽座1組成的選料槽之中，待織機(jī)啟動(dòng)后，設(shè)定工藝參數(shù)，然后織機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。由圖9可以看出，首次運(yùn)行時(shí)，在0～t1(0.1 s)內(nèi)，織機(jī)開(kāi)口，即一頁(yè)綜框上升，一頁(yè)綜框下降，形成織口等待緯料的引入；在t2～t3(1 s)內(nèi)，引緯鱷魚夾會(huì)從織機(jī)左端運(yùn)動(dòng)到右端，準(zhǔn)備夾持緯料；在t3～t4(1 s)內(nèi)，引緯鱷魚夾靜止，夾口張開(kāi)，同時(shí)送料裝置會(huì)將緯料喂入；t4～t5(1 s)內(nèi)引緯鱷魚夾夾持緯料穿過(guò)織口，完成引緯；t5～t6(0.1 s)內(nèi)，主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)連桿打緯機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)打緯；待打緯結(jié)束后，引緯鱷魚夾會(huì)從織機(jī)左端運(yùn)動(dòng)到右端，準(zhǔn)備夾持緯料，開(kāi)始下一周期工作。

3.2 選料控制方案設(shè)計(jì)

本文采用STC型單片機(jī)作為核心控制器，為保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，硬質(zhì)緯料選料控制系統(tǒng)使用 2個(gè) U型微型光電傳感器作為信號(hào)反饋原件，分別安裝于選料槽的前后兩端，后置傳感器1和前置傳感器2。采用PM-K45型U型微型光電傳感器，檢測(cè)距離為 6 mm，大于選料槽之間的距離，不影響物料下落；最小檢測(cè)物體為0.8 mm×1.2 mm不透明體，小于緯料直徑2.2 mm，滿足使用要求；同時(shí)，該傳感器采用獨(dú)特的整體成型法使得檢測(cè)面和主體之間沒(méi)有任何間隙，大大減少了因水滴飛濺、灰塵等造成故障的可能性。選緯控制思路流程圖如圖10所示。

圖10 選緯控制流程圖Fig.10 Control flow chart of weft selection

由圖10可知，緯料篩選機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由后置傳感器1的信號(hào)變化控制。緯料未落入選料槽底部時(shí)，后置傳感器1指示燈處于點(diǎn)亮狀態(tài)，控制篩選的伺服電動(dòng)機(jī)工作；當(dāng)緯料下落成功后，后置傳感器1間的對(duì)射光線受到物料遮擋，指示燈處于熄滅狀態(tài)，控制篩選的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器會(huì)接收到后置傳感器1所發(fā)生的信號(hào)改變，停止電動(dòng)機(jī)工作，物料等待輸送，所以緯料的篩選過(guò)程并不受織機(jī)其他動(dòng)作的影響。

3.3 卷取送經(jīng)控制方案設(shè)計(jì)

卷取和送經(jīng)是織機(jī)五大運(yùn)動(dòng)的2大關(guān)鍵部分，關(guān)系到織物的緯密和經(jīng)紗上機(jī)張力。本文針對(duì)編織簾所用的特殊緯料，設(shè)計(jì)了配套的間歇式控制方法。首先，通過(guò)對(duì)不同編織簾產(chǎn)品的緯密要求進(jìn)行分析，確定對(duì)應(yīng)緯料的每緯卷取量；然后，織機(jī)開(kāi)始工作之前，通過(guò)人機(jī)界面提前輸入織物的緯密。每次打緯，以單片機(jī)為核心控制器的控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的緯密參數(shù)控制伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卷取軸轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)變緯密織造[8]。

在織機(jī)工作時(shí)，經(jīng)紗張力會(huì)受開(kāi)口、打緯、緯密、織軸直徑、織機(jī)速度和張力設(shè)定值等多種非線性因素的影響，能否將張力變化控制在一定范圍內(nèi)，直接關(guān)系到織物質(zhì)量的好壞。電子送經(jīng)系統(tǒng)的張力檢測(cè)系統(tǒng)采用應(yīng)力傳感器信號(hào)檢測(cè)采集方式以及雙后梁的結(jié)構(gòu)，經(jīng)紗主要通過(guò)固定后梁、活動(dòng)后梁等進(jìn)入織口，這樣經(jīng)紗在活動(dòng)后梁上形成的包角相對(duì)穩(wěn)定，可以避免經(jīng)軸從滿軸到空軸的影響，增加了經(jīng)紗張力的穩(wěn)定性[9-10]。同時(shí)，由于編織簾織機(jī)車速較慢，經(jīng)紗放送裝置有足夠的時(shí)間調(diào)節(jié)經(jīng)紗張力，電子送經(jīng)系統(tǒng)的控制思路流程圖如圖11所示。

圖11 電子送經(jīng)系統(tǒng)控制流程圖Fig.11 Control flow chart of electronic let-off system

4 編織簾織機(jī)實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試

在完成天然材料編織簾織機(jī)的整機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，為驗(yàn)證其工作情況，本文針對(duì)簡(jiǎn)單的天然材料編織簾品種進(jìn)行上機(jī)試驗(yàn)。試驗(yàn)分3個(gè)品種，每個(gè)品種選用100根竹絲和一種若干連續(xù)軟繩狀緯料，緯料規(guī)格如表1所示。產(chǎn)品組織設(shè)計(jì)為緯向一硬一軟交替織造。經(jīng)過(guò)上機(jī)測(cè)試，硬質(zhì)桿狀緯料自動(dòng)選緯裝置運(yùn)行良好，軟繩狀緯料自動(dòng)送緯裝置可以準(zhǔn)確地完成緯料的輸送，織機(jī)的電子卷取送經(jīng)機(jī)構(gòu)基本可實(shí)現(xiàn)織造要求，但仍需要后續(xù)進(jìn)一步調(diào)試，最后織機(jī)對(duì)每一品種完成200緯的織造共用時(shí)約420 s，效率約為30緯/min，效果較為理想。

表1 上機(jī)試驗(yàn)品種規(guī)格表Tab.1 Variety specification table for on-board test

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)編織簾織機(jī)存在的問(wèn)題，自主研發(fā)設(shè)計(jì)了一種將緯料的存放、篩選、選取、輸送集于一體的自動(dòng)選緯裝置，通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，確定了各關(guān)鍵零件合理的參數(shù)及結(jié)構(gòu)；并利用SolidWorks軟件自動(dòng)生成的相應(yīng)二維圖紙，進(jìn)行零件的加工和裝配，搭建了自動(dòng)選緯裝置，對(duì)下一步進(jìn)行各種影響自動(dòng)選緯裝置性能參數(shù)的試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)；利用電子卷取送經(jīng)系統(tǒng)取代了現(xiàn)有的機(jī)械式卷取送經(jīng)機(jī)構(gòu)，可解決織物緯密不勻、經(jīng)紗張力不勻等問(wèn)題，提高織物質(zhì)量；結(jié)合織造工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)了整機(jī)的控制方案，提升編織簾織機(jī)的自動(dòng)化水平。