郭明瑞 高衛(wèi)東
(江南大學(xué),江蘇無錫,214122)
紡織工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中,環(huán)錠細(xì)紗機(jī)起步時(shí)間早,技術(shù)發(fā)展較為成熟,市場(chǎng)占有率高,是目前主要的紡紗設(shè)備。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì),全球仍有80%以上的細(xì)紗紡紗設(shè)備為環(huán)錠細(xì)紗機(jī),而我國作為最大的紗線生產(chǎn)國,環(huán)錠紡紗錠的保有量過億錠,約占全球總量的一半。但是,環(huán)錠紡受其非自由端紡紗原理的限制,加捻過程與卷繞過程無法分離,其卷裝容量較小,且加捻過程存在紡紗氣圈,使得紡紗張力較大,限制了紡紗速度的大幅度提升。近年來,自由端紡紗技術(shù)得益于加捻過程與卷繞過程獨(dú)立進(jìn)行,紡紗速度明顯高于環(huán)錠紡,得到了迅猛發(fā)展,其中轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)和噴氣渦流紡技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)規(guī)模的紡紗市場(chǎng)。當(dāng)然,環(huán)錠紡雖然紡紗速度較低,但其加捻過程紗線兩端受握持,對(duì)纖維原料的品種和長(zhǎng)度適應(yīng)性好,所紡號(hào)數(shù)范圍廣,同樣具有自身的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),在一定時(shí)期仍將占據(jù)較大的紡紗市場(chǎng)份額。
當(dāng)前環(huán)錠細(xì)紗機(jī)制造水平居于領(lǐng)先地位的國外紡機(jī)公司,仍然為環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的技術(shù)提升而努力。國內(nèi)紡機(jī)公司近幾年發(fā)展速度同樣較快,無論是細(xì)紗機(jī)錠數(shù)、自動(dòng)化水平、紡紗質(zhì)量和設(shè)備可靠性方面都得到了顯著提升,與國外高水平細(xì)紗機(jī)的差距越來越小。同時(shí),印度朗維公司的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)水平也有明顯進(jìn)步。近年來,環(huán)錠細(xì)紗機(jī)技術(shù)的顯著進(jìn)步是自動(dòng)化水平的提升,而這一進(jìn)步主要源于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,為今后進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率、減少用工數(shù)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度提供支撐,以維持環(huán)錠紡技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[1-3]。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù),具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)。本文將對(duì)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)數(shù)控技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用作以系統(tǒng)梳理與分析。
國產(chǎn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的發(fā)展大致可分為五個(gè)階段。
第一代:新中國建立初期,1954 年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的1291、1301 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī),牽伸倍數(shù)14 倍~20 倍。20 世紀(jì)60 年代對(duì)1291 型細(xì)紗機(jī)進(jìn)行了改進(jìn),將重力加壓改為前、中羅拉杠桿加壓,大鐵輥改為磁性輥,采用分離式彈性支承高速錠子,牽伸倍數(shù)提升至40 倍。
第二代:在紡紗實(shí)踐中,對(duì)細(xì)紗機(jī)的原料適紡性提出了新的要求,研究人員經(jīng)過對(duì)牽伸機(jī)構(gòu)的改造,于1965 年開發(fā)出A512 型細(xì)紗機(jī),達(dá)到408錠/臺(tái),采用三羅拉長(zhǎng)短膠圈牽伸、彈簧擺動(dòng)銷,牽伸倍數(shù)擴(kuò)大至10 倍~50 倍。1974 年,推出A513型,錠數(shù)增加至480 錠/臺(tái),所紡紗線產(chǎn)品質(zhì)量有了更大提升。
第三代:20 世紀(jì)80 年代后期,相繼開發(fā)出FA502 型、FA503 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī),實(shí)現(xiàn)了羅拉中心距可調(diào),改善了對(duì)不同長(zhǎng)度纖維的適紡性,可紡棉纖維和中長(zhǎng)纖維。前三代環(huán)錠細(xì)紗機(jī)主要是對(duì)牽伸裝置進(jìn)行改進(jìn),并未對(duì)細(xì)紗機(jī)的橫斷面、結(jié)構(gòu)、縱向布局等方面有較大改進(jìn)。
第四代:改革開放以來,我國工業(yè)高速發(fā)展,國外先進(jìn)紡機(jī)制造技術(shù)不斷引進(jìn),國產(chǎn)細(xì)紗機(jī)進(jìn)入了快速發(fā)展階段,以集體落紗長(zhǎng)車為代表的新機(jī)型使細(xì)紗機(jī)錠數(shù)規(guī)模有了顯著提升,各細(xì)紗機(jī)生產(chǎn)公司推出了多型集體落紗長(zhǎng)車,有F1510 型、JWF1532 型、EJM128JL 型、TH578 型、DTM139型、ZJ798型、BS562型、SXF1599A 型和TM5263E型等。
第五代:以全數(shù)控技術(shù)為標(biāo)志的細(xì)紗機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)細(xì)紗機(jī),自動(dòng)化水平有了質(zhì)的飛躍,如JWF1580 型、BS598EM 型、TH598J 型等。
2.1.1 主電機(jī)節(jié)能技術(shù)
電機(jī)一直是工業(yè)用電大戶,傳統(tǒng)的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)均由一臺(tái)主電機(jī)作為主傳動(dòng)的動(dòng)力源,驅(qū)動(dòng)錠子旋轉(zhuǎn)、羅拉牽伸、鋼領(lǐng)板升降等動(dòng)作。在紡織業(yè)早期,主電機(jī)為單轉(zhuǎn)速電機(jī),只能以恒定速度運(yùn)行,無法實(shí)現(xiàn)變速;后來有雙轉(zhuǎn)速電機(jī)的出現(xiàn),但變速范圍仍然限制較大,直至變頻技術(shù)在細(xì)紗機(jī)主電機(jī)上的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了細(xì)紗機(jī)錠速范圍和變化模式的靈活配置,在優(yōu)化紡紗錠速的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗[4-6]。細(xì)紗機(jī)的工作環(huán)境對(duì)電機(jī)的要求是發(fā)熱少、散熱好、效率高。目前,細(xì)紗機(jī)主軸電機(jī)由原來的三相異步電機(jī)改為永磁同步電機(jī),在保證設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)降低能源消耗,增加設(shè)備使用壽命。永磁同步電機(jī)的定子為三相對(duì)稱繞組,與三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)相同,轉(zhuǎn)子上置有磁鋼,在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子上沒有電阻損耗,另外,由于永磁電機(jī)的磁場(chǎng)由永磁體產(chǎn)生,不需定子中的無功勵(lì)磁電流,通過合理設(shè)計(jì)可以使電機(jī)定子繞圈中的電流顯著降低,繞組銅耗明顯減小,達(dá)到減少總能耗、提高效率的目的。
瑞士立達(dá)G38 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)采用西門子IE4永磁變頻電機(jī),效率比先前使用的IE3 電機(jī)高3%,比IE1 電機(jī)高14%。同時(shí),IE4 主電機(jī)驅(qū)動(dòng)專為高速運(yùn)行設(shè)計(jì),以達(dá)到節(jié)能效果[7]。除G38型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)外,印度朗維公司的LRJ9SX 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)也采用IE4 永磁變頻電機(jī)[8]。
2.1.2 電子牽伸技術(shù)
傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的牽伸機(jī)構(gòu)是由主電機(jī)通過齒輪箱傳動(dòng),各羅拉之間的速比通過改變齒輪齒數(shù)配比來調(diào)整實(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)繁瑣,變換工藝耗時(shí)。采用伺服或變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制細(xì)紗機(jī)的牽伸羅拉運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)提高細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)化水平有重要意義[9-11]。細(xì)紗機(jī)牽伸機(jī)構(gòu)包括左、右兩側(cè),每側(cè)由前、中、后3根羅拉構(gòu)成,電子牽伸就是將前、中、后3 根羅拉采用3 個(gè)獨(dú)立的伺服或變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)總牽伸倍數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)的數(shù)字化控制,無需再更換牽伸傳動(dòng)齒輪,同時(shí)在一定意義上實(shí)現(xiàn)了牽伸倍數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)。而細(xì)紗機(jī)驅(qū)動(dòng)單元數(shù)量的配置通常跟全機(jī)錠數(shù)相關(guān),對(duì)于600 錠以下的短車,通常采用車頭單側(cè)傳動(dòng);1 200 錠左右的細(xì)紗機(jī)通常分為兩段,采用車頭、車尾兩側(cè)傳動(dòng);而1 800 錠左右的細(xì)紗機(jī)多分為三段,采用車頭、中部(1/3 位置)、車尾三處傳動(dòng)。
瑞士立達(dá)G38 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的電子牽伸系統(tǒng)FLEXIdraft 采用變頻控制電機(jī),另外其配置的FLEXIstart 裝置還可實(shí)現(xiàn)牽伸系統(tǒng)的分段啟停,這樣可提高機(jī)器啟動(dòng)的效率。根據(jù)機(jī)器的長(zhǎng)度,只需開啟機(jī)器的1/4 或1/2。德國青澤ZR72XL型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)采用了DraftBox 封裝式電子牽伸驅(qū)動(dòng)裝置,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完全密封設(shè)計(jì),無需清潔或?qū)X輪加油潤(rùn)滑,便于維護(hù)保養(yǎng)。
目前,電子牽伸技術(shù)面臨的難點(diǎn)主要是紡紗過程中,中途停車與再啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生紗線短片段粗、細(xì)節(jié)問題,這是由于電子牽伸裝置的前、中、后羅拉的伺服電機(jī)獨(dú)立,其運(yùn)行過程中的轉(zhuǎn)速和扭矩差異較大,部分電子牽伸裝置的啟動(dòng)和停止過程中各列羅拉的加、減速比例很難保持完全一致。并且這種由于中途停車與再啟動(dòng)所產(chǎn)生的紗線短片段粗、細(xì)節(jié)在后道絡(luò)筒工序的處理難度較大。
2.1.3 錠子羅拉掉電同步停車技術(shù)
由于全數(shù)控細(xì)紗機(jī)的羅拉與錠子分離傳動(dòng),在突發(fā)停電時(shí),兩者慣性差異較大,羅拉與錠子容易出現(xiàn)停車不同步的情況,造成全車斷頭。這一問題通過直流共母線技術(shù)得到了解決,實(shí)現(xiàn)多電機(jī)斷電同步停車及短時(shí)電壓波動(dòng)不斷紗。直流共母線掉電同停技術(shù)是采用主變頻器負(fù)載主軸,將機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)化為電能負(fù)載,在停電時(shí),主電機(jī)反向作為發(fā)電機(jī)發(fā)電,通過直流共母線技術(shù)為錠子、羅拉、鋼領(lǐng)板的驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供所需電能,實(shí)現(xiàn)斷電同停,在突發(fā)停電情況下最大程度保持紗線不斷。
卷繞成形機(jī)構(gòu)是環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的主要機(jī)構(gòu)之一,傳統(tǒng)的細(xì)紗機(jī)卷繞成形都是通過機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械式的卷繞成形機(jī)構(gòu)有以下缺點(diǎn):機(jī)械部件配置參數(shù)固定,無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)性變換卷繞參數(shù);調(diào)整工藝參數(shù)時(shí),需更換部件,工作量大,停機(jī)時(shí)間長(zhǎng);機(jī)械凸輪運(yùn)行過程存在桃尖沖擊、桃底停頓等缺陷,凸輪磨損會(huì)造成桃尖和桃底部分紗線堆積,后續(xù)管紗絡(luò)筒高速退繞易出現(xiàn)脫圈和滑塌現(xiàn)象。數(shù)控電子卷繞成形技術(shù)很好地解決了上述問題,該技術(shù)的應(yīng)用使得紡紗成形變得簡(jiǎn)單,與傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)相比,采用伺服驅(qū)動(dòng)后,可以通過數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)各種經(jīng)典凸輪曲線,最優(yōu)化紡紗過程的鋼領(lǐng)板運(yùn)動(dòng)規(guī)律,對(duì)于各品種紗線的管紗成形可以設(shè)置最優(yōu)化的成形曲線,優(yōu)化管紗卷裝容量和高速退繞性能[12-13]。使管紗成形工藝變得更加靈活,無需對(duì)機(jī)械組件進(jìn)行變化,還消除了機(jī)械結(jié)構(gòu)磨損所帶來的機(jī)器維護(hù)成本。
細(xì)紗機(jī)落紗是生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一,人工落紗工作強(qiáng)度高、效率低。隨著細(xì)紗機(jī)向“長(zhǎng)車化”發(fā)展,數(shù)控集體落紗技術(shù)對(duì)提高細(xì)紗機(jī)自動(dòng)化水平、降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度、減少用工,有重要作用[14]。目前,各廠家的細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車均配備數(shù)控集體落紗裝置。數(shù)控集體落紗技術(shù)涉及電氣、機(jī)械、氣動(dòng)和傳感器技術(shù)等。生產(chǎn)過程中,當(dāng)系統(tǒng)接收到落紗信號(hào)后,集體落紗裝置會(huì)將空管插入中轉(zhuǎn)錠位,然后將滿管紗線一次性自動(dòng)拔出,并轉(zhuǎn)移至下方輸送軌道的錠位上,再將中轉(zhuǎn)錠位的空管轉(zhuǎn)移至細(xì)紗機(jī)紡錠上,紡紗重新開始。集體落紗裝置多采用頂部抓管方式,以避免對(duì)紗線造成損傷,落紗效率高,紗線留頭率高,節(jié)約用工。目前,數(shù)控集體落紗時(shí)間可控制在3 min 以內(nèi)。
經(jīng)緯紡機(jī)JWF1580 型細(xì)紗機(jī)配置的數(shù)控集體落紗技術(shù),實(shí)現(xiàn)了1 824 錠長(zhǎng)車精準(zhǔn)快速集體落紗,解決了長(zhǎng)車氣架升降和里外擺運(yùn)動(dòng)一致性問題,傳動(dòng)管采用無間隙連接技術(shù),通過脹套擠壓安裝在兩傳動(dòng)管之間的方式,調(diào)節(jié)螺釘來壓緊傳動(dòng)管脹套,消除各氣架傳動(dòng)管之間的間隙,提高了長(zhǎng)車氣架集體落紗可靠性。并設(shè)計(jì)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)集落氣架,傳動(dòng)效率高,定位準(zhǔn)確,落紗時(shí)間縮短至2.5 min,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、快速落紗。同時(shí)優(yōu)化了滿紗輸送及空管落管技術(shù),空管走管率由28 個(gè)/min提升至最高45 個(gè)/min,滿足了粗號(hào)紗落紗頻繁對(duì)管紗輸送效率的高要求。日本豐田自動(dòng)織機(jī)株式會(huì)社RX300 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)自動(dòng)落紗后的空管走管率為40 個(gè)/min[15]。
細(xì)紗紡紗斷頭是影響生產(chǎn)連續(xù)化的重要因素,目前只能通過人工巡回檢查,發(fā)現(xiàn)斷頭進(jìn)行人工接頭,由于紡紗斷頭具有一定隨機(jī)性,無法預(yù)測(cè),傳統(tǒng)的細(xì)紗機(jī)只能人工按巡回路徑巡查,工作強(qiáng)度高,看臺(tái)數(shù)不多。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)單錠監(jiān)測(cè)技術(shù)是反饋紡紗斷頭、弱捻的有效手段,從原理上主要分為光電式和電磁式,都是通過檢測(cè)鋼絲圈的運(yùn)行情況獲取紡紗信息,進(jìn)而判斷紡紗斷頭和弱捻情況[16]?,F(xiàn)有單錠檢測(cè)裝置多安裝在鋼領(lǐng)板上,紡紗狀態(tài)下實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲圈運(yùn)行狀態(tài),檢測(cè)細(xì)紗斷頭情況,在斷頭處及車頭車尾進(jìn)行燈光提示,可通過電子屏顯示機(jī)臺(tái)斷頭數(shù)量和位置,給予擋車工指引,降低擋車工勞動(dòng)強(qiáng)度,提高看臺(tái)率。同時(shí),基于單錠監(jiān)測(cè)技術(shù),還發(fā)展出粗紗停喂裝置,安裝在后羅拉后方位置,在紡紗斷頭后,粗紗自動(dòng)停喂,有助于節(jié)約原料和生產(chǎn)管理。
單錠監(jiān)測(cè)是細(xì)紗自動(dòng)接頭機(jī)器人的基礎(chǔ),只有準(zhǔn)確獲取斷頭信息,自動(dòng)接頭機(jī)器人才能精確定位實(shí)施接頭操作。細(xì)紗自動(dòng)接頭機(jī)器人是對(duì)細(xì)紗工序自動(dòng)化具有重要意義的一項(xiàng)數(shù)控技術(shù),為實(shí)現(xiàn)細(xì)紗無人值守車間提供了可能[17-18]。目前,環(huán)錠紡細(xì)紗接頭機(jī)器人產(chǎn)品主要由瑞士立達(dá)和西班牙品特兩家公司推出,這兩家公司的產(chǎn)品均具有較高的原創(chuàng)性。例如,瑞士立達(dá)公司推出的自動(dòng)接頭機(jī)器人ROBOspin,可以模仿人工自動(dòng)完成整個(gè)接頭循環(huán),從尋找管紗上的紗線開始,將紗線穿套鋼絲圈、導(dǎo)紗鉤,并采用繞膠輥形式接頭,另外也可以借助輔助紗線實(shí)現(xiàn)空管生頭。該接頭機(jī)器人須在機(jī)器兩側(cè)各配置一臺(tái),從集成單錠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收紗線斷頭信息,發(fā)起接頭操作。
雖然現(xiàn)階段接頭機(jī)器人的技術(shù)難度和設(shè)備成本都較高,影響了其推廣的速度,但面對(duì)企業(yè)招工難的現(xiàn)狀,在機(jī)器換人大背景下,相信細(xì)紗接頭機(jī)器人會(huì)成為必然選擇。
環(huán)錠細(xì)紗機(jī)受加捻卷繞原理的限制,相對(duì)于新型紡紗技術(shù),其紡紗速度處于弱勢(shì)。因此,提升環(huán)錠紡紗速度將長(zhǎng)期伴隨環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的發(fā)展。在現(xiàn)有條件下,通常錠速每提高2 000 r/min 左右,細(xì)紗產(chǎn)能可以提高10 %左右。隨著錠子、鋼領(lǐng)、鋼絲圈等配件為適應(yīng)高速化的發(fā)展,以及氣圈環(huán)等配件的應(yīng)用,為細(xì)紗機(jī)高速化創(chuàng)造了一定條件。雖然,細(xì)紗機(jī)提速后不可避免地會(huì)增加斷頭率,增加對(duì)成紗質(zhì)量和斷頭率的控制難度,但通過進(jìn)一步的工藝優(yōu)化是可以克服的。
在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)高速化發(fā)展方面,德國青澤公司推出的Z72XL 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)[19],設(shè)計(jì)錠速高達(dá)26 000 r/min,是目前設(shè)計(jì)錠速最高的環(huán)錠細(xì)紗機(jī),在部分紗線品種紡紗時(shí),實(shí)際生產(chǎn)速度可達(dá)20 000 r/min,并且單臺(tái)錠數(shù)突破了2 000 錠,達(dá)到了前所未有的2 016 錠,也是目前錠數(shù)最多、機(jī)臺(tái)長(zhǎng)度最長(zhǎng)的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)。瑞士立達(dá)公司的G38型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)設(shè)計(jì)錠速也達(dá)到了25 000 r/min 的高速,生產(chǎn)9.8 tex 機(jī)織紗時(shí),最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)到了22 500 r/min。另外,印度朗維公司的LR9/SX型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)設(shè)計(jì)錠速同樣達(dá)到了25 000 r/min,在設(shè)備高速化上也已經(jīng)達(dá)到了較高水平。隨著國產(chǎn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)器設(shè)計(jì)錠速也在逐步提高,如中國經(jīng)緯紡機(jī)的JWF1580 型、JWF1590 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī),設(shè)計(jì)錠速也達(dá)到了25 000 r/min,國產(chǎn)細(xì)紗機(jī)高速化方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展。幾種環(huán)錠細(xì)紗機(jī)性能參數(shù)對(duì)比如表1所示。
在我國紡織行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型發(fā)展時(shí)期,企業(yè)對(duì)紡織設(shè)備的自動(dòng)化和連續(xù)化要求進(jìn)一步增強(qiáng),所以需要大力發(fā)展自動(dòng)化設(shè)備、聯(lián)合設(shè)備,以減少半制品流通和操作的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率。細(xì)紗工序生產(chǎn)過程涉及到粗紗原料的換裝和管紗成品的下機(jī)與運(yùn)輸,這些環(huán)節(jié)的自動(dòng)化是細(xì)紗工序降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少用工的有效方式。而采用細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車及粗細(xì)絡(luò)聯(lián)是紡紗自動(dòng)化、連續(xù)化的具體表現(xiàn),可以替代運(yùn)輸和落紗的工作。細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車化是降低集體落紗裝置和粗細(xì)絡(luò)聯(lián)成本的有效途徑,目前,新建紗廠多選用配置集體落紗的細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車,以減少用工數(shù)量。而粗細(xì)絡(luò)聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒工序間原料與制品的自動(dòng)化輸送,顯著提高生產(chǎn)效率[20]。
德國青澤公司的Z72XL 型細(xì)紗機(jī)錠數(shù)達(dá)到了2 016 錠,其自動(dòng)落紗系統(tǒng)CoWeMat 可以在2 min 內(nèi)完成整機(jī)臺(tái)全自動(dòng)落紗。同時(shí),瑞士立達(dá)公司的G38 型、日本豐田公司的RX300 型、印度朗維公司的LR9/SX 型,以及中國經(jīng)緯紡機(jī)的JWF1580 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)均達(dá)到了單臺(tái)1 824錠,自動(dòng)落紗時(shí)間都可控制在3 min 內(nèi),代表了環(huán)錠細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車化發(fā)展的方向。
目前細(xì)紗在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟,但是現(xiàn)有的細(xì)紗在線監(jiān)測(cè)技術(shù)所能獲取的紡紗信息仍比較有限,只能獲得紡紗斷頭和弱捻信息,還不能對(duì)紗線質(zhì)量進(jìn)行在線檢測(cè),而對(duì)紗線質(zhì)量的在線檢測(cè)可以提前獲取紗線質(zhì)量信息,為控制紗線質(zhì)量、調(diào)整紡紗工藝、發(fā)現(xiàn)不良錠位提供即時(shí)信息,避免紗線質(zhì)量離線抽樣檢測(cè)的滯后性和難以追溯性。發(fā)展細(xì)紗質(zhì)量在線檢測(cè)技術(shù)對(duì)促進(jìn)紡紗智能化有重要意義,將會(huì)成為未來細(xì)紗機(jī)智能化發(fā)展的必要途徑。細(xì)紗質(zhì)量在線檢測(cè)技術(shù)需要集成傳感器技術(shù)、信號(hào)分析技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、控制技術(shù)和紡紗專家系統(tǒng)等多項(xiàng)技術(shù),其難度較大,目前有兩種技術(shù)路線:一種是巡回檢測(cè),另一種是單錠檢測(cè)。紡紗生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的在線檢測(cè)、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控,智能化管理、數(shù)據(jù)分析及遠(yuǎn)程診斷等信息化管理技術(shù)和系統(tǒng)的應(yīng)用更加深入和廣泛,使整個(gè)紡紗流程更加自動(dòng)化和智能化。
在國內(nèi)各類生產(chǎn)要素成本逐漸提高,保持產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的壓力下,紡紗企業(yè)對(duì)紡紗設(shè)備的要求集中在減少用工、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率上。提高設(shè)備連續(xù)化和智能化,是近年來紡紗設(shè)備發(fā)展的主題。紡織智能制造的發(fā)展過程是從機(jī)械化到自動(dòng)化,再到數(shù)字化,最終實(shí)現(xiàn)智能化。細(xì)紗機(jī)自動(dòng)接頭機(jī)器人作為實(shí)現(xiàn)紡紗自動(dòng)化的機(jī)器裝置,需具有感知、決策、行動(dòng)和交互的功能,能協(xié)助或取代人工,是實(shí)現(xiàn)紡紗智能制造的重要手段之一,也是未來的發(fā)展趨勢(shì)。
隨著環(huán)錠細(xì)紗機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制,可紡紗線品種進(jìn)一步增加,提高細(xì)紗機(jī)的柔性化水平,發(fā)展可以同時(shí)兼容竹節(jié)紗、包芯紗、段彩紗、復(fù)合捻度紗等更多花式紗品種的細(xì)紗機(jī)是必然趨勢(shì)?;诨ㄊ郊喚€開發(fā)所需要的模型模擬軟件對(duì)提高產(chǎn)品開發(fā)效率,優(yōu)化花形設(shè)計(jì)具有重要作用。日本豐田公司的細(xì)紗機(jī)已經(jīng)可以配置附屬軟件進(jìn)行花樣模擬,并記錄和管理設(shè)定數(shù)據(jù)。而瑞士立達(dá)公司的G38 型細(xì)紗機(jī)也可選配竹節(jié)紗系統(tǒng)VIRIOspin,用來紡制竹節(jié)紗,同時(shí)也具備包芯紗功能。印度朗維公司的LR9/SX 型細(xì)紗機(jī)也配置了竹節(jié)紗和段彩紗功能及附屬軟件。
數(shù)控技術(shù)對(duì)促進(jìn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)化、柔性化和智能化發(fā)展起著重要作用。雖然環(huán)錠紡紗原理未能有所突破,但環(huán)錠紡紗技術(shù)仍然得到較快發(fā)展,縱觀細(xì)紗機(jī)近十年的發(fā)展創(chuàng)新,依托數(shù)控技術(shù)的節(jié)能主電機(jī)、電子牽伸技術(shù)、電子卷繞技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。帶集體自動(dòng)落紗裝置的細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車已經(jīng)成為主流,粗細(xì)絡(luò)聯(lián)技術(shù)逐漸發(fā)展完善。細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)接頭技術(shù)從原理上已經(jīng)成熟,其工業(yè)化設(shè)備已被證明可以實(shí)現(xiàn),未來必將得到大范圍推廣。同時(shí),依托環(huán)錠紡紗技術(shù)的花式紗線品種得到廣泛應(yīng)用。
展望環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的未來,高速化、長(zhǎng)車化、柔性化、自動(dòng)接頭、紗線質(zhì)量在線檢測(cè)等方面將成為環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的發(fā)展方向。未來紡紗廠的萬錠用工數(shù)量將進(jìn)一步減少,工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低。智能化車間、無人車間將成為現(xiàn)實(shí)。