一種鏈條傳動差速整緯器的設(shè)計

樓越升 祝成炎 郭振榮

【摘 要】提出了一種鏈條傳動差速整緯方式，即利用八字形設(shè)置的傳動鏈條產(chǎn)生的織物緯向拉力消除各種緯彎，及利用兩條鏈條傳動的差速消除織物緯斜。進(jìn)一步設(shè)計了整個整緯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整個設(shè)計具有緯斜檢測點少、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡潔、檢測與整緯精度高、整緯迅速、控制方便、速度調(diào)節(jié)范圍大、適用織物種類廣等優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】織物 整緯器設(shè)計 緯斜檢測 差速整緯

1 概述

織物在生產(chǎn)、存儲及加工過程中會發(fā)生形變，特別是在緯線方向的形變，包括緯斜、弧形緯彎、S型緯彎、弓形緯彎等等，需要用整緯器進(jìn)行整緯處理。整緯器按照整緯原理分主要有兩類，一類是輥式主動整緯[1]，市場上大多數(shù)產(chǎn)品都是這類；另一類是針輪整緯[2、3]，如日本的ME-2000。輥式整緯器根據(jù)檢測到的緯斜情況，通過直輥、彎輥等調(diào)節(jié)走布行程來對緯斜、緯彎等情況進(jìn)行糾正，這類整緯器首先需要檢測多個點的緯斜，從而判斷織物的整體形變情況，并需要通過多根直、彎輥對織物進(jìn)行調(diào)節(jié)，機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制也較為復(fù)雜。且整緯效果受織物傳送速度的影響較大，適用于高速整緯，通常用于大型染整廠拉幅定型前的整緯處理。針輪整緯是一種被動式整緯機(jī)構(gòu)，利用八字形排列的兩個針輪對織物進(jìn)行整緯。其原理是織物在針輪上傳動的過程中，針輪八字形的排列方式將會給織物提供一個緯向的張力，該緯向的張力除了糾正織物的緯彎之外，其經(jīng)向分量還能為針輪提供旋轉(zhuǎn)力矩，使緯斜滯后端的針輪加速，緯斜超前端的針輪減速，從而糾正織物的緯斜。這類整緯方式能夠有效的糾正緯彎，但是對于緯斜較小的情況，所提供的經(jīng)向張力分量效小，需要較大的針輪半徑以提供足夠的轉(zhuǎn)動力矩。蓋種方式對針輪加工精度有較高要求，另外，由于織物在下針時的滯后會產(chǎn)生一定的緯彎，應(yīng)用當(dāng)中常輔以一定的直輥整緯和彎輥整緯才能達(dá)到理想的效果。

前述兩類整緯方式中存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)行程長、適用織物種類受限等缺陷，為此，本文在研究了這兩種方式整緯的原理的基礎(chǔ)上，提出了一種鏈條傳動差速整緯的新方式，即利用織物緯向張力以及兩條鏈條傳動的差速來實現(xiàn)整緯，并進(jìn)一步設(shè)計了整緯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2 鏈條傳動差速整緯原理

鏈條傳動差速整緯的原理如圖1所示。圖中成八字形的粗黑線段表示兩條傳動鏈條，虛線箭頭表示織物傳動方向，即傳動鏈條進(jìn)布端的距離小于出布端的距離。織物的兩側(cè)邊沿固定于兩條傳動鏈條上，由鏈條帶動織物進(jìn)行傳動。由于兩條傳動鏈條成八字形設(shè)置，在織物傳動的過程中，會把織物緯向拉升，從而產(chǎn)生拉力F，在拉力F的作用下，織物的各種緯彎會在傳動過程中逐漸消失，變成單一的緯斜。此時，只要在靠近出布端檢測織物的緯斜，根據(jù)緯斜情況來精確控制兩條傳動鏈條的傳動速度 和 ，即可控制織物兩側(cè)傳動的行程差，從而消除緯斜。比如圖1中所示緯斜情況，假設(shè)織物幅寬為 ，緯斜角度為 ，則只需要在一段時間 內(nèi)控制 ， 即整緯調(diào)節(jié)時間：

（1）

式中 即為糾正緯斜需要積累的行程差， 為左右鏈條傳動的差速。

考慮到整緯調(diào)節(jié)時間應(yīng)小于緯斜檢測傳感器的采樣周期T，實際的整緯行程 應(yīng)為：

（2）

式中 為設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)傳動速度。

相較于已有的輥式整緯，差速整緯利用傳動過程中產(chǎn)生的緯向拉力來消除各種緯彎情況，只需要檢測單點的緯斜情況即可，也不需要利用彎輥來糾正緯彎，從而降低了整緯難度。而相較于針輪整緯，差速整緯的機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡單，整緯能力更強，其整緯精度完全取決于緯斜檢測精度及對鏈條傳動速度的控制精度。

另外，為了避免織物徑向張力對整緯過程的影響，織物應(yīng)該以超喂的方式送入，這樣才能夠保證在緯向拉力的作用下消除所有緯彎。而為了保持整緯效果，在整緯結(jié)束之后，應(yīng)該保持適當(dāng)?shù)目椢飶较驈埩M(jìn)行收卷。

3 整緯器的系統(tǒng)組成

本文根據(jù)差速整緯的原理設(shè)計了整緯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖2所示為差速整緯器的系統(tǒng)組成框圖。整個系統(tǒng)由四個模塊：緯斜檢測模塊、整緯控制模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊以及整緯執(zhí)行模塊組成。緯斜檢測模塊以一定的采樣周期T獲得織物的紋理信息，經(jīng)處理后得到得到織物的緯斜角度，并將其送入整緯控制模塊的整緯控制器中，整緯控制器則根據(jù)緯斜角度按照一定的算法得到控制信號，將控制信號發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動模塊中的伺服驅(qū)動器，由私服驅(qū)動器來驅(qū)動伺服電機(jī)，實現(xiàn)對鏈條行程差的調(diào)整。整個過程在一個采用周期內(nèi)完成，并不斷循環(huán)，從而實現(xiàn)整緯目的。

緯斜角度的檢測是整緯的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，目前整緯器的緯斜自動檢測方式主要包括光電式檢測和圖像式檢測兩大類。光電式檢測采用固定狹縫和旋轉(zhuǎn)狹縫等方式，通過檢測獲得最強光線時狹縫的傾斜角度來獲得緯斜角度，檢測精度受狹縫條數(shù)或者旋轉(zhuǎn)精度限制。另外，由于檢測時要求光線能夠透射織物，檢測精度受織物種類的影響較大。因此，本文采用圖像式檢測作為所設(shè)計整緯器的緯斜檢測方式。

圖像式緯斜檢測方式針對采集織物的紋理圖像，通過一定的圖像處理算法，如二維傅里葉變換、hough變換等得到織物紋理的方向信息，從而得到織物的緯斜角度。該緯斜檢測方式的精度較高，且不受織物種類限制，對于厚實的不透光織物以及織紋布等紋理復(fù)雜的織物皆可適用。整緯器的緯斜檢測模塊包括圖像采集器和數(shù)據(jù)處理器兩部分。圖像采集器負(fù)責(zé)按一定頻率采集織物的紋理圖像。數(shù)據(jù)處理器則負(fù)責(zé)對織物文理圖像進(jìn)行處理，得到織物的緯斜角度，并送入整緯控制器中。

整緯的執(zhí)行是另一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此采用兩臺高精度的伺服電機(jī)作為兩條傳動鏈條的驅(qū)動。兩條傳動鏈條水平布置，進(jìn)布端和出布端之間的距離可由兩個門幅調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的織物門幅以及調(diào)整織物緯向作用力的大小。

4 設(shè)計特點

本文設(shè)計的鏈條傳動差速整緯器具有以下特點：

（1）采用鏈條傳動的差速整緯，利用八字形設(shè)置的傳動鏈條產(chǎn)生織物緯向拉力來消除各種緯彎，利用兩條傳動鏈條的差速來消除織物緯斜，具有緯斜檢測點少、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，整緯迅速，便于控制的特點。

（2）采用圖像式緯斜檢測方式，檢測精度高，且適用于各種厚度與紋理的織物。

（3）通過伺服電機(jī)驅(qū)動兩條傳動鏈條的設(shè)計方式，傳動速度調(diào)節(jié)范圍廣，速度控制精度高。

（4）水平布置的鏈條傳動方式，可使整緯過程方便與織物處理的其它工序同時進(jìn)行，如進(jìn)行拉幅、干燥等，使用非常靈活。

5總結(jié)和展望

本文提出了一種鏈條傳動的差速整緯方式，這種整緯方式不需要直輥、彎輥或者針輪，采用圖像式緯斜檢測以及鏈條傳動差速整緯，整緯精度完全取決于緯斜檢測精度及鏈條傳動速度的控制精度。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計了整緯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個整緯器的設(shè)計具有緯斜檢測點少、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡潔、檢測與整緯精度高、整緯迅速、控制方便、調(diào)節(jié)速度范圍大、適用織物種類廣等優(yōu)點，且方便與織物處理的其它工序相結(jié)合，設(shè)備改造方便，使用靈活，更兼成本比較低廉，特別適合用于中小型企業(yè)的小規(guī)模整緯情況，若能投放市場，有望為各紡織企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)我國紡織行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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