塑料扁（圓）絲整經機及技術

談靈芝，劉勇俊，陳亞飛

（江蘇省經編用高速整經設備工程技術研究中心/常州市第八紡織機械有限公司，江蘇常州 213000）

塑料扁（圓）絲整經機及技術

談靈芝，劉勇俊，陳亞飛

（江蘇省經編用高速整經設備工程技術研究中心/常州市第八紡織機械有限公司，江蘇常州 213000）

塑料扁絲廣泛應用于戶外運動網、仿藤物、繩索、漁具、人造草坪、建筑增強材料、門簾等人類日常生活。目前還沒有哪一種產品能完全替代塑料扁絲產品。塑料扁絲整經機是為經編織造塑料扁絲織物的前道工藝設備。目前德國是扁絲整經機技術領先的國家，其價格較高，我國設備及技術還是空白。常州市第八紡織機械有限公司自主研制國內首臺塑料扁絲整經機：研究了其工作原理；提出了機器的結構；創建其張力控制的數學模型；解決恒張力、大小紗筒混用、無加捻等技術難題。

扁絲分段整經機；大小紗筒混用張力控制；多控制軸伺服通信；主軸制動

1 工作原理

塑料扁（圓）絲整經機及技術關鍵是研究如何將塑料扁絲為原料進行整經，其原理是將平行伸直的塑料扁絲通過紗架安裝在每個紗筒的伺服電機實現獨立每個紗筒張力控制，創新設計了大小紗筒混用技術，從而實現了塑料單紗出紗張力的一致性，并通過徑向主動放卷實現了紗線無加捻送紗控制，然后片紗經過集紗板，通過積極送經羅拉，控制片紗整體張力，最后經過車頭奪輥裝置，平直地無加捻的塑料扁絲均勻地卷繞到經軸上，這樣形成一組經軸后（6-10個經軸），然后供經編編織使用。

2 研制的必要性與目標

2.1 研制的必要性

扁絲（flat filament）,截面呈扁平形的化學纖維單絲，塑編行業的簡稱，也有稱為切割纖維，它是生產塑料編織物的基本材料，扁絲由特定品種的聚丙烯，聚乙烯樹脂經熔融擠出成膜，然后，縱向分切成條，諸條同時加熱牽伸取向后定型，最終卷繞成扁絲紗錠。

塑料扁（圓）絲廣泛應用于制造袋或布類，還可用于仿藤物、繩索、漁具、人造草坪、建筑增強材料、門簾、工藝品、混紡織物、電纜填充等。而采用HDPE(高密度聚乙烯)作為原材料，專業生產綠色環保型遮陽網、防護網、阻沙網、固沙網、戶外運動網等已廣泛應用于人類日常生活。近年來，隨著全球貿易的逐步深入，發達國家減少本國編織制品的生產規模，改在生產成本較低的中國等發展中國家采購，我國的塑料扁絲行業在此大形勢下迅猛發展。從目前來看，還沒有哪一種產品有能完全替代塑料扁絲產品的趨勢。因此，從長遠意義來說，塑料扁絲前景廣闊。新型織物的開發、生產離不開織造設備的支持。而塑料扁絲整經機就是一種為經編機織造這些的前道工藝設備。國外扁絲整經機發展較快，其中德國是世界扁絲整經機技術領先的國家，目前國內有多家企業曾引進了德國的扁絲整經設備，但其價格相對較高，國外機型定價約為400萬元人民幣每臺套。而國內塑料扁絲整經機銷售還是空白。高速高精度塑料扁絲整經機，其開發研制技術難度較大，但為了填補國內空白，就必須開發我們具有自主知識產權的塑料扁絲整經機。塑料扁絲織物，如圖1所示：

2.2 研制的目標

根據《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020）》中優先發展的主題內容以及國務院《裝備制造業調整和振興規劃》和《紡織工業調整和振興規劃》提出的產業調整和振興的主要任務，在國家科技部科技支撐計劃和新一代紡織設備產業技術創新聯盟的組織和指導下，研制目標是填補國內塑料扁（圓）絲整經機及技術的空白。

3 研究內容

主要研究解決扁絲整經機的技術難點：隨著高端塑料扁絲織物品質需求的逐步提高，特別是對塑料扁絲織物平整性均勻性也提高了要求。將主動放紗的紗架上的塑料扁絲紗線進行整經卷繞，在整經過程中要保證所有紗線的張力一致，并保證紗線在整入盤頭平整而不扭曲、加捻是這一要求的技術難點。另外由于扁絲少有的42×42或42×30（可根據客戶要求）的大經軸，研究一種響應速度快，制動力矩大 ，省時省力，且安裝維護方便、可靠性高的全新的主軸制動技術就更猶為重要。

3.1 扁絲整經機概述

扁絲整經機有主機卷繞、加油器、張力羅拉、穿紗板、紗架五大部分組成；它有一根主軸、一根張力控制軸、左右紗架共520個放卷軸組成；控制系統有主機子控制系統、張力羅拉反饋子系統和每個紗筒張力獨立控制子系統，其中紗架分為左、右兩部分，紗架共配置520個紗筒每個紗筒均有獨立的伺服驅動的放卷軸，這520個獨立控制的放卷軸采用MODBUS網絡進行通信，實現這些放卷軸實時同步恒張力運轉。機器全長33.7米，如圖2所示：

扁絲整經機由車頭卷繞控制和紗架張力放卷兩個子系統構成，其中紗架張力子系統分左、右紗架兩部分,其中紗架控制框圖，如圖3所示：

扁絲整經機控制系統有兩部分組成，其中主PLC控制主機與積極送經羅拉；另外第二個控制系統是紗架張力控制系統，主PLC控制器通過通訊總線將線速度信號送給張力控制PLC控制器1。其中張力控制系統由5個PLC組成，每個PLC有兩個通訊端口，通過MODBUS網絡控制520個伺服驅動器，平均每個通訊端口控制52個伺服驅動。

3.2 主要技術指標

（1）經軸尺寸：42英寸（1070mm）

（邊盤直徑×總長度）

Φ1067mm×1067mm；Φ762mm×1067mm

（2）最大卷繞直徑1066mm

（3）線速度：50-500米/分

（4）單絲張力：100CN

（5）最大片紗張力600N

（6）壓輥最大壓力500N

（7）筒子架錠數520（4層）

（8）筒子架形式：伺服控制徑向退繞

3.3 研究內容

3.3.1 扁絲整經機控制技術研究

3.3.1.1 扁絲整經機扁絲張力控制的研究

為了實現紗架上每個紗筒的恒張力及紗筒從大到小變化過程中的恒張力，扁絲整經機的紗架是由520個獨立控制的伺服電機進行單個紗筒的控制。如何保證這么多的紗筒從大至小張力恒定，方便大小紗筒混用，是控制第一個難點。由于紗筒數量較多，怎樣保證控制穩定，協調一致，因此需創建新的控制方法，適應扁絲整經機多軸聯動系統。

為了解決多軸聯動控制，我們采取了多達6個PLC的通訊控制，每個PLC有兩個通訊端口，通過采用MODBUS通訊協議，每個PLC的通訊端口可以控制多達40多個軸。具體控制如圖4所示：

3.3.1.2 扁絲整經機扁絲防加捻裝置的研究

紗線在整經過程中防扭曲、加捻、壓邊及塌邊系統技術：因塑料扁絲整經的工藝特殊性，其在整經過程中特別容易發生扁絲扭轉、加捻、壓邊及塌邊現象，針對這一技術難題，通過“扁絲整經機的牽引羅拉”、“扁絲整經機的壓輥”、“扁絲整經機的壓輥調節機構”、“扁絲整經機的邊紗裝置”等，保證紗線最終整入盤頭平整而不打轉、塌邊。調試現場，如圖5所示：

3.3.1.3 閉環力矩誤差控制系統的研究

為了降低生產成本，提高系統誤差控制的穩定性，設計研究了一種閉環力矩誤差控制系統。該系統采用PLC來進行米數和圈數的檢測與記錄。拷貝時將子盤數據與母盤數據進行比較，發生偏差時，如果子盤頭當前的外周長比母盤頭的大，則通過降低送經羅拉裝置中主動羅拉變頻器的輸出力矩來降低主動羅拉電機的轉矩，從而實現對紗線張力的微量增加；如果子盤頭當前的外周長比母盤頭的小，則通過提高送經羅拉裝置中主動羅拉變頻器的輸出力矩來提高主動羅拉電機的轉矩，從而實現對紗線張力的微量減小；最終達到子盤外周長與母盤外周長的一致，這樣可整經出一組外周長相同的盤頭。此方法直接通過PLC檢測誤差和自動輸出控制羅拉變頻器調節誤差，不需要壓力傳感檢測裝置，簡化了系統結構，提高了系統誤差控制的穩定性，節約了生產成本，提高了效益。

3.3.2 全新的主軸制動技術

對于扁絲整經的大經軸，原有技術相對簡單，通過手轉動經軸，將經軸上的定位鍵槽與定位鍵對齊，操作費力且剎車時間長，現我們通過“經軸定位夾緊系統及其夾緊方法”，夾緊機構和控制機構控制經軸兩端的左右定位鍵槽分別與左右頂緊軸頭相應的左右定位鍵定位夾緊，采用汽缸帶動增力桿直接制動的結構，響應速度快，制動力矩大 ，省時省力，且安裝維護方便、可靠性高。

4 結束語

經歷了1年多艱難的研制里程，自行研制我國首臺塑料扁（圓）絲整經機，解決了扁（圓）絲整經機紗架多紗筒恒張力控制技術，大小紗張力控制方法，拉紗過程中防止紗線加捻等技術難題，并在紡織機械行業為發展新興產業方面也進行了有益的探索。

[1] Jiang,GM, Miao,XH, Lee.D.Process of warp knitting mesh for hernia repair and its mechanical properties. FIBRES&TEXTILES IN EASTERN EUROPE.2005, 13(3): 44-46.

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Plastic flat (round) yarn warping machine and technology

TAN Ling-zhi, LIU Yong-jun,CHEN Ya-fei
(Jiangsu province with high speed warp warping equipment Engineering Technology Research Center/Changzhou the Eighth Textile Machinery Co., Ltd.,Jiangsu Changzhou 213000,China)

The plastic flat yarn is widely used in outdoor sports, rattan material, rope, fishing gear, artificial turf, building reinforced materials, curtain and so on human daily life. There is no one product can completely replace the plastic products. Plastic flat yarn warping machine is the process equipment for plastic knitting fabric. At present, Germany is the leading yarn warping machine technology in the country, its price is higher, China's equipment and technology is still blank. Changzhou Diba Textile Machinery Co., Ltd. independently developed the plastic flat yarn whole machine of the working principle; put forward the structure of the machine; create the tension control mathematical model, solve the problem of constant tension, both the big and small of the yarn bobbin mix, no twisting, etc..

flat sectional warping machine；both the big and small of the yarn bobbin mixed tension control；multi axis servo communication；spindle brake

TS183.2

A

投稿日期：2016-07-12

談靈芝（1969-），女，常州市第八紡織機械有限公司總經理，研究方向：經編機、整經機等紡織機械的研究。通訊作者：劉勇俊（1975-），男，常州市第八紡織機械有限公司工程中心主任，研究方向：新產品開發的電氣設計研發。