梳棉機蓋板隔距在線檢測裝置介紹

紀秀乾

青島宏大紡織機械有限責任公司(中國)

錫林-蓋板梳理區是梳棉機梳理的核心部位，蓋板針布與錫林針布之間的隔距大小及一致性，對梳棉機的梳理效果至關重要，尤其是對后續生條中的棉結、雜質及短絨等質量指標的控制，有著直接的影響[1]。根據棉紡工藝的要求，選擇合適的錫林-蓋板工作區隔距，一直以來都是紡織工作者的目標。

1 傳統蓋板隔距調節方式

考慮到梳棉機回轉蓋板安裝、維護及后期更換的易操作性，目前市場上主流的梳棉機蓋板均為鋁合金結構。圖1為梳棉機錫林-蓋板主梳理區的系統結構示意圖，其中，回轉蓋板需包覆蓋板針布，在傳動輪及傳動帶的作用下，沿曲軌表面運動，參與梳理過程。實際生產過程中，準確控制蓋板針布與錫林針布間的隔距，對產品的質量至關重要。

圖1 梳棉機主梳理區示意圖

目前，蓋板隔距的確定主要采用的是根據標準隔距片人為測量的方法。操作人員根據隔距片測量各隔距點錫林針布與蓋板針布之間的距離，然后調節曲軌的高低，以達到所需隔距。先設置好梳理機一側的蓋板隔距，再按這種方法設置另一側的隔距，最后還需在同一隔距點位置測量多根蓋板的隔距，以避免因單根蓋板隔距的差異影響整個梳理區隔距的設定。

傳統的蓋板隔距設定方法操作復雜，耗時較長，且因受人為操作因素的影響，校準的偏差較大。此外，隔距片本身的精度水平、磨損量也直接影響隔距的測定。與此同時，紡織行業寬幅梳棉機的應用越來越多，這種梳棉機的蓋板中部距其兩側較遠，造成操作人員很難測得蓋板中部的隔距。

2 蓋板隔距在線檢測裝置

2.1 蓋板隔距在線檢測裝置結構簡介

通過傳統方式設定蓋板隔距值通常不夠精準，這導致實際生產過程中，無法準確地控制分梳強度，從而對產品的質量產生影響。針對這一問題，青島宏大紡織機械有限責任公司設計開發出一種蓋板隔距在線檢測裝置(圖2)，旨在使梳棉機主梳理區蓋板隔距設定更便捷、精準。

如圖2所示，蓋板隔距在線檢測裝置的載體為一根普通的回轉蓋板，蓋板表面包覆蓋板針布，其外形尺寸滿足運行要求，左右踵趾端的結構與普通蓋板相同，可替代現有梳棉機上的任一蓋板，并可正常運行，參與纖維分梳過程。

這種蓋板隔距在線檢測裝置的控制系統主要包括：中央處理器、無線發射器、電源及無線通信模塊，同時預留有多個連接端口，可與高精度傳感器相連。根據梳棉機幅寬的不同，可在蓋板檢測裝置上安裝2～5個傳感器。

圖2 蓋板檢測裝置結構示意圖

2.2 蓋板在線檢測裝置控制原理

通常，在線檢測系統需通過傳感器從被檢測對象中獲得其特征信息。打開運行開關后，在控制系統內，中央處理器接收傳感器信號，并通過將模擬信號轉換為信號數字模塊(A/D模塊)進行傳感器信號放大與轉換[2]，信息通過無線通信模塊及無線發射器發送到終端。無線設備工作在AP(Access Point)模式下， 采用TCP/IP協議，接受手機或計算機登錄訪問。登錄成功后，蓋板在線檢測裝置作為服務器(TCP Server)，手機或計算機作為客戶端(TCP Client)，可實時讀取裝置上的監測數據，并以圖表或數字的形式顯示數值。通過顯示的圖表或數字，維護人員可精準設定所需的蓋板隔距值。

蓋板在線檢測裝置的控制原理圖如圖3所示。其中，中央處理器是蓋板在線檢測裝置的核心部件，具有良好的運算及存儲能力，其主要任務是對傳感器發送來的信息進行收集、存儲與演算。

圖3 控制原理圖

2.3 電渦流傳感器

由于被測量面由細小的、緊密分布的針尖組成，這對所使用的傳感器提出了更高的要求。蓋板檢測裝置采用的傳感器為電渦流傳感器，它屬于一種非接觸式的線性化計量工具，這種傳感器既能在靜態工況下進行測量，又能在動態情況下準確反映錫林與蓋板之間的位移情況[3]。

對蓋板隔距在線檢測裝置進行供電后，傳感器的前置器內部將產生一個高頻的電流信號，該電流信號被內部線纜輸送至傳感器探測面后，將在探測面的頂部區域產生一個磁場H1，若磁場H1周圍沒有金屬導體材料接近，則磁場的能量會全部釋放；相反，若磁場H1區域出現有金屬導體材料，則交變磁場H1將在導體表面產生一個電渦流場，新出現的電渦流場將產生一個交變磁場H2。磁場H2會產生一種反作用，從而改變傳感器內部線圈的有效阻抗。線圈有效阻抗的改變，實質上是傳感器頭部線圈與被檢測金屬導體表面之間的位移變化轉化為電壓或電流的變化。蓋板與錫林之間的位移變化，將引起傳感器輸出信號的改變，電渦流傳感器即根據這個原理實現對金屬導體位移值的精確檢測。

圖4 工作原理

蓋板隔距在線檢測裝置采用的電渦流傳感器為放大器內置型傳感器，在不失精度和穩定性的前提下，這種傳感器在結構上更緊湊，安裝更便捷。經大量的試驗測試可知，當輸出電壓為4～7 V時，傳感器檢測距離(蓋板隔距)與輸出電壓之間成正比例關系(圖5)。

圖5 檢測距離與輸出電壓之間的關系

2.4 使用說明

圖6為連接蓋板隔距在線檢測裝置后，手機APP的顯示界面。點擊開始運行后，顯示界面的右側區域可根據需要顯示測試點(以標準配置3個點SP1、SP2和SP3為例)的實時位移數據。在初裝車及后期維護、保養期間，操作人員可通過手動控制，將測量蓋板移動到相應的設定位置，此時計算機或手機屏幕顯示界面的圖表上可實時顯示蓋板隔距，維護人員在幾秒內即可調整好隔距值，遠比現有的隔距片設定方式省時省力，且設定精準。考慮到傳感器的初裝問題，該裝置配備初始隔距清零功能。顯示界面除實時顯示蓋板隔距值外，還可顯示去零后的蓋板隔距變化值(SP1_0、SP2_0、SP3_0)。

圖6 顯示界面

該蓋板隔距在線檢測裝置可測量和存儲整個蓋板區的隔距數值，這些數值被無線傳輸至計算機后，經計算分析，以波動曲線的形式顯示(圖6左側的顯示區域)，供維護人員察看。標準值則可根據工藝中所紡原料及產量的不同而具體設定。通過曲線對比，維護人員可清晰地判定整臺車的隔距情況，避免由于活動蓋板隔距設定不當而造成產品質量損失，并且相較于傳統的人為經驗判斷，這種方法可使蓋板隔距設定偏差減小，從而可確保每臺梳棉機的蓋板隔距都在有效的范圍內工作，提高產品的平均質量水平。

金屬材料具有熱脹冷縮的特性。因梳棉機產量及各部件運行的工藝速度不同，正常工作狀態下梳棉機主梳理區的工作溫度通常為40～70℃，而梳棉機上的分梳元器件均為金屬材料，較高的溫度條件下，分梳元器件容易變形。因此，冷車條件下設定好的隔距，在熱車情況下可能會發生改變。一直以來，這種溫度改變造成的隔距變化主要靠經驗推測，無法直接準確測定。對于高速運行的梳棉機而言，蓋板隔距的變動一直是一個非常大的不確定因素。本文的蓋板隔距在線檢測裝置的外形尺寸與普通蓋板完全一致，表面包覆針布，其特殊的結構設計，可確保檢測蓋板正常參與分梳過程，并實時顯示、存儲隔距數值。冷、熱車狀態下蓋板隔距的變化，也可通過圖表的形式對比呈現，從而為工程師及設備維護人員提供良好的設計依據與隔距設定參考。

3 結語

隨著通信、自動化及圖像分析等技術的不斷發展與應用，梳棉機在設計理念上有了很大的創新，遠程控制、無線傳輸及自動檢測等技術在梳棉機產品上都得到了廣泛的應用。

本文介紹的梳棉機蓋板隔距在線檢測裝置，首次實現了在冷、熱車狀態下，對蓋板隔距的精確測量。該蓋板隔距在線檢測裝置采用無線傳輸的技術，使檢測與分析結果以圖表的形式便捷地呈現在計算機或手機顯示界面上，極大地提高了錫林-蓋板梳理區的分梳潛力，使梳棉機在不斷向高速、高產方向發展的同時，生條質量指標也得到有效的保證。與此同時，該蓋板隔距在線檢測裝置也體現出紡織機械向智能化、人性化發展的趨勢。