梳并聯(lián)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司 金宏健 袁龍超 /文

紡紗行業(yè)面對(duì)用工成本大幅度上升和招工難并存的局面，越來越渴望應(yīng)用自動(dòng)化、連續(xù)化和聯(lián)合化的生產(chǎn)線。紡機(jī)行業(yè)“十三五”規(guī)劃也進(jìn)一步提出紡紗過程短流程、自動(dòng)化的研究方向。目前已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的工序間連接技術(shù)有清梳聯(lián)、卷精聯(lián)、粗細(xì)聯(lián)和細(xì)絡(luò)聯(lián)等，而梳并聯(lián)技術(shù)是將傳統(tǒng)棉紡工序中的梳棉和并條銜接起來，順應(yīng)了紡織工業(yè)的發(fā)展趨勢，推廣應(yīng)用前景廣闊。

1 幾種梳并聯(lián)技術(shù)簡介

棉紡生產(chǎn)中從梳棉至并條工序的傳統(tǒng)物流方式是不連續(xù)的，梳棉機(jī)產(chǎn)出的棉條儲(chǔ)存在條桶中，然后依靠人力完成搬運(yùn)周轉(zhuǎn)和斷頭接頭等工作，導(dǎo)致用工量大，且人為因素對(duì)質(zhì)量和管理會(huì)產(chǎn)生不利影響。目前在梳并聯(lián)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐中，主流的技術(shù)方案包括AGV機(jī)器人輸送技術(shù)、軌道式輸送技術(shù)和設(shè)備連續(xù)化技術(shù)。

AGV機(jī)器人輸送技術(shù)主要是在AGV小車上安裝不同的抓取機(jī)構(gòu)，同時(shí)運(yùn)用視覺檢測、導(dǎo)航和調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空滿條桶的交換、輸送等。軌道式輸送技術(shù)是運(yùn)用軌道、輸送帶、穿梭車、倉儲(chǔ)貨架等物流設(shè)備，同時(shí)運(yùn)用自動(dòng)控制和倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)空滿條桶的暫存、交換和輸送等。

以上兩種方案運(yùn)用自動(dòng)化設(shè)備代替人力搬運(yùn)和調(diào)度，一定程度上實(shí)現(xiàn)了工序間的連接，但是在斷頭接頭等環(huán)節(jié)仍需人工介入，且設(shè)備成本較高、對(duì)運(yùn)行的穩(wěn)定性要求較高。

設(shè)備連續(xù)化技術(shù)主要是通過在設(shè)備間設(shè)計(jì)專用裝置實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)輸送，典型應(yīng)用包括清梳聯(lián)、卷精聯(lián)、粗細(xì)聯(lián)和細(xì)絡(luò)聯(lián)，其中真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化和聯(lián)合化的是清梳聯(lián)設(shè)備[1]。由經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司自主研發(fā)的一種新型梳并聯(lián)合機(jī)連接了梳棉與并條工序環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了棉條的連續(xù)輸送、無需工藝接頭、缺省條桶等，同時(shí)解決了現(xiàn)有梳并聯(lián)技術(shù)中由于重力、壓力和摩擦等因素影響棉條質(zhì)量的問題。

2 新型梳并聯(lián)合機(jī)

2.1 梳并聯(lián)合機(jī)方案

為了解決梳并聯(lián)技術(shù)中多臺(tái)梳棉機(jī)向一臺(tái)并條機(jī)供料、斷頭情況下梳并聯(lián)系統(tǒng)的正常運(yùn)行等問題，本文中的梳并聯(lián)合機(jī)采用了“緩存式多供一”方案[2]，即在梳棉與并條的聯(lián)接環(huán)節(jié)上，加入棉條緩存裝置以緩沖和隔離單機(jī)斷頭停臺(tái)對(duì)系統(tǒng)的影響。該種設(shè)備主要由梳棉機(jī)、棉條翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置、棉條輸送裝置[3]、并條機(jī)和集中控制系統(tǒng)組成，并在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)梳棉機(jī)和并條機(jī)進(jìn)行適用性改進(jìn)。如圖1所示，為一種可行的工藝排布方案，采用4臺(tái)梳棉機(jī)與一眼并條機(jī)進(jìn)行匹配。

2.2 棉條翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置

棉條翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置是實(shí)現(xiàn)以上梳并聯(lián)方案的關(guān)鍵裝置。在公開號(hào)為1609291的專利《棉條動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存的方法和裝置》中[4]，提供了一種棉條翻轉(zhuǎn)裝置，將梳棉機(jī)輸出的棉條由圈條組件呈圓周狀或長圓狀地疊層圈放在橫截面與疊層棉條外廓適配的棉條倒向和動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存器中，棉條倒向和動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存器的縱截面為“U”形管道，棉條在“U”形管道中經(jīng) 180 度倒向后，動(dòng)態(tài)地存放在棉條倒向和動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存器中，圈狀疊層棉條的頭端可無間斷地從棉條動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存器中引出。

上述技術(shù)方案為棉條翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置的設(shè)計(jì)提供了思路，但疊層圈放在“U”形管道中的棉柱，在“U”形管道的底部翻轉(zhuǎn)時(shí)，由于重力和壓力的存在，會(huì)發(fā)生“塌癟”，發(fā)生“塌癟”的原因在于：纖維條圈放到“U”管道中時(shí)，密度不均勻造成的，再加上“U”形管道底部與纖維條存在摩擦力，故纖維條在“U”形管道中，不能順利完成翻轉(zhuǎn)。

如圖2所示，本文中的棉條翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置將“U”形管道的底部一側(cè)擋板設(shè)計(jì)成“U”傳送帶裝置，為保持環(huán)形傳送帶與纖維條接觸面的形狀不隨意變化，在環(huán)形傳送帶“U”形底的上層兩側(cè)設(shè)置有限位輥。纖維條柱位于“U”形通道側(cè)壁和傳送帶之間，其接觸面與環(huán)形傳送帶以相同的速度、無滑動(dòng)的移動(dòng)，減少纖維條與通道的摩擦。

圈條裝置由伺服電機(jī)直接獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，跟蹤梳棉機(jī)道夫速度運(yùn)行，在梳棉機(jī)輸出速度改變時(shí)，不需要進(jìn)行額外調(diào)整。同時(shí)增加棉條翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置的橫向往復(fù)移動(dòng)，纖維條將被圈放成交叉錯(cuò)位關(guān)系的纖維條柱，這使得纖維條柱中的密度分布狀態(tài)發(fā)生改變，上下邊與中間的密度差異減小，有效解決“塌癟”問題。棉條輸送裝置由伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，可主動(dòng)牽引翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置中的棉條，輸送帶運(yùn)行速度及裝置橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度根據(jù)梳棉機(jī)道夫運(yùn)行速度自動(dòng)調(diào)整。

翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置的棉條存儲(chǔ)量與梳棉機(jī)道夫的輸出速度形成閉環(huán)控制關(guān)系。在翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置上裝有高位、中位、低位三個(gè)儲(chǔ)量位置傳感器，用于控制梳棉機(jī)高速狀態(tài)下的三個(gè)速度的切換。梳棉機(jī)道夫的運(yùn)行速度，由翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置中的棉條存儲(chǔ)量控制。棉條輸送裝置由并條機(jī)原主機(jī)控制，跟蹤并條機(jī)給棉羅拉速度運(yùn)行。集中控制系統(tǒng)用于將梳棉機(jī)、翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置、棉條輸送裝置、并條機(jī)的各電氣部分統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)連鎖控制關(guān)系。

3 梳并聯(lián)合機(jī)實(shí)際應(yīng)用情況

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

該梳并聯(lián)合機(jī)已經(jīng)在武漢裕大華紡紗廠進(jìn)行實(shí)地生產(chǎn)，無需梳棉機(jī)棉條桶更換、無需棉條桶搬運(yùn)、無需并條機(jī)導(dǎo)條架棉條桶更換作業(yè)，比傳統(tǒng)梳并聯(lián)方式節(jié)省工人6名，如表1所示：

表1 每天產(chǎn)量15噸的用工對(duì)比

目前達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo):

（1）梳并聯(lián)合機(jī)產(chǎn)量：120～260Kg/h；

（2）棉條翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)存裝置能實(shí)現(xiàn)將棉條翻轉(zhuǎn)的功能，翻轉(zhuǎn)后的棉條能順利被棉條輸送裝置抽取，最大有效儲(chǔ)存量400～1000m；

（3）棉條輸送裝置的最高輸送速度275 m/min；

（4）并條機(jī)速度600m/min；

（5）梳并聯(lián)合機(jī)生產(chǎn)的棉條質(zhì)量：5m重不勻指標(biāo)小于0.4%；梳并聯(lián)合機(jī)輸出條干CV%基本在烏斯特2013公報(bào)的25%水平。

3.2 細(xì)紗成紗品質(zhì)

在普梳棉中，彎鉤狀纖維對(duì)品質(zhì)產(chǎn)生重大影響。粗紗、棉條必須要在后彎鉤纖維比率很多的狀態(tài)下被喂入到細(xì)紗機(jī)中。運(yùn)用該梳并聯(lián)合機(jī)設(shè)備，梳棉棉條按照原有的方向送往并條機(jī)。此時(shí)，并條機(jī)的延伸倍率即使很小彎鉤纖維也會(huì)被拉伸，非彎鉤纖維的比率則增加，細(xì)紗成紗品質(zhì)變好，最終細(xì)紗成紗指標(biāo)可達(dá)到烏斯特2013公報(bào)的5%以上水平，如表2所示。

表2 細(xì)紗成紗質(zhì)量

3.3 新型梳并聯(lián)合機(jī)的應(yīng)用趨勢

（1）梳并聯(lián)與渦流紡的組合

采用“開清棉機(jī)+梳并聯(lián)+并條機(jī)+渦流紡紗機(jī)”實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)高品質(zhì)渦流紡紗線。考慮梳棉紗彎鉤纖維方向的方式，傳統(tǒng)渦流紡棉條生產(chǎn)工藝流程需要包含三道并條機(jī)工序，而應(yīng)用梳并聯(lián)方式可以省去第3道并條機(jī)工序，適用于純棉、混紡和化纖。

（3）滌綸混紡

采用“開清棉+梳并聯(lián)+混紡并條機(jī)”，可將滌綸產(chǎn)線上的梳棉機(jī)和并條機(jī)以梳并聯(lián)方式連接，能夠低成本，生產(chǎn)高品質(zhì)的滌綸和棉的混紡紗。

4 結(jié)論

梳并聯(lián)合機(jī)使用有增容功能的圈條器翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)棉條的翻轉(zhuǎn)功能，滿足輸送裝置的抽取要求，輸送裝置能適應(yīng)速度實(shí)時(shí)變化的自調(diào)勻整并條機(jī)的喂入要求。集中控制系統(tǒng)能完成根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整梳棉機(jī)運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)量平衡功能，并成功實(shí)現(xiàn)了梳棉機(jī)到并條機(jī)的連鎖自動(dòng)控制。該設(shè)備具有自主創(chuàng)新性，實(shí)現(xiàn)梳并物流直聯(lián)，符合我國紡織工業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展方向。