牛善宇， 曹清林

(江蘇理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院， 江蘇 常州 213001)

采用電子凸輪的多梳櫛經(jīng)編機(jī)成圈運(yùn)動(dòng)

牛善宇， 曹清林

(江蘇理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院， 江蘇 常州 213001)

為解決多梳櫛經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈較長(zhǎng)、整機(jī)適應(yīng)性差的問(wèn)題，采用電子凸輪驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案實(shí)現(xiàn)多梳櫛經(jīng)編機(jī)槽針的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。根據(jù)經(jīng)編工藝、梳櫛排布特點(diǎn)選定理論關(guān)鍵點(diǎn)位置，以擬合出槽針針鉤點(diǎn)理論軌跡，其中鎖邊花梳櫛針前墊紗理論關(guān)鍵點(diǎn)位置，低于針背墊紗理論關(guān)鍵點(diǎn)位置，且不能超過(guò)槽針針頭圓弧半徑大小。低速試驗(yàn)狀態(tài)下，實(shí)測(cè)43/1型經(jīng)編機(jī)槽針針鉤點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡。結(jié)果表明，地梳櫛和賈卡梳櫛排布區(qū)間實(shí)際關(guān)鍵點(diǎn)與理論關(guān)鍵點(diǎn)在X方向的偏差在允許偏差±0.25 mm范圍內(nèi)，花梳櫛針背墊紗的偏差在X方向允許偏差在0～0.25 mm范圍內(nèi)，鎖邊花梳櫛針前墊紗的偏差在X方向允許偏差1.95 mm范圍內(nèi)，所有情況在Y方向的偏差都在允許的偏差范圍±0.25 mm內(nèi)。

經(jīng)編機(jī)； 多梳櫛； 電子凸輪； 成圈

采用復(fù)合針的多梳櫛經(jīng)編機(jī)成圈有3個(gè)運(yùn)動(dòng)，分別為針床擺動(dòng)、槽針上下和針芯運(yùn)動(dòng)，采用3個(gè)自由度為1的平面連桿或連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng)[1-3]。3個(gè)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件凸輪或偏心輪安裝在整機(jī)主軸上，在機(jī)器整個(gè)幅寬上平行安裝有多組完全相同的機(jī)構(gòu)以驅(qū)動(dòng)槽針床和針芯床運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)目前存在的問(wèn)題：運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且有較大累積誤差，影響槽針與針芯、復(fù)合針與導(dǎo)紗針之間的位置精度；多組平行相同機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)同一針床，同步要求很高，對(duì)零件加工、成圈裝置安裝精度等提出了更高要求；一組共軛凸輪對(duì)應(yīng)一種機(jī)型，適應(yīng)性和柔性差。

目前，不帶壓紗板多梳櫛經(jīng)編機(jī)選用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)針床擺動(dòng)，并進(jìn)一步采用斯蒂芬森型平面六連桿機(jī)構(gòu)代替平面八連桿機(jī)構(gòu)[4]，以縮短運(yùn)動(dòng)鏈長(zhǎng)度。某些多梳櫛經(jīng)編機(jī)機(jī)型，3種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)全采用平面多連桿機(jī)構(gòu)[5-6]，避免采用具有高副結(jié)構(gòu)的共軛凸輪機(jī)構(gòu)，以降低制造成本和提高整機(jī)轉(zhuǎn)速。幅寬較寬機(jī)型采用分段針床，降低多組平行且相同機(jī)構(gòu)的同步性要求。

無(wú)論是平面多連桿機(jī)構(gòu)還是平面連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu)，主動(dòng)件需采用偏心輪或共軛凸輪結(jié)構(gòu)，多組完全相同的偏心輪和共軛凸輪安裝在同一主軸上，置于油箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝和調(diào)試要求高，一種機(jī)型需對(duì)應(yīng)一組偏心輪和凸輪，機(jī)器的柔性差，本文采用電子凸輪直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案，縮短了傳動(dòng)鏈，降低了多組平行機(jī)構(gòu)之間同步性要求，而且通過(guò)改變輸入數(shù)據(jù)就可實(shí)現(xiàn)織針的不同運(yùn)動(dòng)，提高了機(jī)器的柔性。

1 傳動(dòng)方案

圖1(a)示出多梳櫛經(jīng)編機(jī)槽針運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為討論方便，將槽針簡(jiǎn)化為圖1(b)所示結(jié)構(gòu)。設(shè)針頭圓弧半徑為R1，圓心C稱為針鉤點(diǎn)，與針頭圓弧外表面相切的平面m稱為槽針針平面。根據(jù)經(jīng)編編織工藝[7-8]，槽針針鉤C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)由2部分復(fù)合而成，即相對(duì)整機(jī)機(jī)前、機(jī)后方向的擺動(dòng)(相對(duì)梳櫛的墊紗運(yùn)動(dòng))和相對(duì)脫圈針(固定安裝在槽針床導(dǎo)向擺臂1上)的上下直線運(yùn)動(dòng)。

注：1—槽針床導(dǎo)向擺臂；2—槽針針床和槽針組件；其上C點(diǎn)是槽針針鉤點(diǎn)；3—槽針上下運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿；4—槽針上下運(yùn)動(dòng)擺臂。圖1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案及槽針Fig.1 Transmission scheme of performing mechanism(a) and groove pin(b)

槽針針鉤C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為二維平面曲線，不同梳櫛數(shù)和排布方式的多梳經(jīng)編機(jī)，C點(diǎn)軌跡形狀要求不同。平面多連桿或平面凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的多梳櫛經(jīng)編機(jī)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸出件分別驅(qū)動(dòng)構(gòu)件1和4擺動(dòng)?，F(xiàn)采用在A0和D0點(diǎn)電子凸輪驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)方案，使擺臂1和4擺動(dòng)，作為圖1所示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的2個(gè)運(yùn)動(dòng)輸入。

2 機(jī)構(gòu)逆解

2.1 逆解分析

(1)

(2)

(3)

l1eiφ1+l2eiφ2+l2′ei(φ2-α)=l6eiφ6

(4)

展開(kāi)后可求得

(5)

又由封閉矢量多邊形A0CBDD0，有

(6)

l2′eiφ2′+l3eiφ3+l4eiφ4=l5+l6eiφ6

(7)

式中，φ3和φ4為未知量，展開(kāi)后可求得

(8)

式中:a=l2′cosφ2′-l5-l6cosφ6；b=l2′sinφ2′-l6sinφ6；c=2bl4；d=2al4；e=a2+b2+l42-l32。

式(5)和(8)的φ1和φ4為槽針運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的逆解。

2.2 要求軌跡及逆解

由多梳櫛經(jīng)編機(jī)槽針針鉤C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，求取執(zhí)行機(jī)構(gòu)相應(yīng)逆解，系列離散逆解值是電子凸輪運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。

對(duì)于不同多梳櫛經(jīng)編機(jī)機(jī)型，槽針針鉤軌跡形狀取決于梳櫛數(shù)量、梳櫛排布、橫移時(shí)間等。具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)主要工藝(關(guān)鍵)點(diǎn)位置，擬合出在一個(gè)成圈周期內(nèi)槽針針鉤C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡(理論軌跡)。圖2(a)示出43/1型賈卡多梳櫛經(jīng)編機(jī)選定的槽針針鉤運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)1～15。1至3點(diǎn)過(guò)程為槽針從最低點(diǎn)上升階段；3至9點(diǎn)之間排布各類梳櫛，槽針經(jīng)由該階段為針背墊紗過(guò)程；槽針由9點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至10點(diǎn)即刻反向至11點(diǎn)，在此期間梳櫛針前橫移；11至12點(diǎn)是針前墊紗階段；12至1點(diǎn)之間為槽針牽引紗線完成套圈和脫圈過(guò)程。

圖2 擬合與實(shí)測(cè)軌跡Fig.2 Curve of fitting(a) and actual (b)

2.3 各關(guān)鍵點(diǎn)位置的確定

先在圖2(a)中根據(jù)梳櫛排布確定3至9點(diǎn)區(qū)間，并在其中選定了6個(gè)點(diǎn)，所選點(diǎn)數(shù)一般少于該區(qū)間內(nèi)梳櫛工作線條數(shù)，點(diǎn)數(shù)過(guò)多增加擬合曲線難度，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，根據(jù)擬合曲線對(duì)梳櫛排布在該區(qū)間內(nèi)進(jìn)行微調(diào)。

9與10點(diǎn)之間的距離也稱橫移距離，是反映梳櫛橫移運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的重要參數(shù)，根據(jù)不同機(jī)型進(jìn)行選擇。

由于槽針在通過(guò)8至9點(diǎn)時(shí)梳櫛對(duì)其進(jìn)行針背墊紗，針前橫移后又對(duì)其進(jìn)行針前墊紗(針前墊紗位置用11和12點(diǎn)標(biāo)記)，為保證良好的針背和針前墊紗效果，理論上針背和針前墊紗深度應(yīng)相等，也稱針背和針前應(yīng)有相同的吃針深度，即8和9點(diǎn)位置應(yīng)分別與12和11點(diǎn)重合，但由于在12點(diǎn)位置針前墊紗結(jié)束后槽針應(yīng)立刻下降，為保證槽針上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的平緩性，8和12點(diǎn)之間可不完全重合，也即針背和針前墊紗吃針深度可不相同，如圖2(a)中，12點(diǎn)位置低于8點(diǎn)位置，根據(jù)工藝結(jié)合實(shí)際機(jī)器調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，針背墊紗應(yīng)為滿孔、針前墊紗至多可為1/2孔。對(duì)43/1機(jī)型，8點(diǎn)位置為鎖邊花梳櫛，導(dǎo)紗針孔形狀為圖3(a)所示的對(duì)稱腰形孔，設(shè)其長(zhǎng)為L(zhǎng)，且L=2R1。設(shè)對(duì)稱腰形孔的中心為P點(diǎn)，8點(diǎn)位置鎖邊花梳櫛對(duì)槽針針背墊紗時(shí)，槽針針鉤C點(diǎn)與P點(diǎn)重合，由于L=2R1，槽針上針平面m與導(dǎo)紗針孔最上表面持平，稱為滿孔墊紗，如圖3(b)所示。8點(diǎn)位置鎖邊花梳櫛對(duì)槽針針前墊紗時(shí)，圖3(c)示出1/2孔墊紗的情況，槽針上針平面m位于導(dǎo)紗針孔長(zhǎng)度L一半位置，此時(shí)C點(diǎn)與P點(diǎn)不重合，距離S=R1。顯然，為保證針前墊紗效果，應(yīng)有S≤R1，也即12點(diǎn)在8點(diǎn)向下垂直偏移量不得超過(guò)R1大小。對(duì)43/1機(jī)型，R1=0.85mm，L=1.7 mm，12點(diǎn)位置在8點(diǎn)位置下方，根據(jù)表1所示數(shù)據(jù)距離為396.4 mm-395.8 mm=0.6 mm處，滿足要求。

圖3 鎖邊花梳櫛墊紗位置分析Fig.3 Position analysis oflockedguide bar. (a)Guideneedle;(b)Lapping of full hole;(c)Lapping of half hole

關(guān)鍵點(diǎn)序號(hào)主軸轉(zhuǎn)角/(°)理論關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)/mm實(shí)際關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)(x2,y2)/mm位置偏差(x1-x2,y1-y2)/mm10.0(373.1,90.3)(373.1,90.3)(0,0)254.7(381.3,90.9)(381.2,90.7)(0.1,0.2)378.3(387.1,86.0)(387.0,85.9)(0.1,0.1)493.5(390.1,81.5)(390.0,81.4)(0.1,0.1)5108.5(392.7,75.7)(392.7,75.7)(0,0)6123.1(394.4,69.8)(394.4,69.8)(0,0)7139.3(395.8,63.0)(395.8,63.0)(0,0)8151.5(396.4,58.4)(396.4,58.4)(0,0)9162.7(396.8,54.7)(396.8,54.7)(0,0)10201.3(397.2,48.6)(397.2,47.6)(0,1)11240.2(396.8,54.7)(396.8,54.7)(0,0)12254.0(395.8,58.4)(395.8,58.4)(0,0)13272.6(392.2,65.2)(392.2,65.2)(0,0)14293.1(386.1,72.8)(386.3,73.0)(-0.2,-0.2)15315.6(378.9,80.5)(379.2,80.8)(-0.3,-0.3)

槽針由12點(diǎn)向下到達(dá)1點(diǎn)階段為套圈和脫圈過(guò)程，具體包括針芯封閉槽針針口、套圈和脫圈，最低點(diǎn)1位置的選取需確保這些動(dòng)作能順利完成，結(jié)合預(yù)先排布好的梳櫛，可確定1點(diǎn)相對(duì)10點(diǎn)之間的位置關(guān)系。圖2(a)中1點(diǎn)至10點(diǎn)之間在X方向的距離也稱為槽針上下運(yùn)動(dòng)動(dòng)程，整個(gè)軌跡在Y方向的距離稱為復(fù)合針前后運(yùn)動(dòng)動(dòng)程，為使機(jī)器具有較好的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)特性，應(yīng)盡可能使上下和前后動(dòng)程較小。根據(jù)動(dòng)態(tài)模擬，43/1機(jī)型1至3點(diǎn)在X方向取14 mm左右，上下和前后動(dòng)程分別取24 mm和44 mm左右，可滿足成圈要求。

另外，為控制軌跡的基本形狀，在1點(diǎn)和3點(diǎn)之間取有2點(diǎn)，12點(diǎn)和1點(diǎn)之間取有13、14和15點(diǎn)，這些點(diǎn)具體取多少個(gè)以及具體位置可根據(jù)實(shí)際三維模擬效果進(jìn)行調(diào)整。

表1示出了43/1型賈卡多梳櫛經(jīng)編機(jī)槽針針鉤運(yùn)動(dòng)的15個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)具體坐標(biāo)值。由這些點(diǎn)擬合出槽針針鉤運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖2(a)所示，進(jìn)一步離散化得軌跡的系列點(diǎn)坐標(biāo)(x，y)，代入式(5)和(8)，得逆解φ1和φ4變化曲線如圖4所示。

圖4 逆解曲線Fig.4 Inverse diagram of inverse solution

3 電子凸輪運(yùn)動(dòng)

圖5 伺服運(yùn)動(dòng)曲線Fig.5 Servo motion curves. (a) Swing of needle bed; (b) Up and down motions of groove pin

設(shè)經(jīng)編機(jī)主軸為電子凸輪系統(tǒng)的主動(dòng)軸，從動(dòng)軸為執(zhí)行機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)輸入軸，即φ1和φ42個(gè)運(yùn)動(dòng)輸入。 對(duì)主動(dòng)軸一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期進(jìn)行等分，1個(gè)等分點(diǎn)對(duì)應(yīng)1個(gè)脈沖，取等分點(diǎn)N為3 600，即有3 600脈沖數(shù)。進(jìn)一步將2個(gè)從動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)，也即離散化的逆解值φ1和φ4轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的單元數(shù)(也對(duì)應(yīng)為3 600個(gè))，得到圖5所示的伺服運(yùn)動(dòng)曲線，作為從動(dòng)軸的位置命令。

將φ1和φ4對(duì)應(yīng)的伺服運(yùn)動(dòng)曲線分別記為凸輪表Cam1和Cam4，導(dǎo)入到臺(tái)達(dá)ASDA-A2伺服系統(tǒng)(電子凸輪)CANopenBuilder中。在具體編寫(xiě)程序時(shí)，通過(guò)虛軸指令(VirtualAxis)建立虛擬主動(dòng)軸，并按照預(yù)定的時(shí)間間隔△t向從動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出執(zhí)行指令，以調(diào)用凸輪表Cam1和Cam4中伺服曲線相應(yīng)單元數(shù)的值?！鱰與脈沖數(shù)N和經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)有關(guān)，具體為

(9)

由于有2個(gè)從動(dòng)軸φ1和φ4，在電子凸輪系統(tǒng)中選擇多軸→凸輪表(CamTableSelect)→凸輪關(guān)聯(lián)(CamIn)指令，建立起2個(gè)對(duì)應(yīng)的凸輪關(guān)系。當(dāng)主動(dòng)軸發(fā)出脈沖命令時(shí)，對(duì)應(yīng)的2個(gè)從動(dòng)軸會(huì)按照凸輪表Cam1和Cam4中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。

4 試驗(yàn)與測(cè)試結(jié)果

4.1 試驗(yàn)系統(tǒng)

整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)包括機(jī)械傳動(dòng)、控制(包括電子凸輪)和測(cè)試系統(tǒng)3部分，如圖6所示。

圖6 試驗(yàn)系統(tǒng)Fig.6 Test system. (a) Machine driven system; (b) E-cam control system; (c) Measurement system of trajectory of groove pin tip

圖6(a)示出機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。左、右兩側(cè)各由1組具有E-Cam(電子凸輪)功能的伺服電動(dòng)機(jī)1和2、減速器1和2、聯(lián)軸器1和2等組成的傳動(dòng)系統(tǒng)分別驅(qū)動(dòng)擺軸A0和D0擺動(dòng)，槽針床導(dǎo)向擺臂和槽針上下運(yùn)動(dòng)擺臂分別固裝在擺軸A0和D0上，當(dāng)擺軸A0和D0擺動(dòng)時(shí)，分別使槽針床導(dǎo)向擺臂和槽針上下運(yùn)動(dòng)擺臂擺動(dòng)。槽針床固定安裝在托架上，托架上有導(dǎo)柱，插在槽針床導(dǎo)向擺臂的導(dǎo)套中，二者構(gòu)成相對(duì)移動(dòng)關(guān)系。槽針上下運(yùn)動(dòng)擺臂通過(guò)驅(qū)動(dòng)桿使槽針床相對(duì)于導(dǎo)向擺臂(導(dǎo)套)上下直線移動(dòng)。

圖6(b)示出控制系統(tǒng)。圖中1表示伺服驅(qū)動(dòng)器，5表示多軸運(yùn)動(dòng)控制器，2、3、4和6分別為繼電器、開(kāi)始和急停開(kāi)關(guān)、熔斷器和變頻器。其中的電子凸輪采用臺(tái)達(dá)ASDA-A2伺服系統(tǒng)中的A2驅(qū)動(dòng)器PR模式，由DVP-10MC11T多軸運(yùn)動(dòng)控制器、SD-A2-0721-M伺服驅(qū)動(dòng)器和ECMA-C10807RS伺服電動(dòng)機(jī)組成[9]。

4.2 測(cè)試方法及結(jié)果

在實(shí)際裝置調(diào)試過(guò)程中，以槽針最低位置為運(yùn)動(dòng)起始位置，通過(guò)2組點(diǎn)動(dòng)程序分別控制擺臂1和4擺動(dòng)，當(dāng)D點(diǎn)和C點(diǎn)至試驗(yàn)臺(tái)上平面高度分別為124.86 mm和470.36 mm時(shí)，開(kāi)始讓伺服電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)經(jīng)編機(jī)主軸以30 r/min速度運(yùn)轉(zhuǎn)(對(duì)應(yīng)△t=1/1 800 s)，采用活圖隆MC2.1型數(shù)字高速攝影機(jī)記錄槽針針鉤點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，如圖6(c)所示，并將運(yùn)動(dòng)軌跡以數(shù)字坐標(biāo)形式存儲(chǔ)，圖2(b)示出實(shí)際記錄的槽針針鉤點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡。

為檢驗(yàn)實(shí)際與理論運(yùn)動(dòng)軌跡之間的偏差，以2種情況下軌跡最低點(diǎn)重合、第9與10點(diǎn)之間軌跡近似重合為基準(zhǔn)，比較15個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間的位置偏差。具體為，作理論軌跡上關(guān)鍵點(diǎn)處曲線的法線，與實(shí)測(cè)軌跡的交點(diǎn)認(rèn)為是對(duì)應(yīng)實(shí)際運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)，理論關(guān)鍵點(diǎn)(x1，y1)與實(shí)際關(guān)鍵點(diǎn)(X2，Y2)在X和Y方向的偏差值(x1-x2，y1-y2)如表1中所示。

5 運(yùn)動(dòng)偏差與墊紗的關(guān)系

由于槽針針鉤點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與理論軌跡不一定完全重合，需分析實(shí)際關(guān)鍵點(diǎn)位置相對(duì)理論關(guān)鍵點(diǎn)位置偏差對(duì)墊紗、成圈等的影響。

一般情況下，擬合軌跡上1、2、10、13、14、15點(diǎn)實(shí)際位置與理論位置之間的偏差對(duì)墊紗沒(méi)有影響，對(duì)成圈效果影響不大，所以，重點(diǎn)討論其余點(diǎn)實(shí)際位置對(duì)墊紗效果的影響。

在3至9點(diǎn)之間所排布的梳櫛類型包括：3和9點(diǎn)位置為地梳櫛、4點(diǎn)(或左右)位置為賈卡梳櫛、 5至8點(diǎn)之間位置為花梳櫛。

地梳櫛和賈卡梳櫛導(dǎo)紗針針孔一般為圓形，如圖7(a)所示。設(shè)針孔半徑為R2，圓心為O，43/1機(jī)型R2為0.6mm。根據(jù)經(jīng)編工藝，地梳櫛和賈卡梳櫛對(duì)槽針至少應(yīng)滿孔墊紗。假設(shè)槽針針鉤點(diǎn)實(shí)際位置C與理論關(guān)鍵點(diǎn)(導(dǎo)紗針孔圓心O)位置重合，如圖7(b)所示，由于R1>R2，槽針上針平面高于導(dǎo)紗針孔上平面，超過(guò)滿孔墊紗要求，針背墊紗可靠；若槽針針鉤點(diǎn)實(shí)際位置C低于理論關(guān)鍵點(diǎn)(導(dǎo)紗針孔圓心O)位置，最低不能超過(guò)圖7(c)所示槽針上針平面與導(dǎo)紗針孔上平面平齊，也即正好滿孔墊紗，此時(shí)，C點(diǎn)低于O點(diǎn)距離為R1-R2，對(duì)43/1機(jī)型為0.25mm。當(dāng)槽針針鉤點(diǎn)實(shí)際位置C高于理論關(guān)鍵點(diǎn)(導(dǎo)紗針孔圓心O)位置過(guò)多時(shí)，槽針有可能與導(dǎo)紗針側(cè)面之間擠壓紗線，所以，實(shí)際應(yīng)用中規(guī)定C點(diǎn)高于O點(diǎn)距離不超過(guò)R1-R2距離為宜。如此，3、4、9和11點(diǎn)位置偏差，在X方向±0.25 mm，在Y方向按經(jīng)驗(yàn)也取±0.25 mm，據(jù)此判斷表1中3、4、9和11點(diǎn)位置偏差，滿足要求。

圖7 地梳櫛和賈卡梳櫛吃針深度分析Fig.7 Analysis of land and jacquard guide needlingfeed depth.(a)Land(jacquard) guide needle;(b)Superposition of actual and theoretical key points; (c) Lapping of full holes

5至8點(diǎn)之間位置的花梳櫛要求針背至少滿孔墊紗，如圖3(b)所示，若槽針針鉤實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置C與針孔中心P點(diǎn)重合，或C點(diǎn)位于P點(diǎn)上方才滿足要求。與地梳櫛一樣，向上最多也取允許偏移量0.25 mm。如此，5、6、7和8點(diǎn)位置偏差，在X方向0～0.25 mm，在Y方向同地梳櫛也取±0.25mm，據(jù)此判斷表1中5、6、7和8點(diǎn)位置偏差，滿足要求。

12點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)花梳櫛對(duì)槽針針前墊紗，由圖3(c)可知至少1/2孔墊紗，所以，槽針針鉤實(shí)際位置在X方向最多向上偏移L+0.25=1.95 mm，在Y方向也取±0.25 mm，據(jù)此判斷表1中12點(diǎn)位置偏差滿足要求。

對(duì)于軌跡線上點(diǎn)1、2、10、13、14和15，雖然槽針經(jīng)過(guò)這些點(diǎn)時(shí)，沒(méi)有直接針背或針前墊紗，但是，會(huì)影響套圈、脫圈或間接影響到墊紗效果。特別地，對(duì)43/1機(jī)型，第15點(diǎn)關(guān)系到GB1的針前墊紗位置和允許角的大小，因此，也應(yīng)控制這些點(diǎn)實(shí)際與理論位置之間的偏差。由調(diào)試機(jī)器經(jīng)驗(yàn)，這些點(diǎn)在X和Y方向的偏差不超過(guò)±0.5 mm，可滿足使用要求，由表1可知，實(shí)測(cè)位置滿足。

在實(shí)際開(kāi)發(fā)機(jī)器過(guò)程中，槽針針鉤點(diǎn)軌跡確定情況下，往往需要微調(diào)各把梳櫛的位置，通過(guò)運(yùn)動(dòng)模擬判斷是否滿足墊紗要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

低速狀態(tài)下試驗(yàn)表明，采用2組電子凸輪傳動(dòng)系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)多梳櫛經(jīng)編機(jī)槽針針床擺動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)在技術(shù)上可行，針對(duì)43/1機(jī)型的實(shí)測(cè)軌跡關(guān)鍵點(diǎn)位置在X、Y方向的最大偏差為0.3 mm，排布梳櫛區(qū)間內(nèi)各實(shí)際關(guān)鍵點(diǎn)與理論關(guān)鍵點(diǎn)位置的偏差都在保證可靠墊紗的允許精度范圍之內(nèi)。

對(duì)于不同多梳櫛經(jīng)編機(jī)機(jī)型，槽針針鉤點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要求不同，只需求解執(zhí)行機(jī)構(gòu)逆解，輸入電子凸輪控制系統(tǒng)就可方便地實(shí)現(xiàn)槽針?biāo)蟮倪\(yùn)動(dòng)，一套執(zhí)行機(jī)構(gòu)可適合各種機(jī)型，提高生產(chǎn)柔性，降低設(shè)備使用成本。

本文僅研究了槽針的運(yùn)動(dòng)，還需進(jìn)一步研究針芯、沉降采用電子凸輪實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的可行性。另外，試驗(yàn)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速較低，實(shí)際機(jī)器主軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度較之試驗(yàn)速度高，因此，仍需研究在較高轉(zhuǎn)速下，電子凸輪驅(qū)動(dòng)成圈主軸對(duì)墊紗、成圈效果等的影響。

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[1] 曹清林,王小霞,黃駿.多梳經(jīng)編機(jī)復(fù)合針運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2011,17(4):1-9. CAO Qinglin, WANG Xiaoxia, HUANG Jun. Design on the compound needle mechanism of the knitting machines[J].Journal of Jiangsu Teachers University of Technology,2011,17(4):1-9.

[2] 沈惠平,李密,王敏其,等.多梳櫛經(jīng)編機(jī)成圈運(yùn)動(dòng)及其機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J].中國(guó)機(jī)械工程,2015,26(11):1457-1470. SHEN Huiping, LI Mi, WANG Minqi, et al. Knitting notion analysis and mechanism design for multi-bar warp knitting machine[J].China Mechanical Engineering,2015,26(11):1457-1470.

[3] 曹清林,黃駿,劉莉萍,等.多梳櫛經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)件的運(yùn)動(dòng)研究[J].紡織學(xué)報(bào),2014,35(11):139-145. CAO Qinglin, HUANG Jun, LIU Liping, et al. Study on kinetic of loop-forming elements in warp knitting machine with multi-guide bars[J].Journal of Textile Research,2014,35(11):139-145.

[4] 趙紅霞,徐敏平,黃歡,等.HRSJ43/1型經(jīng)編機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].江蘇紡織,2012(S1):35-40. ZHAO Hongxia, XU Minping, HUANG Huan, et al. The dynamic optimization design on HRSJ43/1 warp knittingmachine[J].Jiangsu Textile,2012(S1):35-40.

[5] 尹季盛,劉麗.第十七屆上海國(guó)際紡織工業(yè)展覽會(huì)經(jīng)編機(jī)述評(píng)[J].針織工業(yè),2015(7):16-21. YIN Jisheng, LIU Li. Review of the warp knitting machines on the 17thshanghai international textile industry exhibition[J]. Knitting Industries, 2015(7): 16-21.

[6] 李波,馬磊,陳佳,等.第十七屆上海國(guó)際紡織工業(yè)展回顧[J].紡織導(dǎo)報(bào),2015(7):51-71. LI Bo, MA Lei, CHEN Jia, et al. Review on the 17thshanghai international textile industry exhibition[J].China Textile Leader,2015(7):51-71.

[7] 蔣高明.現(xiàn)代經(jīng)編工藝與設(shè)備[M].北京:中國(guó)紡織出版社,2001:272-329. JIANG Gaoming. Design and Technology of the Modern Warp-Knitting Production[M].Beijing: China Textile & Apparel Press,2002:272-329.

[8] 《針織工程手冊(cè)》編委會(huì).針織工程手冊(cè):經(jīng)編分冊(cè)[M].北京:中國(guó)紡織出版社,1997:277-293. Knitting Engineering Manual Editorial Board. Knitting Engineering Manual：Warp Knitting Volume[M].Beijing：China Textile & Apparel Press,1997:277-293.

[9] 張巨勇,施滸立,潘玉良.軟件凸輪[J].杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,24(1):43-47. ZHANG Juyong, SHI Huli, PAN Yuliang. Software convex cam[J]. Journal of Hangzhou Institute of Electronic Engineering, 2004,24(1):43-47.

Knitting motions for multi-bar warp knitting machine driven by E-cam

NIU Shanyu， CAO Qinglin

(School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Technology, Changzhou, Jiangsu 213001, China)

In order to solve the problem of long kinematic chain and poor machine adaptability for multi-bar warp knitting machine, E-cam drive actuator was adopted to meet the kinematical requirements of the needle bars. Critical simulation points were selected based on the characteristics of warp knitting technology and guide bar configuration to fit the theoretical track of needle bar tip. Specifically, the offset between front and rear seaming pattern guide bar tip lapping should not exceed the radius of curvature of the tip. The difference between the measured and predicted critical points in piezo jacquard guide bar and land guide bar regions are within±0.25 mm range inxdirection for 43/1 type warp knitting machine. The variation in pattern guide bar tip back lapping is 0-0.25 mm in thexdirection, while seaming pattern guide bar tip front lapping renders variation below 1.95 mm. In theydirection, all the differences are within ±0.25 mm range.

warp knitting machine; multi-bar; E-cam; loop-forming

10.13475/j.fzxb.20160202307

2016-02-24

2016-12-23

牛善宇(1990—)，男，碩士生。主要研究方向?yàn)榧徔棛C(jī)械。曹清林，通信作者，E-mail：cql@jstu.edu.cn。

TS 183

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