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(lái)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(guò)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(lái)，順應(yīng)了紡織工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，推廣應(yīng)用前景廣闊。

1 幾種梳并聯(lián)技術(shù)簡(jiǎn)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(jué)檢測(cè)、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(cāng)儲(chǔ)貨架等物流設(shè)備，同時(shí)運(yùn)用自動(dòng)控制和倉(cāng)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(guò)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(wú)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(wèn)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(wèn)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(kāi)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(zhǎng)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(wú)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(wú)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(wèn)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(wú)需梳棉機(jī)棉條桶更換、無(wú)需棉條桶搬運(yùn)、無(wú)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(shì)

（1）梳并聯(lián)與渦流紡的組合

采用“開(kāi)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?？紤]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(kāi)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(guó)紡織工業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向。