经编电子送经原理探讨

摘要 文章从一个全新的角度对经编送经系统进行分类，在分析机械式送经系统的原理和缺陷的基础上，探讨了经编电子送经系统的原理和特点，并针对国内经编企业实际情况对 FAG 机械 送经系统提出修改方案。 关键词： 经编；电子送经；原理 Abstract: The Electronic yarn let-off System of Warp Knitting is classified from a new point of view. Its working principal and characteristics are discussed on the basis of the analyzing of mechanical yarn let-off system principal and faults. A project aiming at FAG mechanical let-off system is offered, according to the fact in domestic warp knitting enterprises. Key Words: Warp-Knitting; Electronic yarn letting-off; principal 引言 送经系统是经编机中最重要的装置之一，直接影响经编产品的质量和花型品种。不同的经编织物 结构 对送经装置和送经量有不同的要求。如通过减少送经量抽紧地组织纱线可形成褶裥类缺垫组织，加大送经量可使线圈松弛在坯布表面形成毛圈。如果送经系统控制不好送经量，可能会引起纱线断头，影响经编机生产效率和坯布质量。目前在经编生产中仍然存在停车横条问题，送经系统能否准确控制经轴位置，保证稳定的纱线张力是解决停车横条的关键之一。 目前国内大多数经编机采用了 机械式送经系统，在车速、操作舒适性方面存在很多不足。 随着半导体技术、变频技术的发展，电力和电动机控制技术获得了长足进展，从而促进了经编机电子送经系统的发展。本文 从一个全新的角度对经编送经系统进行分类， 分析机械式送经系统存在的缺陷，并对 电子送经系统的送经原理和送经特点进行探讨，另外针对国内经编企业实际情况就送经系统提出修改方案。 １经编送经系统分类 1.1最新分类方法 送经机构的种类很多，传统的分类方法从机械角度考虑，把送经系统分为积极式送经构和消极式送经机构。经轴由经纱张力直接拉动进行送经的机构称为消极式送经；经轴由机械装置直接驱动回转进行送经的机构称为积极式送经机构。 从经编织物生产工艺角度考虑，一旦某种织物组织结构确定，其送经量也随之确定。为满足一定的送经量要求，经轴线速度必须和主轴转速相配合。为保证一定的经轴线速度，经轴角速度必须随经轴直径按特定的规律变化。不考虑经轴角速度在一次成圈过程中变化情况，按整个编织过程中经轴角速度随经轴直径的变化关系，可从数学角度把送经系统分为线性和非线性两种。所谓线性，是指随着编织的进行，经轴角速度和经轴直径呈直线关系；所谓非线性，是指经轴角速度和经轴直径呈非直线关系。线性是一种理想状态，在实际生产过程中不存在绝对的线性。通常能满足非线性送经要求的送经系统，也能适应线性送经的场合。 1.2线性送经 编织素织物或花色织物的底布时，每个横列的线圈长度基本不变或很少变化， 经轴角速度和经轴直径呈直线关系。 随着编织进行，经轴直径逐渐变小，因此必需相应增加经轴与主轴之间的传动比，提高经轴角速度以保持经轴送经速度恒定，使 经编机顺利完成成圈 。 现代高速特里科和拉舍尔经编机采用的线性送经系统有 FAG （ 德文 Faden-Ablauf-Getriebes ） 送经系统、定长送经辊装置和 EBA （德文 El ektronische Baum-Antrieb） 电子送经系统 。定长送经辊装置简单可靠，较多地用在双针床、贾卡经编机上。 EBA 电子送经系统主要用于特里科和拉舍尔经编机。 1.3非线性送经 编织花纹复杂的经编组织时，它们的完全组织一般延续许多横列，针背垫纱长度不再固定，有时仅为一针，有时为 2针或3针，甚至高达7针，而编织的方式又有成圈和衬纬之别。一个完全组织内每个横列的线圈长度不同，这时送经属于非线性送经， 经轴角速度和经轴直径呈非直线关系。 非线性送经系统一般用于拉舍尔经编机，可分为消极式机械送经机构 、 积极式机械送经机构和电子式送经机构 。 消极式机械送经机构是指由经纱张力直接拉动经轴进行送经的送经机构。该类送经机构根据不同控制特点又可分为经轴制动、可控制的经轴制动和纱架供纱三种形式。 积极式机械送经机构主要有双速送经机构 ,在介绍经编送经的文献及资料里有详细说明，这里不再赘述。 电子式非线性送经系统有 EBA-2 step、 EBD 和 EBC （ 德文 El ektronische Baum-control ） 。 EBA-2step 和 EBD 具有双速送经功能，可以在正常送经和双速送经中任选一种，线性和非线性送经场合均可使用。 2 电子送经与机械式送经系统比较 在现代高速特里科和拉舍尔经编机中 ，线性送经场合 最常用的机械式送经机构是 FAG送经装置，该装置能使经轴一直到经纱用完都保证连续、恒定的送经。FAG送经装置由经编机主轴通过传动装置驱动经轴回转进行送经，由测长装置及无级变速调整装置组成。测长装置由机械式链轮链条组成，当调整感应杆及控制蜗轮之间产生速度差时，棘爪离开中间位置撑动棘轮，并且当速度差积累到一定程度时，棘爪才撑动棘轮转动一齿。同时带动丝杆回转，使处于两个锥体（圆锥轮）之间的摩擦（传动）环改变工作位置，从而改变传动比。在这些调整装置的前面，各经轴按照织物组织要求与相应的送经变换齿轮连接，使各经轴按不同的送经比送出经纱。 FAG 送经装置的缺陷是，在高速情况下，经轴转速控制不准确，不能满足送经量变化的要求。 由于机械式送经机构存在着许多传动间隙，致使控制作用滞后于实际转速的变化，因而机械式送经机构反馈性能不足，不能满足更高速度的送经要求。特别在停车与开车时易造成明显的停车横条。 而且随着车速的提高，差动齿轮磨损严重，不仅能量损耗很大，而且带来噪音。此外由于技术上的原因，停车换轴时，人工转动经轴非常困难，因此，操作舒适程度不高。 电子送经系统各经轴分别单独控制，通过电机经减速器带动经轴转动。因为经轴的转动惯量很大，而转动角速度较低，所以必须选择合适的减速器，以保证经轴获得较大的启动转矩。电子送经的有关原理将在下文做详细探讨。 电子送经系统 与传统的机械式送经相比具有如下突出优点：能实现更高的车速，提高了生产效率； 更改送经量方便、迅速，无需更换送经变换齿轮；更换经轴时 不需要人工转动经轴，只需简单按键即可；不需要通过主轴电动机经齿轮传动经轴，各经轴采用单独控制，减少了摩擦和能量损耗；减少了噪音 ， 提高了操作的舒适性。 3 经编电子送经原理 在经编织造过程中，经轴直径不断变小，另外对于某些织物在编织一个完全组织的不同横列时，纱线消耗量不同。因此，要使经轴按一定规律送出经纱，经轴转速必须按一定规律变大。现代经编 电子送经系统不同于传统的机械送经系统，每根经轴不再由主轴经过齿轮传动，经轴转速的改变也不再通过机械的无极调速实现，而实现完全电子控制。 经编机电子送经系统主要由三部分组成，即： 测速装置（主要有采用表面感测罗拉直接测速和光电式编码器间接测速两种方式） 、控制单元（工控计算机、可编程控制器或单片机）、驱动装置（伺服驱动器或变频器）和电动机 。 下面就带表面感测罗拉的 EBA-2step电子送经系统，介绍电子送经的原理。该送经系统采用了变频器控制， 这种变频器中集成了 PID 控制算法，所谓 PID （比例 - 积分 - 微分）控制算法，即用反馈的方法反馈被控量的实际值，并与目标值进行比较，然后根据比较结果进行修正，使之与目标值一致。 具体控制过程如下：根据工艺计算结果，在控制面板输入主要参数，如经轴满轴外周长、内周长、圈数以及送经量、循环横列数（单速送经无）等参数。控制单元对相关参数进行初始化并计算电动机的目标转速，作为一控制信号传送到变频器。变频器根据这一目标值向电动机输出一定的电压和频率，使电动机按目标转速转动，电动机经减速齿轮箱带动经轴转动。表面感测罗拉测定经轴表面纱线的实际线速度并反馈至控制单元，控制单元计算实际线速度与目标线速度之间的差值，经运算后得出新的目标转速，并发送给变频器，变频器继续改变输出电压和频率，不断地使电动机的实际转速与目标转速趋于一致。 原理框图如图 1 所示。 这种控制采用了表面感测罗拉，实时采集实际经纱线速度并反馈制控制单元，另外经轴电动机的编码器向变频器反馈实际转速，由此就构成了双闭环控制系统。若不采用表面感测罗拉，除了上述数据外，还必须输入整经得出的 经轴满轴外周长和整经圈数，由控制单元计算经纱线速度，其控制过程与上述相同。目前在大多数经编车间都采用了 表面感测罗拉，以防止因人为输入错误或控制系统的不可靠而造成的损失。 所有控制理论都建立在以下假设的基础上，并且根据 经轴电动机转速与送经量和主轴电动机转速之间的运算关系得出。如下： 假设经轴每退绕一圈，经轴外周长的减少量是一个常量；在主轴一转内，每转 1/500转（注：采用500个脉冲/转的编码器），经轴送出的经纱长度是相应线圈长度的1/500，即不考虑每个成圈过程中主轴1/500转需要的送经量差异。 经轴电动机转速与送经量和主轴电动机转速之间的运算关系推导如下： （ 1）经轴现时周长：L i =L 1 -Z i ×（L 1 -L 2 ）/Z； 式中： L i =经轴的现时周长（mm）； L 1 =经轴的满卷周长（mm）； L 2 =经轴的空轴周长（mm）； Z =经轴满卷时的卷绕圈数； Z i =从经轴满卷至现时经轴退绕总圈数。 （ 2）经轴电动机的目标转速： n 1 = （ F/480 ）× n 2 ×z /L i 式中： n 1 = 经轴电机的转速（转 / 分）；