一種鏈條傳動(dòng)差速整緯器的設(shè)計(jì)

樓越升　祝成炎　郭振榮

（1.浙江理工大學(xué)，浙江杭州　310018；2.義烏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江義烏　322000；3.浙江藍(lán)宇數(shù)碼科技有限公司，浙江義烏　322000）

一種鏈條傳動(dòng)差速整緯器的設(shè)計(jì)

樓越升1、2祝成炎1郭振榮3

（1.浙江理工大學(xué)，浙江杭州310018；2.義烏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江義烏322000；3.浙江藍(lán)宇數(shù)碼科技有限公司，浙江義烏322000）

提出了一種鏈條傳動(dòng)差速整緯方式，即利用八字形設(shè)置的傳動(dòng)鏈條產(chǎn)生的織物緯向拉力消除各種緯彎，及利用兩條鏈條傳動(dòng)的差速消除織物緯斜。進(jìn)一步設(shè)計(jì)了整個(gè)整緯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整個(gè)設(shè)計(jì)具有緯斜檢測(cè)點(diǎn)少、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、檢測(cè)與整緯精度高、整緯迅速、控制方便、速度調(diào)節(jié)范圍大、適用織物種類廣等優(yōu)點(diǎn)。

織物整緯器設(shè)計(jì)緯斜檢測(cè)差速整緯

1　概述

織物在生產(chǎn)、存儲(chǔ)及加工過程中會(huì)發(fā)生形變，特別是在緯線方向的形變，包括緯斜、弧形緯彎、S型緯彎、弓形緯彎等等，需要用整緯器進(jìn)行整緯處理。整緯器按照整緯原理分主要有兩類，一類是輥式主動(dòng)整緯［1］，市場(chǎng)上大多數(shù)產(chǎn)品都是這類；另一類是針輪整緯［2、3］，如日本的ME-2000。輥式整緯器根據(jù)檢測(cè)到的緯斜情況，通過直輥、彎輥等調(diào)節(jié)走布行程來對(duì)緯斜、緯彎等情況進(jìn)行糾正，這類整緯器首先需要檢測(cè)多個(gè)點(diǎn)的緯斜，從而判斷織物的整體形變情況，并需要通過多根直、彎輥對(duì)織物進(jìn)行調(diào)節(jié)，機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制也較為復(fù)雜。且整緯效果受織物傳送速度的影響較大，適用于高速整緯，通常用于大型染整廠拉幅定型前的整緯處理。針輪整緯是一種被動(dòng)式整緯機(jī)構(gòu)，利用八字形排列的兩個(gè)針輪對(duì)織物進(jìn)行整緯。其原理是織物在針輪上傳動(dòng)的過程中，針輪八字形的排列方式將會(huì)給織物提供一個(gè)緯向的張力，該緯向的張力除了糾正織物的緯彎之外，其經(jīng)向分量還能為針輪提供旋轉(zhuǎn)力矩，使緯斜滯后端的針輪加速，緯斜超前端的針輪減速，從而糾正織物的緯斜。這類整緯方式能夠有效的糾正緯彎，但是對(duì)于緯斜較小的情況，所提供的經(jīng)向張力分量效小，需要較大的針輪半徑以提供足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。蓋種方式對(duì)針輪加工精度有較高要求，另外，由于織物在下針時(shí)的滯后會(huì)產(chǎn)生一定的緯彎，應(yīng)用當(dāng)中常輔以一定的直輥整緯和彎輥整緯才能達(dá)到理想的效果。

前述兩類整緯方式中存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)行程長(zhǎng)、適用織物種類受限等缺陷，為此，本文在研究了這兩種方式整緯的原理的基礎(chǔ)上，提出了一種鏈條傳動(dòng)差速整緯的新方式，即利用織物緯向張力以及兩條鏈條傳動(dòng)的差速來實(shí)現(xiàn)整緯，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了整緯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖1　鏈條傳動(dòng)差速整緯原理圖

圖2　整緯器系統(tǒng)組成框圖

2　鏈條傳動(dòng)差速整緯原理

鏈條傳動(dòng)差速整緯的原理如圖1所示。圖中成八字形的粗黑線段表示兩條傳動(dòng)鏈條，虛線箭頭表示織物傳動(dòng)方向，即傳動(dòng)鏈條進(jìn)布端的距離小于出布端的距離。織物的兩側(cè)邊沿固定于兩條傳動(dòng)鏈條上，由鏈條帶動(dòng)織物進(jìn)行傳動(dòng)。由于兩條傳動(dòng)鏈條成八字形設(shè)置，在織物傳動(dòng)的過程中，會(huì)把織物緯向拉升，從而產(chǎn)生拉力F，在拉力F的作用下，織物的各種緯彎會(huì)在傳動(dòng)過程中逐漸消失，變成單一的緯斜。此時(shí)，只要在靠近出布端檢測(cè)織物的緯斜，根據(jù)緯斜情況來精確控制兩條傳動(dòng)鏈條的傳動(dòng)速度1v和2v，即可控制織物兩側(cè)傳動(dòng)的行程差，從而消除緯斜。比如圖1中所示緯斜情況，假設(shè)織物幅寬為W，緯斜角度為α，則只需要在一段時(shí)間τ內(nèi)控制 v1＞v2，τ 即整緯調(diào)節(jié)時(shí)間：

式中 LΔ即為糾正緯斜需要積累的行程差， vΔ為左右鏈條傳動(dòng)的差速。

考慮到整緯調(diào)節(jié)時(shí)間應(yīng)小于緯斜檢測(cè)傳感器的采樣周期T，實(shí)際的整緯行程L應(yīng)為：

式中v為設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)速度。

相較于已有的輥式整緯，差速整緯利用傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的緯向拉力來消除各種緯彎情況，只需要檢測(cè)單點(diǎn)的緯斜情況即可，也不需要利用彎輥來糾正緯彎，從而降低了整緯難度。而相較于針輪整緯，差速整緯的機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，整緯能力更強(qiáng)，其整緯精度完全取決于緯斜檢測(cè)精度及對(duì)鏈條傳動(dòng)速度的控制精度。

另外，為了避免織物徑向張力對(duì)整緯過程的影響，織物應(yīng)該以超喂的方式送入，這樣才能夠保證在緯向拉力的作用下消除所有緯彎。而為了保持整緯效果，在整緯結(jié)束之后，應(yīng)該保持適當(dāng)?shù)目椢飶较驈埩M(jìn)行收卷。

3　整緯器的系統(tǒng)組成

本文根據(jù)差速整緯的原理設(shè)計(jì)了整緯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖2所示為差速整緯器的系統(tǒng)組成框圖。整個(gè)系統(tǒng)由四個(gè)模塊：緯斜檢測(cè)模塊、整緯控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及整緯執(zhí)行模塊組成。緯斜檢測(cè)模塊以一定的采樣周期T獲得織物的紋理信息，經(jīng)處理后得到得到織物的緯斜角度，并將其送入整緯控制模塊的整緯控制器中，整緯控制器則根據(jù)緯斜角度按照一定的算法得到控制信號(hào)，將控制信號(hào)發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊中的伺服驅(qū)動(dòng)器，由私服驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)伺服緯斜角度的檢測(cè)是整緯的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，目前整緯器的緯斜自動(dòng)檢測(cè)方式主要包括光電式檢測(cè)和圖像式檢測(cè)兩大類。光電式檢測(cè)采用固定狹縫和旋轉(zhuǎn)狹縫等方式，通過檢測(cè)獲得最強(qiáng)光線時(shí)狹縫的傾斜角度來獲得緯斜角度，檢測(cè)精度受狹縫條數(shù)或者旋轉(zhuǎn)精度限制。另外，由于檢測(cè)時(shí)要求光線能夠透射織物，檢測(cè)精度受織物種類的影響較大。因此，本文采用圖像式檢測(cè)作為所設(shè)計(jì)整緯器的緯斜檢測(cè)方式。

電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈條行程差的調(diào)整。整個(gè)過程在一個(gè)采用周期內(nèi)完成，并不斷循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)整緯目的。

圖像式緯斜檢測(cè)方式針對(duì)采集織物的紋理圖像，通過一定的圖像處理算法，如二維傅里葉變換、hough變換等得到織物紋理的方向信息，從而得到織物的緯斜角度。該緯斜檢測(cè)方式的精度較高，且不受織物種類限制，對(duì)于厚實(shí)的不透光織物以及織紋布等紋理復(fù)雜的織物皆可適用。整緯器的緯斜檢測(cè)模塊包括圖像采集器和數(shù)據(jù)處理器兩部分。圖像采集器負(fù)責(zé)按一定頻率采集織物的紋理圖像。數(shù)據(jù)處理器則負(fù)責(zé)對(duì)織物文理圖像進(jìn)行處理，得到織物的緯斜角度，并送入整緯控制器中。

整緯的執(zhí)行是另一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此采用兩臺(tái)高精度的伺服電機(jī)作為兩條傳動(dòng)鏈條的驅(qū)動(dòng)。兩條傳動(dòng)鏈條水平布置，進(jìn)布端和出布端之間的距離可由兩個(gè)門幅調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的織物門幅以及調(diào)整織物緯向作用力的大小。

4　設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本文設(shè)計(jì)的鏈條傳動(dòng)差速整緯器具有以下特點(diǎn)：

（1）采用鏈條傳動(dòng)的差速整緯，利用八字形設(shè)置的傳動(dòng)鏈條產(chǎn)生織物緯向拉力來消除各種緯彎，利用兩條傳動(dòng)鏈條的差速來消除織物緯斜，具有緯斜檢測(cè)點(diǎn)少、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整緯迅速，便于控制的特點(diǎn)。

（2）采用圖像式緯斜檢測(cè)方式，檢測(cè)精度高，且適用于各種厚度與紋理的織物。

（3）通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩條傳動(dòng)鏈條的設(shè)計(jì)方式，傳動(dòng)速度調(diào)節(jié)范圍廣，速度控制精度高。

（4）水平布置的鏈條傳動(dòng)方式，可使整緯過程方便與織物處理的其它工序同時(shí)進(jìn)行，如進(jìn)行拉幅、干燥等，使用非常靈活。

5　總結(jié)和展望

本文提出了一種鏈條傳動(dòng)的差速整緯方式，這種整緯方式不需要直輥、彎輥或者針輪，采用圖像式緯斜檢測(cè)以及鏈條傳動(dòng)差速整緯，整緯精度完全取決于緯斜檢測(cè)精度及鏈條傳動(dòng)速度的控制精度。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)了整緯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個(gè)整緯器的設(shè)計(jì)具有緯斜檢測(cè)點(diǎn)少、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、檢測(cè)與整緯精度高、整緯迅速、控制方便、調(diào)節(jié)速度范圍大、適用織物種類廣等優(yōu)點(diǎn)，且方便與織物處理的其它工序相結(jié)合，設(shè)備改造方便，使用靈活，更兼成本比較低廉，特別適合用于中小型企業(yè)的小規(guī)模整緯情況，若能投放市場(chǎng)，有望為各紡織企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)我國(guó)紡織行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

［1］趙奇志，朱亦軍.論整緯器在染整行業(yè)的作用和前景［J］.輕紡工業(yè)與技術(shù)，2011，4：112-113.

［2］王省，李大裕.針輪整緯器［J］.印染，1990，3：39-42.

［3］馬時(shí)中，周寶群.針輪整緯的理論與實(shí)踐［J］.染整技術(shù)，1996，6：31-34.