環錠細紗機的發展現狀及技術進步

韓晨晨 傅佳佳 高衛東

(江南大學，江蘇無錫，214122)

1 問題的提出

2018中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會于10月15日至19日在上海國家會展中心舉行。該展會繼續秉承為全球紡織機械制造廠商和紡織行業客戶提供優質服務的理念，強強聯手，為全球紡織機械制造企業與紡織業界專業人士打造了一個共同進取的平臺,方便全球的業界同仁在這里碰撞思想，交流理念，讓全球紡機新技術、新裝備和新理念在這里釋放新能量，精英企業在此摩拳擦掌，在號稱紡機屆的“奧林匹克”競技場上進行創新技術角逐。

從全球范圍來看，世界細紗機械主要集中在歐洲和亞洲。歐洲作為動力細紗機械的發源地，先發優勢明顯，總體技術一直處于領先水平，主要包括德國、瑞士、意大利等國。亞洲的日本、中國、印度等國，細紗機械行業發展較為成熟、競爭相對充分，市場結構呈現大型企業引領行業發展方向、眾多中小企業并存的局面。

目前，在環錠細紗機領域占據領先地位的國外紡織設備制造商有瑞士立達公司(以下簡稱瑞士立達)、德國青澤公司(以下簡稱德國青澤)、日本豐田公司(以下簡稱日本豐田)等，國內的有經緯紡織機械股份有限公司(以下簡稱經緯紡機)、常州同和紡織機械制造有限公司(以下簡稱常州同和)、貝斯特機械制造有限公司(以下簡稱貝斯特機械)、上海二紡機股份有限公司(以下簡稱上海二紡機)、湖北天門紡織機械股份有限公司(以下簡稱湖北天門)、中國人民解放軍第四八〇六工廠(以下簡稱凱靈紡機)等。有資料表明，全球超過80%的紡紗設備為環錠細紗機[1]。環錠細紗機生產的品種多樣，對原料適應性強，紗線質量指標優良；通過適當技術改造，可生產竹節紗、段彩紗等多種風格的花式紗；環錠細紗產量約占全國細紗總產量的85%[2]。本文立足于2018中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會,對其中展出的一些環錠細紗機最新技術進行梳理和總結。

2 環錠細紗機發展與進步

展會上國內外眾多廠商對環錠細紗機進行了展示和推廣，與往屆展會相比，此屆展出的環錠細紗機總體而言主要體現出以下特點：運轉高速化、品種寬廣化、驅動數控化和監控互聯化。

2.1 運轉高速化

綜合分析此屆展會瑞士立達、德國青澤、日本豐田，國內經緯紡機、貝斯特機械、常州同和、上海二紡機、湖北天門、凱靈紡機等企業展示的最新一代細紗機，基本都是通過提高細紗機錠速和增加錠子數量，以有效提高環錠細紗機的生產效率。

瑞士立達展示的環錠細紗機G37型和G38型以及集聚紡紗機K47型和K48型，采用全新的LENA錠子和高效的錠子驅動電機，設計錠速為25 000 r/min，實際生產速度可達20 000 r/min以上。

德國青澤展示的Zinser72型環錠細紗機機械設計錠速為25 000 r/min，實際生產速度可以超過20 000 r/min，紡紗錠數2 016錠,打破了單機配置2 000錠的記錄，是目前國內外安裝錠數最多、設備最長的環錠細紗機。

經緯紡機的JWF1589型環錠細紗機是根據當前環錠紡發展趨勢，為趕超國際先進水平，滿足用戶對高速、節能、高穩定性與可靠性的要求，自主研發整節裝箱的新一代細紗機，如圖1所示。該細紗機實現了整節裝箱，每節調校后獨立裝箱，用戶安裝時整節對接即可。錠速可達23 000 r/min至25 000 r/min，達到了國際先進水平。

圖1 JWF1589型細紗機

湖北天門推出的TM5263E型環錠細紗機采用單車頭型，最多可安裝1 632錠，實際錠速可達22 000 r/min；作為經濟、高效、可靠的單車頭型超長集落環錠細紗機，可最大限度地利用廠房面積，提高單位面積生產產能，減少生產成本。

國外新型環錠細紗機錠速比目前國內常規環錠細紗機錠速提高了3 000 r/min至5 000 r/min，可使生產效率提高15%左右，這是一個很大的進步；伴隨著技術進步，國產環錠細紗機實際運行速度已逐漸接近國外環錠細紗機水平。

2.2 品種寬廣化

豐富的紗線品種，能為環錠紡產品贏得更多的增值空間，創造更大經濟效益，增加環錠紡的生存空間，滿足當前市場對個性化產品的需求。

目前，環錠紡紗的產品拓展主要通過產品的花式創新實現。渦流紡和轉杯紡等新型紡紗技術產品趨于細號化發展，例如當前村田噴氣渦流紡產品生產9.8 tex至59 tex紗，產品實用性范圍幾乎已達到全領域，優勢產品有粘膠紗、中粗號滌綸紗、滌粘混紡紗，弱勢產品有純毛紗、純棉紗、純麻紗等。傳統環錠紡在中粗號紗開發中優勢消減。因此，花式紗是環錠紡品種拓展的主要有效途徑。在此屆展會上，國內外環錠細紗機在品種適應性方面均有明顯提升，特別是國產細紗機在品種開發及花式翻新中得到廣泛提升。

西班牙品特集團[3]具有悠久的包芯紗、段彩紗、竹節紗等特種紡紗設備的生產歷史，其中馬賽克花式紗線裝置是通過加裝伺服電機，電腦控制伺服電機分別驅動中、后羅拉單獨交替運行，細紗機前羅拉處加裝運行速度檢測裝置，對前羅拉運行全面檢測，以控制中、后羅拉同步運行。馬賽克花式紗線裝置如圖2所示，其牽伸機理如圖3所示。該裝置既可紡制竹節紗、段彩紗、段彩竹節紗、段彩平紗等花式紗，也可紡制具有獨特風格和個性化特點的漸變花式紗。

圖2 馬賽克花式紗線裝置

圖3 馬賽克花式紗線裝置牽伸機理

無錫恒久電器技術有限公司在此屆展會上展示了CCZ-Ⅶ型伺服系統花色紗裝置，如圖4所示。該裝置通過高精雙伺服電機獨立控制中、后羅拉，配合PLC觸摸屏閉環跟蹤控制循環，實現中、后羅拉轉速及牽伸參數在線可調，不僅可生產粗細變化的紗，而且還可使紗在色彩上也有長短不一的多元變化，其調控機理如圖5所示。與普通細紗機相比，花式細紗機具有動態變化細紗牽伸倍率的功能，往往還增加粗紗牽伸通道數量，從而實現細紗的材質、顏色和細度三個參數的可控變化。隨著勞動力成本等要素的變化，花式細紗技術將為我國紡紗行業在新產品開發方面注入新的活力，同時也會大大豐富紡織產品種類，滿足消費者個性化的需求。目前，該產品已贏得了兩千多家客戶的信賴，并出口到東南亞國家。

圖4 CCZ-Ⅶ型伺服花色紗裝置

圖5 CCZ-Ⅶ型伺服系統調控機理

另外，晉中經緯天盈公司展示了智能包芯紗裝置，通過數控包芯竹節紗裝置可紡制不同的單芯包芯紗、雙芯包芯紗、竹節紗以及包芯竹節復合紗等。南通金馳機電公司展示了JC-SF型竹節紗裝置，其包含工藝參數專家設定系統以及竹節紗、段彩紡等全方位技術，只要在觸摸屏上輸入參數，即可紡出不同品種和規格的紗線。

環錠細紗機花式紗控制裝置實現了一機多用，適應的范圍越來越寬泛，翻改品種、工藝調整方便，不需要更換任何齒輪，節約了工作時間，提高了工作效率，降低了勞動強度，設備更加靈活、經濟，滿足了用戶的不同需求。

2.3 驅動數控化

目前驅動數控化由機械技術、伺服驅動技術、變頻調速技術和電子控制技術等有機結合形成。根據市場需求變化擴大機械的工藝性能，在擴展電子技術應用的同時，更加注重節能與環保。環錠細紗機械應用了機電一體化技術后機構簡化，性能改善，質量提高，操作方便，提升了設備的檔次和水平。

2.3.1 電子牽伸系統

此屆展會上，瑞士立達發布了4種機型，包括G37型和G38型環錠細紗機，K47型和K48型集聚紡紗機。G38型細紗機如圖6所示。4種機型均配備FLEXIdraft電子牽伸系統驅動，該裝置可以縮短因更改紗線號數產生的停機時間，從而最大程度地延長生產時間。基于電子牽伸系統，減少了換批停車時間，靈活排產，提升了機器的生產效率[4]。

圖6 G38型細紗機

德國青澤設計開發的最新成果是新一代的351/451型細紗機，這是兩種分別用于棉紡和毛紡的模塊化細紗機。351型細紗機如圖7所示。其采用具有閉環控制的ServoDraft電子式牽伸系統，能夠使換批時間降到最短，因而使機器具有較高的靈活性。紗線號數和捻度的改變能夠簡單、迅速地通過機器控制面板來完成，在捻度和牽伸倍數范圍內的調節是無級變化的。采用EasySpin的牽伸倍數修正系統，在牽伸倍數調整時不會產生紗線斷頭和紗疵，確保了牽伸倍數。對于較長的細紗機，機器兩側牽伸系統的中羅拉驅動還采用SynchroDraft同步牽伸，能夠滿足多達1 488錠超長細紗機可靠運轉要求[5]。

圖7 351型細紗機

經緯紡機展出的JWF1589型高速智能細紗機使用了經緯“9+1”智能系統，實現了智能化紡紗，具有電子牽伸、電子加捻、電子成形、電子剎車、斷電同步等功能，紡紗產量可提高15%至30%，鋼領板換向平穩，紗線張力穩定，紡紗成形好，利于高速絡筒[6]。

2.3.2 單錠驅動系統

江陰華方新技術科研有限公司展示了智能電錠細紗技術，細紗機每個錠子轉速采用電錠單驅動控制，具體如圖8所示。錠子和牽伸部分實現獨立傳動，可以直接設定紡紗捻度，不用更換機械部件，簡化的工藝操作，既降低了設備維護保養的部件，又降低了主軸部位設備故障率。在紗線質量方面，電錠轉速非常穩定，錠差幾乎為零，紗線捻度一致性好，使紗線強力CV、后工序染色一致性都有明顯提升。電錠技術的研發及成功應用，可以實現細紗設備錠子驅動能耗的大幅降低，在同品種一落紗標準條件下，可以降低能耗20%左右。

圖8 電錠技術

太平洋機電集團(上海)科技有限公司展示了PFA1505型智能電錠細紗機。電錠細紗機錠子部分采用單錠單電機，單獨驅動，取消了主軸、滾盤、張力輪、錠帶等傳動件，結構簡單；不再有高速運轉主軸及滾盤類傳動，使整機運行平穩，振動和噪聲降低，可實現20 000 r/min及以上的高速紡紗；單紗捻度CV比傳統細紗機生產的紗要好，加捻效率更高，成紗最低強力略高，更有利于減少細紗斷頭。

2.4 監控互聯化

隨著“互聯網+”的全面推進，先進傳感器、機器人、互聯網技術的普及，現代信息控制技術運用了數據采集與處理、反饋控制、人機界面等智能化功能，具有處理速度快、計算精度高、可靠性高、工作全自動以及適用范圍廣、通用性強等優點，可進行生產過程實時數據的計算機管理，使傳統紡紗逐步邁向智能化時代。

據了解，瑞士立達在此屆展會上發布了全新的數字化紡紗套裝平臺，將數字化系統UPtime和SPIDERweb蛛網集成到G37型和G38型環錠細紗機以及K47型和K48型集聚紡細紗機中。G38型和K48型細紗機集成了升級版的ISM Premium單錠監測系統，與G32型和K42型細紗機相比，客戶可節省大約5%的人工成本；G37型和K47型細紗機標配基礎版單錠監測系統ISM Basic，與G32型和K42型細紗機相比，客戶可節省大約3%的人工成本。通過數字化紡紗套裝平臺點擊操作便可完成對紡紗廠的運營和控制。

德國青澤通過模塊化設計原則，根據標準化開發了351型和451型細紗機，可選配Filaguard斷頭檢測裝置，DataGuard加工過程的數據采集系統，Ringpilot生產數據監控顯示系統等，基于實時監測的參數和大數據分析，識別差異和產生的原因，減少用工。

經緯紡機展示了JWF1597型高速智能型細紗機，選配有一體化設計的經緯四羅拉集聚紡系統、諧波治理及電能檢測、精確計數落管、捻度精確控制、紡紗工藝專家系統、單錠檢測與粗紗停喂、智能聯網等功能，實現了紡紗工藝的一鍵導航，根據用戶紡紗品種調用、修改和保存工藝參數，提高紡紗廠運營能力，以助力客戶打造“智能紡織工廠”為著力點，向市場提供成套化的紡機裝備和全流程的優質服務。

另外，日照品特裕華紡織科技有限公司展出了EFFISPIN高效紡紗系統；普瑞美(江蘇)紡織電子儀器有限公司展出了UITIMO細紗機在線單錠檢測系統；江蘇常州威克威爾公司展出了D-Z800型環錠紡單錠智能化在線檢測系統等，采用單錠獨立光電傳感器指示，實時準確地監測每個紗錠的運行狀況，監測和優化紡紗張力，在斷紗后自動切斷粗紗，簡化工藝操作，在提高制成率的同時，又大大降低能耗。

生產過程監控互聯化將使人、設備、軟件系統融為一體，互聯互通，大大提升紡織機械的技術水平和生產效率，降低人為因素的干擾，快速推動企業技術水平、管理水平、快速反應能力的提升，增強企業創新能力。數字化、信息化、智能化等信息網絡技術的進一步發展和應用，將不斷推動紡紗工業等傳統行業生產方式的變革，互聯網、物聯網等快速發展也將為紡織機械的個性化制造和服務創新提供有力的技術支持和保障。

3 結語

此屆展會在很大程度上推動了紡織行業供需之間的對接和交流。隨著紡織機械技術不斷進步，國內外環錠細紗機在提高生產效率、減少用工、豐富紗線種類和節能降耗等方面有顯著進步，技術日趨連續化、自動化、數字化和智能化。當前我國紡織機械市場參與廠商眾多，國產品牌已可基本滿足國內市場需求，與國外雖存在一定技術差距，但國產替代穩步推進。且伴隨技術進步，我國紡機產品已逐步在東南亞、南亞及歐美等市場得到認可，未來有望進一步拓展海外市場。

在這個充滿變革的時代，科技水平日新月異，在精細化、高效率、可靠性、適紡性等方面滿足用戶的個性化需要，網絡制造、智能制造等先進的信息化和智能化生產方式將成為未來紡織機械行業生產方式的變革方向，逐漸向紡織生產過程工藝參數的在線檢查、顯現、主動控制、主動調節和網絡監控方向開展。作為紡織企業，只有加快自身的知識更新速度，第一時間掌握最新技術，不斷變革，方能在日趨熾熱化的競爭中立于不敗之地。