淺談自動穿經(jīng)機(jī)發(fā)展

方虹天 田媛 朱俊偉 許增慧

1中紡院（浙江）技術(shù)研究院有限公司 紹興 312000

2浙江中紡標(biāo)檢驗(yàn)有限公司 紹興 312000

1 引言

穿經(jīng)是織造的準(zhǔn)備工序，是按織布工藝要求將經(jīng)紗依次穿過停經(jīng)片、綜絲、鋼筘等。目前紡織企業(yè)仍有大部分穿經(jīng)工作是由人工完成，而隨著紡織產(chǎn)品向小批量、多品種方向發(fā)展，人工穿經(jīng)勞動強(qiáng)度加大，招工難現(xiàn)象突出，對自動化穿經(jīng)設(shè)備的需求越來越大。

2 國內(nèi)早期發(fā)展情況

我國穿經(jīng)機(jī)的研制工作開始于20世紀(jì)50年代末期，到70年代在工廠開始試用，主要在上海和石家莊部分紡織廠[1-3]。早期的國產(chǎn)自動穿經(jīng)機(jī)主要有以下幾個特點(diǎn)：

1）針對早期現(xiàn)有織機(jī)現(xiàn)狀進(jìn)行穿經(jīng)機(jī)研發(fā)，即綜絲、停經(jīng)片等穿經(jīng)機(jī)關(guān)鍵部件基本按原有織機(jī)結(jié)構(gòu)，盡可能適應(yīng)現(xiàn)有織機(jī)設(shè)備現(xiàn)狀，而不是從整體上進(jìn)行設(shè)計，對相應(yīng)配件提出設(shè)計要求。如針對原有綜絲易套圈重疊，模擬人工加裝拍綜裝置[4]，或設(shè)計尼龍綜在綜絲的摩擦部位鍍上尼龍粉[5]，達(dá)到耐磨和減少摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)易分綜的目的。

2）采用四針同時穿引，四鉤針引紗[6]，往復(fù)一次引紗四根，針對穿四頁、六頁、八頁綜片的平紋、斜紋等簡單組織織物設(shè)計使用，邊紗穿經(jīng)還需要人工完成。這與當(dāng)時紡織廠生產(chǎn)普遍品種較單一，同一品種量大有關(guān)。

3）穿經(jīng)機(jī)以機(jī)械傳動方式為主，輔以少量光電檢測裝置[7]。設(shè)備運(yùn)行速度較慢，由于設(shè)備加工精度不高，運(yùn)行速度過快會造成設(shè)備狀態(tài)不穩(wěn)定。早期只有2030轉(zhuǎn)/分鐘，臺班產(chǎn)量在1.5萬根左右，比人工穿經(jīng)略高；到后期速度提升至4050轉(zhuǎn)/分鐘，臺班產(chǎn)量可達(dá)3萬根。機(jī)器構(gòu)架上由機(jī)架、傳動、分紗、分片、分綜、插箱、穿引、電氣、輔助裝置組成。機(jī)型分兩大類：一種是紗架固定，穿引機(jī)構(gòu)游動的，稱為游動式；另一種是紗架游動，穿經(jīng)機(jī)構(gòu)固定的，稱為固定式[2]。

4）綜絲采用機(jī)械分綜，磁鐵移綜。停經(jīng)片采用磁鐵分片，機(jī)械移片。綜絲通過播針分離后，將該分離綜絲通過磁鐵帶至穿引位置，依靠固定插針定位以完成穿引[6]。停經(jīng)片分離采用磁鐵分離，由分片、夾送片、撥片及輸送等機(jī)構(gòu)所組成。

我國早期開發(fā)的穿經(jīng)機(jī)是對穿經(jīng)工序機(jī)械化生產(chǎn)有益的嘗試，雖然限于當(dāng)時科技及機(jī)械精加工水平的原因，存在速度慢，減人效果不明顯的不足；只適用簡單組織織物的穿經(jīng)，可穿品種變化小；穿綜失誤率較多，存在漏穿綜絲、雙紗，綜合效率不高等問題，但對我國穿經(jīng)機(jī)的發(fā)展提供許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。

3 國內(nèi)外近期發(fā)展情況

20世紀(jì)七八十年代，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)，自動穿經(jīng)機(jī)得到了長足發(fā)展，以史陶比爾公司為代表的現(xiàn)代化全自動穿經(jīng)機(jī)走向舞臺。

史陶比爾（STAubli）公司[8-10]：1991年，史陶比爾公司展出了新產(chǎn)品DELTA200型全自動穿經(jīng)機(jī)，DELTA 200采用單獨(dú)控制的電機(jī)代替了中央驅(qū)動和凸輪的傳動方式，使穿經(jīng)速度可達(dá)每分鐘200根。與我國早期穿經(jīng)機(jī)四鉤針引紗不同的是，該機(jī)用一只穿經(jīng)劍一次完成經(jīng)紗穿過鋼箱、綜絲和停經(jīng)片的動作，即對單根紗進(jìn)行獨(dú)立控制，面料結(jié)構(gòu)可以更復(fù)雜。此后，史陶比爾相繼開發(fā)了針對長纖織造的DELTA 100和DELTA 110。2007年，幕尼黑ITMA上，史陶比爾展出了全自動穿經(jīng)機(jī)—SFIR。SFIR與DELTA系列相比具有很好的適應(yīng)性，能區(qū)分每根經(jīng)紗粗細(xì)及經(jīng)紗的顏色，可防止綜絲內(nèi)雙紗并消除穿經(jīng)圖案中重復(fù)出現(xiàn)的疵點(diǎn)。

豐田公司[10]：20世紀(jì)90年代初，豐田公司首推第一臺噴氣式自動穿經(jīng)機(jī)SDM100。該機(jī)采用壓縮空氣代替穿引鉤，降低機(jī)械穿經(jīng)對經(jīng)紗和綜絲的損傷。該機(jī)型占地面積較小，適應(yīng)的紗線品種廣，目前穿引速度為80根/分鐘，比史陶比爾的SFIR要低。

EL&MSPA公 司[10]： 意 大 利EL&MSPA公司生產(chǎn)的SUPERVEGA自動穿經(jīng)機(jī)最大的特點(diǎn)是可以不用織軸，直接從紗管上模擬織軸按順序引紗，與其他穿經(jīng)機(jī)相比可以提前穿引，當(dāng)織軸準(zhǔn)備好后再打結(jié)連接，因此織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率很高。

fIScher-poege公 司[10]： 德 國fIScher-poege生產(chǎn)的PU-JET穿經(jīng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)接頭不需要分經(jīng)，已成功應(yīng)用在牛仔布織造領(lǐng)域。通過真空噴嘴進(jìn)行柔和的穿經(jīng)，不損傷鋼筘，十分適合異形筘的自動穿經(jīng)。fIScher-poege公司還生產(chǎn)了一種寬度為660cm的穿經(jīng)設(shè)備，生產(chǎn)用于遮陽、博覽會、劇院和舞臺建筑的特殊織物。該機(jī)型為已有公開報道中最寬的穿經(jīng)設(shè)備。

綜合國外自動穿經(jīng)機(jī)近期的發(fā)展，主要在以下幾個方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新：機(jī)器視覺技術(shù)，對鋼筘位置和寬度信息進(jìn)行識別，實(shí)現(xiàn)鋼筘的精準(zhǔn)定位；單雙紗識別技術(shù)，利用張力傳感器實(shí)時檢測紗線張力的變化，控制系統(tǒng)根據(jù)張力的變化，實(shí)現(xiàn)單雙紗的識別；總線式伺服控制技術(shù)，驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，穿經(jīng)速度達(dá)到120200根/分鐘；人性化監(jiān)控技術(shù)，通過人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的輸入、綜絲花型的配置、故障診斷及報警等，實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，界面友好，操作方便。

我國機(jī)電一體化自動穿經(jīng)機(jī)的發(fā)展整體上落后于國外幾家，隨著我國科技的不斷進(jìn)步，對機(jī)電一體化自動穿經(jīng)機(jī)的技術(shù)問題展開更多的研究。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的岳東海對穿經(jīng)機(jī)的綜絲分離傳送系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了研究[11]，依據(jù)綜絲的外形及穿經(jīng)的工藝要求設(shè)計綜絲分離傳送系統(tǒng)，為自動穿經(jīng)設(shè)備的設(shè)計研發(fā)打下基礎(chǔ)；常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的劉光新等對純毛紗線穿經(jīng)過程中出現(xiàn)的斷紗現(xiàn)象，對劍帶驅(qū)動系統(tǒng)的動力學(xué)特性進(jìn)行研究[12]。

通過國內(nèi)科研人員的不斷努力，新一代國產(chǎn)自動穿經(jīng)機(jī)已取得長足進(jìn)步。永旭晟機(jī)電科技（常州）有限公司，2017年正式將自主研發(fā)的YXS-A型自動穿經(jīng)機(jī)推向市場，該機(jī)型采用模塊設(shè)計，可根據(jù)客戶各自的需要配置，穿紗速度可以達(dá)到140根/分鐘[13]；海弘裝備技術(shù)有限公司曾在2014年中國國際紡機(jī)展暨ITMA亞洲展上展示過全自動穿經(jīng)機(jī)[14]；山東日發(fā)紡織機(jī)械有限公司也在2018年公開報道“RFAD10自動穿經(jīng)機(jī)”項(xiàng)目科技成果[15]；機(jī)械科學(xué)研究總院江蘇分院與中紡院（浙江）技術(shù)研究院有限公司于2016年開始自主研發(fā)具有云創(chuàng)的服務(wù)能力（遠(yuǎn)程運(yùn)維）的新一代國產(chǎn)自動穿經(jīng)設(shè)備。

4 展望

我國規(guī)模織布企業(yè)僅在江蘇、河北、山東、福建、浙江五省的就有8000多家，全國更是超過10000家，且每個企業(yè)至少需要1臺甚至多臺，市場需求至少在15000臺以上，市場空間在200億元。目前為止，史陶比爾公司仍是世界上自動穿經(jīng)機(jī)做得最好的企業(yè)，市場占有率達(dá)90%，但高昂的價格制約著自動穿經(jīng)機(jī)應(yīng)用的推廣，根據(jù)功能不同最高端設(shè)備可達(dá)500萬以上，極大限制了中小企業(yè)的購買。相信隨著中國科技的進(jìn)步，國產(chǎn)自動穿經(jīng)機(jī)的日益成熟，國產(chǎn)自動穿經(jīng)機(jī)有望在同等性能的前提下售價為史陶比爾的1/3，其產(chǎn)業(yè)前景看好。