一種自動穿經(jīng)機的停經(jīng)片供給系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

任保勝 孫連雨 侯兆沖

山東日發(fā)紡織機械有限公司(中國)

一直以來，紡織行業(yè)中的穿綜和穿筘工序都是由人工完成的，其速度慢、生產(chǎn)效率低、用工多、質(zhì)量差，而且勞動強度大，尤其是在速度方面，早已不能適應(yīng)現(xiàn)代高速噴氣織機的生產(chǎn)需要。山東日發(fā)紡織機械有限公司研發(fā)的自動穿經(jīng)機作為一種自動化程度較高的智能化設(shè)備，正常運行時，實測該自制自動穿經(jīng)機的穿經(jīng)產(chǎn)量約為40 000根/(臺·8 h)，而人工穿經(jīng)產(chǎn)量僅為6 000～8 000根/(人·8 h)，即1臺自動穿經(jīng)機的產(chǎn)量約為 6名工人的產(chǎn)量。對于復(fù)雜的穿經(jīng)工藝，如雙穿工藝(1根綜絲的綜眼穿2根紗線)，自動穿經(jīng)機的穿經(jīng)速度和質(zhì)量與手工穿經(jīng)更是形成強烈對比，其更符合現(xiàn)代紡織行業(yè)高效、高質(zhì)量的發(fā)展需求[1-3]。

無梭織機通過每根經(jīng)紗穿過對應(yīng)停經(jīng)片的孔洞來檢測經(jīng)紗斷頭。當(dāng)經(jīng)紗斷頭時，停經(jīng)片落下，阻擋檢測的紅外光束，設(shè)備自動停機。自動穿經(jīng)機需將紗線穿過停經(jīng)片，停經(jīng)片的上料、傳輸也需適應(yīng)自動穿經(jīng)機自動化、智能化的特點，采用相應(yīng)的設(shè)備或裝置來實現(xiàn)上述動作。本文采用雙氣缸結(jié)構(gòu)實現(xiàn)停經(jīng)片支架的夾緊，并通過可編程邏輯控制器(PLC)控制氣缸動作，配合閘夾依次打開的順序?qū)崿F(xiàn)停經(jīng)片傳輸。

1 停經(jīng)片供給的工作原理

本文設(shè)計的自動穿經(jīng)機的停經(jīng)片供給裝置包括成對氣缸夾緊裝置、依次存儲停經(jīng)片的閘夾、夾緊停經(jīng)片氣缸和存儲停經(jīng)片的支撐桿。停經(jīng)片閘夾由兩個成對的氣缸組成，并同時運動完成依次存儲停經(jīng)片的功能。存儲停經(jīng)片的支撐桿表面光滑，并與設(shè)備水平面呈一定的夾角，便于閘夾打開時停經(jīng)片能夠依靠重力作用滑入下一個閘夾，實現(xiàn)停經(jīng)片的供給。在靠近停經(jīng)片搬運裝置的部位，安裝有夾緊停經(jīng)片的長氣缸，在停經(jīng)片輸送至該閘夾后，該氣缸向停經(jīng)片輸送的相反方向移動，對輸送的停經(jīng)片進行夾緊固定。本文設(shè)計的停經(jīng)片供給裝置(圖1)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，便于停經(jīng)片的存儲與輸送。停經(jīng)片的支撐桿需要和設(shè)備水平面保持45°左右的夾角，以確保停經(jīng)片能夠利用自身重力自動滑入下一個閘夾。停經(jīng)片掛在左側(cè)導(dǎo)桿上，有4個存儲區(qū)域，當(dāng)最右側(cè)低處區(qū)域的停經(jīng)片用完時，通過傳感器的檢測依次打開氣缸，讓上一區(qū)域內(nèi)的停經(jīng)片依靠重力作用滑入無停經(jīng)片區(qū)域，確保每個區(qū)域都有停經(jīng)片存在。若最左側(cè)缺停經(jīng)片，則系統(tǒng)將提示添加停經(jīng)片。若停經(jīng)片供給過程中需要手動模式打開每個閘夾，可將操作模式切換為手動模式。

圖1 停經(jīng)片供給裝置示意圖

2 自動穿經(jīng)機的停經(jīng)片供給系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖

本文設(shè)計的自動穿經(jīng)機停經(jīng)片供給系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)包括PLC、I/O驅(qū)動、電磁閥、傳感器、氣缸、按鈕等，通過人機觸摸屏界面可以實現(xiàn)單獨控制功能，按鈕控制還可以實現(xiàn)手動、自動控制的切換。采用PLC、I/O控制電磁閥，通過氣缸動作實現(xiàn)停經(jīng)片的自動供給，配合傳感器檢測信號實現(xiàn)功能需求。

自動穿經(jīng)機停機片供給系統(tǒng)的硬件示意圖如圖2所示。

圖2 自動穿經(jīng)機停經(jīng)片供給系統(tǒng)的硬件示意圖

3 控制邏輯參數(shù)設(shè)計

本文設(shè)計的自動穿經(jīng)機停經(jīng)片供給系統(tǒng)主要實現(xiàn)兩個功能：一是在各閘夾間存儲一部分停經(jīng)片；二是滿足下一道工序的停經(jīng)片供給，滿足穿經(jīng)工藝的需求。

自動穿經(jīng)機停經(jīng)片供給循環(huán)流程圖如圖3所示。

圖3 自動穿經(jīng)機停經(jīng)片供給循環(huán)流程圖

程序開始后，首先進行初始化設(shè)置，閘夾1～4的狀態(tài)為閉合狀態(tài)，然后選擇手動或自動控制。如果選擇自動控制輸送停經(jīng)片，則程序自動判斷靠近停經(jīng)片供給的機構(gòu)是否有停經(jīng)片，即通過第4個閘夾的傳感器判斷是否有停經(jīng)片存在，若有停經(jīng)片，則返回再次檢查；若沒有停經(jīng)片，則檢查閘夾1～3是否有停經(jīng)片存在，若沒有則提示停經(jīng)片供給，若有則閉合閘夾4，然后打開閘夾3，讓停經(jīng)片自動從閘夾3滑至閘夾4中。長氣缸傳感器檢測到停經(jīng)片后，產(chǎn)生動作，將停經(jīng)片夾緊、固定。之后，根據(jù)此程序判斷，閘夾3若沒有停經(jīng)片，則從閘夾2輸入停經(jīng)片，依次判斷直至閘夾1的停經(jīng)片依靠重力作用自動進入閘夾2，然后程序返回自動判斷每個區(qū)域是否有停經(jīng)片。此時，閘夾2～4都存在停經(jīng)片，而閘夾1無停經(jīng)片，則設(shè)備提示停經(jīng)片供給，從而往復(fù)循環(huán)實現(xiàn)停經(jīng)片的自動供給。如果選擇手動模式，程序會自動判斷，如有多于2個的閘夾打開，則報錯提示，需關(guān)閉閘夾；如果判斷為正常，則允許手動模式操作單獨的閘夾氣缸，使其產(chǎn)生動作。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的自動穿經(jīng)機停經(jīng)片供給系統(tǒng)基本可滿足當(dāng)前設(shè)備的功能需求，同時實現(xiàn)存儲一部分停經(jīng)片的功能。經(jīng)不斷調(diào)試及較長時間的運行，在充分暴露各種問題的情況下，不斷優(yōu)化程序，使系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性得到極大的提升。目前，該設(shè)備已經(jīng)在客戶企業(yè)實現(xiàn)正常生產(chǎn)運行。后續(xù)還需對停經(jīng)片的第一級閘夾結(jié)構(gòu)進行修改，以實現(xiàn)操作人員將停經(jīng)片放在該結(jié)構(gòu)上，進而達到自動補充停經(jīng)片的功能，這是對目前功能的進一步優(yōu)化與擴展，可進一步提升設(shè)備的智能化水平。