韓晨晨 傅佳佳 高衛(wèi)東

(江南大學(xué)，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(xù)秉承為全球紡織機械制造廠商和紡織行業(yè)客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的理念，強強聯(lián)手，為全球紡織機械制造企業(yè)與紡織業(yè)界專業(yè)人士打造了一個共同進取的平臺,方便全球的業(yè)界同仁在這里碰撞思想，交流理念，讓全球紡機新技術(shù)、新裝備和新理念在這里釋放新能量，精英企業(yè)在此摩拳擦掌，在號稱紡機屆的“奧林匹克”競技場上進行創(chuàng)新技術(shù)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(fā)源地，先發(fā)優(yōu)勢明顯，總體技術(shù)一直處于領(lǐng)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(yè)發(fā)展較為成熟、競爭相對充分，市場結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)大型企業(yè)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向、眾多中小企業(yè)并存的局面。

目前，在環(huán)錠細紗機領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位的國外紡織設(shè)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(nèi)的有經(jīng)緯紡織機械股份有限公司(以下簡稱經(jīng)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(shè)備為環(huán)錠細紗機[1]。環(huán)錠細紗機生產(chǎn)的品種多樣，對原料適應(yīng)性強，紗線質(zhì)量指標優(yōu)良；通過適當技術(shù)改造，可生產(chǎn)竹節(jié)紗、段彩紗等多種風格的花式紗；環(huán)錠細紗產(chǎn)量約占全國細紗總產(chǎn)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(huán)錠細紗機最新技術(shù)進行梳理和總結(jié)。

2 環(huán)錠細紗機發(fā)展與進步

展會上國內(nèi)外眾多廠商對環(huán)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(huán)錠細紗機總體而言主要體現(xiàn)出以下特點：運轉(zhuǎn)高速化、品種寬廣化、驅(qū)動數(shù)控化和監(jiān)控互聯(lián)化。

2.1 運轉(zhuǎn)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(nèi)經(jīng)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(yè)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(shù)量，以有效提高環(huán)錠細紗機的生產(chǎn)效率。

瑞士立達展示的環(huán)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(qū)動電機，設(shè)計錠速為25 000 r/min，實際生產(chǎn)速度可達20 000 r/min以上。

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

經(jīng)緯紡機的JWF1589型環(huán)錠細紗機是根據(jù)當前環(huán)錠紡發(fā)展趨勢，為趕超國際先進水平，滿足用戶對高速、節(jié)能、高穩(wěn)定性與可靠性的要求，自主研發(fā)整節(jié)裝箱的新一代細紗機，如圖1所示。該細紗機實現(xiàn)了整節(jié)裝箱，每節(jié)調(diào)校后獨立裝箱，用戶安裝時整節(jié)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(huán)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(jīng)濟、高效、可靠的單車頭型超長集落環(huán)錠細紗機，可最大限度地利用廠房面積，提高單位面積生產(chǎn)產(chǎn)能，減少生產(chǎn)成本。

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

2.2 品種寬廣化

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

目前，環(huán)錠紡紗的產(chǎn)品拓展主要通過產(chǎn)品的花式創(chuàng)新實現(xiàn)。渦流紡和轉(zhuǎn)杯紡等新型紡紗技術(shù)產(chǎn)品趨于細號化發(fā)展，例如當前村田噴氣渦流紡產(chǎn)品生產(chǎn)9.8 tex至59 tex紗，產(chǎn)品實用性范圍幾乎已達到全領(lǐng)域，優(yōu)勢產(chǎn)品有粘膠紗、中粗號滌綸紗、滌粘混紡紗，弱勢產(chǎn)品有純毛紗、純棉紗、純麻紗等。傳統(tǒng)環(huán)錠紡在中粗號紗開發(fā)中優(yōu)勢消減。因此，花式紗是環(huán)錠紡品種拓展的主要有效途徑。在此屆展會上，國內(nèi)外環(huán)錠細紗機在品種適應(yīng)性方面均有明顯提升，特別是國產(chǎn)細紗機在品種開發(fā)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(jié)紗等特種紡紗設(shè)備的生產(chǎn)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(qū)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(jié)紗、段彩紗、段彩竹節(jié)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(shù)有限公司在此屆展會上展示了CCZ-Ⅶ型伺服系統(tǒng)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(huán)跟蹤控制循環(huán)，實現(xiàn)中、后羅拉轉(zhuǎn)速及牽伸參數(shù)在線可調(diào)，不僅可生產(chǎn)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(diào)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(tài)變化細紗牽伸倍率的功能，往往還增加粗紗牽伸通道數(shù)量，從而實現(xiàn)細紗的材質(zhì)、顏色和細度三個參數(shù)的可控變化。隨著勞動力成本等要素的變化，花式細紗技術(shù)將為我國紡紗行業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)方面注入新的活力，同時也會大大豐富紡織產(chǎn)品種類，滿足消費者個性化的需求。目前，該產(chǎn)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(tǒng)調(diào)控機理

另外，晉中經(jīng)緯天盈公司展示了智能包芯紗裝置，通過數(shù)控包芯竹節(jié)紗裝置可紡制不同的單芯包芯紗、雙芯包芯紗、竹節(jié)紗以及包芯竹節(jié)復(fù)合紗等。南通金馳機電公司展示了JC-SF型竹節(jié)紗裝置，其包含工藝參數(shù)專家設(shè)定系統(tǒng)以及竹節(jié)紗、段彩紡等全方位技術(shù)，只要在觸摸屏上輸入?yún)?shù)，即可紡出不同品種和規(guī)格的紗線。

環(huán)錠細紗機花式紗控制裝置實現(xiàn)了一機多用，適應(yīng)的范圍越來越寬泛，翻改品種、工藝調(diào)整方便，不需要更換任何齒輪，節(jié)約了工作時間，提高了工作效率，降低了勞動強度，設(shè)備更加靈活、經(jīng)濟，滿足了用戶的不同需求。

2.3 驅(qū)動數(shù)控化

目前驅(qū)動數(shù)控化由機械技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和電子控制技術(shù)等有機結(jié)合形成。根據(jù)市場需求變化擴大機械的工藝性能，在擴展電子技術(shù)應(yīng)用的同時，更加注重節(jié)能與環(huán)保。環(huán)錠細紗機械應(yīng)用了機電一體化技術(shù)后機構(gòu)簡化，性能改善，質(zhì)量提高，操作方便，提升了設(shè)備的檔次和水平。

2.3.1 電子牽伸系統(tǒng)

此屆展會上，瑞士立達發(fā)布了4種機型，包括G37型和G38型環(huán)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(tǒng)驅(qū)動，該裝置可以縮短因更改紗線號數(shù)產(chǎn)生的停機時間，從而最大程度地延長生產(chǎn)時間?；陔娮訝可煜到y(tǒng)，減少了換批停車時間，靈活排產(chǎn)，提升了機器的生產(chǎn)效率[4]。

圖6 G38型細紗機

德國青澤設(shè)計開發(fā)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(huán)控制的ServoDraft電子式牽伸系統(tǒng)，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(shù)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(shù)范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)是無級變化的。采用EasySpin的牽伸倍數(shù)修正系統(tǒng)，在牽伸倍數(shù)調(diào)整時不會產(chǎn)生紗線斷頭和紗疵，確保了牽伸倍數(shù)。對于較長的細紗機，機器兩側(cè)牽伸系統(tǒng)的中羅拉驅(qū)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(zhuǎn)要求[5]。

圖7 351型細紗機

經(jīng)緯紡機展出的JWF1589型高速智能細紗機使用了經(jīng)緯“9+1”智能系統(tǒng)，實現(xiàn)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(chǎn)量可提高15%至30%，鋼領(lǐng)板換向平穩(wěn)，紗線張力穩(wěn)定，紡紗成形好，利于高速絡(luò)筒[6]。

2.3.2 單錠驅(qū)動系統(tǒng)

江陰華方新技術(shù)科研有限公司展示了智能電錠細紗技術(shù)，細紗機每個錠子轉(zhuǎn)速采用電錠單驅(qū)動控制，具體如圖8所示。錠子和牽伸部分實現(xiàn)獨立傳動，可以直接設(shè)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(shè)備維護保養(yǎng)的部件，又降低了主軸部位設(shè)備故障率。在紗線質(zhì)量方面，電錠轉(zhuǎn)速非常穩(wěn)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(shù)的研發(fā)及成功應(yīng)用，可以實現(xiàn)細紗設(shè)備錠子驅(qū)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(shù)

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(qū)動，取消了主軸、滾盤、張力輪、錠帶等傳動件，結(jié)構(gòu)簡單；不再有高速運轉(zhuǎn)主軸及滾盤類傳動，使整機運行平穩(wěn)，振動和噪聲降低，可實現(xiàn)20 000 r/min及以上的高速紡紗；單紗捻度CV比傳統(tǒng)細紗機生產(chǎn)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(jiān)控互聯(lián)化

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的全面推進，先進傳感器、機器人、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，現(xiàn)代信息控制技術(shù)運用了數(shù)據(jù)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(yōu)點，可進行生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)的計算機管理，使傳統(tǒng)紡紗逐步邁向智能化時代。

據(jù)了解，瑞士立達在此屆展會上發(fā)布了全新的數(shù)字化紡紗套裝平臺，將數(shù)字化系統(tǒng)UPtime和SPIDERweb蛛網(wǎng)集成到G37型和G38型環(huán)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(jiān)測系統(tǒng)，與G32型和K42型細紗機相比，客戶可節(jié)省大約5%的人工成本；G37型和K47型細紗機標配基礎(chǔ)版單錠監(jiān)測系統(tǒng)ISM Basic，與G32型和K42型細紗機相比，客戶可節(jié)省大約3%的人工成本。通過數(shù)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(shè)計原則，根據(jù)標準化開發(fā)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，Ringpilot生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示系統(tǒng)等，基于實時監(jiān)測的參數(shù)和大數(shù)據(jù)分析，識別差異和產(chǎn)生的原因，減少用工。

經(jīng)緯紡機展示了JWF1597型高速智能型細紗機，選配有一體化設(shè)計的經(jīng)緯四羅拉集聚紡系統(tǒng)、諧波治理及電能檢測、精確計數(shù)落管、捻度精確控制、紡紗工藝專家系統(tǒng)、單錠檢測與粗紗停喂、智能聯(lián)網(wǎng)等功能，實現(xiàn)了紡紗工藝的一鍵導(dǎo)航，根據(jù)用戶紡紗品種調(diào)用、修改和保存工藝參數(shù)，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(yōu)質(zhì)服務(wù)。

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(tǒng)；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(tǒng)；江蘇常州威克威爾公司展出了D-Z800型環(huán)錠紡單錠智能化在線檢測系統(tǒng)等，采用單錠獨立光電傳感器指示，實時準確地監(jiān)測每個紗錠的運行狀況，監(jiān)測和優(yōu)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(chǎn)過程監(jiān)控互聯(lián)化將使人、設(shè)備、軟件系統(tǒng)融為一體，互聯(lián)互通，大大提升紡織機械的技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，降低人為因素的干擾，快速推動企業(yè)技術(shù)水平、管理水平、快速反應(yīng)能力的提升，增強企業(yè)創(chuàng)新能力。數(shù)字化、信息化、智能化等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用，將不斷推動紡紗工業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)生產(chǎn)方式的變革，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等快速發(fā)展也將為紡織機械的個性化制造和服務(wù)創(chuàng)新提供有力的技術(shù)支持和保障。

3 結(jié)語

此屆展會在很大程度上推動了紡織行業(yè)供需之間的對接和交流。隨著紡織機械技術(shù)不斷進步，國內(nèi)外環(huán)錠細紗機在提高生產(chǎn)效率、減少用工、豐富紗線種類和節(jié)能降耗等方面有顯著進步，技術(shù)日趨連續(xù)化、自動化、數(shù)字化和智能化。當前我國紡織機械市場參與廠商眾多，國產(chǎn)品牌已可基本滿足國內(nèi)市場需求，與國外雖存在一定技術(shù)差距，但國產(chǎn)替代穩(wěn)步推進。且伴隨技術(shù)進步，我國紡機產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)制造、智能制造等先進的信息化和智能化生產(chǎn)方式將成為未來紡織機械行業(yè)生產(chǎn)方式的變革方向，逐漸向紡織生產(chǎn)過程工藝參數(shù)的在線檢查、顯現(xiàn)、主動控制、主動調(diào)節(jié)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方向開展。作為紡織企業(yè)，只有加快自身的知識更新速度，第一時間掌握最新技術(shù)，不斷變革，方能在日趨熾熱化的競爭中立于不敗之地。