紀(jì)秀乾

青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司(中國)

錫林-蓋板梳理區(qū)是梳棉機(jī)梳理的核心部位，蓋板針布與錫林針布之間的隔距大小及一致性，對梳棉機(jī)的梳理效果至關(guān)重要，尤其是對后續(xù)生條中的棉結(jié)、雜質(zhì)及短絨等質(zhì)量指標(biāo)的控制，有著直接的影響[1]。根據(jù)棉紡工藝的要求，選擇合適的錫林-蓋板工作區(qū)隔距，一直以來都是紡織工作者的目標(biāo)。

1 傳統(tǒng)蓋板隔距調(diào)節(jié)方式

考慮到梳棉機(jī)回轉(zhuǎn)蓋板安裝、維護(hù)及后期更換的易操作性，目前市場上主流的梳棉機(jī)蓋板均為鋁合金結(jié)構(gòu)。圖1為梳棉機(jī)錫林-蓋板主梳理區(qū)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，回轉(zhuǎn)蓋板需包覆蓋板針布，在傳動輪及傳動帶的作用下，沿曲軌表面運(yùn)動，參與梳理過程。實際生產(chǎn)過程中，準(zhǔn)確控制蓋板針布與錫林針布間的隔距，對產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要。

圖1 梳棉機(jī)主梳理區(qū)示意圖

目前，蓋板隔距的確定主要采用的是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)隔距片人為測量的方法。操作人員根據(jù)隔距片測量各隔距點(diǎn)錫林針布與蓋板針布之間的距離，然后調(diào)節(jié)曲軌的高低，以達(dá)到所需隔距。先設(shè)置好梳理機(jī)一側(cè)的蓋板隔距，再按這種方法設(shè)置另一側(cè)的隔距，最后還需在同一隔距點(diǎn)位置測量多根蓋板的隔距，以避免因單根蓋板隔距的差異影響整個梳理區(qū)隔距的設(shè)定。

傳統(tǒng)的蓋板隔距設(shè)定方法操作復(fù)雜，耗時較長，且因受人為操作因素的影響，校準(zhǔn)的偏差較大。此外，隔距片本身的精度水平、磨損量也直接影響隔距的測定。與此同時，紡織行業(yè)寬幅梳棉機(jī)的應(yīng)用越來越多，這種梳棉機(jī)的蓋板中部距其兩側(cè)較遠(yuǎn)，造成操作人員很難測得蓋板中部的隔距。

2 蓋板隔距在線檢測裝置

2.1 蓋板隔距在線檢測裝置結(jié)構(gòu)簡介

通過傳統(tǒng)方式設(shè)定蓋板隔距值通常不夠精準(zhǔn)，這導(dǎo)致實際生產(chǎn)過程中，無法準(zhǔn)確地控制分梳強(qiáng)度，從而對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。針對這一問題，青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司設(shè)計開發(fā)出一種蓋板隔距在線檢測裝置(圖2)，旨在使梳棉機(jī)主梳理區(qū)蓋板隔距設(shè)定更便捷、精準(zhǔn)。

如圖2所示，蓋板隔距在線檢測裝置的載體為一根普通的回轉(zhuǎn)蓋板，蓋板表面包覆蓋板針布，其外形尺寸滿足運(yùn)行要求，左右踵趾端的結(jié)構(gòu)與普通蓋板相同，可替代現(xiàn)有梳棉機(jī)上的任一蓋板，并可正常運(yùn)行，參與纖維分梳過程。

這種蓋板隔距在線檢測裝置的控制系統(tǒng)主要包括：中央處理器、無線發(fā)射器、電源及無線通信模塊，同時預(yù)留有多個連接端口，可與高精度傳感器相連。根據(jù)梳棉機(jī)幅寬的不同，可在蓋板檢測裝置上安裝2～5個傳感器。

圖2 蓋板檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 蓋板在線檢測裝置控制原理

通常，在線檢測系統(tǒng)需通過傳感器從被檢測對象中獲得其特征信息。打開運(yùn)行開關(guān)后，在控制系統(tǒng)內(nèi)，中央處理器接收傳感器信號，并通過將模擬信號轉(zhuǎn)換為信號數(shù)字模塊(A/D模塊)進(jìn)行傳感器信號放大與轉(zhuǎn)換[2]，信息通過無線通信模塊及無線發(fā)射器發(fā)送到終端。無線設(shè)備工作在AP(Access Point)模式下， 采用TCP/IP協(xié)議，接受手機(jī)或計算機(jī)登錄訪問。登錄成功后，蓋板在線檢測裝置作為服務(wù)器(TCP Server)，手機(jī)或計算機(jī)作為客戶端(TCP Client)，可實時讀取裝置上的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并以圖表或數(shù)字的形式顯示數(shù)值。通過顯示的圖表或數(shù)字，維護(hù)人員可精準(zhǔn)設(shè)定所需的蓋板隔距值。

蓋板在線檢測裝置的控制原理圖如圖3所示。其中，中央處理器是蓋板在線檢測裝置的核心部件，具有良好的運(yùn)算及存儲能力，其主要任務(wù)是對傳感器發(fā)送來的信息進(jìn)行收集、存儲與演算。

圖3 控制原理圖

2.3 電渦流傳感器

由于被測量面由細(xì)小的、緊密分布的針尖組成，這對所使用的傳感器提出了更高的要求。蓋板檢測裝置采用的傳感器為電渦流傳感器，它屬于一種非接觸式的線性化計量工具，這種傳感器既能在靜態(tài)工況下進(jìn)行測量，又能在動態(tài)情況下準(zhǔn)確反映錫林與蓋板之間的位移情況[3]。

對蓋板隔距在線檢測裝置進(jìn)行供電后，傳感器的前置器內(nèi)部將產(chǎn)生一個高頻的電流信號，該電流信號被內(nèi)部線纜輸送至傳感器探測面后，將在探測面的頂部區(qū)域產(chǎn)生一個磁場H1，若磁場H1周圍沒有金屬導(dǎo)體材料接近，則磁場的能量會全部釋放；相反，若磁場H1區(qū)域出現(xiàn)有金屬導(dǎo)體材料，則交變磁場H1將在導(dǎo)體表面產(chǎn)生一個電渦流場，新出現(xiàn)的電渦流場將產(chǎn)生一個交變磁場H2。磁場H2會產(chǎn)生一種反作用，從而改變傳感器內(nèi)部線圈的有效阻抗。線圈有效阻抗的改變，實質(zhì)上是傳感器頭部線圈與被檢測金屬導(dǎo)體表面之間的位移變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化。蓋板與錫林之間的位移變化，將引起傳感器輸出信號的改變，電渦流傳感器即根據(jù)這個原理實現(xiàn)對金屬導(dǎo)體位移值的精確檢測。

圖4 工作原理

蓋板隔距在線檢測裝置采用的電渦流傳感器為放大器內(nèi)置型傳感器，在不失精度和穩(wěn)定性的前提下，這種傳感器在結(jié)構(gòu)上更緊湊，安裝更便捷。經(jīng)大量的試驗測試可知，當(dāng)輸出電壓為4～7 V時，傳感器檢測距離(蓋板隔距)與輸出電壓之間成正比例關(guān)系(圖5)。

圖5 檢測距離與輸出電壓之間的關(guān)系

2.4 使用說明

圖6為連接蓋板隔距在線檢測裝置后，手機(jī)APP的顯示界面。點(diǎn)擊開始運(yùn)行后，顯示界面的右側(cè)區(qū)域可根據(jù)需要顯示測試點(diǎn)(以標(biāo)準(zhǔn)配置3個點(diǎn)SP1、SP2和SP3為例)的實時位移數(shù)據(jù)。在初裝車及后期維護(hù)、保養(yǎng)期間，操作人員可通過手動控制，將測量蓋板移動到相應(yīng)的設(shè)定位置，此時計算機(jī)或手機(jī)屏幕顯示界面的圖表上可實時顯示蓋板隔距，維護(hù)人員在幾秒內(nèi)即可調(diào)整好隔距值，遠(yuǎn)比現(xiàn)有的隔距片設(shè)定方式省時省力，且設(shè)定精準(zhǔn)?？紤]到傳感器的初裝問題，該裝置配備初始隔距清零功能。顯示界面除實時顯示蓋板隔距值外，還可顯示去零后的蓋板隔距變化值(SP1_0、SP2_0、SP3_0)。

圖6 顯示界面

該蓋板隔距在線檢測裝置可測量和存儲整個蓋板區(qū)的隔距數(shù)值，這些數(shù)值被無線傳輸至計算機(jī)后，經(jīng)計算分析，以波動曲線的形式顯示(圖6左側(cè)的顯示區(qū)域)，供維護(hù)人員察看。標(biāo)準(zhǔn)值則可根據(jù)工藝中所紡原料及產(chǎn)量的不同而具體設(shè)定。通過曲線對比，維護(hù)人員可清晰地判定整臺車的隔距情況，避免由于活動蓋板隔距設(shè)定不當(dāng)而造成產(chǎn)品質(zhì)量損失，并且相較于傳統(tǒng)的人為經(jīng)驗判斷，這種方法可使蓋板隔距設(shè)定偏差減小，從而可確保每臺梳棉機(jī)的蓋板隔距都在有效的范圍內(nèi)工作，提高產(chǎn)品的平均質(zhì)量水平。

金屬材料具有熱脹冷縮的特性。因梳棉機(jī)產(chǎn)量及各部件運(yùn)行的工藝速度不同，正常工作狀態(tài)下梳棉機(jī)主梳理區(qū)的工作溫度通常為40～70℃，而梳棉機(jī)上的分梳元器件均為金屬材料，較高的溫度條件下，分梳元器件容易變形。因此，冷車條件下設(shè)定好的隔距，在熱車情況下可能會發(fā)生改變。一直以來，這種溫度改變造成的隔距變化主要靠經(jīng)驗推測，無法直接準(zhǔn)確測定。對于高速運(yùn)行的梳棉機(jī)而言，蓋板隔距的變動一直是一個非常大的不確定因素。本文的蓋板隔距在線檢測裝置的外形尺寸與普通蓋板完全一致，表面包覆針布，其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可確保檢測蓋板正常參與分梳過程，并實時顯示、存儲隔距數(shù)值。冷、熱車狀態(tài)下蓋板隔距的變化，也可通過圖表的形式對比呈現(xiàn)，從而為工程師及設(shè)備維護(hù)人員提供良好的設(shè)計依據(jù)與隔距設(shè)定參考。

3 結(jié)語

隨著通信、自動化及圖像分析等技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，梳棉機(jī)在設(shè)計理念上有了很大的創(chuàng)新，遠(yuǎn)程控制、無線傳輸及自動檢測等技術(shù)在梳棉機(jī)產(chǎn)品上都得到了廣泛的應(yīng)用。

本文介紹的梳棉機(jī)蓋板隔距在線檢測裝置，首次實現(xiàn)了在冷、熱車狀態(tài)下，對蓋板隔距的精確測量。該蓋板隔距在線檢測裝置采用無線傳輸?shù)募夹g(shù)，使檢測與分析結(jié)果以圖表的形式便捷地呈現(xiàn)在計算機(jī)或手機(jī)顯示界面上，極大地提高了錫林-蓋板梳理區(qū)的分梳潛力，使梳棉機(jī)在不斷向高速、高產(chǎn)方向發(fā)展的同時，生條質(zhì)量指標(biāo)也得到有效的保證。與此同時，該蓋板隔距在線檢測裝置也體現(xiàn)出紡織機(jī)械向智能化、人性化發(fā)展的趨勢。