◆ 應用行業 ◆

紡織行業——倍捻機

[電氣聯動替代傳統機械聯動]

◆ 涉及產品 ◆

S3100變頻器、SDA2伺服系統、SPN觸摸屏

◆ 傳統的機械式倍捻機 ◆

由于傳統機械成型的速度、成型效果、維護等方面的局限性，近年來很多的紡機設備制造企業都在致力于研發電子成型倍捻機，但由于在成型控制精度、防疊繞算法等問題上存在著局限性，實際設備投放市場的并不是很成熟。三碁產品的伺服成型電氣控制系統已在市場上大批量銷售，并取得良好的經濟社會效益。

傳統倍捻機只使用一臺電動機作為動力，通過龍帶傳動機構和齒輪機構分配到各錠子、卷繞軸和橫動擺桿。以機械傳動為主、牢固耐用、技術門檻相對較低，是傳統倍捻機的主要特征。

◆ 瘋狂的“齒輪”◆

倍捻機在加捻不同支數和股數的紗線時，需要改變加工工藝，傳統的倍捻機需要調整：錠子速度、卷繞速度（捻度）、橫動速度（卷繞角度）。

由于倍捻機各個部位的速度，都是由電動機的旋轉經過不同傳動比得到，因此工藝改變時，就必須調整機械：調換相應直徑的皮帶盤、更換卷繞傳動齒輪、橫動擺桿傳動齒輪的齒數比。

但是調整機械的操作比較復雜、耗時長，需要專業工人完成。且齒輪傳動效率較低、運行中存在磨損、噪聲較大、不能任意調整比例。因此機械傳動式倍捻機靈活性較差，加工效率容易受工藝變更、機械維護的影響。

◆ 電氣時代的倍捻機 ◆

隨著控制技術的發展，可以采用多電機傳動系統代替純機械式的傳動系統，以實現機械與應用的優化?，F代電氣控制技術的持續發展，能夠實現：

1、三相異步電機由變頻器驅動，實現無極調速，可用于錠子速度、卷繞速度的控制；錠子速度、卷繞速度的分離控制，使得紗線捻度的控制變得十分簡便，并可無極調整卷繞速度，更有利于控制電耗。

2、永磁同步伺服電機搭配高精度編碼器，由伺服驅動器控制，實現快速啟停、高精度定位，可用于橫動擺桿的控制。伺服控制橫動擺桿，能夠實現紗線夾角、卷繞動程的任意調整，還能控制紗線堆疊成特定形狀，以適應后續工藝加工需求。

◆電氣設計方案◆

電氣時代背景下，三碁針對倍捻機設備，進行電氣化的開發、配置和調試，包括邏輯控制、運動控制、人機對話，實現自動化控制。在靈活可擴展的平臺上完成合理優化自動控制解決方案。

• 方案簡述

采用高性能通用型伺服系統SDA2，連接絲桿，帶動橫動擺桿，實現導絲。并作為系統的控制核心，集成專用算法，按照工藝要求，控制橫動擺桿導絲，同時進行防疊紗、防硬邊、防網紗的處理，高效地解決工藝問題；

使用兩臺多功能經濟型變頻器S3100，分別驅動主電機及卷繞電機。頻率及啟停信號，由SDA2給定，實現錠子速度、卷繞速度的控制。

高性能型觸摸屏SPN作為人機界面，方便機械運轉狀態的觀察及工藝參數的設定。

◆伺服成型系統的設計◆

倍捻機生產中，筒紗的成型質量對后道加工有著極為重要的影響，紗條卷繞分布要均勻，硬度適中，無凸起等，這就要求紡織設備的成型機構要具備防疊、防凸等適應工藝要求的多種功能。在紗筒的卷取過程中，由于紗筒是由下面的摩擦輥通過摩擦傳動的，隨著紗筒卷繞的紗線的增多，其直徑不斷增大，但是摩擦輥的轉速是不變的，所以紗筒轉速就會逐漸減少。如果導紗桿橫動速度固定，那么經過一段時間后，在紗筒上的多個位置出現疊紗現象。

如上圖所示為紗筒在卷繞過程中一次來回后的示意圖，A1為導紗方向從左到右時的起點位置，A2為導紗從右到左時的終點位置，α為兩次折返點的夾角，假設經過M次導紗后其折返點為AM，AM點與A1的夾角為β，則

β=M×α−L×180（L，M為整數，M>L，且0≤β≤180）

取值L、M使0≤β≤180，當β為0時，AM點回到了A1位置，即紗線進行了疊紗。當紗筒不斷的卷繞，A1點不斷的發生重疊，這樣點就會出現密集而凸起的條紋，就此形成了紗筒的疊紗現象。紗筒的疊紗現象不僅會使卷繞筒表面出現不平而影響紗筒在卷繞過程中的平穩性，使卷取時紗線出現紊亂，而且會在下一工序的染色上使紗線染色不均，退紗時出現斷紗亂紗，因此疊紗現象會對紗線在后道工序產生嚴重的影響。

因此，通過在導紗桿每橫動一次后，改變導紗桿的橫動速度，并在第M次橫動周期后重復以上運動，這樣就避免了紗線的疊紗現象。

◆ 方案優勢及特點 ◆

目前國內大部分紗線企業面臨著技術改進，提高生產效率，同時紗線制造廠對加捻線產品質量的要求越來越高，成型需求多樣化。國內許多廠家已紛紛開始應用伺服成型倍捻機。經過電氣化優化、升級，在變頻器和伺服系統的驅動下，機械的使用及運轉得到很大改善：

1、修改工藝參數方便快捷

加捻不同紗線時，無需更換龍帶皮帶盤，直接調節觸摸屏上的工藝參數，自動實現無級調速，滿足生產要求，提高成紗質量。操作方便快捷，一般擋車工即可完成。

2、具有顯著的節電效果

變頻器驅動技術，重點在于其驅動普通三相異步電機實現無極變速的便利性，同時優化電機功率因素，隨著速度的變化，運行電流隨之變化，達到節能目的。

3、啟動平滑

應用交流變頻技術使機械能夠平滑啟動，設備啟動加速時間可調，有效的消除了機械啟動時的沖擊力，延長設備使用壽命。

4、啟動電流小，減少電源設備容量

5、對電機有保護功能, 降低電機維修費用

變頻器自身設計有豐富的電機保護功能，在電機過流、過載、堵轉情況下均能有效防止電機燒毀。