环锭细纱机自动接头的思考和展望

刘荣清

(上海纺织工程学会，上海 200092)

·综合述评

环锭细纱机自动接头的思考和展望

刘荣清

(上海纺织工程学会，上海 200092)

为了降低成本，减少用工，提高细纱接头质量和效率，从细纱机自动接头的优势及科技发展方向等方面详细分析了自动接头的基本要求、工作流程及其关键技术和难点。指出：断头后及时自动接头、安装自动接头小机、接头质量好是细纱机自动接头的基本要求；可靠稳定地寻找管纱纱尾，合理选择断头检测传感器及钢丝圈定位，选择适宜的接头夹纱器运动轨迹和材料是自动接头的关键；细纱在线检测、断头自停等技术的进步，为实现细纱机自动接头奠定了基础，为实现无人纺纱车间创造了条件。

环锭细纱机；自动接头；在线检测；传感器；断头；接头质量；自动接头小机；夹纱器

0 引言

环锭细纱机是纺纱过程中最重要的主机之一，迄今为止，仍沿用人工接头操作，效率低，劳动强度大，接头质量不稳定，实现自动接头成为多年来国内外纺织界的追求目标。

细纱机自动接头(以下简称“自动接头”)，可减少甚至取消挡车工，提高生产效率，减轻挡车工劳动强度，降低断头率，增加产量，减少飞花，节约用棉和用电，并为进一步实现无人车间创造条件，使纺织企业逐渐从劳动密集型走向智能型现代化企业，具有划时代的社会意义。

近年来新型纺纱机，如转杯纺纱机、喷气纺纱机和涡流纺纱机已基本实现自动化接头或半自动化接头。而环锭细纱机也已实现了细纱自动落纱，粗纱—细纱—络纱输送自动化，成纱质量、断头在线自动检测，自动吸落棉，自动循环吹吸飞花和落棉等功能，唯独细纱接头仍采用人工操作。

细纱机断头在线检测装置[1]、粗纱断头喂入自停和电锭等的成功研发[2]为细纱机实现自动接头奠定了基础。

细纱机虽可实现集体换粗纱，但还未能实现粗纱自动更换和粗纱自动化接头，因此实现纺纱车间全自动化仍需努力[3]。本文涉及的细纱自动接头仅指细纱机机前的断头接头。

1 自动接头基本要求

1.1 发现断头应及时按程序接头

接头装置在线检测到断头后需排除空锭、锭速失常和短时间内连续出现3根以上的异常锭子，然后按断头先后顺序实行自动接头，接头时间应不大于人工接头的时间。

1.2 设置自动接头小机

由于细纱机断头属小概率事件。断头率一般千锭时为几十根，因此宜设置接头小机。在机台一侧设计一台(指500锭以下的短锭小机)或在一侧车头、车尾各设计一台(约1000锭的长锭小机)，巡回执行接头工作。接头小机具有自动识别智能功能，因此也可称其为接头机器人。接头小机可设置移动轨道或与自动落纱轨道共享，使用时可自动转轨。同锭接头失败3次以上应通知计算机报警并进行紧急处理；若发现大面积、高频率断头也应报警处理。

接头小机应配置独立的充电电源或与落纱机轨道低压电源共用。

1.3 保证接头质量

细纱断头接合动作比较复杂，有一定技术要求。接头不良会形成粗节或竹节疵点，而接头太慢会形成紧捻纱疵点。

一般常见接头方法有3种。

a) 套接法。直接将退绕的管纱纱尾从左端或右端与罗拉输出前的须条随机套接，一般会产生较大的粗节纱，接头质量差。

b) 捻接法。将退绕的管纱纱尾，用食指压断后转动纱条与罗拉输出的须条捻接(转动方向需与细纱捻向一致)，该方法在接合处易形成较粗的“白点”或短紧捻纱。

c) 挑接法。将退绕的管纱纱尾，用食指压断后保持须条坚挺自然状态和一定长度，并与罗拉输出须条向上挑动轻轻接合。该方法接合质量最好，基本无“白点”。

合格的挡车工应经严格的培训达标后才能上车，并由教练员定期检查接头质量和速度。

自动接头要达到挑接法的要求较难，但应力求成为追求的目标。

自动接头第一步要求能接上头，具有较高的成功率，把提高接头质量放在第二步。

当前络筒机电子清纱器可以把不良接头切除重接，保证接头质量。

2 自动接头的工作流程

2.1 按断头在线检测程序，由电脑通知自动接头小机(以下简称“小机”)进入接头锭位。

2.2 通知电锭停转，粗纱喂入停止，吸棉装置正常负压吸棉。

2.3 电锭反向慢速转动，使管纱退绕一定长度，由接头器毛刷的转动从管纱锥间卷出断头的纱尾。

2.4 由装在毛刷下的夹纱器夹住纱尾。

2.5 引出纱尾至钢丝圈旁，将纱尾穿入已定位的钢丝圈中，并保持一定的张力和长度(由电锭控制)。

2.6 将夹纱器钳牢的细纱上移，移入细纱易导入的盘香式导纱钩为中心。

2.7 电锭由从慢到快转动，并通知粗纱喂入自停装置粗纱正常喂入，吸棉装置正常工作。

2.8 将夹纱器钳住的纱尾移向罗拉吐出须条处，此时电锭转速可稍慢，以利接合。

2.9 放开钳住纱尾，进行自动接合，若接合失败可重复3次；3次均失败应发出警报，通知寻找原因。

2.10 退出接头器，程序清零，开始执行下次任务。

3 自动接头的关键技术和难点

3.1 寻找管纱断头端(纱尾)

自动接头的第一步必须将管纱断头的纱尾引出，由接头夹纱器钳住，难度较大。管纱断头纱尾的引出可采用吸、吹或粘附等方法。研究发现，吸和吹的方法耗能较大，且纱尾不易抓住，这是由于管纱与钢领间空间较小，使得吸、吹管很难深入管纱表面。可采用短毛型锥形小毛刷，摩擦管纱表层，通过电锭的低速反向回转，较可靠的将纱尾引出，然后用夹纱器将纱尾夹牢。

3.2 检测断头传感器的选择及钢丝圈定位

在线检测断头可以采用多种方法[3]，使用较多的是用磁力传感器进行检测。在钢领板上、钢丝圈旁，加装一块磁铁，断头时钢丝圈停止，发出断头信号；同时可使断头时钢丝圈受磁力的吸引定位在统一的位置。第二种方法则是在钢领板上加装光敏传感器，通过断头时钢丝圈光线频率的变化发出断头信号，但此法钢丝圈无法统一定位，需另外加装磁钢定位。第三种方法是在导纱钩处加装气圈张力变化传感器，断头时用细纱张力的减少来检测断头，同样钢丝圈定位困难。

可见，第一种方法方便钢丝圈定位。

3.3 接头夹纱器运动轨迹和材料选择

细纱接头夹纱器运动轨迹是一条复杂的三维曲线，从管纱断头处向上右移穿过钢丝圈，上升至锭子导纱钩中心，再向上前移至罗拉与胶辊输出须条中心处。

接头夹纱器是接头器的核心，必须有良好的握持能力和弹性，其钳口必须开启、闭合灵活，耐磨且使用寿命长。

接头器的运动由计算机控制，可严格控制其动作的时间和位置。接头器的运动一般由多台伺服电机控制的电子凸轮、电子齿轮[4]或液压驱动器组成执行机构，也可以参考3D打印机模式建立控制模块操作。

上海报导利用超导技术发明的自动写毛笔字的机器人，其机理与接头操作相似，可供设计参考。

细纱接头器是一个小型机器人[5]，特点是质量轻，体积小，精度高，耗能低，动作灵活。应实行模块化设计，便于检修保养。

接头小机应建立控制中心，用电脑显示屏显示接头总数、断头率、接头成功率、总停机时间、全机产量和效率等数据，能发出声音或视频警报，并能与在线断头检测有关数据相结合。

4 结语

4.1 20世纪50年代末到60年代初，曾有人研究过

细纱自动接头但未获成功。随着电子信息化、自动化、智能化、网络化、计算机和机器人技术的发展，通过全行业同仁的研究和努力，有理由相信细纱自动接头技术一定有望成功。

4.2 细纱断头在线检测、断头喂入粗纱自停装置、断头吸棉装置负压自控和电锭驱动锭速调节等新技术、新装备均为实现细纱自动接头奠定了基础。

4.3 细纱自动接头可提高产量，减少用工，节约用棉，降低劳动强度，并为今后实现无人纺纱车间创造条件。目前，如实行细纱在线检测、断头粗纱停喂入等措施，在控制夜班不换粗纱，细纱推行自动落纱的条件下，已有夜班不关车，无人值车自动生产的先例。

4.4 笔者在此阐明细纱自动接头的重要性，提供自动接头信息和研发方向，指出存在问题和解决关键问题的途径，以此抛砖引玉。如有谬误，敬请指正。

[1] 刘荣清.细纱断头检测的创新和发展[J].纺织器材，2016,43(5)：60-63.

[2] 刘荣清.细纱机在线检测和电锭的发展和展望[C]//“经纬股份杯”2012’强专件、促设备、为行业技术进步和创新经验研讨会论文集.咸阳：全国纺织器材科技信息中心，2012:74-77.

[3] 马丽云，汪军.纺纱在线检测的开发、应用与管理[J].纺织器材，2016,43(3)：61-64.

[4] 李响，王丹，范碧白.电子齿轮技术在并条机上的应用[J].纺织器材，2016,43(5)：15-17.

[5] 徐旻,任强.工业机器人的发展及对棉纺行业的建议[J].棉纺织技术，2015,43(4)：75-78.

《纺织器材》第九届第一次全体编委会议召开

2017年4月14日，《纺织器材》第九届第一次全体编委会议在济南召开，会议由《纺织器材》杂志社社长、主编秋黎凤主持。

会上，秋社长就杂志社两年来的工作做了详细报告，老一届编委会主任祝宪民与新一届编委会主任李毅做了交接，众位编委就如何办好杂志，促进全媒体发展，中国期刊国际化等问题进行了充分讨论。

上一届《纺织器材》编委会主任、中国纺织机械协会总工程师祝宪民对《纺织器材》为行业技术传播及应用交流所作出的工作予以表扬。他说《纺织器材》经过多年的发展和各位编委的努力，对行业发展起到很大的作用，为读者提供了很多知识和帮助。

新一届编委会主任、中国纺织机械协会副会长李毅指出，《纺织器材》文章可读性强，有深度，信息覆盖面广，是目前器材专件行业内唯一的专业刊物，期刊纸媒和线上线下活动做得不错；作为新一届编委会主任，一定会不负众望，力争将《纺织器材》越办越好。其他编委也就杂志的实际工作提出了很好的意见和建议。

最后，秋社长总结说，《纺织器材》创刊44年来，在历届领导和编委的指导下，坚持办刊宗旨，立足器材、专件，努力服务行业。全体编辑将一如既往，扎根行业，与新一届编委一起为我们共同的事业贡献自己的青春年华。无论环境如何，我们都会保持乐观心态，不忘初心，砥砺前行，联系作者，倾听读者，做好编者。以纸媒为根本，丰富《纺织器材》全媒体内容，通过互联网+打造全方位的纺织器材媒体，做好传承，成为传统，携手前行，走向未来。

Pondering over and Prospect of Automatic Splicer on the Ring Spinning Frame

LIU Rongqing

(Shanghai Textile Engineering Society,Shanghai 200092,China)

To reduce cost and labor,and to improve the quality and splicing efficiency,detailed analysis to the basic requirement for the automatic splicing process including the work-how,the key technique and the hardnut from the advantage of splicing technology and development direction description is done to the following:automatic splicing immediately after end breakage,installation of automatic micro-splicer,good splicing quality being the basic requirement of the automatic splicing for the ring frame.It is very important to have a reliable search for cop tails,proper selection of breakage sensor and location of the traveller,proper track and material of the yarn gripper.It is pointed out that with the progress of the on-line detection and auto-stop motion,it is possible to realize auto-splicing process on the ring spinning frame,which creates condition for realizing unmanned spinning.

ring spinning frame;automatic splicing;on-line detection;sensor;breakage;splicing quality;automatic micro-splicer;yarn gripper

2016-12-25

刘荣清(1934—)，男，江苏无锡人，教授级高级工程师，主要从事棉纺工艺、测试和产品开发等方面的研究。

TS103.23+1

A

1001-9634(2017)03-0056-03