电脑横机新型推针三角控制装置的设计与改进

福建睿能科技股份有限公司 张国利/ 文

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电脑横机新型推针三角控制装置的设计与改进

福建睿能科技股份有限公司 张国利/ 文

本文介绍了一种电脑横机新型推针三角控制装置的设计及改进。该控制装置包括步进电机、齿轮、推针三角连杆以及推针三角导向座。通过对该装置重新设计，使得每个系统中的新型推针三角能够实现单独控制，且电路结构简单，成本低，同时配合选针算法，得以实现电脑横机对织物的高效编织。

推针三角 磁钢驱动机械式推针机构 电机驱动式推针机构

1 引言

近年来电脑横机市场逐渐摆脱低谷，各大主机企业销售数量较去年同期都有了显著增长，分析其原因：其一，2009~2010年间出厂的横机效率偏低，已不能满足当前下游用户的生产需求；其二，国内的电脑横机制造技术水平和控制系统不断提高，机头快速回转、动态密度，针床横移零等待、多针距等技术逐渐成熟完善，故众多用户对横机进行更新换代。

在电脑横机技术改进的各种方向中，通过对电脑横机零部件以及控制方案进行改进，以缩短编织时间，提高编织效率，成为众多厂商提高横机总体性能的首要努力方向。而电脑横机的编织是基于控制系统及其机械部件的协同工作，编织出针是其中的一个基本动作。其动作过程为：织针经过初选、重选，由推针三角推动选针片带动弹簧针将其送至初始位置，使弹簧针不受压迫，并使长针处于工作状态；由推针三角将长针二段接走，并退往中山三角工作轨迹中，出针至3/4，完成基础编织动作，再由织针牵拉纱线成圈进行织物的基础编织。

2 现有推针三角驱动结构及其控制方式

推针三角是电脑横机实现编织的一个重要三角机构，现有技术中具有多系统的横机包括多个推针三角，多个推针三角通过一个推针三角连杆连接，推针三角连杆在机构往复运动时在磁钢导向作用下带动多个推针三角左右运动。主要缺陷如下：

1）纯机械控制，无反馈信号给系统，如发生推针连杆出现故障，系统无法进行故障停机，会造成织物与设备损坏。

2）因推针三角连杆带动多个推针三角左右运动，无法单独控制每个系统的推针三角，无法进行效率优化。

现有技术中三角系统的结构如图1-1和1-2所示：

图1-1 单系统推针三角驱动机构

图1-2 多系统推针三角驱动机构

3 新型（电机式）推针三角控制装置

为避免以上缺陷，提高推针三角控制的可靠性和灵活性，设计一种电机式推针三角的控制装置，用于控制推针三角左行突出，右行突出与左右推针三角收起，该控制装置包括步进电机、齿轮、推针三角连杆以及推针三角导向座。齿轮设置在步进电机上，推针三角连杆设置在齿轮的下方，推针三角连杆与推针三角连接，推针三角导向座用于限定推针三角的移动位置，步进电机和推针三角导向座固定在三角底板上。其三角系统的结构图以及驱动电路如图2-1和2-2所示：

图2-1 推针三角步进电机驱动机构

图2-2 步进电机驱动电路

其中，步进电机转轴上装配有位置传感器，控制器可实时采集传感器型号，通过驱动IC进行可靠的闭环控制，极端情况下机构卡死等异常情况时，均能反馈给控制器做出保护停机，避免损失。

4 现有技术和改进型技术的区别

通过加入步进电机，新型推针三角控制与原有推针三角控制在编织状态、设备结构与控制方式方面具有以下差异：

1）编织状态

现有技术方案两种状态：左行突出，右行突出。

改进技术方案三种状态：左行突出，右行突出，左右推针三角收起。

2）结构

现有技术方案：多个推针三角通过一个推针三角连杆连接，推针三角连杆带动多个推针三角左右运动，无法单独控制每个系统的推针三角。

改进技术方案：每个系统推针三角无连接装置，可单独控制每个系统的推针三角。

3）控制方式

现有技术方案：通过机械磁钢带动换向，无到位反馈装置。

改进技术方案：由步进电机控制，有感应器或编码器反馈到位状态。

5 现有技术与改进技术工作原理分析

横机用于进行编织，如图3-1所示，现有技术的横机包括至少两个系统11和12，以两个系统11和12为例进行说明。如系统11工作，系统12不工作，在横机向左进行编织时，系统11的选针器13进行编织，系统12的选针器14用于为横机的下一次编织的进行预选针，即选针器14用于为横机向右进行编织时进行预选针。因此横机编织一次的行程为编织物的长度L1和3/4横机的机头长度L2之和，导致现有技术的横机的编织行程长，编织效率低。

图3-1 机械控制推针三角机头行程图

新型推针三角控制装置编织，如图3-2与图3-3所示，假设横机包括至少两个系统和控制器30，其中横机包括系统1、系统2、……以及系统n，n为大于或等于2的正整数。每个系统包括两个选针器，即系统1包括选针器1’和选针器2’，系统2包括选针器3’和选针器4’，……，系统n包括选针器2n-1’和选针器2n’。 横机的控制器30与至少两个系统分别连接，用于控制至少两个系统的选针器进行编织、预选针或者避开。

图3-2 电子控制推针三角机头行程图

如图3-3所示，选用该装置控制选针包括以下步骤:步骤S21：在至少两个系统中至少一个系统不工作时，控制器30控制每个工作的系统中的一个选针器进行编织；其中，系统不工作具体为横机没有采用该系统对编织物进行编织，工作的系统为横机采用该系统对编织物进行编织。在横机进行左行编织时，控制器30控制位于工作的系统的左侧的选针器进行编织；在横机进行右行编织时，控制器30控制位于工作的系统的右侧的选针器进行编织。

图3-3 电子控制推针三角横机的选针方法的流程图

当横机包括系统1和系统2时，系统1不工作，系统2工作；或者系统1工作，系统2不工作。在系统1不工作，系统2工作时，横机进行左行编织，则控制器30控制位于系统2的左侧的选针器进行编织；横机进行右行编织，则控制器30控制位于系统2的右侧的选针器进行编织。

步骤S22：控制器30控制在与编织的选针器相邻的选针器中的至少一个选针器进行预选针。其中，位于正在编织的选针器两侧的选针器，即该两侧的选针器与编织的选针器相邻设置，控制器30控制该两侧的选针器中的至少一个选针器进行预选针，以使横机在进行下一次编织时直接编织。在系统1不工作，系统2工作时，横机进行左行编织，则控制器30控制位于系统2的右侧的选针器进行预选针；横机进行右行编织，则控制器30控制位于系统2的左侧的选针器进行预选针。进一步参见图3-4和图3-5，图3-4是图3-2中选针器在正常位置的示意图；图3-5是图3-2中选针器在选针位置的示意图。选针器41为上述实施例所描述的选针器，如图3-4所示，选针器41在正常位置时，选针器41的选针摆片42压住选针片43上，选针片43设置在弹簧片44上。如图3-5所示，选针器41在选针位置，即选针器41在预选针时，选针器41的选针摆片42避开选针片43，以使的选针片43被抬起；在选针器41进行编织时，控制器30控制横机的推针三角推动被抬起的选针片43。

相对于现有技术的横机，本改进型方案的选针方法在与编织的选针器相邻的选针器中的至少一个选针器进行预选针，能够减少横机编织时运行的行程，提高横机编织的效率。

图3-4 选针器在正常位置的示意图图3-5 选针器在选针位置的示意图

综上所述，在横机往复运动实现编织时，机头有效行程距离得到大大缩短，预计可节省25%的编织时间，大大提高了横机的编织效率。

6 结束语

随着电脑横机机械机构的不断改造、升级，对应的核心技术控制系统也在不断地创新，通过横机控制系统以及机头三角推针机构的机电一体化的协同开发工作，结合我公司的F4000PLUS电脑针织横机控制系统（产品），满足了横机高效编织的需求，该技术推广到国内众多横机制造厂家，得到了用户的认可，提高了生产效率，创造了可观的经济效益，证实了F4000PLUS电脑针织横机控制系统的先进性、可靠性与实用性，推动了横机控制技术的发展。