為了實現精密交叉卷繞,“單錠控制驅動器”通過實時采集卷繞電機反饋編碼器脈沖信號計算其實時速度,根據精密卷繞工藝要求,用獨特數控算法得出橫動伺服電機的速度給定指令,以保證橫動伺服電機轉速與卷繞電機轉速按照卷繞比的定義保持一定關系,讓紗線以空間螺旋線的形狀往復繞在紗筒上。通過精密控制卷繞比,往復卷繞的紗線彼此交叉,不重疊,也就是說巧妙采用電子齒輪和電子凸輪取代機械齒輪和凸輪傳動實現紗筒的精密卷繞。
為了實現精密卷繞的高速性能,需要橫動伺服電機在做往復運動時,能夠快速換向,這就要求伺服電機具備較高的轉矩慣量比,為此對橫動伺服電機進行了獨特優化設計,以保證電機轉子慣量盡可能小。同時伺服驅動器的電機控制算法在高動態響應性方面也做了針對性的設計,采用PID控制結合模糊控制算法,保證伺服電機速度在不產生超調的情況下,盡可能短時間內完成換向。
由于橫動電機換向時,不論多快,都會因為換向加減速造成有硬邊現象出現,按照機械式絡筒機硬邊消除原理,在“單錠控制驅動器”中嵌入了差動凸輪運動規律算法,周期性地實時變換橫動導紗器的換向點,完成硬邊消除功能。同時可以根據不同紗線特性,選擇不同的差動凸輪曲線,設置差動周期和幅度。
圓網印花機是紡織機械中運用伺服系統比較集中的地方,在多套色印花時,如何保證每套色所印的花色能準確無誤地套在前一套色上,是印花控制系統的主要功能之一。第一套花色印制后,各套花色的印制要保證對印花精度達到工藝要求,實際生產中絕大多數都安裝有伺服電機,以代替以前人工盤頭耗時耗力的工藝方法。現代工業的發展要求紡織產品質量和數量都有大幅度提升的趨勢,在圓網印花機上為了使各種套色的圓網準確在運動的花布上進行準確定位,每個套色圓網筒上均裝配一個伺服電機進行相應的控制,所控制的參數包括速度和位置的精確計算,以確保不出現套色重疊和錯位的現象。

圖表2:圓網印花機伺服機構示意圖
現場生產中,每個圓網有一個套色,多的達16種顏色的圓網,但大多在8種顏色以下。輥子持續帶動花布前進,圓網準確在花布相應位置印上花紋,不能出現花色重疊或錯位的現象,保證位置的跟蹤非常精準。以前的工藝是,要求人工在機器停下來后,手工盤頭以確保圓網印花的準確性,這樣既浪費生產時間,又浪費人工,生產效率很低。
伺服技術基本解決了這個問題。現在,工廠在每一根圓網上都配備一臺伺服電機,保證速度和位移都精確跟蹤,在整機運行不太快的情況下,肉眼基本上就能分辨出花色印花的準確性,這樣就保證了更高的生效率和印花質量。
在平網印花機上也有伺服技術的應用。平網與圓網的最大區別在于前者靠平板印花網的升降來對花布進行印染,工藝不是連續進行,而是輥子機械裝置帶動導帶上的花布進行間歇性前進。停歇過程中,上部的平板印花網下降,將各種花色印在指定的區域,在平板印花網的升降過程中就用到伺服電機,這樣可以保證印花網精確運動,不致出現偏差,從而保證所生產的都是正品布匹。
伺服的另一個應用案例是在紡織機械中的假捻變形機。假捻變形機機身比較長,內中安裝有一根細長軸,運動時很難保證兩端的同步運行,這樣就可能出現絲線斷裂而被迫停工,所以若只在一端進行電機驅動,軸的另一端就很容易抖動,不能確保整個軸的穩定運行,此時就需要在另一端裝上從動伺服電機,由主電機提供運動信號,保證長軸兩端的同步穩定運行,避免因為軸端的跳動導致絲線的斷裂影響整體設備的穩定性。
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