□黎明職業(yè)大學(xué)電子工程系   吳永春
　　
　　
　　目前，經(jīng)編機制造技術(shù)正朝著高速、高效、高可靠性、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展，具有自動化程度高、適用性廣、節(jié)能環(huán)保等特點，可以滿足服飾用品、裝飾用品及產(chǎn)業(yè)用紡織品迅速發(fā)展需求的設(shè)備已經(jīng)成為今后的發(fā)展趨勢。梳櫛橫移機構(gòu)是經(jīng)編機中一個關(guān)鍵的、具有較高技術(shù)含量的機構(gòu)，它可將經(jīng)紗墊于針上織成具有一定組織結(jié)構(gòu)的針織物。該機構(gòu)通常有花板式和凸輪式兩種。花板
　　
　　
　　目前，經(jīng)編機普遍采用有三種執(zhí)行結(jié)構(gòu)控制電子橫移：“旋轉(zhuǎn)伺服電機－滾珠絲桿”機構(gòu)、“直線伺服電機直驅(qū)”機構(gòu)及“旋轉(zhuǎn)伺服電機－減速器”機構(gòu)。多梳櫛數(shù)控經(jīng)編機具有運轉(zhuǎn)速度快、生產(chǎn)效率高、維護(hù)簡單、穩(wěn)定可靠等優(yōu)異性能，能生產(chǎn)不同厚度的織物，具有很強的可操作性，適應(yīng)性和靈活性。

　　由于具有織造品種多、周期短等特點，因此在激烈的市場競爭中，經(jīng)編機逐漸得到了人們的重視。目前，經(jīng)編機機電一體化已成為發(fā)展趨勢。雖然國內(nèi)對經(jīng)編機電子送經(jīng)、電子牽拉系統(tǒng)已有了較為深入的研究，但對經(jīng)編機梳櫛電子橫移的運動研究還較少。

　　電子橫移系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)

　　采用伺服電機系統(tǒng)的電子梳櫛橫移機構(gòu)可以省去體型笨重的花盤/鏈塊以及行程變換裝置，伺服電機作為梳櫛橫移機構(gòu)的源動力。經(jīng)編機的每把梳櫛都配有一臺伺服電機，伺服電機軸的旋轉(zhuǎn)經(jīng)機械轉(zhuǎn)換機構(gòu)帶動梳櫛進(jìn)行橫移。

　　伺服電機－滾珠絲桿橫移機構(gòu)主要由伺服電機、同步帶傳動機構(gòu)、滾珠絲桿副、直線導(dǎo)軌與滑塊、頂桿和張緊拉簧構(gòu)成。電機軸與滾珠絲桿之間通過同步帶傳動結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，滾珠絲桿帶動滑塊機構(gòu)作直線移動，滑塊的一端裝有頂桿并通過張緊拉簧作用于梳櫛。梳櫛橫移的運行過程如下：當(dāng)電機接收進(jìn)行橫移的控制信號后，電機軸以設(shè)定好的運動曲線轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，電機軸通過同步帶傳動機構(gòu)進(jìn)行連接的滾珠絲桿也相應(yīng)轉(zhuǎn)過一定比例的角度，滾珠絲桿驅(qū)動與之相配合的螺母將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，進(jìn)而實現(xiàn)推動梳櫛進(jìn)行橫移的操作。

　　此梳櫛電子橫移結(jié)構(gòu)中最重要的部分是伺服電機、同步帶傳動機構(gòu)和滾珠絲桿結(jié)構(gòu)。伺服電機可以接受來自主軸任何角度的信號驅(qū)動梳櫛進(jìn)行橫移，精度高且控制方便；滾珠絲桿的作用在于將電機的旋轉(zhuǎn)運動化為直線運動；同步帶傳動機構(gòu)用來連接電機軸和滾珠絲桿，對于系統(tǒng)有減振和緩沖的作用。

　　這種方式被生產(chǎn)裝配車間廣泛采用，具有易于控制、成本相對較低、運行時噪聲較小、隨動性好等優(yōu)點，它采用滾珠絲桿這一轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，有效實現(xiàn)了梳櫛高定位精度的間歇式橫移，極大降低了梳櫛橫移的沖擊。

　　直線伺服電機提高運轉(zhuǎn)速度

　　直線伺服電機直驅(qū)的梳櫛電子橫移機構(gòu)主要由直線伺服電機、直線導(dǎo)軌滑塊副、梳櫛頂桿、張緊彈簧和梳櫛組成。直線伺服電機驅(qū)動的傳動裝置，不需要任何轉(zhuǎn)換裝置而直接產(chǎn)生直線推力，因此，它可以省去中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)，簡化了整個裝置或系統(tǒng)的機械傳動機構(gòu)，保證了運行的可靠性，提高了運動傳遞效率。

　　機器運轉(zhuǎn)時，主控制器接收來自主軸的橫移觸發(fā)信號，并在存儲器中得到相應(yīng)編織的花型數(shù)據(jù)及橫移量，向直線伺服驅(qū)動器發(fā)出運動指令，由伺服電機驅(qū)動梳櫛作橫移運動。直線伺服電機內(nèi)置的直線光柵或磁柵尺將電動機的位移量轉(zhuǎn)換為位置脈沖信號，傳送至伺服驅(qū)動器作為反饋信號。

　　“伺服電機－減速器”電子橫移的主要結(jié)構(gòu)是伺服電機、減速器、鋼帶、鋼繩、氣缸以及傳動輪。旋轉(zhuǎn)伺服電機與減速器連接，減速機用于放大伺服電機的轉(zhuǎn)矩，減速機的輸出軸上裝有轉(zhuǎn)輪，鋼帶的一端固定在轉(zhuǎn)輪上，鋼帶的另一端連接梳櫛，梳櫛的另一端通過滑輪、氣缸等機構(gòu)張緊。

　　氣缸有三種作用，一種作用是在伺服電機反轉(zhuǎn)時，通過氣缸反作用力驅(qū)使梳櫛反方向移動；第二種作用是保持鋼絲結(jié)構(gòu)的梳櫛張緊；第三種作用是用于克服減速機的回程間隙。

　　氣缸氣壓的恒定有利于梳櫛橫移運動的平穩(wěn)，這種電子梳櫛橫移機構(gòu)體積小、重量輕，比較適合于在其上安裝較少導(dǎo)紗針的花梳橫移驅(qū)動。

　　橫移控制要求平穩(wěn)高速

　　在電子橫移系統(tǒng)中，梳櫛的橫移運動啟動非常頻繁，要求梳櫛能在極短的時間內(nèi)加速并能在高速行程中瞬間停準(zhǔn)定位。即要求梳櫛橫移運行平穩(wěn)，同時要求梳櫛橫移高速和準(zhǔn)確定位。因此，運動平穩(wěn)、高速、高精度定位的電子橫移控制是核心技術(shù)。在橫移過程中系統(tǒng)能否達(dá)到期望的要求會受多種因素的影響，在實際生產(chǎn)實踐過程中，通過反復(fù)實驗觀察發(fā)現(xiàn)影響梳櫛橫移運動主要有主軸角度檢測、傳動方式等對梳櫛橫移等影響因素。

　　主軸位置信息通過主軸信號裝置監(jiān)測并將傳送給控制系統(tǒng)，以控制梳櫛在相應(yīng)區(qū)域橫移。主軸信號裝置對主軸位置的讀取精度直接影響著梳櫛橫移的起始時間，它將各梳櫛的允許橫移時間所對應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)角輸入控制系統(tǒng)分別作為橫移觸發(fā)信號。絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器為256線，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周編碼器輸出256種編碼，即0～255。機器主軸與編碼轉(zhuǎn)軸以1︰1連接，編碼器的一個量化單位為主軸轉(zhuǎn)角的1.406°(360°/256)。主軸編碼器的分辨率越高，調(diào)整梳櫛橫移的起始時間越精準(zhǔn)，越有利于橫移系統(tǒng)運動性能的提高。

　　“伺服電機－滾珠絲桿”機構(gòu)的工作原理是通過滾珠絲桿把電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為梳櫛的直線運動，實現(xiàn)梳櫛的橫移。影響梳櫛橫移的精度包括滾珠絲桿的精度、伺服電機與滾珠絲桿的傳動精度和滾珠絲桿定位端軸承的軸向定位精度。通常情況下梳櫛的橫移范圍小，滾珠絲桿長期在小位移量的范圍內(nèi)高速往復(fù)運動，容易造成局部磨損而降低精度，這種影響因素難于解決。伺服電機與滾珠絲桿采用同步帶連接，同步帶的傳動效率、回程間隙和同步帶的彈性變形影響梳櫛橫移運動精度，采用伺服電機與滾珠絲桿直連的結(jié)構(gòu)可以解決這種影響因素，但是，直連結(jié)構(gòu)不適合于對橫移機構(gòu)外形尺寸要求較高的場合。

　　梳櫛頂桿長度影響橫移精度

　　在成圈過程中，梳櫛進(jìn)行擺動與橫移復(fù)合運動，倘若梳櫛橫移量為零時其擺動曲線為以梳櫛頂桿的外側(cè)端點為圓心的弧線，梳櫛頂桿長度越長，梳櫛擺動的弧度越小，反之越大。即使在沒有橫移量時，梳櫛因擺動也會有一定程度的橫移運動。頂桿的長度越短，則產(chǎn)生的橫移偏差越大，因此梳櫛頂桿的長度盡量長些。

　　在梳櫛橫移執(zhí)行機構(gòu)中，梳櫛橫移驅(qū)動裝置與梳櫛安裝是否在同一平面上將決定梳櫛橫移的位移傳遞誤差。一旦不在同一平面上，驅(qū)動裝置產(chǎn)生的位移量通過頂桿傳遞到梳櫛，位移的傳遞將產(chǎn)生誤差，影響橫移的精度。因此，在梳櫛擺動到其整個擺幅的中心位置時，要求驅(qū)動裝置、頂桿、梳櫛在同一個平面上，以使因梳櫛擺動而產(chǎn)生的橫移偏移降到最低，從而最大限度地提高梳櫛的位移精度。

　　梳櫛橫移的不同執(zhí)行機構(gòu)各有利弊，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品的實際生產(chǎn)需要選擇不同的執(zhí)行機構(gòu)。

　　經(jīng)編機的針前、針背橫移時間極短，因此，數(shù)控經(jīng)編機要求電子橫移系統(tǒng)在極短的時間內(nèi)驅(qū)動梳櫛完成“停止-移動-停止”的橫移運動。梳櫛電子橫移運動性能是影響經(jīng)編機速度提高的主要因素。比如，主軸信號裝置中選用高分辨率的絕對型編碼器，梳櫛橫移運動的機械部件的加工精度要求較高和部件與部件之間的配合必須緊密，梳櫛橫移驅(qū)動裝置和梳櫛應(yīng)盡量在同一平面，選用較長的梳櫛頂桿，有利于提高梳櫛的橫移精度。數(shù)控經(jīng)編機運行時應(yīng)避免機器發(fā)生共振，以免影響電子橫移系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。