电脑横机电子选针原理分析及影响因素

目前,针织横机已普遍采用了计算机控制技术是利用电子选针技术控制横机进行单针选针,从而形成各种花色 . 另外,一些老的机械,在进行设备改造时,也采用电子选针替代旧式的机械选 针,以扩大其花纹的可能性和实用性. 我们在调研中发现不少厂家在进行选针系统的自行研制改造中,因选针器选用不当经常会出现花型错乱变形, 甚至还可能引起机构的错误动作而损坏机械 结构,为此,我们在研制和实验的基础上,针对影响电脑横机选针器选针可靠性的几个因素进行了一些研究,提出相应措施,以保证选针可靠. 
　　1 　选针器的作用 
　　大多数电脑横机选针控制系统的结构都是电磁选针这里,电脑横机采用上、下两级计算机结构,上位机为工控机,主要负责管理与监控;下位机采用单片机及扩展系统,其根据同步信号和上位机的控制信号,负责控制选针器的选针. 由此可见,选针器是一种依照织物花型组合的电信号依次驱动选针机件的换能器 , 是电脑横机控制系统用来实施选针控制的执行元件. 因此,其性能好坏将直接影响选针准确性和可靠性. 
　　2 　选针器的类别 
　　目前常用的选针器,从动作原理上分,有电磁式和压电式两种. 压电式选针器是利用压电陶瓷材料作为转换元件,利用控制器发送的脉冲信号,作用于压电元件上,靠压电材料的逆压电效应, 使压电元件弯曲到预先记忆的形状来进行选针;另一种选针器则是利用对电磁螺旋管通入不同方向电流,使电磁螺旋管头端的极性相应变化,或与*性磁铁配合使用,靠电磁铁与*性磁铁间的吸力和斥力来实现选针头摆动,即用压针法实现选针,或者直接通过电磁铁的极性变化来控制选针器选针,使织针分走不同轨道,用抄针法完成选针. 
　　两种选针方式相比较,压电式选针器具有响应速度快、发热少的特点,但在元件的受力和防冲击、震动等方面稍稍逊色,易发生压电元件失去记忆的情况,故在针织圆机上使用较多,以保证快速响应,并适应多路,同时选针器耗电和发热量也不会太大. 而在横机上选用电磁式选针器较为有利. 主要原因有: 
　　①横机机针 
　　较粗,编织时纱线张力较大,因而选针器受力较大,采用电磁式选针器可承受较大的力,且防震动性好,使用寿命长. 
　　②横机控制动作复杂,各部分间配合精度要求高,因而采用电磁选针器可取其动作可靠之优势. 故在实验中我们选用电磁选针器. 
3 　选针器结构 
　　电磁式选针器原理:选针时,选针器中的电磁螺旋管被通以某个方向的电流产生极性,该极性磁场与*磁铁产生的磁场相互作用,推拉结合,使送针器的选针头绕轴上摆,不与选针片齿作用,选针片沿选针三角上升.选针器构造 
　　1-电磁螺旋管;2 -*磁铁;3 -选针头;4 -轴 
　　电磁式选针器的选针原理 
　　不选针时,电磁螺旋管被通以反方向的电流,产生相反极性. 使得选针器的选针头摆向下方,作用于片齿,选针片被压入针槽,选针片的下齿不露出针床表面,选针片不沿选针三角上升. 
　　由此可见,对选针的控制,简而言之就是控制选针电磁铁使选针头处在工作和不工作两个位置. 大量实验证明,选针器结构必须满足:螺旋管通电时,选针头能迅速摆动到位,而且在规定的时间内稳定下来,而后仍受小电流和*性磁铁控制,使之处于受控状态;螺旋管不通电时,也应受*性磁铁握持,使选针器的选针头始终处于受控制状态,无论在任何状态下选针头都不会处在一个不确定的中间位置,这样则不会出现编织错误和碰针现象. 我们在实验中采用德国雅迪(HARTING) 公司的电磁选针器. 该选针器是一种较新的具有双稳态结构的选针器. 
　4 　选针器的级数 
　　选针器选针,可分为单级选针和多级选针. 单级选针是每路安装的选针器仅一级选针位,即此选针器对每枚针都作用,其具有机件体积小、作用时间短、选针频率高、机件磨损小等特点,特别适于高速机. 但是单级选针对机件精度要求高,价格较贵,与之相比,多级选针的应用更为普遍. 多级选针器具有多个选针头,对应多级选针位,每一级选针头只对应选取具有等高度的选针片,因此,对每一个选针器上的每一片选针头而言,它都要间隔多针才对选针片作用一次,这样就增加了选针时间,使选针更加可靠. 但多级选针机构增加了针床的高度,并要求不同齿高的选针片类,使机构稍复杂. 目前电脑横机上采用的选针器大多为多级选针器, 因此,如何确定选针器级数成为一个重要问题,因为每种选针器的选针动作频率都有一个上限,而电脑横机机速越快,机号越高,需要的选针频率也高,即要求的选针器级数越高机号(针数/ 25. 4 mm);若选择的选针器级数比要求的多,则造成浪费;选择的级数不够,则无法正确选针,为此我们进行如下计算: 
设: G —— 
机头运动zui高速度 
t0 — 选用的选针器选针周期 
则: 
　　针距为T = 25. 4/G 
　　机头以zui高速移过每一针所需的时间t = T/ Vmax 
　　所要求的选针频率f′= 1 000/ t 
　　考虑保险系数f =1. 5 f′ 
　　而选针器选针频率f 0=1 000/t0 
　　故选针级数n0= f/ f 0 
　　一般电脑横机中常用六档或八档选针器. 
　　5 　选针器的驱动方式 
　　电磁式选针器的驱动方式有两种:一种是脉冲宽度调制法控制开关电压; 一种是用斩波限流的电流控制法. 从选针可靠的角度出发, 应采用第二种方法, 以便控制方式较稳定,免受温度的影响. 这是因为电磁铁在电磁感应中,除了磁能增加, 做机械功外, 还有一部分能量用于产生热量,该热量会使电磁铁温度升高,而温度又影响电阻大小,从而影响电流大小,zui终影响电磁力,即影响选针的可靠性. 由此可见, 当脉冲信号发出后, 选针头要滞后若干时间才开始摆动, 摆动到位后还会产生短时间的回跳与抖动,稳定下来,后才能开始与选针片作用. 选针器的驱动方式 
(斩波限流的电流控制法) 
6 　结　语 
　　选针器是用来实施选针控制的关键元件, 它的结构、性能等都将直接影响选针控制的准确性和可靠性. 因此,在选用选针器时, 应考虑其本身特点, 注意以下几点: 
(1) 选用适合电脑横机使用的选针器种类; 
(2) 根据需要选取选针器参数,如级数; 
(3) 采用合理的控制方式,减少控制过程中的不稳定因素; 
(4) 选择结构时,宜采用选针头始终处于受控制的双稳态结构,以保证性能稳定.