鉴于国内对剑杆织机近20多年来成熟的使用经验，企业对织机的性能要求提高：需要生产效率高、品种适应性广泛、织机运转可靠、织造品质优良、性价比高的剑杆织机来提升织物的附加值，因而对中档以上国产剑杆织机的需求会增加。以下就国产剑杆织机选型中几个技术问题略谈几点看法，供参考。

3.1引纬系统

3.1.1主驱动件共轭凸轮和偏心的特点

对于国内外不同型号的剑杆织机，作为引纬主驱动件不外乎是采用共轭凸轮和偏心两种，其各有特点。

（1）共轭凸轮式

剑杆织机引纬主驱动件采用共轭凸轮机构，可以达到理想的剑头运动规律，做到纬纱交接时，剑头的加速度为零，从而可大大提高交接纬的精确性和稳定性。纯连杆机构组合是做不到这一点的，特殊的连杆机构和其它机构组合可以做到，但不如共轭凸轮机构紧凑。

①在高速织机中，为了改善动态特性，可尽量采用提高平均加速度值的方法来达到降低加速度峰值的目的；在运动关键位置如纬纱交接点等处要尽可能将加速度降低甚至降到零值。由于引纬运动都源于：进-停-退-外侧静止的运动曲线，运动曲线综合的思维方式可以把这种运动描述成s-v-a-j之间的微分关系，根据这种微分关系可以找到多种运动方程来实现它。

②对国外剑杆织机消化吸收时，共轭凸轮廓线若采用实测数据加工会存在3种误差的叠加：实测凸轮的制造误差；测绘误差，一般实测数据（每0.5度测一个数据）；新凸轮的制造误差。

理性的方法可根据实测数据解析出从动件的运动规律，根据运动规律再现凸轮廓线设计值。国内于20世纪80年代初已进行凸轮动态模化设计的专题研究工作；可以讲在理论上，研究工作跑在了本课题的前列。

③对于剑杆织机引纬系统的前卫研究，即用独立电机直接驱动引纬的织机来说，凸轮的运动规律对它们的设计仍然有着积极的意义，因为电机通过电脑控制输出的运动规律正是凸轮采用的运动曲线。但独立电机的驱动方式在近期相当一段时间内不会推广应用，针对国内市场，它必须在能耗和性价比方面，经过商品化的严格测验才能真正走向市场。

④国外提高剑杆织机入纬率和可靠性，要进行织机结构动力学优化设计适应高速运动的研究，以解决高速剑杆引纬技术。

（2）偏心轮式

剑杆织机引纬主驱动采用偏心轮机构，其s-v-a-j曲线均连续，可以满足引纬运动：进—停—退—外侧相对静止的运动规律要求，纬纱交接时，剑头的加速度有一峰值，但由于机构属低付传动，构件受力状况较佳，机构的刚度可保证交接纬的稳定性。

①进口和国产中档以上剑杆织机引纬采用偏心主驱动，引纬机构多采用先进的四相绞轴技术（空间四连杆机构），能够省略一组换向机构，传动链短，传动点少，机构刚度好，易保证系统制造精度，加速度峰值较低，能够减少纬纱断头率，虽然机型速度略逊于凸轮式，但以其工作性能的优势，已获得业内专业人员较为一致的认可，典型的机型如：SmitTextile公司的GS920型、Picanol公司的GammaxSilverF型。

②国产中档以下织机大多采用平面四连杆或六连杆机构，传动点多，制造精度也要求不高，且尚需一对精度要求较高的锥齿轮换向机构，一定程度上也影响了引纬系统的传动精度，但成本较低。

③Vamatex公司采用独特的螺旋浆方式引纬机构，但其主驱动件还是采用偏心轮，螺旋浆机构仅起到引纬系统中换向传动作用，传动链很短，结构紧凑，因此运动规律总体不会差异偏心连杆机构很大，在此不作讨论。

④采用偏心连杆机构，可通过机构优化设计，使梭口外的剑杆无效空程达到最小值，但和凸轮式相比，理论上讲，在剑杆运动的任意位置和空程大小上还是有一定的随意性。

综述：从设计的角度分析，偏心式引纬机构偏重满足剑杆的运动学要求，共轭凸轮式引纬机构则偏重满足剑杆的动力学要求。

3.1.2引纬剑道有无导钩问题

（1）课题背景

引纬剑道有无导钩的问题提出，是由于近几年某些型号剑杆织机剑道中取消了导钩，可有效地减少梭口内部件和经纱与之接触和摩擦，最大程度减少经纱起毛和断经，减少剑带的不必要磨损，从而提高了织物质量和织机效率，这是织机研究工作者的共识。

（2）发展进程

20世纪80年代初起，国内引进了意大利几种机型，显现高速挠性剑杆织机剑道中设置导钩或导剑片；日后，绝大部分高速挠性剑杆织机均在剑道中设置剑带导钩，从单侧到双侧，从平面到悬浮；目的：提高车速，但形状不一，设计思路各异，尽可能减少经纱摩擦、减少断经。1990年SmitTextile公司生产的FAST型剑杆织机采用了阔型碳纤维剑带，并取消了剑带导钩，最大幅宽达3.6m，并可用于真丝织物的织造，引起同行的探讨关注。此后，FAST型的发展型号——G6300、GS900型均保持此特点，诸如Picanol公司最新机型——GAMMAXSilver型对剑道导钩的设置与否也可有两种选择，剑道导钩的有否也已成为厂商产品炫耀的一个亮点。

（3）形成机理

进口织机采用无导钩的引纬机构，有如下特点：

a.剑带较宽，采用碳纤材料，横向抗弯强度高，刚度好。

b.剑头略偏重。

c.剑带轮较大，有较长的后部剑带握持量，剑带曲挠度小。

d.要求引纬系统传动链短，刚度好，多属低付传动结构。

Sultex公司的G6200型、SmitTextile公司的GS900型、Picanol公司的GAMMAXSilverF型都具备上述特点，这确能体现该类织机引纬机构设计的先进水准，特别是宽幅、高速织机，更为不易，但剑带、剑头成本较高。国内也已有此类产品面世。相比，有些机型偏向高速，从减轻剑头、减小剑带宽度思路发展，这是两种不同的设计理念，当然，该类织机是不可能采用无导钩结构。

（4）个人看法

剑道有无导钩的问题，并非一定是经纱起毛和断经的决定因素，其还和导钩形状与安装位置、导钩的光洁度、打纬机构的摆动位置、经位置线的设定、车速等众多因素有关。众所周知的品种适用范围广、织物质量好、织机效率高的片梭织机的导梭片原理类同，但可适用任何织物。不过取消导钩对减少织疵肯定有利。

3.2送经、卷取系统

稀密路横档（开车痕），是所有织疵中为较难以解决的一种疵点，也是影响织物质量档次的重要指标之一，消除横档织疵一直是织机制造商想解决的问题，而送经装置则是决定横档织疵产生的最主要机构。

3.2.1对消除横档的认识

（1）横档产生机理

横档的产生原因应是停车时，由于经纱的张力变化，引起经纱蠕变或松驰，使织口位置滑移而形成横档；操作上的人为因素和织机本身的结构等因素除外，开车第一纬织机转速不足和经纱蠕变而引起织口位置游动是主要原因。本节主要探讨如何用送经装置解决织口位置游动问题。

（2）防横档功能就是织口复位功能

积极的防横档功能是通过自动对织口实现的，自动对织口包含了自动对梭口和织口定量自动移动两个运动；只有具备能定量补偿织口位移量，才能具备防止横档产生的条件。消极的防横档功能是通过自动寻纬与慢车机构配合等办法来防止横档的产生。

（3）送经机构配合原理

近十几年来从间隙送经到连续送经的研制，从机械送经到电子送经的研制，消除横档织疵的理论分析和实践都取得了重大进展。对横档的认识也从以往用定性分析的方法，采用消极办法减少横档织疵，发展到用定量分析的方法，用积极的定量办法或者将定性和定量结合的办法，用自动控制和调节的原理，来解释和认识送经原理，可最大程度地防止横档的产生，这是织机工作者对横档认识的一次飞跃。

（4）自动寻纬和自动对织口定义

自动寻纬和自动对织口是两个容易混淆的概念，有必要予以强调。

①自动寻纬

自动寻纬又称自动找梭口，其功能是当纬纱断头后，选纬指不送出纬纱，在无纬的条件下，织机仍打一纬，然后停车在预定位置，随后开口机构即反转数转，回到断纬发生时的梭口，便于从梭口中拉出断纬；同时，卷取、送经及选色机构亦同步反转，以确保再次开车时的引纬顺序和梭口状态，这是早、中期采用消极的定性分析方法设计的送经装置原理，对一般织物的横档织疵改善有明显作用。

②自动对织口

织机在寻纬期间，由于经纱受到反复拉伸，依据纤维流变特性，织口势必偏离正常位置，加上停车时张力对经纱蠕变的影响，织口必然产生一定位移，所以织机重新启动时就易造成横档；因此，企图单纯利用自动寻纬来达到消除横档的目的，是不可能完全实现的。

国外着名的几种剑杆枳机均采用积极的定量办法并且将定性和定量结合的办法，用自动控制和调节的原理配置送经装置；其利用可选择设置的数种断经、断纬处理程序来修正织口的位置，以解决织机断经、断纬后的防横档问题。新型数字式电子送经装置可通过织机控制软件，选择相应的断经、断纬处理程序来修正织口的位置，针对不同的停机时间进行张力补偿达到防横档的目的，最大程度减小了稀密路横档的形成机率。

现一般中高档织机控制软件中均包含丰富的停车及开车程序供用户选择，每种机型因其配置不同及其织造特点，细节方面各有不同的考虑。依靠控制软件，国产织机织口复原误差已可以控制在1/10根纬密值之内。

综上：积极的防横档功能是通过自动对织口实现的，自动对织口包含了自动对梭口和织口定量自动移动两个运动。

消极的防横档功能则是通过自动寻纬与慢车机构配合等办法来防止横档的产生。

至于一些低档织机，虽称具有自动寻纬功能，但仅只有开口运动反转功能，送经、卷取不能同步运动，甚至还是采用间歇送经、间歇卷取的织机，就更谈不上可以有效消除横档织疵了。

3.2.2经纱系统的张力检测和调节也是消除横档（开车痕）的关键

新型的经纱张力检测传感器和送经系统的自动调节是体现送经装置性能优劣的关键。

（1）建立经纱长度和卷绕半径之间的数学模型，织造时输入织物的模型参数和工艺参数，通过系统数字化比较来提高实测片经纱张力的精度。

（2）改进后梁系统的张力感应检测结构，可提高片经纱张力调节的灵敏性。

3.2.3机械送经和电子送经机构的选择

送经机构是一套自动检测、控制和调节的系统装置，完成送经运动的装置可以是机械、电子或液压系统，常用的是机械和电子二大类。

（1）分类

现用的机械送经机构主要可分采用棘轮棘爪式、摩擦离合器式、亨特（Hunt）式、多相超越离合器式等4种；电子送经机构主要可采用力矩电机，步进电机，交、直流伺服电机，开关磁阻电机等几种。上述二类送经装置中：采用机械棘轮棘爪式和力矩电机的送经机构均为间隙式送经，常用于中低档类织机；而其他几种机械或电子送经机构均为连续式送经，可用于中档、中高档和高档类织机。

（2）选用

车速450r/min以下，厚重型织物建议可选用机械式送经机构；车速450r/min以上，建议可选用电子式送经机构。

3.2.4卷取机构

自动对织口和送经机构运动尚需和卷取机构运动同步配合。卷取机构在国内剑杆织机目前运转速度的条件下，应用机械式连续卷取机构即可满足。应用电子式卷取机构，成本会有所提高；但对于机上变纬密织物，选用电子卷取则十分方便。

3.3开口和打纬系统兼谈上机工艺参变数配置特点

从剑杆织机各机构运动规律与配合的要求来看，剑杆织机有其自身工艺参数合理配置的要求，尽管有些机构在安装时，运动规律已作固定处理，但从机构运动原理分析，开口和打纬机构参数有一定要求。

3.3.1开口

与有梭织机相比，由于采用剑杆引纬（载纬器小）的特点，梭口高度可较小，约为24～40mm，仅是有梭织机梭口高度的一半左右。又由于剑杆在梭口中运行时间较长，约占主轴转角200°以上，为使经纱开口运动和剑杆引纬运动合理配合，剑杆织机的开口运动必须具有良好的下部梭口，并且下层经纱闭口不能太早；由于这样的工艺要求，剑杆织机的开口运动工艺参数配置应有较长的梭口静止时间（一般约为110°～130°），还可配置下部梭口静止时间大于上部梭口静止时间，甚至选用经纱升降动程不对称梭口。

3.3.2打纬

剑杆织机打纬可分为分离式和牵连式两种，织机特点：筘座动程小，以至前部梭口短，开口高度较小；共轭凸轮式打纬动程一般为62～100mm，连杆式打纬动程一般为100～130mm。现有中档以上剑杆织机基本均采用分离式共轭凸轮打纬机构（SmitTextile公司TP系列织机除外），中低档剑杆织机多采用牵连式连杆打纬机构（原钢带类织机除外）。

3.3.3大开口与小开口及上机张力的配置问题

虽则剑杆织机开口高度较小，为24～40mm左右，但鉴于剑杆织机特点：筘座动程小，前部梭口短，后部梭口较长，为了开清梭口及保证打纬力，剑杆织机均采用配置较大的上机张力工艺。

（1）小开口（24～32mm），配置大张力上机工艺

如Somet公司、Vamatex公司、Panter公司的机型，国内西航、山西经纬、杭州纺机、聊城昌润、聊城由甲、浙江泰坦、无锡龙力等厂商的GA731系列机型，独资企业意达（上海）公司的K88、犇特（无锡）公司的E5X机型都属于这种大张力上机工艺的配置类型。

（2）大开口（32～40mm），配置较小张力上机工艺

如Picanol公司、SmitTextile公司的中期机型，国内上海太平洋PG600型，苏州纺机、江苏高淳、广东丰凯、郑州纺机、浙江万利、江苏宏华等厂商的主型号机型，独资企业必佳乐（苏州）公司的GTM-AS、GTX-Plus，合资和技术合作企业上海中纺机新龙、济南鲁思达LSD400等机型，都可归属这类较小张力上机工艺配置类型。此外，国产中低档机型，都属于大开口、小张力上机工艺配置类型。

相对分离凸轮式打纬机构，牵连式打纬机构的前部梭口较长，虽开口略大，但纱线相对伸长小于凸轮式，在织制粗支厚织物时，同样满足织造工艺前提下，前者张力甚至是后者的数倍。

3.3.4开口时间的配置

鉴于剑杆在梭口中运行时间较长，一般占有主轴转角200°～250°左右（视机型和幅宽不一），以至于平综时间较晚，都约在290°～320°范围内（并视机型不同有异）。平综时间的设定，在满足打紧纬纱前提下，尚需考虑剑杆进出梭口时的挤压度，特别是细支娇嫩的纱线。

3.4电控系统

除了机械部分外，剑杆织机的电气控制水平是衡量织机性能的一个重要标志。国外织机运动机构电气化（引纬和打纬机构除外），包括近年来对主驱动也已纳入控制范畴的发展趋向，这是国产中高档以上剑杆织机的发展方向。

3.4.1启制动系统

（1）问题背景

和送经、卷取系统的配合，消除开车横档另一关键之处就是解决织机停车后第一纬的打纬力问题，以达到正常运转时的打纬力，这是防横档的先决条件。除通过控制系统设置合理的停车方式以外，配置高启动转矩电机，可解决停车后第一纬织机转速不足问题。

（2）各类织机启制动系统配置的特点

众所周知，电动机的启动转矩是表征电动机启动性能的重要技术指标，启动转矩倍数越大则电动机带载启动能力越强，启动升速也越快，这样才可保证开车时第一纬的打纬力；高启动转矩电机的启动转矩与额定转矩之比值可达到4.5倍（THEMA-11-E为3.1倍，并且加大了储能作用的飞轮质量数倍）。

①高档织机

近年来，国外大部分高档织机主传动已纳入控制系统的数字化控制范畴。采用主电机直接驱动时，要求主电机启动转矩大、启动电流小、调速性能好、低速时转矩大、能频繁启制动、效率高。目前各厂商采用的技术主要有：开关磁阻电机（如PicanolGAMMAX型）、同步可变磁阻电机（如SmitGS900型、PanterE5X型均可选用）、变频调速电机（如SultexG6500型）、直流无刷电机（如SometALPHAPGA型、VamatexSilverHS型）等；国产高档织机亦已进行开关磁阻电机（可选用）、同步可变磁阻电机（如PanterE58型、上海太平洋PG600型、上海中纺机万事达-Ⅱ型）的试用。采用变频调速电机直接驱动的剑杆织机，在制动时仍需要制动器。

②中高档织机

主要采用高启动转矩电机加电磁离合器，20世纪90年代早、中期的VamatexC401/S、P401/S型织机还采用过自制动式电机，可不用电磁离合器。

③中档织机

主要采用高启动转矩电机加电磁离合器。

④低档织机

主要采用高启动转矩电机加电磁离合器和自制动式电机二种。

3.4.2电控系统

国产剑杆织机的电控系统主要有下列3种类型。

（1）采用单片机为主组成的控制系统

单片机控制成本较低，生产制造容易；但其稳定性、可靠性和抗干扰能力较差。这类机型大多是国内一些中低档剑杆织机，主要是依据国外20世纪80年代中后期电控技术及织机功能要求而设计的控制系统，一定程度上还受到成本制约缘故。

（2）采用PLC可编程逻辑控制器组成的控制系统

PLC控制系统最大的特点就是可靠性和稳定性高，抗干扰能力强。它的许多功能是依靠软件技术来实现的，可减少外围硬件的数量，从而减少故障发生率。相对来说，PLC控制系统价格较贵，对于功能简单的织机不一定适用；国内中档以上剑杆织机大多数采用该种控制系统。

（3）采用PCC可编程计算机控制器组成的控制系统

可编程计算机控制器（PCC）是总部位于奥地利的贝加莱公司在1994年推出的新一代硬件平台，由于其采用多处理器技术，因而较之PLC的计算能力大大提高，其组网的灵活性、系统平台的开放性及智能性可使复杂的控制项目得以实现。该系统目前是由上海贝加莱公司提供的奥地利产品，售价较高，上海中纺机的新龙型剑杆织机应用该控制系统。

随着计算机芯片集成技术的高速发展，多级高速CPU芯片分散处理控制器、数字信号处理器（DSP）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）、高速可编程门帧列（FPGA）技术也将会逐渐应用到电控箱的设计中。

3.4.3检测元件

织机控制系统是根据检测元件提供的信号对织机进行控制，因此检测元件的作用至关重要。织机以往常用接近开关作为检测元件，但在长期高速运行中，其可靠性是重要问题；现众多厂商选用抗干扰能力强的旋转光电编码器，可提高控制系统的可靠性和稳定性。