第三节　竹节纱装置的发展历程及技术现状

要掌握新技术，要善于学习，更要善于创新。

——邓小平

一、发展历程

竹节纱是花式纱线的分支，纺制竹节纱可以在环锭纺、气流纺上纺制。我国竹节纱纺制技术在20世纪80年代开始，技术不断提升，从电磁离合器式、变频器式到伺服系统式，效率进一步提高，质量、风格等也有了重大突破。

环锭纺竹节纱装置不同于花捻机，购置性能可靠的花捻机需要投入可观的资金与技术，且一般花捻机的纱线输出速度只有每分钟几十米。环锭纺竹节纱装置性价比高，与基本纺纱不矛盾，切换方便，所纺花式纱线创新空间大，有利于提升差异化纱线附加值，利润高。

多年来，随着设备改进、工艺成熟，竹节纱需求愈加旺盛，已广泛用于服装面料以及装饰织物，如时装、休闲装、运动装、手套、围巾、袜子、窗帘、沙发罩、床上用品及汽车内装饰物等。

1.环锭纺细纱机纺纱技术经历的发展阶段

（1）普通本色纺纱技术。经历年代最为漫长，主要在纱线成分、特数和质量上作改进，逐步在自动化方面下功夫。

（2）色纺技术。原本只有普通传统本色纺纱技术，后来有了色纺技术。虽然色纺原理及纺纱设备不变，但混合工艺获得灵活运用，出现了色纺纱品种。

（3）竹节纱技术。竹节纱与传统本色纺相比，虽然纺纱原理相通，但改变了恒速牵伸概念，实现了变速牵伸，从而使条干产生粗细不匀，呈现“竹节”般形状的新风格。

（4）段彩竹节纱技术。段彩竹节纱加工原理是传统纺纱技术与竹节纱技术结合运用的产物。即中罗拉恒速而后罗拉时动时停，间歇喂给有色粗纱，并叠加在有中罗拉连续喂入的主粗纱须条上，后经牵伸加捻成为段彩竹节纱。

（5）花色平纱技术。花色平纱也叫段彩平纱。段彩平纱与段彩竹节纱相比有根本区别。段彩平纱线密度处处相等，条干为均匀状，而段彩竹节纱线密度是变化的，条干为“竹节”状。

2.环锭纺竹节纱装置经历的发展阶段　如图1-6所示。

伺服小知识

纺花式纱线中的执行传动部分伺服系统包括伺服驱动器和伺服电动机，如图1-7所示，伺服的英文单词servo，是指系统跟随外部指令达到人们所需要的运动，它包括位置、速度和力矩三种方式控制，实现高精度的传动系统定位，目前伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括伺服电动机、反馈装置和控制器。

20世纪60年代，是直流电动机作为主要部件，70年代后交流伺服日渐成熟逐步取代直流电动机，成为伺服的主导电动机。90年代步进电动机曾在数控领域获得广泛应用，但进入21世纪，市场的多元化需求，交流伺服系统成为工业自动化的支撑性技术之一。

交流伺服系统的性能指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度，动态响应和运行稳定性等来衡量。伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中，如纺织机械、注塑机、数控机床等。

1.伺服驱动器与变频器的区别

（1）伺服驱动器通过自动化接口可很方便地进行操作模块和现场总线模块转换，同时使用不同的现场模块实现不同的控制模式（RS232，RS485，光纤InterBus, Profi-Bus），而通用变频器控制方式较单一。

（2）伺服控制器直接与旋转编码器、变压器连接，构成速度位移控制闭环，而一般通用变频器是组成开环控制系统。

（3）伺服控制器的控制指标（精度、性能）比通用变频好。

2.伺服系统的基本特点　调速范围宽；定位精度高；有足够的传动刚性和高的速度稳定性；低速大转矩，过载能力强；快速响应，无超调。

3.参数设置的思考

（1）位置前馈增益：设定值越大时，频率的指令下，位置滞后量越小，位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统位置不稳定，容易产生振荡。

（2）速度比例增益：设置值越大，增益越高，刚度越大。一般情况下负载惯量越大，设定值越大，系统不振荡条件下，尺量设定较小的值。

（3）速度反馈滤波因子：设定数值越大，截止频率越低，电动机产生的噪声越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能引起振荡。设定的越小，截止频率越高，速度反馈越快。需高的响应速度，可以减小设定值。

（4）最大输出转矩设置：设定值是额定转矩的百分比；设定值是伺服电动机的内部转矩限制值。

二、国内外技术现状

1.国外技术现状　以瑞士技术为例，环锭纺普通竹节纱装置是通过齿轮和伺服电动机驱动控制，生产出竹节纱，最小竹节长度3cm，如图1-8所示。

段彩竹节纱装置是在中罗拉喂入基本粗纱，通过后罗拉间歇喂入彩色粗纱，生产出段彩竹节纱，如图1-9所示。

2.国内技术现状

（1）CCZ-8高精度智能化竹节纱装置。现以CCZ-8高精度智能化竹节纱装置为例，纺制普通竹节纱的工作原理是：安装在细纱机上，中、后罗拉由伺服电动机通过一对齿形带轮和细纱机上部分原有轮系来传动，而伺服电动机又由可编程控制器根据输入的竹节参数来控制转动，从而使中、后罗拉能按工艺要求进行变速转动，瞬时增速超喂，产生变异粗节而形成竹节纱，如图1-10所示。

CCZ-8高精度智能化竹节纱装置可纺普通竹节纱、短竹节纱。特点有：

①增强了纺纱工艺系统，满足不同厂家布面风格的需求特点。

②提升了有效的跟踪技术，开车过程中即使前罗拉速度发生变化，竹节纱线密度也不会变化，确保无质量事故，避免索赔现象发生。

③无须接入开车信号，开车、关车避免产生断头及无竹节现象。

④核心部件采用高精度高端品牌交流伺服系统、西门子最新PLC，响应速度快。

⑤添加了更多适用机型，老型号细纱机、新机、长车均可安装。

（2）CCZ-Ⅶ伺服系统多功能花色纱装置。恒久CCZ-Ⅶ伺服系统多功能花色纱装置纺制段彩复合花式纱的原理，是将粗纱架容量扩大一倍，能同时放主色与辅色两种粗纱，将主色粗纱从中喇叭口喂入细纱机，辅色粗纱从后喇叭口喂入细纱机，且辅色粗纱定量低于或等于主色粗纱定量（根据段彩纱风格来决定），通过后罗拉随机或有规律地间歇喂入辅色粗纱造成不匀，生产出不仅有粗细的变化，而且在色彩上也有长短不一的色纺段彩纱，如图1-11所示。

细纱机传动改装的方案有如下两种。

①双电动机改造方案，即段彩纱方案，如图1-12所示。

②单电动机改造方案，包括竹节纱改造方案和段彩纱方案，如图1-13所示。

（3）CCZ-9A智能化波浪竹节纱装置。CCZ-9A智能化波浪竹节纱装置可纺普通竹节纱、短竹节纱、超长竹节纱、波浪竹节纱。特点如下：

①功能强大，具有工艺仓库和专家工艺两种强大功能，兼备无规律的打乱纺和不打乱纺所有功能外，还有纺波浪纱功能。国内首创，恒久创新技术（除满足市场传统的品种外，创新点是增加波浪纱，特点是形状为波浪式，节中有节，最短竹节不小于5mm，最长竹节大于100m）。用此种竹节做出的面料，立体感更强，满足个性化需求。

②采用两只编码器（通常竹节纱装置除伺服电动机内置编码器外，只有一只编码器），是区别普通竹节纱装置特征之二，消除一只编码器检测不精准或意外损坏影响正常生产情况发生，提高纺竹节纱效率与稳定性。

③智能化全程跟踪，采用高端的硬件配套，3kW伺服系统。

（4）CCZ-7A多功能复合花式纱装置。CCZ-7A多功能复合花式纱装置性能卓越，国内首创，开拓花式纱新潮流。三罗拉自由式、四罗拉自由式花式创新技术，引起国内外客户高度关注。一机多用，可纺平纱段彩、渐变复合段彩、竹节段彩、AB段彩、竹节纱等花式纱。最大的特点是纺制的平纱段彩，真正突破段彩纱的瓶颈。本装置结构合理，效率高，已申请多项专利，并与互联网技术融合，做到物物相连，实现在办公室实时监控，一键下单，不仅提高劳动效率，而且进一步把控产品的质量。它的应用是纺花式纱新技术、智能设备与互联网的结合，将花式纱线纺制推向了更高的台阶。

装有CCZ-7A多功能复合花式纱装置的环锭纺细纱机，其牵伸机构从外观上看，与传统环锭纺细纱机牵伸机构区别不是很大，只是后罗拉机构上有所改变。原后罗拉为单通道式，只能一根粗纱喂入牵伸区，而段彩平纱的后罗拉是多通道式，是在同一后罗拉轴线上可以二根或三根粗纱交替，连续喂入多通道式后罗拉，进入牵伸区进行牵伸。

段彩平纱技术分上、下胶圈式（图1-14）和中后罗拉自由式，这是目前的情况，今后可能会有其他形式创新。

（5）CCZ花式纱物联智能系统。CCZ花式纱物联智能系统，它改变过去工艺员要逐台编写或者用U盘导入导出数据的工作方式，费时又容易出差错，影响效率和产品质量。使用该系统后只需在工艺室或办公室统一编好工艺，将程序通过网线或局域网统一下单，并监控在纺竹节纱过程中的工艺。这有利于集中管理，杜绝质量意外风险，可为企业创造更多效益。该系统目前分为物联控制型（图1-15）和云端存储物联控制型（图1-16）两种方式。