经编装备技术进展与产品开发

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摘要：经编机作为生产效率最高的针织机械，其装备技术的进步和新产品的开发，对行业整体的针织技术进步和产业市场拓展具有重大意义。本文对应用在现代经编装备中的电子齿轮、电子凸轮、无轴传动、电子提花及CFRP等新技术进行了详细讲解，对新开发的典型产品分别进行了技术分析，在此基础上总结了经编装备的技术发展路线和规律，并描述了未来经编企业生产流程中的信息化升级内涵。

关键词：经编技术；经编机械；电子齿轮；无轴传动；电子提花；产品开发

中图分类号：TS183.92 文献标志码：A

经编产业作为我国纺织工业中发展最快的产业之_，其产品以独特的性能、极高的附加值和广泛的应用领域，正逐步成为高档针织服装、家纺装饰面料、产业用增强复合材料的重要来源。随着数字伺服驱动技术、压电陶瓷贾卡技术、总线系统集成技术及碳纤维增强材料加工技术的快速发展，现代经编装备已逐步实现了运转高速化、提花多样化、操作程序化、驱动伺服化的技术升级，经编企业的生产流程也开始沿着设计电脑化、生产智能化、管控实时化、调度网络化的信息方向推进，经编新产品的开发也呈现出在原料、装备、后整理等环节多管齐下，服装、装饰、产业用等领域齐头并进的市场格局。

新技术的应用，极大地推动了新产品的开发，本文将从经编新技术和经编新产品两方面系统地阐述经编的新进展，最后总结出经编装备的技术发展路线，预测经编产品开发的走向，并对经编企业未来的信息化升级内涵进行了阐述，以期为我国经编产业持续的技术升级和创新型产品开发提供参考。

1 装备新技术

在编织时，因经编机对高速度、精度的共性需求，导致其在机械机构、控制系统及各功能单元间的协调配合极为复杂。因此，经编装备的技术更新，也主要体现在电子控制与驱动新技术，机械部件新材料与新工艺两方面。

1.1电子齿轮技术

在经编机的五大基本机构中，送经机构工作性能的好坏首先决定了产品的品质。从传统的被动消极式送经，到由铁炮传动的闭环式积极送经，无不依靠繁杂的机械齿轮机构进行传动，易磨损，精度差，维护保养困难。在变机械传动为信息传动的技术升级思想指导下，经编机普遍采用电子齿轮作为经编机电子送经和电子牵拉的核心控制技术，并以具备闭环控制功能的数字伺服驱动技术为控制平台，完美实现了高速编织对送经系统精确送纱和恒张力控制的要求，同时完成了送经机构由刚性机械齿轮传动向柔性数字电子齿轮的技术升级。

电子齿轮的功能类同于机械齿轮，但其可以数字的形式、任意的比例、瞬间连续的方式来修改经编主轴与经纱从轴之间的传动速比，这样当经轴盘头直径随着编织过程逐渐减小时，送经电机转速不仅可以以极小的渐变量跟随主轴保证均匀送纱，而且还可以较大的突变量跟随工艺横列数，实现无限制多段速送经。

为配合变密度类新产品开发，在经编机的牵拉机构中采用了电子齿轮技术，可以实现不同线圈密度的变速牵拉。同样，为实现恒张力卷取或特殊打卷，电子齿轮也应用在经编机的卷取控制中。目前，电子齿轮技术已经成为现代经编装备实现高性能电子送经、电子牵拉和电子卷取功能的必备技术。

1.2电子凸轮技术

为尽可能提高经编机的车速，同时降低机械冲击和噪声，保证织物品质，缩短产品上机调试时间，取消凸轮花盘和滚筒链块对花高横列数的限制，在现代经编装备的电子横移控制系统中，已逐渐采用电子凸轮控制技术来取代机械花盘和花纹滚筒。

电子凸轮的工作原理来源于机械凸轮，即利用其外轮廓曲线实现凸轮从动件的任意曲线运动，但其又利用机械凸轮所不具备的任意压缩和拉伸性及可无限制延长的非闭合特性，从而突破机械部件对循环花高的限制，将工艺设计进一步从装备限制中解放出来，在极度丰富了花色品种的同时，也大大缩短了新产品的开发和上市周期。

将电子凸轮技术应用在高速机的电子横移控制中，可明显提高经编机的操作灵活性，并降低工作噪音，开发出大花高多针距、复杂横移起花的少梳产品。将电子凸轮技术应用在多梳机的底梳和花梳电子横移控制中，可极大地降低梳栉横移冲击，并明显提高车速，利用高达170针的累积横移量和高达12针的单针横移量，可开发出图案丰富花样新颖的多梳产品。

利用电子凸轮不仅可以实现横移梳栉在单横列指定主轴角度区间内的横移垫纱运动，同样可实现在单横列指定主轴角度区间内为横移垫纱输纱的送经运动，即在高速花边机的PPD积极式花经轴电子送经控制中，实现不同花经轴，在每一横列内配合对应花梳的横移垫纱而完成实时变速送经，从根本上解决了因花梳各横列内横移针距数变化大，而造成的花式经纱张力波动破坏织物平整性的技术困扰。依同样技术特征，电子凸轮也同样解决了FBZ型长毛圈经编机电子送经中的单横列内非均匀送纱的技术难题，改善了织物品质，提高了生产速度。

在双轴向和多轴向等产业用经编织物加工设备上的全幅铺纬机构中，铺纬小车在可变的指定位移区间内（幅宽）进行频繁的加减速完成往复铺纬运动，其完成位移的时间与主轴编织速度同步，因此为保证小车加减速的平滑性、铺纬速度对主轴的可变跟随性以及往复定位精度，必须借助电子凸轮控制技术来完成。可见，电子凸轮控制技术已经成为现代经编装备实现高响应柔性电子横移、电子送经、电子铺纬等功能的关键技术。

1.3无轴传动技术

随着经编机送经、横移、牵拉、卷取各大机构的电子化技术升级完成，作为最核心的成圈机构也开始步入电子化升级进程。由于经编机的成圈机构涉及到槽针针床、针芯针床、沉降片床或栅状脱圈板等多个机械部件，且成圈动作对各部件的配合时序和定位精度要求极高，稍有不慎，轻者不能形成织物，重者成圈机件损坏，—直被认为是电子化改造的，甚至连世界最大的经编设备制造商德国卡尔迈耶公司至今仍采用主轴凸轮驱动成圈机件配合成圈的传动机构，而未作任何电子化改进。

但随着无轴传动技术的迅速发展和深入应用，对经编机的成圈机构进行电子化技术升级已不存在技术问题。拥有世界最先进无缝服装加工技术的圣东尼公司先行一步，其推出的SWD6/2J型无缝内衣经编机的针床、针芯床、梳栉摆动和沉降片等机件的成圈运动，均通过伺服电机独立传动，省却了复杂的主轴凸轮传动机构，可实现柔性、复杂、高速的成圈编织。

无轴传动技术首先应用在需要多轴同步传动的印刷流水线上，其核心技术为虚拟轴同步传动，应用无轴传动技术对经编机的成圈机构进行电子化技术升级，意义重大。

首先，由于将无轴传动控制技术引入经编机数控系统，即将原来的经编机机械主轴采用虚拟主轴替代，所有需要跟主轴保持同步关系的从轴，包括成圈机构内的针床伺服从轴、针芯床伺服从轴、梳栉摆动伺服从轴、沉降片床伺服从轴，送经机构内的所有送经伺服从轴、花经轴伺服从轴，横移机构中的所有梳栉横移伺服从轴，牵拉/卷取机构中的牵拉伺服从轴和卷取伺服从轴，都改变为与系统内部的虚拟主轴同步。

而虚拟主轴实际为数控系统内部的一个软件模块，它可以按理想速度曲线进行加减速运行以及定位停车来精确模拟主轴动作。该虚拟主轴在运行中不存在机械惯性，控制中不存在反馈滞后和误差，这使得原来电子送经，牵拉/卷取以及电子横移等伺服从轴，因控制结构上对机械主轴的跟随滞后，而产生的响应滞后和误差不复存在，所有伺服从轴都在同一“节拍”的指挥和调度下进行同步配合，各个功能单元分别完成自身的控制功能，各单元间因良好的同步性而表现出高度默契的配合效果，此时，虚拟主轴实际充当了整个经编数控系统所有功能模块的同步工作时钟。

其次，对成圈机构进行电子化再造，打破了原来固定不变的成圈曲线，通过对参与成圈的各部件进行独立驱动，可以让各个部件组合成多种不同的成圈时序，从而突破普通经编机无法实现的编织方法，开发更具附加值的创新型产品。

比如在编织过程中逐步改变双针床隔距，可以生产厚度连续变化的三明治织物，开发出适合人体脊椎曲线的床垫和颈椎曲线的枕头等产品；又如在成圈过程中，通过修正成圈机件的配合来减少成圈对纱线张力的要求，从而解决短纤纱在经编机上难以编织的问题。对成圈机构更深入的电子化分解再造，能从根本上解决目前在经编生产、原料选择、产品开发过程中存在的诸多问题，因此无轴传动控制技术可称之为经编机未来发展的革新性技术。

1.4电子提花技术

现代经编机的电子提花技术愈加丰富，主要表现为横移提花、贾卡提花、以及复合二者技术的提花。横移提花技术既可用于少梳经编机提花，亦可用于多梳拉舍尔经编机提花，尤其是当电子凸轮应用于横移机构中实现电子横移之后，花型、花高再不受链块长度和花盘凸轮限制，产品更换也无需历时数周重排链块，产品花式变幻更加灵活，机器速度稳步提于卜。

贾卡提花技术通过对每一根提花针的独立控制，实现了整个织物幅宽范围内花型和花纹尺寸无限变化的可能，从而引发了经编织物花纹提花的革命性变化。经编贾卡历经了机械笼头式、电磁综丝式、压电陶瓷式技术发展阶段，与传统技术相比，压电陶瓷贾卡利用特种材料的压电效应，用电压变化产生织针物理位置变化，从根本上甩脱了笨重冗杂的机械笼头和电磁综丝，在实现更精致高效提花的同时，也为经编机的多功能化节省了宝贵的梳栉安装空间。

因此，压电陶瓷贾卡提花技术在现代经编装备上的应用，不仅极大地提升了设计的自由度和灵活性，丰富了经编织物的表面花型和结构种类，也大大拓宽了提花织物的应用领域。在横移提花的同时复合贾卡提花针的偏转，再配上若干电子横移底梳和多段速送经，可进行分区域密度和弹性设计，在少梳经编机上开发塑身面料和无缝服装等新型产品，在多梳机上利用贾卡形成花式地网，利用花梳进行横移提花，可开发超薄无底类蕾丝新产品。

1.5CFRP材料与机械新工艺

自从短动程槽针和中空成圈机件在少梳栉经编机中的成功应用之后，经编机最高机速从2000r/min上升到3000r/min，但经编机对高车速的追求从未停止。随着CFRP（碳纤维增强材料）及其加工技术的成熟，利用碳纤维高强轻质、结构稳定、温差变化小等特征设计的碳纤维梳栉和成圈机件不断出现，在机器幅宽进一步增大的同时，机器速度也提高到T4000r/min。

新型机械设计工艺也不断应用于国产经编机，如采用新型的五连杆传动机构和新型压力油曲轴式连杆机构传动成圈机件，用轻质高强的空心镁合金材料作针床等长向件，减小了机件运动惯量，提高了机件刚度，针床传动更加平稳、整机运转性能显著提高。

2 典型新产品

在装备技术、新原料及后整理新技术的支持下，经编产品在服装、装饰和产业用织物开发方面表现出编织新工艺、装备新技术、产品新功能三者密切融合相互支撑的新特点。以下就各类经编产品进行典型介绍。

2.1经编无缝成形织物

经编无缝成形织物是基于电子横移与Piezo电子贾卡并进行工艺创新，利用前后针床的贾卡针分别在各自的针床垫纱成圈并偏移提花，形成精致花型的织物前后片，侧缝处的贾卡针配合横移梳栉在前后针床均成圈以完成无痕缝合，开发出的一类典型经编服装用织物，其生产机型主要为RDPJ（EL）系列多梳贾卡双针床经编机。

目前经编无缝成形服装按其成形工艺可分为单色无底无缝、单色普通无缝、混色无缝、双色无缝。其中单色无底无缝仅使用4把半机号的贾卡梳编织，其前（后）针床上的两把半机号的贾卡梳采用反向对称垫纱；单色普通无缝使用一把地梳形成编链，其前（后）针床上的两把半机号的贾卡梳采用3针技术，同向垫纱编织；混色无缝同单色普通无缝，其地梳和贾卡梳采用不同原料形成混色效应；双色无缝采用半机号配置，使用一把地梳，其前（后）针床上的两把半机号的贾卡梳采用3针技术，相对配置，并分别使用两种不同颜色的纱线，同向垫纱编织。4种无缝工艺的开发满足了各种款式经编无缝成形织物的设计需求，目前无缝织物款式丰富：运动服、休闲服、晚礼服、内衣、手套、连等。

2.2经编装饰织物

基于压纱贾卡技术和衬纬贾卡技术的复合运用，以及EFS单纱选择装置和电子横移技术的配合，可开发出强立体感提花、大循环花高、繁复精致花纹的装饰类经编织物。如在RJWB3/2F机型上，仅使用前面的半把压纱Piezo贾卡，对其采用4针贾卡技术以形成厚和较厚的效应，辅以粗纱线的使用，从而实现立体的提花花纹效果，利用EFS单纱选择装置来控制每根纱线进入或离开编织区域，从而使压纱花纹纹样之间独立；后面两把半机号配置的衬纬贾卡均采用3针技术，使用较细的纱线，以厚、薄、网孔等3种效应巧妙配合从而形成精致的花式底布。3针技术和4针技术的巧妙配合及两种贾卡梳栉上不同颜色纱线的使用，从而形成了一种具有强烈对比的三维立体效果（图1（a））。对浮纹型机器，若控制EFS单纱选择装置，使其不参与工作，即浮纹贾卡上的纱线在每个横列均参与编织，从而可生产出粗犷风格的织物（图1（b））。

2.3经编轴向织物

通过对经编织物在经向或纬向单向平行衬经或衬纬形成经编单轴向织物，或在两个方向同时平行衬垫纱线形成经编双轴向织物，由平行衬垫纱形成的经编轴向织物具有良好的各向同性；或者控制衬经纱与衬纬纱的角度使其不再平行，并利用绑缚纱将其捆绑固定而形成具有准各向异性的经编多轴向织物；或对两层或多层轴向织物采用较长间隔纱相连形成经编轴向间隔织物。

经编轴向织物因具有高抗冲击、高抗撕裂性能及良好的铺设性和预成型等优越性能，而使其在航空航天、风电能源、建筑工程、生物医用等产业应用领域迅速扩展。近年来，随着原料加工技术的发展，利用特种原料的独特功能性，在织物组织结构的基础上进一步改善产品应用效果，或拓宽应用领域的产业用经编轴向织物开发趋势明显，功能性纤维被大量引入经编轴向织物的开发，其中玻璃纤维经编轴向织物的开发就是典型，Z--。

如图2所示，利用玻璃纤维轻质、高强、高模等特性开发出的经编多轴向织物和间隔织物，广泛应用于复合材料的增强体。其中玻璃纤维经编多轴向织物增强复合材料广泛应用于大型风力发电机叶片、飞机蒙皮与汽车制造。玻璃纤维经编间隔织物广泛应用于动车车体与轮船的设计与制浩。

3 装备技术发展路线

纵观经编机的发展历史，其装备技术的发展趋势主要表现为：少梳机不断追求的速度，多梳机不断强化的起花性能，以及速度与提花性能不断深入的相互复合，可以用图3进行直观描述。作为保持经编生产高效和经编产品优越性能的两大永恒主题，图3中的垂直坐标轴表示经编机的最高生产速度，水平坐标轴表示经编机的起花性能，始终主导着经编装备的两个基本发展方向。图3中的阴影区则表示部分经编机型在技术发展过程中复合了速度与提花的双重性能，注意了装备的组合设计和多功能化。

如果用图3中的实线区域表示近10年来经编装备的发展，同样可以看出其技术进步主要表现在如下3个方向：首先，随着短动程、轻质高强材料等新的机电技术在经编装备上的应用，少梳机的机器速度沿垂直方向明显上升，由20世纪90年代末的2000r/min上升到现在的4000r/min；通过采用计算机控制和数字伺服驱动技术，极大地精简了多梳机的机械结构，其速度由原来链块机的450r/min提升到目前钢丝花梳约900r/min，各种机型总体速度均提高了1倍。

其次，梳栉集聚、电子横移、压电陶瓷提花及计算机辅助设计功能的引入，极大地强化了提花类经编机的起花多样性能，梳栉由原来23梳扩展至现在的95梳，贾卡针不仅可以提花编织，还可配合电子横移进行多样成圈编织，甚至可以控制纱线进入或退出编织区形成立体浮纹提花。

最后，随着经编产品应用领域的不断拓展，经编机的种类和型号进一步增多，经编机的功能复合度愈加提高，并注重了速度与起花的双重效果，如产业用双轴向和多轴向经编机，以及RSJ＼RS5EL＼RS6EL等新机型的诞生，更进一步丰富了经编机的家族成员。

4 生产流程升级

随着计算机控制和网络技术在经编生产中的应用，以及人口红利快速减小的国情趋势，经编织造企业的信息化升级将会迅速提上日程。作为生产型企业，结合经编技术的发展，其信息化升级将首先表现为对生产流程的信息化改进，其内涵大致可用图4示意。

（1）设计电脑化：采用花型设计CAD软件，可开发创新型和具有独立知识产权的新产品，花型文件可通过无线网络与车间经编机电脑无缝连接，精简产品开发流程；（2）生产智能化：基于CAM辅助生产，缩短产品翻改时间和新产品开发周期，借助智能控制系统，实现自动恒张力调节和织疵识别，提高产品品质，保证机台高效生产；（3）监管实时化：通过车间生产MES监测系统实时监管所有作业机台，实时存储各产品原料选择、整经过程、生产过程、机台状况等信息数据，实现经编生产的无人监管；开放历史与实时信息数据库的网络查询，可提供经编产品销售物流环节中的反向信息查询，为竞争国际高端市场提供数据支持；（4）调度网络化：借助CAD、CAM、MES系统所提供的大量实时准确的数字信息，ERP企业资源管理系统可进行准确及时的生产计划安排，平行协调各部门间信息沟通，对企业人员和物资等资源进行快速合理调度，整体提升企业的运行效率。

5 结语

回顾历史，经编装备技术的快速发展，丰富了经编产品的种类和应用领域，也提升了经编企业的生产效率。展望未来，经编装备技术高效智能化的发展，企业生产管理全面信息化的流程再造，依然是推动经编产品终端市场持续繁荣的源动力。