当前市场情况下纺纱企业传统装备向自动化、智能化装备升级，减少设备对人的依赖程度已成为必然，近年来清梳联、细络联、粗细联等技术已应用较多，日益满足企业需要；而条并卷精梳联应用却较少，因此开发技术成熟、效果良好、性价比高的解决方案非常迫切[1,2,3]。条并卷精梳联省去了工序间的人工操作，具有自动化、智能化的特征，提高纺纱自动化水平，摆脱搬运效率低、重复性劳动的现状[4,5]。相应技术国外已有应用，国内纺纱企业也有尝试使用[6,7]，因价格昂贵、灵活性差、设备布局受限等规模化推广还不成熟，由此消化吸收国外技术研发通用性智能棉卷搬运系统及相关技术应用市场很大[8,9,10,11]。1 系统的组成与说明JSFA016型智能棉卷搬运系统属于精梳工序设备间的智能化循环搬运系统，可实现条并卷机与精梳机间棉卷、空筒管的自动连接智能运输，有序实现条并卷机的棉卷输出、空筒管输入和精梳机的棉卷输入、空筒管输出工作。系统由四个方面的模块组成，分别是棉卷输出缓存、棉卷运送装置、精梳机端缓存和控制系统。1.1　棉卷输出缓存棉卷输出缓存主要满足条并卷机输出棉卷和输入空筒管的储存、输送、位置及方向校正等功能。拥有条并卷机对接系统和棉卷存储平台，能有效地组织协调每8个为一组的棉卷之间距离，并在缓存上自动输送到精梳机工位需求区域。棉卷、空筒管采用双输送带平行分布、上下重叠设计，往返分离相互不影响，提高场地利用率，占地面积小。纺纱现场常用条并卷机和精梳机的排列位置有6种，如图1所示；精梳机对棉卷的输入方向有使用要求，每种排列方式缓存上的棉卷均需要满足；新上设备项目需选择较简洁的排列方式确定条并卷机和精梳机、缓存相对位置，避免棉卷方向影响使用。如条并卷机棉卷输出后退绕方向无法满足精梳机需要，还需在缓存与条并卷机之间加装转向系统，转向系统为模块设计满足±90°或180°棉卷转向需要。XX.XXXX/j.issn.1000-7415.2020.05.002.F001图1条并卷精梳联排列关系图棉卷输出缓存还拥有输入空筒管的存储平台，有序地控制空筒管排队并逐一喂入条并卷机，保证输出、输入顺利以连续生产。条并卷机间歇式生产一个棉卷约用时2 min~3 min，在此时间内将输出的棉卷运送到缓存机构并喂入空筒管，利用这种生产节拍输出缓存端有充足的时间完成准备动作。缓存检测到棉卷之后将其准确地移动470 mm（该位置由精梳机各梳理眼间距离确定），空筒管则反向运送到条并卷机的喂空筒管机构。依次有序反复上述工作步骤，直至缓存上满足8个一组、等间距的棉卷，缓存的运卷机构会把整组棉卷输送到精梳机侧的运送区域以备后续使用。1.2　棉卷运送装置棉卷运送装置由行走轨道机构、输送小车和吊装机构等组成，起到将棉卷从输出缓存搬运到精梳机台的作用。此过程利用设备上方空间不新增占地，依靠程序控制行程、定位精准，钢结构主体施工简便快捷，安全可靠。行走轨道机构由立柱、横梁和轨道等组成，是棉卷搬运的支撑机构和动力来源，其排列方式和间距要和主机设备有效配合，提高两者的兼容性和可操作性。输送小车将棉卷输出缓存上的棉卷按精梳机需求依次输送，返程时运送空筒管，最大满足4台条并卷机与24台精梳机间的运输。输送小车上还配套设置了制动和缓冲装置，保证停车的及时性和定位的准确性。吊装机构位于输送小车上，起到棉卷或空筒管的吊装和卸载功能。8个一组的棉卷输送到位后，输送小车根据系统指令移动到相应位置后停止。吊装机构下移至棉卷筒管中心处，其上的挂钩转动90°对棉卷形成抓取，之后上移至安全运行高度区域停止。输送小车把棉卷精确地输送到精梳机备卷位置，吊装机构下移至棉卷,接触设置于精梳机上的缓存处制动，挂钩逆向转动90°将其释放，再到精梳机空筒管缓存相应位置吊装筒管到条并卷输出缓存端，完成一次动作。1.3　精梳机端缓存精梳机端缓存主要实现输入棉卷和输出空筒管的储存、输送功能，接收端有输入棉卷的存储平台和输出空筒的储存平台。其中输入棉卷的储存平台，能接收8个棉卷并进行暂存，精梳机有用卷需求时，可以自动或半自动转移到承卷罗拉上。输出空筒管的存储平台，能接收用完的空筒管，自动或手动地将空筒管放置到备卷部件暂存，对接棉卷运送装置的吊装机构。机构采用模块化设计，满足全自动换卷和传统人工换卷的不同配置需要。1.4　控制系统智能棉卷搬运软件控制系统，根据精梳机、条并卷机对棉卷和筒管的需求和供给情况自动控制节拍工作，将两者的供需有序、合理地衔接起来。可根据纺纱品种的不同设定供应配台关系，识别每台设备的ID进行智能循环搬运。标准配台比为1台条并卷机供应6台精梳机，控制系统需要准确地读出精梳机的棉卷储备状态、空筒管储备情况。按照先需求先供给的原则提供运卷服务。设计执行动作流程如图2所示，生产中设备的运行状态如下。XX.XXXX/j.issn.1000-7415.2020.05.002.F002图2智能运卷控制系统运行图（1）　精梳机运行状态a. 正常运行（无空管、有备卷）；b. 正常运行（无空管、无备卷）；c. 正常运行（有空管、无备卷）；d. 故障停车（无空管、有备卷）；e. 故障停车（无空管、无备卷）；f. 故障停车（有空管、无备卷）；g. 正常停车。（2）　条并卷机运行状态a. 棉卷满足上料、空管满足下料状态；b. 无棉卷、空管满足下料状态；c. 无棉卷、有空管状态；d. 无空管。（3）系统调度界面。系统监控到设备运行状态直观地显示在可操作触摸屏上，如图3所示；该人机界面实现对条并卷机与精梳机配台的工艺调整及设定，满足多样化定向工艺配台供应的需要。XX.XXXX/j.issn.1000-7415.2020.05.002.F003图3控制系统人机界面2 系统应用实例2.1　新建厂房项目 （1）项目规模：7台条并卷机+42台精梳机+2套智能棉卷搬运系统。 （2）采用模块：转向90°模块、棉卷缓存模块、棉卷运送模块、精梳缓存模块。（3）应用项目说明：主机设备采用条并卷机一列，精梳机两列排列方式，如图4所示。配台比分别为4∶21和3∶21，1 000 mm直径条筒输入条并卷机后到精梳机全过程自动完成。生产节拍为JSFA360B型条并卷机棉卷输出间隔时间约2.5 min，生产8个棉卷用时约20 min，JSFA588型精梳机一组棉卷（8个）生产完成用时约145 min。条并卷机与精梳机的正常配台1∶6时，条并卷机完成一套精梳机供卷需要时间为120 min，有25 min的结余时间，若按1∶7计算条并卷机有5 min的结余时间，均能满足配台供应节拍。XX.XXXX/j.issn.1000-7415.2020.05.002.F004图4新上项目设备配置排列示意图生产中如棉卷搬运系统供应1套精梳，在20 min内将一组棉卷运到精梳机即可，以此类推棉卷搬运系统供应两套精梳需在10 min内完成一次运送，供应4套需要5 min内完成一组棉卷搬运。因此以平均20 m/min速度运行的输送系统即便加上两端缓存的对接时间，仍可轻松完成运送工作。棉卷搬运系统在不同组间调度原则为“供需时间排队原则，时间相同距离排队原则”，满足正常生产供应需求。该项目两套棉卷搬运系统分别控制21台精梳机，现场如图5所示。XX.XXXX/j.issn.1000-7415.2020.05.002.F005图5智能棉卷搬运系统现场使用图2.2　原设备改造项目（1）项目规模：5台条并卷机+31台精梳机+2套智能棉卷搬运系统。（2）采用模块：转向180°模块、棉卷缓存模块、棉卷搬运模块、精梳缓存模块。（3）项目说明：条并卷机为JSFA360型、JSFA3180型，精梳机为E66型、JSFA388型、JWF1278型等，项目所纺品种较多、品质要求高等原因采用两套系统，一套采用2台条并卷机+13台精梳机，另一套采用3台条并卷机+18台精梳机，设备排列如图6、图7所示。改造中新上一台JSFA3180型条并卷机替换两台原有设备，以满足高效运行要求。根据场地情况三台条并卷机卷绕方向与精梳机退绕方向相反，采用了转向180°模块，另两台条并卷机直接引用排列到缓存上转移到精梳机侧，与棉卷搬运模块对接搬运到精梳缓存处。XX.XXXX/j.issn.1000-7415.2020.05.002.F006图6改造项目系统一XX.XXXX/j.issn.1000-7415.2020.05.002.F007图7改造项目系统二项目实施后相比采用人工小车推棉卷的传统方法，棉卷自动搬运到所需机台，无需等待和人为干预，控制系统时时在线显示每台设备的运行状态，当机台处于维修或故障时自动取消调度指令，安全高效，施工现场如图8所示。XX.XXXX/j.issn.1000-7415.2020.05.002.F008图8改造项目施工现场图3 结论（1）智能精梳棉卷搬运系统设备实现条并卷机与精梳机间棉卷、筒管自动连接与运输，无需人工干预，减少用工成本，降低劳动强度。（2）棉卷输出缓存采用棉卷和空筒管双输送带平行分布、上下重叠设计，往返分离相互不影响，提高场地利用率，占地面积小。配备转向模块可对棉卷进行180°、±90° 转向，满足多样式厂房设计、设备排列技术要求。（3）JSFA 系列智能棉卷搬运系统采用可视化人机界面操作系统，监控设备运行状态并直观地显示在可操作触摸屏上，工艺调整及设置满足多样化定向配台需要。（4）项目实施后相比采用人工小车推棉卷的传统方法，棉卷自动搬运到所需机台，无需等待和人为干预，当机台处于维修或故障时自动取消调度指令。满足新上设备整体设计和原有设备升级改造，模块化选择，多样化生产工艺。