自調勻整的研究始于20世紀60年代，隨著電子和計算機技術的發(fā)展，自調勻整裝置在原有作用原理的基礎上，控制技術和實現手段都有很大的發(fā)展，在現代紡紗生產中的作用已十分重要。
    1 并條機自調勻整裝置介紹
　　 1．1 控制方式
　　 自調勻整的控制方式可分為開環(huán)、閉環(huán)和混合環(huán)三種形式。開環(huán)系統(tǒng)屬針對性勻整，適合短片段不勻，閉環(huán)系統(tǒng)適合長片段不勻，混合環(huán)系統(tǒng)能兼長短片段不勻，但機構復雜，制造精度要求很高。并條工序對控制成紗重量不勻和重量偏差指標有非常重要的把關作用，對勻整的針對性具有較高的要求。從目前的情況看，在并條機上具有良好作用的自調勻整大都屬開環(huán)系統(tǒng)，只要其主要工藝（如延遲時間）設置良好，勻整效果十分理想。
　　 USC型、USG型自調勻整裝置，其作用原理如圖1所示。4根-8根條子由導條架喂入，通過給棉羅拉，進入溝槽羅拉與檢測羅拉組成的檢測機構，然后擴展成棉網進入牽伸裝置。檢測機構上下羅拉間保持有一定的壓力，隨喂入條子單位長度重量的不同檢測羅拉上下移動，由位移傳感器發(fā)出訊號，檢測相應斷面到達主牽伸區(qū)時，伺服電機變速，調整主牽伸區(qū)牽伸倍數，以達到勻整出條條干的目的，同時在緊壓羅拉處，對出條條干進行在線監(jiān)控，在線檢測勻整結果經微機統(tǒng)計比較，在熒光屏上以數字和圖表方式顯示出條子的質量數據。在線檢測的FP喇叭頭還能不斷核對出條號數和出條實際條干不勻，如果超出已設定的警報界限時，并條機能自動停車并發(fā)出報警信號，顯示器還能隨時顯示多項工藝、質量、產量等統(tǒng)計數據。


    圖1 開環(huán)式自調勻整作用原理
　　 USC、USG型自調勻整的傳動機構采用機電組合差速合成方式，這種方式具有控制功率小、伺服電機故障不影響主機運行，控制方法簡單等較為突出的優(yōu)點。勻整范圍有土10％；±15％、±20％和土25％四檔；適宜纖維長度為22 mm～100mm；控制精度土1％；在線檢測統(tǒng)計班產、總產、效率、生產時間；出條監(jiān)測重量偏差(A％)、出條(CV值)及不同片段重量CV值(CVl m、CV3 m、CVl0m、CVl00m)，是一種對前紡中短片段具有完整在線檢測功能的自調勻整裝置。
　　 1．2 牽伸調節(jié)方式
　　 自調勻整裝置是通過改變牽伸羅拉的速度來調節(jié)牽伸倍數的，可以改變后羅拉的速度，也可以改變前羅拉的速度。在自調勻整裝置中，調節(jié)前羅拉速度或調節(jié)后羅拉速度各有優(yōu)缺點。從負荷上看，希望調速部分的功率愈小愈好，以降低系統(tǒng)的設備費用。調節(jié)后羅拉速度一般所需要功率比前羅拉小，也比較容易滿足系統(tǒng)對慣性的要求；從提高系統(tǒng)的調節(jié)精度來看，前羅拉速度比后羅拉調節(jié)有利，因為前羅拉的轉速比后羅拉速度高，轉速誤差率可降低。另外，調速部分一般作高速運轉，這樣，減速齒輪系統(tǒng)可盡量減少，因而，也減小了齒輪誤差。但在前羅拉變速時，必須同時改變緊壓羅拉、圈條器等的速度，因為其負荷大，相應的慣性也大，有時不易滿足系統(tǒng)的慣性要求。后羅拉變速則不同，由于速度低，如果速度變化僅百分之幾，則誤差就大，而且，后羅拉變速時整個喂入機構，如導條架、檢測機構及后羅拉等的速度都要變化，容易產生意外牽伸；前羅拉變速時，牽伸倍數與喂入紗條的重量變化為線性關系；而后羅拉變速時，則為雙曲線關系。在調整時，線性關系比較容易調節(jié)。
　　 實際上，由于并條機出條速度的不斷提高，較少考慮前羅拉速度的改變。同時，隨著并條機牽伸機構的不斷改進完善，往往將牽伸區(qū)分成兩部分，在工藝側重點上有所區(qū)別，自調勻整在調節(jié)牽伸時也應考慮盡量少改變原有的前后牽伸區(qū)的牽伸配置，特別是對牽伸質量影響較大的后區(qū)牽伸倍數，避免惡化條干。SH802-E型并條機上的USC型自調勻整裝置是通過改變Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ羅拉的速度，I羅拉速度保持不變。這種調節(jié)方式保持后區(qū)牽伸倍數不變，而以Ⅱ、Ⅲ羅拉速度的改變來調節(jié)前區(qū)牽伸倍數。
　　 有的自調勻整裝置保持并條機主牽伸倍數不變，專門設計一個預牽伸區(qū)進行牽伸調節(jié)，如在主牽伸區(qū)后方設置一對簡單羅拉，須條在進入主牽伸前先進入預牽伸區(qū)，經過自調勻整的作用，使進入主牽伸區(qū)的條子定量均勻一致。采用這種方式，應在工藝上避免因增加一個牽伸性能并不完善的預牽伸區(qū)而惡化條干。
　　 1．3 喂入檢測系統(tǒng)
　　 喂人檢測系統(tǒng)的作用是將喂入須條的不勻變化以某種信號反應出來，有機械式、電氣式及氣流檢測等多種不同的方式，因后兩者對外界因素(纖維品種、纖維分布狀況、溫濕度等)變化較敏感，使檢測信號不夠穩(wěn)定，目前，使用較成熟的技術是機械電器結合式檢測，如利用一線位移傳感器配合一對凹凸羅拉(對輸入棉條進行連續(xù)測量)，其工作原理是凹羅拉固定不動，凸羅拉通過彈簧加壓緊靠在凹羅拉上，形成一測量鉗口。由于鉗口中棉條粗細的變化，使凸羅拉推動傳感器的探頭發(fā)出信號。根據位移量的大小，傳感器輸出相應的電壓值，該值與棉條輸入量有良好的線性關系，同時得到放大和傳送。這種結構的優(yōu)點
　　 是測量穩(wěn)定可靠，不易受外界干擾，操作使用方便。為使凹凸羅拉組成的測量鉗口能正確反應須條不勻的變化，要合理設置測量羅拉加壓、直徑和溝槽寬度等參數，同時還要注意須條定量、回潮率、結構性狀等對測量信號的影響，不同品種可以設置不同的測量參數。USC型、USD型自調勻整均根據不同的勻整范圍設置了最大測量偏差，并提供了不同的測量羅拉槽寬度。
　　 1．4控制計算機
　　 控制計算機是整個自調勻整系統(tǒng)的核心。選擇工業(yè)級的主CPU減少了外圍控制元件。因為整個系統(tǒng)共有8個采樣點，為減少采樣等待時間，減少主CPU的負擔，單獨設計了一個采樣子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)由單片機控制，它將所有信號采集后，通過并行接口傳輸到主CPU。此外，硬件設計上采取了許多有效的措施，如掉電保護電路的設計采用了電源掉電信號控制、片選控制、掉電中斷控制以及鋰電池的保護處理等，達到了在任何狀態(tài)下的數據均完整可靠的設計目標。
　　 軟件設計采用了實時操作系統(tǒng)進行控制設計。主程序中，設計了內容豐富的6級菜單系統(tǒng)。通過這些菜單，可以直接觀察系統(tǒng)內的各項工藝數據，可以輸入各種控制參數，能對顯示菜單進行更改。此外，設計中還增加了自檢和測試功能，通過顯示面板就可以了解整個系統(tǒng)的工作情況。
　　 1．5 伺服系統(tǒng)
　　 伺服系統(tǒng)主要包括控制電機、伺服控制器、剎車控制器和大功率變壓器等?？刂齐姍C使用無刷類電機，選擇功率為1．2 kW的交流伺服電機。電機剎車控制板用于吸收電機減速運行時反饋給控制器的能量。
　　 1．6 出條檢測
　　 一般的開環(huán)自調勻整系統(tǒng)在出條端是沒有檢測點的，控制系統(tǒng)根據喂入檢測信號調節(jié)牽伸倍數后直接輸出須條，無法在線了解勻整效果。USC、USG型自調勻整均在出條處設置了檢測喇叭口，它不同于閉環(huán)系統(tǒng)的出條檢測，與自調勻整的控制系統(tǒng)沒有關系，是一個直接監(jiān)測輸出條質量，向計算機提供信號的高精度監(jiān)測器。出條檢測采用具有高速、高精度特點的FP棉條壓力傳感器，能檢測條子的微小變化，實現對棉條質量的監(jiān)控。若配合高性能的軟件，還能直接在終端顯示棉條的條干數值和波譜圖，這對系統(tǒng)調試和質量監(jiān)控有重要的意義。
　　 1．7 顯示終端
　　 終端是控制系統(tǒng)與操作人員連接的橋梁，通過顯示終端對有關工藝條件和技術參數進行設定，并隨時了解生產情況和出條質量。USC型、USG型自調勻整終端選用點陣型液晶，液晶本身自帶控制線路，其控制是由一個計算機控制系統(tǒng)完成。
　　 1．8 勻整技術參數
　　 1．8．1 死區(qū)長度
　　 死區(qū)長度即后區(qū)凹凸羅拉到主牽伸區(qū)變速點間的距離。它決定勻整部分對喂人量波動的延長時間。對于開環(huán)式自調勻整裝置，可以用下式近似表示死區(qū)長度值L：


式中：
　　 --檢測點到前羅拉握持點的距離；
　　 --纖維平均長度；
　　 --纖維長度離散系數；
　　 --纖維變速點到前羅拉握持點間的距離。
　　 若紗條輸入速度為v1，系統(tǒng)慣性的延遲時間為t＇，則勻整系統(tǒng)的延遲時間為t=（1／v1）-t＇，而延遲時間的確定將直接影響勻整系統(tǒng)的勻整效果。
　　 由上式可知，死區(qū)長度與檢測點位置有關。USC型自調勻整裝置檢測點位于后羅拉后方約1150mm處，且死區(qū)長度應隨加工纖維的長度及長度離散情況的不同而異。另外，延遲時間除了與死區(qū)長度有關，還要考慮系統(tǒng)延遲時間的影響，不同的自調勻整裝置，具有不同的t＇值，在確定紗條輸人速度時，除了對喂入張力的影響，還要考慮到其與延遲時間有關。
　　 因死區(qū)長度受多種因素影響，是一個不確定參數，勻整系統(tǒng)的設計應為用戶正確選用該參數提供方便。使用USC型、USG型自調裝置時，系統(tǒng)手冊會推薦一個死區(qū)長度，但實踐證明，它并非最佳死區(qū)長度。由于影響因素較多，還需經試驗進行修正才能確定最佳值。生產實際中，當品種翻改、原料變化時，都會使勻整點發(fā)生變化，應考慮死區(qū)長度的合理調節(jié)。
　　 1．8．2 放大倍數
　　 放大倍數決定著對喂入量波動的響應程度。由于檢測裝置是機械式檢測喂入條線密度，受原料性能、密集程度、蓬松性等因素影響，與客觀實際的波動有一定差異，必須以放大倍數的調整決定勻整機構調節(jié)量的大小。若放大倍數過大或過小，都會使勻整后的輸出條定量偏離設定值。因此，每次原料調整、品種變化時，必須經過試驗調整來確定最佳的放大倍數。
2 典型自調勻整裝置主要工藝性能
　　 高速并條機上使用的USTER公司的USC型、USG型自調勻整裝置是目前世界上具有代表性的先進產品，現將生產實踐中的工藝性能試驗情況總結如下。
　　 2．1 勻整范圍
　　 在安裝有USC型自調勻整裝置的并條機上進行加減條試驗，將喂入條由7根-→8根-→7根-→6根一→7根變化（變化范圍 -14．2％　～　+14．2％），每次間隔大于100 m，然后按喂入條順序取出條子變換時刻前后形成的輸出條試樣，進行不同片段長度不勻率分析，結果顯示條干CV和不同片段的重量不勻率和重量偏差無明顯變化。但在7根喂入時加減2根（變化范圍 -28．6％ ～ +28．6％）條子時，因超出勻整范圍（±25％），生產無法正常進行，說明USC型自調勻整在勻整范圍內有很好的勻整作用。
　　 2．2 短片段不勻的勻整效果
　　 在VOUK SH802-E型并條機正常喂人精梳條中夾進一根具有明顯短片段不勻的精梳條，對喂入條和輸出條進行波譜圖和條干CV分析，結果顯示精梳條中具有波長為8cm ～ 10cm不勻波經USC型自調勻整后完全消除，條干CV由6．10％降為3．45％，說明USC型自調勻整裝置對短片段不勻具有較好的勻整效果。
　　 2．3 精梳條結合波改善效果
　　 將精梳條（波譜分析存在33cm～43cm接合波）喂入SH802-E型并條機，分別在USC型自調勻整裝置開啟和關閉兩種情況下對輸出條取樣，進行波譜圖分析，結果顯示接合波經USC型自調勻整后已基本消失，說明自調勻整對改善精梳條接合波效果明顯，這也為實現精梳后單并工藝提供了技術條件。
　　 2．4 不同片段長度的勻整效果
　　 在安裝有USG型自調勻整的FA326型并條機上，對經過自調勻整的輸出條進行1 m、2 m、3m、4m、5 m不同片段的重量不勻試驗，并條機的兩個眼分別進行，結果顯示兩眼測得的數值基本相同，相同片段長度的有勻整的比無勻整的要好，重量CV比無勻整的要小。在有勻整的情況下，片段長度越長，勻整效果越好，說明并條機自調勻整對短片段的勻整要求比較高，技術難度較大。
　　 2．5 USG型自調勻整合格率
　　 在安裝USG型自調勻整的FA326型并條機上，對8根、7根、9根不同喂入條件下的輸出條5m稱重各20段，分別計算出8根-→7根和8根-→9根的勻整效果。結果顯示，在8根正常喂入的情況下，增減一根條子，其勻整率都在標準范圍內。勻整率越小，說明重量差異越小，勻整效果越好。
3 結束語
　　 隨著現代紡紗生產技術的不斷提高。并條機自調勻整技術的應用已十分重要，其技術和作用已成為并條工序現代化的關鍵所在。
　　 (1)并條機自調勻整對精梳條接合波有較好的改善作用，可滿足實現精梳后單道并條工藝。
　　 (2)并合可以改善條子的長片段不勻，并條機自調勻整的作用關鍵是改善短片段不勻，將并合和自調勻整結合起來，可以實現并條工序的最佳工藝效果。
　　 (3)開環(huán)式控制系統(tǒng)具有較強的勻整針對性，是并條機自調勻整裝置較理想的控制方式，加上出條在線檢測裝置，實現在線監(jiān)控，使其作用更加完善。
　　 (4)自調勻整裝置不能影響并條機的工藝作用，針對不同的牽伸形式設計合理的牽伸調節(jié)方式十分重要。
　　 (5)我國并條機的自調勻整技術與國際先進水平相比還有一定的差距，主要表現在可以勻整的片段長度和制造精度，應加強有關技術研究，努力趕超世界先進水平。