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国内棉纺织厂细纱短机一般都沿用着人工落纱方式，势必造成人工成本高、设备生产效率低，影响企业的经济效益。现探讨细纱短机使用智能落纱机器人落纱的可行性。实践证明，它是解决当前纺织企业招工难和用工成本高等问题的有效途径之一。
众所皆知，纺织企业具有用人多、难管理等特点。企业要积极响应国家“智能化生产”号召，创新纺织行业智能生产模式，通过信息技术改造传统纺织产业，实现了管理过程信息化、制造过程自动化和车间生产智能化。我公司对细纱机进行落纱智能化改造，目前已有52台国内外一些先进的细纱机长车采用全自动集体落纱，还有325台（约14万锭生产规模）细纱短机仍沿用传统的人工落纱的方式。如下阐述细纱智能型落纱机器人与在用的细纱长机集体落纱和与人工落纱的情况，并作对比，阐明各自落纱形式的优缺点。
各种技术方案的优缺点和性价比分析
| 细纱长机自动集体落纱系统
细纱长机自动集体落纱系统一般是应用于新上细纱长机，也有用于老机改造的，其落纱效率高、用工少，留头率相对高，较好地解决了自动落纱问题。不足之处是占地面积大，设备成本及费用很高（一台细纱机配一台自动落纱设备），对细纱机器材锭子和筒管要求高。若延用原有锭子和筒管易造成拔纱、插管动作有误，造成改造后细纱机的实际使用情况与需要达到的期望值不符。改造的与原配集体落纱装置在许多使用技术性能指标上有较大差距，从而会降低其可靠性和稳定性。
| 智能化落纱机器人
智能落纱机器人实质是三维立体机器人，是一款集电磁感应、光、机、电、气全程自动控制的智能型落纱车。主要机构由控制面板、升降气缸、气囊抓管器、5组伺服电机、割纱机构、插管机构和拖链机构等组成，通过光电、位移传感器检测信号对机械动作进行准确定位，经PLC处理后，全机主要动作通过伺服电机控制和压缩空气气动元件智能驱动，由操作面板控制实现一键操作，再通过智能控制，实现落纱机自动行走、自动拔管、自动插管、满管收集和自动返回全过程自动落纱。一般可1台智能落纱机器人配对30台细纱机，其结构巧妙合理、自动化程度高，能够在不损伤纱线的前提下拔除纱管，使大量使用普通锭子的细纱机能够实现自动落纱。智能落纱机器人每组由2人操作。操作测定智能落纱机自动落纱标准工时：从落纱前准备到完成落纱任务，落纱机返回时开机生头，整个落纱过程中停机时间为80s。
| 人工落纱工作效能
以FA506型细纱机（420锭）为例，人工落纱每组4人，完成一台落纱工作经测试大约需要120~130s，由于落纱工人的工作熟练程度、劳动强度、工作的连续性和紧凑性等人为因素影响，造成落纱时间还会延长。
方案的选择和优势
经过对设备性能、用工管理和投资成本等综合因素对比，在短车老纱机上落纱改造方案的选择上，首选采用智能落纱机器人，通过进行技术改造，以机器换人，减轻生产工人劳动强度和减少用工，缓解企业生产成本高和招工难的问题。其优势分解如下。
| 落纱时间较短
每一落纱用时80s，比人工落纱快，理论标准工时每次落纱相差 43s。 由于工作熟练程度、人的体能、工作的连续性和紧凑性等原因，实际人工操作与标准工时相差甚远，而由于是机械自动操作，智能落纱机自动落纱实际操作的用时与标准工时相差不大，而且能够保证工作的连续性、紧凑性不受人的体能、操作熟练程度影响。
| 留头率有所提高
人工落纱时，由于手握持管纱拔取，接触管纱表面，易产生人为操作断头。 拔管时拉断纱留的尾纱，长短不一，位置参差不齐，造成开车时断头多。而智能落纱机抓管器是采用抓手气囊、握持纱管顶部的拔纱方式， 在整个落纱过程中抓管器不接触管纱的表面，管纱入满纱框后，割纱刀架快速运动割断纱，尾纱长短一致，因此管纱成型不受破坏，不会损伤纱线，保证了管纱的质量。
智能落纱机配置了2台伺服电机，负责联合控制拔纱装置。拔管传感器射出光点来确认落纱机位置，控制电磁式打管器， 使 12 只拔纱器和陆续插管能精确、可靠地按规定的运行轨迹完成拔管、插管动作，达到了定位“准、快、稳”，运行更可靠，确保垂直拔纱、插管，实现了落纱后较高的留头率。根据实际测定统计分析数据表明，智能落纱机相比人工落纱留头率高出8.5 个百分点。
| 减少用工
原来每个落纱小组由4人组成，最多可负责30台细纱短车，325台细纱机需11组，4人/班，每组3班，则需132人。 现已购进14台智能落纱机器人，每台机器人负责落纱，1人/班，3个班，共需42人，总减少用工132-42=90（人）。
智能落纱机器人的操作使用特点
| 操作流程
一台智能落纱机仅需一人操作，工作流程是：上空管→通电→通气→辅助落纱机上轨道→落纱跟踪观察→落纱完毕细纱机开车启动→落纱机自动返回→检查纱线并接断头→卸满纱→下一落纱准备。
| 操作方式
完善的设计使智能落纱机操作变得极为简单，一键操作即可完成整个落纱动作过程。
| 人员要求
对操作工体能、文化程度、操作熟练程度没有特别要求，一台智能落纱机重量约 150kg，无论男女或年纪大小的新工人只要培训半天，就能直接上岗轻松操作。
| 智能化落纱车缺点
一次动作拔12个满管，一次插一个空管，效率相对降低，落纱小车还需要人工驾驶。
| “三率”指标
智能落纱机器人采用多功能的气囊式抓管机构设计，以及高效率的旋转留尾纱技术设计等，使得拔管准确率平均达 99%，插管准确率平均 98%，开车后留头率平均 97%。 留头率的提高，对下次生头工技能要求有了降低。
| 智能化落纱车能很方便地实现对老机的改造
两台智能化落纱车组成一组，可以满足30~40台细纱机的落纱。两台落纱机为一个落纱组，落纱机可分左右手，也可以不分左右手，方便使用厂家选择。
智能落纱机器人的改造对器材的要求
智能落纱机器人对器材的要求为：
不需要对锭子及筒管的专门改造，能适应光锭杆、铝锭杆落纱；可与任何新老环锭细纱机配套使用;该机垂直锭杆拔管、插管，不接触管纱表面，拔管模拟人工搓旋，使纱管预先脱离锭子，不伤锭子和纱管;器材消耗主要是气囊， 使用寿命根据光锭杆和铝锭杆种类不同，一般在1~5个月不等，一个气囊价值10元，运行费用低。
使用智能落纱机器人对管理的要求
| 落纱时要将锭杆拔起
使用智能落纱机器人存在着落纱机落纱时经常把锭子一起拔起的情况，故应通过把锭脚失效的锭子逐步维修或更换，保证钢领板平齐，隔纱板进出位置统一，叶子板高低一致，锭子高低一致。
| 更换刀片防止纱尾割不断
落纱时，剪刀有时割不断纱尾，致使小车在行走时扯断纱，造成纱过长，通过及时更换尾纱刀片，使其始终保持锋利状态，避免割不断现象的发生，建议使用进口刀片，使用寿命长，减少了更换次数。
| 减少高管避免锭杆缠回丝
细纱落纱时不可避免地在锭杆上会留有回丝，使用能落纱机器人时的纱尾比人工落纱的纱尾要长，更容易增加回丝。生成回丝的根源主要是细纱管天眼堵塞，造成高管现象。另外，适当调高细纱的始纺位置，也能减少回丝量。 经过一段时间的实践，回丝明显减少，大大提高了落纱效率，问题得到了解决。
结语
企业使用智能落纱机器人一年多来，测试公司所有机型、所有品种、所有的不同纺纱型式（有普通纺、紧密纺、赛络紧密纺和色纺等）、不同的锭子结构（光锭杆和铝锭杆）。 其测试结果为：拔管率：99.9%；插管率：99.9%；留头率：94.4%，整体效果满意，智能落纱机器人的使用也让企业看到自身存在的问题，同时认识到，对于新技术的推广应用，作为使用者应具备积极态度，不能一味地依赖厂家，应对不适应的细纱机进行对应调整，并实施一系列相应的技术措施和管理制度改革。
使用智能落纱机器人可以实现节省落纱时间、降低劳动强度和提高劳动生产率。 这是当前纺织企业解决招工难和用工成本高等问题的有效途径之一。
另外，使用了智能落纱机器人后，给公司一个新的挑战，在后纺自动落筒机配备了自动理管机，直接把空管分别大小头整齐摆放到空管箱，又是一个节省人工的好项目。
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