技术特征：
1.一种环锭纺细纱近原位自动接头方法，将纱管的高度方向定义为上下方向，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、纱管夹取装置伸入断纱锭位，将断纱纱管移动至原断纱锭位正上方；步骤2、环形气流绕纱定位装置伸入断纱锭位，并使其环形气流产生装置在纲领正上方包裹断纱纱管；步骤3、工业机器人驱动纱线输送与牵引装置移动至环形气流产生装置位置处，并使得纱线输送与牵引装置的正向喷嘴经由环形气流产生装置上的缺口伸入其内；步骤4、辅助纱退绕装置退绕辅助纱管上的纱线，从而为纱线输送与牵引装置提供辅助纱；气源为纱线输送与牵引装置以及环形气流产生装置供气，其中：气源为纱线输送与牵引装置供气后，辅助纱退绕装置提供的辅助纱经由纱线输送与牵引装置的反向喷嘴进入纱线输送与牵引装置内后，再经过张力传感器进入正向喷嘴，并自正向喷嘴向环形气流产生装置内的断纱纱管输送辅助纱；步骤5、气源为环形气流产生装置供气后，在断纱纱管与纲领表面形成逆时针环形气流场，所送入辅助纱在逆时针环形气流场作用下绕断纱纱管旋转并绕至断纱纱管表面，同时，由纱管夹取装置带动断纱纱管同步逆时针旋转，从而配合逆时针环形气流场实现辅助纱在断纱纱管上的绕纱；辅助纱在逆时针环形气流场作用下持续、稳定地卷绕在断纱纱管的表面，同时，环形气流产生装置利用所产生的逆时针环形气流场使得钢丝圈绕纲领旋转，并利用电磁铁将钢丝圈定位于纲领正前方；步骤6、辅助纱在断纱纱管上的绕纱以及钢丝圈的定位完成后，停止气源向纱线输送与牵引装置以及环形气流产生装置供气，纱线输送与牵引装置的正向喷嘴退出气流产生装置，纱管夹取装置将绕有辅助纱的断纱纱管放回原断纱锭位后，与环形气流绕纱定位装置退回原位；步骤7、工业机器人驱动纱线输送与牵引装置至指定位置，牵引完成绕纱的辅助纱依次完成穿钢丝圈、穿导纱勾与喂罗拉动作，结束整个接头流程，其中，在整个接头过程中，通过张力传感器实时检测辅助纱的张力值，基于所反馈的实时辅助纱的实时张力值，通过气电协同控制，使任意时刻辅助纱上的张力保持在期望张力值附近。2.如权利要求1所述的一种环锭纺细纱近原位自动接头方法，其特征在于，步骤4中，辅助纱退绕装置通过驱动步进电机四退绕辅助纱管上纱线从而为纱线输送与牵引装置提供辅助纱，则整个接头过程中的所述气电协同控制包括以下步骤：建立辅助纱上的张力f
张
与步进电机四的转速n之间的关系，如下式所示：式中，j
m
与j
t
为步进电机四自身惯量与负载惯量，t为步进电机四的升速时间，k为预先确定的步进电机四附加作用于辅助纱的关系式；基于上式建立气电协同控制模型，采用气电协同控制模型建立引纱接头过程中辅助纱上的张力与步进电机四的转速n之间的动态关系；同时，加入pid控制器，以张力传感器反馈的实时张力值与期望张力值作为pid控制器的输入，将pid控制器输出的偏差值输入气电协
同控制模型，由气电协同控制模型输出对应的步进电机四的转速调整值，调整步进电机四的转速n，使得辅助纱上的张力时刻保持在期望张力值附近。3.一种环锭纺细纱近原位自动接头装置，其特征在于，包括：纱管夹取装置：用于伸入断纱锭位，将断纱纱管从原断纱锭位移至其正上方；还用于使断纱纱管逆时针旋转；还用于在完成辅助纱在断纱纱管的绕纱和钢丝圈的定位流程后，将绕有辅助纱的断纱纱管放回原锭位；环形气流绕纱定位装置，进一步包括环形气流产生装置；当断纱纱管从原断纱锭位被移至其正上方后，由气源为环形气流产生装置供气，从而在断纱纱管与纲领表面形成逆时针环形气流场，配合逆时针旋转的断纱纱管使得辅助纱绕在断纱纱管上；同时，环形气流绕纱定位装置利用底部的电磁铁产生磁力，以定位钢丝圈；辅助纱退绕装置，用于向纱线输送与牵引装置提供辅助纱；纱线输送与牵引装置：工业机器人驱动纱线输送与牵引装置移动至环形气流产生装置位置处，并使得纱线输送与牵引装置的正向喷嘴经由环形气流产生装置上的缺口伸入其内，从而为环形气流绕纱定位装置提供辅助纱；辅助纱在断纱纱管上的绕纱以及钢丝圈的定位完成后，工业机器人驱动纱线输送与牵引装置至指定位置，牵引纱线依次完成穿钢丝圈、穿导纱勾与喂罗拉动作，结束整个接头流程；张力传感器固连在纱线输送与牵引装置中间，用于检测辅助纱的实时张力值，基于反馈的辅助纱的实时张力值，通过气电协同控制，使任意时刻辅助纱上的张力保持在期望张力值附近。4.如权利要求3所述的一种环锭纺细纱近原位自动接头装置，其特征在于，所述纱管夹取装置包括步进电机一、滚珠丝杆一、双轴气缸、步进电机二和气动夹爪，其中：步进电机一经由滚珠丝杆一驱动双轴气缸13上下移至指定位置；双轴气缸和气动夹爪分别连接电磁阀，气动夹爪与步进电机二相联结，步进电机二与双轴气缸相联结；通过与双轴气缸相连的电磁阀切换状态，由双轴气缸驱动气动夹爪以及步进电机二伸入、退出断纱锭位；通过与气动夹爪相连的电磁阀切换状态，由气动夹爪夹紧或放松断纱纱管，从而完成断纱纱管的取放步进电机二经由气动夹爪带动断纱纱管逆时针旋转，从而配合环形气流绕纱定位装置完成辅助纱在断纱纱管上的绕纱。5.如权利要求3所述的一种环锭纺细纱近原位自动接头装置，其特征在于，所述环形气流绕纱定位装置包括环形气流产生装置、电磁铁、滚珠丝杆二、步进电机三和位移传感器，其中：步进电机三经由滚珠丝杆二驱动环形气流产生装置前后移动，从而使得环形气流产生装置能够伸入断纱锭位；环形气流产生装置伸入断纱锭位后，在纲领正上方形成对所述断纱纱管的包裹；滚珠丝杠二根据位移传感器获取的纲领板高度数据上下移动，以时刻和钢领板保持在同一高度；气源为环形气流产生装置供气后，通过环形气流产生装置在断纱纱管与纲领表面形成逆时针环形气流场，在该逆时针环形气流场的作用下：钢丝圈绕纲领旋转；与此同时，纱线输送与牵引装置所提供的辅助纱经由环形气流产生装置上的缺口被引入至环形气流产生装置内，将引入环形气流产生装置内的辅助纱绕至断纱纱管表面；钢丝圈绕纲领旋转的同时，固连在环形气流产生装置下方的电磁铁通电产生磁力，将绕纲领旋转的钢丝圈定位于纲领正前方。
6.如权利要求5所述的一种环锭纺细纱近原位自动接头装置，其特征在于，所述环形气流产生装置具有n层环形气流口，n≥3，n层环形气流口由上至下分别定义为第1层环形气流口至第n层环形气流口，每层环形气流口包括至少三个沿周向均布的环形气流产生口和一个与当前一层环形气流口的所有环形气流产生口均相通的气源进气口，气源输出的气体经由气源进气口输入环形气流产生装置后，自同一层的环形气流产生口喷出，从而形成所述逆时针环形气流场；由第n层环形气流口的所有环形气流产生口斜向下对准纲领表面喷出气流，所产生的气流均与纲领相切，从而在位于环形气流产生装置正下方纲领的周围形成逆时针环形气流场，纲领上任意位置处的钢丝圈在逆时针环形气流场的作用下绕钢领旋转；与此同时，第1层至第n-1层环形气流口的所有环形气流产生口均斜向对准断纱纱管外圈喷出气流，所产生的气流均与断纱纱管外圈相切，从而在断纱纱管表面也形成逆时针环形气流场；环形气流产生装置为侧面具有缺口的非封闭环形，工业机器人5控制纱线输送牵引装置通过该缺口将辅助纱送入，且工业机器人根据位移传感器获取的纲领板高度数据上下移动，时刻和钢领板保持在同一高度。
技术总结
本发明涉及一种环锭纺细纱近原锭位引纱接头装置及方法，用于环锭细纱机自动接头，所述装置包括：工业机器人、纱管夹取装置、环形气流绕纱定位装置、纱线输送与牵引装置、张力传感器、辅助纱退绕装置及气源；所述接头方法步骤为：近原锭位抓取断纱纱管上移、环形气流绕纱定位装置伸入锭位、定位钢丝圈并将辅助纱卷绕在断纱纱管上、断纱纱管及装置归位、牵引纱线穿钢丝圈、气圈环、导纱钩、喂入罗拉完成接头。整个接头过程，基于张力反馈的气电协同调节，使任意时刻纱线上的张力保持在期望张力值附近。本发明提供了一种近原位引纱接头方法与装置，解决了现有引纱接头技术装置复杂，步骤繁琐，难以实现近原锭位稳定引纱接头。难以实现近原锭位稳定引纱接头。难以实现近原锭位稳定引纱接头。
技术研发人员：汪俊亮 孙嘉豪 张洁 李冬武
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：2022.05.12
技术公布日：2022/9/20