专利名称：自动化抓纱机及自动化抓纱方法
技术领域：
本发明涉及纱染色生产领域，特别是一种自动化抓纱机及自动化抓纱方法。
背景技术：
国内现有筒子纱染色生产线基本处于以人工劳力完成纱线物流的方式，由人工完成纱线的抓取。人工抓纱效率低下且工作环境非常恶劣。并且随着今年来社会劳动力的减少，在全国大部分地区已经出现用工荒的情况，导致生产中人工成本逐年递增。且这种趋势在今后的数年甚至数十年内会继续扩大，这使得人工抓纱的成本也在上升。
发明内容
本发明提供一种自动化抓纱机及自动化抓纱方法，解决现有技术中的人工抓纱效率低下，工作环境恶劣，用工成本高的问题。本发明通过如下技术方案实现一种自动化抓纱机，包括抓纱单元，抓纱单元包括，用于抓取筒子纱的夹持机构以及驱动夹持机构旋转和升降的旋转升降机构；平面移动机构，驱动抓纱单元在水平面上移动。进一步地，抓纱单元还包括，导向杆机构，引导夹持结构所夹筒子纱的升降方向； 以及扶稳机构，在移动机构运动时保持加持机构所夹的筒子纱的稳定。进一步地，夹持机构包括支撑板，与旋转升降机构连接；上轴承座，与支撑板固定连接，具有多个轴承孔；多个上轴承，分别装配在上轴承座的多个轴承孔中；多个可枢转的传动杆，穿设在上轴承的内孔中；夹持件，固定在每个传动杆下部，相邻的夹持件之间形成用于夹持筒子纱的夹持空间；驱动装置，安装在支撑板上，与传动杆连接并驱动传动杆转动。进一步地，上轴承和传动杆均为两个。进一步地，传动杆中的第一传动杆上固定设有与驱动装置连接的带推杆扇形齿板，第二传动杆上固定设有齿形板，带推杆扇形齿板与齿形板啮合。进一步地，夹持件包括连接在传动杆下部的抓纱杆和连接在抓纱杆上的弧形板， 两个弧形板弧面相对，对称布置。进一步地，夹持机构还包括，定距轴套，具有两个轴套孔，两个轴套孔分别与两个抓纱杆下部连接，限定两个抓纱杆之间的间距。 进一步地，驱动装置为气缸组合体，气缸组合体的输出端驱动传动杆。进一步地，夹持机构还包括，下轴承座，与支撑板紧固连接，设置在上轴承座下方， 下轴承座的轴承孔分别与上轴承座的轴承孔同心；以及下轴承，装配在下轴承座的轴承孔中。根据本发明的另一方面，提供一种自动化抓纱方法，使用上述任意一项的自动化抓纱机，包括以下步骤移动定位步骤，平面移动机构驱动抓纱单元至抓取筒子纱的水平位置，旋转升降机构旋转并下降夹持机构至夹持筒子纱的垂直位置；夹持步骤，夹持机构夹持筒子纱；提起移动步骤，旋转升降机构上升夹持机构至垂直离开位置，平面移动机构驱动抓纱单元在水平面上运送至另一水平位置。进一步地，重复移动定位步骤、夹持步骤和提起移动步骤，由纱笼的外圈至内圈依次抓取多个筒子纱。通过上述技术方案，本发明的主要优点是，通过自动化方式完成抓纱，弥补筒染程序中的这一空缺，提闻了效率，大大节省了人工成本。
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I示出了本发明的自动抓纱机的整体俯视图；图2示出了本发明的自动抓纱机的抓纱单元的示意图；图3示出了本发明的自动抓纱机的双杆夹持机构的立体图；图4示出了本发明的自动抓纱机的双杆夹持机构的正视图；图5示出了本发明的自动抓纱机抓取筒子纱的工作状态的示意图；图6示出了本发明的自动抓纱机的弧形板抓取筒子纱的示意图；图7示出了本发明的自动抓纱机的目标纱笼中的筒子纱布置图；以及图8示出了本发明的自动抓纱机的目标纱笼抓取一圈筒子纱之后的布置图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图I所示，本发明的抓纱机包括直角坐标的平面移动机构10和抓纱单元20，用以抓取纱笼中的筒子纱30。其中，如图2所示，抓纱单元20包括用于抓取筒子纱30的夹持机构21，其中，夹持机构21具有双杆结构，与夹持机构21连接、具有旋转和升降夹持机构21的功能的旋转升降机构22，引导限定夹持机构21升降方向的导向杆机构23，以及在抓取筒子纱30后稳定其位置的扶稳机构24，扶稳机构24优选地具有双爪。抓纱单元20安装在具有X、Y方向运动单元的直角坐标的平面移动机构10上，由直角坐标的平面移动机构 10带动做平面移动，以定位在需抓取的筒子纱30上方。优选地，平面移动机构10包括架设在筒子纱30上方的框式支架，架设在框式支架上的横梁和连接在横梁上的一个移动平台，横梁在框式支架上移动提供一个方向的移动，移动平台在横梁上移动提供垂直的另一个方向的移动，以实现X、Y方向的直角坐标移动，具体移动方式可以是本领域常用的齿条或皮带等方式。旋转升降机构22包括一个旋转支架，该旋转支架与上述的移动平台连接，可相对移动平台转动，例如是环形齿轮的互相啮合，可由电机或其他驱动件驱动。在旋转支架上连接竖直支架，竖直支架与旋转支架之间紧固连接，通过皮带等机构驱动竖直支架相对旋转支架竖直升降，夹持机构21再固定连接在竖直支架上，夹持机构21在竖直支架的直线导轨上做上下运动，动力由竖直支架顶端的电机输出通过同步带传递给夹持机构21。如图3、图4所示，夹持机构21的一个实施例的具体结构如下
支撑板1，与旋转升降机构22相连接。上轴承座8与支撑板I紧固连接，下轴承座 9位于上轴承座8下方，与支撑板I紧固连接，并且两个内圆分别与上轴承座的两个内圆同心。用于与导向杆机构23连接的导轨滑块16与所述支撑板I紧固连接。两组上轴承12 和下轴承13分别装配在上轴承座8和下轴承座9的内圆中。夹持机构具有第一传动杆6和第二传动杆7,第一传动杆6与带推杆扇形齿板4紧固连接，第二传动杆7与齿形板5紧固连接，优选地，齿形板5呈扇形。第一传动杆6与带推杆扇形齿板4的装配体上下插入上轴承12和下轴承13的内孔装配，第二传动杆7与齿形板5的装配体上下插入另一组上轴承12和下轴承13的内孔装配，并使所述带推杆扇形齿板4的齿形与齿形板5的齿形啮合。气缸组合体3,包括气缸、气缸座和铰链式轴头。带推杆扇形齿板4的推杆插入气缸组合体3伸出的铰链式轴头孔内。气缸座耳2与支撑板I紧固连接，气缸座耳2通过销轴与气缸组合体3的气缸座装配连接。两个刚性弧形板14，分别与两个抓纱杆11紧固连接，并对称制作。对称的弧形板 14与抓纱杆11的紧固连接体，分别与第一传动杆6及第二传动杆7的下端装配并紧固。定距轴套15与两个抓纱杆11底部装配以限定两个抓纱杆11之间的间距。组合的夹持机构21中，由气缸组合体3做出伸出和缩回动作，通过第一传动杆6、 第二传动杆7和抓纱杆11的传动，实现两个弧形板14等角度的开合运动，以完成抓纱动作。本发明的自动抓纱机的工作过程如下如图5、图6所示，具有X、Y方向运动单元的直角坐标的平面移动机构10带动抓纱单元20运动，定位到纱笼的最外圈的某一柱筒子纱30上方，旋转升降机构22旋转一定角度，并且降低夹持机构21的高度降至弧形板14能够抓住筒子纱30底部的高度。具有X、Y方向运动单元的直角坐标的平面移动机构10运动，使两弧形板14靠紧目标筒子纱，并且气缸组合体3做伸出运动，使两个弧形板14旋转抓合，抓紧筒子纱30。之后，旋转升降机构22做提升运动，使抓取的筒子纱30离开纱笼，具有X、Y方向运动单元的直角坐标的平面移动机构10运动，把一串筒子纱运送到下一个物流单元。如图7、图8所示，自动抓纱机重复完成任意纱笼中所有筒子纱的抓纱运动，需从外圈到内圈依次进行抓纱运动，待外圈筒子纱抓完后，给弧形板14让出抓纱空间后，再进行内圈的抓纱运动。除了上述实施例以外，本领域技术人员容易在本发明的思想下采用替代的手段， 例如使用钳状抓手取代本发明的弧形板，设置三个或更多的传动和抓纱杆围绕筒子纱体， 使用电动机驱动取代本发明的气缸驱动等等。根据本发明的自动抓纱机和自动抓纱方法，具有如下有益效果改变现在国内传统染色的物流环节处于人工上料卸料的状态，进行自动化抓纱， 解决有与无的问题，由此提高了效率，降低了人工成本。此方法适用于绝大部分立式染色筒子纱纱笼，通用性好。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种自动化抓纱机，其特征在于，包括抓纱单元(20)，所述抓纱单元(20)包括，用于抓取筒子纱(30)的夹持机构(21)以及驱动所述夹持机构(21)旋转和升降的旋转升降机构(22)；平面移动机构(10)，驱动所述抓纱单元(20)在水平面上移动。
2.根据权利要求I所述的自动化抓纱机，其特征在于，所述抓纱单元(20)还包括，导向杆机构(23)，引导所述夹持机构(21)所夹筒子纱的升降方向；以及扶稳机构(24)，在所述移动机构(10)运动时保持所述加持机构(21)所夹的所述筒子纱(30)的稳定。
3.根据权利要求I所述的自动化抓纱机，其特征在于，所述夹持机构(21)包括支撑板(I)，与所述旋转升降机构(22)连接；上轴承座(8)，与所述支撑板(I)固定连接，具有多个轴承孔；多个上轴承(12)，分别装配在所述上轴承座(8)的多个轴承孔中；多个可枢转的传动杆，穿设在所述上轴承(12)的内孔中；夹持件，固定在每个所述传动杆下部，相邻的所述夹持件之间形成用于夹持所述筒子纱的夹持空间；驱动装置，安装在所述支撑板(I)上， 与所述传动杆连接并驱动所述传动杆转动。
4.根据权利要求3所述的自动化抓纱机，其特征在于，所述上轴承(12)和所述传动杆均为两个。
5.根据权利要求4所述的自动化抓纱机，其特征在于，所述传动杆中的第一传动杆(6) 上固定设有与所述驱动装置连接的带推杆扇形齿板(4)，第二传动杆(7)上固定设有齿形板(5)，所述带推杆扇形齿板(4)与所述齿形板(5)啮合。
6.根据权利要求4所述的自动化抓纱机，其特征在于，所述夹持件包括连接在所述传动杆下部的抓纱杆(11)和连接在所述抓纱杆(11)上的弧形板(14)，两个所述弧形板(14) 弧面相对,对称布置。
7.根据权利要求6所述的自动化抓纱机，其特征在于，所述夹持机构(21)还包括，定距轴套(15)，具有两个轴套孔，所述两个轴套孔分别与两个所述抓纱杆(11)下部连接，限定两个所述抓纱杆(11)之间的间距。
8.根据权利要求3所述的自动化抓纱机，其特征在于，所述驱动装置为气缸组合体(3)，所述气缸组合体(3)的输出端驱动所述传动杆。
9.根据权利要求3所述的自动化抓纱机，其特征在于，所述夹持机构(21)还包括，下轴承座(9)，与所述支撑板(I)紧固连接，设置在所述上轴承座(8)下方，所述下轴承座(9) 的轴承孔分别与所述上轴承座(8)的轴承孔同心；以及下轴承(13)，装配在所述下轴承座(9)的轴承孔中。
10.一种自动化抓纱方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任意一项所述的自动化抓纱机，包括以下步骤移动定位步骤，所述平面移动机构(10)驱动所述抓纱单元(20)至抓取所述筒子纱 (30)的水平位置，所述旋转升降机构(22)旋转并下降所述夹持机构(21)至夹持所述筒子纱的垂直位置；夹持步骤，所述夹持机构(21)夹持所述筒子纱；提起移动步骤，所述旋转升降机构(22)上升所述夹持机构(21)至垂直离开位置，所述平面移动机构(10)驱动所述抓纱单元(20)在水平面上运送至另一水平位置。
11.根据权利要求10所述的自动化抓纱方法，其特征在于，重复所述移动定位步骤、所述夹持步骤和所述提起移动步骤，由纱笼的外圈至内圈依次抓取多个筒子纱(30)。
全文摘要
本发明提供了一种自动化抓纱机及自动化抓纱方法。本发明的自动化抓纱机包括抓纱单元，抓纱单元包括，用于抓取筒子纱的夹持机构以及驱动夹持机构旋转和升降的旋转升降机构；平面移动机构，驱动抓纱单元在水平面上移动。本发明的主要优点是，通过自动化方式完成抓纱，弥补筒染程序中的这一空缺，提高了效率，大大节省了人工成本。
文档编号B65G47/90GK102583046SQ20121006742
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者刘琳, 单忠德, 吴双峰, 孙福臻, 李周, 陈队范, 鹿庆福 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心, 泰安康平纳机械有限公司