一种可移动式棉包及棉花自动取样装置的制作方法

本实用新型涉及机械设备领域，具体的说是用于检验前对于纺织原料取样的设备，特别是一种可移动式棉包及棉花自动取样装置。

背景技术：

我国是全球最大的棉花生产国和消耗国，也是最大的棉花进口国。据国家统计局数据统计，近十年我国的国产棉花产量平均约650万吨，合计约3000万包，年均需抽样检验约3000万只样品。另据海关数据统计，近十年我国的进口棉花量平均约为300万吨，合计约1400万包，年均需抽样检验约140万只样品。因此，每年我国的棉花检验部门共需抽样检验约3140万只的棉花样品，数量十分庞大。

对于棉花的抽样检验国产棉主要参照国家标准GB 1103《棉花》，进口棉主要参照行业标准SN/T 3702.2‐2013《进出口纺织品质量符合性评价抽样方法第2部分纺织原料》中的相关规定进行，而对于在我国市场流通的所有棉花的棉花包装的检验均参照国家标准GB 6975《棉花包装》进行。检验过程中，取样是个非常关键的步骤。

目前，国内棉花检验部门对国产棉花的取样方式，主要是在原棉打包成捆的时候，采用打包机内置切刀对压缩成块的棉包从压缩面中部连同包装材料一起进行统一地预切割，在取样时，仅需割破包装材料即可取出所需检验样品。但是，这种通过切割得到的棉花样品会存在刀口棉，影响检测结果的准确性；同时，该方法和装置均没有涉及包装材料的同时切取，对包装材料检测所需提供的样品还需重新取样。另外，也有部分棉包取样是采取的纯人工用刀具切割取样，尤其是在口岸检验进口棉花时，既费时又费力，而且存在人为操作不规范等情况，对检测结果的公正性带来极大威胁。

国外棉花取样则因国情不同而存在较大差异。多数棉花产销先进的国家，如美国、巴西、澳大利亚等，棉花加工机械化程度较高，在其国内检验的棉花也基本采用类似上述我国棉花的取样方式；对于其出口的棉花，则为了包装运输安全和产品销售，均没有预先切割好取样位置，需要进口国人工取样。同时，对于印度、巴基斯坦和乌兹别克斯坦等发展中国家，由于棉花加工水平相对较低和低廉的人工成本，棉花取样基本采用纯人工的方式。而且最为重要的是国际上均没有对其出口的棉花包装材料进行取样的装置。

综合上述国内外棉花取样的现状，由于各国棉花包装的多样性，规格与质量参差不齐，导致各国棉花检验部门在取样时，会遇到各种各样的取样情形，加之取样人员的技术水平参差不齐，会导致所取样品代表性与实际大货间存在较大差异。而且目前的棉花取样设备存在不够灵活等问题，如果能够研发一种专用棉花包装材料和检验用棉样自动取样的一体化装置，来取代人工部分的取样，无疑将大大提高取样的工作效率，更会提升所取样品的客观公正及代表性，降低棉花贸易商间的争议。

中国专利CN 102928251 A一种棉花取样装置，公开了由底座(21)、运动架、取样头支座(22)、棉花取样头、推进装置和取样头进给运动装置构成的棉花取样装置。其中的取样头的刀座为薄壁空心圆柱体，刀座前端固定棉花取样刀，棉花取样刀和棉样爪按刀座的薄壁空心圆柱体的圆周六等分交替布置，为三把棉花取样刀和三把棉样爪，做到圆形切割式取样，即边向前进动边进行圆形切割，取得的棉样为圆饼状，取样的深度根据需要可调整。但是，用圆形切割刀进行切割取样，不符合标准SN/T 3702.2第11-13页的附录C进出口棉花抽样方法，具体要求是C4.1的要求，而且还会造成棉花样品纤维的人为切断，造成检验误差。另一方面，根据标准GB 6975《棉花包装》的要求，除了包内棉花需要进行取样检测外，对于棉花外包装材料(比如白棉布、棉纱布和聚酯塑料袋等)，和棉包捆扎材料(钢丝或聚酯捆扎带)也是需要取样检测的范围，而通过上述在先专利无法同时获取棉花包装材料和棉包捆扎材料的样品，需要再次取样。更为不利的是上述在先专利所述设备为固定不可移动装置，不能满足不同仓储情况下的灵活取样需求。

技术实现要素：

根据上述不足之处，本实用新型的目的在于提供一种避免将棉花纤维切断，模拟人工抓取动作的一种灵活的可移动式棉包及棉花自动取样装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案在于：一种可移动式棉包及棉花自动取样装置，它包括底座，底座朝棉包方向设有移动导轨，移动导轨上通过可旋转机构设有工位旋转台，工位旋转台上设有工位台，工位台上分别设有棉花包装材料切割机构、棉包捆扎材料剪断机构和棉花样品抓取机构；

棉花包装材料切割机构包括竖向设置在工位台一侧的第一导轨，第一导轨上设有切割刀转盘，切割刀转盘通过转轴与切割刀底座相连，切割刀底座上平行设有切割刀滑轨，切割刀滑轨与切割刀刀架相配合，切割刀刀架两端设有切割刀；

棉花捆扎材料剪断机构包括竖向设置在工位台与棉花包装材料切割机构相对一侧的第二导轨，第二导轨上设有剪刀转盘，剪刀转盘与剪刀底座相连，剪刀底座上设有棉花捆扎材料剪刀；

棉花样品抓取机构包括设置在工位台内部的抓棉机械手，抓棉机械手的外部设有拨棉组件；

还包括自动控制系统。

优选的是：所述的抓棉机械手包括内部中空的连接本体，所述连接本体的内部设有伸缩组件，所述连接本体的一端均匀环设有若干缺口，所述的缺口处相应设有抓棉爪，所述的抓棉爪通过连接组件与伸缩组件相连。

优选的是：所述的连接组件包括设置在抓棉爪内侧面的固定耳，所述的连接组件还包括连接杆，所述连接杆的一端与固定耳相连，所述连接杆的另一端与伸缩组件相连，所述连接杆与固定耳和伸缩组件之间转动连接。

优选的是：所述的拨棉组件包括设置在抓棉机械手伸出一端的工位台上的固定框，所述的固定框设有供抓棉机械手伸出的通孔，所述固定框的两侧设有往抓棉机械手伸出方向转动的拨棉板。

优选的是：所述的棉花捆扎材料剪刀设有接近开关。

优选的是：所述底座的一端设有支架，所述的支架设有操作界面。

优选的是：所述支架的外侧面设有扶手。

优选的是：所述底座远离支架的一侧设有限位臂。

优选的是：所述的底座设有轮子。

本实用新型还提供一种利用可移动式棉包及棉花自动取样装置进行取样的方法，包括如下步骤：

(1)将可移动式棉包及棉花自动取样装置推至待取样棉包的一侧，转动工位旋转台，将工位台上的棉花包装材料切割机构正对待取样棉包，通过第一导轨带动棉花包装材料切割机构上下移动，找到合适的高度，移动导轨带动工位台移动，使得棉花包装材料切割机构与待取样棉包形成合适距离，即切割刀扎进待取样棉包的外包装；

(2)通过电机驱动，将切割刀刀架沿切割刀滑轨移动，切割刀刀架带动切割刀对待取样棉包的外包装进行切割；当切割刀刀架从切割刀滑轨的一端移动到另一端后，通过转轴带动切割刀转盘旋转90°，即切割刀底座随着切割刀转盘旋转90°，切割刀随着切割刀刀架再次从切割刀滑轨的一端移动到另一端，完成对待取样棉包外包装的开启，同时可以对待取样棉包外包装进行取样；

(3)通过电机驱动，将工位台沿移动导轨后退一定距离，转动工位旋转台，将工位台的棉包捆扎材料剪断机构正对待取样棉包，通过第二导轨带动棉包捆扎材料剪断机构上下移动，找到合适的高度，移动导轨带动工位台移动，使得棉包捆扎材料剪断机构与待取样棉包形成合适距离，棉包捆扎材料剪刀的接近开关探测待取样棉包外部的棉包捆扎材料，通过转动剪刀转盘，带动剪刀底座转动，使得棉包捆扎材料剪刀找到棉包捆扎材料并且进行剪断，完成对待取样棉包的解开及对外包捆扎材料的取样；

(4)通过电机驱动，将工位台沿移动导轨后退一定距离，通过转动工位旋转台，将棉花样品抓取机构正对被剪去外包装的棉包的位置，通过拨棉组件的拨棉板将外部的棉花拨开，抓棉机械手伸入棉包内部，张开抓棉爪抓取棉花，抓取后合上抓棉爪通过伸缩组件退出棉包，取得待检测的棉花样品。

本实用新型的有益效果在于：

(1)通过设有拨棉机构，将在开启外包装过程中可能切断纤维的棉花避开，从棉包内部抓取未剪断纤维的棉花样品进行检测，提高了检测的准确性，避免了检验误差；

(2)通过工位旋转台承载工位台，并在工位台上设置多种功能性机构的结构设置，实现了利用一台设备即可完成对于棉花样品及棉包包装材料与捆扎材料的取样过程，即实现一个取样过程即可完成所有待测样品的取样，省时省力；

(3)全程通过智能控制，避免了人工取样时的人为误差，大大简化了取样过程，节省了劳动力；

(4)通过移动导轨、第一导轨和第二导轨对于工位台的调整，适用于不同棉包形状的取样，同时配备切刀、剪刀，适用于不同材质的棉包的取样，适应性广泛；配合带轮子的底座，适用于任何场地，可以通过移动本装置来适应棉包的位置，不用搬动棉包，省时省力，操作灵活。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图一；

图2是本实用新型的结构示意图二；

图3是本实用新型底座与工位台的结构示意图；

图4是本实用新型抓棉机械手的结构示意图一；

图5是本实用新型抓棉机械手的结构示意图二；

图6是本实用新型拨棉机构的结构示意图。

图中，1-待取样棉包；2-前轮；3-限位臂；4-工位旋转台；5-电力供给单元及油压供给系统；6-主控箱；7-移动导轨；8-后轮；9-底座；10-支架；11-拨棉组件；111-通孔；112-拨棉板；113-转动机构；114-固定框；115-连通筒；12-扶手；13-操作界面；14-捆扎材料剪刀；15-剪刀底座；16-剪刀转盘；17-电机；18-工位台；19-抓棉机械手；191-连接本体；192-抓棉爪；193-突块；194-伸缩组件；195-螺栓孔；196-固定耳；197-连接杆；198-缺口；20-切割刀底座；21-切割刀；22-切割刀滑轨；23-切割刀刀架；24-切割刀转盘；25-第二导轨；26-转轴；27-拨棉组件；28-第一导轨。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1-3所示的一种可移动式棉包及棉花自动取样装置，它包括底座9，底座9朝待取样棉包1方向设有移动导轨7，移动导轨7上通过可旋转机构设有工位旋转台4，工位旋转台4上设有工位台18，工位台18上分别设有棉花包装材料切割机构、棉包捆扎材料剪断机构和棉花样品抓取机构；其中，可旋转机构为转盘、花轮或类似构件，可旋转机构与直行电机和旋转电机相连，实现工位旋转台4可以沿着移动导轨7直线移动，还可以进行旋转。

棉花包装材料切割机构包括竖向设置在工位台18一侧的第一导轨28，第一导轨28上设有切割刀转盘24，切割刀转盘24通过转轴26与切割刀底座20相连，切割刀底座20上平行设有切割刀滑轨22，切割刀滑轨22与切割刀刀架23相配合，切割刀刀架23两端设有切割刀21；其中，切割刀转盘24与直行电机和旋转电机相连，实现切割刀转盘24沿第一导轨28上下移动找到合适的高度和完成一个方向切割后进行旋转，再进行切割的目的。同时切割刀刀架23也与电机相连，实现切割刀刀架23沿第一导轨28移动的目的，实现对于待取样棉包1外包装的切割工序。其中，切割刀21为设置在切割刀刀架23两端且刀锋平行设置的两把切割刀。

棉包捆扎材料剪断机构包括竖向设置在工位台18与棉花包装材料切割机构相对一侧的第二导轨25，第二导轨25上设有剪刀转盘16，剪刀转盘16与剪刀底座15相连，剪刀底座15上设有棉包捆扎材料剪刀14；其中，剪刀转盘16与直行电机和旋转电机相连，实现剪刀转盘16沿第二导轨25上下移动找到合适的高度和旋转剪刀转盘16使得棉包捆扎材料剪刀14找准棉包捆扎材料进行剪断。即使棉包捆扎材料包扎的不够水平，呈倾斜状态，可以通过剪刀转盘16转动，将棉包捆扎材料剪刀14调整到合适角度进行剪断。

棉花样品抓取机构包括设置在工位台18内部的抓棉机械手19，抓棉机械手19的外部设有拨棉组件；其中，棉花机械手19和拨棉组件也与电机相连，实现拨棉和抓棉的目的。

还包括自动控制系统。底座的下方可以设置电力供给单元和油压供给系统5，给设备提供动力，底座9的下方还可以设有主控箱6。电力供给单元和油压供给系统5以及电控箱6位于底座9的下方，不占地方，使得整台设备紧凑和不凌乱。

进一步的，抓棉机械手19包括内部中空的连接本体191，连接本体191的内部设有伸缩组件194，连接本体191的一端均匀环设有若干缺口198，缺口198处相应设有抓棉爪192，抓棉爪192通过连接组件与伸缩组件194相连。抓棉爪的前端设有向抓棉机械手中心突起的突块，且突块的形状为从两边往中间收缩，这是为了便于将棉花抓住及抽出。

抓棉机械手19贯穿于工位台18，且位于棉包切口机构和钢丝剪断机构中间的位置，这是为了不影响棉花包装材料切割机构和棉包捆扎材料剪断机构的设置。

进一步的，连接组件包括设置在抓棉爪192内侧面的固定耳196，连接组件还包括连接杆197，连接杆197的一端与固定耳196相连，连接杆197的另一端与伸缩组件194相连，连接杆197与固定耳196和伸缩组件194之间转动连接。可以在固定耳196、伸缩组件194和连接杆197的两端设有螺栓孔195，通过螺栓将连接杆197的两端分别与固定耳196和伸缩组件194相连接，实现转动。

进一步的，拨棉组件包括设置在抓棉机械手19伸出一端的工位台18上的固定框114，固定框114设有供抓棉机械手19伸出的通孔111，固定框114的两侧设有往抓棉机械手19伸出方向转动的拨棉板112。拨棉板112与固定框114的两侧之间可以通过转动轴113相连。另外，固定框114还可以与连通筒115相连，将与抓棉爪192的连接本体191设置在连通筒115内部，便于其安装和动作。

其中，伸缩组件194和拨棉板112与电机相连，实现拨开棉花和抓棉机械手伸出抓取棉花的过程，具体的说是，通过电机驱动，将拨棉板112绕设置在固定框114两侧的转动轴113往外打开，也就将棉包外部的棉花拨开，再通过电机驱动，驱动伸缩组件194往待取样棉包方向伸出，同时伸缩组件194带动连接杆197，将抓棉爪192撑开，同时伸进被拨开的棉包内部，再驱动伸缩组件194往回缩，连接杆194带动抓棉爪192回收，抓棉爪192在收回的过程中抓取一定棉花样品后，随着伸缩组件194退出棉包内部，完成棉花的取样。

进一步的，棉包捆扎材料剪刀14设有接近开关。通过接近开关可以探测棉包捆扎材料的位置，便于通过剪刀转盘16调整剪刀位置，直至找到棉包捆扎材料，进行剪断。

进一步的，底座9的一侧设有支架10，支架10设有操作界面13。具体的说是，底座9面对待取样棉包1的另一侧设有支架10，操作界面13设置在支架10的合适高度，便于操作人员操作，完成对整个设备的设置。

进一步的，支架10的外侧面设有扶手12。具体的说是，支架10远离待取样棉包1的一侧设有扶手12，通过扶手12，可以直接将本装置进行移动，方便找到待取样棉包。

进一步的，底座9面对待取样棉包1一侧设有限位臂3。通过限位臂3，可以正对棉包的位置将本装置推进，方便靠近待取样棉包，使得取样位置合适，便于取样。

进一步的，底座9设有轮子。其中，轮子分为设置在靠近待取样棉包1一侧的前轮2和远离待取样棉包1一侧的后轮8。通过轮子，可以实现本装置的移动，可以推动本装置去待取样棉包位置，而无需将待取样棉包搬到本装置面前，同时也方便调整本装置与待取样棉包之间的位置，操作十分方便，因为待取样棉包相对较重，搬动十分不便。当然，更省力的办法是，将轮子与动力装置相连，实现电力驱动，避免了人工的推动。另外，轮子上也可以设置制动开关，当找到合适位置后，可以将本装置制动，防止在取样过程中本装置移动而导致取样的不方便。

本实用新型还提供一种利用可移动式棉包及棉花自动取样装置进行取样的方法，包括如下步骤：

(1)将可移动式棉包及棉花自动取样装置推至待取样棉包1的一侧，当有限位臂1的情况，可以将限位臂1沿着待取样棉包1的外部边缘推进到合适的位置，将本装置固定。转动工位旋转台4，将工位台18上的棉花包装材料切割机构正对待取样棉包1，通过第一导轨28带动棉花包装材料切割机构上下移动，找到合适的高度，电机驱动工位旋转台4使其在移动导轨7上移动，使得棉花包装材料切割机构与待取样棉包形成合适距离，即切割刀21扎进待取样棉包1的外包装；

(2)通过电机驱动，将切割刀刀架23沿切割刀滑轨22移动，切割刀刀架23带动切割刀21对待取样棉包1的外包装进行切割；当切割刀刀架23从切割刀滑轨22的一端移动到另一端后，通过转轴26带动切割刀转盘24旋转90°，即切割刀底座20随着切割刀转盘24旋转90°，切割刀21随着切割刀刀架23再次从切割刀滑轨22的一端移动到另一端，完成对待取样棉包1外包装的开启，同时可以对待取样棉包1外包装进行取样；

(3)通过电机驱动，将工位台18沿移动导轨7后退一定距离，转动工位旋转台4，将工位台18的棉包捆扎材料剪断机构正对待取样棉包，通过第二导轨25带动棉包捆扎材料剪断机构上下移动，找到合适的高度，电机驱动工位旋转台4使其在移动导轨7上移动，使得棉包捆扎材料剪断机构与待取样棉包形成合适距离，棉包捆扎材料剪刀14的接近开关探测待取样棉包外部的棉包捆扎材料，通过转动剪刀转盘16，带动剪刀底座15转动，使得棉包捆扎材料剪刀14找到钢丝绳并且进行剪断，完成对待取样棉包的解开及对外包捆扎材料的取样；

(4)通过电机驱动，将工位台18沿移动导轨7后退一定距离，通过转动工位旋转台4，将棉花样品抓取机构正对被剪去外包装的棉包的位置，通过拨棉组件的拨棉板将外部的棉花拨开，抓棉机械手19伸入棉包内部，张开抓棉爪192抓取棉花，抓取后合上抓棉爪192通过伸缩组件194退出棉包，取得待检测的棉花样品。

所有的操作可以通过操作界面进行设定和控制，非常方便。

先进行切开外包装，后进行剪断棉包捆扎材料的目的是，在棉包捆扎材料的捆绑状态下，切割刀的切割更加顺畅，否则，如果先剪断钢丝绳的情况下，待取样棉包呈松散状态，不利于外包装的切割。

由于棉花包装材料切割机构、棉包捆扎材料剪断机构和棉花样品抓取机构往外突出的距离不一致，因此，需要通过移动导轨进行前后的移动，来调节与待取样棉包的距离。

本装置除了可以对于棉包和棉花取样外，还适用于类似于棉包形状的其他纺织原料的取样。