专利名称：一种自动落纱装置的制作方法
技术领域：
本发明属于纺纱设备技术领域，涉及一种用于细纱机的落纱装置，具体涉及一种
自动落纱装置。
背景技术：
目前，新型细纱机开始采用整体落纱等自动落纱技术，而我国纺纱厂中大量使用 的旧式细纱机，大多仍然采用人工落纱。由于满纱管与锭子之间的配合十分紧密，落纱时， 需用很大的力才能将满纱管拔下，造成人工落纱的工作强度很高，劳动成本增加，生产效率 低下。因此，对旧式落纱机进行自动化改造的需求十分紧迫。 为了解决上述问题，国内也做了很多尝试，比如采用预拔二次拔纱和振动拔纱等 方法，而这些方法中采用的拔纱装置在拔纱过程中出现了对锭子产生径向力、容易碰撞锭 子、不易检测落纱漏纱和拔纱速度低等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动落纱装置，用于旧式细纱机落纱，在降低工作强度， 提高生产效率的同时，避免了对锭子产生径向力、容易碰撞锭子、不易检测落纱漏纱和拔纱 速度低的问题。 本发明的技术方案是这样实现的一种自动落纱装置，包括落纱小车6，落纱小车 6的一侧壁外侧并排固接有两块小轮固定板14，其中一块小轮固定板14上加工有一安装孔 31，每块小轮固定板14上分别并排安装有两个第一小轮15，每块小轮固定板14上还分别并 排安装有两个第二小轮18，第二小轮18位于第一小轮15的下方，第二小轮18通过弹性滑 块21与小轮固定板14相连接，弹性滑块21的下面设置有弹簧垫22，落纱小车6内安装有 伺服电机IO，伺服电机10与齿轮20相连接，齿轮20自安装孔31伸出落纱小车6外，
齿轮20与齿条19啮合，并可沿齿条19移动，齿条19固接于第一轨道16的下端 面，第一轨道16与主轨道支持架7固定连接，第一轨道16的下方、主轨道支持架7上还固 接有与第一轨道16平行的第二轨道17，第一小轮15位于第一轨道16的上端面，并可沿第 一轨道16移动，第二小轮18位于第二轨道17的下端面，并可沿第二轨道17移动，
落纱小车6的顶部设置有三维机器人5，三维机器人5通过连接板4与非同时拔管 机构3相连接， 三维机器人5上安装有限位开关，落纱小车6上与小轮固定板14同侧安装有光电 传感器，该光电传感器位于朝向落纱小车6运行方向的一端，轨道支持架7上等距安装有定 位器，该定位器与位置定位系统相连接，伺服电机10和三维机器人5分别与控制系统相连 接，三维机器人5还与检测系统相连接。 所述的三维机器人5包括平行设置的两Y轴机器杆臂26，两Y轴机器杆臂26上分 别设置有可沿Y轴机器杆臂26移动的Y轴滑块28，两Y轴机器杆臂26之间设置有X轴机 器杆臂27， X轴机器杆臂27的两端分别与两Y轴滑块28固接，X轴机器杆臂27上固接有
4可沿X轴机器杆臂27移动的X轴滑块24， X轴滑块24上固接有Z轴固定滑块25， Z轴固 定滑块25与可沿Z轴固定滑块25上下移动的Z轴机器杆臂23相连接，X轴机器杆臂27、 Y轴机器杆臂26和Z轴机器杆臂23上分别安装有交流伺服电机，Z轴机器杆臂23与连接 板4相连接。 所述的非同时拔管机构3包括横梁43，横梁4)的一个侧面上并排设置有两个固定 机构44，两固定机构44之间并排设置有至少一个可调节机构45， 所述可调节机构45包括分别固接于横梁43顶面和底面的上限位板32与下限位 块36，上限位板32和下限位块36之间固接有滑轨34，滑轨34上设置有可沿滑轨34上下 移动的滑块33，滑块33与下限位块36之间设置有弹簧35，滑块33与机器手39固接，按可 调节机构45距横梁43中心线的距离，由远及近可调节机构45中下限位块36的高度依次 等距升高，具有相同高度下限位块36的可调节机构45相对于横梁43的中心线对称设置，
所述固定机构44包括固接于横梁43侧面的连接块42，连接块42与机器手39固 接。 落纱小车6上与小轮固定板14同侧安装有两个摩擦轮9，两摩擦轮9并排设置，且
位于小轮固定板14的下方，两摩擦轮9分别与辅轨道8相接触。 所述的第一小轮15采用带轴承的V形槽小轮。 所述第一轨道16的上端面为凸出的V形。 所述第二小轮18采用带轴承的V形槽小轮。 所述第二轨道17的下端面为凸出的V形。 所述伺服电机10与齿轮20之间设置有离合器。 本发明自动落纱装置采用三维机器人，实现自动落纱，采用非同时拔管机构降低 了电机的负载强度，落纱小车运动与机器人并行作业縮短拔管时间，落纱装置运行平稳，定 位精确，在落纱过程中，不会对锭子产生径向力，也不会碰撞锭子，拔纱速度快，并容易检测 落纱漏纱的情况。
图1是本发明自动落纱装置的结构示意图。 图2是图1中P处的局部放大图。 图3是图2的右视图。 图4是图2的俯视图。 图5是本发明自动落纱装置中落纱小车的运行轨道与落纱小车的连接结构示意 图。 图6是本发明自动落纱装置中三维机器人的结构示意图。 图7是图6的俯视图。 图8是图6的左视图。 图9是本发明自动落纱装置中非同时拔管机构的结构示意图。 图10是本发明自动落纱装置的非同时拔管机构中可调节机构的结构示意图。 图11是图10的左视图。 图12是图11的俯视图。
图13是本发明自动落纱装置的非同时拔管机构中固定机构的结构示意图。
图中，l.细纱机，2.纱管，3.非同时拔管机构，4.连接板，5.三维机器人，6.落纱 小车，7.主轨道支持架，8.辅轨道，9.摩擦轮，IO.伺服电机，ll.接纱筐，12.防震垫，13.万 向轮，14小轮固定板，15.第一小轮，16.第一轨道，17.第二轨道，18.第二小轮，19.齿条， 20.齿轮，21.弹性滑块，22.弹簧垫，23.Z轴机器杆臂，24.X轴滑块，25. Z轴固定滑块，26.Y 轴机器杆臂，27.X轴机器杆臂，28.Y轴滑块，29.纱锭支持架，30.托架，31.安装孔，32.上 限位板，33.滑块，34.滑轨，35.弹簧，36.下限位块，37.调节螺栓，38.连接板，39.机器手， 40.通气管，41.充放气胶囊，42.连接块，43.横梁，44.可调节机构，45.固定机构。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。 如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明的一种自动落纱装置，包括落纱小车6， 落纱小车6 —个侧壁外侧并排固接有两块小轮固定板14，其中一块小轮固定板14上加工 有一安装孔31，每块小轮固定板14上分别加工有四个通孔，该四个通孔分为上下两排，每 排两个，上排的两个通孔中分别安装有第一小轮15，下排的两个通孔为竖直的条形孔，该两 个条形孔内从上往下依次设置有弹性滑块21和弹簧垫22，两弹性滑块21内分别安装有第 二小轮18，第一小轮15和第二小轮18均采用带轴承的V形槽小轮。落纱小车6的底面外 侧安装有万向轮13。落纱小车6安装有小轮固定板14的侧壁下部并排设置有两个摩擦轮 9，摩擦轮9与固定于细纱机1侧面的辅轨道8相接触。落纱小车6的底面上设置有防震垫 12，防震垫12上放置有接纱筐11。落纱小车6的顶部设置有三维机器人5，三维机器人5 与连接板4相连接，连接板4与非同时拔管机构3相连接。 本自动落纱装置还包括固接于细纱机1纱锭支持架29下端的托架30，托架30上 固接有主轨道支持架7，主轨道支持架7背离细纱机1的一侧分别固接有沿细纱机1长度方 向设置的第一轨道16和第二轨道17，第一轨道16和第二轨道17上下平行设置，第一轨道 16的上端面和第二轨道17的下端面分别为凸出的V形，并分别与第一小轮15和第二小轮 18上的V形槽相对应，第一轨道16的下端面设置有齿条19。第一小轮15与第一轨道16 的上端面相接触，第二小轮18与第二轨道17的下端面相接触。 安装孔31内设置有法兰，该法兰内设置有齿轮轴，该齿轮轴的一端与齿轮20固 接，齿轮20与齿条19啮合，齿轮轴的另一端与离合器相连接，该离合器与固接于落纱小车 6内壁的伺服电机10相连接。 第一轨道16和第二轨道17的端部分别设置有楔形导向轨道，便于落纱小车6推 入，并挂靠在轨道上。 弹性垫22用于支持弹性滑块21，使得第一小轮15和第二小轮18与轨道紧密配 合。防震垫12用于缓冲下落的纱管2对落纱小车6的冲击力。 落纱小车6上与小轮固定板14同侧安装有光电传感器，该光电传感器位于朝向落 纱小车6运行方向的一端，轨道支持架7上等距安装有至少一个定位器，相邻两定位器之间 的距离为落纱小车的一次拔纱过程行走位移。定位器与位置定位系统相连接。
如图6、图7和图8所示，本发明自动落纱装置中三维机器人5的结构，包括平行设 置的两Y轴机器杆臂26， Y轴机器杆臂26与第一轨道16相垂直，两Y轴机器杆臂26上分别设置有可沿Y轴机器杆臂26移动的Y轴滑块28，两Y轴机器杆臂26之间设置有X轴机 器杆臂27， X轴机器杆臂27与Y轴机器杆臂26相垂直，X轴机器杆臂27的两端分别与两Y 轴滑块28固接，X轴机器杆臂27上固接有可沿X轴机器杆臂27移动的X轴滑块24， X轴 滑块24上固接有Z轴固定滑块25， Z轴固定滑块25与Z轴机器杆臂23相连接，Z轴机器 杆臂23可沿Z轴固定滑块25上下移动。Z轴机器杆臂23与连接板4相连接，X轴机器杆 臂27、 Y轴机器杆臂26和Z轴机器杆臂23上分别安装有交流伺服电机。
X轴机器杆臂27、Y轴机器杆臂26和Z轴机器杆臂23端部分别安装有限位开关， 对三维机器人5的运动位置进行限位。 伺服电机10和三维机器人5分别与控制系统相连接，三维机器人5还与检测系统 相连接。 如图9所示，本发明自动落纱装置中非同时拔管机构3的结构，包括横梁43，横梁 43的同一侧面并排固接有两个固定机构44，两固定机构44之间的横梁43上并排固接有至 少一个可调节机构45，相邻两可调节机构45之间的中心距相同，该中心距为细纱机1相邻 两纱锭之间的中心距；两固定机构44与相邻可调节机构45之间的中心距也等于细纱机1 相邻两纱锭之间的中心距。 如图10、图ll和图12所示，本发明自动落纱装置非同时拔管机构3中可调节机构 45的结构，包括分别固接于横梁43顶面和底面的上限位板32与下限位块36，上限位板32 和下限位块36分别沿横梁43的顶面和底面同向伸出，并超出横梁43的一个侧面，上限位 板32和下限位块36之间固接有竖直设置的滑轨34，滑轨34上设置有滑块33，滑块33可 沿滑轨34上下移动，滑块33与下限位块36之间设置有弹簧35，下限位块36上加工有与弹 簧35同轴的螺孔，该螺孔内安装有螺栓37，螺栓37与弹簧35的下端相接触。滑块33背离 横梁43的一侧固接有连接板38，连接板38与机器手39固接，机器手39采用竖直设置的筒 形的充放气胶囊41，机器手39的气口通过通气管40与气体输送装置相通。
可调节机构45的数量为偶数，根据可调节机构45的安装位置距横梁43中心线之 间的距离，由远及近下限位块36的高度依次等距升高，下限位块36高度相同的可调节机构 45相对于横梁43的中心线对称设置。 如图13所示，本发明自动落纱装置非同时拔管机构3中固定机构44的结构，包括
固接于横梁43侧面的连接块42，连接块42与机器手39固接，机器手39采用筒形的充放气
胶囊41，机器手39的气口通过通气管40与气体输送装置相通。 机器手39采用充放气胶囊41或电机驱动的多块张合式机械手。 上限位板32能保证拔管初始时，各可调节机构45中的机器手39在弹簧35的作
用下处于同一水平线上。 下限位块36用于支撑弹簧35，通过调节螺栓37可以微调弹簧35对滑块33的支 撑力。不同高度的下限位块36使得滑块33具有不同的行程，横梁43上升时，可调节机构 45中的机器手39相对于横梁43作不同行程的下移，实现不同时刻起拔锭子。
横梁43上布置的可调节机构45和固定机构44数量总和为N(N > 3)，其中，固定 机构44的数量为M(M = 1或2)，则可调节机构45的数量为N-M。可调节机构45中的滑轨 34与滑块33配合实现机器手39作微小的上下移动。 三维机器人5采用X轴、Y轴和Z轴的机器杆臂独立运动，沿X轴机器杆臂27的运动与落纱小车6的行进方向一致，使非同时拔管机构3沿细纱机1移动；沿Y轴机器杆臂 26的运动能实现非同时拔管机构3在水平面内远离或靠近细纱机l，Z轴机器杆臂23的运 动实现非同时拔管机构3沿垂直方向运动。Z轴与Y轴联合运动，实现非同时拔管机构3拔 起纱管2过程的曲线轨迹。非同时拔管机构3实现了非同时拔起N(N〉3)个纱管2，避免 了同时拔起N个纱管2带来的峰值负荷，实现了持续利用很小的驱动力(拔1 2纱管力) 起拔N个纱管2，达到了省力的目的。 三维机器人5采用升降力平衡设计，使得小功率电机能够承担较大的过力矩，实 现了小驱动单元，具有大落纱力的目的。 本自动落纱装置采用多路光电传感器对落纱小车6的起始位置、中间位置和行程 进行定位，并对非同时拔管机构3的拔纱过程进行检测。通过控制系统判断非同时拔管机 构3的拔纱过程是否顺利完成等中间功能的实现，判断拔纱过程中发生的故障，实现职能 检测，同时控制落纱小车6的行走和三维机器人5各个坐标的行走配合。
本发明自动落纱装置的工作过程 将落纱小车6从细纱机1一侧的平台推入主、辅轨道，通过主轨道端部安装的楔形 导向轨道使落纱小车6挂靠在轨道上。此时，落纱小车6悬空，以避免高低不平的地面对落 纱过程的影响。光电传感器与位置定位系统确认落纱小车6的初始位置后，控制系统启动 伺服电机10，伺服电机10驱动齿轮20运转，齿轮20沿齿条19移动，并带动第一小轮15和 第二小轮18运转，使落纱小车6沿轨道移动。开始时X轴滑块24位于X轴机器杆臂27的 中部位置；当位置定位系统检测到落纱小车6处于工作位置时，将检测到的信号传输至控 制系统，控制系统发出指令，伺服电机10停止工作，落纱小车6停止前进，此时，控制系统启 动Y轴机器杆臂26上的电机，驱动Y轴滑块28向细纱机1靠近，同时启动Z轴机器杆臂23 上的电机，驱动Z轴机器杆臂23下降，并到达非同时拔管机构3可以进行拔管的位置，非同 时拔管机构3的机器手39夹持住固定于纱锭支持架29上的纱管2，之后，Z轴机器杆臂23 上升，将机器手39夹持的纱管2拔出，当纱管2到达即将离开纱锭的位置时，为了避免纱管 2碰到细纱机1的纺纱架，Y轴滑块28向远离细纱机1的方向移动，此时纱管2做弧线上升 运动，当纱管2完全离开纱锭时，控制系统启动伺服电机10，齿轮20驱动落纱小车6运行， 同时，三维机器人5向远离细纱机1的方向移动，当纱管2到达接纱筐11上方时，机器手39 松开，使纱管2落入接纱筐11内，完成落纱任务。然后X轴滑块24沿X轴机器杆臂27向 落纱小车6的运行方向移动，同时Y轴滑块28靠近细纱机1，为下一次拔管做准备。落纱 小车6到达下一工段时，X轴滑块24同时或先于落纱小车6停止在X轴机器杆臂27朝向 落纱小车6运行方向的一端，开始新一轮的作业。下一轮工作与上次不同的是X轴滑块24 由X轴机器杆臂27朝向落纱小车6运行方向的一端运动到X轴机器杆臂27背离落纱小车 6运行方向的一端。如此轮回工作，直到所有细纱机1的纱管2拔完为止，在细纱机1的另 一端平台上卸下落纱小车。 本发明自动落纱装置瞬间拔起少量纱管，减小了拔纱峰值力；具有安装简便、精确 定位、落纱平稳和快速省力的特点，容易实现标准化。
权利要求
一种自动落纱装置，包括落纱小车(6)，其特征在于，落纱小车(6)的一侧壁外侧并排固接有两块小轮固定板(14)，其中一块小轮固定板(14)上加工有一安装孔(31)，每块小轮固定板(14)上分别并排安装有两个第一小轮(15)，每块小轮固定板(14)上还分别并排安装有两个第二小轮(18)，第二小轮(18)位于第一小轮(15)的下方，第二小轮(18)通过弹性滑块(21)与小轮固定板(14)相连接，弹性滑块(21)的下面设置有弹簧垫(22)，落纱小车(6)内安装有伺服电机(10)，伺服电机(10)与齿轮(20)相连接，齿轮(20)自安装孔(31)伸出落纱小车(6)外，齿轮(20)与齿条(19)啮合，并可沿齿条(19)移动，齿条(19)固接于第一轨道(16)的下端面，第一轨道(16)与主轨道支持架(7)固定连接，第一轨道(16)的下方、主轨道支持架(7)上还固接有与第一轨道(16)平行的第二轨道(17)，第一小轮(15)位于第一轨道(16)的上端面，并可沿第一轨道(16)移动，第二小轮(18)位于第二轨道(17)的下端面，并可沿第二轨道(17)移动，落纱小车(6)的顶部设置有三维机器人(5)，三维机器人(5)通过连接板(4)与非同时拔管机构(3)相连接，三维机器人(5)上安装有限位开关，落纱小车(6)上与小轮固定板(14)同侧安装有光电传感器，该光电传感器位于朝向落纱小车(6)运行方向的一端，轨道支持架(7)上等距安装有定位器，该定位器与位置定位系统相连接，伺服电机(10)和三维机器人(5)分别与控制系统相连接，三维机器人(5)还与检测系统相连接。
2. 按照权利要求l所述的自动落纱装置，其特征在于，所述的三维机器人(5)包括平行 设置的两Y轴机器杆臂(26)，两Y轴机器杆臂(26)上分别设置有可沿Y轴机器杆臂(26) 移动的Y轴滑块(28)，两Y轴机器杆臂(26)之间设置有X轴机器杆臂(27)，X轴机器杆臂 (27)的两端分别与两Y轴滑块(28)固接，X轴机器杆臂(27)上固接有可沿X轴机器杆臂 (27)移动的X轴滑块(24)，X轴滑块(24)上固接有Z轴固定滑块(25)，Z轴固定滑块(25) 与可沿Z轴固定滑块(25)上下移动的Z轴机器杆臂(23)相连接，X轴机器杆臂(27)、Y轴 机器杆臂(26)和Z轴机器杆臂(23)上分别安装有交流伺服电机，Z轴机器杆臂(23)与连 接板(4)相连接。
3. 按照权利要求l所述的自动落纱装置，其特征在于，所述的非同时拔管机构(3)包括 横梁(43)，横梁(43)的一个侧面上并排设置有两个固定机构(44)，两固定机构(44)之间 并排设置有至少一个可调节机构(45)，所述可调节机构(45)包括分别固接于横梁(43)顶面和底面的上限位板(32)与下限 位块(36)，上限位板(32)和下限位块(36)之间固接有滑轨(34)，滑轨(34)上设置有可沿 滑轨(34)上下移动的滑块(33)，滑块(33)与下限位块(36)之间设置有弹簧(35)，滑块 (33)与机器手(39)固接，按可调节机构(45)距横梁(43)中心线的距离，由远及近可调节 机构(45)中下限位块(36)的高度依次等距升高，具有相同高度下限位块(36)的可调节机 构(45)相对于横梁(43)的中心线对称设置，所述固定机构(44)包括固接于横梁(43)侧面的连接块(42)，连接块(42)与机器手 (39)固接。
4. 按照权利要求1、2或3所述的自动落纱装置，其特征在于，落纱小车(6)上与小轮固 定板(14)同侧安装有两个摩擦轮(9)，两摩擦轮(9)并排设置，且位于小轮固定板(14)的下方，两摩擦轮(9)分别与辅轨道(8)相接触。
5. 按照权利要求1、2或3所述的自动落纱装置，其特征在于，所述的第一小轮(15)采 用带轴承的V形槽小轮。
6. 按照权利要求1、2或3所述的自动落纱装置，其特征在于，所述第一轨道(16)的上 端面为凸出的V形。
7. 按照权利要求1、2或3所述的自动落纱装置，其特征在于，所述第二小轮(18)采用 带轴承的V形槽小轮。
8. 按照权利要求1、2或3所述的自动落纱装置，其特征在于，所述第二轨道(17)的下 端面为凸出的V形。
9. 按照权利要求1、2或3所述的自动落纱装置，其特征在于，所述伺服电机(10)与齿 轮(20)之间设置有离合器。
全文摘要
一种自动落纱装置，包括侧壁外侧并排固接有两小轮固定板和光电传感器的落纱小车，两小轮固定板上分别安装有第一小轮和固接于弹性滑块的第二小轮，落纱小车内安装有与齿轮相连接的伺服电机，齿轮与齿条啮合，并可沿齿条移动，齿条固接于第一轨道的下端面，第一轨道与安装有定位器的主轨道支持架固接，主轨道支持架上固接有第二轨道，第一小轮和第二小轮分别位于第一轨道和第二轨道相接，落纱小车顶部设置有分别与控制系统和检测系统相连接的三维机器人，三维机器人与非同时拔管机构相连接，三维机器人上安装有限位开关。本发明自动落纱装置瞬间拔起少量纱管，减小了拔纱峰值力，安装简便、定位精确、落纱平稳，容易实现标准化。
文档编号D01H9/10GK101701385SQ200910218809
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者于庆广, 安鹿颖, 宋琳, 王志豪, 王腊保, 索双富, 阮运松, 陈山 申请人:清华大学;铜陵市松宝机械有限公司