专利名称：用于拔纱的三维机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种更换环锭细纱机上纱管的设备，特别是涉及一种用于拔纱的三维机器人。
背景技术：
目前，新型环锭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环锭细纱机，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，使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，对旧式环锭细纱机进行自动化改造的需求十分紧迫。为了解决上述问题，业界也做了很多尝试，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，容易造成对设备的损坏，降低生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种拔纱效率高、不易对设备造成损坏的用于拔纱的三维机器人。本发明用于拔纱的三维机器人包括一个X轴机器杆臂、两个Y轴机器杆臂和一个 Z轴机器杆臂，两个所述Y轴机器杆臂的两端分别固定连接在落纱小车的顶部，两个Y轴机器杆臂相平行且都垂直于落纱小车的运动方向，两个Y轴机器杆臂上分别安装有一个可沿着其滑动的Y轴滑块，所述X轴机器杆臂的两端分别固定连接在两个Y轴滑块上，X轴机器杆臂平行于落纱小车的运动方向，χ轴机器杆臂上安装有可沿其滑动的χ轴滑块，所述χ轴滑块上固定连接有Z轴滑块，所述Z轴机器杆臂竖直设置与Z轴滑块相配合使Z轴滑块可相对其上下滑动，Z轴机器杆臂的一端与拔管机构的横梁固定连接，所述三维机器人上设置有驱动X轴滑块、Y轴滑块和Z轴机器杆臂运动的伺服电机。本发明用于拔纱的三维机器人采用三个相互垂直的机器杆臂带动拔管机构在空间内进行三维运动，从而可以使拔管机构将满纱管从纱锭上拔出。下面结合附图对本发明的用于拔纱的三维机器人作进一步说明。
图1为环锭纺智能落纱机中落纱小车的侧视图；图2为环锭纺智能落纱机中非同时拔管机构的主视图；图3为环锭纺智能落纱机中活动拔管装置的主视图；图4为环锭纺智能落纱机中活动拔管装置的侧视图；图5为环锭纺智能落纱机中固定拔管装置的俯视图6为本发明用于拔纱的三维机器人的主视图7为本发明用于拔纱的三维机器人的俯视图8为本发明用于拔纱的三维机器人的侧视图9为环锭纺智能落纱机中滑动装置的主视图10为环锭纺智能落纱机中滑动装置的侧视图11为环锭纺智能落纱机中推进小车的侧视图12为环锭纺智能落纱机中推进小车的后视图13为图11中A-A方向剖面图14为环锭纺智能落纱机中滚动辊与柱状轮的联动结构示意图
图15为图11中B向局部视图16为环锭纺智能落纱机中输管轮的主视图。
具体实施例方式如图1所示，环锭纺智能落纱机包括落纱小车1，落纱小车1内装有接纱筐3，接纱筐3的底部与落纱小车1之间设置有防震垫31，用于缓冲纱管10落下时对落纱小车1产生的冲击。落纱小车1通过滑动装置安装在环锭细纱机2的一侧，滑动装置用于使落纱小车 1沿着环锭细纱机2的长度方向平行运动。落纱小车1靠近环锭细纱机2的一侧还装有两个摩擦轮11，摩擦轮11与安装在环锭细纱机2下部的辅轨道21相接触。落纱小车1底部远离环锭细纱机2的一侧装有万向轮12。落纱小车1的上方安装有三维机器人4，三维机器人4的活动臂上固定安装有非同时拔管机构5，三维机器人4用于带动非同时拔管机构5 在空间三维方向上运动。如图2和图5所示，非同时拔管机构5包括横梁51，横梁51靠近环锭细纱机2的一侧固定装有两个固定拔管装置52，每个固定拔管装置52包括一个连接块53和一个机器手M，连接块53固定连接在横梁51上，机器手M固定连接在连接块53上，两个固定拔管装置52之间还并排设置有至少一个活动拔管装置55。结合图3和图4所示，活动拔管装置 55包括固定连接在横梁51顶面的上限位板56和固定连接在横梁51底面的下限位板57， 上限位板56和下限位板57之间固定连接有纵向滑轨58，纵向滑轨58上设置有可沿其上下滑动的纵向滑块59，纵向滑块59与下限位板57之间设置有复位弹簧60，纵向滑块59上固定连接有机器手M，机器手M采用筒形充放气胶囊M’用于抓放纱管10。机器手M还可以采用张合式机械手。下限位板57的底部装有调节螺栓13，调节螺栓13的上端与复位弹簧60的下端相连接，通过旋转调节螺栓13可以对复位弹簧60的回复力进行调节。在本实施方式中，活动拔管装置55的数量为8个，8个活动拔管装置55均勻分布在两个固定拔管装置52之间，固定拔管装置52与紧邻的活动拔管装置55的中心距与相邻两个活动拔管装置阳的中心距相等，且该中心距与环锭细纱机2上相邻两个纱管10的中心距相等，8个活动拔管装置55中下限位板57的上端面的高度从位于中间的两个活动拔管装置阳开始向两侧依次等距降低。如果活动拔管装置55为一个时，该活动拔管装置55与两个固定拔管装置52的中心距相等，且该中心距与环锭细纱机2上相邻两个纱管10的中心距相等。结合图6至图8所示，本发明用于拔纱的三维机器人包括一个X轴机器杆臂41、两个Y轴机器杆臂42和一个Z轴机器杆臂43，两个Y轴机器杆臂42的两端分别固定连接在落纱小车1的顶部，两个Y轴机器杆臂42相平行且都垂直于落纱小车1的运动方向，两个 Y轴机器杆臂42上分别安装有一个可沿着其滑动的Y轴滑块44，X轴机器杆臂41的两端分别固定连接在两个Y轴滑块44上，X轴机器杆臂41平行于落纱小车1的运动方向，X轴机器杆臂41上安装有可沿其滑动的X轴滑块45，X轴滑块45上固定连接有Z轴滑块46，Z 轴机器杆臂43竖直设置与Z轴滑块46相配合使Z轴滑块46可相对其上下滑动，Z轴机器杆臂43的一端与横梁51固定连接，三维机器人4上设置有驱动X轴滑块45、Y轴滑块44 和Z轴机器杆臂43运动的伺服电机。结合图9和图10所示，滑动装置包括上导轮61、上导轨62、行走驱动电机63、齿轮 64和齿条65，上导轨62通过轨道支座66水平安装在环锭细纱机2的一侧，齿条65固定安装在上导轨62的下部，落纱小车1靠近环锭细纱机2的一侧安装有两块导轮固定板67，每块导轮固定板67上安装有两个上导轮61，上导轮61位于上导轨62的上方且与上导轨62 相配合，其中一块导轮固定板67上开设有轴孔68，行走驱动电机63安装在落纱小车1内， 行走驱动电机63的输出轴穿过轴孔68与齿轮64相连接，齿轮64与行走驱动电机63的输出轴之间装有离合器，齿轮64位于齿条65的下方且与齿条65相啮合。行走驱动电机63可以带动齿轮64转动，在齿轮64和齿条65的啮合作用下，上导轮61能够沿着上导轨62滚动，从而实现落纱小车1相对环锭细纱机2平行运动。滑动装置除上述实施方式以外，还可以附加下导轮和下导轨，下导轨通过轨道支座66水平安装在上导轨62的下方，每个导轮固定板67上安装有两个可上下滑动的导轮滑块，导轮滑块的下端与导轮固定板67之间安装有弹簧垫，每个导轮滑块上安装有一个下导轮，下导轮位于下导轨的下方且与下导轨相配合。采用双导轨可以增加落纱小车1运行的稳定性。落纱小车1内还装有控制系统、定位系统和检测系统，定位系统包括设置在落纱小车1上的光电传感器和设置在轨道支座66上的定位器，定位系统用于将落纱小车1的位置信号传送给控制系统，检测系统包括分别设置在X轴机器杆臂41、Y轴机器杆臂42和Z 轴机器杆臂43上的限位开关，检测系统将三维机器人4的位置信号传送给控制系统，控制系统用于控制行走驱动电机63和三维机器人4上的伺服电机。如图11和图12所示，自动输管、排管及插管装置包括推进小车7，推进小车7设置在环锭细纱机2的一侧，推进小车7的顶部安装有与环锭细纱机2长度方向垂直的水平滑轨71，水平滑轨71上设置有水平滑块72，水平滑块72上端固定安装有可移动支架8，推进小车7内安装有与水平滑轨71相平行的电动气缸73，电动气缸73的活塞杆74通过连杆 75与可移动支架8相连接，可移动支架8的顶部安装有空纱管箱9。结合图13和图14所示，空纱管箱9的底部设有空纱管架91，空纱管架91内设有纱管通道92，纱管通道92的宽度大于纱管10的直径且小于纱管10直径的两倍，纱管通道 92的两侧分别设有一个滚动辊轴93，滚动辊轴93上分别套装有一个滚动辊94，纱管通道 92的一侧还设有第一电机95，第一电机95的输出轴上装有柱状轮96，柱状轮96与滚动辊 94的轴线相平行，滚动辊轴93的两端分别连接有摆杆97，两个相邻摆杆97的外端通过第一连杆98相连接，第一连杆98的一端与第二连杆99的一端相连接，第二连杆99的另一端铰接在柱状轮96的端面上，纱管通道92的下端与弧形输排管通道81的上端相连通，弧形输排管通道81包括弧形支撑板82和弧形支撑杆83，弧形支撑板82用于支撑纱管10的底端，弧形支撑杆83用于支撑纱管10的侧面。可移动支架8内还装有第二电机88，第二电机88的输出端装有输管轮89，结合图16所示，输管轮89的轮缘处设有若干弧形拨片90， 输管轮89位于弧形输排管通道81的一侧，且输管轮89靠近弧形输排管通道81 —侧的转动方向与纱管10下落的方向相同。结合图15所示，弧形输排管通道81的下端设有弧形拦位杆84，弧形拦位杆84内设有用于压紧纱管10的限位簧片85，弧形拦位杆84和限位簧片85构成了用于使纱管10 保持竖直状态的预插管机构86，预插管机构86的上方设置有电磁式打管器87，电磁式打管器87安装在可移动支架8上。推进小车7靠近环锭细纱机2 —侧还装有检测纱锭22的光电传感器76，自动输管、排管及插管装置还包括插管控制系统，光电传感器76将检测到的纱锭22的信号传送到插管控制系统内，插管控制系统用于控制电磁式打管器87向下击打纱管10和复位。环锭纺智能落纱机的工作过程如下将落纱小车1从环锭细纱机2 —侧的平台推入上导轨62，通过上导轮61和上导轨62的相互配合使落纱小车1挂靠在环锭细纱机2上。此时，落纱小车1悬空，以避免高低不平的地面对落纱过程的影响。落纱小车1上的光电传感器和设置在轨道支座66上的定位器确认落纱小车1的初始位置后，控制系统启动行走驱动电机63，行走驱动电机63驱动齿轮64运转，齿轮64沿齿条65移动，并带动上导轮61沿着上导轨62运转，使落纱小车 1沿环锭细纱机2的长度方向移动。当定位系统检测到落纱小车1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，行走驱动电机63停止工作，落纱小车1停止前进，此时，控制系统启动Y轴机器杆臂42上的伺服电机，驱动Y轴滑块44向环锭细纱机2靠近，同时启动Z轴机器杆臂43上的伺服电机，驱动Z轴机器杆臂43下降，到达非同时拔管机构5可以进行拔管的位置，非同时拔管机构5上的筒形充放气胶囊54’充气夹持住固定于纱锭22上的纱管10，然后，Z轴机器杆臂43上升，将筒形充放气胶囊54’夹持的纱管10拔出，当纱管10到达即将离开纱锭22的位置时，为了避免纱管10碰到环锭细纱机 2的纺纱架，Y轴滑块44向远离环锭细纱机2的方向移动，此时纱管10做弧线上升运动，当纱管10完全离开纱锭22时，控制系统启动行走驱动电机63驱动落纱小车1继续运行。同时，三维机器人4向远离环锭细纱机2的方向移动，当纱管10到达接纱筐3上方时，筒形充放气胶囊54’放气松开纱管10，使纱管10落入接纱筐3内，完成落纱任务。然后X轴滑块 45沿X轴机器杆臂41向落纱小车1的运行方向移动，同时Y轴滑块44靠近环锭细纱机2， 为下一次拔管做准备。如此轮回工作，直到环锭细纱机2上所有的纱管10拔完为止，在环锭细纱机2的另一端平台上卸下落纱小车1。由于活动拔管装置55上下限位板57上端面的高度不同，在横梁51提升过程中，靠近中间的活动拔管装置55先将两个纱管10拔出，在横梁51不断上升过程中，从中间向两侧的活动拔管装置55依次拔出相应纱管10，非同时拔管机构5的特殊结构使三维机器人4用较小的提升力在一个提升周期内拔出较多的纱管 10，减小对纱锭22的径向振动的同时提高了拔纱效率。自动输管、排管及插管装置的推进小车7沿着环锭细纱机2装有纱锭22的一侧平行移动，同时电动气缸73通过活塞杆推动可移动支架8沿水平导轨滑动进入到其插管工作位置，第一电机95启动后，驱动两个滚动辊94轴心的摆杆97往复摆动，阻挡有可能脱离滑落方向的空纱管10，使空纱管10从空纱管支架中的纱管通道92滑落到弧形输排管通道 81中，而不会脱离滑落的方向造成卡管的问题，并在该弧形输排管通道81的限制下逐步倾斜下滑，直到进入弧形拦位杆84和限位簧片85构成的用于使纱管10保持竖直状态的预插管机构86中，同时，第二电机88驱动推进轮旋转使空纱管10卡在预插管机构86内防止空纱管10掉落，随后当推进小车7上的光电传感器检测到无空纱管的纱锭22时，将该信号传送到插管控制系统，插管控制系统操纵电磁式打管器87在空纱管10的中心线对准纱锭22 的中心线时将空纱管10准确插入到纱锭22上，插入后插管控制系统的发出复位指令使电磁式打管器87移回打管前的位置。由此实现了自动化完成空纱管的输管、排管以及插管的操作，避免了出现卡管和掉管现象，提高了生产效率，并且减轻了过分依赖人工的劳动强度。而且能达到48秒完成240锭插管动作，比目前每秒最多能够完成1锭插管的落纱速度更快。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。工业实用性环锭纺智能落纱机可以实现对环锭细纱机上满纱管的自动拔纱，还可以将空纱管自动输排管并且插装在环锭细纱机的空纱锭上，大大提高了环锭细纱机的生产效率，降低了拔纱和插管过程中对设备的损坏，而且其可以在现有的旧式环锭细纱机基础上进行改造，因此具有很大的市场前景和很强的工业实用性。
权利要求
1. 一种用于拔纱的三维机器人，其特征子在于包括一个X轴机器杆臂(41)、两个Y轴机器杆臂G2)和一个Z轴机器杆臂(43)，两个所述Y轴机器杆臂02)的两端分别固定连接在落纱小车(1)的顶部，两个Y轴机器杆臂0 相平行且都垂直于落纱小车(1)的运动方向，两个Y轴机器杆臂0 上分别安装有一个可沿着其滑动的Y轴滑块(44)，所述X 轴机器杆臂Gl)的两端分别固定连接在两个Y轴滑块G4)上，X轴机器杆臂Gl)平行于落纱小车(1)的运动方向，X轴机器杆臂Gl)上安装有可沿其滑动的X轴滑块(45)，所述 X轴滑块0 上固定连接有Z轴滑块06)，所述Z轴机器杆臂竖直设置与Z轴滑块 (46)相配合使Z轴滑块06)可相对其上下滑动，Z轴机器杆臂的一端与拔管机构的横梁(51)固定连接，所述三维机器人(4)上设置有驱动X轴滑块GO、Y轴滑块G4)和Z 轴机器杆臂G3)运动的伺服电机。
全文摘要
本发明用于拔纱的三维机器人涉及一种用于更换环锭细纱机上纱管的设备。其目的是为了提供一种拔纱效率高、不易对设备造成损坏的用于拔纱的三维机器人。本发明包括X轴机器杆臂、Y轴机器杆臂和Z轴机器杆臂，两个Y轴机器杆臂的两端分别固定连接在落纱小车的顶部，两个Y轴机器杆臂上分别安装有一个可沿着其滑动的Y轴滑块，X轴机器杆臂的两端分别固定连接在两个Y轴滑块上，X轴机器杆臂上安装有可沿其滑动的X轴滑块，X轴滑块上固定连接有Z轴滑块，Z轴机器杆臂竖直设置与Z轴滑块相配合使Z轴滑块可相对其上下滑动，Z轴机器杆臂的一端与拔管机构的横梁固定连接，三维机器人上设置有驱动X轴滑块、Y轴滑块和Z轴机器杆臂运动的伺服电机。
文档编号D01H9/10GK102560765SQ20121001432
公开日2012年7月11日 申请日期2010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