用于捻线机的自动化上纱系统的制作方法

本发明涉及捻线机领域，尤其是涉及一种用于捻线机的自动化上纱系统。

背景技术：

轮胎帘子线、地毯丝等加捻设备采用两股或多股加捻技术，为了提高产能、节省占地空间，通常将外纱放置在设备上方的纱架上。而帘子线、地毯丝的原丝卷装较重，一般在5~15kg，并且单台捻线机工位数量也比较多，因此上纱工作给操作者带来了繁重的体力劳动。另外，在捻线生产中，生产效率需要给捻线机持续供纱得以保证，避免因更换原丝卷装导致的纺纱终止从而影响生产效率。所以，为了既能减轻操作者劳动强度，又能保证持续纺纱、提高生产效率，设计了这种适用于多工位捻线机纱架的自动化上纱系统。

专利cn110485006a中一种加捻机机器人智能上丝系统，采用机器人地面行走上纱，并运用导航和视觉技术定位，可满足少量捻线机台的自动化上纱，成本低廉。另有专利文献cn109355745a公开了一种倍捻机卷绕筒子夹取装置及夹取方法，机器人将加捻卷取卷装取下后放置到筒子架小车上，筒子架小车需要人工移动。现有技术的不足之处在于机器人与捻线机无数据交互，缺少整体调度及控制系统；上纱必须在落纱和捻线机停台后方能工作，且只能为纱架靠外一侧工作位上纱，智能化、自动化程度偏低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于捻线机的自动化上纱系统，能够实现智能化上纱操作，大幅提高操作效率，加快上纱速度，减少昂贵设备例如供纱车的数量，降低劳动强度，减少人工操作。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于捻线机的自动化上纱系统，它包括设置在捻线机上的上纱轨道，上纱轨道沿着捻线机的长度方向布置，在上纱轨道上设有沿着上纱轨道行走的上纱机械手；

在上纱轨道的一侧还设有供应区，用于缓存原纱，上纱机械手用于将供应区的原纱输送至各个锭位的上纱纱架上。

优选的方案中，上纱轨道位于捻线机的顶部中间；

供应区设有用于缓存多个原纱的结构，供应区位于控制柜的顶部，上纱轨道端头的一侧。

优选的方案中，还设有供纱车，供纱车的底部设有全向自行走底座，在供纱车的顶部设有供纱机械臂，供纱机械臂上设有摄像头，供纱车用于将原纱装载到供应区；

所述的机械臂端头设有第一机械手和第二机械手，用于在上纱的同时取走纱管，或者同时取多个纱管。

优选的方案中，还设有天空轨道，天空轨道上设有输送小车，输送小车上设有机械臂，用于将输送小车上的原纱装载到供应区。

优选的方案中，上纱机械手的结构为：行走小车与上纱轨道滑动连接，在上纱轨道上设有驱动装置用于驱动行走小车沿上纱轨道行走；

所述的驱动装置为转动同步带驱动装置、固定同步带驱动装置或者齿轮齿条驱动装置；

升降座通过第一升降机构与行走小车连接，所述的第一升降机构为气缸或丝杆螺母机构用于驱动升降座竖直升降；

升降座远离行走小车的端头与爪座铰接，升降座通过偏转气缸与爪座连接，以驱动爪座沿水平线偏转；

机械爪通过爪升降气缸与爪座连接，以驱动机械爪沿着驱动爪座的高度方向升降。

优选的方案中，上纱纱架的结构为：旋转架通过转轴与上纱纱架的端头连接，转轴与旋转架固定连接，转轴还通过传动机构与切换电机连接，以驱动旋转架自动旋转。

优选的方案中，在在每个锭位的上纱纱架设有位置传感器，位置传感器用于检测上纱机械手的位置。

优选的方案中，在上纱纱架的备用纺纱位的斜上方设有储纱座，储纱座相比备用纺纱位更靠近上纱机械手；

储纱盒通过上纱导轨与储纱座滑动连接，并由储纱盒升降气缸驱动升降，储纱盒用于储存原纱，储纱盒的下极限位置位于备用纺纱位的上方；

在储纱盒的底部设有由闸板气缸驱动启闭的闸板，当闸板开启，原纱落入到备用纺纱位。

优选的方案中，供应区的结构为：供应区两侧设有侧板，供应区的底部设有输送带，在输送带的尾部设有缓存位，缓存位与输送带尾部之间设有斜坡，以使原纱竖直的位于缓存位上，在缓存位设有缓存位传感器，用于检测缓存位是否有原纱，在供应区的尾部设有供应区传感器。

优选的方案中，供应区的结构为：供应区两侧设有侧板，供应区的底部设有底板，供应区倾斜布置；

在供应区的尾部的侧板设有开放取纱口，用于取出原纱，在开放取纱口的位置的侧板设有传感器，用于检测开放取纱口的位置是否有原纱；

在开放取纱口的位置的底板上设有抬头推板，抬头推板与抬头气缸，抬头气缸与抬头推板连接，抬头推板位于靠近开放取纱口一端的位置，抬头推板的升起用于使原纱靠近开放取纱口的一端向上倾斜。

本发明提供了一种用于捻线机的自动化上纱系统，采用供应区的结构，配合位于捻线机上的上纱机械手，和可转动的上纱纱架，能够实现分段的智能化上纱，供纱车的上纱仅需输送至缓冲区，而由上纱机械手输送原纱至每个上纱纱架，由此能够提高自动上纱的效率。优选的方案中，采用天空轨道上设置输送小车输送原纱的方案，能够减少地面的占用，提高场地利用率。设置的带有储纱座的上纱纱架，能够缩小上纱位至上纱机械手的距离，从而能够采用较小体积的上纱机械手。

附图说明

下面结合附图和实施例作进一步说明。

图1为本发明的上纱系统的整体结构示意图。

图2为本发明的上纱机械手的结构示意图。

图3为本发明的上纱纱架的主视结构示意图。

图4为本发明的上纱纱架的右视结构示意图。

图5为本发明的上纱纱架的另一可选结构的主视结构示意图。

图6为本发明的供纱车主视图。

图7为本发明的整体布置示意图。

图8为本发明的供纱车立体图。

图9为本发明的供纱车另一优选结构的立体图。

图10为本发明的供应区的另一优选结构示意图。

图11为本发明的天空轨道布置示意图。

图中：上纱机械手1，行走小车101，第一升降机构102，升降座103，偏转气缸104，爪座105，爪升降气缸106，机械爪107，上纱纱架2，储纱盒升降气缸20，储纱盒21，上纱导轨22，储纱座23，旋转架24，纺纱位25，限位装置26，闸板气缸27，松卷气缸28，备用纺纱位29，转轴201，纱架安装座202，切换电机203，齿轮组204，位置传感器3，缓存位4，供应区传感器5，缓存位传感器6，供应区7，开放取纱口71，抬头推板72，抬头气缸73，供纱机械臂8，第一机械手81，第二机械手82，摄像头83，供纱车9，落管口91，隔板盒92，原纱10，上纱轨道11，控制柜12，捻线机13，工控服务器14，无线控制器15，天空轨道16，输送小车17。

具体实施方式

如图1中，一种用于捻线机的自动化上纱系统，它包括设置在捻线机13上的上纱轨道11，上纱轨道11沿着捻线机13的长度方向布置，在上纱轨道11上设有沿着上纱轨道11行走的上纱机械手1；

在上纱轨道11的一侧还设有供应区7，用于缓存原纱10，上纱机械手1用于将供应区7的原纱输送至各个锭位的上纱纱架2上。由此结构，在每台捻线机能够自动将原纱10输送至各个锭位，从而提高上纱效率，减少对供纱车或其他输送设备的占用时间。提高整个车间的设备效率。

优选的方案如图1中，上纱轨道11位于捻线机13的顶部中间；

优选的，供应区7设有用于缓存多个原纱10的结构，供应区7位于控制柜12的顶部，上纱轨道11端头的一侧。由此结构，能够使上纱系统的结构更为紧凑。

优选的方案如图1、6、7、8、9中，还设有供纱车9，供纱车9的底部设有全向自行走底座，全向自行走底座能够根据工控服务器14的指令，自动的在厂区内作业，在供纱车9的顶部设有供纱机械臂8，供纱机械臂8上设有摄像头83，用于识别和定位机械手的位置，供纱车9用于将原纱10装载到供应区7；在供纱车9上设有落管口91用于储存纱管。在供纱车9的一侧还设有隔板盒92，用于储存隔板。

优选的方案如图8、9中，所述的机械臂8端头设有第一机械手81和第二机械手82，用于在上纱的同时取走纱管，或者同时取多个纱管。

优选的方案如图11中，还设有天空轨道16，天空轨道16上设有输送小车17，输送小车17上设有机械臂，用于将输送小车17上的原纱10装载到供应区7。

优选的方案如图2中，上纱机械手1的结构为：行走小车101与上纱轨道11滑动连接，在上纱轨道11上设有驱动装置用于驱动行走小车101沿上纱轨道11行走；

所述的驱动装置为转动同步带驱动装置、固定同步带驱动装置或者齿轮齿条驱动装置；由此结构，使行走小车101根据控制柜12的指令，沿上纱轨道11行走。转动同步带驱动装置是类似皮带机构的结构，由固设在上纱轨道11的电机驱动同步带旋转，同步带带动行走小车101行走。在电机的输出轴或者传动机构设有用于检测电机转速的传感器，以检测行走小车101的位置。

固定同步带驱动装置是指将同步带固定安装在上纱轨道11上，行走小车101上设有由电机驱动的主动轮，主动轮与同步带啮合连接，从而驱动行走小车101行走。在电机的输出轴或者主动轮设有用于检测电机转速的传感器，以检测行走小车101的位置。

齿轮齿条驱动装置是指将齿条固设在上纱轨道11上，行走小车101上设有由电机驱动的齿轮，齿轮与齿条啮合，从而驱动行走小车101行走，在电机的输出轴或者传动机构设有用于检测电机转速的传感器，以检测行走小车（101）的位置。

升降座103通过第一升降机构102与行走小车101连接，所述的第一升降机构102为气缸或丝杆螺母机构用于驱动升降座103竖直升降；由此结构，使机械爪107接近上纱纱架2。

升降座103远离行走小车101的端头与爪座105铰接，升降座103通过偏转气缸104与爪座105连接，以驱动爪座105沿水平线偏转；如图2中所示，由此结构，以使机械爪107抓取的原纱10的轴线与储纱盒21或备用纺纱位29的轴向重合。

机械爪107通过爪升降气缸106与爪座105连接，以驱动机械爪107沿着驱动爪座105的高度方向升降。由此结构，以使机械爪107抓取的原纱10落入到储纱盒21或备用纺纱位29上。

优选的方案如图3、5中，上纱纱架2的结构为：旋转架24通过转轴201与上纱纱架2的端头连接，转轴201与旋转架24固定连接，转轴201还通过传动机构与切换电机203连接，以驱动旋转架24自动旋转。旋转架24靠近内侧的一端为备用纺纱位29，另一端为纺纱位25。通过旋转架24的转动，切换纺纱位25和备用纺纱位29的位置；

可选的结构，也可以采用手动旋转的结构，即上纱纱架2的结构为：旋转架24通过转轴201与上纱纱架2的端头枢接。

优选的，在上纱纱架2与旋转架24之间设有限位装置26，以限制旋转架24的转角为180°。本例中的限位装置26为牛眼式弹簧限位装置。

优选的方案如图1中，在在每个锭位的上纱纱架2设有位置传感器3，位置传感器3用于检测上纱机械手1的位置。位置传感器3采用光电传感器。当上纱机械手1运行至需要上纱的位置，位置传感器3检测到上纱机械手1或者检测到上纱机械手1抓取的原纱10，即发送信息至控制柜12，控制柜12控制上纱机械手1将原纱10放置到上纱纱架2上。

优选的方案如图3中，在上纱纱架2的备用纺纱位29的斜上方设有储纱座23，储纱座23相比备用纺纱位29更靠近上纱机械手1；

储纱盒21通过上纱导轨22与储纱座23滑动连接，并由储纱盒升降气缸20驱动升降，储纱盒21用于储存原纱10，储纱盒21的下极限位置位于备用纺纱位29的上方；上纱导轨22倾斜布置，上纱导轨22的底部更靠近备用纺纱位29的方向。

可选的结构如图3、4中：在储纱盒21的底部设有由闸板气缸27驱动启闭的闸板，闸板在图中未示出，当闸板开启，原纱10落入到备用纺纱位29。由此结构，实现从储纱盒21给备用纺纱位29供应原纱10，设置的储纱座23和储纱盒21的结构，能够减少上纱机械手1的工作行程，从而减少上纱机械手1的体积。

另一可选的结构如图3中，储纱盒21的侧壁采用弹性结构，储纱盒21的侧壁收缩后足以夹住原纱10，在储纱盒21的侧壁之间设有松卷气缸28，用以调节储纱盒21的两侧侧壁之间的距离。初始状态下，储纱盒21的两侧侧壁之间距离较宽，上纱机械手1放入原纱10后，原纱10的底部被储纱座23兜住不会落下，而当需要上纱至备用纺纱位29，松卷气缸28的活塞杆收缩，使储纱盒21的两侧侧壁之间距离缩短，将原纱10夹住，直至储纱盒21沿着上纱导轨22下降，离开储纱座23到达备用纺纱位29上方，松卷气缸28的活塞杆复位，本例中的松卷气缸28采用弹簧复位，原纱10落下到备用纺纱位29上，完成上纱操作，本例的方案结构更为紧凑。

优选的方案如图1中，供应区7的结构为：供应区7两侧设有侧板，供应区7的底部设有输送带，在输送带的尾部设有缓存位4，缓存位4与输送带尾部之间设有斜坡，以使原纱10竖直的位于缓存位4上，在缓存位4设有缓存位传感器6，用于检测缓存位4是否有原纱10，在供应区7的尾部设有供应区传感器5。由此结构，能够确保缓存位4始终具有一个原纱10。当供应区7没有原纱10时，控制柜12即通过无线控制器15将上纱请求发送至工控服务器14，由工控服务器14安排空闲待命的供纱车9或沿天空轨道16的输送小车17将原纱10输送至发出请求的捻线机。缓存位传感器6和供应区传感器5均采用光电传感器。

另一优选的方案如图10中，供应区7的结构为：供应区7两侧设有侧板，供应区7的底部设有底板，供应区7倾斜布置；

在供应区7的尾部的侧板设有开放取纱口71，用于取出原纱10，在开放取纱口71的位置的侧板设有传感器，优选的，采用光电传感器，用于检测开放取纱口71的位置是否有原纱10；

在开放取纱口71的位置的底板上设有抬头推板72，抬头推板72与抬头气缸73，抬头气缸73与抬头推板72连接，抬头推板72位于靠近开放取纱口71一端的位置，抬头推板72的升起用于使原纱10靠近开放取纱口71的一端向上倾斜。由此结构，能够进一步简化供应区7的控制，取消输送带的结构。而且减少了一处的传感器。

以最优的实施例为例加以说明，使用时，工控服务器14根据捻线机13的请求，通过无线控制器15发送指令给供纱车9或沿天空轨道16的输送小车17，供纱车9或输送小车17将多个原纱10放置在供应区7，上纱机械手1运行至供应区7从缓存位4或开放取纱口71取下一个原纱10，上纱机械手1将原纱10输送至需要锭位，第一升降机构102动作，此处采用丝杆螺母机构，升降座103降下，偏转气缸104伸出动作，爪座105倾斜，爪升降气缸106伸出，机械爪107落下到储纱盒21的上方，机械爪107将原纱10松开，原纱10落入到储纱盒21内。当纺纱位25的原纱10用完，手动或电机驱动的旋转架24旋转，纺纱位25与备用纺纱位29切换位置，取下纱管，手动或自动生头连接。储纱盒升降气缸20伸出，储纱盒21向斜下方运动，位于备用纺纱位29的上方，闸板气缸27驱动闸板开启，原纱10落入到备用纺纱位29上，完成智能化上纱操作。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。在互不冲突的前提下，上述的实施例中的各个技术特征能够互相组合。