一种筒子纱自动包装系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及纺纱企业生产的筒子纱产品的包装，具体为一种筒子纱自动包装系统，本发明自动包装单元能根据控制系统上位机中存储的信息自动将筒子纱从筒子纱输送装置上按筒子纱品种及其分组有选择的卸下进行包装，包装过程包括包塑料袋、装编织袋、编织袋封口、编织袋捆扎、编织袋码垛，最终包装形式为编织袋，每个编织袋内所包筒子纱的数量为指定数量，对于锥形筒子纱，编织袋内的任意两个相邻筒子纱大小头朝向相反，能满足目前国内纺纱企业筒子纱包装过程中按品种自动分组包装的需求。
【专利说明】一种筒子纱自动包装系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及纺纱企业生产的筒子纱产品的自动包装领域，具体为一种筒子纱自动包装系统。该系统自动将筒子纱输送装置上的筒子纱取下后包装为编织袋包装形式，并将包有筒子纱的编织袋按其中所包筒子纱的品种及用户指定的信息自动进行码垛，每个编织袋内所包筒子纱的数量为指定数量。
【背景技术】
[0002]筒子纱是纺纱企业的最终产品，无论是环锭纺纱、气流纺纱还是喷气涡流纺纱等各种纺纱方式，为了保证后期用纱卷装的大小，除少量细纱用于有梭织机织造外，绝大部分细纱以筒子纱的形式出售。目前，纺纱企业筒子纱的运输及包装基本是由人工完成的，用工量比较大，特别是目前企业用工比较紧缺的形势下，筒子纱的自动包装成为急需解决的一个问题。
[0003]目前，国内筒子纱出售时的包装方式主要为编织袋包装，一个编织袋内包有若干只筒子纱，每个筒子纱还需外包一个小塑料袋，并且要求每编织袋筒子纱总重量偏差在一定范围以内(例如每编织袋筒子纱总重量要求为25±0.05kg)，通常包装锥形筒子纱时为每个编织袋内包装12个筒子纱，筒子纱在编织袋内的排列方式为每排3个共4排，且每个筒子纱与其相邻筒子纱的大小头朝向相反，当包装平行筒子纱时，一般每个编织袋内包装8个筒子纱，筒子纱在编织袋内的排列方式为每排2个，共4排。
[0004]实用新型专利“筒子纱包装装置”(申请号201020146431.6)公开了一种筒子纱包装装置，主要包括输送机构、推料部件、正反调整部件、小包装分装机构、小包装袋供应机构、大包装装袋机构以及出料机构，借由上述机构，将多个筒子纱包装成小包装筒子纱后，再集容多个小包装筒子纱于大包装袋中，达成将筒子纱以塑料袋包装并能自动化作业的功效。该筒子纱包装装置虽然基本实现了筒子纱自动包装，但是，供给该包装装置的筒子纱需要人为供给，大包装袋的供应需要人工操作，因此，该筒子纱包装装置实际运行时需要的人员还是偏多；另一方面，目前国内市场售纱时基本要求每个包装袋中筒子纱重量在一定偏差之内，而该筒子纱包装装置缺少定重控制环节，仅仅是在包装完每编织袋后对总重量进行称量，无法满足目前国内大部分企业售纱时每编织袋的质量误差要求；第三，该筒子纱包装装置仅仅完成了筒子纱的包装，而没有从系统的角度解决筒子纱包装过程中所需要解决的定重、筒子纱自动传输、包装后筒子纱的自动码垛等问题，因此，该筒子纱包装装置较难满足企业的实际需求。
[0005]Neuenhauser一maschinenbau GmbH公司生产的筒子纱包装线可以将筒子纱从络筒车间自动运送到包装车间，并进行自动包装，但其包装线包装产品以托盘包装为主，而国内售纱主要以编织袋包装形式为主，因此，该套包装线较难满足国内市场需求。
[0006]本发明 申请人:在申请本发明之前已向国家知识产权局专利局提交了名称为“一种筒子纱自动收集与输送系统”的发明和实用新型专利申请(申请号分别为201310394956.X和201320545090.3)，所述“一种筒子纱自动收集与输送系统”设计了一种筒子纱自动收集与输送系统，该系统具有自动按品种、按每个包装单位所需筒子纱数量及每个包装单位总质量偏差要求进行筒子纱的收集以及固定大小头朝向的筒子纱输送功能，所述筒子纱收集与输送系统包括筒子纱朝向调整单元、筒子纱滑道、筒子纱输送装置、输送装置编码部件、控制系统及筒子纱取纱单元；所述筒子纱朝向调整单元是安装在筒子纱生产机器传送带末端上方的机械手，用于调整锥形筒子纱大小头的朝向，以保证锥形筒子纱在所述输送装置上大小头朝向一致；所述筒子纱滑道是接续平行安装在筒子纱生产机器传送带尾端的、两排倾斜向下的滚轮，沿传送带移动的筒子纱运动到传送带末端后沿滑道自由下滑，供取纱机械手将筒子纱在滑道上取走；所述筒子纱输送装置由一条首尾相连循环移动的输送链以及在输送链上等间距安装的若干个用于承载筒子纱的载纱器组成，所述载纱器将筒子纱从其生产机器处输送至被包装处；所述输送装置编码部件由安装在筒子纱输送装置上随载纱器移动的被检测部件以及对应于每台筒子纱取纱单元安装的固定的检测部件组成，所述筒子纱取纱单元的控制器利用所述检测部件检测被检测部件，实现对所述筒子纱输送装置的载纱器进行编码，并记录与载纱器对应的筒子纱信息；所述控制系统是由筒子纱取纱单元控制器及上位机为控制器所组成的分布式控制系统，所述筒子纱取纱单元控制器及上位机为微型计算机，上位机与若干台筒子纱取纱单元控制器组成一个局域网，局域网中各个筒子纱取纱单元控制器利用上位机共享所有被收集及传输的筒子纱的信息；所述筒子纱取纱单元安装在筒子纱生产机器尾端，包括称重装置、筒子纱暂存库及取纱机械手，所述筒子纱暂存库是配置有若干个循环移动的筒子纱暂存容器及暂存容器编码部件的装置，所述暂存容器用于暂存筒子纱，所述暂存容器编码部件用于对所述暂存容器进行编码，便于筒子纱取纱单元控制器标识暂存容器并记录相应暂存容器上所暂存的筒子纱的品种、质量、生产机台等信息，所述取纱机械手将筒子纱从筒子纱滑道送到称重装置上、从称重装置上运送到筒子纱暂存库的筒子纱暂存容器上、从筒子纱暂存容器上运送到筒子纱输送装置的载纱器上。藉由以上机构，所述筒子纱自动收集与传输系统的工作原理为:当筒子纱取纱单元控制器通过安装在筒子纱生产机器传送带末端的传感器检测到有筒子纱运动至传送带末端时，根据需要控制筒子纱朝向调整单元调整筒子纱大小头的朝向，筒子纱沿其生产机器传送带继续运动后滑到筒子纱滑道上，取纱机械手将筒子纱从筒子纱滑道取下后放到称重装置上进行称重，筒子纱取纱单元控制器检测完筒子纱质量后，控制取纱机械手将称重后的筒子纱取下，同时利用安装在筒子纱暂存库机架上的暂存编码检测部件检测随筒子纱暂存容器移动的暂存编码被检测部件，确定空置的暂存容器到位后将筒子纱放置到其中，并在筒子纱取纱单元控制器中记录相应被占用暂存容器与筒子纱的对应关系，待到筒子纱暂存库中有指定数量筒子纱的总质量在要求误差范围之内时，开始控制所述取纱机械手将这些满足总质量误差要求的、指定数量的筒子纱由筒子纱暂存库依次取出并按统一的大小头朝向放置到筒子纱输送装置的空置载纱器上，筒子纱取纱单元控制器利用通信更新上位机中存储的载纱器被占用信息以及对应筒子纱信息。
[0007]鉴于以上情况，本发明设计一种筒子纱自动包装系统，筒子纱在其生产车间被放置到筒子纱输送装置上并被输送到包装车间，筒子纱输送装置上的筒子纱是根据筒子纱的品种、一个包装单位所需要包装筒子纱的数量及其总质量偏差要求分组放置的，且上位机中记录有筒子纱输送装置上所输送筒子纱及其所占用载纱器的信息，筒子纱自动包装系统的自动包装单元控制器与控制系统的上位机进行通信，从而获取上位机中存储的筒子纱输送装置上载纱器与筒子纱的对应信息，根据这些信息，自动包装单元从筒子纱输送装置上按品种及其分组取下筒子纱后依次进行包小袋、装编织袋、编织袋封口、编织袋捆扎以及按品种自动码垛。
【发明内容】
[0008]对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种筒子纱自动包装系统，该系统能够自动从筒子纱输送装置上选择筒子纱进行包装。
[0009]本发明解决所述技术问题的解决方案是:设计一种筒子纱自动包装系统，其特征在于所述筒子纱自动包装系统由筒子纱输送装置、输送装置编码部件、控制系统、自动包装单元及自动码垛单元组成。
[0010]所述筒子纱输送装置由一条循环移动的输送链以及在输送链上等间距安装的若干个用于承载筒子纱的、开口向下的、截面为“C”形的载纱器组成，用于将筒子纱从其生产车间输送至被包装处，在包装处安装于经过所述自动包装单元的上方，载纱器上的筒子纱大小头朝向相同。
[0011]所述输送装置编码部件由安装在筒子纱输送装置上随载纱器移动的被检测部件以及对应于所述自动包装单元安装的固定的检测部件组成，所述自动包装单元的控制器利用所述检测部件检测被检测部件，实现对所述筒子纱输送装置的载纱器进行编码。
[0012]所述控制系统是由自动包装单元控制器、自动码垛单元控制器及上位机组成的分布式控制系统；所述自动包装单元控制器及自动码垛单元控制器均为微型计算机，优选为运行嵌入式操作系统(Linux、WinCE等)的工业级单板计算机或工控板(如PC104总线的单板计算机、ARM系列的工控计算机等)，但也不排除使用其它形式的微型计算机(如运行Windows XP的工控机、运行Windows XPE的单板计算机等)或分布式的智能模块,每套所述自动包装单元配置一台自动包装单元控制器用于控制所述自动包装单元的运行，每套所述筒子纱自动包装系统配置一台自动码垛单元控制器；所述上位机是工业级微型计算机，优选为冗余配置的、运行Embedded版本的Windows操作系统的单板工控机，上位机与自动码垛控制器及若干台自动包装单元控制器组成一个局域网，各个自动包装单元控制器通过局域网访问上位机中所存储的筒子纱输送装置上筒子纱的信息，自动包装单元控制器通过与自动码垛单元控制器通信通知自动码垛单元进行打包后编织袋的码垛以及码垛所需的筒子纱品种及生产机台信息，自动包装单元控制器以及自动码垛单元控制器与上位机之间的通讯方式优选为工业以太网，通讯协议优选为TCP / IP，但并不因此排除应用其他现场总线(如CAN、Profi一Bus)或无线通信(如ZigBee、红外)等通信方式,所述上位机中存储有需要包装到一个编织袋中的筒子纱所占用载纱器的编号以及载纱器中所承载筒子纱的品种、质量、生产机台等信息，这些信息是在筒子纱放入载纱器中时写入上位机的。
[0013]所述自动包装单元由取纱装置、朝向调整装置、自动装小袋装置、自动装编织袋装置、编织袋自动供给装置、编织袋自动封口装置以及编织袋自动捆扎装置组成，一套所述筒子纱自动包装系统包括至少2套自动包装单元；
[0014]所述取纱装置由两块铅垂安装、上边沿呈水平的平行取纱板托取筒子纱，所述取纱板上边沿方向与筒子纱输送装置上筒子纱的移动方向相同，所述平行取纱板安装在滚轮平板结构的小车上，小车由滚轮与导轨接触并沿导轨铅垂上下移动，所述自动包装单元包括偶数个取纱装置，相邻两个取纱装置之间的距离优选为与筒子纱输送装置上载纱器之间的距离相同；
[0015]所述朝向调整装置是绕其轴线间歇旋转、轴向投影为“十”字形、轴对称的翻转机构，翻转机构由4组板与翻转机构的轴平行安装在旋转轴外缘上构成，每组板共3块，相邻2块板之间保留大于取纱板厚度的间隙，两条间隙与所述取纱装置的两块取纱板铅垂方向上下对齐，翻转机构间歇转动，每次旋转90度，所述朝向调整装置数量与取纱装置数量相等，所述筒子纱自动包装系统用于包装锥形筒子纱时，相邻两个朝向调整装置的翻转方向相反；
[0016]所述自动装小袋装置由推单纱机构、套小袋机构、热封机构、分离机构及主传送带组成，所述推单纱机构为伸缩缸结构驱动的推板，安装在朝向调整装置旋转轴一端，其推板水平对准所述朝向调整装置上不与所述取纱装置取纱板上下对齐的一组水平板的上方，所述套小袋机构一端为斜截面另一端为直截面的开口管状，开口处沿周向一段交叠，套小袋机构与推单纱机构正对安装在朝向调整装置旋转轴的两端处，所述热封机构接续安装在套小袋机构直截面端，包括上下两块对称安装的、由气缸驱动的、靠直线轴承导向沿滑轨上下移动的、表面贴有硅胶条的压块，其中一块压块的硅胶条表面安装有圆截面电阻丝，两块压块相向挤压利用圆电阻丝通电加热将套到筒子纱上的塑料袋尾端融化，同时完成塑料袋的封口及切割，所述分离机构为气缸驱动的推板结构，附属安装在热封机构的上压块上，推板下沿与上压块下沿对齐，用于将封入小塑料袋的筒子纱推入后续的主传送带上，所述主传送带传送方向与推单纱机构运动方向垂直接续安装在热封机构后面，主传送带间歇运动，所述自动装小袋装置数量与取纱装置数量相等；
[0017]所述自动装编织袋装置由辅助传送带、推排纱机构、编织袋撑口机构、及输送辊组成，所述辅助传送带后续对齐安装在主传送带末端，与主传送带运行方向相同，主传送带末端安装有检测筒子纱是否存在的光电开关，辅助传送带间歇运动，所述辅助传送带长度优选为容纳3个或2个(包装锥形筒子纱时为3个,包装平行筒子纱时为2个)筒子纱的长度；所述推排纱机构为气缸驱动的推板结构；所述编织袋撑口机构是将一对互相平行的铅垂撑口板分别安装于沿两根水平撑口导轨移动的4只直线轴承上的，撑口板由气缸带动沿撑口导轨方向相向或相背运动用于松开或撑住编织袋口部，所述撑口导轨方向与辅助传送带传送方向相同，所述撑口导轨通过支架悬挂安装于与辅助传送带传送方向相垂直的两根撑口基础滑轨上的两只直线轴承上，撑口导轨支架由气缸驱动沿撑口基础滑轨间歇往复移动，用于将撑口板送入打开的编织袋口中，所述推排纱机构与所述编织袋撑口机构相对安装于辅助传送带的两侧；所述输送辊接续安装在编织袋撑口机构后面，输送辊的输送方向与辅助输送带输送方向平行；
[0018]所述编织袋自动供给装置由取袋吸嘴组、开口上吸嘴组、开口下吸嘴组、编织袋存储机构组成。所述取袋吸嘴组包括若干个(优选2?6个)连接负压管线的吸嘴，吸嘴开口向下安装在吸嘴支架上，吸嘴支架由伸缩缸结构驱动其沿铅垂方向及输送辊输送方向移动；所述开口上吸嘴组安装在靠近编织袋撑口机构的输送辊上方，包括两个开口向下的吸嘴安装在其支架上，其支架安装在伸缩缸结构上沿铅垂方向上下移动，两吸嘴连线与输送辊输送方向平行；所述开口下吸嘴开口向上、与开口上吸嘴组两个吸嘴正对固定安装于输送辊的间隙中，开口下吸嘴的开口与输送辊的上表面平齐；所述编织袋存储机构是安装于输送辊旁的升降平台，升降平台的高度由电机经链轮链条结构调节，升降平台机架上低于所述输送辊上表面一段距离安装对射式光电开关用于检测空编织袋最顶端的高度；
[0019]所述编织袋自动封口装置包括袋口引导装置及带有缝纫线自动剪断功能的编织袋封包机。所述袋口引导装置由上、下两个同步带组构成，每个同步带组包括两根同步带，分别由安装在4根轴上的4个双排同步带轮将两根同步带张成近似直角梯形的形状，上下两同步带组的对应直角梯形两平行边之一的短边相接触于比输送辊上表面高出半个筒子纱高度的高度处，上下两同步带组的对应直角梯形斜边部分朝向自动装编织袋装置并与其安装在输送辊同一侧，同步带组由输送辊轴端部安装的同步带轮经同步带传动驱动并保持同步带组的同步带速度与输送辊表面线速度相同，所述编织袋缝包机与袋口弓I导装置位于输送辊的同一侧，编织袋缝包机的针头位于两个同步带组相接触段中点两根同步带之间的间隙中；
[0020]所述编织袋自动捆扎装置包括编织袋推板及自动打包机，所述编织袋推板是由伺服电机经减速机、同步带轮、同步带驱动的导轨滑块加推板结构，伺服电机控制器优选采用通信控制，自动打包机与编织袋推板正对安装在输送辊末端的两侧，自动打包机机架上安装有检测编织袋到达打包带位置处的对射式光电开关。
[0021]所述自动码垛单元由至少两套台面向下的三维工作台及机械手夹持器组成，每个筒子纱自动包装系统包括一套自动码垛单元，所述三维工作台是将上下运动的平台安装在水平两个正交方向沿水平导轨运动的水平导轨滚轮小车结构上组成，所述水平两个正交方向运动为伺服电机经减速机、同步带轮、同步带驱动的沿水平导轨的运动，水平两个正交方向分别为编织袋推板运动方向以及输送辊输送方向，所述上下运动的平台优选为倒置的剪式升降平台结构，升降平台台面向下安装在前述水平滚轮小车上，剪式升降平台的升降由伺服电机经减速机带动的滚筒、钢丝绳结构拉动控制，伺服电机控制器优选采用总线通信控制；所述机械手夹持器是通过铰链安装在剪刀式升降平台台面下边沿的、开口向下的一对绕其根部铰链转动的爪状部件组成，机械手夹持器的开合由气缸驱动；所述自动码垛单元安装在自动包装单元的上部，机械手夹持器的运动范围至少涵盖在铅垂方向最高至自动打包机台面上放置的编织袋高度以上，最低至地面，在水平方向的运动范围根据需要码垛的筒子纱品种数量或筒子纱生产机器的机台数、产量及车间布局确定。
[0022]与现有技术相比，本发明筒子纱自动包装系统能根据控制系统上位机中存储的筒子纱输送装置载纱器上筒子纱的信息自动将筒子纱从筒子纱输送装置上有选择的卸下进行包装，所述筒子纱的信息包括筒子纱的品种、筒子纱的生产机台编号、需要包装在同一个编织袋内的筒子纱在筒子纱输送装置上所占载纱器的编号，包装形式为编织袋包装，对于锥形筒子纱，编织袋内的任意两个相邻筒子纱大小头朝向相反，并且可以将包装后的编织袋按品种进行码垛；如果利用本发明【背景技术】中所述“一种筒子纱自动收集与输送系统”技术将筒子纱在其生产车间放到本发明所述筒子纱输送装置上，本发明所包装的每个编织袋内筒子纱的总质量将满足指定的偏差要求，并且可以大大减少筒子纱包装用工量。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明所述筒子纱输送装置及其编码部件结构原理主视图。
[0024]图2为本发明所述筒子纱输送装置及其编码部件结构原理侧视图。
[0025]图3为本发明所述控制系统的网络拓扑示意框图。
[0026]图4为本发明所述取纱装置示意图。
[0027]图5为本发明所述朝向调整装置示意图。
[0028]图6为本发明所述套小袋机构结构图。
[0029]图7为本发明所述热封机构结构示意图。
[0030]图8为本发明所述自动包装单元一部分部件安装关系示意图。
[0031]图9为本发明所述编织袋撑口机构结构示意图。
[0032]图10为本发明所述编织袋自动供给装置的取袋吸嘴组及开口上吸嘴组结构示意图。
[0033]图11为本发明所述编织袋自动供给装置的结构示意图。
[0034]图12为本发明所述自动包装单元另一部分部件安装关系示意图。
[0035]图13为本发明所述袋口引导装置结构示意图。
[0036]图14为本发明所述自动包装单元整体结构俯视示意图。
[0037]图15为本发明所述自动码垛单元结构示意图。
[0038]图中:1.筒子纱输送装置10.输送链101.输送链机架102.输送链滚轮轴103.输送链滚轮104.输送链滑道11.载纱器2.输送装置编码部件21.原点钢板22.计数钢板23.传输计数检测部件24.传输原点检测部件3.自动包装单元31.取纱装置310.导轨311.小车312.取纱板313.滚轮314.连接件32.朝向调整装置321.旋转轴322.托纱板33.自动装小袋装置331.推单纱机构332.套小袋机构333.热封机构3331.热压气缸3332.热压压块334.分离机构335.主传送带34.自动装编织袋装置341.推排纱机构342.编织袋撑口机构3421.撑口导轨3422.撑口板3423.撑口基础滑轨344.输送辊345.辅助传送带35.编织袋自动供给装置351.取袋吸嘴组3511.吸嘴支架352.开口上吸嘴组3521.上吸嘴354.编织袋存储机构3541.升降平台36.编织袋自动封口装置361.袋口引导装置3611.上同步带组3612.下同步带组362.编织袋封包机363.双排同步带轮364.引导同步带37.编织袋自动捆扎装置372.自动打包机4.自动码垛单元41.三维工作台411.水平长导轨412.水平短导轨413.长方形平板414.剪式升降平台415.滚筒42.机械手夹持器421.铰链422.爪状部件423.抓取气缸
【具体实施方式】
[0039]下面给出本发明筒子纱自动包装系统的两个具体实施例，实施例仅是对本发明筒子纱自动包装系统的举例说明，并不构成对本发明权利要求的限制，本发明未述及之处适用于现有技术。
[0040]本发明筒子纱自动包装系统的一种实施例:本实施例筒子纱生产机器为自动络筒机，筒子纱为锥形筒子纱。
[0041]所述筒子纱输送装置I具体为(参见图1、图2):—条循环的输送链10，其输送链滑道104内安装有输送链滚轮103及穿过输送链滚轮103的输送链滚轮轴102，在输送链10上每600mm间距用一块计数钢板22将一个载纱器11挂到输送链上相邻的2根滚轮轴102上，载纱器11为一段250mm长、截面为“C”形的开口管状部件，其“C”形开口向下挂在输送链10下方，在某个载纱器11上安装一个随载纱器移动的原点钢板21，计数钢板22和原点钢板21作为输送装置编码部件2的被检测部件，其中原点钢板21表示输送链的原点，计数钢板22用作载纱器11的计数，对应于每台自动包装单元3在输送链机架101上分别安装位于计数钢板22和原点钢板21两侧的对射式光电开关(此处亦可以采用电感式接近开关、电容式接近开关，或者把计数钢板22、原点钢板21换为磁钢，传感器采用霍尔开关)作为传输计数检测部件23及传输原点检测部件24，当系统开始运行时，当自动包装单元控制器检测到原点钢板21到达时，表示输送链的原点到了，计数载纱器的计数器从零开始计数，每检测到一次计数钢板22，载纱器序号加1，实现对载纱器的编码，便于所述自动包装单元控制器标识载纱器并根据从上位机查询到的载纱器上筒子纱的信息，判断是否需要从载纱器上将筒子纱卸下进行包装，这些信息主要包括筒子纱的品种、质量、生产机台编号以及需要包装在同一个编织袋内的筒子纱在筒子纱输送装置上所占据载纱器的编号。
[0042]控制系统的网络拓扑框图如图3所示，控制系统采用分布式控制系统，其中每个自动包装单元由自动包装单元控制器控制，码垛单元由自动码垛单元控制器控制，自动包装单元控制器、自动码垛单元控制器、上位机及公司办公局域网内的客户端利用工业以太网链接起来，通讯协议为TCP / IP，网段采用有别于局域网内其他网段的独立网段，自动包装单元控制器通过上位机共享筒子纱输送装置载纱器上所承载筒子纱的信息，自动包装单元控制器及自动码垛单元控制器采用研华公司运行WinCE的PCM-3353工控主板，配PCM3724作DI / DO模块，配5寸触摸显示屏作人机界面的显示及参数输入部件，上位机采用研华公司运行Window XPE的PCM-3362单板工业计算机配研华的触摸显示屏IDK-1107WR，为提高系统可靠性，上位机采用2台PCM-3362互为冗余热备，并运行SQLServer维护筒子纱及载纱器占用信息，自动包装单元控制器及上位机均采用UPS供电。
[0043]操作人员在自动络筒车间将相同品种筒子纱每12个一组、筒子纱大头(也可以为小头)朝向其运动方向放到筒子纱输送装置的载纱器上，每次将一个筒子纱放入载纱器时，利用安装在自动络筒车间与上位机联网的信息输入终端设备将筒子纱品种、生产机台号以及承载筒子纱的载纱器编号写入上位机，这样，上位机中即保存了一个编织袋内12个筒子纱所占用载纱器的编号、载纱器的被占用信息及其所承载筒子纱的信息，所述自动包装单元在包装筒子纱时，自动包装单元控制器与上位机通信即可查询到载纱器的被占用信息及其所承载筒子纱的信息，从而确定将哪些载纱器上的筒子纱包装在一个编织袋内。
[0044]所述自动包装单元3 (参加图4?14)包括取纱装置31、朝向调整装置32、自动装小袋装置33、自动装编织袋装置34、编织袋自动供给装置35、编织袋自动封口装置36、编织袋自动捆扎装置37组成，本实施例配置2套所述自动包装单元3 ；
[0045]所述取纱装置31的【具体实施方式】(参加图4):小车311依靠4个滚轮313沿两根铅垂的导轨310上下移动，所述小车311由步进电机经减速机、链轮、链条结构驱动上下移动，两块厚度3mm的平行取纱板312经连接件314安装在小车311上，所述取纱板312上边沿呈水平布置用于托取筒子纱的外圆周面，小车311带动取纱板312向上运动时从载纱器11中托取筒子纱，向下运动时将取纱板312上的筒子纱放置到朝向调整装置32的托纱板322上，每台自动包装单元3包括两个取纱装置31，两个取纱装置31之间的距离优选为与筒子纱输送装置上载纱器11之间的距离相同(即600mm)，这样可以减少筒子纱输送装置传输计数检测部件23及传输原点检测部件24的数量，自动包装单元3的控制器只需要在筒子纱输送装置的载纱器11途径自动包装单元3时检测一次载纱器位置即可判断各个取纱装置所分别对应的载纱器编号；
[0046]所述朝向调整装置32 (参加图5)的【具体实施方式】:在旋转轴321外侧均布安装4组与旋转轴321轴线平行的托纱板322，每组托纱板322由三块矩形板组成，相邻2块矩形板之间保留1mm间隙，3块矩形板之间形成两条间隙，两条间隙与所述取纱装置31的两根取纱板312铅垂方向对齐，取纱板312铅垂方向上升及下降时由托纱板322的两条间隙之间穿过，4组托纱板322与旋转轴321形成轴向投影为“十”字形的轴对称翻转机构，所述旋转轴321由步进电机经同步带轮、同步带驱动，每次旋转90度，所述取纱装置31取纱板312上的筒子纱在取纱板312下降时其筒子纱外圆周面被放置在一组处于水平状态的托纱板322上，筒子纱轴线位于与旋转轴321轴线相垂直的平面内，自动包装单元3包括2个所述朝向调整装置32分别与2个取纱装置相匹配，在其中一个朝向调整装置32上筒子纱外圆周面位于从朝向调整装置旋转轴321轴向看的第I象限的水平托纱板322上，该朝向调整装置的旋转轴321逆时针旋转90度后，筒子纱端部位于第2象限的水平托纱板322上，将筒子纱轴线由近似水平方向旋转为铅垂方向，在另一个朝向调整装置32上筒子纱外圆周面位于第2象限的水平托纱板322上，该朝向调整装置的旋转轴321顺时针旋转90度后，筒子纱端部位于第I象限的水平托纱板322上，将筒子纱轴线由近似水平方向旋转为铅垂方向，所述两个朝向调整装置托纱板322上的锥形筒子纱在旋转90度后其大小头朝向相反，其中一个大头向上，贝1J另一个大头向下；
[0047]所述自动装小袋装置33 (参加图6?8)由推单纱机构331、套小袋机构332、热封机构333、分离机构334及主传送带335组成，【具体实施方式】为:所述推单纱机构331为气缸驱动的伸缩缸推板结构，安装在朝向调整装置旋转轴321 —端对准朝向调整装置翻转90度后的筒子纱位置，所述套小袋机构332(参加图6)为一端为斜截面的开口管状，开口处沿周向一段交叠，与许多塑料包装(如方便面、肥皂包装等)所采用的机构原理及结构相同，套小袋机构332与推单纱机构331正对安装在朝向调整装置旋转轴321的两端处，所述热封机构333 (参加图7)接续安装在套小袋机构332的筒子纱出口端处，热封机构333包括上下两块对称安装的、由热封气缸3331驱动的、依靠滚轮沿滑轨上下移动的、表面贴有硅胶条的热压压块3332，其中一块热压压块3332的硅胶条表面安装有直径Imm的电阻丝，两块热压压块3332相向挤压利用圆电阻丝加热将套到筒子纱上的塑料袋尾端融化，同时完成塑料袋的封口及切割，所述分离机构334为气缸驱动的推板结构，附属安装在热封机构333的上压块上，推板下沿与上压块下沿对齐，用于将封入小塑料袋的筒子纱推入后续的主传送带上，所述主传送带335输送方向与推单纱机构331运动方向相垂直并接续安装在热封机构333的后面，主传送带335间歇运动，推单纱机构331将朝向调整装置32上大小头朝向调整后的竖直筒子纱推过套小袋机构332后继续推过热封机构333，在筒子纱被推过套小袋机构332期间塑料袋被套到筒子纱上，为套小袋机构332供应塑料袋的机构采用电机驱动的托辊主动转动，托辊上方放置卷装的塑料袋，该机构较为常见，图中未画出，热封机构的压块上下相向运动，电阻丝通电将筒子纱封入小塑料袋中，分离机构334气缸驱动分离机构的分离板将封入筒子纱的小塑料袋推入后续的主传送带335上，所述自动装小袋装置33数量与取纱装置31的数量相等；
[0048]所述自动装编织袋装置34(参见图8、9、12、14)由推排纱机构341、编织袋撑口机构342、输送棍344及辅助传送带345组成；所述辅助传送带345接续对齐安装在主传送带335末端，与主传送带335运行方向相同，辅助传送带345间歇运动，所述辅助传送带长度为容纳3个筒子纱的长度，安装在主传送带335末端的光电开关检测到主传送带335上的筒子纱移动到主传送带335末端时，启动辅助传送带345与主传送带335同速运行，直到光电开关检测不到筒子纱时辅助传送带345停止运行，等待下一个筒子纱到达主传送带335末端时重新启动；所述推排纱机构341为气缸驱动的推板结构，所述编织袋撑口机构342 (参加图9)是分别安装于沿两根水平撑口导轨3421移动的4只直线轴承上的一对互相平行的铅垂放置的撑口板3422，撑口板3422由气缸带动沿撑口导轨3421方向相向或相背运动，相背运动时撑住编织袋口部，相向运动时松开编织袋，所述撑口导轨3421方向与辅助传送带345传送方向相同,所述撑口导轨3421通过支架悬挂安装于与辅助传送带传送方向相垂直的两根撑口基础滑轨3423上的两只直线轴承上，撑口导轨支架由气缸驱动沿撑口基础滑轨3423间歇往复移动，用于将撑口板3422送入打开的编织袋口中，所述推排纱机构341与所述编织袋撑口机构342正对安装于辅助传送带345的两侧，所述输送辊344接续安装在编织袋撑口机构342后面,输送棍344的输送方向与辅助传送带345输送方向平行,待到辅助传送带有3个筒子纱时，推排纱机构341将辅助传送带345上的筒子纱每3个一组经编织袋撑口机构342推入张紧在编织袋撑口机构342上的编织袋中，编织袋袋体位于与编织袋同向排列的输送辊344上，当推排纱机构将12个筒子纱推入编织袋时，编织袋被推排纱机构从编织袋撑口机构上推下，输送辊344启动输送编织袋至所述编织袋自动封口装置36处，编织袋撑口机构的撑口板3422相向运动准备撑开新的空编织袋；
[0049]所述编织袋自动供给装置35 (参见图10?12、14)由取袋吸嘴组351、开口上吸嘴组352、开口下吸嘴组353、编织袋存储机构354组成。所述取袋吸嘴组351包括4个可以连接负压管线的吸嘴，吸嘴开口向下安装在由伸缩缸结构带动其上下移动的吸嘴支架3511上，带动吸嘴支架上下运动的伸缩缸结构安装在位于输送辊344及编织袋存储机构354的上方、沿输送辊输送方向布置的两根平行导轨上的两个直线轴承上，并由气缸驱动其沿输送辊输送方向运动；所述开口上吸嘴组352安装在靠近编织袋撑口机构342的输送辊344上方，包括两个开口向下的上吸嘴3521安装在其支架上，其支架安装在伸缩缸结构上沿铅垂方向上下移动，开口上吸嘴组的吸嘴口的运动范围向下至输送辊上表面，向上至高于输送棍上表面不小于200mm(优选200?350mm),两吸嘴连线与输送棍输送方向平行；所述开口下吸嘴组(图中未画出)的吸嘴开口向上、与开口上吸嘴组两个吸嘴正对固定安装于输送辊的间隙中，开口下吸嘴的开口与输送辊的上表面平齐；所述编织袋存储机构354是安装于输送辊旁的升降平台3541，用于存放水平放置的一摞备用空编织袋，备用空编织袋的放置方向与编织袋撑口机构342上的编织袋方向相同，升降平台3541的高度由电机经链条链轮结构调节，升降平台机架上低于所述输送辊上表面一段距离安装对射式光电开关用于检测空编织袋最顶端的高度位置，根据对射式光电开关信号控制电机转动使其随时保持空编织袋最顶端低于所述输送辊上表面一段距离，确保编织袋顶端位于所述取袋吸嘴组351下行后能接触的范围内；所述编织袋自动供给装置35完成给编织袋撑口机构342自动供应编织袋，当装满筒子纱的编织袋由输送辊344输送离开编织袋撑口机构342位置后，将新的空编织袋送入编织袋撑口机构342等待装入筒子纱，具体过程为:取袋吸嘴组351水平移动至编织袋存储机构354上方后下行至吸嘴口接触备用编织袋的顶部，打开负压阀，上吸嘴组即吸住最顶层的一个备用编织袋，然后取袋吸嘴组351提升至高于输送辊344上表面的高度后水平移动至编织袋口水平正对编织袋撑口机构342，关闭其负压阀，开口上吸嘴组352下行至其吸嘴接触编织袋后，同时开启开口上吸嘴组及开口下吸嘴组的负压阀，开口上吸嘴组上行，编织袋口打开，编织袋撑口机构撑口板3422前移伸入编织袋打开的口中后水平相背运动撑住编织袋，编织袋撑口机构342带动编织袋回退到原始位置，等待送入筒子纱；
[0050]所述编织袋自动封口装置36(参加图12、13)包括袋口引导装置361及带有缝纫线自动剪断功能的编织袋封包机362，所述袋口引导装置361(参加图13)由上同步带组3611与下同步带组3612构成,每个同步带组包括两根等长、宽度20mm的引导同步带364,由安装在4根轴上的4个双排同步带轮363 (双排同步带轮的两个带轮轴向间隔50mm)将两根引导同步带364张成直角梯形的形状，上、下两同步带组中位于直角梯形的两平行边中的短边相接触于比输送辊344上表面高出半个筒子纱高度的高度处，斜边朝向自动装编织袋装置34并与其安装在输送辊同一侧，上下同步带组中各有一根安装同步带轮的轴作为主动轴并由输送辊轴端安装的同步带轮驱动，使同步带364表面线速度与输送辊表344面线速度相同，所述编织袋缝包机与袋口引导装置位于输送辊的同一侧，编织袋缝包机的针头位于两个同步带组相接触段中点同步带之间的50_间隙中，输送辊输送的编织袋在经过袋口引导装置361的过程中被编织袋缝包机362用缝纫线封口，并于封口后自动将缝纫线剪断；
[0051]所述编织袋自动捆扎装置37 (参加图12)包括编织袋推板及自动打包机372，编织袋推板与自动打包机372正对安装在输送辊344尾端的两侧，所述编织袋推板(图中未画出)是由伺服电机经减速机、同步带轮、同步带驱动的导轨滑块推板结构，编织袋推板安装在输送辊末端位于编织袋自动封口装置36同侧，正对输送辊末端的编织袋，编织袋经过编织袋自动封口装置36后沿输送辊运行到输送辊的末端正对编织袋推板的部位后停止，编织袋推板沿编织袋长度方向由输送辊上推动编织袋间歇通过自动打包机372，期间自动打包机372给编织袋打上3根等距离分布的打包带，编织袋上打包带的捆扎位置由编织袋推板控制，基本原理为:自动打包机372机架上在编织袋通过的高度内、接近打包带的位置处安装打包传感器(优选为对射式光电传感器)，当编织袋推板的驱动伺服电机以速度模式推动编织袋到达打包传感器后，编织袋推板的驱动伺服电机改为位置模式继续推动编织袋通过自动打包机，每次推动筒子纱平均直径长度的距离暂停，自动打包机捆扎一根打包带后继续推动编织袋通过自动打包机，并依次为每个编织袋捆扎3条打包带。
[0052]所述自动码垛单元4 (参加图15)包括两套三维工作台41及机械手夹持器42 ;图15中仅画出了一套机械手夹持器，两根平行水平长导轨411安装在支架上，水平长导轨411方向与输送辊344输送方向平行，两根平行水平短导轨412两端用连接板互相连接成为框架结构，框架结构的水平短导轨412两端分别以两个滚轮轴承支撑在两根水平长导轨411上并沿其运动，短导轨412方向与长导轨411方向相垂直，将一个水平的长方形平板413利用四个滚轮轴承支撑在两根短导轨412上，在所述水平长方形平板的底面向下倒置安装剪式升降平台414(不排除使用伸缩缸结构的升降平台)，剪式升降平台414上下运动的平台面向下，沿水平长导轨411及短导轨412方向的移动由伺服电机经减速机、同步带轮、同步带驱动，剪式升降平台414的升降由伺服电机经减速机带动的滚筒415、钢丝绳结构拉动控制，伺服电机控制器优选采用总线通信控制；所述机械手夹持器42是通过铰链421安装在剪刀式升降平台414台面下边沿的、开口向下的一对绕其根部铰链421转动的爪状部件组成422，机械手夹持器42的开合由抓取气缸423驱动；所述自动码垛单元4安装在自动包装单元3的上部，机械手夹持器42的运动范围至少涵盖在铅垂方向最高至自动打包机372台面上放置的编织袋高度以上，最低至地面，在水平方向的运动范围根据需要码垛的品种数量、产量及车间布局确定，本实施例假设有10台自动络筒机，每台自动络筒机每天的产量最高为2吨(80编织袋)，每16小时可以生产约53编织袋的筒子纱，为每台自动络筒机分配一组码垛位置，一组码垛位置包含6摞，每摞10袋，可以满足16小时以上的存储量，6摞编织袋的摆放为长导轨411方向两排，短导轨412方向三排，由此可以确定机械手夹持器的运动范围在短导轨412方向自自动打包机372出口开始向远离自动打包单元5米，在长导轨411方向20米；当编织袋被编织袋推板推出编织袋自动封口机372后，自动包装单元控制器通知自动码垛单元控制器编织袋内所装筒子纱的品种及其生产机台信息，自动码垛单元控制器根据所接收到的信息控制机械手夹持器42移动到编织袋上方后下降至抓取编织袋的位置，抓取气缸423驱动机械手夹持器42夹持住编织袋并由剪式升降平台414带动其升高后水平移动到其码垛位置的上方，剪式升降平台414下降至指定高度后机械手夹持器42松开编织袋完成码垛；关于码垛位置控制方法以机械手夹持器42的高度控制方法为例说明:在短导轨框架上安装接近开关检测机械手夹持器42的升降高度，接近开关的安装高度对应机械手夹持器42上升的最高位置(即行程原点)，自动码垛单元控制器中保存有码垛的水平位置及高度信息，控制机械手夹持器42下降时用通信方式控制伺服电机采用位置模式由行程原点开始向下运行即可控制机械手夹持器42下放的行程，这些方法是控制领域基本的知识，该领域技术人员很容易实现，因此，其他地方类似此处的传感器使用及控制方法在本说明书中不再赘述。
[0053]本发明改进实施例:应用本发明【背景技术】部分所述的“一种筒子纱自动收集与输送系统”技术，其中筒子纱输送装置的输送链、输送装置编码部件中的被检测部件以及控制系统中的上位机与本发明所述相应部分是指相同的要素，在自动络筒车间由“一种筒子纱自动收集与输送系统”中所述的取纱机械手按品种将满足总质量偏差要求的筒子纱每12个一组、大头(也可以为小头)朝向其运动方向放到筒子纱输送装置的载纱器上，同时，其筒子纱取纱单元控制器将筒子纱与载纱器的对应信息写入上位机；本发明所述自动包装单元3在准备包装筒子纱时，自动包装单元控制器与上位机通信即可查询到需要包装在一个编织袋内的筒子纱所占用的载纱器的编号、载纱器的占用信息及其所承载筒子纱的信息，从而确定将哪些载纱器上的筒子纱包装在一个编织袋内，因此，本实施例可以实现筒子纱的按品种定重包装。
[0054]本发明不限于上文讨论的实施例，本领域技术人员可根据本发明推理出其它变体形式，这些变体形式也属于本发明的主题。
【权利要求】
1.一种筒子纱自动包装系统，其特征在于所述筒子纱自动包装系统包括: 筒子纱输送装置，其由一条首尾相连循环移动的输送链以及在输送链上等间距悬挂安装的若干个开口向下的“0”形载纱器组成，所述筒子纱输送装置途经所述自动包装单元的上方； 输送装置编码部件，其包括安装在筒子纱输送装置上随载纱器移动的被检测部件以及对应于每台自动包装单元安装的固定的检测部件； 控制系统，由若干台自动包装单元控制器、一台自动码垛单元控制器及至少一台上位机组成的分布式控制系统； 自动包装单元，包括取纱装置、朝向调整装置、自动装小袋装置、自动装编织袋装置、编织袋自动供给装置、编织袋自动封口装置以及编织袋自动捆扎装置；所述取纱装置由安装在沿导轨上下移动的滚轮小车上、上边沿呈水平的两块铅垂方向平行取纱板托取筒子纱；所述朝向调整装置是绕其轴线间歇旋转、轴向投影为“十”字形、轴对称的翻转机构；所述自动装小袋装置由推单纱机构、套小袋机构、热封机构、分离机构及主传送带组成，所述推单纱机构为伸缩缸结构驱动的推板，所述套小袋机构一端为斜截面另一端为直截面的开口管状部件，开口处沿周向一段交叠，套小袋机构与推单纱机构正对安装在朝向调整装置旋转轴的两端处，所述热封机构接续安装在套小袋机构直截面端，包括上下两块由气缸驱动沿滑轨上下移动的、带有硅胶条及圆电阻丝的压块，所述分离机构为气缸驱动的推板结构，附属安装在热封机构的上压块上，推板下沿与上压块下沿对齐，所述主传送带传送方向与推单纱机构运动方向垂直接续安装在热封机构后面，主传送带间歇运动；所述自动装编织袋装置由接续对齐安装在主传送带末端间歇运动的辅助传送带、气缸驱动推板结构的推排纱机构、编织袋撑口机构、及输送辊组成，所述编织袋撑口机构是一对平行的铅垂撑口板由气缸驱动沿与其平行的水平导轨及法线方向的导轨运动，所述推排纱机构与所述编织袋撑口机构相对安装于辅助传送带的两侧，所述输送辊接续安装在编织袋撑口机构后面，输送辊的输送方向与辅助输送带输送方向平行；所述编织袋自动供给装置由取袋吸嘴组、开口上吸嘴组、开口下吸嘴组、编织袋存储机构组成，所述取袋吸嘴组包括若干个开口向下的连接负压管线的吸嘴，由气缸驱动其沿铅垂方向及输送辊输送方向移动，所述开口上吸嘴组安装在靠近编织袋撑口机构的输送辊上方，包括开口向下由气缸驱动沿铅垂方向上下移动的吸嘴，所述开口下吸嘴开口向上、与开口上吸嘴组正对固定安装于输送辊的间隙中，开口下吸嘴的开口与输送辊的上表面平齐，所述编织袋存储机构是安装于输送辊旁的升降平台，升降平台的高度由电机经链轮链条结构调节；所述编织袋自动封口装置包括袋口引导装置及带有缝纫线自动剪断功能的编织袋封包机，所述编织袋缝包机与袋口引导装置位于输送辊的同一侧；所述编织袋自动捆扎装置包括编织袋推板及自动打包机，所述编织袋推板是由伺服电机经减速机、同步带轮、同步带驱动的导轨滑块加推板结构，自动打包机与编织袋推板正对安装在输送辊末端的两侧； 以及自动码垛单元，其安装在自动包装单元的上部，包括三维移动工作台以及通过铰链安装在工作台台面下边沿、开口向下、由气缸驱动的一对绕其根部铰链转动的机械手夹持器。
2.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于所述朝向调整装置翻转机构由4组板与翻转机构的轴平行安装在旋转轴外缘上构成，每组板共3块，相邻2块板之间保留大于取纱板厚度的间隙，两块取纱板铅垂方向上下移动时穿过两条间隙，翻转机构间歇转动，每次旋转90度。
3.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于所述编织袋自动封口装置的袋口引导装置由上、下两个同步带组外缘相接触构成，每个同步带组包括两根留有间隙的并排的同步带，同步带组由输送辊轴端部安装的同步带轮经同步带传动驱动并保持同步带组的同步带速度与输送辊表面线速度相同，编织袋缝包机的针头位于两个同步带组相接触段中点两根同步带之间的间隙中。
4.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于自动码垛单元的三维工作台是将剪式升降平台倒挂安装在沿水平两个正交方向导轨运动的滚轮小车结构上构成，水平两个正交方向分别为编织袋推板运动方向以及前述输送辊输送方向，剪式升降平台的升降由伺服电机经减速机带动的滚筒、钢丝绳结构控制。
5.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于每套所述自动包装单元配置一台自动包装单元控制器，每套自动码垛单元配置一台自动码垛单元控制器，所述自动包装单元控制器、自动码垛单元控制器及上位机为微型计算机，优选为嵌入式工控板，均由即3供电，所述上位机与一台自动码垛单元控制器及若干台自动包装单元控制器组成一个局域网，优选采用工业以太网，通讯协议优选为扣？ / I？，所述筒子纱输送装置上承载筒子纱的信息在筒子纱被放入载纱器时写入上位机，所述自动包装单元控制器利用通信从上位机获取筒子纱输送装置上承载筒子纱的信息，所述自动包装单元利用通信通知自动码垛单元进行码垛。
6.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于每个所述筒子纱自动包装系统包括至少2套自动包装单元。
7.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于所述自动包装单元包括数量相等的偶数个取纱装置及朝向调整装置，且相邻两取纱装置之间的距离优选为与载纱器间距相同。
8.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于所述筒子纱自动包装系统用于包装锥形筒子纱时，相邻两个朝向调整装置的翻转方向相反。
9.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于自动码垛单元至少包括两套三维工作台及机械手夹持器。
10.根据权利要求1所述的筒子纱自动包装系统，其特征在于所述筒子纱输送装置载纱器上放置的锥形筒子纱大小头朝向一致。
【文档编号】B65B5/08GK104443476SQ201310415285
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】吕汉明, 马崇启, 傅宏俊 申请人:天津工业大学