一种喂料机构和具有该喂料机构的花式纱线拼接机的制作方法

本实用新型属于纺织机械技术领域，具体涉及一种喂料机构和具有该喂料机构的花式纱线拼接机。

背景技术：

随着国民衣食住行质量的提高，我国花式纱线产业是从上世纪90年代开始应运而生。就目前而言，不管是花式纱线的生产规模还是生产产量，我国一直处于世界第一。花式纱线拼接机的作用是把不同颜色的纱线利用空气捻接的方式拼接在一起，通过纱线缠绕机构缠绕一定距离剪断后，又与另一种颜色纱线拼接再进行缠线。现阶段，使纱线拼接的方法有两种：一种是分段染色，另一种是采用纱线拼接机。而目前的纱线拼接机，大多都是通过人工抓取纱线放入空气捻接机进行拼接，不仅效率低，而且容易产生失误。而且随着颜色的增加，各色线筒在喂料机构上如何高效、有序的排列，从而提高花式拼接机的生产效率，降低错误率，也是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了有效解决上述问题，本实用新型提供一种喂料机构和具有该喂料机构的花式纱线拼接机。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种喂料机构，包括线筒架、线头固定盘和立轴，线筒架和线头固定盘安装在立轴上；线筒架为多面体结构，每个侧面上布设有若干线筒；线头固定盘包括与立轴固定连接的中心部和以中心部为圆心向外辐射的若干悬臂，在悬臂的端部设有穿线孔。

优选地，线筒架的每个侧面上的线筒按照方阵排列，每一列上的线筒互相错位。

优选地，线筒架为中空壳式结构。

优选地，喂料机构还包括与立轴连接的喂料机构电机。

本实用新型还公开了一种具有上述喂料机构的花式纱线拼接机，还包括与喂料机构协同工作的机械手和接线缠绕机构；喂料机构还包括设在中心部上的喂料机构传感器；机械手包括与喂料机构传感器通信互联的末端传感器；工作时，机械手能够从线头固定盘上勾取纱线置入接线缠绕机构中，在接线缠绕机构中完成纱线的拼接、缠绕和剪断。

优选地，机械手包括操作臂和与操作臂相连的末端操作器，操作臂包括支座，支座上设有机械手传感器，支座通过电机轴与回转电机连接，回转电机与回转臂连接，回转臂通过俯仰电机与大臂连接，大臂上设有摆动电机，摆动电机与小臂连接，小臂与腕部回转电机连接，腕部回转电机与末端操作器连接，末端传感器设在末端操作器上，末端操作器上还设有末端操作器伺服电机线钩。

优选地，线钩包括底板、齿轮、连杆和钩头；两个齿轮相互啮合，固定于底板上，两个齿轮分别连接在两个连杆的一端，两个连杆的另一端连接并固定钩头，构成一套连杆机构；两个齿轮啮合转动时，能够带动连杆机构一端的钩头做直线运动。

进一步优选地，钩头上包覆有防滑材料。

优选地，接线缠绕机构包括协同工作的空气捻接机、绕线装置、压线装置、剪断装置和接线缠绕机构传感器；绕线装置能够在电机带动下将纱线缠绕至纱线锭子上；接线缠绕机构传感器分别与喂料机构传感器、空气捻接机、绕线装置、压线装置和剪断装置电连接。

优选地，接线缠绕机构还包括电动机，电动机连接有圆柱直齿轮，圆柱直齿轮与剪断装置连接，圆柱直齿轮与锥齿轮组啮合，锥齿轮组与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠与压线装置运动连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益的技术效果为：

本实用新型公开的喂料机构，包括线筒架、线头固定盘和立轴，线筒架和线头固定盘安装在立轴上；线筒架为多面体结构，每个侧面上布设有若干线筒；线头固定盘包括与立轴固定连接的中心部和以中心部为圆心向外辐射的若干悬臂，在悬臂的端部设有穿线孔。将各色线筒放置好后，自然垂下穿过穿线孔，当花色过多时，平面布置线筒需要的平面尺寸太大，对布置和后续抓取都极为不便，而将线筒分布到多面体的各个侧面上，又将各色纱线的线头集中到线头固定盘上，使线头分布在线头固定盘的边缘，将线头分布又转化成了一条曲线，占用空间小，便于后续的抓取。

进一步地，线筒架的每个侧面上的线筒按照方阵排列，每一列上的线筒互相错位，能够避免垂下的纱线缠绕、打结。

进一步地，喂料机构还包括与立轴连接的喂料机构电机，可以控制喂料机构转动，将一条曲线的专区轨迹转化为一个抓取点。

进一步地，线筒架为中空壳式结构，可以减轻线筒架的整体重量，减小立轴的载荷。

本实用新型公开的具有上述喂料机构的花式纱线拼接机，还包括与喂料机构连接的机械手和接线缠绕机构；喂料机构通过与立轴连接的电机以及设在中心部上的喂料机构传感器，将按线筒整齐排布，在需要时转向至正确位置，将抓取轨迹转化成了一个点，便于实现自动化操作。机械手包括操作臂和与操作臂相连的末端操作器，在末端操作器上设有末端传感器和线钩，末端传感器能够接受感应器发出的信号；机械手能够从平面线板上勾取纱线置入接线缠绕机构中，在接线缠绕机构中完成纱线的拼接、缠绕和剪断。整个装置通过机械手与自动化控制元件，实现了自动化生产。喂料机构能够自动转向，配合机械手的精确定位，替代原有的人工抓取纱线，提高了生产效率，减少了生产过程中因操作失误所造成的损失，极大地提升了选色范围，避免了因花色过多人工无法胜任的情况。

更进一步地，机械手的钩头上包覆有防滑材料，一方面增大了摩擦系数，另一方面保护线钩延缓氧化。

附图说明

图1是本实用新型的工作流程图；

图2是本实用新型的整体结构示意图；

图3是本实用新型的喂料机构的结构图；

图4是本实用新型的线筒架的结构示意图；

图5是本实用新型的线筒架上线筒的布置图；

图6是本实用新型的线架的结构示意图；

图7是本实用新型的线头固定盘的结构示意图；

图8是本实用新型的喂料机构装设外壳时的结构示意图；

图9是本实用新型的机械手的结构示意图；

图10是本实用新型的线钩的结构示意图；

图11是本实用新型的空气捻接机的结构示意图；

图12是本实用新型的接线缠绕机构的结构示意图；

图13是本实用新型的线筒架上线筒布置方式优化示意图；

图中：1为喂料机构，1-1为线筒架，1-2为线头固定盘，1-2-1为中心部，1-2-2为悬臂，1-2-3为穿线孔，1-3为立轴，1-4为线筒，1-5为喂料机构电机，1-6为喂料机构传感器；

2为机械手，2-1为机械手传感器，2-2为回转电机，2-3为电机轴，2-4为回转臂，2-5为俯仰电机，2-6为大臂，2-7为摆动电机，2-8为小臂，2-9为腕部回转电机，2-10为末端操作器伺服电机，2-11为末端操作器，2-12为末端传感器，2-13为线钩，2-13-1为底板，2-13-2为齿轮，2-13-3为连杆，2-13-4为钩头，2-14为支座；

3为接线缠绕机构，3-1为空气捻接机，3-1-1为气动装置，3-1-2为空气捻接机第一传感器，3-1-3为纱线孔，3-1-4为空气捻接机第二传感器，3-2为绕线装置，3-3为电机，3-4为接线缠绕机构传感器，3-5为纱线锭子，3-6为电动机，3-7为圆柱直齿轮，3-8为锥齿轮组，3-9为滚珠丝杠，3-10为压线装置，3-11为剪断装置。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

花式纱线拼接机的作用是把不同颜色的纱线利用空气捻接的方式拼接在一起，通过纱线缠绕机缠绕一定距离后剪断，又与另一种颜色纱线拼接再进行缠线。参见图1为本实用新型的工作流程图，图2为本实用新型的整体结构示意图，其整体运动流程可以分为三个部分，分别是喂料机构1运动流程、机械手2运动流程和纱接线缠绕机构3运动流程。

开始时，将线筒1-4按规定颜色放在线筒架1-1上。执行喂料时，喂料机构电机1-5工作使立轴1-3转动，带动线筒架1-1及线头固定盘1-2转动。根据设定，将所需颜色的纱线转到指定位置。为了保证位置精度和重复位置精度，喂料机构传感器1-6会自动校正位置，保证位置不会发生偏移。当纱线转到指定位置时，喂料机构传感器1-6给机械手2发电信号，驱动机械手2抓取纱线。当接线缠绕机构3卷绕固定长度时，缠绕纱线动作完成，会向喂料机构1发一个脉冲信号，喂料机构1系统则计数一次，该种颜色动作完成，喂料机构1则执行下一动作。

当喂料机构1执行动作时，喂料机构1将所需纱线移动到固定位置并放下纱线，喂料机构1发信号给机械手2，机械手2运动启动。回转动作开始，回转电机2-2开始工作，当转动到固定位置时，回转电机2-2停止，俯仰电机2-5开始工作，驱动大臂调节至接近喂料机构的位置，俯仰电机2-5停止工作。摆动动作开始，摆动电机2-7将末端操作器2-11调节至工作位置，摆动电机2-7停止工作。腕部回转电机2-9开始工作，使线钩2-13的基准面与纱线垂直，为下一步动作做保证。当线钩2-13的基准面与纱线垂直时，勾取纱线动作开始，并驱动末端操作器伺服电机2-10，末端操作器伺服电机2-10逆时针转动至线钩2-13最大伸出位置勾取纱线。通过末端传感器2-12检测，如果没勾取到纱线，将重复勾取动作，即通过与喂料机构传感器1-6配合，使末端操作器2-11重新定位。当勾到纱线时，给末端操作器伺服电机2-10发电信号，末端操作器伺服电机2-10顺时针转动，并将线钩2-13缩回。完成这一动作，末端操作器伺服电机2-10停转，其他电机开始运动。当末端操作器2-11接近空气捻接机3-1时，其他电机停转，末端操作器伺服电机2-10转动，保证纱线送入空气捻接机3-1。当纱线送入空气捻接机3-1时，机械手2重复动作回到喂料机构1抓取纱线。

当机械手2给空气捻接机3-1喂入纱线时，机械2手将线头送入空气捻接机3-1纱线孔，气动装置3-1-1会把纱线吸入纱线孔3-1-3。纱线进入空气捻接机3-1时，通过传感器检测，保证有两个纱线头，则开始执行纱线拼接这一动作。当拼接完成，发电信号给绕线装置3-2，绕线装置3-2自动缠线，当缠绕一定长度时，电机3-3停止运动，则缠绕动作完成。当纱线缠绕完成时，会发信号给剪断装置3-11，驱动剪断装置伺服电机开始转动，剪断装置伺服电机带动压线装置3-10将纱线压紧，并通过滚珠丝杠运动将纱线带到剪断装置3-11的位置，将纱线剪断。重复以上动作进行下一段纱线的拼接。

下面以60色纱线的拼接流程为例，对本实用新型的工作原理进行进一步地说明：

喂料机构1是结合纱线库将纱线进行储藏的装置，并且为方便机械手2抓取将指定纱线输送到固定位置，可以提前根据所需纱线的颜色通过设定进行排布，当需要某种颜色的纱线，可以自行转到机械手2抓取的固定位置。

图3所示是花式纱线拼接机喂料机构1的结构设计，考虑到纱线的质量过轻且质地柔软，则使整个喂料机构1采取竖直布置，即线筒架1-1与线头固定盘1-2位于一根竖直摆放的立轴1-3上，且线筒架1-1位于线头固定盘1-2的下方，线筒1-4布置在线筒架1-1的侧面。线头固定盘1-2通过中心部1-2-1与立轴1-3固定连接，可以采用键连接，线头固定盘1-2具体结构见图6、图7，线头固定盘1-2以中心部1-2-1为圆心向外辐射均布有60条悬臂1-2-2，在悬臂1-2-2的端部设有穿线孔1-2-3。纱线从线筒架1-1引出，穿过线头固定盘1-2上的穿线孔1-2-3并自然垂落至地上。为了保证机械手2的线钩2-13在勾住纱线后不会脱落，则必须保证纱线由线头固定盘1-2后的自然垂落距离大于纱线穿线孔1-2-3处至空气捻接器3-1的距离，为了减轻机械手2运动时抓取轨迹的复杂程度，设定机械手2从固定位置抓取，通过喂料机构1的旋转来输入所规定编号的纱线。根据要求，所设计的机构应满足60色纱线的喂入，故采取如图3所示机械结构。该结构采用“5×3×4”式线筒1-4布置，即每一个面上的线筒1-4采用3行5列布置，总共设置4个面。为了减轻整体的重量，故整体采用壳式结构，从而在实质意义上减轻对立轴1-3的载荷，结构如图4，线筒架1-1顶板上固定有轴套，可以在轴套上加上4个加强筋，防止线筒架1-1在装上60支线筒后发生变形。因为喂料机构1工作时为旋转状态，为防止人员受到伤害，可以在外层安装圆柱形的外壳体，在机械手2抓取的方向开设供机械手2抓取的窗口，如图8所示。

为了防止纱线从线筒架1-1上引出时产生纱线互相缠绕或交缠，故在线筒1-4的布置上采用如图5所示依次从1号至15号布置，即每一竖列由上至下的编号依次为(1,3,2)，(4,6,5)，(7,9,8)，……依次排列布置。其他三面按此规律依次布置线筒。编号方法也可以是(1,2,3)，(4,5,6)，(7,8,9)，……。线筒1-4的布置还可以优化为图13所示，每一列的线筒1-4相互错位，避免了垂下的纱线纠缠、打结。

60个线筒1-4放置于线筒架1-1上，将纱线从线筒架1-1末端的槽中引出穿过其下方的线头固定盘1-2，如图5，图6所示，保证每一根纱线都分别穿过一个悬臂1-2-2上的穿线孔1-2-3，并自然下垂一段距离。

线头的固定采用环形布置，以便于机械手从一固定位置点抓取，从而降低机械手抓取路径的复杂程度。线筒1-4从1到60依次顺序编号，通过每次线头固定盘1-2的旋转，将所需编号的线筒1-4转至机械手2的抓取起始点上方。

喂料机构1的将线筒1-4按规定颜色放在线筒架1-1上，工作时，喂料机构电机1-5工作，通过与位于其上方的联轴器相连使立轴1-3转动，立轴1-3的转动带动了线筒架1-1及线头固定盘1-2的转动。根据设定，将指定颜色纱线转到指定位置。为了保证位置精度和重复位置精度，喂料机构传感器1-6会自动校正位置，保证位置不会发生偏移。当纱线转到指定位置时，喂料机构电机1-5停止工作，喂料机构传感器1-6给机械手2发电信号，驱动机械手2抓取纱线。当接线缠绕机构3卷绕固定长度时，缠绕纱线动作完成，接线缠绕机构传感器3-4会向喂料机构传感器1-6发一个脉冲信号，喂料机构1系统则计数一次，该种颜色动作完成，喂料机构1则执行下一动作。

如图9，当喂料机构1动作时，喂料机构1将所需纱线转动到固定位置并放下纱线，感应器1-9发电信号给机械手传感器2-1，机械手2运动启动。回转动作开始，回转电机2-2开始工作，传动至电机轴2-3进而带动回转臂2-4及其以上机构开始转动，按照工作位置计算出回转电机2-2的工作时间，机械手转动到固定位置时，回转电机2-2停止。回转电机2-2可以优选伺服电机。

根据设定，俯仰电机2-5开始工作，驱动大臂2-6调节至接近喂料机构1的位置，俯仰电机2-5停止工作，即俯仰动作结束。摆动动作开始，摆动电机2-7开始工作，将小臂2-8和末端操作器2-11调节至工作位置，摆动电机2-7停止工作。腕部回转动作开始，腕部回转电机2-9开始工作，根据设定自行调整回转角度，目的是使线钩2-13的基准面与纱线垂直，为下一步动作作保证。当线钩13的基准面与纱线垂直时，回转电机2-2停止。

机械手2的末端的线钩2-13的具体结构如图10，线钩2-13包括底板2-13-1、齿轮2-13-2、连杆2-13-3和钩头2-13-4；两个齿轮2-13-2相互啮合，固定于底板2-13-1上，两个齿轮2-13-2分别连接在两个连杆2-13-3的一端，两个连杆2-13-3的另一端连接并固定钩头2-13-4，构成一套连杆机构；两个齿轮2-13-2啮合转动时，能够带动连杆机构一端的钩头2-13-4做直线运动。勾取纱线动作开始并驱动末端操作器2-11的末端操作器伺服电机2-10，末端操作器伺服电机2-10逆时针转动至钩头2-13-4最大伸出位置勾取纱线。当钩头2-13-4勾住纱线之后，钩头2-13-4会缩回壳体并与壳体的橡胶配合夹紧纱线，这样就有效地解决了夹取过程中纱线脱落的问题。同时，在钩头2-13-4上采用橡胶对其进行包覆，一方面增大了摩擦系数，另一方面保护线钩延缓氧化。为了能准确勾到纱线，采用末端传感器2-12，如果勾上则进行下一环节，若没勾上重复勾取动作。当纱线线头喂入空气捻接机3-1时，钩头2-13-4就会伸出放松纱线，完成喂入过程。

通过末端传感器2-12的感应，如果没勾取到纱线，将重复勾取动作，即通过与喂料机构1的感应器1-9配合，使末端操作器2-11重新定位。当勾到纱线时，末端传感器2-12给末端操作器伺服电机2-10发电信号，末端操作器伺服电机2-10顺时针转动，并将线钩2-13缩回。完成这一动作，末端操作器伺服电机2-10停转，其他电机开始运动。当末端操作器2-11接近空气捻接机3-1时，其他电机停转，末端操作器伺服电机2-10转动，保证纱线送入空气捻接机3-1。末端传感器2-12可以采用红外传感器，如SHARP的GP2Y0A60SZ0F，或者Microvision的MV-E800M/C工业相机。

接线依靠空气捻接机3-1，空气捻接机结构如图11，在接线缠绕机构3的安装位置如图12。当机械手2给空气捻接机3-1喂入纱线时，机械手2与空气捻接机第一传感器3-1-2配合，一是为了准确定位，二是为了驱动气动装置3-1-1工作。当气动装置3-1-1工作时，机械手2将线头送入空气捻接机3-1的纱线孔3-1-3，气动装置3-1-1会把纱线吸入纱线孔3-1-3。纱线进入空气捻接机3-1时，通过空气捻接机第二传感器3-1-4检测，保证有两个纱线头，则开始执行纱线拼接这一动作。当拼接完成，空气捻接机第二传感器3-1-4会发电信号给绕线装置3-2，绕线装置3-2自动缠线。当空气捻接机3-1拼接好纱线，空气捻接机第一传感器3-1-2会给喂料机构1的电机3-3发信号驱动电机3-3转动，电机3-3的转动带动绕线装置3-2转动，绕线装置3-2带动纱线锭子3-5转动将纱线缠绕到纱线锭子3-5上，当缠绕一定长度时，电机3-3停止运动，则缠绕动作完成。当纱线缠绕完成时，接线缠绕机构传感器3-4会发电信号给剪断装置3-11，电动机3-6开始转动，电动机3-6的转动带动锥齿轮组3-8和圆柱直齿轮3-7，锥齿轮组3-8转动带动滚珠丝杠3-9运动，滚珠丝杠3-9带动压线装置3-10，压线装置3-10的开合将纱线压紧，并通过滚珠丝杠3-9的运动将纱线带到剪断装置3-11的位置，剪断装置3-11的位置即圆柱直齿轮3-7的大齿轮连接剪刃的位置。当压线装置3-10压住纱线，并带到剪断装置3-11位置时，剪断装置3-11剪切纱线。剪断装置3-11可以优选圆盘剪刃。然后重复以上动作进行下一段纱线的拼接直到生产任务完成。感应器1-9、机械手传感器2-1、接线缠绕机构传感器3-4采用光电传感器，如EE-SPY402。