一种玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置及卸纱方法与流程

1.本技术属于玻璃纤维生产自动化技术领域，具体而言涉及一种玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置及卸纱方法。


背景技术：

2.目前随着能源和人工成本上涨，生产竞争的加剧，如何提高效率、降低成本成为玻璃纤维企业关注的重点，因此生产自动化成为一种必然的趋势。卸纱机械手是玻璃纤维自动化生产线不可或缺的设备，而托瓦又是卸纱机械手的必要装置，用于卸纱过程中暂存丝饼。当丝饼从拉丝机上卸下时，含水量约10％，极易塌纱变形，影响后续退解工序。为了减少丝饼变形，需要增大托瓦的承载面积，托瓦一般为弧形结构，因此丝饼的内径决定了弧形托瓦的直径。
3.现有技术中的弧形托瓦直径是固定的，只能适应一种规格的丝饼。而实际生产过程中，同一生产线上会生产不同规格的丝饼，因此需要准备不同直径尺寸的弧形托瓦，不仅成本高，而且更换不同尺寸托瓦耗时费力，影响生产效率。一般情况下，由于使用卸纱机械手的场景，丝饼重量较大，单个丝饼重量可达50kg，无法人工卸纱。若用小直径的托瓦卸大直径的丝饼，丝饼内圆面与托瓦受力截面很窄，容易造成丝饼变形，降低产品合格率，影响后道工序的使用。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置及卸纱方法，用以解决现有技术中存在的上述技术问题。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.一方面，提供一种玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置，包括支撑套筒、伸缩机构、多个托瓦和驱动机构，所述托瓦通过伸缩机构设于所述支撑套筒上，所述托瓦与所述支撑套筒的轴线平行，所述驱动机构通过驱动所述伸缩机构使所述托瓦沿所述支撑套筒的径向上靠近或远离所述支撑套筒；
7.其中，所述托瓦具有完全收缩状态、部分展开状态和完全展开状态；
8.在完全收缩状态下，多个所述托瓦的外周面具有第一支撑直径，以备暂存第一支撑直径的丝饼；
9.在部分展开状态下，多个所述托瓦的外周面具有第二支撑直径，以备暂存第二支撑直径的丝饼；
10.在完全展开状态下，多个所述托瓦的外周面具有第三支撑直径，以备暂存第三支撑直径的丝饼；
11.所述第一支撑直径＜所述第二支撑直径＜所述第三支撑直径。
12.进一步地，所述托瓦的数量为三个，且三个所述托瓦布置在所述支撑套筒的半圆周面的同侧。
13.进一步地，所述托瓦的长度为所述支撑套筒长度的1.5-2.5倍。
14.进一步地，所述伸缩机构包括：
15.传动轴，所述传动轴通过轴承转动设于所述支撑套筒内，所述传动轴的一端设有螺纹段，另一端设有连接段；所述螺纹段伸出所述支撑套筒的顶端，所述连接段伸出所述支撑套筒的尾端；
16.活动支座，所述活动支座设有内螺纹，与所述螺纹段的外螺纹相适配；所述活动支座能够随传动轴转动沿所述传动轴轴线直线往复移动；
17.伸缩连杆组件，为剪叉式结构，具有铰接的第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆具有第一端a和第二端a，所述第二支撑杆具有第一端b和第二端b；其中，所述第一端a与支撑套筒尾端铰接，所述第二端a与所述托瓦铰接；所述第一端b与所述托瓦铰接，所述第二端b与所述活动支座铰接。
18.进一步地，所述驱动机构包括伺服电机，所述伺服电机与所述连接段传动连接，被配置为驱动所述传动轴正转或反转，为所述托瓦在收缩状态与展开状态之间切换提供动力。
19.进一步地，所述第二支撑杆的数量为两个，两个所述第二支撑杆平行布置；所述第一支撑杆通过第一销轴转动设于两个平行的所述第二支撑杆之间。
20.进一步地，所述支撑套筒的尾端设有法兰座，所述第一端a通过固定支座与法兰座铰接。
21.进一步地，所述固定支座包括垂直设置的横部、竖部和限位部；所述竖部上设置第一通孔，以被与所述第一支撑杆的第一端a铰接；所述横部上设置螺栓孔，以备通过螺栓与所述法兰座连接；所述限位部设于所述横部的下端面，法兰座的顶面设有与所述限位部相配合的安装槽。
22.进一步地，所述第一支撑杆第一端a的两侧固设有连接板，两块连接板上设置第二通孔，利用第二销轴穿过第一通孔和第二通孔将所述固定支座的竖部转动连接在两块所述连接板之间。
23.进一步地，所述托瓦具有弧形板，所述弧形板的内表面设置加强板，所述加强板沿所述弧形板的轴线方向通长布置；所述弧形板的外表面具有弧形支撑面，用于支撑丝饼的内圆面。
24.进一步地，所述加强板的数量为两个，两个所述加强板平行布置，两个所述加强板之间具有夹持空间；所述加强板的中部设有第一连接孔，所述加强板的一端设有第二连接孔；所述第一支撑杆的第二端a通过第三销轴转动连接于所述夹持空间内；两个所述第二支撑杆的第一端b通过第四销轴转动连接于所述夹持空间外。
25.进一步地，两个第二连接孔之间的所述夹持空间内还设有支撑块，所述支撑块与两个所述加强板的内壁面固定连接，所述支撑块设有供所述第四销轴穿过的通孔；所述第一支撑杆的第二端a设置支撑管，两个所述加强板的内壁面设置盲孔，所述盲孔的孔径大于等于所述支撑管的外径，所述支撑管设有供所述第三销轴穿过的通孔。
26.进一步地，活动支座具有螺筒，螺筒套设在所述传动轴的螺纹段上，所述螺筒上设有与所述伸缩连杆组件数量相同的耳座；两个第二支撑杆的第二端b通过第五销轴与耳座转动连接。
27.进一步地，传动轴的连接段上套设设有转套；所述转套设有安装孔，所述安装孔的孔壁上设置限位槽，所述连接段的外周壁上设有与所述限位槽插接配合的凸起。
28.进一步地，玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置还包括支撑座，所述支撑座为l型结构，具有垂直设置的第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板与法兰座固定连接，且第一支撑板上设有供传动轴的连接段穿过的通孔；第二支撑板与机械手连接；所述第一支撑板和第二支撑板之间的直角空间内设置三角形支撑筋。
29.另一方面，提供一种玻璃纤维卸纱方法，使用上述的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置，所述方法包括如下步骤：
30.根据丝饼的内圆直径，利用伺服电机驱动所述传动轴转动，使多个所述托瓦的外周面具有与丝饼的内圆直径相适配的支撑直径；
31.卸纱机械手的托举机构移动到丝饼下方，向上托举使丝饼脱离拉丝机机头，随后托举机构收回，从拉丝机上卸下丝饼；
32.将托举机构上的丝饼内圆面套到托瓦上，使丝饼按照需要的间距依次离开托举机构，悬挂在托瓦上；
33.将托瓦上的丝饼放置到纱车上。
34.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
35.a)本发明提供的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置，将多个托瓦通过伸缩机构设置在支撑套筒上，通过伺服电机可在线改精准控制可变托瓦装置的支撑直径，保证丝饼与托瓦接触面积的前提下，托瓦支撑直径连续可调，能适用不同直径的丝饼。
36.b)本发明提供的玻璃纤维卸纱方法，采用玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置，使得同一生产线卸纱机械手能够自动卸不同直径丝饼，大幅降低人工成本，提高了工作效率；同时满足了拉丝生产计划柔性排产的需求，生产计划安排更灵活。
附图说明
37.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明提供的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置的展开状态示意图一；
39.图2为本发明提供的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置的展开状态示意图二；
40.图3为本发明提供的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置的收缩状态示意图一；
41.图4为本发明提供的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置的收缩状态示意图二；
42.图5为本发明提供的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置的结构示意图；
43.图6为图5中a区域的局部放大图；
44.图7为本发明提供的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置的局部结构示意图；
45.图8为本发明提供的伸缩连杆组件的结构示意图；
46.图9为本发明提供的托瓦的结构示意图；
47.图10为本发明提供的传动轴的结构示意图；
48.图11为本发明提供的法兰座与支撑套筒的结构示意图；
49.图12为本发明提供的固定支座的结构示意图；
50.图13为本发明提供的法兰座的结构示意图；
51.图14为本发明提供的活动支座的结构示意图；
52.图15为本发明提供的转套的结构示意图。
53.附图标记：
54.1、传动轴；1-1、螺纹段；1-2、连接段；2、法兰座；2-1、安装槽；3、支撑套筒；4、活动支座；4-1、螺筒；4-2、耳座；5、托瓦；5-1、弧形板；5-2、加强板；5-3、第一连接孔；5-4、第二连接孔；5-5支撑块；5-6、卡槽；6、伸缩连杆组件；6-1、第一支撑杆；6-11、第二销轴；6-12、第三销轴；6-13、连接板；6-2、第二支撑杆；6-21、第四销轴；6-22、第五销轴；6-3、第一销轴；7、转套；7-1、安装孔；7-2、限位槽；8、固定支座；8-1、横部；8-2、竖部；8-3、限位部；9、支撑座。
具体实施方式
55.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
56.为便于对本技术实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本技术实施例的限定。
57.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
59.实施例1
60.本发明的一个具体实施例，如图1至图5所示，公开了一种玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置，包括支撑套筒3、伸缩机构和多个托瓦5，所述托瓦5通过伸缩机构设于所述支撑套筒3上，所述托瓦5与所述支撑套筒3的轴线平行，且能够沿所述支撑套筒3的径向上靠近或远离所述支撑套筒3；
61.其中，所述托瓦5具有完全收缩状态、部分展开状态和完全展开状态；
62.在完全收缩状态下，多个所述托瓦5的外周面具有第一支撑直径，以备暂存第一支撑直径的丝饼；
63.在部分展开状态下，多个所述托瓦5的外周面具有第二支撑直径，以备暂存第二支撑直径的丝饼；
64.在完全展开状态下，多个所述托瓦5的外周面具有第三支撑直径，以备暂存第三支撑直径的丝饼；
65.所述第一支撑直径＜所述第二支撑直径＜所述第三支撑直径。
66.本实施例中，第一支撑直径为变径托瓦装置的最小支撑直径，第三支撑直径为变
径托瓦装置的最大支撑直径，第二支撑直径不是某一固定值，可以是第一支撑直径与第三支撑直径之间任意值，通过伸缩机构实现第二支撑直径值连续可调。因此，本实施例的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置，采用伸缩结构实现多个托瓦5的形成的支撑面变径可调节，因而一条生产线上采用本实施例一种规格的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置，就可以满足第一支撑直径(含)至第三支撑直径(含)之间任一直径尺寸的丝饼暂存，无需准备不同直径尺寸的弧形托瓦，降低了成本，提升了生产效率。
67.需要说明的是，本实施例中，在完全收缩状态下，各个托瓦5的外周面在一个规则的圆形周面上，此时的第一支撑直径等于托瓦5的外周面对应的直径；在部分展开状态和完全展开状态下，各个托瓦5的外周面并不在一个规则的圆形周面上，而是近似在一个圆周面上，此时变径托瓦装置的支撑直径是指：多个托瓦5的外周面的中心凸点形成的圆，该圆所具有的直径为展开状态下的支撑直径。但多个托瓦展开后形成的近似圆周面也能够满足丝饼的支撑，因为丝饼的内圆面能够在一定程度内变形，能够贴合多个托瓦外周面。
68.本实施例中，所述托瓦5的数量为三个，且三个所述托瓦5布置在所述支撑套筒3的半圆周面的同侧。变径托瓦装置在支撑丝饼时，三个托瓦包括中间托瓦以及位于中间托瓦两侧的侧托瓦，中间托瓦的支撑面朝上，另外两个侧托瓦的支撑面倾斜向上。也可以理解为，所述支撑套筒3具有一个通过中心轴线的水平对称面，三个托瓦5布置在水平对称面的上方，中间托瓦沿支撑套筒3径向移动方向与水平对称面垂直，中间托瓦与其两侧的侧托瓦成45
°‑
60
°
夹角。上述结构设置不仅能够满足对丝饼内圆面的有效支撑，而且能够降低托瓦装置的整体重量，还能提升变径托瓦装置的变径灵活性。
69.本实施例中，如图7至图8所示，伸缩机构为剪式伸缩机构，所述伸缩机构包括传动轴1、活动支座4、伸缩连杆组件6和驱动机构；所述伸缩连杆组件6的数量与所述托瓦5的数量相同；
70.其中，如图10所示，所述传动轴1通过轴承转动设于所述支撑套筒3内，所述传动轴1的一端设有螺纹段1-1，另一端设有连接段1-2；所述螺纹段1-1伸出所述支撑套筒3的顶端，所述连接段1-2伸出所述支撑套筒3的尾端。
71.所述活动支座4设有内螺纹，与所述螺纹段1-1的外螺纹相适配；所述活动支座4与传动轴1螺纹连接，能够随传动轴1转动沿所述传动轴1轴线直线往复移动。
72.所述伸缩连杆组件6为剪叉式结构，具有铰接的第一支撑杆6-1和第二支撑杆6-2，所述第一支撑杆6-1具有第一端a和第二端a，所述第二支撑杆6-2具有第一端b和第二端b；其中，所述第一端a与支撑套筒3尾端铰接，所述第二端a与所述托瓦5铰接；所述第一端b与所述托瓦5铰接，所述第二端b与所述活动支座4铰接。
73.所述驱动机构与所述连接段1-2传动连接，被配置为驱动所述传动轴1正转或反转，为托瓦5在收缩状态与展开状态之间切换提供动力。
74.进一步地，驱动机构包括伺服电机，伺服电机的输出轴与传动轴的连接段1-2连接，伺服电机固定到法兰座上，通过伺服电机可精准控制变径托瓦装置的展开支撑直径。工作时，卸纱机械手根据所卸丝饼规格的不同，控制伺服电机驱动传动轴1正反向旋转，进而通过螺纹副驱动活动支座4沿传动轴1前后移动，带动第一支撑杆6-1和第二支撑杆6-2绕销轴转动，进一步带动托瓦5升降，完成剪式伸缩机构的伸缩动作，实现3组弧形托瓦直径同步变化，适应不同丝饼内径变化的需求，使得卸纱机械手既能卸大直径的丝饼，也能卸小直径
的丝饼。
75.本实施例中，如图11所示，支撑套筒3为圆形套筒，支撑套筒3的一端为圆形法兰结构，也即所述支撑套筒3的尾端设有法兰座2，圆形套筒3与法兰座2焊接，通过法兰座和螺栓把支撑套筒3固定在卸纱机械手上，所述第一支撑杆6-1的第一端a通过固定支座8与法兰座2铰接，如3组固定支座8通过螺栓固定在法兰座上。具体而言，如图12所示，所述固定支座8包括垂直设置的横部8-1和竖部8-2；所述竖部8-2上设置第一通孔，以被与所述第一支撑杆6-1的第一端a铰接；所述横部8-1上设置螺栓孔，以备通过螺栓与所述法兰座2连接。
76.为了提升固定支座8与法兰座2的连接稳定性，防止工作过程中发生松动，在横部8-1的下端面还设有限位部8-3，法兰座2的顶面设有与所述限位部8-3相配合的安装槽2-1，如图13所示。当所述固定支座8固定在所述法兰座2上时，所述限位部8-3装入所述限位部。限位部8-3与螺栓配合，更好的将固定支座8与法兰座2连接，防止变径托瓦在工作过程中，固定支座8与法兰座2之间发生松动，确保托瓦变径装置的工作可靠性。
77.在其中一种可选实施方式中，所述第二支撑杆6-2的数量为两个，两个所述第二支撑杆6-2平行布置；两个所述第二支撑杆6-2的第一端通过第四销轴6-21连接，两个所述第二支撑杆6-2的第二端通过第五销轴6-22连接，利用第四销轴6-21和第五销轴6-22连接两个平行的第二支撑杆6-2。
78.本实施例中，所述第一支撑杆6-1通过第一销轴6-3转动设于两个平行的所述第二支撑杆6-2之间，能够提升伸缩连杆组件6的承载强度。进一步地，所述第一支撑杆6-1第一端a的两侧固设有连接板6-13，两块连接板6-13上设置第二通孔，利用第二销轴6-11穿过第一通孔和第二通孔将所述固定支座8的竖部8-2转动连接在两块所述连接板6-13之间；所述固定支座8的竖部8-2能够安装在两块连接板6-13之间的空间内，两块连接板6-13焊接在第一支撑杆6-1上后，形成u型结构，固定支座8的竖部8-2通过的人销轴6-11转动设置在u型结构空间内。
79.本实施例中，所述托瓦5的长度为所述支撑套筒3长度的1.5-2.5倍；如图9所示，所述弧形板5-1的内表面设置加强板5-2，所述加强板5-2沿所述弧形板5-1的轴线方向通长布置，且所述加强板5-2与所述弧形板5-1的内表面垂直；所述弧形板5-1的外表面具有弧形支撑面，用于支撑丝饼的内圆面。此结构设置在保证支撑强度的同时，能够尽可能的多的暂存丝饼，提升卸纱效率。
80.进一步地，所述加强板5-2的数量为两个，两个所述加强板5-2平行布置，两个所述加强板5-2之间具有夹持空间；所述加强板5-2的中部设有第一连接孔5-3，所述加强板5-2的一端设有第二连接孔5-4；所述第一支撑杆6-1的第二端a通过第三销轴6-12转动连接于所述夹持空间内；两个所述第二支撑杆6-2的第一端b通过第四销轴6-21转动连接于所述夹持空间外，也就是说，两个第二支撑杆6-2的第一端b夹持两个加强板5-2。上述结构设置不仅能够提升托瓦5的支撑强度，可以使托瓦5的长度更长，进而能够支撑暂存更多数量的丝饼，提升卸纱效率。
81.为了提升伸缩连杆组件6与托瓦5连接处的连接强度，两个第二连接孔5-4之间的所述夹持空间内还设有支撑块5-5，所述支撑块5-5与两个所述加强板5-2的内壁面固定连接，所述支撑块5-5设有供所述第四销轴6-21穿过的通孔；所述第一支撑杆6-1的第二端a设置支撑管，两个所述加强板5-2的内壁面设置盲孔5-6，所述盲孔5-6的孔径大于等于所述支
撑管的外径，所述支撑管设有供所述第三销轴6-12穿过的通孔，支撑管的轴线与所述第一支撑杆6-1垂直，支撑管的两端可转动的设置在盲孔5-6内。通过设置支撑块和支撑管能够提升两个加强板5-2端部的支撑强度，防止加强板5-2在与伸缩连杆组件6连接处发生应力变形，从而提升变径托瓦的工作可靠性。
82.本实施例中，如图14所示，活动支座4具有螺筒4-1(其内螺纹未示出)，螺筒4-1套设在所述传动轴1的螺纹段1-1上，所述螺筒4-1上设有与所述伸缩连杆组件6数量相同的耳座4-2；两个第二支撑杆6-22的第二端b通过第五销轴与耳座4-2转动连接。示例性的，活动支座4上加工3组耳座4-2，与3组固定支座8配对安装，3组剪叉式伸缩连杆组件按照一定角度布置在支撑套筒3的半圆周面的同侧，并不是沿支撑套筒3全圆周布置。
83.在其中一种可选实施方式中，传动轴1的连接段1-2通过联轴器直接与驱动机构的输出轴连接。
84.在另一种可选实施方式中，传动轴1的连接段1-2通过一转接件与驱动机构的输出轴可拆卸连接。当伺服电机出现故障时，可以将伺服电机与传动轴1分离，手动转动传动轴1实现托瓦装置的展开和收缩。具体而言，转接件包括转套7，转套7设于传动轴1的连接段1-2上，转套7与伺服电机的驱动端可拆卸连接；如图15所示，所述转套7设有安装孔7-1，所述安装孔7-1的孔壁上设置限位槽7-2，所述连接段1-2的外周壁上设有与所述限位槽7-2插接配合的凸起。在手动转动传动轴的技术方案中，还包括锁紧件，用于传动轴1转动位置的锁紧。上述结构设置一方面能够在伺服电机驱动下防止传动轴1与转套7发生相对转动，确保传动轴1的转动精度；另一方面还能够在伺服电机出现故障时保证变径拖瓦装置的正常变径功能。
85.本实施中，玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置还包括支撑座9，如图5至图6所示，所述支撑座9为l型结构，具有垂直设置的第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板与法兰座2固定连接，且第一支撑板上设有供传动轴1的连接段1-2穿过的通孔；第二支撑板与机械手连接；所述第一支撑板和第二支撑板之间的直角空间内设置三角形支撑筋，以提升支撑座9的支撑强度。
86.本实施例还提供了一种玻璃纤维卸纱方法，使用本实施例的上述玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置，卸纱方法包括如下步骤：
87.根据所卸丝饼的内圆直径，控制伺服电机驱动所述传动轴1转动，使多个所述托瓦5的外周面具有与丝饼的内圆直径相适配的支撑直径；
88.卸纱机械手的托举机构移动到丝饼下方，向上托举使丝饼脱离拉丝机机头，随后托举机构收回，从拉丝机上卸下丝饼；卸纱机械手从拉丝机上卸下丝饼后，将托举机构上的丝饼内圆面套到托瓦5上，使丝饼按照需要的间距依次离开托举机构，悬挂在托瓦5上，便于割连纱、称重，进而将托瓦5上的丝饼放置到纱车上。
89.与现有技术相比，本实施例提供的玻璃纤维卸纱用变径托瓦装置及卸纱方法，变径托瓦装置通过伺服电机精准控制，可在线改变托瓦支撑直径，保证丝饼与托瓦接触面积的前提下，托瓦支撑直径连续可调，能适用不同直径的丝饼。解决了同一生产线卸纱机械手无法自动卸不同直径丝饼的问题，可大幅降低人工成本，提高了工作效率。同时满足了拉丝生产计划柔性排产的需求，生产计划安排更灵活。
90.以上所述的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施方式而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。