CN119020896A - 一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环锭细纱机机器人的断纱原位生头式接头装置及方法，用于环锭细纱机自动接头，所述装置包括：工业机器人、多工位末端执行机构、纱线送出与柔性牵引装置、断纱装置、备用纱退绕装置、环形气流绕纱定位装置、顶升气缸及气源；所述接头方法步骤为：机器人自导航至断纱锭子、备用纱预生头、备用纱卷绕在高速回转的断纱纱管上、环形气流绕纱定位装置伸入锭位、定位钢丝圈并将备用纱穿过钢丝圈、牵引纱线穿气圈环与导纱勾、喂皮辊、剪断备用纱线完成接头动作。本发明提供了一种原位生头式接头方法与装置，解决了现有引纱接头技术装置复杂，步骤繁琐，绕纱不稳定、成功率低的问题。

Description

一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于环锭细纱机机器人的断纱原位生头式接头方法以及采用该方法的装置，属于纺纱环锭细纱机自动接头技术领域。

背景技术

细纱工序是纺纱工艺的一个重要环节，细纱生产过程中断纱(从前罗拉输出至筒管之间连续的细纱条发生断裂的现象)问题直接导致细纱工序中断。针对断纱问题，当前主要依靠人工手动完成接头，劳动强度高并且生产效率低，无法适应现代化生产，因此实现纺纱环锭细纱机自动接头具有重要的现实需求及意义。

国内外现有自动接头方法主要分为找纱接头和引纱接头两种。其中，找纱接头在原有断纱纱管上找到断头完成接头动作，例如中国专利CN108842239A中设计的“一种环锭细纱机自动接头机器人及其方法”，引纱接头省去了在原纱管上找断头的动作，使用一段备用纱卷绕在断纱纱管上完成接头，是目前自动接头主要使用的方法，例如中国专利CN112111817A中设计的“一种环锭细纱机自动接头方法”、中国专利CN105019077A中设计的“环锭细纱断头自动智能接头方法与装置”、中国专利CN102560770A中设计的“一种细纱自动检测断头、自动接头方法及装置”等。现有引纱接头方法与装置在备用纱绕纱时存在的问题主要有：

(1)现有引纱接头方法与装置均使用刚性机构持握并牵引纱线，在实际操作中容易出现持握不稳定、牵引过程中拉断纱线等问题；

(2)现有引纱接头装置结构复杂，难以在纱管周围狭窄的空间内完成整个接头动作；

(3)现有引纱接头方法与装置在实现不同锭位的移动接头时，由于移动装置定位精度差的问题导致同一套接头动作不能在不同锭位完成接头；

(4)现有引纱接头方法与装置进行备用纱绕纱操作不稳定，没有考虑对纱线力控制问题，在实际接头过程中容易出现纱线飘动、粘结、断裂等问题，难以将备用纱成功卷绕在断纱纱管上导致接头成功率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有引纱接头方法步骤繁琐，难以实现原锭位稳定引纱接头。

为了解决上述技术问题，本发明的一个方面是提供了一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、工业机器人接收到断纱锭子信号后，行驶至对应的断纱锭子之前；

步骤2、工业机器人上的多工位末端执行机构位于机器人预生头工位，此时，工业机器人上的纱线送出与柔性牵引装置利用气源所给出的气流吹起备用纱退绕装置所提供的备用纱后，再释放一段定长的纱头位于多工位末端执行机构前方，使得备用纱的纱头伸出多工位末端执行机构，完成预生头；

步骤3、多工位末端执行机构切换至纱线送出与柔性牵引工位，此时，伸出多工位末端执行机构的纱头抵近位于断纱锭子上的高速回转的断纱纱管，利用断纱纱管的回转产生的涡流吸附纱头，将备用纱缠绕于断纱纱管上；

步骤4、当工业机器人感知到纱头已经吸附于断纱纱管上时，利用纱管刹车装置将断纱纱管刹停，终止备用纱的回转缠绕；

步骤5、工业机器人上的环形气流绕纱定位装置利用气源所给出的气流在钢领表面产生环绕气流，配合多工位末端执行机构，由环绕气流吹动钢丝圈钩住备用纱，完成备用纱的穿钢丝圈动作；

步骤6、由纱线送出与柔性牵引装置牵引备用纱执行穿气圈环与绕导纱勾动作；

步骤7、纱线送出与柔性牵引装置牵引备用纱到达喂皮辊的位置，驱动纱管刹车装置释放断纱纱管，使得断纱纱管恢复运转，同时带动纱线喂入皮辊，并通过工业机器人上的断纱装置剪断纱线完成接头。

本发明的另一个方面是提供了一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式装置，其特征在于，用于实现上述的原位生头式方法，包括工业机器人，工业机器人上设有多工位末端执行机构、纱线送出与柔性牵引装置、备用纱退绕装置、气源以及纱管刹车装置，其中：

纱线送出与柔性牵引装置和备用纱退绕装置位于工业机器人两侧；备用纱退绕装置用于提供自动接头所需的备用纱；

纱线送出与柔性牵引装置上设有断纱装置和环形气流绕纱定位装置；

气源用于向纱线送出与柔性牵引装置及其上的环形气流绕纱定位装置提供气流；

多工位末端执行机构设于工业机器人末端，多工位末端执行机构可在预生头工位和纱线送出与柔性牵引工位之间切换：当多工位末端执行机构位于预生头工位时，与纱线送出与柔性牵引装置配合，完成备用纱的预生头；当多工位末端执行机构位于纱线送出与柔性牵引工位时，用于备用纱在断纱纱管上的绕纱，还用于与环形气流绕纱定位装置配合完成备用纱的穿钢丝圈动作；

断纱装置用于将备用纱夹紧和剪断；

纱管刹车装置用于顶升环锭细纱机中断纱锭位的制动装置，制动断纱锭子，使得断纱纱管停止旋转。

优选地，所述多工位末端执行机构包括中空管状结构，纱线可于中空管状结构中前、后滑动。

优选地，所述环形气流绕纱定位装置包括钢丝圈定位装置与穿钢丝圈装置，其中，所述气源为钢丝圈定位装置的环形气流喷口提供气压，使得钢丝圈定位装置的环形气流喷口产生环形气流，使钢丝圈在环形气流的作用下绕钢领旋转，并在钢丝圈定位装置的电磁铁通电后被吸附在钢领正前端，从而完成钢丝圈的定位；所述穿钢丝圈装置上设有挂纱舵机和撑线爪，利用挂纱舵机和撑线爪将断纱纱管与所述多工位末端执行机构之间的纱线挂起并穿入完成定位的钢丝圈。

优选地，当所述多工位末端执行机构切换至所述预生头工位时，所述气源为所述纱线送出与柔性牵引工位上的所述多工位末端执行机构供气，备用纱退绕装置提供的备用纱线在所述多工位末端执行机构的作用下穿过所述纱线送出与柔性牵引工位上的反向喷嘴以及所述断纱装置后，被送出至所述多工位末端执行机构，在所述多工位末端执行机构末端露出纱头，并通过所述断纱装置夹住纱线，防止纱线缩回以实现备用纱的预生头操作；

当所述多工位末端执行机构切换至所述纱线送出与柔性牵引工位时，所述气源为所述多工位末端执行机构供气，利用断纱纱管的回转产生的涡流，将备用纱缠绕在断纱纱管上后，所述气源为纱线送出与柔性牵引装置的反向喷嘴供气，为纱线施加张力实现备用纱在断纱纱管上的绕纱，并在穿钢丝圈完成后，工业机器人驱动纱线输送与牵引装置至指定位置，牵引纱线依次完成穿气圈环与导纱勾和喂罗拉动作，在穿过钢丝圈的纱线被喂入罗拉后，由断纱装置迅速切断纱线送出所述多工位末端执行机构的备用纱，以结束整个接头流程。

优选地，所述断纱装置包括电磁铁、夹纱小刀和断纱小刀，电磁铁设于所述纱线送出与柔性牵引装置上，夹纱小刀和断纱小刀设于电磁铁上。

优选地，所述备用纱退绕装置包括退绕锭子，由退绕锭子带动备用纱退卷，控制接头过程中备用纱的伸出长度。

本发明利用纱管高速旋转产生的涡流，带动纱线纱头使之跟随纱线回转，将纱线缠绕于纱管上完成生头，并按照“一生两穿一喂”方法实现机器人生头、穿钢丝圈、穿气圈环与导纱勾、喂皮辊动作。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明设计的末端执行机构仅需要一台工业机器人即可完成大部分自动接头工作，极大的简化了自动接头装置，降低了成本；

(2)本发明设计的引纱接头装置结构简单，可在断纱纱管近原锭位狭小空间内完成整个接头动作；

(3)本发明设计的纱线送出与柔性牵引装置上的末端执行器设计的中空管状机构，可确保在生头的过程中避免自身捻度导致的扭结堵头现象，有效地提高了备用纱生头的稳定性和成功率；

(4)本发明设计的纱线送出与柔性牵引装置上的基于纱线张力反馈的气电协同控制，保证末端执行机构对纱线的柔性持握与牵引，避免绕纱过程中纱线飘动、粘结、断裂等现象，增加接头过程稳定性，提高接头成功率。

附图说明

图1是本发明实施例中细纱机机器人接头原位生头装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中三轴执行器装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中环形装置的结构示意图；

图4是本发明实施例中纱管刹车装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本发明实施例的一个方面是公开了一种环锭细纱机机器人接头的原位生头式装置，包括：三轴执行器1、环形装置2、纱管刹车装置3、视觉装置4。

如图2所示，三轴执行器1包括送气吹嘴5、末端执行器6、双轴气缸8、步进电机一9、滚珠丝杆一10、步进电机二11、滚珠丝杆二12。双轴气缸8驱动纱线牵引装置7控制送线动作，实现接头前预生定长纱头和生头时前进送线。步进电机一9经由滚珠丝杆一10驱动末端执行器6完成沿z轴方向的上、下运动。步进电机二11经由滚珠丝杆二12驱动末端执行器6完成沿y轴方向的前、后运动。通过末端执行器6的上、下以及前、后运动实现将预生纱头贴近旋转纱管生头、牵引纱线传钢丝圈和绕过导纱钩及喂入皮辊动作，完成接头任务。

如图3所示，环形装置2包括：环形气流吹嘴13、滚珠丝杆三15、滚珠丝杆四16。纱线生头缠绕在纱管后，末端执行器6拉直纱线，滚珠丝杆三15和滚珠丝杆四16驱动环形装置2前进压住钢领。环形气流吹嘴13吹出高压空气，形成围绕钢领的环形气流场，吹起钢丝圈绕钢领环绕，在细纱机电磁铁同时作用下挂住细纱，实现穿钢丝圈效果。

如图4所示，刹车装置3包括：刹车夹爪17、步进电机三18、滚珠丝杆三19、步进电机四、滚珠丝杆四21。步进电机三18经由滚珠丝杆三19驱动刹车夹爪17完成沿z轴方向的上、下运动，实现对钢领上、下运动的跟随。步进电机四经由滚珠丝杆四21驱动刹车夹爪17完成沿y轴方向的前、后运动：在生头纱线成功缠绕纱管后，前进夹住刹车片抬起刹车；在末端执行器6穿过导纱钩将纱线喂入皮辊捻合后，放下刹车使纱管恢复旋转，完成整个接线动作。

本发明实施例的一个方面是公开了一种环锭细纱机机器人接头的原位生头式方法，基于上述装置，包括以下步骤：

到达断纱位置后，首先通过视觉装置4定位纱管位置，确定机器人位置正确。三轴执行器1首先完成预生头动作，气泵通过吹嘴5吹起牵引纱线，双轴气缸8驱动纱线牵引装置7向前运动送线，释放一段定长备用纱头位于末端执行器6前方，为后续生头动作做准备。完成预生头后，机器人伸出纱管刹车装置3到细纱机纱管刹车片下方，将末端执行器6及纱头抵近高速回转的纱管，送气吹线，利用纱管的回转产生的涡流吸附纱头，将末端执行器6中的备用纱缠绕于纱管上。张力控制器感知到纱头已经吸附于纱管上时，伸出纱管刹车装置3，抬起细纱机纱管刹车，终止备用纱的回转缠绕。纱管停止后，末端执行器6后撤，环形装置2向前。环形装置2通过吹气口吹气，在钢领表面产生环绕气流，吹动钢丝圈钩住纱线，实现纱线穿过钢丝圈效果。而后，环形装置2后撤，三轴执行器1末端执行器6牵引纱线执行穿气圈环与绕导纱勾动作。三轴执行器1末端执行器6牵引纱线到达喂皮辊位置，纱管刹车装置3释放纱管刹车，使纱管恢复旋转，同时双轴气缸8驱动末端执行器6带动纱线喂入皮辊，并剪断纱线完成接头。

Claims (7)

1.一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、工业机器人接收到断纱锭子信号后，行驶至对应的断纱锭子之前；

步骤2、工业机器人上的多工位末端执行机构位于机器人预生头工位，此时，工业机器人上的纱线送出与柔性牵引装置利用气源所给出的气流吹起备用纱退绕装置所提供的备用纱后，再释放一段定长的纱头位于多工位末端执行机构前方，使得备用纱的纱头伸出多工位末端执行机构，完成预生头；

步骤3、多工位末端执行机构切换至纱线送出与柔性牵引工位，此时，伸出多工位末端执行机构的纱头抵近位于断纱锭子上的高速回转的断纱纱管，利用断纱纱管的回转产生的涡流吸附纱头，将备用纱缠绕于断纱纱管上；

步骤4、当工业机器人感知到纱头已经吸附于断纱纱管上时，利用纱管刹车装置将断纱纱管刹停，终止备用纱的回转缠绕；

步骤5、工业机器人上的环形气流绕纱定位装置利用气源所给出的气流在钢领表面产生环绕气流，配合多工位末端执行机构，由环绕气流吹动钢丝圈钩住备用纱，完成备用纱的穿钢丝圈动作；

步骤6、由纱线送出与柔性牵引装置牵引备用纱执行穿气圈环与绕导纱勾动作；

步骤7、纱线送出与柔性牵引装置牵引备用纱到达喂皮辊的位置，驱动纱管刹车装置释放断纱纱管，使得断纱纱管恢复运转，同时带动纱线喂入皮辊，并通过工业机器人上的断纱装置剪断纱线完成接头。

2.一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式装置，其特征在于，用于实现如权利要求1所述的原位生头式方法，包括工业机器人，工业机器人上设有多工位末端执行机构、纱线送出与柔性牵引装置、备用纱退绕装置、气源以及纱管刹车装置，其中：

纱线送出与柔性牵引装置和备用纱退绕装置位于工业机器人两侧；备用纱退绕装置用于提供自动接头所需的备用纱；

纱线送出与柔性牵引装置上设有断纱装置和环形气流绕纱定位装置；

气源用于向纱线送出与柔性牵引装置及其上的环形气流绕纱定位装置提供气流；

多工位末端执行机构设于工业机器人末端，多工位末端执行机构可在预生头工位和纱线送出与柔性牵引工位之间切换：当多工位末端执行机构位于预生头工位时，与纱线送出与柔性牵引装置配合，完成备用纱的预生头；当多工位末端执行机构位于纱线送出与柔性牵引工位时，用于备用纱在断纱纱管上的绕纱，还用于与环形气流绕纱定位装置配合完成备用纱的穿钢丝圈动作；

断纱装置用于将备用纱夹紧和剪断；

纱管刹车装置用于顶升环锭细纱机中断纱锭位的制动装置，制动断纱锭子，使得断纱纱管停止旋转。

3.如权利要求2所述的一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式装置，其特征在于，所述多工位末端执行机构包括中空管状结构，纱线可于中空管状结构中前、后滑动。

4.如权利要求2所述的一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式装置，其特征在于，所述环形气流绕纱定位装置包括钢丝圈定位装置与穿钢丝圈装置，其中，所述气源为钢丝圈定位装置的环形气流喷口提供气压，使得钢丝圈定位装置的环形气流喷口产生环形气流，使钢丝圈在环形气流的作用下绕钢领旋转，并在钢丝圈定位装置的电磁铁通电后被吸附在钢领正前端，从而完成钢丝圈的定位；所述穿钢丝圈装置上设有挂纱舵机和撑线爪，利用挂纱舵机和撑线爪将断纱纱管与所述多工位末端执行机构之间的纱线挂起并穿入完成定位的钢丝圈。

5.如权利要求2所述的一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式装置，其特征在于，当所述多工位末端执行机构切换至所述预生头工位时，所述气源为所述纱线送出与柔性牵引工位上的所述多工位末端执行机构供气，备用纱退绕装置提供的备用纱线在所述多工位末端执行机构的作用下穿过所述纱线送出与柔性牵引工位上的反向喷嘴以及所述断纱装置后，被送出至所述多工位末端执行机构，在所述多工位末端执行机构末端露出纱头，并通过所述断纱装置夹住纱线，防止纱线缩回以实现备用纱的预生头操作；

当所述多工位末端执行机构切换至所述纱线送出与柔性牵引工位时，所述气源为所述多工位末端执行机构供气，利用断纱纱管的回转产生的涡流，将备用纱缠绕在断纱纱管上后，所述气源为纱线送出与柔性牵引装置的反向喷嘴供气，为纱线施加张力实现备用纱在断纱纱管上的绕纱，并在穿钢丝圈完成后，工业机器人驱动纱线输送与牵引装置至指定位置，牵引纱线依次完成穿气圈环与导纱勾和喂罗拉动作，在穿过钢丝圈的纱线被喂入罗拉后，由断纱装置迅速切断纱线送出所述多工位末端执行机构的备用纱，以结束整个接头流程。

6.如权利要求2所述的一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式装置，其特征在于，所述断纱装置包括电磁铁、夹纱小刀和断纱小刀，电磁铁设于所述纱线送出与柔性牵引装置上，夹纱小刀和断纱小刀设于电磁铁上。

7.如权利要求2所述的一种纺纱环锭细纱机机器人接头的原位生头式装置，其特征在于，所述备用纱退绕装置包括退绕锭子，由退绕锭子带动备用纱退卷，控制接头过程中备用纱的伸出长度。