一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置及方法
阅读说明：本技术 一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置及方法 (Automatic yarn bobbin head and tail yarn splicing device and method suitable for creel ) 是由 毛慧敏 史伟民 孙磊 屠佳佳 周钟岗 顾叶琴 朱婉珍 于 2021-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置及方法,包括箱体,所述箱体的顶部固定有上盖板,所述上盖板上安装有吸线机构,所述箱体上安装有U型罩壳,所述U型罩壳的一侧安装有旋转机构,所述U型罩壳的另一侧安装有张紧机构,所述张紧机构上安装有引导件,所述箱体的底部安装有下盖板,所述箱体上安装有挑线机构、打结机构、压线机构和引导座。本发明的目的是根据手动打结原理,开发一种适用于纱架上的纱筒头尾纱接头装置及方法,通过模拟人工接头的过程,来实现自动接头,并保证良好的接头情况,真正为实现无人工厂和纺织智能制造提供解决方案。(The invention discloses an automatic yarn bobbin head and tail yarn jointing device and method suitable for a creel, and the automatic yarn bobbin head and tail yarn jointing device comprises a box body, wherein an upper cover plate is fixed at the top of the box body, a yarn sucking mechanism is installed on the upper cover plate, a U-shaped housing is installed on the box body, a rotating mechanism is installed on one side of the U-shaped housing, a tensioning mechanism is installed on the other side of the U-shaped housing, a guide piece is installed on the tensioning mechanism, a lower cover plate is installed at the bottom of the box body, and a yarn picking mechanism, a knotting mechanism, a yarn pressing mechanism and a guide seat are installed on the box body. The invention aims to develop a yarn bobbin head and tail yarn jointing device and method suitable for a creel according to a manual knotting principle, realize automatic jointing by simulating a manual jointing process, ensure good jointing conditions and really provide a solution for realizing unmanned factory and intelligent textile manufacturing.)
技术领域
本发明涉及尾线自动接头技术领域，具体为一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置及方法。
背景技术
在圆纬机工作过程中，当纱架上的空纱筒被换上新纱筒后，需要将新纱筒的头纱与同一层正在工作的纱筒的尾纱进行接头，使圆纬机可以持续工作。目前，纱筒接头基本上都采用人工接头，这种生产方式不仅用工成本高，而且自动化程度低，无法真正实现无人工厂以及智能制造。
目前市面上的自动接头装置为主要为空捻机，利用空气将两根纱线进行捻接，不适用于化纤长丝，也不适用于纱架上的纱线接头。因此，设计一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置及方法是很有必要的。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置及方法，本发明通过模拟人工接头的过程，来实现自动接头，并保证良好的接头情况，真正为实现无人工厂和纺织智能制造提供解决方案。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置，包括箱体，所述箱体的顶部固定有上盖板，所述上盖板上安装有吸线机构，所述箱体上安装有U型罩壳，所述U型罩壳的一侧安装有旋转机构，所述U型罩壳的另一侧安装有张紧机构，所述张紧机构上安装有引导件，所述箱体的底部安装有下盖板，所述箱体上安装有挑线机构、打结机构、压线机构和引导座。
优选的，所述吸线机构包括吸嘴电机、吸嘴安装座、吸嘴、吸嘴固定座、吸嘴初始位置传感器、吸嘴初始位置感应片、吸嘴末端位置传感器和吸嘴末端位置感应片；
所述吸嘴安装座固定在上盖板的顶部，所述上盖板的底部安装有与吸嘴安装座连接的吸嘴电机，所述吸嘴安装座的顶部通过吸嘴固定座安装有吸嘴，所述吸嘴上对称安装有吸嘴初始位置感应片和吸嘴末端位置感应片，所述上盖板上对称安装有吸嘴初始位置传感器和吸嘴末端位置传感器。
优选的，所述压线机构包括曲柄块、压线电机、滑轨、连杆、固定座、下压件、下固定件、压盘、海绵垫、压线位置传感器和下压感应片；
所述箱体的后方安装有与曲柄块连接的压线电机，所述曲柄块的顶部通过连杆与下压件连接，所述下压件滑动连接在箱体前方的滑轨上，所述下压件底正下方安装有固定座，所述固定座的顶端通过下固定件固定有压盘，所述下压件和压盘上对应安装有海绵垫，所述下压件的尾部一侧安装有下压感应片，所述下压感应片的下方安装有压线位置传感器。
优选的，所述张紧机构包括张紧电机、电磁铁、张紧杆、张紧杆连接柱、张紧电机安装座、张紧电机压紧板和电磁铁安装座；
所述U型罩壳的一侧内壁固定有张紧电机安装座，所述张紧电机安装座上通过张紧电机压紧板固定有张紧电机，所述张紧电机通过张紧杆连接柱与U型罩壳外壁的张紧杆连接，所述张紧杆的上方通过电磁铁安装座固定有电磁铁。
优选的，所述挑线机构包括挑线支座、挑线器、挑线凸轮、滚珠、挑线器支轴、滚珠支轴和挑线凸轮安装座；
所述挑线器通过挑线器支轴固定在挑线支座上，所述挑线器的末端通过滚珠安装板与滚珠相连，所述滚珠通过滚珠支轴固定在箱体上，所述滚珠与挑线凸轮相接触，所述挑线凸轮固定在挑线凸轮安装座上，所述挑线器与固定在箱体内部的弹簧相连。
优选的，所述打结机构包括打结刀、打结刀扣、打结电机、打结齿轮、打结电机齿轮、打结传动齿轮、伞齿轮组、打结刀套、打结感应片、打结传感器、伞齿轮座和伞齿轮支撑座；
所述打结刀套固定在箱体上，所述打结刀套的内部活动连接有打结刀，所述打结刀套的顶端固定有与打结刀相接触的打结刀扣，所述打结刀的尾端与打结齿轮相连接，所述箱体的背部通过伞齿轮支撑座固定有打结电机，所述打结电机通过打结电机齿轮分别与打结齿轮和打结传动齿轮啮合连接，所述打结刀套的上方通过伞齿轮座固定有伞齿轮组，所述伞齿轮组通过轴承分别与打结传动齿轮和挑线凸轮连接，所述伞齿轮支撑座上对称安装有打结传感器和伞齿轮座。
优选的，所述旋转机构包括旋转平台、旋转电机、旋转平台安装架、旋转平台安装板和铜柱；
所述旋转平台安装架的一侧转动连接有旋转平台，所述旋转平台安装架的内部安装有驱动旋转平台的旋转电机，所述旋转平台的四个拐角位置处通过铜柱与U型罩壳连接。
一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置的使用方法，包括如下步骤：
S1、接头机可以在任意空间位置进行打结动作以及纱线打结的A、B位的旋转，接头机控制器PLC上电后完成数据和各参数初始化、原点归零的操作；
S2、控制器接收到打结坐标信息后，判断接头位纱筒的AB位，实现接头装置的翻转，吸嘴复位到初始位置，吸嘴与抽风机相连，风机开启后，纱线即可吸入到吸嘴中，吸嘴在纱架后的纱筒附近沿纱筒外侧移动找到纱筒的头线；
S3、吸嘴吸取到纱筒头线后，接头机移动到同层对应的纱筒处，使吸嘴到达纱筒末端位置，在吸嘴移动到同层纱筒末端的过程中，风机始终处于开启的状态下，以至于吸嘴中的头线不会因为打结机装置的移动而脱落出来，吸嘴通过接头机在纱筒末端小范围移动，寻找并将纱筒尾线吸取到，通过吸嘴将纱线的头线和尾线引导进入接头机装置的张引机构中，控制压线机构将头线和尾线压紧后控制张紧机构电机，对纱线施加一定的张力，控制打结机构实现纱线打结动作，完成后风机关闭，接头机回到初始状态。
本发明的有益效果为：
1、接头机根据纱线接头的原理采用分层分块设计，结构清晰明了，利于装置的安装维修；
2、接头机尺寸小，整体重量轻，便于整体安装且不占地方；
3、接头机可自动接头，不需要人工辅助。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明整体正视平面结构示意图；
图2是本发明整体三维立体结构示意图；
图3是本发明吸线机构三维结构示意图；
图4为本发明压线机构三维结构示意图；
图5为本发明张紧机构三维结构示意图；
图6为本发明挑线机构和打结机构整体三维结构示意图；
图7为本发明打结机构传动示意图；
图8为本发明旋转机构三维结构示意图；
图9为本发明纱架结构示意图；
图10为本发明接头工艺流程图；
图11为本发明整体程序控制流程图；
图中标号：1、箱体；2、U型罩壳；3、上盖板；4、吸线机构；4-1、吸嘴电机；4-2、吸嘴安装座；4-3、吸嘴；4-4、吸嘴固定座；4-5、吸嘴初始位置传感器；4-6、吸嘴初始位置感应片；4-7、吸嘴末端位置传感器；4-8、吸嘴末端位置感应片；5、引导件；6、张紧机构；6-1、张紧电机；6-2、电磁铁；6-3、张紧杆；6-4、张紧杆连接柱；6-5、张紧电机安装座；6-6、张紧电机压紧板；6-7、电磁铁安装座；7、挑线机构；7-1、挑线支座；7-2、挑线器；7-3、挑线凸轮；7-4、滚珠；7-5、挑线器支轴；7-6、滚珠支轴；7-7、挑线凸轮安装座；8、打结机构；8-1、打结刀；8-2、打结刀扣；8-3、打结电机；8-4、打结齿轮；8-5、打结电机齿轮；8-6、打结传动齿轮；8-7、伞齿轮组；8-8、打结刀套；8-9、打结感应片；8-10、打结传感器；8-11、伞齿轮座；8-12、伞齿轮支撑座；9、压线机构；9-1、曲柄块；9-2、压线电机；9-3、滑轨；9-4、连杆；9-5、固定座；9-6、下压件；9-7、下固定件；9-8、压盘；9-9、海绵垫；9-10、压线位置传感器；9-11、下压感应片；10、引导座；11、下盖板；12、旋转机构；12-1、旋转平台；12-2、旋转电机；12-3、旋转平台安装架；12-4、旋转平台安装板；12-5、铜柱。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。
由图1-8给出，本发明提供如下技术方案：一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置，包括箱体1，箱体1的顶部固定有上盖板3，上盖板3上安装有吸线机构4，箱体1上安装有U型罩壳2，U型罩壳2的一侧安装有旋转机构12，U型罩壳2的另一侧安装有张紧机构6，张紧机构6上安装有引导件5，箱体1的底部安装有下盖板11，箱体1上安装有挑线机构7、打结机构8、压线机构9和引导座10，每个机构相互独立，便于安装、拆卸和维护。
优选的，吸线机构4包括吸嘴电机4-1、吸嘴安装座4-2、吸嘴4-3、吸嘴固定座4-4、吸嘴初始位置传感器4-5、吸嘴初始位置感应片4-6、吸嘴末端位置传感器4-7和吸嘴末端位置感应片4-8；
吸嘴安装座4-2固定在上盖板3的顶部，上盖板3的底部安装有与吸嘴安装座4-2连接的吸嘴电机4-1，吸嘴安装座4-2的顶部通过吸嘴固定座4-4安装有吸嘴4-3，吸嘴4-3上对称安装有吸嘴初始位置感应片4-6和吸嘴末端位置感应片4-8，上盖板3上对称安装有吸嘴初始位置传感器4-5和吸嘴末端位置传感器4-7，吸嘴固定座4-4上方可安装摄像头，用于检测吸嘴4-3是否吸取到纱线，吸嘴4-3尾部与风机相连，风机启动时在吸嘴4-3中形成负压，吸取纱筒中的头尾线，当吸嘴4-3吸取头尾线后，吸嘴电机4-1启动，带动吸嘴4-3运动，将吸取的纱线带入接头位置，吸嘴4-3在初始位置时，其水平位置与纱架中的纱筒杆平行，此外，吸嘴前后位置分别装有吸嘴初始位置感应片4-6和吸嘴末端位置感应片4-8，可与安装在上盖板3的吸嘴初始位置传感器4-5和吸嘴末端位置传感器4-7进行感应，反馈吸嘴4-3所处的位置。
优选的，压线机构9包括曲柄块9-1、压线电机9-2、滑轨9-3、连杆9-4、固定座9-5、下压件9-6、下固定件9-7、压盘9-8、海绵垫9-9、压线位置传感器9-10和下压感应片9-11；
箱体1的后方安装有与曲柄块9-1连接的压线电机9-2，曲柄块9-1的顶部通过连杆9-4与下压件9-6连接，下压件9-6滑动连接在箱体1前方的滑轨9-3上，下压件9-6底正下方安装有固定座9-5，固定座9-5的顶端通过下固定件9-7固定有压盘9-8，下压件9-6和压盘9-8上对应安装有海绵垫9-9，下压件9-6的尾部一侧安装有下压感应片9-11，下压感应片9-11的下方安装有压线位置传感器9-10，曲柄块9-1与连杆9-4和滑轨9-3组成曲柄滑块机构，带动下压件9-6进行上下往复运动，下固定件9-7上方与压盘9-8相连，下方安装在固定座9-5中，可通过调节压盘9-8与固定座9-5之间的距离，压盘9-8与下压件9-6的圆柱块上均放置海绵垫9-9，增加纱线与机构间的摩擦力，使纱线压紧后不易滑动，初始时，下压件9-6位于压盘9-8上方，与压盘有5mm的距离，当纱线进入压盘9-8与下压件9-6中间时，压线电机9-2启动，带动下压件9-6向下运动压住纱线，此时安装在下压件9-6上的下压感应片9-11与压线位置传感器9-10进行感应，压线电机9-2断电保持，防止压线电机9-2过热，完成打结后，压线电机9-2反转带动下压件9-6向上运动，回复至初始位置时，压线电机9-2停止转动。
优选的，张紧机构6包括张紧电机6-1、电磁铁6-2、张紧杆6-3、张紧杆连接柱6-4、张紧电机安装座6-5、张紧电机压紧板6-6和电磁铁安装座6-7；
U型罩壳2的一侧内壁固定有张紧电机安装座6-5，张紧电机安装座6-5上通过张紧电机压紧板6-6固定有张紧电机6-1，张紧电机6-1通过张紧杆连接柱6-4与U型罩壳2外壁的张紧杆6-3连接，张紧杆6-3的上方通过电磁铁安装座6-7固定有电磁铁6-2，通过张紧杆连接柱6-4与张紧杆6-3相连，并带动张紧杆6-3进行上下往复运动，张紧杆6-3上有三角形块，一方面是利于电磁铁6-2吸住张紧杆6-3，另一方面是拦住纱线，不让纱线顺着张紧杆6-3一直往下滑，电磁铁6-2固定在U型罩壳2上，当电磁铁6-2吸住张紧杆6-3时，纱线能够完全张紧，初始时，张紧杆6-3处于水平位置，当纱线进入打结区域压线机构9压紧纱线后，张紧电机6-1启动，张紧杆6-3往上运动，将纱线往后上方压，主要目的是让纱线处于打结刀8-1内侧，使纱线在打结刀8-1第一圈旋转时可以形成打结圈，此时，电磁铁6-2通电吸住张紧杆6-3，使纱线保持张紧状态进行打结，完成打结后，电磁铁6-2断电，张紧电机6-1反向运动，张紧杆6-3向下运动，达到水平位置时停止。
优选的，挑线机构7包括挑线支座7-1、挑线器7-2、挑线凸轮7-3、滚珠7-4、挑线器支轴7-5、滚珠支轴7-6和挑线凸轮安装座7-7；
挑线器7-2通过挑线器支轴7-5固定在挑线支座7-1上，挑线支座7-1中间有一个开口凹槽，凹槽上下部分呈一个1/4圆，利于纱线进入凹槽中，使纱线处于打结区域中，挑线器7-2的末端通过滚珠安装板与滚珠7-4相连，滚珠7-4通过滚珠支轴7-6固定在箱体1上，滚珠7-4与挑线凸轮7-3相接触，挑线凸轮7-3固定在挑线凸轮安装座7-7上，挑线器7-2与固定在箱体1内部的弹簧相连。
优选的，打结机构8包括打结刀8-1、打结刀扣8-2、打结电机8-3、打结齿轮8-4、打结电机齿轮8-5、打结传动齿轮8-6、伞齿轮组8-7、打结刀套8-8、打结感应片8-9、打结传感器8-10、伞齿轮座8-11和伞齿轮支撑座8-12；
打结刀套8-8固定在箱体1上，打结刀套8-8的内部活动连接有打结刀8-1，打结刀套8-8的顶端固定有与打结刀8-1相接触的打结刀扣8-2，打结刀扣8-2中间呈一个不规则的圆形，随着打结刀8-1的转动，打结刀8-1随打结刀扣8-2中间的圆形前后摆动，形成大小不同的刀口，完成打结并剪断多余的纱线，打结刀8-1的尾端与打结齿轮8-4相连接，箱体1的背部通过伞齿轮支撑座8-12固定有打结电机8-3，打结电机8-3通过打结电机齿轮8-5分别与打结齿轮8-4和打结传动齿轮8-6啮合连接，打结刀套8-8的上方通过伞齿轮座8-11固定有伞齿轮组8-7，伞齿轮组8-7通过轴承分别与打结传动齿轮8-6和挑线凸轮7-3连接，伞齿轮支撑座8-12上对称安装有打结传感器8-10和伞齿轮座8-11。
挑线机构7和打结机构8相互配合完成打结，两者的传动依靠齿轮完成，打结刀8-1与挑线凸轮7-3的传动比为1：2，即挑线凸轮7-3转一圈，打结刀8-1转2圈，其传动示意图如图7所示，打结电机8-3与打结电机齿轮8-5相连，打结电机齿轮8-5分别与打结齿轮8-4和打结传动齿轮8-6进行传动，打结传动齿轮8-6通过伞齿轮组8-7驱动挑线凸轮7-3，即通过打结电机8-3可以分别带动挑线机构7和打结机构8。
打结的具体过程为：打结刀8-1处于初始状态时，打结刀8-1刀口微张且垂直向上，纱线位于打结刀8-1下方且不与打结刀8-1接触，打结刀8-1顺时针旋转第一圈时，纱线进入打结刀8-1内侧，此时，挑线凸轮7-3随打结刀8-1的旋转开始工作，带动挑线器7-2向外运动，挑挑线器7-2引导纱线向接头机前方运动，使打结刀8-1从纱线靠内侧穿过，完成成圈动作；打结刀8-1继续旋转第二圈时，刀口张开，由于打结刀8-1外侧对纱线的牵引作用，靠近压线机构9的纱线正好处于刀口下方，纱线进入刀口后，打结刀8-1闭拢并夹持纱线，夹持处的纱线由于牵拉的作用被打结刀8-1刀刃切断，夹持住的纱线末端随打结刀8-1运动而运动，完成牵引纱线入圈动作，此后挑线器7-2在弹簧的作用下向内运动，末端纱线因打结刀8-1夹持的作用穿过纱圈，纱圈缩小到极致时，打结刀8-1旋转至初始位置，纱线末端从打结刀8-1刀口脱离，从而完成两根纱线的打结动作，其纱线打结参照图10，打结后完成了自动接头。
优选的，旋转机构12包括旋转平台12-1、旋转电机12-2、旋转平台安装架12-3、旋转平台安装板12-4和铜柱12-5；
旋转平台安装架12-3的一侧转动连接有旋转平台12-1，旋转平台安装架12-3的内部安装有驱动旋转平台12-1的旋转电机12-2，旋转平台12-1的四个拐角位置处通过铜柱12-5与U型罩壳2连接，铜柱12-5长度留出的空间可以使吸嘴4-3能够尽可能旋转到侧边，将头尾纱带入到打结区域，旋转电机12-2与旋转平台12-1相连，当接头机需要旋转时，旋转电机12-2启动，旋转平台12-1带动接头机进行旋转，接头机需要旋转的原因是因为纱架中同一层的纱筒都是呈喇叭口形状，纱筒的中心位置朝向纱架立柱，因此，一般将纱架左右两侧分为AB位，如图9所示，当A位纱筒用完放入新纱筒后，接头机处于初始状态去吸取A位纱筒的头线再去吸取B位纱筒的尾线，而当B位纱筒用完后，接头机则是旋转180°后去吸取B位纱筒的头线再去吸取A位纱筒的尾线，这样可以使纱筒留出最短的尾线用于接头，不影响纱筒的更换和其他纱筒的工作。
接头机的流程主要分为两部分，即当A位换上新纱筒后，主要过程为：接头机处于初始状态→风机启动，吸嘴回到初始位置→接头机靠近A位纱筒→吸嘴吸取头线→接头机靠近B位纱筒→吸嘴吸取尾线→吸嘴电机启动，使吸嘴旋转，将纱线带入打结位置→压线电机启动，下压组件向下运动压住纱线→张紧电机启动，张紧杆向上运动→电磁铁启动，吸住张紧杆，使纱线处于张紧状态→打结电机启动，完成打结→压线电机反向转动，下压组件向上运动回至初始位置→电磁铁关闭，张紧电机启动，张紧杆向下运动回至初始位置→风机关闭，完成接头。
而当B位换上新纱筒后，主要过程为：接头机顺时针旋转180°→风机启动，吸嘴回到初始位置→接头机靠近B位纱筒→吸嘴吸取头线→接头机靠近A位纱筒→吸嘴吸取尾线→吸嘴电机启动，使吸嘴旋转，将纱线带入打结位置→压线电机启动，下压组件向下运动压住纱线→张紧电机启动，张紧杆向上运动→电磁铁启动，吸住张紧杆，使纱线处于张紧状态→打结电机启动，完成打结→压线电机反向转动，下压组件向上运动回至初始位置→电磁铁关闭，张紧电机启动，张紧杆向下运动回至初始位置→风机关闭，完成接头→接头机逆时针旋转180°，回至初始状态。利用PLC控制电机和传感器等元件，使接头机完成自动接头。
参照图11，一种适用于纱架上纱筒头尾线自动接头装置的使用方法，包括如下步骤：
S1、接头机可以在任意空间位置进行打结动作以及纱线打结的A、B位的旋转，接头机控制器PLC上电后完成数据和各参数初始化、原点归零的操作；
S2、控制器接收到打结坐标信息后，判断接头位纱筒的AB位，实现接头装置的翻转，吸嘴复位到初始位置，吸嘴与抽风机相连，风机开启后，纱线即可吸入到吸嘴中，吸嘴在纱架后的纱筒附近沿纱筒外侧移动找到纱筒的头线；
S3、吸嘴吸取到纱筒头线后，接头机移动到同层对应的纱筒处，使吸嘴到达纱筒末端位置，在吸嘴移动到同层纱筒末端的过程中，风机始终处于开启的状态下，以至于吸嘴中的头线不会因为打结机装置的移动而脱落出来，吸嘴通过接头机在纱筒末端小范围移动，寻找并将纱筒尾线吸取到，通过吸嘴将纱线的头线和尾线引导进入接头机装置的张引机构中，控制压线机构将头线和尾线压紧后控制张紧机构电机，对纱线施加一定的张力，控制打结机构实现纱线打结动作，完成后风机关闭，接头机回到初始状态。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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