落筒機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種落筒機械手，包括驅動裝置、傳動組件和握持部件；驅動裝置與傳動組件的第一杠桿下端連接，第一杠桿上端通過過渡板與第二杠桿下端鉸接，第二杠桿上端固定十字軸座；十字軸的縱軸插接在十字軸座的孔中形成間隙配合；擺臂尾端固定橫軸，橫軸穿過十字軸上的橫向軸孔通過橫向關節拉桿與驅動裝置連接；擺臂的尾端通過縱向關節拉桿與驅動裝置連接，握持部件設置在擺臂的首端。由于驅動裝置受自動控制系統控制，所以當握持部件與筒子架的活動臂卡接后，在傳動組件的帶動下能夠使握持部件在縱向、橫向和前后三個維度運動，筒子架會被隨之帶動并完成落筒所需的各項動作，實現自動落筒的機械操作，提高紡紗機的工作效率。
【專利說明】落筒機械手
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于紡織機械領域，具體涉及一種為紡紗機中筒子架實施開合以進行紗卷落筒的機械手。
【背景技術】
[0002]在紡紗過程中，紡出的新紗需要儲存在被筒子架夾持的紙筒上。由于紙筒的儲紗量有限，當紙筒儲滿紗線后，需要將筒子架打開才能將紗筒拿下，待新的紙筒就位后，再合上筒子架。此外，紙筒上的紗線可能會被臨時檢查質量，這也需要對筒子架實施開合的操作。目前，對筒子架的操作均由工作人員手動進行，具體操作步驟如圖1所示。a為筒子架23夾持紙筒24，紙筒24緊貼紡紗機上卷繞羅拉的正常紡紗工作狀態；b為工作人員將筒子架23右側的活動臂25壓下，紙筒24隨筒子架23向外翻轉，以便遠離卷繞羅拉，使紙筒24停止卷繞紗線；c為工作人員將筒子架23的活動臂25向右側打開，使紙筒24落筒；d為工作人員將筒子架23活動臂25向左復位閉合；e為工作人員將閉合的筒子架23向上抬起，使其恢復至待上紙管位置，上支管位置比正常工作位置向外留有2?3mm的間隙，以便新紙筒的裝入；f為工作人員再次將活動臂25向右側打開，新紙筒裝入筒子架23中#為工作人員再次將活動臂25向左復位閉合，筒子架23在新紙筒卡緊后，會回復至正常工作狀態，即紙筒與卷繞羅拉貼緊的狀態。
[0003]上述各步驟均由工作人員手動操作，存在的問題是:紡紗機錠位眾多，同時需要落筒的筒子架也相應較多，僅由人工落筒無疑會限制紡紗機的紡紗效率。此外，工作人員對筒子架的操作占用人力，不符合機械自動化的趨勢。故紡紗機的落筒操作需要由手動向自動轉變。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種落筒機械手，取代人工落筒操作，以此提高落筒效率。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種落筒機械手，包括固定在機架上由自動控制系統控制的驅動裝置、與驅動裝置連接并通過第一安裝座和第二安裝座固定在機架上的傳動組件、通過驅動裝置和傳動組件帶動可與筒子架活動臂卡接的握持部件；所述傳動組件包括第一杠桿、過渡板、第二杠桿、十字軸座、十字軸、擺臂、縱向關節拉桿以及橫向關節拉桿；所述驅動裝置包括氣缸、橫向驅動裝置和縱向驅動裝置；氣缸動力輸出軸的耳環處與第一杠桿的下端連接，第一杠桿的支點與第一安裝座鉸接，第一杠桿的上端通過過渡板與第二杠桿的下端鉸接，第二杠桿的支點與第二安裝板鉸接，第二杠桿的上端位置處固定有十字軸座；第一杠桿的支點和第二杠桿的支點分別位于過渡板的兩側，且第二杠桿的支點高于第一杠桿的支點；十字軸包括側面的縱軸和貫通十字軸的橫向軸孔，縱軸插接在十字軸座的孔中并形成間隙配合，縱軸與第二杠桿的旋轉面平行；擺臂尾端垂直固定有橫軸，橫軸插接在十字軸的橫向軸孔中并形成間隙配合，橫軸的另一端通過橫向關節拉桿與橫向驅動裝置連接；擺臂的尾端通過縱向關節拉桿與縱向驅動裝置連接；所述握持部件設在擺臂的首端。
[0006]進一步，所述握持部件為錐形滾輪，該錐形滾輪與擺臂形成的缺口可卡住筒子架的活動臂。
[0007]進一步，所述橫向驅動裝置和縱向驅動裝置可合并為凸輪連桿驅動裝置，包括連接有電機的凸輪軸、連桿軸和復位彈簧，凸輪軸與連桿軸的兩端分別與機架連接；凸輪軸上間隔固定有縱向關節凸輪和橫向關節凸輪，連桿軸上對應間隔設有縱向關節連桿和橫向關節連桿，連桿與連桿軸形成間隙配合；兩個連桿的一端分別通過復位彈簧與機架連接，另一端與各自對應的縱向關節拉桿和橫向關節拉桿連接；兩個連桿的桿身上設有滾輪，該滾輪在復位彈簧的作用下保證與各自對應的凸輪工作面相接觸。
[0008]進一步,所述橫向關節拉桿包括兩個關節軸承、拉桿座、臺階軸、墊圈、彈簧和堵塞；拉桿座為中空的柱體結構，其一端封閉，另一端開放；臺階軸插接在拉桿座的空腔中；臺階軸的左端臺階底面與拉桿座的封閉端相抵，該臺階的外沿與拉桿座空腔的內壁間隙配合；臺階軸的右端軸桿伸出拉桿座的開放端；位于拉桿座空腔中的臺階軸上依次套接有墊圈、彈簧以及堵塞，彈簧的左右兩端分別與墊圈的堵塞相抵，堵塞與拉桿座的開放端固定連接，而與臺階軸間隙配合；兩個關節軸承分別與拉桿座的封閉端和臺階軸的右端固定連接；兩個關節軸承用于連接橫向驅動裝置和十字軸的橫軸。
[0009]本實用新型由于驅動裝置由自動控制系統控制，在傳動組件的帶動下能夠使握持部件在縱向、橫向以及前后三個維度運動，所以當握持部件與筒子架的活動臂卡接后，筒子架會被隨之帶動并完成落筒所需的打開、關閉、下壓、上抬、伸出和縮回各項動作，即可實現自動落筒的機械操作，能夠提高紡紗機的工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為筒子架落筒時的工作流程示意圖；
[0011]圖2為本實用新型的整體構造示意圖；
[0012]圖3為本實用新型安裝面結構示意圖；
[0013]圖4為本實用新型的爆炸圖；
[0014]圖5為本實用新型回縮狀態結構示意圖；
[0015]圖6為本實用新型伸出狀態結構示意圖；
[0016]圖7為本實用新型下壓狀態結構示意圖；
[0017]圖8為本實用新型落筒時向右移動狀態結構示意圖；
[0018]圖9為本實用新型上紙筒時向右移動狀態結構示意圖；
[0019]圖10為本實用新型中凸輪連桿驅動裝置的結構示意圖；
[0020]圖11為本實用新型中橫向關節拉桿的結構示意圖；
[0021]圖12為本實用新型中橫向關節拉桿的爆炸圖。
【具體實施方式】
[0022]本實用新型的核心思路在于提出一種落筒機械手，使其能夠實施縱向上抬和下壓、橫向打開和關閉以及前后伸出和縮回三個維度的動作，并將上述動作實施在筒子架上，以實現落筒時筒子架所需的各項操作。
[0023]為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0024]一種落筒機械手，包括可卡接筒子架活動臂的握持部件，帶動握持部件的縱向、橫向和前后三個維度的傳動組件，以及由自動控制系統控制為傳動組件提供動力的驅動裝置。
[0025]如圖2所示，傳動組件包括第一杠桿2、過渡板3、第二杠桿4、十字軸座5、十字軸6、擺臂7、橫向關節拉桿9以及縱向關節拉桿10。驅動裝置與機架固定，包括三組，分別與第一杠桿2、橫向關節拉桿9以及縱向關節拉桿10連接，以此控制三個維度的動作。如圖3所示，傳動組件與固定在機架上的第一安裝座11和第二安裝座12連接。
[0026]上述各部件之間的具體連接關系如圖3和圖4所示，與第一杠桿2連接的第一驅動裝置為氣缸1，該氣缸I動力輸出軸的耳環處與第一杠桿2的下端連接,第一杠桿2的支點與第一安裝座11鉸接，第一杠桿2的上端通過過渡板3與第二杠桿4的下端鉸接，第二杠桿4的支點與第二安裝座12鉸接，第二杠桿4的上端位置處固定十字軸座5。需要說明的是，第一杠桿2的支點和第二杠桿4的支點分別位于過渡板3的兩側，且第二杠桿4的支點高于第一杠桿2的支點。
[0027]如圖2和圖4所示，十字軸6包括固定在其側面的縱軸13和貫通十字軸6的橫向軸孔。其中，十字軸6的縱軸13插接在十字軸座5的孔中形成間隙配合,縱軸13與第二杠桿4的旋轉面平行。擺臂7的尾端垂直固定有橫軸14。橫軸14插接在十字軸6的橫向軸孔中形成間隙配合。該橫軸14的另一端，即A處，伸出橫向軸孔并通過橫向關節拉桿9與橫向驅動裝置連接。擺臂7的尾端，即B處，通過縱向關節拉桿10與縱向驅動裝置連接。握持部件8設置在擺臂7的首端。
[0028]若筒子架在被下壓后可自行向上抬起，可將握持部件8選為結構簡單的錐形滾輪。將筒子架的活動臂扣接在錐形滾輪和擺臂7形成的缺口處，便能夠使筒子架的活動臂隨擺臂7完成相應運動。
[0029]現對本實用新型如何實施三個維度運動的工作原理進行說明。為了方便描述起見，將第一杠桿2支點的轉軸定義為X1軸，即第一杠桿2可繞X1軸轉動；將第二杠桿4支點的轉軸定義為X2軸，即第二杠桿4可繞X2軸轉動；將十字軸6的縱軸13定義為Y軸，即十字軸6可繞Y軸轉動；將與十字軸6配合的橫軸14定義為Z軸，即擺臂7可繞Z軸轉動。
[0030]第一維度運動，前后伸縮；
[0031]如圖5所示，為本實用新型初始的回縮狀態。此時，X2軸與Z軸在豎直方向基本保持在一條直線內。當氣缸I的活塞桿伸長，第一杠桿2繞X1軸順時針旋轉。由于X1軸和X2軸分別位于過渡板3的兩側，并且過渡板3分別與第一杠桿2的上端和第二杠桿4的下端鉸接，所以過渡板3推動第二杠桿4逆時針旋轉。又因為第二杠桿4的上端固定有十字軸座5，擺臂7通過十字軸6與十字軸座5連接，所以當第二杠桿4逆時針旋轉時，擺臂7會向筒子架方向伸出，進而使握持裝置抵達筒子架的活動臂位置并實施卡接。
[0032]如圖6所示，為本實用新型的伸出狀態。握持部件8的伸出距離為X2軸與Z軸之間的水平距離L。該距離足夠握持部件8伸出后與筒子架的活動臂之間進行卡接。
[0033]若要將擺臂7恢復到初始的回縮狀態，只需令氣缸I的活塞桿縮短，使上述各部件反向運動即可。
[0034]第二維度運動，上抬下壓:
[0035]如圖7所示，為本實用新型的下壓狀態。由于擺臂7靠近尾端的臂桿與橫軸14的一端固定，橫軸14的另一端通過橫向關節拉桿9與固定在機架上的橫向驅動裝置連接，橫軸14是擺臂7的上、下擺動支點，所以擺臂7可以繞Z軸旋轉。當縱向驅動裝置通過縱向關節拉桿10帶動擺臂7的尾端向上拉升時，擺臂7的首端便會下壓。
[0036]若要將擺臂7的首端上抬，只需令縱向驅動裝置通過縱向關節拉桿10下壓擺臂7的尾端即可。
[0037]第三維度運動，左右移動:
[0038]如圖8所示，為本實用新型在落筒時向右移動的狀態。氣缸I帶動擺臂7伸出與筒子架的活動臂卡接后，縱向關節拉桿10上拉擺臂7的尾端，使筒子架的活動臂在握持部件8的帶動下下壓。由于橫向關節拉桿9與橫軸14的一端連接，橫軸14的另一端與擺臂7的臂桿固定，而與橫軸14間隙配合的十字軸6本身可繞Y軸旋轉。所以，當橫向驅動裝置帶動橫向關節拉桿9向上拉伸時，擺臂7會隨之向右移動，進而將筒子架的活動臂向右打開。若需要將筒子架的活動臂閉合，只需將橫向關節拉桿9向下恢復至初始狀態，使擺臂7向左移動即可。
[0039]如圖9所示，為本實用新型在上紙筒時向右移動的狀態。氣缸I帶動擺臂7伸出與筒子架的活動臂卡接后，縱向關節拉桿10下壓擺臂7的尾端，筒子架的活動臂在握持部件8的帶動下上抬。此時，橫向驅動裝置帶動橫向關節拉桿9向上拉伸，擺臂7會通過十字軸6繞Y軸向右移動，進而將筒子架的活動臂向右打開。若需要將筒子架的活動臂閉合，只需將橫向關節拉桿9向下恢復至初始狀態，使擺臂7向左移動即可。
[0040]為了對本實用新型的結構做進一步集成，故將橫向驅動裝置和縱向驅動裝置合并為一個凸輪連桿驅動裝置。
[0041]如圖5至圖10所示，凸輪連桿驅動裝置包括連接有電機的凸輪軸16，連桿軸17和復位彈簧15。其中，凸輪軸16與連桿軸17的兩端分別與機架連接。凸輪軸16上間隔固定連接有縱向關節凸輪18和橫向關節凸輪20 ;連桿軸17上對應間隔設有縱向關節連桿19和橫向關節連桿21，兩個連桿與連桿軸17形成間隙配合。兩個連桿的一端通過復位彈簧15與機架連接，另一端則與各自對應的縱向關節拉桿10和橫向關節拉桿9連接。兩個連桿的桿身上設有滾輪22，該滾輪22在復位彈簧15的作用下保證與各自對應的凸輪工作面相接處。需要說明的是，縱向關節凸輪18和橫向關節凸輪20的形狀以及所設角度，均按照擺臂7縱向和橫向運動的方式和順序來確定。
[0042]現對本實用新型進行落筒工作過程做詳細介紹，具體如下:
[0043]第一步:當筒子架23處于正常工作位置，即圖1中a所示狀態時，首先需要將本實用新型與筒子架23之間具有傳動關系。此時，受控制系統控制的氣缸I會向上伸長，并通過傳動組件帶動擺臂7向筒子架23方向伸出。待抵達筒子架23的活動臂25位置后，擺臂7首端的握持部件8與活動臂25卡接，實現兩者的連接。
[0044]第二步:需要將筒子架23從正常工作位置翻轉下壓至落筒位置，即圖1中b所示狀態。此時，受控制系統控制的縱向驅動裝置會帶動縱向關節拉桿10上拉，使擺臂7的首端繞Z軸向下轉動。由于握持部件8卡接在活動臂25上，所以筒子架23會被帶動向下翻轉。
[0045]第三步:處于落筒位置的筒子架23需要打開活動臂25，放松對紙筒24的夾持，即圖1中c所示狀態。此時，受控制系統控制的橫向驅動裝置會帶動橫向關節拉桿9向上拉伸，使擺臂7整體繞Y軸轉動，進而帶動活動臂25向右打開。
[0046]第四步:落筒后的筒子架23需要將活動臂25閉合，即圖1中d所示狀態。此時，受控制系統控制的橫向驅動裝置撤銷對橫向關節拉桿9的拉伸，使其恢復至初始狀態，進而帶動擺臂7復位，即可實現活動臂25向左閉合。
[0047]第五步:閉合后仍舊向下翻轉的筒子架23需要恢復至上紙管位置，即圖1中e所示狀態。此時，受控制系統控制的縱向驅動裝置會帶動縱向關節拉桿10下壓，使擺臂7的首端繞Z軸向上轉動，便可實現筒子架23向上翻轉恢復至上紙管狀態。需要說明的是，正常工作位置是紙管與紡紗機上的卷繞羅拉緊貼的狀態。為了便于紙管向筒子架上安裝，所以上紙管位置相較于正常工作位置向外留有2?3mm的間隙。
[0048]至此，本實用新型通過三個維度的動作實現了對筒子架23落筒時上下翻轉開合的操作。
[0049]由于筒子架23在落筒完成后，依舊需要夾持新的紙筒24，所以本實用新型可僅對空的筒子架23實施左右開合的操作。即，橫向驅動裝置拉伸橫向關節拉桿9，使擺臂7繞Y軸向右移動，進而帶動活動臂25打開，即圖1中f所示狀態。此時，將新紙筒24放入筒子架23中，令橫向驅動裝置撤銷對橫向關節拉桿9的拉伸，擺臂7帶動活動臂25向左移動閉合，新紙筒24被筒子架23夾持，，即圖1中g所示狀態。在完成新紙筒24更換后，氣缸I會縮回，握持部件8與活動臂25分離，筒子架23恢復至圖1中a所示狀態。
[0050]需要說明的是，本實用新型中三個維度運動的先后順序由控制系統控制。由于橫向驅動裝置和縱向驅動裝置可合并為一個凸輪連桿驅動裝置，所以本實用新型中各維度的運動狀態和運動順序不僅受控制系統的控制，而且還受凸輪形狀和凸輪固定角度的控制。
[0051]由于筒子架活動臂上下方向強度高，左右方向強度較低。若擺臂7向右打開的力量過大，容易對筒子架活動臂的鉸鏈結構造成損害，甚至掰彎活動臂。所以需要對本實用新型中擺臂7橫向移動的力度進行控制。解決這一問題的方案是對橫向關節拉桿9的結構進行改進，通過彈簧905來控制擺臂7向右打開的力度。具體結構如下:
[0052]如圖11和圖12所示，橫向關節拉桿9包括兩個關節軸承901、拉桿座902、臺階軸903、墊圈904、彈簧905和堵塞906。其中，拉桿座902為中空的柱體結構，其一端封閉，另一端開放。臺階軸903插接在拉桿座902的空腔中。臺階軸903的左端臺階底面與拉桿座902的封閉端相抵，其外沿與拉桿座902空腔的內壁間隙配合；臺階軸903的右端軸桿伸出拉桿座902的開放端。位于拉桿座902空腔中的臺階軸903上依次套接墊圈904、彈簧905以及堵塞906。其中，彈簧905的左右兩端分別與墊圈904的堵塞906相抵。堵塞906與拉桿座902的開放端固定連接，而與臺階軸903間隙配合。兩個關節軸承901分別與拉桿座902的封閉端和伸出拉桿座902臺階軸903的右端固定連接。兩個關節軸承901，一個用于與橫向驅動裝置連接，另一個用于與十字軸6的橫軸14連接。
[0053]當橫向驅動裝置帶動橫向關節拉桿9拉伸時，與封閉端固連的關節軸承901帶動堵塞906向彈簧905的右端施加壓力，與臺階軸903固連的關節軸承901則帶動臺階軸903的左端臺階向彈簧905的左端施加壓力。由于擺臂7向右移動打開筒子架活動臂的力與彈簧905所受壓力相同，所以只需選擇具有適當彈性曲線的彈簧905，就可達到既能夠打開筒子架的活動臂，又能避免施力過大對其造成的損害。
[0054]至此，本實用新型通過在三個維度上對筒子架進行的相應操作，實現了機械帶自動代替人工的目的，進而提高了紡紗機的效率。
【權利要求】
1.一種落筒機械手，其特征在于:包括固定在機架上由自動控制系統控制的驅動裝置、與驅動裝置連接并通過第一安裝座和第二安裝座固定在機架上的傳動組件、通過驅動裝置和傳動組件帶動可與筒子架活動臂卡接的握持部件；所述傳動組件包括第一杠桿、過渡板、第二杠桿、十字軸座、十字軸、擺臂、縱向關節拉桿以及橫向關節拉桿；所述驅動裝置包括氣缸、橫向驅動裝置和縱向驅動裝置；氣缸動力輸出軸的耳環處與第一杠桿的下端連接，第一杠桿的支點與第一安裝座鉸接，第一杠桿的上端通過過渡板與第二杠桿的下端鉸接，第二杠桿的支點與第二安裝板鉸接，第二杠桿的上端位置處固定有十字軸座；第一杠桿的支點和第二杠桿的支點分別位于過渡板的兩側，且第二杠桿的支點高于第一杠桿的支點；十字軸包括側面的縱軸和貫通十字軸的橫向軸孔，縱軸插接在十字軸座的孔中并形成間隙配合，縱軸與第二杠桿的旋轉面平行；擺臂尾端垂直固定有橫軸，橫軸插接在十字軸的橫向軸孔中并形成間隙配合，橫軸的另一端通過橫向關節拉桿與橫向驅動裝置連接；擺臂的尾端通過縱向關節拉桿與縱向驅動裝置連接；所述握持部件設在擺臂的首端。
2.如權利要求1所述的落筒機械手，其特征在于:所述握持部件為錐形滾輪，該錐形滾輪與擺臂形成的缺口可卡住筒子架的活動臂。
3.如權利要求1所述的落筒機械手，其特征在于:所述橫向驅動裝置和縱向驅動裝置可合并為凸輪連桿驅動裝置，包括連接有電機的凸輪軸、連桿軸和復位彈簧，凸輪軸與連桿軸的兩端分別與機架連接；凸輪軸上間隔固定有縱向關節凸輪和橫向關節凸輪，連桿軸上對應間隔設有縱向關節連桿和橫向關節連桿，連桿與連桿軸形成間隙配合；兩個連桿的一端分別通過復位彈簧與機架連接，另一端與各自對應的縱向關節拉桿和橫向關節拉桿連接；兩個連桿的桿身上設有滾輪，該滾輪在復位彈簧的作用下保證與各自對應的凸輪工作面相接觸。
4.如權利要求1-3中任意一項所述的落筒機械手，其特征在于:所述橫向關節拉桿包括兩個關節軸承、拉桿座、臺階軸、墊圈、彈簧和堵塞；拉桿座為中空的柱體結構，其一端封閉，另一端開放；臺階軸插接在拉桿座的空腔中；臺階軸的左端臺階底面與拉桿座的封閉端相抵，該臺階的外沿與拉桿座空腔的內壁間隙配合；臺階軸的右端軸桿伸出拉桿座的開放端；位于拉桿座空腔中的臺階軸上依次套接有墊圈、彈簧以及堵塞，彈簧的左右兩端分別與墊圈的堵塞相抵，堵塞與拉桿座的開放端固定連接，而與臺階軸間隙配合；兩個關節軸承分別與拉桿座的封閉端和臺階軸的右端固定連接；兩個關節軸承用于連接橫向驅動裝置和十字軸的橫軸。
【文檔編號】D01H9/02GK203513873SQ201320672897
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】肖健營, 馬孝育, 王道文, 馬小奇 申請人:陜西華燕航空儀表有限公司