CN101029426B - 经纱自动化穿综穿筘一体机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种经纱自动化穿综穿筘一体机及其工作方法，该设备包括平台、综丝挂架、移综设备、移筘设备、分纱设备、穿综穿筘设备、卸纱设备以及控制上述设备工作的控制器；悬挂多条综丝的综丝挂架、移综设备、移筘设备、分纱设备、穿综穿筘设备和卸纱设备都设置在平台上，平台由平台移动装置驱动可以向待穿经纱方向移动及复位，而平台上各设备则在控制器的协调下自动完成经纱的穿综穿筘工序。本发明采用了智能识别及微机控制技术，因而操作异常简便，能够轻松满足后道织布进度的需要，从而极大地提高了生产效率。其还降低了生产成本，并使穿综穿筘由复杂落后的手工操作完成了向机电一体化的自动化操作的根本性转变。

Description

经纱自动化穿综穿筘一体机及其工作方法

一、技术领域

本发明涉及一种机电一体化纺织机械，主要应用于化纤织造中将一个经轴中约8000-15000根左右的经纱纤维按一定规律自动化对应穿过织布机上的每根综丝及打纬钢筘的每个筘缝，从而供给织布机织布。本发明还涉及该设备的工作方法。

二、背景技术

每台织布机织布前，需要将约8000-15000根左右的原材料经纱纤维按某一规律先对应穿过织布机上的每根综丝，然后再按另一规律穿过打纬钢筘上的每个筘缝，每一根都不能穿错。国内织布厂目前普遍采用手工钩穿，主要存在以下缺点：

1.工艺落后  作为纺织业大国，目前我国的织布厂在织布的前道工序穿综穿筘中，仍然普遍采用手工钩穿，其工艺水平已严重落后于织造行业整体技术水平的进步与发展。

2.穿错率高  因为一个经轴中包含经纱的根数很多，且非常细滑，要将它们按一定的规律手工穿过对应的综丝及钢筘筘缝，且一根都不能穿错，难度很大，因而穿错率高。

3.效率低下  以某经轴中包含10000根经纱为例，一个熟练操作工完成整个穿综穿筘，至少需要6-8个小时，该前道工序往往跟不上后道织布机织布进度的需要，因而效率低下。

4.成本较高  以某织布厂有100台喷水织机为例，则每年用于人工穿综穿筘的工资费用至少需15万元左右，因而该道工序的生产成本较高。在我国江苏、浙江一带，中等规模的织布厂的织机数量都在几百台左右，每年用于该道工序的工资费用都需几十万元。且随着劳动力成本的不断升高，该项工资费用还在持续增加。

5.劳动强度大  由于一个经轴中包含的经纱数量很多，要将它们按一定的规律对应穿过每根综丝及钢筘筘缝，一根又不能穿错，这就需要操作工操作时长时间保持注意力高度集中，思维异常清晰，动作飞快协调，因而精神高度紧张，工作异常辛苦，身心极度疲劳。

6.管理难度大手工穿综穿筘对操作者的技术水平、熟练程度、劳动态度

7.等要求较高，故织布厂该工种的人手都较为紧缺，又因该工种的平均工资水平较高，一般中小规模的织布厂养不起该工种的固定工人，而在我国纺织业规模较大、较为发达的江苏、浙江一带的织布厂里，工人又多数是外地打工者。基于以上几点原因，该工种的工人来去流动性较大，队伍很不稳定，因而管理难度大。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对手工穿综穿筘中穿综、穿筘工序须按不同的规律分两步进行，穿错率高，错误识别及纠错困难，速度慢，效率低下，劳动强度大等主要技术问题，提供一种经纱自动化穿综穿筘一体机，其将穿综、穿筘合为一步进行，并大幅度降低穿错率及纠错难度，提高穿经速度及工作效率，减轻劳动强度，从而实现该工种由复杂落后的手工操作向机电一体化的自动化操作的根本性转变；此外，本发明还提供了一种将经纱自动穿综穿筘的方法。

下面结合附图2和图3说明本发明的技术方案：

该经纱自动化穿综穿筘一体机包括平台6、综丝挂架2、移综设备、移筘设备、分纱设备、穿综穿筘设备、卸纱设备以及控制上述设备工作的控制器；

悬挂多条综丝的综丝挂架2、移综设备、移筘设备、分纱设备、穿综穿筘设备和卸纱设备都设置在平台6上，平台6由平台移动装置7驱动可以向待穿经纱18方向移动及复位；

移综设备设在综丝挂架2的一侧，它包括同列取综电机8、取综摇杆9、异列取综电机10以及取综爪11，用于拾取综丝挂架2上待穿综丝的取综爪11安装在异列取综电机10上，并由其驱动完成异列综丝的拾取。异列取综电机10安装在取综摇杆9上，取综摇杆9安装在同列取综电机8上并由其驱动完成摆动移综；同列取综电机8驱动移综设备沿综丝挂架2平行方向移动实现将拾取的综丝移至穿经位置A；

移筘设备设在综丝挂架2的另一侧，它包括钢筘移动装置5和钢筘3，钢筘3安装在钢筘移动装置5上，钢筘移动装置5在控制器的控制下驱动钢筘3移动到穿经位置A；

分纱设备包括分纱电机12、分纱爪13和传感器14，分纱爪13安装在分纱电机12上并由其驱动作水平面的旋转运动钩取进入范围的经纱，由传感器14识别分纱爪13是否有经纱分出；

穿综穿筘设备包括穿经电机15、穿经摇杆16、穿经刀17，穿经摇杆16的一端安装在穿经电机15上，另一端安装用于钩取由分纱爪13分出的经纱并将经纱相继穿过综丝中部的小孔及钢筘缝隙的经纱穿经刀17；

卸纱设备包括卸纱电机20和卸纱爪21，用于将穿过综丝与钢筘的经纱由穿经刀上卸下的卸纱爪21安装在卸纱电机20上。

本发明还提供了经纱自动化穿综穿筘一体机的工作方法：四列综丝1分别由一对综丝挂架2悬挂，异列取综电机10在控制器19的控制下，驱动取综爪11移动到待取综丝所在列；控制器19控制同列取综电机8驱动取综摇杆9完成取综爪11的取综以及整个移综装置(由同列取综电机8、取综摇杆9、异列取综电机10以及取综爪11构成)的移综动作，最后将综丝移动到穿经位置A，该综丝成为待穿综丝，实际中需要将经纱从其中部的小孔穿过。

控制器19控制钢筘移动装置5驱动钢筘3，使钢筘3上的待穿位置(筘齿4间的缝隙)移动到穿经位置A，该钢筘上筘齿4间缝隙成为待穿钢筘缝隙，实际中需要将经纱从其中穿过。

控制器19控制平台移动装置7驱动平台6向待穿经纱18所在方向移动，驱动平台6将带动除待穿经纱18以及控制器19外的所有机构一起移动，当移动位置大于一根经纱直径而小于一根经纱直径与经纱间距2/3的和时，控制器19控制分纱电机12动作，分纱爪13在分纱电机12的驱动下作垂直于待穿经纱18所在面的旋转运动，钩取进入范围的经纱，由传感器14识别分纱爪13是否有经纱分出；当传感器14检测到分纱爪13成功分出单根经纱时，向控制器19发出信号；控制器19向穿经电机15发出穿经指令，穿经电机15驱动穿经摇杆16、穿经摇杆16驱动穿经刀17向已经移至穿经位置A处的待穿综丝方向移动，穿经刀17首先与由分纱爪13分出并旋转到穿经位置A的经纱接触，利用穿经刀17刀背上的锯齿口，钩取住经纱后，携带经纱一起继续向待穿综丝方向移动，先遇到综丝中部的小孔并穿过，再遇到待穿钢筘缝隙并穿过。在穿经刀17移动过程中，其刀背上锯齿钩取住的经纱将一起移动，并随穿经刀17一起穿过综丝中部的小孔以及钢筘3上筘齿4间的缝，此时经纱与穿经刀呈一体的绷紧状态。

控制器19在穿经刀17携经纱穿过综丝及钢筘后，继续控制穿经电机15驱动穿经刀17继续前移，约4厘米左右，再控制穿经电机15驱动穿经刀17后移，约3厘米左右，经纱将在与钢筘筘齿的摩擦力作用下与穿经刀17间出现相对运动，并呈悬垂状态；控制器19紧接着发出卸纱指令，控制卸纱电机20驱动卸纱爪21在垂直于穿经刀运动方向旋转，钩取住穿过了综丝与钢筘的经纱，并继续旋转，直至转至与卸纱爪21原始位置的对称位置(以穿经位置A为对称轴)。经纱将在卸纱爪21的旋转作用下，与穿经刀17分离、其1端也从钢筘筘齿缝中脱出并悬垂于钢筘的一边，从而结束一次单根经纱的分纱、穿综、穿筘动作。

最后控制器19控制穿经电机15驱动摇杆16使穿经刀17后退复位、控制卸纱电机20驱动卸纱爪21复位、控制移综装置再次取综移综、根据实际是“几穿”的要求确定是否移动钢筘、控制平台移动装置7继续驱动平台6向待穿经纱18所在方向移动，为下一次的分纱、穿综、穿筘作准备，直至完成所有经纱的穿综与穿筘。

本发明用机电一体化代替手工操作，实现穿综穿筘自动化，主要产生了以下有益效果：

1、降低了穿错率经纱穿错后，纠错异常麻烦。不仅工作量大，而且会在织布机织布时形成经纱外挂，严重影响织布效率。手工穿综穿筘，每穿10000根经纱，一般要穿错4-5根，而采用该设备，由于采用了智能识别技术，每穿10000根经纱，穿错不大于1根。这就极大地降低了纠错给织布带来的严重影响。

2、提高了生产效率  以某个经轴中包含10000根经纱为例，一个熟练操作工完成整个穿综穿筘，至少需要6-8个小时。而采用该设备操作，只需2-3个小时，且可1天24小时连续工作。以某织布厂有100台喷水织机为例，采用手工钩穿，至少需要熟练操作工6-8人，每人每天至少需工作10小时左右，而采用该设备，只需1台设备、2.5小时内即可完成一个经轴中全部经纱的穿综穿筘，且由于该设备采用了智能识别及微机控制技术，因而操作异常简便，能够轻松满足后道织布进度的需要，从而极大地提高了生产效率。

3、降低了生产成本  以某织布厂有100台喷水织机为例，则每年用于人工穿综穿筘的工资费用至少需15万元左右，因而该道工序的生产成本较高。在我国江苏、浙江一带，中等规模的织布厂的织机数量都在几百台左右，每年用于该道工序的工资费用都需几十万元。且随着劳动力成本的不断升高，该项工资费用还在持续增加。而采用该设备，每100台左右喷水织机只需1台即可，1年不到即可收回设备投资，以后每年只需极少量的费用即可维持设备的正常运转。从而极大地降低了生产成本。

4、实现了技术更新该设备的发明使用，使穿综穿筘由复杂落后的手工操作完成了向机电一体化的自动化操作的根本性转变，从而将工人从复杂艰苦的体力劳动中解放出来，实现了该工种的技术更新，为我国纺织行业整体技术进步做出了一份贡献。

四、附图说明

图1是经纱自动化穿综穿筘一体机原理图；

图2是本发明主视图；

图3是图2的俯视图。

图中：1为综丝(中部有一用于穿经纱的小孔)，2为综丝挂架，3为钢筘，4为筘齿，5为钢筘移动装置，6为平台，7为平台移动装置，8为同列取综电机，9为取综摇杆，10为异列取综电机，11为取综爪，12为分纱电机，13为分纱爪，14为传感器，15为穿经电机，16为穿经摇杆，17为穿经刀(背部带一锯齿口)，18为待穿经纱，19为控制器，20为卸纱电机，21为卸纱爪，A为穿经位置。

五、具体实施方式

经纱自动化穿综穿筘一体机主要由移综部分、移筘部分、分纱部分、穿综穿筘部分、卸纱部分以及控制器组成，其相互关系参见图1。

移综部分主要实现综丝的移动。实际综丝有8000-15000根，通常分为四列，有固定的穿综顺序。移综部分在获得控制器的移综指令后，能够按照穿综顺序，取、移综丝到固定位置(穿经位置)，为穿经作准备。

移筘部分主要实现钢筘的移动。钢筘上筘齿之间的缝隙是实际穿经沙位置，工作中的“几穿”就是在每个缝隙中穿入几根经纱。移筘部分在控制器发出的指令控制下，能够按照“几穿”的要求，移动筘齿缝到固定的位置(穿经位置)，等待经纱的通过。

分纱部分能够在控制器提供的协调指令控制下，从待穿的8000余根经纱中，分出要穿的那根经纱，并提供已经分出单根经纱的信号。

穿综与穿筘部分在控制器的穿经指令下，能够将分纱部分分出的单根经纱穿过综丝及钢筘上的筘齿间缝隙，实现经纱的穿综与穿筘。

卸纱部分将穿综穿筘后的经沙从穿综穿筘部分卸下，结束一根经纱的穿综与穿筘过程。

控制器能够接收信号、协调各部分动作以及发出各种指令，完成一系列动作。在发出移综指令、移筘指令后，等待分纱部分提供的分纱成功信号；当接收到分纱部分发出的已经分出单根经纱信号后，控制器发出相应的穿经信号以及卸纱信号，实现一次经纱的穿综与穿筘。

本发明实施简单，按照经纱自动化穿综穿筘一体机原理图中的组成部分，增加协作件后，逐一实现即可。其具体实现如下：

移综部分：综丝1及综丝挂架2为既有成品，采用转速高于400转/分、直线运动精度大于0.05mm、扭矩大于3N·m的步进电机(或伺服电机)作为同列取综电机8，采用转速高于400转/分、直线运动精度大于0.05mm、扭矩大于1N·m的步进电机(或伺服电机)作为异列取综电机10，用铝合金(或强度大于20MPa的金属材料)制成取综摇杆9，用铝合金(或塑料、或尼龙)制成取综爪11，各部分按照示意图组合即可获得移综部分。

移筘部分：钢筘为既有成品，采用转速高于400转/分、直线运动精度大于0.01mm、扭矩大于5N·m的步进电机(或伺服电机)配合导程为6mm-18mm的4级滚珠丝杠或采用速度高于5m/s、精度大于0.01mm、扭矩大于5N·m的直线电机作为钢筘移动装置5，获得移筘部分。

分纱部分：采用转速高于400转/分、步距角小于1.8°、扭矩大于0.3N·m的步进电机作为分纱电机12，采用铝合金(或塑料、或尼龙)制成分纱爪13，按示意图组合即可获得分纱部分。

穿综穿筘部分：采用转速高于400转/分、直线运动精度大于0.1mm、扭矩大于3N·m的步进电机(或伺服电机)作为穿经电机15，采用铝合金(或强度大于20MPa的金属材料、或尼龙)制成穿经摇杆16，采用铝合金(或塑料、或尼龙)制成穿经刀17，各部分按照示意图组合即可获得穿综穿筘部分。

卸纱部分：采用转速高于400转/分、步距角小于1.8°、扭矩大于0.3N·m的步进电机作为卸纱电机20，采用铝合金(或塑料、或尼龙)制成卸纱爪21，按示意图组合即可获得卸纱部分。

协作件

传感器：采用能够将间距小于0.08mm、直径小于0.12mm的经纱分辨出的光电传感器(或超声波传感器、或红外传感器、或激光传感器、或光纤传感器)作为传感器14。

平台：采用厚度大于10mm、小于30mm的钢板制成平台6。

平台移动装置：采用转速范围为0.5转/分-3转/分、扭矩大于10N·m的减速电机或调速电机、配合螺距为6mm-18mm的4级滚珠丝杠，组合成平台移动装置7。

控制器：以单片机(或ARM7、或ARM9)为核心，设计满足本发明中经纱自动化穿综穿筘一体机功能要求的微机化测控系统硬件，配以自行研制的、协调各部分工作的软件，组合成控制器。

上述几步实现了本发明原理图中的各组成部分，并获得了各协作件，可以组成经纱自动化穿综穿筘一体机。

在实验室中获得的经纱自动化穿综穿筘一体机的性能如下：

移综正确率：100％移筘正确率：100％

分纱成功率：99.93％分纱失败识别率：100％

卸纱正确率：100％穿综穿筘效率：60根/分-120根/分

穿综穿筘正确率：99.999％

Claims (2)

1.一种经纱自动化穿综穿筘一体机，其特征是：它包括平台(6)、综丝挂架(2)、移综设备、移筘设备、分纱设备、穿综穿筘设备、卸纱设备以及控制上述设备工作的控制器；

悬挂多条综丝的综丝挂架(2)、移综设备、移筘设备、分纱设备、穿综穿筘设备和卸纱设备都设置在平台(6)上，平台(6)由平台移动装置(7)驱动可以向待穿经纱(18)方向移动及复位；

移综设备设在综丝挂架(2)的一侧，它包括同列取综电机(8)、取综摇杆(9)、异列取综电机(10)以及取综爪(11)，用于拾取综丝挂架(2)上待穿综丝的取综爪(11)安装在异列取综电机(10)上，并由其驱动完成异列综丝的拾取；异列取综电机(10)安装在取综摇杆(9)上，取综摇杆(9)安装在同列取综电机(8)上并由其驱动完成摆动移综；同列取综电机(8)驱动移综设备沿综丝挂架(2)平行方向移动，实现将拾取的综丝移至穿经位置(A)；

移筘设备设在综丝挂架(2)的另一侧，它包括钢筘移动装置(5)和钢筘(3)，钢筘(3)安装在钢筘移动装置(5)上，钢筘移动装置(5)在控制器的控制下驱动钢筘(3)移动到穿经位置(A)；

分纱设备包括分纱电机(12)、分纱爪(13)和传感器(14)，分纱爪(13)安装在分纱电机(12)上，并由其驱动作水平面的旋转运动钩取进入范围的经纱，由传感器(14)识别分纱爪(13)是否有经纱分出；

穿综穿筘设备包括穿经电机(15)、穿经摇杆(16)、穿经刀(17)、穿经摇杆(16)的一端安装在穿经电机(15)上，另一端安装用于钩取由分纱爪(13)分出的经纱并将经纱相继穿过综丝中部的小孔及钢筘缝隙的经纱穿经刀(17)；

卸纱设备包括卸纱电机(20)和卸纱爪(21)，用于将穿过综丝与钢筘的经纱由穿经刀上卸下的卸纱爪(21)安装在卸纱电机(20)上。

2.一种权利要求1所述经纱自动化穿综穿筘一体机的工作方法，其特征是：它包括移综工序、移筘工序、分纱工序、穿综穿筘工序和卸纱工序；

移综工序：将多列综丝(1)分别由一对综丝挂架(2)悬挂，异列取综电机(10)在控制器(19)的控制下，驱动取综爪(11)移动到待取综丝所在列；控制器(19)控制同列取综电机(8)驱动取综摇杆(9)完成取综爪(11)的取综以及整个移综装置的移综动作，最后将综丝移动到穿经位置(A)，该综丝即成为待穿综丝；

移筘工序：控制器(19)控制钢筘移动装置(5)驱动钢筘(3)，使钢筘(3)上的待穿位置即筘齿(4)间的缝隙移动到穿经位置(A)，该钢筘上筘齿(4)间缝隙成为待穿钢筘缝隙；

分纱工序：控制器(19)控制平台移动装置(7)驱动平台(6)向待穿经纱(18)所在方向移动，当移动位置大于一根经纱直径而小于一根经纱直径与经纱间距2/3的和时，控制器(19)控制分纱电机(12)动作，分纱爪(13)在分纱电机(12)的驱动下作垂直于待穿经纱(18)所在面的旋转运动，钩取进入范围的经纱，由传感器(14)识别分纱爪(13)是否有经纱分出；

穿综穿筘工序：当传感器(14)检测到分纱爪(13)成功分出单根经纱时，向控制器(19)发出信号；控制器(19)向穿经电机(15)发出穿经指令，穿经电机(15)驱动穿经摇杆(16)、穿经摇杆(16)驱动穿经刀(17)向已经移至穿经位置(A)处的待穿综丝方向移动，穿经刀(17)首先与由分纱爪(13)分出并旋转到穿经位置(A)的经纱接触，利用穿经刀(17)刀背上的锯齿口，钩取住经纱后，携带经纱一起继续向待穿综丝方向移动，相继从综丝中部的小孔及待穿钢筘的缝隙中穿过；

卸纱工序：穿经刀(17)继续前移一段距离，之后再后移一段距离，经纱在与钢筘筘齿的摩擦力作用下与穿经刀(17)间出现相对运动，并呈悬垂状态；控制器(19)紧接着发出卸纱指令，控制卸纱电机(20)驱动卸纱爪(21)在垂直于穿经刀运动方向旋转，钩取住穿过了综丝与钢筘的经纱，并继续旋转，经纱在卸纱爪(21)的旋转作用下，与穿经刀(17)分离。

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