CN103434826A - 一种筒子纱自动收集与输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺纱企业生产的筒子纱产品的自动收集、输送与包装领域，具体为一种筒子纱自动收集与输送系统，本发明自动将筒子纱从其生产机器的传送带末端收集起来放入筒子纱暂存库，并自动将筒子纱从暂存库中按品种、按每个包装单位所需筒子纱的数量及其总质量偏差要求、分组依次放置到输送装置上输送到包装位置或其存储位置，供后续按品种、定重包装使用，能满足目前国内纺纱企业筒子纱包装过程中按品种定重包装的筒子纱收集与输送需求。

Description

一种筒子纱自动收集与输送系统

技术领域

本发明涉及纺纱企业生产的筒子纱产品的自动收集、输送与包装领域，具体为一种筒子纱自动收集与输送系统。该系统自动将筒子纱从筒子纱生产机器(如自动络筒机、气流纺细纱机或喷气涡流纺细纱机)上取下后放入筒子纱暂存库，并根据需要自动将指定品种、指定数量、满足总重量偏差要求的筒子纱输送到指定的工位，以便进行分类包装或存储。

背景技术

筒子纱是纺纱企业的最终产品，无论是环锭纺纱、气流纺纱还是喷气涡流纺纱等各种纺纱方式，绝大部分细纱最终以筒子纱形式出售，目前，纺纱企业筒子纱的收集、输送及包装基本是由人工完成的，用工量比较大，在企业用工紧缺形势下，筒子纱的自动收集、输送及包装成为急需解决的问题。

一般情况下，纺纱企业生产的筒子纱会按品种不同分别进行收集与包装。国内筒子纱出售时的包装方式主要为编织袋包装，一个编织袋为一个包装单位，一个包装单位内包有若干个(通常情况下锥形筒子纱为12个，平行筒子纱为8个)筒子纱，并且要求每编织袋筒子纱总重量在一定误差范围以内(例如，每编织袋筒子纱总重量要求为25±0.025kg)；也有的纺纱企业采用托盘包装筒子纱，一个托盘即为一个包装单位，一个托盘上放若干层(例如6层)，每层若干个(如24个)筒子纱。

鉴于以上问题，本发明公开一种筒子纱自动收集与输送系统，本发明将筒子纱从其生产机器的传送带末端收集起来放入筒子纱暂存库，并将筒子纱从暂存库中按品种、按每个包装单位所需筒子纱的数量及其总质量偏差要求、分组依次放置到输送装置上输送到包装位置或其存储位置供包装或存储，筒子纱生产企业可以根据需要在本发明所述筒子纱自动收集与输送系统后安装筒子纱自动包装机进行筒子纱的自动包装。

发明内容

对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种筒子纱自动收集与输送系统，该系统具有自动按品种、按每个包装单位所需筒子纱数量及每个包装单位总质量偏差要求进行筒子纱的收集以及固定大小头朝向的筒子纱输送功能。

本发明解决所述自动按品种、按每个包装单位所需筒子纱数量及每个包装单位总质量偏差要求进行筒子纱的收集及输送问题的解决方案是：设计一种筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述筒子纱收集与输送系统包括筒子纱朝向调整单元、筒子纱滑道、筒子纱输送装置、输送装置编码部件、控制系统及筒子纱取纱单元。

所述筒子纱朝向调整单元是可以上下移动及绕铅垂方向转动的、安装有筒子纱大小头检测机构的可夹持与松开筒子纱的机械手，安装在筒子纱生产机器传送带末端的上方用于调整锥形筒子纱大小头的朝向，以保证锥形筒子纱在所述输送装置上大小头朝向一致。

所述筒子纱滑道是接续平行安装在筒子纱生产机器传送带尾端的、两排倾斜向下(倾角10～30度)的滚轮，滚轮安装板末端带有阻挡筒子纱滑动的挡板。

所述筒子纱输送装置由一条首尾相连循环移动的输送链以及在输送链上等间距安装的若干个用于承载筒子纱的载纱器组成，所述载纱器途经所述筒子纱取纱单元的上方，将筒子纱从其生产机器处输送至被包装或存储处；所述输送装置编码部件由安装在筒子纱输送装置上随载纱器移动的被检测部件以及对应于每台筒子纱取纱单元安装的固定的检测部件组成，所述筒子纱取纱单元的控制器利用所述检测部件检测被检测部件，实现对所述筒子纱输送装置的载纱器进行编码。

所述控制系统是由筒子纱取纱单元控制器(以下简称为单元控制器)及上位机为控制器所组成的分布式控制系统；所述单元控制器为微型计算机，每套筒子纱取纱单元配置一台用于控制所述筒子纱取纱单元的运行，单元控制器优选为运行嵌入式操作系统(Linux、WinCE等)的工业级单板计算机或工控板(如PC104总线的单板计算机、ARM系列的工控计算机等)，但也不排除使用其它形式的微型计算机(如运行Windows XP的工控机、运行WindowsXPE的单板计算机等)或分布式的智能模块；所述上位机是工业级微型计算机，优选为冗余配置的、运行Embedded版本的Windows操作系统的单板工控机，上位机与若干台单元控制器组成一个局域网，局域网中各个单元控制器利用上位机共享所有被收集及传输的筒子纱的信息，各个控制器与上位机之间的通讯方式优选为工业以太网，通讯协议优选为TCP／IP，但并不因此排除应用其他现场总线(如CAN、ProfiBus)或无线通信(如ZigBee、红外)等通信方式，所述上位机运行数据库(如Access或SQL Server数据库)用于维护载纱器及对应筒子纱的信息，上位机同时与筒子纱生产企业的局域网通过以太网联网，供单元控制器及企业局域网内的客户端提取数据用。

所述筒子纱取纱单元包括称重装置、筒子纱暂存库及取纱机械手，安装在筒子纱生产机器尾端；所述称重装置优选为应变悬臂梁式称重传感器配变送器及秤盘组成，所述称重传感器变送器选用模拟型(优选电流输出型)或数字型变送器，优选带有无线或有线通信功能(总线采用RS232、485或CAN总线等，通信协议采用自由通信协议、ModBus、CAN OPEN、ZigBee等协议)的数字型电阻应变悬臂梁式称重传感器及其变送器，单元控制器利用通信方式获取称重部件输出的质量值，但并不因此排除使用液压式、电磁力式、电容式等称重传感器；所述筒子纱暂存库是配置有若干个(优选12～30个)循环移动的筒子纱暂存容器(简称暂存容器)及暂存容器编码部件的装置，所述暂存容器由两根水平、平行安装的杆(状部件)承载筒子纱，所述暂存容器编码部件由随暂存容器移动的暂存编码被检测部件以及安装在筒子纱暂存库机架上的暂存编码检测部件组成，用于对所述暂存容器进行编码，便于单元控制器标识暂存容器并记录相应暂存容器上所暂存的筒子纱的品种、质量、生产机台等信息；所述取纱机械手是一套可以抓取或托取筒子纱、能移动及转动的机构，利用其转动及移动动作将筒子纱从筒子纱滑道送到称重装置上、从称重装置上运送到筒子纱暂存库的筒子纱暂存容器上、从筒子纱暂存容器上运送到筒子纱输送装置的载纱器上，所述抓取是由两片可以开合的铅垂板夹住筒子纱，所述托取是由两根平行的、水平的取纱杆沿筒子纱的圆弧外轮廓面托住筒子纱。

藉由以上机构，本发明筒子纱自动收集与传输系统的工作原理为：当单元控制器通过安装在筒子纱生产机器传送带末端的传感器(如对射式光电开关、漫反射式光电开关或电容式接近开关等)检测到有筒子纱运动至传送带末端时，根据需要控制筒子纱朝向调整单元调整筒子纱大小头的朝向，筒子纱沿其生产机器传送带继续运动后滑到筒子纱滑道上，取纱机械手将筒子纱从筒子纱滑道取下后放到称重装置上进行称重，单元控制器检测完筒子纱质量后，控制取纱机械手将称重后的筒子纱取下，同时利用安装在筒子纱暂存库机架上的暂存编码检测部件检测随筒子纱暂存容器移动的暂存编码被检测部件，确定空置的暂存容器到位后将筒子纱放置到其中，并在单元控制器中记录相应被占用暂存容器与筒子纱的对应关系，待到筒子纱暂存库中有指定数量(例如8个或12个)筒子纱的总质量在要求误差范围之内(如19.975～25.025kg，该取值范围根据温湿度变化会有微调)时，开始控制所述取纱机械手将这些满足总质量误差要求的、指定数量的筒子纱由筒子纱暂存库依次连续取出并按统一的大小头朝向放置到筒子纱输送装置的空置载纱器上，期间，暂停从简子纱滑道取筒子纱至筒子纱暂存库，这样做的目的是为了提高在筒子纱包装处按品种包装时的效率，取纱机械手将筒子纱放到暂存容器上或载纱器上时，单元控制器利用通信更新上位机暂存容器及载纱器被占用的信息以及相应筒子纱的信息，当需要从载纱器卸下筒子纱时，可以采用自动包装设备，自动包装设备的控制器与所述上位机通信，从上位机获取载纱器与筒子纱的对应关系及具体信息，从而控制打包机按品种及质量要求一一卸下筒子纱打包或码垛存放；当筒子纱生产机器生产筒子纱更换品种之前最后一批筒子纱数量不足正常指定数量(如12个)时，可以通过单元控制器的人机界面人工修改筒子纱的指定数量为最后一批筒子纱的实际数量，并修改其总质量的范围，从而将该品种最后一批筒子纱送到输送链上。

与现有技术相比，本发明一种筒子纱自动收集与输送系统能将筒子纱在其生产机器上按品种收集起来，并按包装单位及其总质量偏差要求将满足包装单位要求数量的筒子纱按品种、分组放置到筒子纱输送装置上输送到包装或存储位置，能满足目前国内纺纱企业筒子纱包装过程中的按品种定重包装的筒子纱收集与输送需求，特别适用于目前筒子纱生产企业广泛采用的编织袋包装且每编织袋筒子纱需要定重包装的情况，应用该发明，利于促进筒子纱包装的自动化。

附图说明

图1为本发明所述筒子纱朝向调整单元的结构示意主视图。

图2为本发明所述筒子纱朝向调整单元的结构示意俯视图。

图3为本发明所述筒子纱滑道安装及原理主视示意图。

图4为本发明所述筒子纱滑道安装及原理俯视示意图。

图5为本发明所述筒子纱输送装置及其编码部件结构原理主视图。

图6为本发明所述筒子纱输送装置及其编码部件结构原理侧视图。

图7为本发明所述控制系统的网络拓扑示意框图。

图8为本发明所述取纱机械手结构原理主视示意图。

图9为本发明所述取纱机械手结构原理俯视示意图。

图10为本发明所述称重装置结构原理示意图。

图11为本发明所述筒子纱暂存库一种实施方案原理主视示意图。

图12为本发明所述筒子纱暂存库一种实施方案局部俯视示意图。

图13为本发明所述筒子纱输送链布局示意图。

图14为本发明所述筒子纱取纱单元布局示意图。

图15为本发明左、右手车配置筒子纱取纱单元布局示意图。

图16为本发明筒子纱自动收集与输送系统的实施例2示意图。

图17为本发明所述轮辐式筒子纱暂存库原理主视示意图。

图18为本发明所述轮辐式筒子纱暂存库俯视局部示意图。

图19为本发明所述水平轮辐式筒子纱暂存库结构示意图。

图20为本发明所述水平轮辐式筒子纱暂存库安装位置示意图。

图中：1.筒子纱2.筒子纱生产机器传送带3.自动络筒机31.气流纺纱机10.筒子纱朝向调整单元101.铅垂握持板102.铰链103.大小头传感器104.连接板105.直线轴承106.光轴107.转角气缸1071.转角气缸杆108.电动伸缩缸1081.导向杆11.筒子纱滑道111.挡板112.滚轮113.滚轮安装板12.筒子纱输送装置120.输送链1201.输送链机架1202.输送链滚轮轴1203.输送链滚轮1204.输送链滑道121.载纱器1211.“U”形载纱器13.输送装置编码部件131.原点钢板132.计数钢板1321.RFID卡1331.传输计数检测部件1332.传输原点检测部件13321.RFID读卡器14.控制系统15.筒子纱取纱单元151.称重装置1511.称重传感器1512.秤盘152.筒子纱暂存库1521.链条15211.轴15212.桩轴1522.双排链轮1523.暂存容器15231.等腰三角形金属板15232.暂存杆152321.轮辐暂存杆15233.连接管1524.暂存容器编码部件15241.筒子纱暂存库原点15242.暂存编码检测部件152421.霍尔开关14243.轮辐暂存库原点152431.水平轮辐暂存库原点152432.水平轮辐暂存库计数部件1525.轮辐15251.水平轮轮辐1526.轮中心孔15261.水平轮中心孔1527.轮圈15271.水平轮轮圈153.取纱机械手1531.取纱杆1532.取纱杆连接件1533.竖直连接杆1534.联轴器1535.减速机15351.步进电机1536.轴承1537.轴承座15371.轴承座端盖1538.导轨1539.小车15391.滚轮轴承

具体实施方式

下面结合图例给出本发明一种筒子纱自动收集与输送系统的几个具体实施例，这些实施例仅是对本发明筒子纱自动收集与输送系统的举例说明，并不构成对本发明权利要求的限制，本发明未述及之处适用于现有技术。

本发明一种筒子纱自动收集与输送系统实施例1：

筒子纱朝向调整单元10(参见图1、图2)具体为：一对铅垂握持板101分别通过铰链102联接到两块铅垂连接板104上，两块连接板104分别安装在沿两根水平光轴106移动的4个直线轴承105上，两块铅垂握持板101由气缸(图中未画出)拖动沿光轴左右移动，实现握持与释放筒子纱，握持时由于锥形筒子纱1两端直径不同，两铅垂握持板101绕铰链102转动，安装在连接板104上的2个大小头传感器103感受铅垂握持板101的转动方向，图2中两铅垂握持板101握持住筒子纱1时，由于铅垂握持板101的转动，图2中下方的大小头传感器103距离铅垂握持板101将比上方的大小头传感器103距离铅垂握持板101近，下方的大小头传感器103输出信号，说明图2中筒子纱1的大头向下，两根光轴固定在转角为180度的转角气缸107的转角气缸杆1071上，转角气缸107固定在电动伸缩缸108驱动的平台上，根据2个大小头传感器103的输出信号及本取纱单元所需的筒子纱大小头朝向判断是否需要调整筒子纱1大小头的朝向，当需要调整筒子纱1大小头的朝向时，电动伸缩缸108将握持住筒子纱1的铅垂握持板101提起、转角气缸107带动转角气缸杆1071旋转180度、电动伸缩缸108将铅垂握持板101放下、铅垂握持板101松开，即完成了筒子纱1大小头朝向的调整，导向杆1081是为了防止电动伸缩缸108沿其轴心转动而设置的，所述筒子纱朝向调整单元被安装在筒子纱生产机器传送带末端上方用于调整锥形筒子纱大小头的朝向，保证单台筒子纱生产机器末端传送带上的锥形筒子纱大小头朝向一致(小头向着其前进方向，或大头向着其前进方向)，对于生产平行筒子纱的筒子纱生产机器不需要配置所述筒子纱朝向调整单元。

筒子纱滑道11(参见图3、图4)是将两排滚轮112安装到一块末端带有挡板111的滚轮安装板113上，两排滚轮内侧相距120mm平行向下倾斜10度安装在筒子纱生产机器传送带2的尾端比传送带高度略低处，沿传送带2移动的筒子纱1运动到传送带末端后沿滑道自由下滑至被挡板111挡住，取纱机械手将筒子纱在滑道上取走。

所述筒子纱输送装置12具体为(参见图5、图6)：本实施例中筒子纱生产机器为自动络筒机，在自动络筒车间与包装车间之间安装一条首尾相连循环移动的输送链120，输送链滑道1204内安装有输送链滚轮1203及穿过输送链滚轮1203的输送链滚轮轴1202，在输送链120上每600mm间距用一块计数钢板132将一个载纱器121挂到输送链上间距为150mm的相邻2根滚轮轴1202上，载纱器为一段250mm(优选150～300mm)长、截面为“C”形的开口管状部件，其“C”形开口向下挂在输送链120下方，在某个载纱器121上安装一个随载纱器移动的原点钢板131，计数钢板132和原点钢板131作为输送装置编码部件13的被检测部件，其中原点钢板131表示输送链的原点，计数钢板132用作载纱器121的计数，对应于每台筒子纱取纱单元15在输送链机架1201上分别安装位于计数钢板132和原点钢板131两侧的对射式光电开关(此处亦可以采用电感式接近开关、电容式接近开关，或者把计数钢板132、原点钢板131换为磁钢，传感器采用霍尔开关)分别作为检测部件的传输计数检测部件1331及传输原点检测部件1332，系统开始运行时，当单元控制器检测到原点钢板131到达时，表示输送链的原点到了，计数载纱器的计数器从零开始计数，每检测到一次计数钢板132，载纱器序号加1，从而实现对载纱器的编码，以便于所述筒子纱取纱单元的控制器标识载纱器并记录相应载纱器上所承载的筒子纱的品种、质量、生产机台等信息。

控制系统14的网络拓扑框图如图7所示，控制系统采用分布式控制系统，其中每个筒子纱取纱单元及与之配套的筒子纱朝向调整单元由单元控制器控制，单元控制器、上位机及公司办公局域网内的客户端利用工业以太网连接，通讯协议优选为TCP／IP，网段采用有别于局域网内其他网段的独立网段，通过两台运行数据库的上位机共享筒子纱收集及传输的信息，单元控制器采用英创公司运行WinCE的EM-9170工控主板，配5寸触摸显示屏作人机界面用于参数显示及输入，例如每个包装单位所包装筒子纱的指定数量以及每个包装单位所允许的总质量偏差都由人机界面输入，上位机采用研华公司运行Window XPE的PCM-3362单板工业计算机配研华的触摸显示屏IDK-1107WR，为提高系统可靠性，上位机采用2台PCM-3362互为冗余热备，上位机运行SQLServer维护筒子纱及载纱器占用信息，单元控制器同时与2台上位机通信，单元控制器及上位机均采用UPS供电。

筒子纱取纱单元15包括称重装置151、筒子纱暂存库152及取纱机械手153，所述取纱机械手153(参考图8、图9)的两根安装高度相同、外侧间距100mm、直径5mm的水平平行取纱杆1531通过取纱杆连接件1532、带外螺纹的竖直连接杆1533、输出端带内螺纹的联轴器1534与减速机1535输出轴相连接，减速机1535输入端接步进电机15351，步进电机转动带动取纱机械手153的取纱杆1531水平转动，联轴器1534轴线沿铅垂方向利用轴承1536支撑安装在轴承座1537内，轴承座1537通过轴承座端盖15371安装在可以沿铅垂方向导轨1538上下移动的小车1539上，小车靠4个滚轮轴承15391与导轨1538接触并限制小车只能沿导轨1538上下移动，小车上下移动由链条拖动，链条由步进电机经减速机带动链轮拖动；所述称重装置(参见图10)采用量程为5kg的电阻应变悬臂梁式称重传感器1511配带有485总线ModBus RTU通信协议的变送器，秤盘1512安装在称重传感器1511上，称重传感器1511安装在取纱机械手的安装支架上，秤盘1512为不锈钢薄板制成的一段长度为220mm开口向上呈”U”形的部件，上部开口外侧间距80mm(小于取纱杆1531内侧距离90mm)，当取纱机械手的取纱杆1531上托着筒子纱转动到秤盘1512正上方后下降时，筒子纱1留在秤盘1512上，取纱机械手继续下降一段距离(如20mm)避免影响称重结果，称重后取纱机械手上升，取纱杆1531将筒子纱从秤盘1512上取走；所述筒子纱暂存库152的具体实施方案(参见图11及图12，图11中仅画出了8个暂存容器，图12画出了筒子纱暂存库中的2个暂存容器及一段链条的示意关系)是：两根450节长度的10B滚子链条1521分别首尾相连构成2根封闭的链条，用双排链轮1522张紧两根链条1521成菜刀(图中为刀刃朝向左侧)形状(亦可以利用n个双排链轮将链条张紧为n边形形状)并驱动两根链条运动，每25节链条用一根直径5mm的轴15211(共计18根)代替链条销轴穿过2根链条并在链条朝向取纱机械手的一侧伸出链条端面35mm(另一侧只需伸出少许即可)，取一底边长120mm、高175mm的等腰三角形金属板15231，在该金属板底边两顶点位置处在金属板的一侧垂直于该板焊接两根长250mm、直径5mm的暂存杆15232，在三角形金属板15231的第三个顶点处朝向三角形金属板的另一侧垂直于该三角形金属板焊接一根内径5.1mm、外径10mm、长30mm的连接管15233，即焊接的2根暂存杆15232与焊接的连接管15233分别位于等腰三角形金属板15231的两侧，由等腰三角形金属板15231、2根暂存杆15232及1根连接管15233焊接在一起构成的部件作为暂存容器1523，焊接的连接管15233伸出等腰三角形金属板15231的一端与链条相邻并套在前述伸出链条一侧35mm的轴15211上并能绕轴15211自由转动，这样，暂存容器1523便悬挂在链条1521上随链条移动，并靠重力保持暂存杆15232总是位于连接管15233的下方，当取纱机械手153的取纱杆1531上载有筒子纱1转动到暂存容器1523正上方后下降时，筒子纱1被留在暂存容器1523的暂存杆15232上，取纱机械手153继续下降一段距离(如50mm)后转动至筒子纱滑道11下方等待，筒子纱1随筒子纱暂存库链条的移动而移动，图11中与刀把相邻的刀体水平段部分链条的长度要满足取纱杆1531在该段的上部及下部转动时不与筒子纱暂存容器1523及筒子纱1相干涉，取纱机械手在该段中间部位将筒子纱存入筒子纱暂存库中的空置暂存容器1523上；与输送装置编码部件13同理，为了标记暂存容器1523的位置，筒子纱暂存库152也需要暂存容器编码部件1524，任选一根挂暂存容器1523的5mm轴15211，使其两端均伸出链条侧面35mm，不挂暂存容器的一端外套一段内径5.02mm、外径10mm的管作为筒子纱暂存库原点15241，暂存容器上的连接管15233用作暂存容器的计数，则所述筒子纱暂存库原点15241及暂存容器上的连接管15233即作为暂存容器编码部件的被检测部件，在筒子纱暂存库机架上靠近取纱机械手存、取筒子纱的位置(图11中与刀把相邻的刀体水平段部分的中部)安装2个电感式接近开关15242作为暂存编码检测部件分别用于检测筒子纱暂存库原点15241及暂存容器上的连接管15233，单元控制器可以利用暂存编码检测部件15242检测被检测部件15241及15233确定暂存容器1523在筒子纱暂存库152中的位置(对暂存容器进行编码)，记录相应暂存容器1523上所暂存的筒子纱的品种、质量等信息，以便于从暂存容器1523将筒子纱1取出送到载纱器121上时将相应的筒子纱信息提供给上位机。

所述取纱机械手153的导轨1538的安装支架上对应小车1539所经过的位置上方及下方安装行程开关用于防止小车1539超行程，在取纱机械手取筒子纱及放筒子纱时对应小车1539升降到的位置处安装接近开关用于检测小车是否到了取纱杆需要转动位置，在所述减速机1535轴上安装“十”字形的金属板，单元控制器利用接近开关检测“十”字形金属板的翅片以判断减速机1535的轴是否转动到了需要升降的位置，这些都是自动控制领域现有的技术，该领域技术人员很容易实现这些检测及控制方法，因此，在涉及类似问题的地方不再分别赘述。

藉由以上机构及部件，结合图例进一步说明本发明筒子纱自动收集与输送系统的配置、动作原理及过程。

本实施例中的筒子纱输送链布局如图13所示，图中每台自动络筒机3的尾端配置一筒子纱取纱单元15，输送链120途经所有筒子纱取纱单元15的上方并连续运行，将筒子纱从络筒机收集并输送到包装或存放位置，输送链的长度、安装高度及安装路径根据筒子纱生产企业筒子纱生产机器的布局、车间厂房布局、筒子纱存储或包装实际位置确定。

本实施例中筒子纱生产机器为自动络筒机3(如图14所示)，每台自动络筒机传送带2尾端配一套筒子纱朝向调整单元10，并在传送带后接续安装筒子纱滑道11，车尾配一台筒子纱取纱单元15，对应取纱机械手取纱杆1531转动到与输送链120平行方向时的取纱杆1531位置正上方安装筒子纱输送装置的筒子纱输送链、载纱器及输送装置编码部件，为清楚起见，图中未画出筒子纱输送装置；在垂直于取纱机械手竖直连接杆1533轴心的投影平面内，以取纱机械手竖直连接杆1533轴心为坐标原点建立二维笛卡尔坐标系，筒子纱滑道11位于其负y轴方向，筒子纱暂存库将筒子纱放入暂存容器1523的位置位于正y轴方向，称重装置151位于负x轴方向，筒子纱输送装置载纱器的运动方向自x轴负方向指向x轴正方向，筒子纱滑道11、筒子纱暂存库将筒子纱放入暂存容器的水平段上暂存容器的暂存杆15232以及称重装置的秤盘1512均与筒子纱生产机器传送带2高度相当，筒子纱输送装置载纱器的安装高度高于筒子纱生产机器传送带2(具体高度优选为不影响操作人员正常通行的高度，同时需要考虑车间的高度)。

当单元控制器通过安装在筒子纱生产机器传送带2末端的对射式光电开关检测到有筒子纱运动(图14中运动方向为自下至上)至传送带末端时，将筒子纱1调整至小头朝向其前进方向，调整大小头朝向后的筒子纱继续移动后滑到筒子纱滑道11上，取纱机械手的取纱杆1531向下移动到比筒子纱滑道11位置低的高度(转动时取纱杆1531不与筒子纱滑道11相干涉的高度)后，转动到筒子纱滑道11正下方，取纱机械手上升将筒子纱1用取纱杆1531托住后继续上升至比称重装置的秤盘1512位置高的高度，取纱机械手顺时针转动90度至秤盘1512正上方后开始下降至筒子纱1被完全放置在秤盘1512上，单元控制器成功读取筒子纱质量后控制取纱机械手上升将筒子纱1从秤盘1512上托起一定高度后继续顺时针旋转90度至筒子纱暂存库中准备载入筒子纱的、空的暂存容器1523正上方(此时暂存容器停止运动)，取纱机械手下降至筒子纱1被放置在暂存容器的暂存杆15232上后继续下降一段距离，确保逆时针转动时不与筒子纱及筒子纱暂存装置干涉后逆时针转动180度至筒子纱滑道11下方即可重新将另一个筒子纱称重后放到暂存库中，下一个空置的暂存容器继续运动至筒子纱暂存库放入筒子纱的位置后停止运行等待。

当筒子纱暂存库中相同品种的筒子纱数量和大于等于12个，且其中有12个筒子纱的总质量为25±0.025kg时，取纱机械手将这12个筒子纱自筒子纱暂存库152中依次取出并放置到筒子纱输送装置的空置载纱器121上(期间暂停将筒子纱从筒子纱滑道11送到筒子纱暂存库152)，具体过程为：筒子纱暂存库的暂存容器1523在需要取走筒子纱的位置停止运行，取纱机械手下降至比暂存容器最低点高度低、转动时与筒子纱不发生干涉的高度位置后旋转至筒子纱暂存容器1523正下方，取纱机械手上升至筒子纱1完全落在取纱杆1531上以后继续上升至不与其它物体干涉的高度后逆时针旋转90度至筒子纱位于筒子纱输送装置的正下方，下一个需要取走筒子纱的筒子纱暂存容器继续运动至取走筒子纱的位置后等待，单元控制器利用输送装置编码部件检测到空载纱器即将到达取纱杆1531上方时，控制取纱杆1531在需要放入筒子纱的空载纱器与其前一个载纱器之间上升至图5中取纱杆1531所示高度，待到需要放入筒子纱的空载纱器121运动到取纱杆1531对应位置时，控制取纱杆1531下降，筒子纱1则被留在载纱器121上被筒子纱输送装置送到包装或存储处，筒子纱在载纱器上小头朝向运动方向。

自动络筒机在车间内安装时，为便于挡车工巡回操作，有时需要将自动络筒机分组安装，每组两台成对安装，一组中一台为左手车，另一台为右手车，图15中画出了相邻的左手车与右手车各配置一台筒子纱取纱单元的情况，两台自动络筒机的传送带相邻布置，为了保持车间内筒子纱自动收集与输送系统设备安装的布局对称，图15中右侧自动络筒机及筒子纱取纱单元的配置与图15中左侧的配置不同之处在于：筒子纱朝向调整单元10保持筒子纱1在筒子纱滑道上时大头朝向其运动方向，取纱机械手从筒子纱滑道上取纱、称重、将筒子纱放入暂存库时的取纱机械手的转动方向与左侧筒子纱取纱单元配置的取纱机械手转动方向相反，目的是保证筒子纱在载纱器上小头朝向其运动方向。

单元控制器控制取纱机械手将筒子纱放到筒子纱暂存容器中或筒子纱输送装置的载纱器中时，均记录放置筒子纱的暂存容器或载纱器的编号及其与筒子纱的对应信息，同时利用通信告知上位机暂存容器、载纱器被占用的信息以及暂存容器、载纱器上承载筒子纱的信息，当包装车间需要从载纱器上卸下筒子纱时，可以配置筒子纱自动包装设备，筒子纱自动包装设备的控制器与本发明所述上位机通信获取载纱器与筒子纱的对应关系，从而控制自动包装设备按品种及总质量偏差要求将筒子纱从载纱器上一一卸下并打包；也可以配置自动卸筒子纱的设备自动将筒子纱从载纱器上卸下再由工作人员打包或存放；还可以配置自动码垛(包装)设备，将筒子纱从载纱器上卸下后自动码垛为托盘(包装)形式。

本发明筒子纱自动收集与输送系统的实施例2(如图16所示)：实施例2与实施例1的不同在于：实施例2中的筒子纱生产机器为气流纺纱机，且不需要筒子纱滑道，在实施例1中安装筒子纱滑道11的位置处水平安装称重装置，秤盘1512安装方向与气流纺纱机传送带2的方向相同，筒子纱暂存库152依次安装在比秤盘1512距离气流纺纱机更远的位置，“U”形载纱器1211(截面为“U”形的一段薄壁部件)开口向上安装在输送链120的上部，在每个“U”形载纱器1211上安装RFID射频卡(ID卡)1321作为输送装置编码部件的被检测部件，对应于每台筒子纱取纱单元在输送链120的支架上安装正对RFID卡的RFID读卡器13321作为输送装置编码部件的检测部件，当系统运行时，单元控制器利用读卡器读取RFID卡的信息实现对载纱器的编码，此处RFID卡亦可采用IC卡，筒子纱输送装置12依次安装在比筒子纱暂存库152距离气流纺纱机31更远的位置，即从气流纺纱机传送带末端开始接续安装称重部件、筒子纱暂存库152及筒子纱输送装置12，筒子纱暂存库放入筒子纱的位置为对应于筒子纱暂存库“刀刃段”的顶端，在该段暂存容器是铅垂方向运动，气流纺纱机传送带2、秤盘1512及筒子纱暂存库放入筒子纱位置处的高度相当，“U”形载纱器1211的高度优选高于秤盘1512，将与筒子纱朝向调整单元10结构相同的装置安装于步进电机驱动的二坐标(水平x、y方向移动)平台上作为新取纱机械手(图16中未画出)，则新取纱机械手具有5轴的运动，分别为空间的沿x、y、z轴的正交移动、绕z轴的转动A以及握持或松开筒子纱的运动，藉由这5轴运动可以将筒子纱从气流纺纱机传送带2送至秤盘1512、暂存容器的暂存杆15232及载纱器1211上；当单元控制器检测到传送带末端出现筒子纱1时，控制新取纱机械手移动到气流纺纱机传送带2末端的筒子纱1处握持住筒子纱1，同时检测筒子纱的大小头朝向，提高一段距离后移动至秤盘1512上方，下降至筒子纱接近秤盘1512顶端时松开筒子纱，筒子纱1完全落到秤盘1512上后称重，称重完成后新取纱机械手再次握持筒子纱1并上升，移动至筒子纱暂存库放入筒子纱的位置后下降至筒子纱1放到暂存杆15232上；当筒子纱暂存库中筒子纱达到一个包装单位所需的筒子纱数量(如每编织袋装16个)及总质量误差要求(如每编织袋16个筒子纱质量为33±0.03kg)时，单元控制器控制新取纱机械手从筒子纱暂存库放入筒子纱的位置处依次将筒子纱在暂存杆15232上握持住、将筒子纱最低点提高至载纱器1211上筒子纱最高点高度以上、将筒子纱移动至载纱器1211正上方位置、将筒子纱逆时针(或顺时针)旋转90度、将筒子纱放到至比载纱器1211略高位置、松开铅垂握持板将筒子纱放置在载纱器1211上、提高新取纱机械手使其最低点位置高于载纱器1211上的筒子纱最高点高度以上顺时针(或逆时针)旋转90度回到取纱方向、移动至筒子纱暂存库放入筒子纱的位置处，重新开始将筒子纱从暂存容器移动至载纱器上。

本发明筒子纱自动收集与输送系统的实施例3(如图17、图18所示)：实施例3与实施例1的不同在于采用了一种改进的轮辐式筒子纱暂存库152A，为了简化筒子纱暂存库，加工一个轮辐式的圆形框架，所述圆形框架一周均布16根轮辐1525，轮辐固定在内外两个轮圈1527上，在16根轮辐1525末端分别安装16根直径5mm、长度35mm、与所有轮辐垂直的桩轴15212，将16个筒子纱暂存容器的连接管15233挂在16根桩轴15212上，圆形框架由电机经减速机带动绕其轮中心孔1526转动带动暂存容器移动，实施例3中取纱机械手将筒子纱放入暂存容器时在圆形框架的最高处，该处安装有2个暂存编码检测部件15242分别检测轮辐暂存库原点15243及暂存容器的连接管15233以实现对暂存容器的编码，所述轮辐暂存库原点15243是与任意一根桩轴15212同轴、位于轮辐所在平面异侧的一根直径10mm长度50mm的金属轴。

本发明筒子纱自动收集与输送系统的实施例4(如图19、图20所示)：为了安装设备时减小车间占地面积，实施例4与实施例1的不同在于采用了另一种改进的水平安装轮辐式筒子纱暂存库152B，水平放置的、可以绕其铅垂轴心水平轮中心孔15261转动的轮辐式大圆盘外边缘沿半径方向均匀分布16组轮辐暂存杆152321，每组轮辐暂存杆152321(由2根水平、平行的杆构成)作为一个暂存容器，水平轮轮辐15251均布且根数与轮辐暂存杆152321组数一致，在所有水平轮轮辐15251上与水平轮中心孔15261距离二分之一轮辐长度处安装磁钢作为水平轮辐暂存库计数部件152432，在其中一根水平轮轮辐15251上再安装一块磁钢作为水平轮辐暂存库原点152431，则水平轮辐暂存库原点152431及水平轮辐暂存库计数部件152432作为暂存容器编码部件的被检测部件，安装在筒子纱暂存库机架上的霍尔开关152421作为暂存容器编码部件的检测部件，大圆盘由电机经减速机驱动转动带动筒子纱随暂存容器移动，单元控制器通过霍尔开关152421检测到水平轮辐暂存库原点152431到时即认为水平安装轮辐式筒子纱暂存库原点到了，每检测到一个水平轮辐暂存库计数部件152432通过，即表示通过了一个暂存容器。本发明实施例4水平轮辐式筒子纱暂存库安装位置示意图如图20所示，为清楚起见，图中亦未画出筒子纱输送装置，水平安装轮辐式筒子纱暂存库水平安装在筒子纱生产机器3尾端的上方，水平轮中心孔15261位于筒子纱生产机器传送带2正上方，并保持任意一组轮辐暂存杆152321能与筒子纱滑道11上下对齐，水平安装轮辐式筒子纱暂存库高度高于秤盘1512及筒子纱滑道11、低于载纱器121，且高度差足以能防止各个部件及筒子纱在运动时发生干涉。当有筒子纱在筒子纱滑道11上等待时，取纱机械手的取纱杆1531转动到筒子纱滑道11正下方后上升顶起筒子纱至不发生干涉的高度，顺时针转动90度到秤盘1512的正上方，下降将筒子纱放到秤盘1512上称重，然后再上升顶起筒子纱至水平轮辐式筒子纱暂存库轮辐暂存杆152321高度之上，逆时针旋转90度到水平轮辐式筒子纱暂存库轮辐暂存杆152321正上方，下降至筒子纱被放置到轮辐暂存杆152321上；当需要将筒子纱从水平轮辐式筒子纱暂存库的轮辐暂存杆152321上转移到筒子纱输送装置的载纱器上时，取纱机械手的取纱杆1531移动到水平轮辐式筒子纱暂存库的轮辐暂存杆152321正下方后上升托取筒子纱至回转不发生干涉的高度，顺时针旋转90度至筒子纱输送装置的载纱器正下方，上升将筒子纱托入载纱器内部后再下降将筒子纱留在载纱器上。

本发明筒子纱自动收集与输送系统的实施例5：筒子纱生产机器为具有两条筒子纱传送带的喷气涡流纺细纱机，将取纱机械手支架安装在沿筒子纱输送链运动方向往复移动的导轨上并由伺服电机及滚珠丝杠驱动，取纱机械手在导轨上运动的两端极限位置分别对应于取纱机械手从两条传送带收集筒子纱的位置，本实施例中筒子纱取纱单元具有一套在导轨上移动的称重装置及取纱机械手，每条细纱机传送带对应一个筒子纱暂存库，需要从不同传送带上卸下筒子纱时，伺服电机驱动取纱机械手及称重装置沿导轨运动至相应位置后将筒子纱从导轨上取下并放入与传送带相对应的筒子纱暂存库中，同样，将筒子纱从筒子纱暂存库放入载纱器时，取纱机械手也需要沿导轨运动至相应的筒子纱暂存库位置。

本发明不限于上文讨论的实施例，本领域技术人员可根据本发明推理出其它变体形式，这些变体形式也属于本发明的主题。

Claims (10)

1.一种筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述筒子纱自动收集与输送系统包括筒子纱朝向调整单元、筒子纱滑道、筒子纱输送装置、输送装置编码部件、控制系统以及筒子纱取纱单元，所述筒子纱朝向调整单元位于筒子纱生产机器传送带末端的上方，是可以沿铅垂方向上下移动及绕铅垂方向转动的、安装有筒子纱大小头检测机构的可夹持与松开筒子纱的机械手；所述筒子纱滑道是接续安装在筒子纱生产机器传送带尾端的、两排倾斜向下的滚轮，滚轮安装板末端带有阻挡筒子纱滑动的挡板；所述筒子纱输送装置由一条首尾相连循环移动的输送链以及在输送链上等间距安装的若干个载纱器组成，其位于所述筒子纱取纱单元的上方；所述输送装置编码部件包括安装在筒子纱输送装置上随载纱器移动的被检测部件以及对应于每台筒子纱取纱单元安装的固定的检测部件；所述控制系统是由若干台筒子纱取纱单元控制器及上位机组成的分布式控制系统；所述筒子纱取纱单元安装在筒子纱生产机器尾端，包括称重装置、筒子纱暂存库及取纱机械手。

2.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述筒子纱朝向调整单元结构为：一对铅垂握持板分别通过铰链联接到两块铅垂连接板上，两块连接板分别安装在沿两根水平光轴移动的4个直线轴承上，连接板上位于铰链两侧水平安装两个正对铅垂握持板的传感器，两块铅垂握持板由气缸拖动沿光轴移动，两根光轴固定在转角气缸的气缸杆上，转角气缸固定在电动伸缩缸驱动的升降平台上。

3.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于每套筒子纱取纱单元配置一台筒子纱取纱单元控制器，所述筒子纱取纱单元控制器为微型计算机，优选为嵌入式工控板，所述上位机是微型计算机，优选为双机热备的单板工业计算机，所述筒子纱取纱单元控制器及上位机均由UPS供电，所述上位机与若干台筒子纱取纱单元控制器组成一个局域网，各个控制器与上位机之间的通讯方式优选为工业以太网，通讯协议优选为TCP／IP。

4.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述筒子纱自动收集与输送系统为每台筒子纱生产机器配置一套所述筒子纱取纱单元，所述筒子纱输送装置经过所有筒子纱取纱单元上方。

5.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述称重装置优选为具有通信功能的数字型应变悬臂梁式称重传感器。

6.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述筒子纱暂存库包括若干个循环移动的筒子纱暂存容器及暂存容器编码部件，所述暂存容器由两根水平、平行安装的杆承载筒子纱，所述暂存容器编码部件由随暂存容器移动的被检测部件以及安装在筒子纱暂存库机架上的检测部件组成。

7.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述取纱机械手从筒子纱生产机器传送带上取下的筒子纱先放到称重装置上，然后所述取纱机械手再将筒子纱从称重装置上放入所述筒子纱暂存库中。

8.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述筒子纱暂存库中有指定数量筒子纱的总质量在要求误差范围之内时，所述筒子纱取纱单元控制器控制取纱机械手将这些总质量在要求误差范围之内、指定数量的筒子纱由所述筒子纱暂存库放置到所述筒子纱输送装置的空置载纱器上。

9.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述取纱机械手是一套可以抓取或托取筒子纱、能移动及转动的机构，所述抓取筒子纱是藉由两片气缸驱动的铅垂板夹住筒子纱，所述托取筒子纱是由两根平行的水平取纱杆沿筒子纱的圆弧外轮廓面托住筒子纱，所述移动是铅垂方向的上下及水平方向的左右、前后运动，所述转动是绕铅垂方向的转动。

10.根据权利要求1所述的筒子纱自动收集与输送系统，其特征在于所述筒子纱输送装置载纱器上的锥形筒子纱大小头朝向一致。

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