CN203513873U

CN203513873U - 落筒机械手

Info

Publication number: CN203513873U
Application number: CN201320672897.3U
Authority: CN
Inventors: 肖健营; 马孝育; 王道文; 马小奇
Original assignee: Shaanxi Huayan Aero-instrument Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Huayan Aero-instrument Co Ltd
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2023-10-18

Abstract

本实用新型公开了一种落筒机械手，包括驱动装置、传动组件和握持部件；驱动装置与传动组件的第一杠杆下端连接，第一杠杆上端通过过渡板与第二杠杆下端铰接，第二杠杆上端固定十字轴座；十字轴的纵轴插接在十字轴座的孔中形成间隙配合；摆臂尾端固定横轴，横轴穿过十字轴上的横向轴孔通过横向关节拉杆与驱动装置连接；摆臂的尾端通过纵向关节拉杆与驱动装置连接，握持部件设置在摆臂的首端。由于驱动装置受自动控制系统控制，所以当握持部件与筒子架的活动臂卡接后，在传动组件的带动下能够使握持部件在纵向、横向和前后三个维度运动，筒子架会被随之带动并完成落筒所需的各项动作，实现自动落筒的机械操作，提高纺纱机的工作效率。

Description

落筒机械手

技术领域

本实用新型属于纺织机械领域，具体涉及一种为纺纱机中筒子架实施开合以进行纱卷落筒的机械手。

背景技术

在纺纱过程中，纺出的新纱需要储存在被筒子架夹持的纸筒上。由于纸筒的储纱量有限，当纸筒储满纱线后，需要将筒子架打开才能将纱筒拿下，待新的纸筒就位后，再合上筒子架。此外，纸筒上的纱线可能会被临时检查质量，这也需要对筒子架实施开合的操作。目前，对筒子架的操作均由工作人员手动进行，具体操作步骤如图1所示。a为筒子架23夹持纸筒24，纸筒24紧贴纺纱机上卷绕罗拉的正常纺纱工作状态；b为工作人员将筒子架23右侧的活动臂25压下，纸筒24随筒子架23向外翻转，以便远离卷绕罗拉，使纸筒24停止卷绕纱线；c为工作人员将筒子架23的活动臂25向右侧打开，使纸筒24落筒；d为工作人员将筒子架23活动臂25向左复位闭合；e为工作人员将闭合的筒子架23向上抬起，使其恢复至待上纸管位置，上支管位置比正常工作位置向外留有2～3mm的间隙，以便新纸筒的装入；f为工作人员再次将活动臂25向右侧打开，新纸筒装入筒子架23中；g为工作人员再次将活动臂25向左复位闭合，筒子架23在新纸筒卡紧后，会回复至正常工作状态，即纸筒与卷绕罗拉贴紧的状态。

上述各步骤均由工作人员手动操作，存在的问题是：纺纱机锭位众多，同时需要落筒的筒子架也相应较多，仅由人工落筒无疑会限制纺纱机的纺纱效率。此外，工作人员对筒子架的操作占用人力，不符合机械自动化的趋势。故纺纱机的落筒操作需要由手动向自动转变。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种落筒机械手，取代人工落筒操作，以此提高落筒效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种落筒机械手，包括固定在机架上由自动控制系统控制的驱动装置、与驱动装置连接并通过第一安装座和第二安装座固定在机架上的传动组件、通过驱动装置和传动组件带动可与筒子架活动臂卡接的握持部件；所述传动组件包括第一杠杆、过渡板、第二杠杆、十字轴座、十字轴、摆臂、纵向关节拉杆以及横向关节拉杆；所述驱动装置包括气缸、横向驱动装置和纵向驱动装置；气缸动力输出轴的耳环处与第一杠杆的下端连接，第一杠杆的支点与第一安装座铰接，第一杠杆的上端通过过渡板与第二杠杆的下端铰接，第二杠杆的支点与第二安装板铰接，第二杠杆的上端位置处固定有十字轴座；第一杠杆的支点和第二杠杆的支点分别位于过渡板的两侧，且第二杠杆的支点高于第一杠杆的支点；十字轴包括侧面的纵轴和贯通十字轴的横向轴孔，纵轴插接在十字轴座的孔中并形成间隙配合，纵轴与第二杠杆的旋转面平行；摆臂尾端垂直固定有横轴，横轴插接在十字轴的横向轴孔中并形成间隙配合，横轴的另一端通过横向关节拉杆与横向驱动装置连接；摆臂的尾端通过纵向关节拉杆与纵向驱动装置连接；所述握持部件设在摆臂的首端。

进一步，所述握持部件为锥形滚轮，该锥形滚轮与摆臂形成的缺口可卡住筒子架的活动臂。

进一步，所述横向驱动装置和纵向驱动装置可合并为凸轮连杆驱动装置，包括连接有电机的凸轮轴、连杆轴和复位弹簧，凸轮轴与连杆轴的两端分别与机架连接；凸轮轴上间隔固定有纵向关节凸轮和横向关节凸轮，连杆轴上对应间隔设有纵向关节连杆和横向关节连杆，连杆与连杆轴形成间隙配合；两个连杆的一端分别通过复位弹簧与机架连接，另一端与各自对应的纵向关节拉杆和横向关节拉杆连接；两个连杆的杆身上设有滚轮，该滚轮在复位弹簧的作用下保证与各自对应的凸轮工作面相接触。

进一步，所述横向关节拉杆包括两个关节轴承、拉杆座、台阶轴、垫圈、弹簧和堵塞；拉杆座为中空的柱体结构，其一端封闭，另一端开放；台阶轴插接在拉杆座的空腔中；台阶轴的左端台阶底面与拉杆座的封闭端相抵，该台阶的外沿与拉杆座空腔的内壁间隙配合；台阶轴的右端轴杆伸出拉杆座的开放端；位于拉杆座空腔中的台阶轴上依次套接有垫圈、弹簧以及堵塞，弹簧的左右两端分别与垫圈的堵塞相抵，堵塞与拉杆座的开放端固定连接，而与台阶轴间隙配合；两个关节轴承分别与拉杆座的封闭端和台阶轴的右端固定连接；两个关节轴承用于连接横向驱动装置和十字轴的横轴。

本实用新型由于驱动装置由自动控制系统控制，在传动组件的带动下能够使握持部件在纵向、横向以及前后三个维度运动，所以当握持部件与筒子架的活动臂卡接后，筒子架会被随之带动并完成落筒所需的打开、关闭、下压、上抬、伸出和缩回各项动作，即可实现自动落筒的机械操作，能够提高纺纱机的工作效率。

附图说明

图1为筒子架落筒时的工作流程示意图；

图2为本实用新型的整体构造示意图；

图3为本实用新型安装面结构示意图；

图4为本实用新型的爆炸图；

图5为本实用新型回缩状态结构示意图；

图6为本实用新型伸出状态结构示意图；

图7为本实用新型下压状态结构示意图；

图8为本实用新型落筒时向右移动状态结构示意图；

图9为本实用新型上纸筒时向右移动状态结构示意图；

图10为本实用新型中凸轮连杆驱动装置的结构示意图；

图11为本实用新型中横向关节拉杆的结构示意图；

图12为本实用新型中横向关节拉杆的爆炸图。

具体实施方式

本实用新型的核心思路在于提出一种落筒机械手，使其能够实施纵向上抬和下压、横向打开和关闭以及前后伸出和缩回三个维度的动作，并将上述动作实施在筒子架上，以实现落筒时筒子架所需的各项操作。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

一种落筒机械手，包括可卡接筒子架活动臂的握持部件，带动握持部件的纵向、横向和前后三个维度的传动组件，以及由自动控制系统控制为传动组件提供动力的驱动装置。

如图2所示，传动组件包括第一杠杆2、过渡板3、第二杠杆4、十字轴座5、十字轴6、摆臂7、横向关节拉杆9以及纵向关节拉杆10。驱动装置与机架固定，包括三组，分别与第一杠杆2、横向关节拉杆9以及纵向关节拉杆10连接，以此控制三个维度的动作。如图3所示，传动组件与固定在机架上的第一安装座11和第二安装座12连接。

上述各部件之间的具体连接关系如图3和图4所示，与第一杠杆2连接的第一驱动装置为气缸1，该气缸1动力输出轴的耳环处与第一杠杆2的下端连接，第一杠杆2的支点与第一安装座11铰接，第一杠杆2的上端通过过渡板3与第二杠杆4的下端铰接，第二杠杆4的支点与第二安装座12铰接，第二杠杆4的上端位置处固定十字轴座5。需要说明的是，第一杠杆2的支点和第二杠杆4的支点分别位于过渡板3的两侧，且第二杠杆4的支点高于第一杠杆2的支点。

如图2和图4所示，十字轴6包括固定在其侧面的纵轴13和贯通十字轴6的横向轴孔。其中，十字轴6的纵轴13插接在十字轴座5的孔中形成间隙配合，纵轴13与第二杠杆4的旋转面平行。摆臂7的尾端垂直固定有横轴14。横轴14插接在十字轴6的横向轴孔中形成间隙配合。该横轴14的另一端，即A处，伸出横向轴孔并通过横向关节拉杆9与横向驱动装置连接。摆臂7的尾端，即B处，通过纵向关节拉杆10与纵向驱动装置连接。握持部件8设置在摆臂7的首端。

若筒子架在被下压后可自行向上抬起，可将握持部件8选为结构简单的锥形滚轮。将筒子架的活动臂扣接在锥形滚轮和摆臂7形成的缺口处，便能够使筒子架的活动臂随摆臂7完成相应运动。

现对本实用新型如何实施三个维度运动的工作原理进行说明。为了方便描述起见，将第一杠杆2支点的转轴定义为X₁轴，即第一杠杆2可绕X₁轴转动；将第二杠杆4支点的转轴定义为X₂轴，即第二杠杆4可绕X₂轴转动；将十字轴6的纵轴13定义为Y轴，即十字轴6可绕Y轴转动；将与十字轴6配合的横轴14定义为Z轴，即摆臂7可绕Z轴转动。

第一维度运动，前后伸缩；

如图5所示，为本实用新型初始的回缩状态。此时，X₂轴与Z轴在竖直方向基本保持在一条直线内。当气缸1的活塞杆伸长，第一杠杆2绕X₁轴顺时针旋转。由于X₁轴和X₂轴分别位于过渡板3的两侧，并且过渡板3分别与第一杠杆2的上端和第二杠杆4的下端铰接，所以过渡板3推动第二杠杆4逆时针旋转。又因为第二杠杆4的上端固定有十字轴座5，摆臂7通过十字轴6与十字轴座5连接，所以当第二杠杆4逆时针旋转时，摆臂7会向筒子架方向伸出，进而使握持装置抵达筒子架的活动臂位置并实施卡接。

如图6所示，为本实用新型的伸出状态。握持部件8的伸出距离为X₂轴与Z轴之间的水平距离L。该距离足够握持部件8伸出后与筒子架的活动臂之间进行卡接。

若要将摆臂7恢复到初始的回缩状态，只需令气缸1的活塞杆缩短，使上述各部件反向运动即可。

第二维度运动，上抬下压：

如图7所示，为本实用新型的下压状态。由于摆臂7靠近尾端的臂杆与横轴14的一端固定，横轴14的另一端通过横向关节拉杆9与固定在机架上的横向驱动装置连接，横轴14是摆臂7的上、下摆动支点，所以摆臂7可以绕Z轴旋转。当纵向驱动装置通过纵向关节拉杆10带动摆臂7的尾端向上拉升时，摆臂7的首端便会下压。

若要将摆臂7的首端上抬，只需令纵向驱动装置通过纵向关节拉杆10下压摆臂7的尾端即可。

第三维度运动，左右移动：

如图8所示，为本实用新型在落筒时向右移动的状态。气缸1带动摆臂7伸出与筒子架的活动臂卡接后，纵向关节拉杆10上拉摆臂7的尾端，使筒子架的活动臂在握持部件8的带动下下压。由于横向关节拉杆9与横轴14的一端连接，横轴14的另一端与摆臂7的臂杆固定，而与横轴14间隙配合的十字轴6本身可绕Y轴旋转。所以，当横向驱动装置带动横向关节拉杆9向上拉伸时，摆臂7会随之向右移动，进而将筒子架的活动臂向右打开。若需要将筒子架的活动臂闭合，只需将横向关节拉杆9向下恢复至初始状态，使摆臂7向左移动即可。

如图9所示，为本实用新型在上纸筒时向右移动的状态。气缸1带动摆臂7伸出与筒子架的活动臂卡接后，纵向关节拉杆10下压摆臂7的尾端，筒子架的活动臂在握持部件8的带动下上抬。此时，横向驱动装置带动横向关节拉杆9向上拉伸，摆臂7会通过十字轴6绕Y轴向右移动，进而将筒子架的活动臂向右打开。若需要将筒子架的活动臂闭合，只需将横向关节拉杆9向下恢复至初始状态，使摆臂7向左移动即可。

为了对本实用新型的结构做进一步集成，故将横向驱动装置和纵向驱动装置合并为一个凸轮连杆驱动装置。

如图5至图10所示，凸轮连杆驱动装置包括连接有电机的凸轮轴16，连杆轴17和复位弹簧15。其中，凸轮轴16与连杆轴17的两端分别与机架连接。凸轮轴16上间隔固定连接有纵向关节凸轮18和横向关节凸轮20；连杆轴17上对应间隔设有纵向关节连杆19和横向关节连杆21，两个连杆与连杆轴17形成间隙配合。两个连杆的一端通过复位弹簧15与机架连接，另一端则与各自对应的纵向关节拉杆10和横向关节拉杆9连接。两个连杆的杆身上设有滚轮22，该滚轮22在复位弹簧15的作用下保证与各自对应的凸轮工作面相接处。需要说明的是，纵向关节凸轮18和横向关节凸轮20的形状以及所设角度，均按照摆臂7纵向和横向运动的方式和顺序来确定。

现对本实用新型进行落筒工作过程做详细介绍，具体如下：

第一步：当筒子架23处于正常工作位置，即图1中a所示状态时，首先需要将本实用新型与筒子架23之间具有传动关系。此时，受控制系统控制的气缸1会向上伸长，并通过传动组件带动摆臂7向筒子架23方向伸出。待抵达筒子架23的活动臂25位置后，摆臂7首端的握持部件8与活动臂25卡接，实现两者的连接。

第二步：需要将筒子架23从正常工作位置翻转下压至落筒位置，即图1中b所示状态。此时，受控制系统控制的纵向驱动装置会带动纵向关节拉杆10上拉，使摆臂7的首端绕Z轴向下转动。由于握持部件8卡接在活动臂25上，所以筒子架23会被带动向下翻转。

第三步：处于落筒位置的筒子架23需要打开活动臂25，放松对纸筒24的夹持，即图1中c所示状态。此时，受控制系统控制的横向驱动装置会带动横向关节拉杆9向上拉伸，使摆臂7整体绕Y轴转动，进而带动活动臂25向右打开。

第四步：落筒后的筒子架23需要将活动臂25闭合，即图1中d所示状态。此时，受控制系统控制的横向驱动装置撤销对横向关节拉杆9的拉伸，使其恢复至初始状态，进而带动摆臂7复位，即可实现活动臂25向左闭合。

第五步：闭合后仍旧向下翻转的筒子架23需要恢复至上纸管位置，即图1中e所示状态。此时，受控制系统控制的纵向驱动装置会带动纵向关节拉杆10下压，使摆臂7的首端绕Z轴向上转动，便可实现筒子架23向上翻转恢复至上纸管状态。需要说明的是，正常工作位置是纸管与纺纱机上的卷绕罗拉紧贴的状态。为了便于纸管向筒子架上安装，所以上纸管位置相较于正常工作位置向外留有2～3mm的间隙。

至此，本实用新型通过三个维度的动作实现了对筒子架23落筒时上下翻转开合的操作。

由于筒子架23在落筒完成后，依旧需要夹持新的纸筒24，所以本实用新型可仅对空的筒子架23实施左右开合的操作。即，横向驱动装置拉伸横向关节拉杆9，使摆臂7绕Y轴向右移动，进而带动活动臂25打开，即图1中f所示状态。此时，将新纸筒24放入筒子架23中，令横向驱动装置撤销对横向关节拉杆9的拉伸，摆臂7带动活动臂25向左移动闭合，新纸筒24被筒子架23夹持，，即图1中g所示状态。在完成新纸筒24更换后，气缸1会缩回，握持部件8与活动臂25分离，筒子架23恢复至图1中a所示状态。

需要说明的是，本实用新型中三个维度运动的先后顺序由控制系统控制。由于横向驱动装置和纵向驱动装置可合并为一个凸轮连杆驱动装置，所以本实用新型中各维度的运动状态和运动顺序不仅受控制系统的控制，而且还受凸轮形状和凸轮固定角度的控制。

由于筒子架活动臂上下方向强度高，左右方向强度较低。若摆臂7向右打开的力量过大，容易对筒子架活动臂的铰链结构造成损害，甚至掰弯活动臂。所以需要对本实用新型中摆臂7横向移动的力度进行控制。解决这一问题的方案是对横向关节拉杆9的结构进行改进，通过弹簧905来控制摆臂7向右打开的力度。具体结构如下：

如图11和图12所示，横向关节拉杆9包括两个关节轴承901、拉杆座902、台阶轴903、垫圈904、弹簧905和堵塞906。其中，拉杆座902为中空的柱体结构，其一端封闭，另一端开放。台阶轴903插接在拉杆座902的空腔中。台阶轴903的左端台阶底面与拉杆座902的封闭端相抵，其外沿与拉杆座902空腔的内壁间隙配合；台阶轴903的右端轴杆伸出拉杆座902的开放端。位于拉杆座902空腔中的台阶轴903上依次套接垫圈904、弹簧905以及堵塞906。其中，弹簧905的左右两端分别与垫圈904的堵塞906相抵。堵塞906与拉杆座902的开放端固定连接，而与台阶轴903间隙配合。两个关节轴承901分别与拉杆座902的封闭端和伸出拉杆座902台阶轴903的右端固定连接。两个关节轴承901，一个用于与横向驱动装置连接，另一个用于与十字轴6的横轴14连接。

当横向驱动装置带动横向关节拉杆9拉伸时，与封闭端固连的关节轴承901带动堵塞906向弹簧905的右端施加压力，与台阶轴903固连的关节轴承901则带动台阶轴903的左端台阶向弹簧905的左端施加压力。由于摆臂7向右移动打开筒子架活动臂的力与弹簧905所受压力相同，所以只需选择具有适当弹性曲线的弹簧905，就可达到既能够打开筒子架的活动臂，又能避免施力过大对其造成的损害。

至此，本实用新型通过在三个维度上对筒子架进行的相应操作，实现了机械带自动代替人工的目的，进而提高了纺纱机的效率。

Claims

1.一种落筒机械手，其特征在于：包括固定在机架上由自动控制系统控制的驱动装置、与驱动装置连接并通过第一安装座和第二安装座固定在机架上的传动组件、通过驱动装置和传动组件带动可与筒子架活动臂卡接的握持部件；所述传动组件包括第一杠杆、过渡板、第二杠杆、十字轴座、十字轴、摆臂、纵向关节拉杆以及横向关节拉杆；所述驱动装置包括气缸、横向驱动装置和纵向驱动装置；气缸动力输出轴的耳环处与第一杠杆的下端连接，第一杠杆的支点与第一安装座铰接，第一杠杆的上端通过过渡板与第二杠杆的下端铰接，第二杠杆的支点与第二安装板铰接，第二杠杆的上端位置处固定有十字轴座；第一杠杆的支点和第二杠杆的支点分别位于过渡板的两侧，且第二杠杆的支点高于第一杠杆的支点；十字轴包括侧面的纵轴和贯通十字轴的横向轴孔，纵轴插接在十字轴座的孔中并形成间隙配合，纵轴与第二杠杆的旋转面平行；摆臂尾端垂直固定有横轴，横轴插接在十字轴的横向轴孔中并形成间隙配合，横轴的另一端通过横向关节拉杆与横向驱动装置连接；摆臂的尾端通过纵向关节拉杆与纵向驱动装置连接；所述握持部件设在摆臂的首端。

2.如权利要求1所述的落筒机械手，其特征在于：所述握持部件为锥形滚轮，该锥形滚轮与摆臂形成的缺口可卡住筒子架的活动臂。

3.如权利要求1所述的落筒机械手，其特征在于：所述横向驱动装置和纵向驱动装置可合并为凸轮连杆驱动装置，包括连接有电机的凸轮轴、连杆轴和复位弹簧，凸轮轴与连杆轴的两端分别与机架连接；凸轮轴上间隔固定有纵向关节凸轮和横向关节凸轮，连杆轴上对应间隔设有纵向关节连杆和横向关节连杆，连杆与连杆轴形成间隙配合；两个连杆的一端分别通过复位弹簧与机架连接，另一端与各自对应的纵向关节拉杆和横向关节拉杆连接；两个连杆的杆身上设有滚轮，该滚轮在复位弹簧的作用下保证与各自对应的凸轮工作面相接触。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的落筒机械手，其特征在于：所述横向关节拉杆包括两个关节轴承、拉杆座、台阶轴、垫圈、弹簧和堵塞；拉杆座为中空的柱体结构，其一端封闭，另一端开放；台阶轴插接在拉杆座的空腔中；台阶轴的左端台阶底面与拉杆座的封闭端相抵，该台阶的外沿与拉杆座空腔的内壁间隙配合；台阶轴的右端轴杆伸出拉杆座的开放端；位于拉杆座空腔中的台阶轴上依次套接有垫圈、弹簧以及堵塞，弹簧的左右两端分别与垫圈的堵塞相抵，堵塞与拉杆座的开放端固定连接，而与台阶轴间隙配合；两个关节轴承分别与拉杆座的封闭端和台阶轴的右端固定连接；两个关节轴承用于连接横向驱动装置和十字轴的横轴。