[发明专利]一种环锭纺细纱机自动接头装置及方法

权利要求书

1.一种环锭纺细纱机自动接头装置，其特征在于，包括：工业机器人、多工位末端执行机构、吹气绕纱装置、备用纱退绕装置、钢丝圈定位装置、穿钢丝圈装置、接头操作台、顶升气缸、3D相机及气源；

吹气绕纱装置和备用纱退绕装置位于工业机器人两侧，备用纱退绕装置用于提供自动接头所需的备用纱，吹气绕纱装置用于将备用纱卷绕至断纱纱管上；

多工位末端执行机构设于工业机器人末端，多工位末端执行机构可在纱管夹取工位、钢丝圈定位工位、纱线送出与柔性牵引工位、穿钢丝圈工位之间切换，工业机器人利用多工位末端执行机构配合吹气绕纱装置和备用纱退绕装置完成环锭纺细纱机的自动接头；

顶升气缸用于顶升环锭纺细纱机中断纱锭位的制动装置，制动断纱锭子，使得断纱纱管停止旋转；

3D相机位于接头操作台的正上方，用于三维空间位置检测，利用图像处理算法将计算后的目标三维位姿信息发送给工业机器人，机器人根据目标三维位姿信息精准地完成相应接头动作，其中，目标三维位姿信息包括纱管的位姿信息、钢领和气圈环的高度信息、导纱钩的三维坐标、前罗拉的三维坐标；

气源为吹气绕纱装置、多工位末端执行机构及顶升气缸提供不同压力值的气压。

2.如权利要求1所述的一种环锭纺细纱机自动接头装置，其特征在于：当所述多工位末端执行机构切换至所述纱管夹取工位时，所述纱管夹取工位上的纱管夹取装置采用气动夹爪实现所述断纱纱管的取放操作；

当所述多工位末端执行机构切换至所述钢丝圈定位工位时，所述气源为所述钢丝圈定位工位上的钢丝圈定位装置的环形气流喷口提供气压，使得钢丝圈定位装置的环形气流喷口产生环形气流，使得钢丝圈在环形气流的作用下绕钢领旋转，并在钢丝圈定位装置的电磁铁通电后被吸附在钢领正前端，从而完成钢丝圈的定位；

当所述多工位末端执行机构切换至所述纱线送出与柔性牵引工位时，所述气源为所述纱线送出与柔性牵引工位上的纱线送出喷嘴供气，备用纱退绕装置提供的备用纱线在纱线送出喷嘴的作用下穿过所述纱线送出与柔性牵引工位上的反向喷嘴以及纱线送出喷嘴后被送出至所述吹气绕纱装置；所述吹气绕纱装置将备用纱线缠绕在断纱纱管上后，所述气源为反向喷嘴供气，为纱线施加张力，牵引纱线完成后续自动接头工作；纱线送出喷嘴上设有断纱机构，利用断纱机构将完成整个接头后的备用纱线切断；

当所述多工位末端执行机构切换至所述纱线穿钢丝圈工位时，所述纱线穿钢丝圈工位上设有挂纱舵机和撑线爪，利用挂纱舵机和撑线爪将断纱纱管与纱线送出喷嘴之间的纱线挂起并穿入完成定位的钢丝圈。

3.如权利要求2所述的一种环锭纺细纱机自动接头装置，其特征在于：所述吹气绕纱装置包括旋转锭子和环形气流罩；旋转锭子用于将备用纱卷绕在断纱纱管上；所述气源为环形气流罩供气，从而在旋转锭子周围生成环形气流，使备用纱在进入所述吹气绕纱装置后紧贴断纱纱管并在旋转锭子的带动下缠绕在断纱纱管上。

4.如权利要求3所述的一种环锭纺细纱机自动接头装置，其特征在于：所述备用纱退绕装置包括退绕锭子，由退绕锭子带动备用纱退卷，控制接头过程中备用纱的伸出长度。

5.一种环锭纺细纱机自动接头方法，采用如权利要求4所述的环锭纺细纱机自动接头装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：顶升气缸顶升断纱锭位的制动装置，断纱锭子制动，断纱纱管停止旋转；

步骤2： 3D相机获取断纱纱管的位置信息，将该位置信息通过坐标转换发送给工业机器人；

步骤3：工业机器人控制多工位末端执行机构切换至纱管夹取工位后移动至断纱锭位正上方；气源向位于纱管夹取工位的纱管夹取装置供气，使纱管夹取装置的气动夹爪夹紧断纱纱管，随后纱管夹取装置将断纱纱管取下并放置于吹气绕纱装置的旋转锭子上；

步骤4：3D相机获取钢领的空间位置信息并发送给工业机器人，多工位末端执行机构切换至钢丝圈定位工位；位于钢丝圈定位工位的钢丝圈定位装置移动至钢领正上方；控制气源向钢丝圈定位装置的环形气流喷口供气，钢丝圈在环形气流喷口产生的环形气流的作用下绕钢领旋转，并在钢丝圈定位装置的电磁铁通电后被吸附在钢领的正前端，从而完成钢丝圈的定位；

步骤5：多工位末端执行机构切换到纱线送出与柔性牵引工位，将位于纱线送出与柔性牵引工位的纱线送出喷嘴靠近断纱纱管；气源向吹气绕纱装置的环形气流罩和纱线送出喷嘴供气，备用纱退绕装置提供的备用纱线在纱线送出喷嘴的作用下穿过纱线送出与柔性牵引工位上的反向喷嘴以及纱线送出喷嘴后被送出至吹气绕纱装置；

同时，备用纱退绕装置退绕，并且旋转锭子带动断纱纱管同步卷绕，备用纱在环形气流罩所产生的环形气流的牵引下卷绕在断纱纱管上；

步骤6：气源向位于纱线送出与柔性牵引工位的反向喷嘴供气，为断纱纱管与纱线送出喷嘴之间的备用纱添加张力，使该段备用纱在后续接头过程中处于绷紧状态；

步骤7：多工位末端执行机构切换到纱管夹取工位，由纱管夹取装置将完成绕纱的断纱纱管放回环锭纺细纱机上；

步骤8：纱线送出喷嘴牵引缠绕在断纱纱管上的纱线向下穿过位于断纱锭位的气圈环，随后多工位末端执行机构切换到纱线穿钢丝圈工位，位于纱线穿钢丝圈工位的挂纱舵机带动撑线爪旋转，撑线爪旋转一定角度后，撑线爪在张力作用下撑开断纱纱管与纱线送出喷嘴之间的一段纱线，在工业机器人的带动下将这段纱线穿入钢丝圈中完成穿钢丝圈动作；

步骤9：纱线送出喷嘴牵引纱线根据3D相机获取的气圈环、导纱钩的位姿信息向上将已经穿过钢丝圈的纱线依次穿过气圈环、导纱钩；

步骤10：气源向顶升气缸的有杆腔供气，顶升气缸松开，断纱纱管旋转；

步骤11：纱线送出喷嘴根据3D相机获取的前罗拉的位姿信息将纱线喂入前罗拉，接头完成，在执行步骤7至步骤11的过程中，始终保持为反向喷嘴供气；

步骤12：断纱机构切断纱线送出喷嘴口的纱线，工业机器人复原等待开始下一次接头动作。