一种整经机集体翻转筒子架及其控制系统、控制方法

1.本发明涉及纺织机械技术领域，具体为一种整经机集体翻转筒子架及其控制系统、控制方法。


背景技术：

2.整经是织造工程中一项必不可少的工序，作用在于将多达六七百乃至近千根的纱线统一卷绕在经轴上，这些纱线都来自个数同样多的纱线筒子。整经由整经机完成。筒子架则是整经机上用于存放纱线筒子的装置。以普遍使用的直列式筒子架为例，它由若干个储纱单元组成。储纱单元是由3到5根立柱构成的框架形状，立柱上前后两侧均挂有纱筒。每个储纱单元均可绕其两头的转轴旋转，并配有定位机构将其固定。
3.整经过程中，筒子架上朝外的工作纱筒用完后，需要将储纱单元里面的储备纱筒及时换上，换上的方法是由人工逐个打开机械式定位机构，手动翻转储纱单元、使其绕自身的转轴转180
°
，便实现原来在后侧的纱筒转动朝向前侧以便于继续绕纱，最后在储纱单元翻转到位后再次关闭定位机构。由于需要翻转的储纱单元往往达到十几甚至几十个，因此人工操作耗时耗力。另一方面，这种筒子架的储纱单元各个独立，打开定位机构后均能自由绕其转轴翻转，使得必要时翻转某一个储纱单元成为可能，生产中使用灵活。因此虽然相关技术人员可以通过加装普通蜗轮蜗杆轻易实现集体翻转，却不能同时实现每个储纱单元可以独立翻转。技术人员也可以通过为每个储纱单元加装电动机实现集体翻转和单独翻转兼有的功能，但成本将显著升高。也即，目前缺乏一种既能在换批时集体翻转储纱单元，又能在需要时单独翻转储纱单元且经济实用的筒子架。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种整经机集体翻转筒子架及其控制系统、控制方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种整经机集体翻转筒子架，包括：
6.本体，所述本体包括底座，所述底座上固定有设置有纵梁；
7.若干个储纱单元，所述若干个储纱单元设置于所述纵梁与所述底座之间，所述储纱单元的顶部和底部分别通过转轴与所述纵梁和所述底座转动连接，所述储纱单元包括若干根立柱，所述立柱的前侧和后侧分别设置有纱筒；
8.传动机构，所述传动机构包括设置于所述转轴的蜗轮、由外设的驱动电机驱动的蜗杆轴以及设置在所述蜗杆轴上的蜗杆，所述蜗杆与所述蜗轮啮合传动。
9.优选地，所述蜗轮包括：
10.转环，所述转环固定套设于所述转轴上；
11.棘齿，所述棘齿设置于所述蜗轮的内圈；
12.撑头，所述撑头的一端转动连接于所述转环上，另一端插入所述棘齿的凹槽中；
13.弹簧，所述弹簧的两端分别连接所述转环和所述撑头，所述弹簧处于受压状态。
14.优选地，所述整经机集体翻转筒子架还包括定位机构，所述定位机构用于限制所述储纱单元的转动。
15.优选地，所述定位机构包括：
16.定位盘，所述定位盘固定套设于所述转轴上，所述定位盘设有180
°
对称的第一定位圆孔和第二定位圆孔；
17.电磁铁，所述电磁铁位于所述定位盘的下方，所述电磁铁的内部设置有伸缩杆，所述电磁铁用于驱动所述伸缩杆插入所述第一定位圆孔或者第二定位圆孔；
18.位置开关，所述位置开关位于所述伸缩杆的下方，所述位置开关用于检测所述伸缩杆的伸出和缩回。
19.优选地，所述定位机构包括：
20.定位盘，所述定位盘固定套设于所述转轴上，所述定位盘设有180
°
对称的第一定位圆孔和第二定位圆孔；
21.电磁铁，所述电磁铁位于所述定位盘的侧面，所述电磁铁的内部设置有伸缩杆，所述电磁铁用于驱动所述伸缩杆移动，所述伸缩杆的前端与l形连杆的一端铰接，所述l形连杆的另一端与直连杆的底端连接，所述l形连杆的折角处与墙壁铰接，所述直连杆的顶端连接有定位销，所述定位销用于插入所述第一定位圆孔或者第二定位圆孔，所述定位销外设有导向套管，所述导向套管牢固安装于所述底座或地面上；
22.位置开关，所述位置开关位于所述直连杆的下方，所述位置开关用于检测所述伸缩杆的伸出和缩回。
23.优选地，所述定位机构包括：
24.定位盘，所述定位盘固定套设于所述转轴上，所述定位盘的侧壁设有180
°
对称的第一定位圆孔和第二定位圆孔；
25.电磁铁，所述电磁铁位于所述定位盘的侧面，所述电磁铁的内部设置有伸缩杆，所述电磁铁用于驱动所述伸缩杆插入所述第一定位圆孔或者第二定位圆孔；
26.位置开关，所述位置开关位于所述伸缩杆的后方，所述位置开关用于检测所述伸缩杆的伸出和缩回。
27.本发明还提供了一种整经机集体翻转筒子架的控制系统，所述控制系统用于控制根据前文所述的整经机集体翻转筒子架，所述控制系统包括：
28.控制器，所述控制器与所述驱动电机、所述位置开关、所述电磁铁连接；
29.翻转启动按钮和翻转停止按钮，所述翻转启动按钮和翻转停止按钮均与所述控制器，所述控制器根据所述翻转启动按钮和所述翻转停止按钮的信号，控制所述驱动电机开启和关闭；
30.脚踏开关，所述脚踏开关与所述电磁铁连接，所述脚踏开关可独立控制所述电磁铁的通电与断电；
31.故障信息显示模块，所述故障信息显示模块用于显示所述电磁铁的异常故障信息。
32.本发明还提供了一种整经机集体翻转筒子架的控制方法，所述控制方法应用于根据前文所述整经机集体翻转筒子架的控制系统，所述控制方法包括：
33.控制器根据翻转启动按钮被触发的信号，控制所有电磁铁通电；
34.经过所述电磁铁充分吸合的短延时，检查所有所述电磁铁对应的位置开关是否动作；
35.如否，则查找出未动作的所述位置开关，控制所有的所述电磁铁断电，并通过故障信息显示模块显示未动作的所述位置开关对应的所述电磁铁的位置，之后结束控制；如是，则启动驱动电机带动蜗杆轴转动；
36.启动所述驱动电机后，经过预定延时后控制所有的所述电磁铁断电；
37.检查是否有任一的所述位置开关复位，如有，停止所述驱动电机运转；
38.检查所有的所述位置开关是否全部复位，如否，则查找出未复位的所述位置开关，并通过所述故障信息显示模块显示未复位的所述位置开关对应的所述电磁铁的位置，之后结束控制；如是，结束控制。
39.与现有技术相比，本发明提供了一种整经机集体翻转筒子架，具备以下有益效果：
40.1、本发明提供的整经机集体翻转筒子架通过本发明通过驱动电机驱动蜗杆轴转动，蜗杆轴转动蜗杆驱动的同时带动储纱单元的转轴转动，集体翻转时，蜗杆转动带动各储纱单元蜗轮转动，同时带动各支架上的转轴的传动；单独翻转时，人工按集体翻转时方向转动支架，再次转180
°
实现翻转，此时储纱单元的转轴在蜗轮内转动，蜗轮和蜗杆自锁保持不动，通过借助内装棘轮机构的蜗轮，实现了既能在换批时集体翻转储纱单元，又能在需要时单独翻转储纱单元，整体结构简单，使用方便，省时省力，既能提高整体工作效率，又能提高工厂效益；
41.2、本发明提供的整经机集体翻转筒子架设置有定位机构在储纱单元将其锁止，储纱单元翻转180
°
后，电磁铁伸缩杆由于受到电磁铁内部弹簧的弹力，其顶端再伸入第二定位圆孔中，实现锁止，此时伸缩杆完全伸出，位置开关复位，此时已经实现了可靠锁止；电磁铁的伸缩杆的前端与l形连杆的一端铰接，l形连杆的另一端与直连杆的底端连接，直连杆的顶端连接有定位销，定位销用于插入第一定位圆孔或者第二定位圆孔，从而可以避免定位盘意外转动时的力直接作用在电磁铁上，避免电磁铁受损，并可以通过杠杆原理放大电磁铁的伸缩力；在定位盘侧壁上设有180
°
对称的第一定位圆孔和第二定位圆孔。此时对应的电磁铁、位置开关安装于定位盘的侧面，可以适用于储纱单元下方空间较小的情况。
附图说明
42.图1是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的结构示意图；
43.图2是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的蜗轮的结构示意图；
44.图3是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的定位机构的结构示意图之一；
45.图4是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的定位盘的结构示意图；
46.图5是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的定位机构的结构示意图之二；
47.图6是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的定位机构的结构示意图之三；
48.图7是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的控制系统的结构框图；
49.图8是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的控制系统的电路图；
50.图9是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的控制方法的流程框图。
51.图中：1、储纱单元；2、转轴；3、蜗轮；3-1、棘齿；3-2、撑头；3-3、转环；3-4、弹簧；4、蜗杆；5、蜗杆轴；6、纵梁；7、底座；8、电磁铁；8-1、伸缩杆；8-2、l形连杆；8-3、直连杆；8-4、定位销；8-5、导向套管；9、位置开关；10、定位盘；10-1、第一定位圆孔；10-2、第二定位圆孔。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.图1是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的结构示意图。本发明的实施方式提供了一种整经机集体翻转筒子架，如图1所示，该整经机集体翻转筒子架包括：
54.本体，本体包括底座7，底座7上固定有设置有纵梁6；
55.若干个储纱单元1，若干个储纱单元1设置于纵梁6与底座7之间，储纱单元1的顶部和底部分别通过转轴2与纵梁6和底座7转动连接，储纱单元1包括若干根立柱，立柱的前侧和后侧分别设置有纱筒；
56.传动机构，传动机构包括设置于转轴2的蜗轮3、由外设的驱动电机驱动的蜗杆轴5以及设置在蜗杆轴5上的蜗杆4，蜗杆4与蜗轮3啮合传动。
57.每个储纱单元1均可绕其两端的转轴2旋转，所谓翻转即是指使储纱单元1绕自身的转轴2转180
°
，实现后侧的备用纱筒朝外以继续绕纱。通过上述技术方案，通过开启驱动电机带动蜗杆轴5旋转，使得其上的蜗杆4带动蜗轮3旋转，储纱单元1随之翻转；由于每个储纱单元1都相应地配置有蜗轮3和蜗杆4，因而实现了储纱单元1的集体翻转。
58.图2是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的蜗轮的结构示意图，进一步地，如图2所示，该整经机集体翻转筒子架的蜗轮3可以包括：
59.转环3-3，转环3-3固定套设于转轴2上；
60.棘齿3-1，棘齿3-1设置于蜗轮3的内圈；
61.撑头3-2，撑头3-2的一端转动连接于转环3-3上，另一端插入棘齿3-1的凹槽中；
62.弹簧3-4，弹簧3-4的两端分别连接转环3-3和撑头3-2，弹簧3-4处于受压状态。
63.使用时，当蜗杆轴5受驱动电机驱动、沿附图1所示方向转动时，形成蜗杆轴5
→
蜗杆4
→
各储纱单元蜗轮3
→
转轴2
→
各储纱单元1的传动路线，使得蜗轮3带着储纱单元转轴2按图2箭头所示方向转动，因而各储纱单元1沿图1箭头所示方向集体同步翻转。显然，蜗杆轴5旋转方向必须与蜗轮3内设的棘齿3-1的方向对应，否则，蜗杆轴5旋转不能使得储纱单元转轴2转动。比如，蜗杆轴5旋转方向与附图1示出的方向相反时，附图2中蜗轮3顺时针转动，此时转轴2并不会转动。
64.另一方面，当需要单独翻转某个储纱单元1时，人工方式按照集体翻转时的方向转动储纱单元1，再次转180
°
实现翻转，此时储纱单元转轴2带动转环3-3在蜗轮3内按原方向转动，由于此时转环3-3连同其上的撑头3-2顺着棘齿3-1转动，因而蜗轮3、蜗杆4整体保持啮合不动。本发明借助内装棘轮机构的蜗轮3，实现了既能集体翻转储纱单元1，又能在需要时单独翻转储纱单元1的筒子架。
65.在本发明的实施方式中，该整经机集体翻转筒子架还可以包括定位机构，定位机构可以用于限制储纱单元1的转动。由于采用上述传动机构时，各储纱单元1在一个方向上始终是可以转动的，因此需要定位机构在固定位置将其锁止。
66.图3是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的定位机构的结构示意图之一，图4是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的定位盘的结构示意图。在本发明的一种实施方式中，如图3或图4所示，该整经机集体翻转筒子架的定位机构可以包括：
67.定位盘10，定位盘10固定套设于转轴2上，定位盘10设有180
°
对称的第一定位圆孔10-1和第二定位圆孔10-2；
68.电磁铁8，电磁铁8位于定位盘10的下方，电磁铁8的内部设置有伸缩杆8-1，电磁铁8用于驱动伸缩杆8-1插入第一定位圆孔10-1或者第二定位圆孔10-2；
69.位置开关9，位置开关9位于伸缩杆8-1的下方，位置开关9用于检测伸缩杆8-1的伸出和缩回。
70.工作中，储纱单元1为整经机供纱时，电磁铁8的伸缩杆8-1插入第一定位圆孔10-1，实现可靠锁止。储纱单元上工作纱筒用完需要翻转时，电磁铁8首先得电，其伸缩杆8-1缩回，缩回到位后伸缩杆8-1的底端使位置开关9动作，此时可以翻转储纱单元1。待储纱单元1转动、定位盘10上的第一定位圆孔10-1转离电磁铁8所在位置时，电磁铁8即失电，以避免发热，同时其伸缩杆8-1顶端恰抵在定位盘10上，由于此时伸缩杆8-1被抵住不能伸出，故而其底端仍抵住位置开关9，位置开关9也就不能复位。储纱单元1翻转180
°
后，电磁铁伸缩杆8-1由于受到电磁铁8内部弹簧的弹力，其顶端再伸入第二定位圆孔10-2中，实现锁止，此时伸缩杆8-1完全伸出，位置开关9复位，此时已经实现了可靠锁止。如图3所示，伸缩杆8-1顶端是光滑圆锥形；位置开关9优选长柄微动开关，因为其长柄有较大缓冲距离，工作可靠，并且不易被电磁铁8动作时的电磁场干扰。
71.图5是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的定位机构的结构示意图之二。在本发明的另一种实施方式中，如图5所示，该整经机集体翻转筒子架的定位机构可以包括：
72.定位盘10，定位盘10固定套设于转轴2上，定位盘10设有180
°
对称的第一定位圆孔10-1和第二定位圆孔10-2；
73.电磁铁8，电磁铁8位于定位盘10的侧面，电磁铁8的内部设置有伸缩杆8-1，电磁铁8用于驱动伸缩杆8-1移动，伸缩杆8-1的前端与l形连杆8-2的一端铰接，l形连杆8-2的另一端与直连杆8-3的底端连接，l形连杆8-2的折角处与墙壁铰接，直连杆8-3的顶端连接有定位销8-4，定位销8-4用于插入第一定位圆孔10-1或者第二定位圆孔10-2，定位销8-4外设有导向套管8-5，导向套管8-5牢固安装于底座7或地面上；
74.位置开关9，位置开关9位于直连杆8-3的下方，位置开关9用于检测定位销8-4的伸出和缩回。
75.考虑到直接使用电磁铁8和伸缩杆8-1进行定位和锁止时，如果定位盘10意外转动有可能对电磁铁造成损伤。因此，如图5所示，电磁铁8的伸缩杆8-1的前端与l形连杆8-2的一端铰接，l形连杆8-2的另一端与直连杆8-3的底端连接，直连杆8-3的顶端连接有定位销8-4，定位销8-4用于插入第一定位圆孔10-1或者第二定位圆孔10-2，从而可以避免定位盘10意外转动时的力直接作用在电磁铁8上，避免电磁铁8受损，并可以通过杠杆原理放大电
磁铁的伸缩力。
76.图6是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的定位机构的结构示意图之三。在本发明又一种实施方式中，如图6所示，该整经机集体翻转筒子架的定位机构可以包括：
77.定位盘10，定位盘10固定套设于转轴2上，定位盘10的侧壁设有180
°
对称的第一定位圆孔10-1和第二定位圆孔10-2；
78.电磁铁8，电磁铁8位于定位盘10的侧面，电磁铁8的内部设置有伸缩杆8-1，电磁铁8用于驱动伸缩杆8-1插入第一定位圆孔10-1或者第二定位圆孔10-2；
79.位置开关9，位置开关9位于伸缩杆8-1的后方，位置开关9用于检测伸缩杆8-1的伸出和缩回。
80.考虑到可能存在储纱单元1下方空间较小的情况，在本发明中定位盘10还可以有其他构型，如图6所示，在定位盘10侧壁上设有180
°
对称的第一定位圆孔10-1和第二定位圆孔10-2。此时对应的电磁铁8、位置开关9安装于定位盘10的侧面。附图6所示的定位机构的结构可以适用于储纱单元1下方空间较小的情况。相应地，附图6中的电磁铁8也可采用图5中的连杆传动结构，此处不再重复描述。
81.在本发明中，电磁铁可以被其他伸缩性器件代替，如气缸。气缸的优势在于调节气压即可获得不同的作用力，从而降低气缸伸缩杆卡在定位孔中的概率。此处的气缸应以弹簧复位的单作用气缸为佳。具体的，该单作用气缸的伸缩杆在定位盘开始旋转时依靠气压缩回，在定位盘上定位孔转离后依靠弹簧弹力伸出，由于此时气缸伸出杆恰抵在定位盘上，所以在下一定位孔来到时，伸缩杆能立即插入、实现锁止。此外，气缸有自带磁体的型号，可在外部加装磁感应开关检测其伸缩杆位置。同样的，磁感应开关位置在于同时能检测到气缸完全缩回和伸缩杆被定位盘抵住状态。
82.图7是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的控制系统的结构框图，图8是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的控制系统的电路图。本发明的实施方式还提供了一种整经机集体翻转筒子架的控制系统，如图7所示，该控制系统用于控制根据前文所述的整经机集体翻转筒子架，该控制系统可以包括：
83.控制器，控制器与驱动电机、位置开关9、电磁铁8连接；
84.翻转启动按钮和翻转停止按钮，翻转启动按钮和翻转停止按钮均与控制器，控制器根据翻转启动按钮和翻转停止按钮的信号，控制驱动电机开启和关闭；
85.脚踏开关，脚踏开关与电磁铁8连接，脚踏开关可独立控制电磁铁8的通电与断电；
86.故障信息显示模块，故障信息显示模块用于显示电磁铁的异常故障信息。
87.控制器接受翻转启动按钮、翻转停止按钮和各个位置开关9的信号，以此控制每个电磁铁8的吸合释放、驱动电机的启停，故障信息显示模块显示异常电磁铁8的位置。特别地，脚踏开关不与控制器连接，脚踏开关从旁路直接导通电磁铁8，以达到节省控制器输入口的目的，具体的接线方法如图8所示。图8中，jt1、jt2
……
jtn是脚踏开关，它们从旁路导通各自对应的电磁铁ya1、ya2
……
yan，并不影响电磁铁8接受控制器的控制。工人需要单独翻转某个储纱单元时，只需踩下设在该储纱单元1附近的脚踏开关，吸合电磁铁8，就可以进行手动翻转。
88.图9是本发明的实施方式提供的整经机集体翻转筒子架的控制方法的流程框图。
本发明的实施方式还提供了一种整经机集体翻转筒子架的控制方法，该控制方法应用于根据全文整经机集体翻转筒子架的控制系统，该控制方法包括：
89.控制器根据翻转启动按钮被触发的信号，控制所有电磁铁8通电；
90.经过电磁铁8充分吸合的短延时，检查所有电磁铁8对应的位置开关9是否动作；
91.如否，则查找出未动作的位置开关9，控制所有的电磁铁8断电，并通过故障信息显示模块显示未动作的位置开关9对应的电磁铁8的位置，之后结束控制；如是，则启动驱动电机带动蜗杆轴5转动；
92.启动驱动电机后，经过预定延时后控制所有的电磁铁8断电；
93.检查是否有任一的位置开关9复位，如有，停止驱动电机运转；
94.检查所有的位置开关9是否全部复位，如否，则查找出未复位的位置开关9，并通过故障信息显示模块显示未复位的位置开关9对应的电磁铁8的位置，之后结束控制；如是，结束控制。
95.通过上述技术方案，控制器确认翻转启动按钮按下后，立即给所有电磁铁8通电，经过短延时(如250ms)后待电磁铁8的伸缩杆8-1缩回到位后，检查所有位置开关9是否均动作，如是，则证明所有伸缩杆8-1缩回到位；如否，则证明有电磁铁8损坏或者其伸缩杆8-1卡住，查找出具体哪一只电磁铁8的伸缩杆8-1未缩回到位后，给所有电磁铁8断电，并显示出故障信息，故障信息为“电磁铁吸合不到位”，提示信息为“检查电磁铁伸缩杆是否卡住”，完成故障信息显示后结束控制；在确保所有位置开关9均已动作情况下，启动蜗杆轴5的驱动电机，经过预定延时(如2-3s)后立即给所有电磁铁8断电，防止电磁铁8因为长时间吸合而发热损坏；在定位盘10转动过程中，由于伸缩杆8-1前端抵住定位盘10，因此其不能伸出，位置开关9因而也不能复位；在转动过程中不断检查所有位置开关9，当任一个位置开关9复位，则说明已经翻转到位，立刻停止驱动电机；停止驱动电机后，检查是否所有位置开关9均已复位，如出现没有复位的位置开关9，说明该位置开关9处的定位盘10没有旋转到位，亦即储纱单元1翻转没有到位，查找出具体是哪一个位置开关9后，显示出故障信息，故障信息为“电磁铁释放不到位”，提示信息为“检查定位盘是否旋转到位”；如所有的位置开关9均复位，则表明所有定位盘10旋转到位，翻转完成，结束控制。
96.本发明中出现的电器元件均与外界的主控器及220v市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
97.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。