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【摘 要】设计了一种缝纫线自动初绕装置，有效的提高了缝纫线绕制过程中初绕工序的效率和自动化程度。重点介绍了自动绕线机的工作原理，自动初绕装置的移动机构、抓线机构和断线机构的结构和功能，以及自动初绕装置的工作过程。通过创新性的设计，开发了一种能够自动完成抓线、断线、缠绕功能的缝纫线自动初绕装置。
【关键词】缝纫线；初始绕制；绕线机；自动绕线
0.引言
缝纫线绕线机在缝纫线绕制过程中，需把缝纫线线头抓住，将线头在缝纫线管上缠绕几圈，这一过程称为缝纫线初始绕制，简称初绕。初绕完成后，绕线机主轴正转，带动主轴上的縫纫线线管同步转动[1]。因为缠绕在线管上的缝纫线与线管间存在摩擦力，便会随着线管一起旋转，缝纫线便会不断缠绕到线管上，从而完成缝纫线的绕制。目前，国内制线业使用的缝纫线线支卷绕设备，90%以上为普通绕线机，需要由人工方式完成初绕这个工序，工人的劳动强度大，绕线效率较低，而且对操作者熟练程度要求高。据统计，初绕工序的停机时间占到生产时间的20%-30%。本文提出一种能够自动完成抓线、断线、缠绕功能的缝纫线自动初绕装置，能够有效减轻工人的劳动强度，提高制线过程的自动化程度，提高绕线制线的效率[2]。
1.自动初绕装置工作原理
缝纫线绕线机在绕制缝纫线的过程中，首先需要将空线管装到绕线机主轴上，拧紧压紧螺母后，自动粗绕装置把4个缝纫线线头依次抓住，移动线头使缝纫线与压紧螺母接触，驱动主轴正转，利用缝纫线与压紧螺母表面的摩擦力，把缝纫线缠绕到缝纫线管上，缝纫线随着线管一起旋转，当绕线圈数达到设定圈数时，主轴停止转动，绕线完成后，松开压紧螺母，取下绕制完成的线管，完成缝纫线绕制过程 [3][4]。自动绕线机工作流程图如图1所示。
2.自动初绕装置结构组成
缝纫线绕线机自动初绕装置主要包括移动机构、抓线机构、断线机构。
缝纫线绕线机自动初绕装置结构如图2、图3所示。其中，移动机构包括驱动电机1、联轴器2、丝杠3、导轨4、丝杠螺母座5、水平支板6、前支座18、后支座19。
抓线机构如图4所示，包括垂直支板7、上夹板8、4个夹头电磁铁91、92、93、94、电磁铁上支撑板10、电磁铁下支撑板11。
断线机构如图5所示，包括切断电磁铁12、刀片13、切断电磁铁支架14。
移动机构的前支座固定于绕线机17上。驱动电机固定在前支座上，通过联轴器与丝杠相连，丝杠通过丝杠螺母副与丝杠螺母座相连。控制驱动电机正反转，便可实现丝杠螺母座的左右移动，实现抓线机构和断线机构直线移动。抓线机构的垂直支板固定于水平支板上。4个夹头电磁铁固定于电磁铁上支撑板和电磁铁下支撑板之间。以夹头电磁铁91为例，当夹头电磁铁得电后，电磁铁夹头20向上顶出，与上夹板压紧，当电磁铁夹头和上夹板之间有缝纫线时，便可将缝纫线夹住，完成抓线功能。切断机构的切断电磁铁固定在垂直支板上，刀片通过螺钉21和螺钉22分别与垂直支板和切断电磁铁连接，当切断电磁铁得电后，电磁铁活动杆23向下伸出，利用杠杆定律使刀片以螺钉21为中心顺时针转动，切断夹在电磁铁夹头和上夹板之间有缝纫线，完成断线功能。
3.自动初绕装置工作过程
如图2、3所示，绕线机完成绕线后，自动初绕装置的驱动电机正传，通过丝杠螺母副的传动，带动抓线机构和断线机构向右运动，当夹头电磁铁91的夹头中心与缝纫线241在竖直面内重合时，驱动电机停止转动，夹头电磁铁91得电，电磁铁夹头向上伸出，与上夹板将的缝纫线夹住。完成抓线后，切断电磁铁得电，电磁铁活动杆向下伸出，刀片以螺钉21为中心顺时针转动，切断夹在电磁铁夹头和上夹板之间有缝纫线241，完成断线。驱动电机再次正传，继续带动抓线机构和断线机构向右运动，重复以上步骤，依次完成4根缝纫线的抓取和切断。
完成缝纫线的抓取和切断后，拧开锁紧螺母15，将绕线机主轴26上绕制完成的缝纫线线管取下，放上未绕线的缝纫线线管，拧上锁紧螺母，控制驱动电机反传，带动抓线机构和断线机构向左运动，到导轨4的左极限位置，使垂直支板7以螺钉25的中心为圆心，顺时针旋转45度，抓线机构夹住得缝纫线将与夹紧螺母接触。控制绕线机主轴正传，由于缝纫线与夹紧螺母接触，表面具有一定摩擦力，通过绕线机主轴高速转动，将缝纫线缠绕到缝纫线线管上，完成缝纫线初始绕制。绕线机开始绕线，进入下一个工作循环。
4.结论
本文针对缝纫线绕制过程中人工完成初绕工序耗时多，效率低的问题，通过创新性的研究和开发，初步完成了自动初绕装置的设计，本装置能够自动完成抓线、断线、缠绕等功能，可大幅提高绕线效率，改善绕线质量。类似的装置还可应用于绣花线、尼龙线的绕制，满足高档服装、革制品、箱包、制鞋、拉链、绣花、家纺和领带等行业相关企业的绕线需求，具有广泛的市场需求和工业应用前景。
参考文献：
[1]唐颖，孟宪松，刘军.自动环型绕线机的设计[J].林业机械与木工设备，2004，32（6）：29-30.
[2] 魏俊波，胡国清. 基于Pro/E的自动磁环绕线机虚拟设计与运动仿真[J]. 机械设计与制造，2011， （5）：57-59.
[3] 赵晓东，董哲，王敏. 全自动绕线机的研制[J].电子工业专用设备，2010，39（11）：41-45.
[4] 刘洪玮，郭吉丰，孙云云，任军军. 两轴伺服控制的绕线机系统[J]. 电气传动，2010，40（9）：9-12.
作者简介：
冯关明（1962—），男，绍兴人，副教授，主要研究方向为纺织机械设计与研究。
课题项目：
绍兴市二0一0年绍兴市科技计划项目（2010A21033）
【关键词】缝纫线；初始绕制；绕线机；自动绕线
0.引言
缝纫线绕线机在缝纫线绕制过程中，需把缝纫线线头抓住，将线头在缝纫线管上缠绕几圈，这一过程称为缝纫线初始绕制，简称初绕。初绕完成后，绕线机主轴正转，带动主轴上的縫纫线线管同步转动[1]。因为缠绕在线管上的缝纫线与线管间存在摩擦力，便会随着线管一起旋转，缝纫线便会不断缠绕到线管上，从而完成缝纫线的绕制。目前，国内制线业使用的缝纫线线支卷绕设备，90%以上为普通绕线机，需要由人工方式完成初绕这个工序，工人的劳动强度大，绕线效率较低，而且对操作者熟练程度要求高。据统计，初绕工序的停机时间占到生产时间的20%-30%。本文提出一种能够自动完成抓线、断线、缠绕功能的缝纫线自动初绕装置，能够有效减轻工人的劳动强度，提高制线过程的自动化程度，提高绕线制线的效率[2]。
1.自动初绕装置工作原理
缝纫线绕线机在绕制缝纫线的过程中，首先需要将空线管装到绕线机主轴上，拧紧压紧螺母后，自动粗绕装置把4个缝纫线线头依次抓住，移动线头使缝纫线与压紧螺母接触，驱动主轴正转，利用缝纫线与压紧螺母表面的摩擦力，把缝纫线缠绕到缝纫线管上，缝纫线随着线管一起旋转，当绕线圈数达到设定圈数时，主轴停止转动，绕线完成后，松开压紧螺母，取下绕制完成的线管，完成缝纫线绕制过程 [3][4]。自动绕线机工作流程图如图1所示。
2.自动初绕装置结构组成
缝纫线绕线机自动初绕装置主要包括移动机构、抓线机构、断线机构。
缝纫线绕线机自动初绕装置结构如图2、图3所示。其中，移动机构包括驱动电机1、联轴器2、丝杠3、导轨4、丝杠螺母座5、水平支板6、前支座18、后支座19。
抓线机构如图4所示，包括垂直支板7、上夹板8、4个夹头电磁铁91、92、93、94、电磁铁上支撑板10、电磁铁下支撑板11。
断线机构如图5所示，包括切断电磁铁12、刀片13、切断电磁铁支架14。
移动机构的前支座固定于绕线机17上。驱动电机固定在前支座上，通过联轴器与丝杠相连，丝杠通过丝杠螺母副与丝杠螺母座相连。控制驱动电机正反转，便可实现丝杠螺母座的左右移动，实现抓线机构和断线机构直线移动。抓线机构的垂直支板固定于水平支板上。4个夹头电磁铁固定于电磁铁上支撑板和电磁铁下支撑板之间。以夹头电磁铁91为例，当夹头电磁铁得电后，电磁铁夹头20向上顶出，与上夹板压紧，当电磁铁夹头和上夹板之间有缝纫线时，便可将缝纫线夹住，完成抓线功能。切断机构的切断电磁铁固定在垂直支板上，刀片通过螺钉21和螺钉22分别与垂直支板和切断电磁铁连接，当切断电磁铁得电后，电磁铁活动杆23向下伸出，利用杠杆定律使刀片以螺钉21为中心顺时针转动，切断夹在电磁铁夹头和上夹板之间有缝纫线，完成断线功能。
3.自动初绕装置工作过程
如图2、3所示，绕线机完成绕线后，自动初绕装置的驱动电机正传，通过丝杠螺母副的传动，带动抓线机构和断线机构向右运动，当夹头电磁铁91的夹头中心与缝纫线241在竖直面内重合时，驱动电机停止转动，夹头电磁铁91得电，电磁铁夹头向上伸出，与上夹板将的缝纫线夹住。完成抓线后，切断电磁铁得电，电磁铁活动杆向下伸出，刀片以螺钉21为中心顺时针转动，切断夹在电磁铁夹头和上夹板之间有缝纫线241，完成断线。驱动电机再次正传，继续带动抓线机构和断线机构向右运动，重复以上步骤，依次完成4根缝纫线的抓取和切断。
完成缝纫线的抓取和切断后，拧开锁紧螺母15，将绕线机主轴26上绕制完成的缝纫线线管取下，放上未绕线的缝纫线线管，拧上锁紧螺母，控制驱动电机反传，带动抓线机构和断线机构向左运动，到导轨4的左极限位置，使垂直支板7以螺钉25的中心为圆心，顺时针旋转45度，抓线机构夹住得缝纫线将与夹紧螺母接触。控制绕线机主轴正传，由于缝纫线与夹紧螺母接触，表面具有一定摩擦力，通过绕线机主轴高速转动，将缝纫线缠绕到缝纫线线管上，完成缝纫线初始绕制。绕线机开始绕线，进入下一个工作循环。
4.结论
本文针对缝纫线绕制过程中人工完成初绕工序耗时多，效率低的问题，通过创新性的研究和开发，初步完成了自动初绕装置的设计，本装置能够自动完成抓线、断线、缠绕等功能，可大幅提高绕线效率，改善绕线质量。类似的装置还可应用于绣花线、尼龙线的绕制，满足高档服装、革制品、箱包、制鞋、拉链、绣花、家纺和领带等行业相关企业的绕线需求，具有广泛的市场需求和工业应用前景。
参考文献：
[1]唐颖，孟宪松，刘军.自动环型绕线机的设计[J].林业机械与木工设备，2004，32（6）：29-30.
[2] 魏俊波，胡国清. 基于Pro/E的自动磁环绕线机虚拟设计与运动仿真[J]. 机械设计与制造，2011， （5）：57-59.
[3] 赵晓东，董哲，王敏. 全自动绕线机的研制[J].电子工业专用设备，2010，39（11）：41-45.
[4] 刘洪玮，郭吉丰，孙云云，任军军. 两轴伺服控制的绕线机系统[J]. 电气传动，2010，40（9）：9-12.
作者简介：
冯关明（1962—），男，绍兴人，副教授，主要研究方向为纺织机械设计与研究。
课题项目：
绍兴市二0一0年绍兴市科技计划项目（2010A21033）