服裝自動標(biāo)簽縫制機分揀模塊機構(gòu)設(shè)計

周曉曉　彭文鋒　郭正元　方浩賢

摘要：為滿足企業(yè)提出的服裝標(biāo)簽自動縫制需求，對服裝自動標(biāo)簽縫制機分揀模塊機構(gòu)進(jìn)行了工序流程規(guī)劃與整體方案設(shè)計，制定了服裝標(biāo)簽自動縫制過程中分揀模塊的工序動作流程，并對分揀模塊中所包含的標(biāo)簽上料工位、標(biāo)簽分料工位、標(biāo)簽下料工位的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，利用SolidWorks軟件對服裝自動貼標(biāo)機進(jìn)行了三維建模和模擬仿真，驗證其可行性，最終設(shè)計出了一種能夠滿足服裝標(biāo)簽自動上料、下料及針對不同規(guī)格、尺寸標(biāo)簽的堆疊分揀服裝標(biāo)簽?zāi)K機構(gòu)，改變了服裝標(biāo)簽傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)、裝訂，解決了分揀效率低下、勞動強度大及標(biāo)簽縫制品質(zhì)一致性差等問題，大幅降低了企業(yè)的人工成本，顯著提高了標(biāo)簽的縫制效率，從而提高了制造企業(yè)的競爭力。

關(guān)鍵詞：服裝標(biāo)簽機;全自動化;上料;多工位;三維建模

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009—9492（2021）03—0174—04

0引言

在當(dāng)前服裝行業(yè)中，服裝標(biāo)簽大都采用傳統(tǒng)人工縫制方式，需要人工對標(biāo)簽進(jìn)行拾取、分揀、裝訂，設(shè)備自動化程度低，縫制品質(zhì)一致性差，生產(chǎn)效率極低。為滿足人們對縫制產(chǎn)品外觀提出的更高要求，以及規(guī)?；a(chǎn)對自動化縫制設(shè)備的迫切需求，標(biāo)簽縫制行業(yè)亟需采用全自動化標(biāo)簽縫紉設(shè)備替代傳統(tǒng)人工作業(yè)方式，以提高產(chǎn)品縫制質(zhì)量，降低企業(yè)制造成本，提高服裝生產(chǎn)效率。本文采用模塊化設(shè)計方法，設(shè)計了一套能夠滿足多要求、多規(guī)格的服裝自動標(biāo)簽縫制機的分揀模塊機構(gòu)，滿足服裝標(biāo)簽縫制對自動化設(shè)備的需求。

1整體方案設(shè)計

1.1整機框架模塊化

考慮到服裝自動貼標(biāo)機需要全自動完成所設(shè)定的工序，為使設(shè)備更加通用化，便于拆解組裝，采用模塊化設(shè)計，便于整機的組合、運作和維護(hù)。其中每個模塊單元既能單獨工作，相互之間獨立、互不影響，又能在整機設(shè)備中進(jìn)行有機結(jié)合，使得整個生產(chǎn)過程有條不紊地進(jìn)行，最終可以實現(xiàn)從卷料標(biāo)簽到不同形式內(nèi)容的服裝標(biāo)簽自由組合的過程。采用模塊化設(shè)計方法，設(shè)計總體結(jié)構(gòu)方案如圖1所示。各模塊具體分析如下。

（1）切帶模塊。該模塊主要完成切料工序，設(shè)計搭載電腦折帶機，完成對標(biāo)簽帶的輸送和熱封切斷動作。

（2）分揀模塊。該模塊主要完成上料工序、分料工序及下料工序，設(shè)計搭載上料機構(gòu)、治具機構(gòu)、治具打開機構(gòu)和下料機構(gòu)，完成標(biāo)簽帶的分揀及上下料動作。

（3）縫制模塊。該模塊主要完成裝訂工序和分類回收工序，設(shè)計搭載縫紉機、出料機構(gòu)和物料收集機構(gòu)，完成標(biāo)簽帶的裝訂縫紉及回收動作。

1.2工藝流程

針對上述的模塊化設(shè)計思路，共設(shè)計了6個工序，具體如圖2所示，本文重點介紹分析分揀模塊中的標(biāo)簽上料工序、標(biāo)簽分揀工序、標(biāo)簽下料工序及對應(yīng)工位的結(jié)構(gòu)設(shè)計，各個工序的具體介紹如下。

（1）切料工序。標(biāo)簽帶經(jīng)過電腦折帶機的導(dǎo)向機構(gòu)往熱刀輸送，標(biāo)簽帶在導(dǎo)向輪、電機的帶動下，前進(jìn)到刀具處，刀具在熱電偶的作用加熱到400℃左右，對標(biāo)簽帶進(jìn)行切斷。

（2）上料工序。標(biāo)簽上料機構(gòu)將電腦折帶機處切割好的標(biāo)簽，通過氣動手指薄形氣爪氣缸、上下夾子的作用下，夾取移至標(biāo)簽治具中。

（3）分料工序。按照不同尺寸規(guī)格剪切好的標(biāo)簽帶在治具、治具打開機構(gòu)中進(jìn)行排序、有機組合，堆疊出不同要求的標(biāo)簽帶樣式。

（4）下料工序。標(biāo)簽下料機構(gòu)將經(jīng)過步驟（3）堆疊好的標(biāo)簽取下，移至縫紉機處，靜待下一縫制裝訂工序進(jìn)行。

（5）裝訂工序?？p紉機將堆疊好的標(biāo)簽進(jìn)行裝訂縫制，并由出料機構(gòu)將縫制好的標(biāo)簽進(jìn)行吸取。

（6）分類回收工序。出料機構(gòu)吸取的標(biāo)簽成品，在標(biāo)簽分類回收機構(gòu)的連同作用下，將縫制好的標(biāo)簽成品進(jìn)行分類回收。

1.3工位布局設(shè)計

1.2節(jié)對服裝自動貼標(biāo)機進(jìn)行了工藝流程分析，共設(shè)計了6個工序步驟，為了實現(xiàn)1.2節(jié)中設(shè)計的全自動工序流程，設(shè)計了6個工位，并且對實現(xiàn)各工序的工位機構(gòu)進(jìn)行了空間布局設(shè)計，如圖3所示。

（1）切料工位。為實現(xiàn)切料工序，在“#A—#F”工位上，設(shè)計搭載6套電腦折帶機，實現(xiàn)對標(biāo)簽原料的熱封切斷，其中一套能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)簽對折及熨燙功能。

（2）上料工位。為實現(xiàn)上料工序，在“1—6”工位上，設(shè)計有6套相配應(yīng)的標(biāo)簽搬運機構(gòu)，完成將標(biāo)簽從電腦折帶機移至治具的動作。

（3）分料工位。為實現(xiàn)分料工序，在“1#—8#”工位上，設(shè)計了8套治具機構(gòu)及其治具打開機構(gòu)，完成對不同標(biāo)簽之間的排序、有機組合動作。

（4）下料工位。為實現(xiàn)下料工序，在“7”工位上搭載一套下料機構(gòu)，實現(xiàn)將堆疊好的標(biāo)簽取下，移至縫紉機的動作。

（5）裝訂工位。為實現(xiàn)裝訂工序，在“8”工位上，搭載一套Binding機構(gòu)，完成對標(biāo)簽帶的裝訂縫制動作，該工位上，在縫紉機處搭載自主設(shè)計的出料機構(gòu)，將縫制好的標(biāo)簽放入對應(yīng)的盒子。

（6）分類回收工位。為實現(xiàn)分類回收工序，在“9”工位上，設(shè)計搭載一套物料收集機構(gòu)，配有3個料盒，可以在電機和絲桿的作用下，實現(xiàn)“左右”移動，從而達(dá)到分類回收的目的。

1.4整機三維建模方案

本文主要研究服裝自動貼標(biāo)機的分揀模塊，其中包含了標(biāo)簽上料、分料和下料工序，結(jié)合1.2節(jié)和1.3節(jié)中的工藝流程和工位布局設(shè)計，經(jīng)過三維建模模擬后，搭建三維立體服裝自動標(biāo)簽機的分揀模塊模型如圖4所示。

服裝自動標(biāo)簽機分揀模塊模型圖中，關(guān)鍵工位包含結(jié)構(gòu)分析如下。

（1）在上料工位中，設(shè)計搭載了6臺上料機構(gòu)，在氣缸的作用下來實現(xiàn)X、Y、Z軸的三軸移動，并且安裝了上、下夾子對服裝標(biāo)簽進(jìn)行拾取、放置。

（2）在分料工位中，安裝了6套治具及其打開機構(gòu)，治具打開機構(gòu)是依靠氣缸來實現(xiàn)對治具的開、合控制。

（3）在下料機構(gòu)中，采用的機構(gòu)同上料機構(gòu)一般，不過此處只安裝了一臺下料機構(gòu)，在數(shù)量上與上料機構(gòu)不同。

2關(guān)鍵工位結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1標(biāo)簽分料工位結(jié)構(gòu)

2.1.1機架平臺

在標(biāo)簽分料工位中，設(shè)計了一個機架平臺（下機架組件）和夾料機構(gòu)，該下機架組件是整機的“基座”，起到搭載切帶模塊、分揀模塊和縫制模塊中包含的運動機構(gòu)。該組件中，需要劃分好電腦折帶機、上下料機構(gòu)、縫紉機組件、物料收集機構(gòu)等運動機構(gòu)的空間合理布局位置以及需要搭載氣動控制元件及機電控制元件等因素，具體三維建模模型如圖5所示。

下機架組件主體結(jié)構(gòu)介紹。機架1是整機的“骨架”，起到支撐的作用，在底部安裝了腳輪和地腳，便于整機的移動;利用鈑金門板2對整體機架進(jìn)行封裝，使得整機的工作環(huán)境相對穩(wěn)定，在門板上設(shè)計有門把，便于整機的安裝與維護(hù)，并且設(shè)計有散熱風(fēng)扇，排出整機工作時產(chǎn)生的熱量;平臺大板5中間安裝著一個凸輪分割器2，控制轉(zhuǎn)盤3的旋轉(zhuǎn)，以滿足多規(guī)格標(biāo)簽自由組合堆疊的功能;凸輪分割器3上面設(shè)計安裝轉(zhuǎn)盤4，轉(zhuǎn)盤4上面設(shè)計8套夾具的安裝位置，實現(xiàn)對標(biāo)簽帶的夾緊與松開功能;平臺大板5主要是為了設(shè)置8個工位（6個電腦折帶機工位、1個縫紉機工位、1個預(yù)留工位），以及6套治具打開機構(gòu)，滿足服裝貼標(biāo)機其他設(shè)備的安裝需要;控制面板7，該控制面板主要是搭載電氣元件，實現(xiàn)對整機的運動控制。

因為本文設(shè)計的上料機構(gòu)、下料機構(gòu)以及出料機構(gòu)都利用氣缸進(jìn)行運動控制，故在下機架組件中搭載了一塊控制面板7，該控制面板的大體介紹如圖6所示。

控制面板結(jié)構(gòu)介紹。拉手1是為了可以打開側(cè)門件，散熱風(fēng)扇2是為了在整機工作時散熱的需要而搭載;為了使得機體運動穩(wěn)定、減少損傷，延長使用壽命，控制面板上搭載了氣動三聯(lián)件4（空氣過濾器、減壓閥和油霧器）;為了使得氣動件穩(wěn)定工作，控制面板搭載了真空調(diào)壓閥8，可實現(xiàn)改變氣流方向、調(diào)節(jié)氣流量大小和切斷或接通管路;除了上述元件外，控制面板還搭載了工業(yè)負(fù)荷開關(guān)5、隔板接頭6、航空插頭7和工業(yè)插座9。

2.1.2標(biāo)簽夾料工位結(jié)構(gòu)

標(biāo)簽夾料工位結(jié)構(gòu)是分揀模塊中必不可少的一部分，共設(shè)計了6套治具組件和6套治具打開機構(gòu)，分別安裝在分料工位結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)盤和大板上，在凸輪分割器的作用下，實現(xiàn)對標(biāo)簽帶的夾緊與松開的動作。治具組件結(jié)構(gòu)設(shè)計和治具打開機構(gòu)設(shè)計如下。

（1）治具組件結(jié)構(gòu)

標(biāo)簽治具組件主要是完成自動夾緊、放松標(biāo)簽的功能，因為本文選用的標(biāo)簽是呈絲帶狀的布料標(biāo)簽（在切斷時已經(jīng)做了熱封處理，避免脫絲），夾緊機構(gòu)中選擇利用氣缸來控制夾片的開合，從而實現(xiàn)自動夾緊、放松的功能，如圖7所示。

治具機構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)介紹。壓板1和彈簧壓板7通過螺釘固定在一起，在治具打開機構(gòu)中防撞螺釘?shù)淖饔孟?，繞治具轉(zhuǎn)軸4而運動，從而實現(xiàn)壓板的開、合動作;治具底板3中挖異形孔，以便后期固定在轉(zhuǎn)盤上;為了防止壓板在繞軸轉(zhuǎn)動的時候竄動，在治具轉(zhuǎn)軸兩邊挖了卡槽，加裝卡簧5。

（2）治具打開機構(gòu)

由圖7可知，壓板通過改變彈簧壓縮量，圍繞著治具轉(zhuǎn)軸而實現(xiàn)壓板的開、合狀態(tài)，從而實現(xiàn)標(biāo)簽的夾緊、松開的狀態(tài)改變。為了實現(xiàn)治具壓板的開、合動作，也使得治具機構(gòu)能夠穩(wěn)定高效地運行，本文設(shè)計了配套的治具打開機構(gòu)，如圖8所示。

治具打開機構(gòu)介紹。氣缸安裝底座1上挖有異形孔，能夠固定在下機架大板上，并且能夠搭載氣缸2;防撞螺釘3在氣缸的作用下，做出頂升、下降的動作，實現(xiàn)改變彈簧壓板的運動狀態(tài)，從而實現(xiàn)治具機構(gòu)對標(biāo)簽的夾緊、松開功能。

2.2標(biāo)簽上料、下料工位結(jié)構(gòu)

在分揀模塊中，當(dāng)按不同組合方式分揀標(biāo)簽的動作完成后，此時層數(shù)和空間次序不一的標(biāo)簽仍在治具中，此時需要一個機構(gòu)將分揀堆疊好的標(biāo)簽移至縫紉機構(gòu)上進(jìn)行縫紉，故此設(shè)計了標(biāo)簽下料機構(gòu)，該機構(gòu)主要是完成將堆疊好的標(biāo)簽帶移至縫紉機工作平臺，從而進(jìn)行下一步裝訂縫紉的工序，如圖9所示。

標(biāo)簽下料機構(gòu)介紹。底座1、轉(zhuǎn)接板8和氣夾安裝板是為了整機和各氣缸的安裝而設(shè)計;標(biāo)簽下料機構(gòu)搭載氣缸1、2、3，實現(xiàn)X、Y、Z三軸的運動;設(shè)計上夾子2和下夾子4，實現(xiàn)對堆疊好的標(biāo)簽的夾緊，本文加工對象不同于紙質(zhì)或者其他材質(zhì)的標(biāo)簽，而是尼龍等布料材質(zhì)的標(biāo)簽，在堆疊后夾取時難免會出現(xiàn)松脫等問題，故此上夾子設(shè)計成平面型，下夾子4中設(shè)計成“三叉”型，是為了契合治具機構(gòu)，從而滿足盡可能夾取標(biāo)簽的整體平面。

3結(jié)束語

本文設(shè)計的一種服裝自動標(biāo)簽機分揀模塊機構(gòu)，包含了上料工序、分料工序和下料工序。

（1）采用了自主設(shè)計三工序+五工步的設(shè)計思路，其中重點分析了分揀模塊中的上料工序、分料工序和下料工序，各個工序之間分工明確，實現(xiàn)了整機設(shè)備生產(chǎn)過程全自動化，可全天候24h工作，減少人工參與環(huán)節(jié)，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，并且實現(xiàn)了多規(guī)格標(biāo)簽空間順序不一的縫紉要求，使得整個生產(chǎn)過程能夠有條不紊地進(jìn)行。

（2）采用了模塊化設(shè)計方法，設(shè)計了切帶模塊、分揀模塊及縫制模塊，每個模塊單元既能實現(xiàn)單獨工作，又能在整機設(shè)備中進(jìn)行有機結(jié)合。

（3）在標(biāo)簽堆疊模塊中采用了自主設(shè)計的治具機構(gòu)及治具打開機構(gòu)，采用了機械氣動的控制方式，解決了分揀和堆疊標(biāo)簽過程脫落或者脫標(biāo)的問題。