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(dòng)縫制需求，對服裝自動(dòng)標(biāo)簽縫制機(jī)分揀模塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了工序流程規(guī)劃與整體方案設(shè)計(jì)，制定了服裝標(biāo)簽自動(dòng)縫制過程中分揀模塊的工序動(dòng)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(jì)，利用SolidWorks軟件對服裝自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)進(jìn)行了三維建模和模擬仿真，驗(yàn)證其可行性，最終設(shè)計(jì)出了一種能夠滿足服裝標(biāo)簽自動(dòng)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(jī)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(dòng)強(qiáng)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(jī);全自動(dòng)化;上料;多工位;三維建模

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(dòng)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)模化生產(chǎn)對自動(dòng)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(dòng)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(jì)方法，設(shè)計(jì)了一套能夠滿足多要求、多規(guī)格的服裝自動(dòng)標(biāo)簽縫制機(jī)的分揀模塊機(jī)構(gòu)，滿足服裝標(biāo)簽縫制對自動(dòng)化設(shè)備的需求。

1整體方案設(shè)計(jì)

1.1整機(jī)框架模塊化

考慮到服裝自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)需要全自動(dòng)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(jì)，便于整機(jī)的組合、運(yùn)作和維護(hù)。其中每個(gè)模塊單元既能單獨(dú)工作，相互之間獨(dú)立、互不影響，又能在整機(jī)設(shè)備中進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使得整個(gè)生產(chǎn)過程有條不紊地進(jìn)行，最終可以實(shí)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(jì)方法，設(shè)計(jì)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(jì)搭載電腦折帶機(jī)，完成對標(biāo)簽帶的輸送和熱封切斷動(dòng)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(jì)搭載上料機(jī)構(gòu)、治具機(jī)構(gòu)、治具打開機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)，完成標(biāo)簽帶的分揀及上下料動(dòng)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(jì)搭載縫紉機(jī)、出料機(jī)構(gòu)和物料收集機(jī)構(gòu)，完成標(biāo)簽帶的裝訂縫紉及回收動(dòng)作。

1.2工藝流程

針對上述的模塊化設(shè)計(jì)思路，共設(shè)計(jì)了6個(gè)工序，具體如圖2所示，本文重點(diǎn)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(jì)，各個(gè)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(jī)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)往熱刀輸送，標(biāo)簽帶在導(dǎo)向輪、電機(jī)的帶動(dòng)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(jī)構(gòu)將電腦折帶機(jī)處切割好的標(biāo)簽，通過氣動(dòng)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(jī)構(gòu)中進(jìn)行排序、有機(jī)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(jī)構(gòu)將經(jīng)過步驟（3）堆疊好的標(biāo)簽取下，移至縫紉機(jī)處，靜待下一縫制裝訂工序進(jìn)行。

（5）裝訂工序?？p紉機(jī)將堆疊好的標(biāo)簽進(jìn)行裝訂縫制，并由出料機(jī)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(jī)構(gòu)吸取的標(biāo)簽成品，在標(biāo)簽分類回收機(jī)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(jì)

1.2節(jié)對服裝自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)進(jìn)行了工藝流程分析，共設(shè)計(jì)了6個(gè)工序步驟，為了實(shí)現(xiàn)1.2節(jié)中設(shè)計(jì)的全自動(dòng)工序流程，設(shè)計(jì)了6個(gè)工位，并且對實(shí)現(xiàn)各工序的工位機(jī)構(gòu)進(jìn)行了空間布局設(shè)計(jì)，如圖3所示。

（1）切料工位。為實(shí)現(xiàn)切料工序，在“#A—#F”工位上，設(shè)計(jì)搭載6套電腦折帶機(jī)，實(shí)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(shí)現(xiàn)上料工序，在“1—6”工位上，設(shè)計(jì)有6套相配應(yīng)的標(biāo)簽搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，完成將標(biāo)簽從電腦折帶機(jī)移至治具的動(dòng)作。

（3）分料工位。為實(shí)現(xiàn)分料工序，在“1#—8#”工位上，設(shè)計(jì)了8套治具機(jī)構(gòu)及其治具打開機(jī)構(gòu)，完成對不同標(biāo)簽之間的排序、有機(jī)組合動(dòng)作。

（4）下料工位。為實(shí)現(xiàn)下料工序，在“7”工位上搭載一套下料機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將堆疊好的標(biāo)簽取下，移至縫紉機(jī)的動(dòng)作。

（5）裝訂工位。為實(shí)現(xiàn)裝訂工序，在“8”工位上，搭載一套Binding機(jī)構(gòu)，完成對標(biāo)簽帶的裝訂縫制動(dòng)作，該工位上，在縫紉機(jī)處搭載自主設(shè)計(jì)的出料機(jī)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(shí)現(xiàn)分類回收工序，在“9”工位上，設(shè)計(jì)搭載一套物料收集機(jī)構(gòu)，配有3個(gè)料盒，可以在電機(jī)和絲桿的作用下，實(shí)現(xiàn)“左右”移動(dòng)，從而達(dá)到分類回收的目的。

1.4整機(jī)三維建模方案

本文主要研究服裝自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)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(jì)，經(jīng)過三維建模模擬后，搭建三維立體服裝自動(dòng)標(biāo)簽機(jī)的分揀模塊模型如圖4所示。

服裝自動(dòng)標(biāo)簽機(jī)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(jì)搭載了6臺(tái)上料機(jī)構(gòu)，在氣缸的作用下來實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸的三軸移動(dòng)，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(jī)構(gòu)，治具打開機(jī)構(gòu)是依靠氣缸來實(shí)現(xiàn)對治具的開、合控制。

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

2關(guān)鍵工位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1標(biāo)簽分料工位結(jié)構(gòu)

2.1.1機(jī)架平臺(tái)

在標(biāo)簽分料工位中，設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)架平臺(tái)（下機(jī)架組件）和夾料機(jī)構(gòu)，該下機(jī)架組件是整機(jī)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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該組件中，需要?jiǎng)澐趾秒娔X折帶機(jī)、上下料機(jī)構(gòu)、縫紉機(jī)組件、物料收集機(jī)構(gòu)等運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間合理布局位置以及需要搭載氣動(dòng)控制元件及機(jī)電控制元件等因素，具體三維建模模型如圖5所示。

下機(jī)架組件主體結(jié)構(gòu)介紹。機(jī)架1是整機(jī)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(jī)的移動(dòng);利用鈑金門板2對整體機(jī)架進(jìn)行封裝，使得整機(jī)的工作環(huán)境相對穩(wěn)定，在門板上設(shè)計(jì)有門把，便于整機(jī)的安裝與維護(hù)，并且設(shè)計(jì)有散熱風(fēng)扇，排出整機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量;平臺(tái)大板5中間安裝著一個(gè)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(jì)安裝轉(zhuǎn)盤4，轉(zhuǎn)盤4上面設(shè)計(jì)8套夾具的安裝位置，實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽帶的夾緊與松開功能;平臺(tái)大板5主要是為了設(shè)置8個(gè)工位（6個(gè)電腦折帶機(jī)工位、1個(gè)縫紉機(jī)工位、1個(gè)預(yù)留工位），以及6套治具打開機(jī)構(gòu)，滿足服裝貼標(biāo)機(jī)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(shí)現(xiàn)對整機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。

因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)的上料機(jī)構(gòu)、下料機(jī)構(gòu)以及出料機(jī)構(gòu)都利用氣缸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，故在下機(jī)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(jī)工作時(shí)散熱的需要而搭載;為了使得機(jī)體運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、減少損傷，延長使用壽命，控制面板上搭載了氣動(dòng)三聯(lián)件4（空氣過濾器、減壓閥和油霧器）;為了使得氣動(dòng)件穩(wěn)定工作，控制面板搭載了真空調(diào)壓閥8，可實(shí)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(jì)了6套治具組件和6套治具打開機(jī)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(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽帶的夾緊與松開的動(dòng)作。治具組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和治具打開機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)夾緊、放松標(biāo)簽的功能，因?yàn)楸疚倪x用的標(biāo)簽是呈絲帶狀的布料標(biāo)簽（在切斷時(shí)已經(jīng)做了熱封處理，避免脫絲），夾緊機(jī)構(gòu)中選擇利用氣缸來控制夾片的開合，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊、放松的功能，如圖7所示。

治具機(jī)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(jī)構(gòu)中防撞螺釘?shù)淖饔孟?，繞治具轉(zhuǎn)軸4而運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓板的開、合動(dòng)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(dòng)的時(shí)候竄動(dòng)，在治具轉(zhuǎn)軸兩邊挖了卡槽，加裝卡簧5。

（2）治具打開機(jī)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(shí)現(xiàn)壓板的開、合狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的夾緊、松開的狀態(tài)改變。為了實(shí)現(xiàn)治具壓板的開、合動(dòng)作，也使得治具機(jī)構(gòu)能夠穩(wěn)定高效地運(yùn)行，本文設(shè)計(jì)了配套的治具打開機(jī)構(gòu)，如圖8所示。

治具打開機(jī)構(gòu)介紹。氣缸安裝底座1上挖有異形孔，能夠固定在下機(jī)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(dòng)作，實(shí)現(xiàn)改變彈簧壓板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)治具機(jī)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(dòng)作完成后，此時(shí)層數(shù)和空間次序不一的標(biāo)簽仍在治具中，此時(shí)需要一個(gè)機(jī)構(gòu)將分揀堆疊好的標(biāo)簽移至縫紉機(jī)構(gòu)上進(jìn)行縫紉，故此設(shè)計(jì)了標(biāo)簽下料機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要是完成將堆疊好的標(biāo)簽帶移至縫紉機(jī)工作平臺(tái)，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(jī)構(gòu)介紹。底座1、轉(zhuǎn)接板8和氣夾安裝板是為了整機(jī)和各氣缸的安裝而設(shè)計(jì);標(biāo)簽下料機(jī)構(gòu)搭載氣缸1、2、3，實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三軸的運(yùn)動(dòng);設(shè)計(jì)上夾子2和下夾子4，實(shí)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(shí)難免會(huì)出現(xiàn)松脫等問題，故此上夾子設(shè)計(jì)成平面型，下夾子4中設(shè)計(jì)成“三叉”型，是為了契合治具機(jī)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(jì)的一種服裝自動(dòng)標(biāo)簽機(jī)分揀模塊機(jī)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(jì)三工序+五工步的設(shè)計(jì)思路，其中重點(diǎn)分析了分揀模塊中的上料工序、分料工序和下料工序，各個(gè)工序之間分工明確，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)設(shè)備生產(chǎn)過程全自動(dòng)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(shí)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(gè)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(jì)方法，設(shè)計(jì)了切帶模塊、分揀模塊及縫制模塊，每個(gè)模塊單元既能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)工作，又能在整機(jī)設(shè)備中進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

（3）在標(biāo)簽堆疊模塊中采用了自主設(shè)計(jì)的治具機(jī)構(gòu)及治具打開機(jī)構(gòu)，采用了機(jī)械氣動(dòng)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。