全自動疊絲襪機概念設計

李小陳

摘 要：本文提出了一種基于單片機控制的絲襪折疊機的概念設計。建立簡潔明了、實用可調、操作方便的人機界面。主要內容包括以下幾個方面：

自動絲襪折疊機機械結構概念設計；驅動、傳動、功能系統的機構選取。支撐機構和造型設計的初步分析；電氣原理圖概念設計；主回路、控制回路、功能回路的繪制。供電回路、通訊回路以及其他回路的技術分析；工作和控制流程、I/O分配、循環程序的設計、人機界面設計。

關鍵詞：自動折疊機；絲襪；皮帶輪組；可編程控制；人機界面

1、緒論

1.1課題選題背景

1.1.1絲襪生產工藝流程

襪子是成形產品。以下是絲襪生產工藝：

（1）原料顏色打樣─定購原料─襪子設計─襪子打樣─確定工藝；

（2）襪子大貨生產—下機檢驗—縫頭拷口—定型整燙—整理包裝。

本課題研究方向解決最后一步：整理包裝。

1.1.2 目前疊絲襪機研究現狀

德國Jensen公司的折疊機的種類很多，可以適合不同的洗滌廠的工作量，核心零部件包括控制器、電機、變頻器和光電傳感器和旋轉編碼器等等。

江蘇泰州市通洋洗滌機械制造有限公司生產的ZD3300-V智能化控制系統，取消了傳統的機。

1.2本文主要研究內容

本文在分析國內外折疊機的基礎上提出了一種專門用來折疊絲襪的產品概念設計。以最小的動力需求，并基于單片機編程控制，提供簡潔的人機界面。通過光電傳感器和電磁鐵的配合，加以合理的控制程序，完成不同長度絲襪的高效折疊。并且，為了省電節能，利用光電實現自啟停功能。

2、機械系統概念設計

2.1 自動疊絲襪機的性能結構分析

2.1.1 功能分析

絲襪整理方法有三種：卷、疊、疊卷合用等方法。

2.1.2 方案分析

絲襪的折疊是一個反復的運動過程，其核心算法是循環：

（1）從一端開始反復折疊

利用摩擦輪和折板構成的步進結構：

2.1從一端開始折疊示意圖

工作流程為：①啟動光電動作，傳動摩擦輪啟動；②折疊光電動作，步進摩檫輪開始下行，并將絲襪牽引至可折疊位置，然后上行復位給折疊板留出運行空間；③折疊板開始反轉折疊，折疊完成后復位至水平位置；④在折疊光電一直動作的情況下，重復前三步操作，直至折疊光電復位；⑤折疊光電復位后，折板正轉將絲襪送至傳送到下一步；⑥啟動光電設置延時，其時序等于折疊一條絲襪的工序時間。當啟動光電復位后，延時一條絲襪時序后，機構自動停止。

（2）從中間開始反復折疊

利用皮帶機構的帶輪對絲襪擠壓折疊：

2.2從中間開始折疊示意圖

工作流程為：①啟動光電動作，皮帶輪組工作；②絲襪擋住1#光電時，延時（可調），1#電磁鐵推動切塊工作，延時2s復位；③絲襪擋住2#光電時，延時（可調），2#電磁鐵推動切塊工作，延時2s復位；④絲襪擋住3#光電時，延時（可調），3#電磁鐵推動切塊工作，延時2s復位；⑤如有必要可以增加帶輪組，以及廣電和折板來折疊更長的絲襪；⑥啟動光電設置延時，其時序等于折疊一條絲襪的工序時間。當啟動光電復位后，延時一條絲襪時序后，機構自動停止。

2.2 可行性方案概念結構設計

2.2.1 動力系統選用

本方案主要以旋轉機構為主，采用電動機驅動，正確選擇功率、轉矩、轉速、以及啟動、調速、制動和過載等要求。

2.2.2 傳動系統選用

齒輪傳動功率范圍大、傳動效率高、使用壽命長。但需要較高的制造和安裝精度，成本較高。其優可良好的在本機構應用，其缺點可很好的在本機構規避。

2.2.3 功能系統選用

本文利用光電傳感器檢測絲襪的行程，利用電磁鐵推動折刀完成折疊過程，對這兩個功能器件進行選型：

（1）光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。

（2）電磁鐵是利用載流鐵心線圈產生的電磁吸力來操縱機械裝置，以完成預期動作的一種電器。因交流電磁鐵啟動力較大，換向時間短，能輕松推動折刀動作，因此選用交流電磁鐵。

2.2.4 總裝設計與造型設計分析

（1）總裝設計

充分考慮驅動軸的上下移動以便調整帶輪之間的間隙；光電傳感器的前后左右可調性以保證光電動作精準且不會誤動作；電磁鐵的前后和上下的可調整性，保證折刀能正確的引導絲襪進入折疊程序。

（2）造型設計

造型設計，是指利用形狀、圖案或者其結合以及色彩與形狀、圖案的結合所做出的富有美感并能應用的形體新設計。非流水線的絲襪折疊機可借鑒打印機的造型設計。

3、電氣控制系統概念設計

3.1 自動疊絲襪機的電氣原理圖設計

3.1.1 主回路設計

為了擁有良好的啟動性能，采用星三角啟動方式。

3.1.2 控制回路設計

為實現折疊功能的控制回路主要需要四個光電輸入和五個輸出。

3.1.3 功能回路及其他回路設計

功能回路主要由電磁鐵和折刀實現，其要點是電磁鐵要有延時復位功能，電磁鐵動作2秒后立即復位，不影響下一條絲襪的進入。

其他回路主要圍繞三個主回路進行設計。

3.2 控制回路打包方案設計

3.2.1 基于電氣原理圖自制PCB板

自制PCB板有助于節約成本，只需采購簡單的延時繼電器和輸出繼電器，便可焊制所需的電路板，但僅限于實驗或測試使用。

3.2.2 基于C語言編程控制

C語言含有豐富的類能很好的滿足客戶的變更需求，成本比PLC低廉，適用于小型的非流水線的打包方案。

3.3 優化設計構想

3.3.1 人機界面

增加顯示屏、旋鈕、按鈕給用戶提供良好的人機界面，便于使用者依據絲襪的尺寸對折疊機時序進行任意調整。

3.3.2 測試參數包

對市場上的大部分絲襪進行折疊機測試，給出絕大部分絲襪的折疊機參數包；另外對折疊機設置多個出料口，不同長度的絲襪從不同的處理口出料。