服裝自動標簽縫制機分揀模塊機構設計

周曉曉　彭文鋒　郭正元　方浩賢

摘要：為滿足企業提出的服裝標簽自動縫制需求，對服裝自動標簽縫制機分揀模塊機構進行了工序流程規劃與整體方案設計，制定了服裝標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簽上料工位、標簽分料工位、標簽下料工位的結構進行設計，利用SolidWorks軟件對服裝自動貼標機進行了三維建模和模擬仿真，驗證其可行性，最終設計出了一種能夠滿足服裝標簽自動上料、下料及針對不同規格、尺寸標簽的堆疊分揀服裝標簽模塊機構，改變了服裝標簽傳統的手工生產、裝訂，解決了分揀效率低下、勞動強度大及標簽縫制品質一致性差等問題，大幅降低了企業的人工成本，顯著提高了標簽的縫制效率，從而提高了制造企業的競爭力。

關鍵詞：服裝標簽機;全自動化;上料;多工位;三維建模

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

0引言

在當前服裝行業中，服裝標簽大都采用傳統人工縫制方式，需要人工對標簽進行拾取、分揀、裝訂，設備自動化程度低，縫制品質一致性差，生產效率極低。為滿足人們對縫制產品外觀提出的更高要求，以及規?；a對自動化縫制設備的迫切需求，標簽縫制行業亟需采用全自動化標簽縫紉設備替代傳統人工作業方式，以提高產品縫制質量，降低企業制造成本，提高服裝生產效率。本文采用模塊化設計方法，設計了一套能夠滿足多要求、多規格的服裝自動標簽縫制機的分揀模塊機構，滿足服裝標簽縫制對自動化設備的需求。

1整體方案設計

1.1整機框架模塊化

考慮到服裝自動貼標機需要全自動完成所設定的工序，為使設備更加通用化，便于拆解組裝，采用模塊化設計，便于整機的組合、運作和維護。其中每個模塊單元既能單獨工作，相互之間獨立、互不影響，又能在整機設備中進行有機結合，使得整個生產過程有條不紊地進行，最終可以實現從卷料標簽到不同形式內容的服裝標簽自由組合的過程。采用模塊化設計方法，設計總體結構方案如圖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，設計搭載電腦折帶機，完成對標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，設計搭載上料機構、治具機構、治具打開機構和下料機構，完成標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，設計搭載縫紉機、出料機構和物料收集機構，完成標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計思路，共設計了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簽上料工序、標簽分揀工序、標簽下料工序及對應工位的結構設計，各個工序的具體介紹如下。

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

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

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

（4）下料工序。標簽下料機構將經過步驟（3）堆疊好的標簽取下，移至縫紉機處，靜待下一縫制裝訂工序進行。

（5）裝訂工序。縫紉機將堆疊好的標簽進行裝訂縫制，并由出料機構將縫制好的標簽進行吸取。

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

1.3工位布局設計

1.2節對服裝自動貼標機進行了工藝流程分析，共設計了6個工序步驟，為了實現1.2節中設計的全自動工序流程，設計了6個工位，并且對實現各工序的工位機構進行了空間布局設計，如圖3所示。

（1）切料工位。為實現切料工序，在“#A—#F”工位上，設計搭載6套電腦折帶機，實現對標簽原料的熱封切斷，其中一套能夠實現標簽對折及熨燙功能。

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

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

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

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

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

1.4整機三維建模方案

本文主要研究服裝自動貼標機的分揀模塊，其中包含了標簽上料、分料和下料工序，結合1.2節和1.3節中的工藝流程和工位布局設計，經過三維建模模擬后，搭建三維立體服裝自動標簽機的分揀模塊模型如圖4所示。

服裝自動標簽機分揀模塊模型圖中，關鍵工位包含結構分析如下。

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

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

（3）在下料機構中，采用的機構同上料機構一般，不過此處只安裝了一臺下料機構，在數量上與上料機構不同。

2關鍵工位結構設計

2.1標簽分料工位結構

2.1.1機架平臺

在標簽分料工位中，設計了一個機架平臺（下機架組件）和夾料機構，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。該組件中，需要劃分好電腦折帶機、上下料機構、縫紉機組件、物料收集機構等運動機構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。

下機架組件主體結構介紹。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對整體機架進行封裝，使得整機的工作環境相對穩定，在門板上設計有門把，便于整機的安裝與維護，并且設計有散熱風扇，排出整機工作時產生的熱量;平臺大板5中間安裝著一個凸輪分割器2，控制轉盤3的旋轉，以滿足多規格標簽自由組合堆疊的功能;凸輪分割器3上面設計安裝轉盤4，轉盤4上面設計8套夾具的安裝位置，實現對標簽帶的夾緊與松開功能;平臺大板5主要是為了設置8個工位（6個電腦折帶機工位、1個縫紉機工位、1個預留工位），以及6套治具打開機構，滿足服裝貼標機其他設備的安裝需要;控制面板7，該控制面板主要是搭載電氣元件，實現對整機的運動控制。

因為本文設計的上料機構、下料機構以及出料機構都利用氣缸進行運動控制，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。

控制面板結構介紹。拉手1是為了可以打開側門件，散熱風扇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定、減少損傷，延長使用壽命，控制面板上搭載了氣動三聯件4（空氣過濾器、減壓閥和油霧器）;為了使得氣動件穩定工作，控制面板搭載了真空調壓閥8，可實現改變氣流方向、調節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負荷開關5、隔板接頭6、航空插頭7和工業插座9。

2.1.2標簽夾料工位結構

標簽夾料工位結構是分揀模塊中必不可少的一部分，共設計了6套治具組件和6套治具打開機構，分別安裝在分料工位結構中的轉盤和大板上，在凸輪分割器的作用下，實現對標簽帶的夾緊與松開的動作。治具組件結構設計和治具打開機構設計如下。

（1）治具組件結構

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

治具機構的主體結構介紹。壓板1和彈簧壓板7通過螺釘固定在一起，在治具打開機構中防撞螺釘的作用下，繞治具轉軸4而運動，從而實現壓板的開、合動作;治具底板3中挖異形孔，以便后期固定在轉盤上;為了防止壓板在繞軸轉動的時候竄動，在治具轉軸兩邊挖了卡槽，加裝卡簧5。

（2）治具打開機構

由圖7可知，壓板通過改變彈簧壓縮量，圍繞著治具轉軸而實現壓板的開、合狀態，從而實現標簽的夾緊、松開的狀態改變。為了實現治具壓板的開、合動作，也使得治具機構能夠穩定高效地運行，本文設計了配套的治具打開機構，如圖8所示。

治具打開機構介紹。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，實現改變彈簧壓板的運動狀態，從而實現治具機構對標簽的夾緊、松開功能。

2.2標簽上料、下料工位結構

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

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

3結束語

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

（1）采用了自主設計三工序+五工步的設計思路，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，實現了整機設備生產過程全自動化，可全天候24h工作，減少人工參與環節，降低成本，提高經濟效益，并且實現了多規格標簽空間順序不一的縫紉要求，使得整個生產過程能夠有條不紊地進行。

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

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