服装自动标签缝制机分拣模块机构设计

周晓晓　彭文锋　郭正元　方浩贤

摘要：为满足企业提出的服装标签自动缝制需求，对服装自动标签缝制机分拣模块机构进行了工序流程规划与整体方案设计，制定了服装标签自动缝制过程中分拣模块的工序动作流程，并对分拣模块中所包含的标签上料工位、标签分料工位、标签下料工位的结构进行设计，利用SolidWorks软件对服装自动贴标机进行了三维建模和模拟仿真，验证其可行性，最终设计出了一种能够满足服装标签自动上料、下料及针对不同规格、尺寸標签的堆叠分拣服装标签模块机构，改变了服装标签传统的手工生产、装订，解决了分拣效率低下、劳动强度大及标签缝制品质一致性差等问题，大幅降低了企业的人工成本，显著提高了标签的缝制效率，从而提高了制造企业的竞争力。

关键词：服装标签机;全自动化;上料;多工位;三维建模

中图分类号：TP23 文献标志码：A 文章编号：1009—9492（2021）03—0174—04

0引言

在当前服装行业中，服装标签大都采用传统人工缝制方式，需要人工对标签进行拾取、分拣、装订，设备自动化程度低，缝制品质一致性差，生产效率极低。为满足人们对缝制产品外观提出的更高要求，以及规模化生产对自动化缝制设备的迫切需求，标签缝制行业亟需采用全自动化标签缝纫设备替代传统人工作业方式，以提高产品缝制质量，降低企业制造成本，提高服装生产效率。本文采用模块化设计方法，设计了一套能够满足多要求、多规格的服装自动标签缝制机的分拣模块机构，满足服装标签缝制对自动化设备的需求。

1整体方案设计

1.1整机框架模块化

考虑到服装自动贴标机需要全自动完成所设定的工序，为使设备更加通用化，便于拆解组装，采用模块化设计，便于整机的组合、运作和维护。其中每个模块单元既能单独工作，相互之间独立、互不影响，又能在整机设备中进行有机结合，使得整个生产过程有条不紊地进行，最终可以实现从卷料标签到不同形式内容的服装标签自由组合的过程。采用模块化设计方法，设计总体结构方案如图1所示。各模块具体分析如下。

（1）切带模块。该模块主要完成切料工序，设计搭载电脑折带机，完成对标签带的输送和热封切断动作。

（2）分拣模块。该模块主要完成上料工序、分料工序及下料工序，设计搭载上料机构、治具机构、治具打开机构和下料机构，完成标签带的分拣及上下料动作。

（3）缝制模块。该模块主要完成装订工序和分类回收工序，设计搭载缝纫机、出料机构和物料收集机构，完成标签带的装订缝纫及回收动作。

1.2工艺流程

针对上述的模块化设计思路，共设计了6个工序，具体如图2所示，本文重点介绍分析分拣模块中的标签上料工序、标签分拣工序、标签下料工序及对应工位的结构设计，各个工序的具体介绍如下。

（1）切料工序。标签带经过电脑折带机的导向机构往热刀输送，标签带在导向轮、电机的带动下，前进到刀具处，刀具在热电偶的作用加热到400℃左右，对标签带进行切断。

（2）上料工序。标签上料机构将电脑折带机处切割好的标签，通过气动手指薄形气爪气缸、上下夹子的作用下，夹取移至标签治具中。

（3）分料工序。按照不同尺寸规格剪切好的标签带在治具、治具打开机构中进行排序、有机组合，堆叠出不同要求的标签带样式。

（4）下料工序。标签下料机构将经过步骤（3）堆叠好的标签取下，移至缝纫机处，静待下一缝制装订工序进行。

（5）装订工序。缝纫机将堆叠好的标签进行装订缝制，并由出料机构将缝制好的标签进行吸取。

（6）分类回收工序。出料机构吸取的标签成品，在标签分类回收机构的连同作用下，将缝制好的标签成品进行分类回收。

1.3工位布局设计

1.2节对服装自动贴标机进行了工艺流程分析，共设计了6个工序步骤，为了实现1.2节中设计的全自动工序流程，设计了6个工位，并且对实现各工序的工位机构进行了空间布局设计，如图3所示。

（1）切料工位。为实现切料工序，在“#A—#F”工位上，设计搭载6套电脑折带机，实现对标签原料的热封切断，其中一套能够实现标签对折及熨烫功能。

（2）上料工位。为实现上料工序，在“1—6”工位上，设计有6套相配应的标签搬运机构，完成将标签从电脑折带机移至治具的动作。

（3）分料工位。为实现分料工序，在“1#—8#”工位上，设计了8套治具机构及其治具打开机构，完成对不同标签之间的排序、有机组合动作。

（4）下料工位。为实现下料工序，在“7”工位上搭载一套下料机构，实现将堆叠好的标签取下，移至缝纫机的动作。

（5）装订工位。为实现装订工序，在“8”工位上，搭载一套Binding机构，完成对标签带的装订缝制动作，该工位上，在缝纫机处搭载自主设计的出料机构，将缝制好的标签放入对应的盒子。

（6）分类回收工位。为实现分类回收工序，在“9”工位上，设计搭载一套物料收集机构，配有3个料盒，可以在电机和丝杆的作用下，实现“左右”移动，从而达到分类回收的目的。

1.4整机三维建模方案

本文主要研究服装自动贴标机的分拣模块，其中包含了标签上料、分料和下料工序，结合1.2节和1.3节中的工艺流程和工位布局设计，经过三维建模模拟后，搭建三维立体服装自动标签机的分拣模块模型如图4所示。

服装自动标签机分拣模块模型图中，关键工位包含结构分析如下。

（1）在上料工位中，设计搭载了6台上料机构，在气缸的作用下来实现X、Y、Z轴的三轴移动，并且安装了上、下夹子对服装标签进行拾取、放置。

（2）在分料工位中，安装了6套治具及其打开机构，治具打开机构是依靠气缸来实现对治具的开、合控制。

（3）在下料机构中，采用的机构同上料机构一般，不过此处只安装了一台下料机构，在数量上与上料机构不同。

2关键工位结构设计

2.1标签分料工位结构

2.1.1机架平台

在标签分料工位中，设计了一个机架平台（下机架组件）和夹料机构，该下机架组件是整机的“基座”，起到搭载切带模块、分拣模块和缝制模块中包含的运动机构。该组件中，需要划分好电脑折带机、上下料机构、缝纫机组件、物料收集机构等运动机构的空间合理布局位置以及需要搭载气动控制元件及机电控制元件等因素，具体三维建模模型如图5所示。

下机架组件主体结构介绍。机架1是整机的“骨架”，起到支撑的作用，在底部安装了脚轮和地脚，便于整机的移动;利用钣金门板2对整体机架进行封装，使得整机的工作环境相对稳定，在门板上设计有门把，便于整机的安装与维护，并且设计有散热风扇，排出整机工作时产生的热量;平台大板5中间安装着一个凸轮分割器2，控制转盘3的旋转，以满足多规格标签自由组合堆叠的功能;凸轮分割器3上面设计安装转盘4，转盘4上面设计8套夹具的安装位置，实现对标签带的夹紧与松开功能;平台大板5主要是为了设置8个工位（6个电脑折带机工位、1个缝纫机工位、1个预留工位），以及6套治具打开机构，满足服装贴标机其他设备的安装需要;控制面板7，该控制面板主要是搭载电气元件，实现对整机的运动控制。

因为本文设计的上料机构、下料机构以及出料机构都利用气缸进行运动控制，故在下机架组件中搭载了一块控制面板7，该控制面板的大体介绍如图6所示。

控制面板结构介绍。拉手1是为了可以打开侧门件，散热风扇2是为了在整机工作时散热的需要而搭载;为了使得机体运动稳定、减少损伤，延长使用寿命，控制面板上搭载了气动三联件4（空气过滤器、减压阀和油雾器）;为了使得气动件稳定工作，控制面板搭载了真空调压阀8，可实现改变气流方向、调节气流量大小和切断或接通管路;除了上述元件外，控制面板还搭载了工业负荷开关5、隔板接头6、航空插头7和工业插座9。

2.1.2标签夹料工位结构

标签夹料工位结构是分拣模块中必不可少的一部分，共设计了6套治具组件和6套治具打开机构，分别安装在分料工位结构中的转盘和大板上，在凸轮分割器的作用下，实现对标签带的夹紧与松开的动作。治具组件结构设计和治具打开机构设计如下。

（1）治具组件结构

标签治具组件主要是完成自动夹紧、放松标签的功能，因为本文选用的标签是呈丝带状的布料标签（在切断时已经做了热封处理，避免脱丝），夹紧机构中选择利用气缸来控制夹片的开合，从而实现自动夹紧、放松的功能，如图7所示。

治具机构的主体结构介绍。压板1和弹簧压板7通过螺钉固定在一起，在治具打开机构中防撞螺钉的作用下，绕治具转轴4而运动，从而实现压板的开、合动作;治具底板3中挖异形孔，以便后期固定在转盘上;为了防止压板在绕轴转动的时候窜动，在治具转轴两边挖了卡槽，加装卡簧5。

（2）治具打开机构

由图7可知，压板通过改变弹簧压缩量，围绕着治具转轴而实现压板的开、合状态，从而实现标签的夹紧、松开的状态改变。为了实现治具压板的开、合动作，也使得治具机构能够稳定高效地运行，本文设计了配套的治具打开机构，如图8所示。

治具打开机构介绍。气缸安装底座1上挖有异形孔，能够固定在下机架大板上，并且能够搭载气缸2;防撞螺钉3在气缸的作用下，做出顶升、下降的动作，实现改变弹簧压板的运动状态，从而实现治具机构对标签的夹紧、松开功能。

2.2标签上料、下料工位结构

在分拣模块中，当按不同组合方式分拣标签的动作完成后，此时层数和空间次序不一的标签仍在治具中，此时需要一个机构将分拣堆叠好的标签移至缝纫机构上进行缝纫，故此设计了标签下料機构，该机构主要是完成将堆叠好的标签带移至缝纫机工作平台，从而进行下一步装订缝纫的工序，如图9所示。

标签下料机构介绍。底座1、转接板8和气夹安装板是为了整机和各气缸的安装而设计;标签下料机构搭载气缸1、2、3，实现X、Y、Z三轴的运动;设计上夹子2和下夹子4，实现对堆叠好的标签的夹紧，本文加工对象不同于纸质或者其他材质的标签，而是尼龙等布料材质的标签，在堆叠后夹取时难免会出现松脱等问题，故此上夹子设计成平面型，下夹子4中设计成“三叉”型，是为了契合治具机构，从而满足尽可能夹取标签的整体平面。

3结束语

本文设计的一种服装自动标签机分拣模块机构，包含了上料工序、分料工序和下料工序。

（1）采用了自主设计三工序+五工步的设计思路，其中重点分析了分拣模块中的上料工序、分料工序和下料工序，各个工序之间分工明确，实现了整机设备生产过程全自动化，可全天候24h工作，减少人工参与环节，降低成本，提高经济效益，并且实现了多规格标签空间顺序不一的缝纫要求，使得整个生产过程能够有条不紊地进行。

（2）采用了模块化设计方法，设计了切带模块、分拣模块及缝制模块，每个模块单元既能实现单独工作，又能在整机设备中进行有机结合。

（3）在标签堆叠模块中采用了自主设计的治具机构及治具打开机构，采用了机械气动的控制方式，解决了分拣和堆叠标签过程脱落或者脱标的问题。