CN104480643B - 工件锁边机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件锁边机械手装置，包括沿X轴移动的第一平台，第一平台上设有沿Y轴移动的第二平台，第二平台上水平设置有一托盘，所述托盘可绕其中心旋转，托盘上设置有工件夹持装置。第一电机、第二电机、第三电机是与锁边机机针同步的三维间歇运动，工件的滚边运动是与锁边机机针同步的间歇滚边运动；从而代替人手操作实现工件的机械手锁边操作。本发明能够完全代替人手操作，快速、高质量地完成所需工件的锁边操作，产品一致性好。

Description

工件锁边机械手装置

技术领域

本发明涉及纺织机械领域中的服装服饰加工机械领域，具体而言，涉及一种工件锁边机械手装置。

背景技术

服装服饰加工中经常要用到锁边工序。有些产品锁边加工是中间工序，例如服装加工中的衣片锁边，不会影响最终产品的外观及质量；有些产品锁边加工是最后一道工序，锁边线迹是产品外观的重要组成部分，例如服饰中的臂章，锁边好坏直接关系产品外观及质量。

臂章制作多由丝织图案面料、底布、衬料等多层纺织材料缝合而成。最后一道工序是用高速锁边机沿着臂章的边缘缝合一圈，既完成多层材料的缝合，也形成臂章外缘美观结实的边。臂章形状多为沿中轴线左右对称的盾牌形，如图1所示，最后这道锁边工序非常重要，目前多由有经验的操作工手工操作锁边机缝制。锁边缝迹稍有缺陷，即因外观不合格而使产品报废。即使是很有经验的工人，因为是手工操作，产品仍有一致性不好的问题，如果担心报废而降低速度，又影响工效。

由此想到用机械手代替人手操作，掌控工件在锁边过程中按规定图形移动，则可保证质量、提高工效。

但是分析锁边机的缝迹，并不是普通二维机械手能够完成的。现有技术可以制作电脑花样机、电脑绣花机等，这些机械可以制作非常复杂的图案。但是分析这些机械的缝迹，只是平面二维移动，每一个针位相当于一个点，下一个针位又是一个点，只要正确运动工件到这些连续点的平面坐标，这些点的连线就是正确的缝迹。在整个缝制过程中，工件只在平面直角坐标系作平移运动，没有旋转运动。锁边的缝制过程则不同。以最简单的圆形锁边为例，缝迹是一个封闭的圆，锁边缝迹是有宽度的，实际是一个扇形面，并不是简单的点到点的线。要得到良好的圆形工件的锁边缝迹，工件的圆心不动，即不需要任何平移，但是工件必须绕圆心旋转。我们称这种运动为“滚边运动”。例如一条直线沿曲线“滚边”，在运动过程中始终保持与曲线相切；或反之，即直线不动而曲线在直线上“滚边”，锁边机缝迹就是这样的“滚边”。“滚边”的要点是直线在锁边机机针点与曲线相切。因此我们知道，要设计一个用于锁边机的机械手，应该有复杂的三维复合运动，除了有类似花样机那样在平面直角坐标系的XY平移外，还要有使工件旋转的R运动。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种工件锁边机械手装置，具备直角坐标系的平移和使工件旋转的运动。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种工件锁边机械手装置，包括沿X轴移动的第一平台，第一平台上设有沿Y轴移动的第二平台，第二平台上水平设置有一托盘，所述托盘可绕其中心旋转，托盘上设置有工件夹持装置。

进一步的，所述第一平台两侧连接有一对第一导轨，第一平台底部连接有第一同步带，所述第一同步带由第一电机驱动；所述第一平台上设置有一对第二导轨，第二导轨与所述第一导轨正交设置，第二导轨上连接有所述第二平台，第二平台上连接有一支架，支架一侧连接有推杆导轨，所述推杆导轨中部连接有推杆，推杆另一端连接在第二同步带上，所述第二同步带由第二电机驱动；所述支架上连接有第三电机，第三电机通过第三同步带驱动所述托盘；所述第一电机、第二电机、第三电机连接有微控制器。

进一步的，所述工件夹持装置包括机械式、电磁式或气压式中的一种或多种。

优选的，所述机械式工件夹持装置为至少三根尖锐短针，在托盘上呈三角形分布，短针刺破工件，从而固定并把持工件；所述的电磁式工件夹持装置为托盘上安装的电磁铁及工件上方的导磁片构成，电磁铁吸附导磁片形成夹持工件的夹持力；所述气压式工件夹持装置为托盘上安装的负压吸盘，可吸附工件紧贴托盘一同运动。

进一步的，所述的第一电机、第二电机、第三电机为步进电机、直流永磁电机或交流伺服电机中的一种或几种组合。

进一步的，所述托盘外缘小于工件外缘至少一个锁边的宽度。

进一步的，所述微控制器还连接有设置在锁边机上的主轴传感器、锁边机踏板开关的信号发生器、定位传感器、启动/停止开关以及人机界面。

优选的，所述主轴传感器为光电编码器、霍尔编码器、接近开关等的一种或多种；所述信号发生器为微控制器产生的锁边机踏板开关的模拟信号。

本发明的有益效果是:

1、本发明能够完全代替人手操作，快速、高质量地完成所需工件的锁边操作，产品一致性好。

2、本发明由第一电机及其传动机构和第二电机及其传动机构共同驱动的工作平台，工作平台可在平面直角度坐标系中作二维线性位移；工作平台上安装有由第三电机及其传动机构驱动的托盘，托盘围绕托盘轴心作旋转运动；托盘上有工件固定装置，可定位并固定工件随托盘一同旋转运动；有同步控制机构，可与锁边机同步运动；同步控制机构控制第一电机、第二电机、第三电机的位移量即可控制工件作三维复合的滚边运动，滚边运动是指精确控制工件边缘曲线在每一针位点与锁边机送布运动直线相切；同步运动是指锁边机机针进入工件时工件保持静止，锁边机机针脱离工件时工件运动，因而第一电机、第二电机、第三电机是与锁边机机针同步的三维间歇运动，工件的滚边运动是与锁边机机针同步的间歇滚边运动；从而代替人手操作实现工件的机械手锁边操作。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为一种臂章工件外形示意图；

图2为实施例1结构示意图；

图3为托盘结构示意图；

图4为微控制器连接关系示意图；

图5为实施例2结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

实施例1

参照图2至图4所示，一种工件锁边机械手装置，包括沿X轴移动的第一平台5，第一平台5上设有沿Y轴移动的第二平台10，第二平台10上水平设置有一托盘11，所述托盘11可绕其中心旋转，托盘11上设置有工件夹持装置。所述第一平台5两侧连接有一对第一导轨13，第一平台5底部连接有第一同步带7，所述第一同步带7由第一电机4驱动；所述第一平台5上设置有一对第二导轨9，第二导轨9与所述第一导轨13正交设置，第二导轨9上连接有所述第二平台10，第二平台10上连接有一支架14，支架14一侧连接有推杆导轨12，所述推杆导轨12中部连接有推杆3，推杆3另一端连接在第二同步带2上，所述第二同步带2由第二电机1驱动；所述支架14上连接有第三电机8，第三电机8通过第三同步带6驱动所述托盘11；所述第一电机4、第二电机1、第三电机8连接有微控制器15。托盘11可实现所需的平面中的三自由度位移。所述托盘11外缘小于工件外缘至少一个锁边的宽度。

在托盘11上固定待锁边的臂章工件，控制这三个电机按需要的图形运动，精确控制工件边缘曲线在每一针位点与锁边机送布运动直线相切，实现工件的“滚边运动”。本装置即可模拟人手的动作，实现臂章的锁边操作。

所述工件夹持装置包括机械式、电磁式或气压式中的一种或多种。所述机械式工件夹持装置为至少三根尖锐短针，在托盘上呈三角形分布，短针刺破工件，从而固定并把持工件；所述的电磁式工件夹持装置为托盘上安装的电磁铁及工件上方的导磁片构成，电磁铁吸附导磁片形成夹持工件的夹持力；所述气压式工件夹持装置为托盘上安装的负压吸盘，可吸附工件紧贴托盘一同运动。三根尖锐的短针，用以在托盘上固定工件。这是一种机械式固定装置的方案，也是最简单的方案。托盘与工件都是第三电机的负载，所以要求机构重量轻，否则电机负载加重。托盘带动工件旋转，所以托盘本身要便于旋转。即使用电磁式、气压式设计，也要便于旋转。“滚边运动”是精度相当高的运动，因此工件需要在托盘上准确定位，并精确跟随运动，对于臂章这类多层且有点硬度的工件，短针方案可以达到要求。如果是柔软的工件，气压式方案可能比较适合。根据工件特点，可以将机械式、电磁式、气压式方案组合应用。

为了精确控制工件边缘曲线在每一针位点与锁边机送布运动直线相切，实现工件的“滚边运动”，工件在托盘上不仅要固定，而且要定位，定位的含义是工件的几何中心点或指定的工件中心点与托盘轴心重合，这一点相当于基准点，对于保证锁边图形正确无误非常重要。

所述的第一电机4、第二电机1、第三电机8为步进电机、直流永磁电机或交流伺服电机中的一种或几种组合。

所述微控制器15还连接有设置在锁边机上的主轴传感器16、锁边机踏板开关的信号发生器17、定位传感器18、启动/停止开关19以及人机界面20。所述主轴传感器16为光电编码器、霍尔编码器、接近开关等的一种或多种；所述信号发生器17为微控制器产生的锁边机踏板开关的模拟信号。

为了与锁边机同步运动，必须与锁边机有必要的接口。其一是主轴编码器输入，有了主轴编码器就知道机针位置；其一是踏板信号输出，通过踏板信号可以控制锁边机的启动、停止、加速、减速。目前的锁边机多由脚踏板控制电机速度，其控制原理是一个霍尔元件，脚踏板连接的磁性元件随着踏板位置不同，与霍尔元件距离变化，则霍尔元件输出一个斜坡信号。锁边机控制器根据这个斜坡信号调整电机速度。本技术方案是由微控制器直接输出相应的模拟信号，取代踏板信号，这样可以间接控制锁边机的启停和加速减速。在机械手装置启动工作后，不需要人工踩踏板控制锁边机车速，同步控制机构可以控制锁边机为合适的速度。

缝纫机类产品，当机针进入工件时，工件应保持静止，否则容易拉断机针。因此，必须在机针离开工件时，才能控制工件移动。这就是与锁边机同步运动的含义。本装置是锁边机的辅助装置，也必须遵守这个规定，因此需要同步控制器，一方面通过主轴编码器感知机针位置，一方面通过踏板信号控制锁边机速度。图中a所指即为与锁边机的控制接口。

实施例2

参照图5所示，与实施例1不同之处在于，托盘11相对第二平台10有少许凸出，更有利于与锁边机配合。臂章类产品尺寸不是很小，而丝织胸徽、丝织帽徽等类产品尺寸更小，这时就更需要托盘靠近锁边机，这种凸出的结构比较有利。

臂章锁边是臂章类产品的最后一道工序，对外观的要求很高，因此用智能机械手操作会比手工操作更符合要求。在服装服饰加工中有许多工件需要锁边。本机械手的工作原理适用所有工件的锁边加工要求：例如服装加工的衣片就需要比较大型的工作平台及托盘，并且要有适合工件特点的固定工件的装置；例如皮革制品可能工件的厚度和重量增加，也需要有适合这些工件特点的固定工件的装置；虽然本发明的实施例是针对臂章类工件的锁边加工作出，但是本发明的技术方案可以应用于所有工件的锁边加工，只要针对不同工件的特点设计与之相适应的托盘及固定装置，并使托盘带动工件作与锁边机同步的间歇滚边运动，即可实现机械手锁边操作。甚至一些不是锁边机的机械装置也可能符合“滚边运动”规律，由此凡控制工件作“滚边运动”以适应加工的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种工件锁边机械手装置，其特征在于：包括沿X轴移动的第一平台（5），第一平台（5）上设有沿Y轴移动的第二平台（10），第二平台（10）上水平设置有一托盘（11），所述托盘（11）可绕其中心旋转，托盘（11）上设置有工件夹持装置，所述第一平台（5）两侧连接有一对第一导轨（13），第一平台（5）底部连接有第一同步带（7），所述第一同步带（7）由第一电机（4）驱动；所述第一平台（5）上设置有一对第二导轨（9），第二导轨（9）与所述第一导轨（13）正交设置，第二导轨（9）上连接有所述第二平台（10），第二平台（10）上连接有一支架（14），支架（14）一侧连接有推杆导轨（12），所述推杆导轨（12）中部连接有推杆（3），推杆（3）另一端连接在第二同步带（2）上，所述第二同步带（2）由第二电机（1）驱动；所述支架（14）上连接有第三电机（8），第三电机（8）通过第三同步带（6）驱动所述托盘（11）；所述第一电机（4）、第二电机（1）和第三电机（8）连接有微控制器（15），所述工件夹持装置包括机械式、电磁式或气压式中的一种或多种，所述机械式工件夹持装置为至少三根尖锐短针，在托盘上呈三角形分布，短针刺破工件，从而固定并把持工件；所述的电磁式工件夹持装置为托盘上安装的电磁铁及工件上方的导磁片构成，电磁铁吸附导磁片形成夹持工件的夹持力；所述气压式工件夹持装置为托盘上安装的负压吸盘，可吸附工件紧贴托盘一同运动。

2.根据权利要求1所述的工件锁边机械手装置，其特征在于：所述的第一电机（4）、第二电机（1）、第三电机（8）为步进电机、直流永磁电机或交流伺服电机中的一种或几种组合。

3.根据权利要求1所述的工件锁边机械手装置，其特征在于：所述托盘（11）外缘小于工件外缘至少一个锁边的宽度。

4.根据权利要求1所述的工件锁边机械手装置，其特征在于：所述微控制器（15）还连接有设置在锁边机上的主轴传感器（16）、锁边机踏板开关的信号发生器（17）、定位传感器（18）、启动/停止开关（19）以及人机界面（20）。

5.根据权利要求4所述的工件锁边机械手装置，其特征在于：所述主轴传感器（16）为光电编码器、霍尔编码器、接近开关中的一种或多种；所述信号发生器（17）为微控制器产生的锁边机踏板开关的模拟信号。