CN204417803U - 多旋转轴心锁边机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多旋转轴心锁边机械手，由可在平面直角坐标系位移的工作平台及固定在工作平台上的旋转电机、托盘、同步控制机构组成，所述托盘通过托盘离合装置活动连接在所述旋转电机上；托盘离合装置接合时，所述旋转电机连接托盘并直接驱动托盘旋转；托盘离合装置分离时，旋转电机与托盘分离，托盘不随旋转电机及工作平台运动；所述控制机构可控制托盘上的工件与锁边机同步运动，作锁边要求的三维滚边运动。把现有的只能人工完成的工作实现了机械手完成，可以更优化地处理长大类工件的锁边，例如衣片、袖片、裤片等，同时橡胶磁片吸附式固定工件的方式，适合薄型衣料的平展固定，解决了服装自动化生产中一个关键工序的自动化。

Description

多旋转轴心锁边机械手

技术领域

本实用新型涉及纺织机械领域中的服装服饰加工机械领域，具体而言，涉及一种多旋转轴心锁边机械手。

背景技术

服装服饰加工中经常要用到锁边工序。例如服装加工中的衣片锁边，主要防止衣片散口；而服饰类产品中的臂章，锁边线迹是产品外观的重要组成部分。

虽然电脑控制的自动机械越来越多地取代人工操作，但是在锁边工序，还没有可替代人工的自动机械。

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。

实用新型人针对锁边需要的滚边运动，已经提出了一种工件锁边机械手的技术方案，该方案由三个电机共同驱动托盘，托盘围绕托盘轴心作旋转运动，同时可在XY平面直角坐标系中平移，由此实现了锁边机械手需要的三维滚边运动。这一技术方案比较适合小型工件，例如臂章、帽徽、胸标等，对于长大型的工件，例如服装加工中的衣片、袖片、裤片等，由于旋转轴心离工件顶端的直线距离比较远，在加工远端小半径的弧线时，托盘轴心需要有较大的位移量，这对于高速锁边是不利的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种多旋转轴心锁边机械手。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种多旋转轴心锁边机械手，由可在平面直角坐标系位移的工作平台及固定在工作平台上的旋转电机、托盘、同步控制机构组成，所述托盘通过托盘离合装置活动连接在所述旋转电机上；

托盘离合装置接合时，所述旋转电机连接托盘并直接驱动托盘旋转，同时所述托盘随所述工作平台一同运动由此形成三个自由度；

托盘离合装置分离时，旋转电机与托盘分离，托盘不随旋转电机及工作平台运动，托盘可取下更换；

还包括托盘初始定位装置，所述托盘上设置有工件固定装置以固定工件；

所述控制机构可控制托盘上的工件与锁边机同步运动，作锁边要求的三维滚边运动。

进一步的，所述托盘离合装置可为电磁式、气压式或电磁气压复合式。

优选的，所述电磁式托盘离合装置包括一电磁铁，电磁铁底部为绝缘板，绝缘板中心连接在所述旋转电机的主轴上，绝缘板中心周围贴有一对环形引出线，所述的环形引出线分别与引脚座上的一对引脚铜片接触；所述电磁铁顶部的顶板边缘均匀开设有多个滚珠孔，所述的滚珠孔内设置有滚珠，滚珠底部连接有弹簧，所述的弹簧轴向设置在所述电磁铁内，所述顶板上方连接有托盘；所述引脚座固定在所述旋转电机上。

优选的，所述托盘底面有导磁材料，所述工件固定装置为橡胶磁片；所述滚珠与所述弹簧是非导磁材料。

进一步的，气压式托盘离合装置为旋转电机主轴端连接负压吸盘及气管，气管通过电磁阀连接负压气源，当电磁阀通时，负压通过气管、吸盘吸附托盘为合状态，当电磁阀断时，吸盘与托盘为离状态。

进一步的，所述托盘底面装有标识编码，用于标识不同品种、不同号型的托盘，并且所述工作平台上装有读取器，可以读取标识编码的信息。

本实用新型的有益效果是：

1、把现有的只能人工完成的工作实现了机械手完成，可以更优化地处理长大类工件的锁边，例如衣片、袖片、裤片等，同时橡胶磁片吸附式固定工件的方式，适合薄型衣料的平展固定，解决了服装自动化生产中一个关键工序的自动化。

2、滚珠用于形成与托盘之间的间隙，又可以在电机运动的时候减小与托盘的阻力。

3、滚珠的作用是形成间隙并减小摩擦。滚珠与弹簧是非导磁材料，以防止滚珠与弹簧磁化而失效。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型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实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为电磁式托盘离合装置结构示意图1；

图2为电磁式托盘离合装置结构示意图2；

图3为托盘及托盘离合装置连接关系示意图；

图4为工件固定示意图；

图5为多旋转轴心锁边机械手的控制方法示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

参照图3所示，一种多旋转轴心锁边机械手，由可在平面直角坐标系位移的工作平台及固定在工作平台上的旋转电机1、托盘10、同步控制机构组成，所述托盘10通过托盘离合装置5活动连接在所述旋转电机1上。

托盘离合装置5接合时，所述旋转电机1连接托盘10并直接驱动托盘10旋转，同时所述托盘10随所述工作平台一同运动由此形成三个自由度。托盘离合装置5分离时，旋转电机1与托盘10分离，托盘不随旋转电机1及工作平台运动，托盘10可取下更换。

还包括托盘10初始定位装置，所述托盘10上设置有工件固定装置以固定工件。所述控制机构可控制托盘10上的20工件与锁边机同步运动，作锁边要求的三维滚边运动。

所述托盘离合装置5可为电磁式、气压式或电磁气压复合式。

参照图1、图2所示，所述电磁式托盘离合装置包括一扁圆柱体的电磁铁51，电磁铁51底部为绝缘板8，绝缘板8中心连接在所述旋转电机1的主轴上，绝缘板8中心周围贴有一对环形引出线4，所述的环形引出线4分别与引脚座2上的一对引脚铜片3接触；所述电磁铁51顶部的顶板9边缘均匀开设有多个滚珠孔91，所述的滚珠孔91内设置有滚珠6，滚珠6底部连接有弹簧7，所述的弹簧7轴向设置在所述电磁铁51内，所述顶板9上方连接有所述托盘；所述引脚座2固定在所述旋转电机1上。所述绝缘板8和所述顶板9为与所述圆柱体底面、顶面相对应的圆形。滚珠6用于形成与托盘之间的间隙，又可以在电机运动的时候减小与托盘的阻力。在电磁铁51通电吸合托盘时，滚珠6被压回滚珠孔91内；在电磁铁51失电时，滚珠6被弹顶出滚珠孔91，形成与托盘底面的间隙，并减小摩擦。托盘10底面有导磁材料，所述工件固定装置为橡胶磁片。所述滚珠6与所述弹簧7是非导磁材料，以防止滚珠6与弹簧7磁化而失效。

参照图3所示，托盘10要按照工件20外形制作，略空出锁边位置。这是因为服装类工件常为单片锁边，主要是防止裁剪后的衣料边沿散口，单片衣料不容易把持，托盘按工件外形制作，把持工件的效果较好。托盘20可用轻质的三合板，塑料板等制作，有一定强度即可。托盘20底面覆盖一层导磁材料制成的薄膜，这样托盘离合装置5的电磁铁51可以吸附托盘一同运动。导磁薄膜可以用成品软磁片，或者用含有导磁材料的浆料涂覆。所述托盘底面装有标识编码30，用于标识不同品种、不同号型的托盘，并且所述工作平台上装有读取器，可以读取标识编码30的信息。

参照图4所示，服装类工件20如衣片、袖片、裤片与服饰类工件不同，不但外形尺寸很大，而且不是规则对称图形，特别是衣料可能很轻薄、光滑、柔软，因此把持工件的固定方式必须要有适合衣料特点的设计。本实用新型解决此问题的方案是用大面积的橡胶磁片40。橡胶磁片40是永磁材料，充磁以后具有磁性。托盘10是导磁材料制作的，橡胶磁片40可以平展地吸附于托盘10之上。将橡胶磁片40按略小于工件外形轮廓裁出，中间适当挖空以减轻重量，即制成本工件固定装置。

作为另一种实施例，气压式托盘离合装置为旋转电机主轴端连接负压吸盘及气管，气管通过电磁阀连接负压气源，当电磁阀通时，负压通过气管、吸盘吸附托盘为合状态，当电磁阀断时，吸盘与托盘为离状态。

一种多旋转轴心锁边机械手的控制方法，在一个锁边图形的加工过程中可以选择一个以上的点作为旋转轴心，对于所述的每一个旋转轴心都可以建立相应的XYZ平面三维坐标系及三个旋转电机在此坐标系中对应的控制参量；可以用微移滚边运动的方式在锁边机不停机的情况下从一个旋转轴心过渡到另一个旋转轴心。

所述的XYZ平面三维坐标系按下述方式建立：

建立一个平面直角坐标系XOY，O为原点，一个以Z为极点的极坐标系叠加在XOY上，并可在XOY上移动，由此建立平面三维坐标系XYZ，其中X、Y与XOY中的定义相同，Z为极坐标的极点，极轴为X方向，W为极角，逆时针方向为正，在本装置中Z即为旋转电机的轴心线与图形平面的交点；

锁边工件A的图形A为封闭曲线或不封闭曲线，在图形A内定义点Mi为旋转轴心点Mi，i=1， 2， 3， ...， n，为自然数序列，表示多个旋转轴心点；

把图形A移入XYZ并使其中一个Mi与Z重合，则总可以找到坐标Z（X，Y，W）使得图形A的曲线上的一点P与原点O重合，且满足Y为曲线的切线，所述Mi与Z重合的含义就是移动旋转电机使得电机轴心线经过Mi点并吸合离合装置使得Mi点成为此时的旋转轴心；

从P0点出发，依次P1、P2、… 、Pn，当P0、P1、P2、… 、Pn在图形A的曲线上顺序排列，即构成锁边所需缝迹，所对应的Z0（X0，Y0，W0），Z1（X1，Y1，W1），Z2（X2，Y2，W2），… ，Zn（Xn，Yn，Wn）即为锁边机械手所需的滚边运动的三维坐标，P1到P0的弧长为针距t，同样P2到P1也为t，可表示为ΔPi = t，则对应的表示有ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi）为滚边运动时三维坐标的变化量，ΔXi，ΔYi，ΔWi 即对应锁边机械手在以此Mi为旋转轴心时锁边缝纫过程中三个电机各自的位移量；

所述的微移滚边运动方式为单针微移滚边：

1）在机针进入布料时松开离合装置；

2）轴心移动到下一针位的X、Y位置；

3）吸合离合装置；

4）在机针出布料时，带动工件旋转完成对应的ΔWi；

5）循环执行1）- 4）。

所述的微移滚边运动方式为多针微移滚边：

1）在机针进入布料时松开离合装置；

2）轴心移动到下个多针微移的X、Y位置；

3）吸合离合装置；

4）在机针出布料时，带动工件旋转完成对应的ΔWi；

5）以此为旋转轴心完成多针中余下针的滚边运动；

6）循环执行1）- 5）。

实施例：图5为一个袖片的锁边图形，因为是长形工件，如果在图形中间定义一个旋转中心，则此中心到图形A点、B点的距离都比较远，在加工A角、B角这样弧半径很小的尖角时，每一针轴心都会有较大的位移量。例如尖角半径为3mm，旋转中心到尖角的距离为273mm，若锁边针距为0.2mm，则旋转中心每针的位移量为18mm。由于配合锁边机的移动是一种间歇移动，只能在机针出布料的间隙移动工件，如果位移量过大，就只能减低锁边机速度。例如本例18mm位移量的情况，若以3mm为高速极限位移量，则要降低速度到1/6才能适应，这显然很影响工效。优化的方案是多中心。如图示M1、M2是二个旋转中心，M1离A点较近，M2离B点较近，在加工图形上部时，用M1为旋转中心，在加工图形下部时，用M2为旋转中心，避免了过大的轴心位移量，显然是比较优化的解决方案。问题是在一个连续加工过程中，如何从M1切换到M2。

有了电机轴与托盘之间的离合装置，轴与托盘不再是固定连接，可以按照需要选择连接点，比如从M1变化到M2，一种方法是：

锁边机停车，在M1点松开离合装置；

移动电机轴心到M2位置，调整参数为新的三维坐标，吸合离合装置；

锁边机开车，执行以M2为旋转中心的滚边运动。

这种方法的缺点是锁边机要短暂停车，以切换新的旋转中心。

还可以有一种每针或数针切换一次连接点的方案，称作微移滚边方案：在机针进入布料时松开离合装置，轴心移动到下一针位需要的位置，吸合离合装置，此时机针出布料，旋转工件到下一针需要的位置，以此循环。在这种微移滚边运动方式下，轴心不再是一个固定的点，而是由每一针或数针微小移动形成的一段轨迹。相应的，可以称固定旋转轴心的滚边方式为固定滚边。利用微移滚边运动方式，可以实现从M1到M2的不停车切换。

如图，R是弧AB的圆心，R与M1的连线交弧AB于C，R与M2的连线交弧AB于E，如下的加工方案：

以M1为轴心的固定滚边方式加工弧AC段；

以微移滚边方式加工弧CD段，此时轴心从M1微移到X1；

微移轴心到X2；

以微移滚边方式加工弧DE段，此时轴心从X2微移到M2；

以M2为轴心的固定滚边方式继续加工。

此方案中，RM1=RX1，RX2=RM2，在计算轨迹时比较容易，也比较容易理解微移过程，但是步骤3）的微移距离略大。

在具体实施中可以按平滑曲线直接从M1微移到M2，如图中弧M1M2。

在工程实践中，电磁铁高频率吸合/释放是不容易实现的，因此微移滚边方式也需要降速。或者采用多针微移，以减少电磁铁吸合/释放频率。

M1及M2位置的选择也很重要，因为尖角的影响大，应该尽量靠近尖角。本例袖片有4个尖角，如果选择4个点作为旋转中心会有更好的效果。

本实用新型提出了一种技术上的解决方案，用以优化地应对几何尺寸较大的工件。对于一个具体的工件，应按照图形的特点，选择合适的旋转中心数量及位置，并制定从一个中心到下一个中心的切换方案，可以是停车切换，也可以是单针或多针微移滚边切换。

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

Claims (6)

1.一种多旋转轴心锁边机械手，由可在平面直角坐标系位移的工作平台及固定在工作平台上的旋转电机（1）、托盘（10）、同步控制机构组成，其特征在于：所述托盘（10）通过托盘离合装置（5）活动连接在所述旋转电机（1）上；

托盘离合装置（5）接合时，所述旋转电机（1）连接托盘（10）并直接驱动托盘旋转，同时所述托盘（10）随所述工作平台一同运动由此形成三个自由度运动；

托盘离合装置（5）分离时，旋转电机（1）与托盘（10）分离，托盘（10）不随旋转电机（1）及工作平台运动，托盘（10）可取下更换；

还包括托盘（10）初始定位装置，所述托盘（10）上设置有工件固定装置以固定工件；

所述控制机构可控制托盘（10）上的工件（20）与锁边机同步运动，作锁边要求的三维滚边运动。

2.根据权利要求1所述的多旋转轴心锁边机械手，其特征在于：所述托盘离合装置（5）可为电磁式、气压式或电磁气压复合式。

3.根据权利要求2所述的多旋转轴心锁边机械手，其特征在于：所述电磁式托盘离合装置（5）包括一电磁铁（51），电磁铁（51）底部为绝缘板（8），绝缘板（8）中心连接在所述旋转电机（1）的主轴上，绝缘板（8）中心周围贴有一对环形引出线（4），所述的环形引出线（4）分别与引脚座（2）上的一对引脚铜片（3）接触；所述电磁铁（51）顶部的顶板（9）边缘均匀开设有多个滚珠孔（91），所述的滚珠孔（91）内设置有滚珠（6），滚珠（6）底部连接有弹簧（7），所述的弹簧（7）轴向设置在所述电磁铁（51）内，所述顶板（9）上方连接有所述托盘；所述引脚座（2）固定在所述旋转电机（1）上。

4.根据权利要求3所述的多旋转轴心锁边机械手，其特征在于：所述托盘（10）底面有导磁材料，所述工件固定装置为橡胶磁片；所述滚珠（6）与所述弹簧（7）是非导磁材料。

5.根据权利要求2所述的多旋转轴心锁边机械手，其特征在于：气压式托盘离合装置为旋转电机主轴端连接负压吸盘及气管，气管通过电磁阀连接负压气源，当电磁阀通时，负压通过气管、吸盘吸附托盘为合状态，当电磁阀断时，吸盘与托盘为离状态。

6.根据权利要求1所述的多旋转轴心锁边机械手，其特征在于：所述托盘底面装有标识编码，用于标识不同品种、不同号型的托盘，并且所述工作平台上装有读取器，可以读取标识编码的信息。