一种自动化包边机及其包边方法

摘要

本申请涉及一种自动化包边机及其包边方法，其包括工作台，工作台上设置有多个工作区，工作区包括校位区、缝纫区和出料区，工作台上设置有上料装置、用于将上料装置内的待包边件转运到校位区的转运装置、用于调整校位区中待包边件姿态的校位装置、用于水平移动待包边件并驱使待包边件转动的多轴机械臂、用于对缝纫区中待包边件进行包边并引出线头的缝纫机、以及用于将缝纫区中待包边件的线头裁断的裁线装置；缝纫机上包括设置于工作台上的机体和设置于机体上的缝纫头，多轴机械臂转动缝纫区中的待包边件以使得缝纫头相对于待包边件的边缘移动。本申请具有加工效率并提高加工品质的效果。

说明书

技术领域

本申请涉及自动化的领域，尤其是涉及一种自动化包边机及其包边方法。

背景技术

目前，在生产鞋垫等裁片时，往往会对裁片进行包边处理，以遮蔽裁片边部的毛糙或不平整，在使用缝纫机进行包边时，需要使用缝纫机在裁片的边缘缝上致密的针线。

在实际操作过程中，需要工人进行手工缝纫，其步骤包括：从篮筐中拿取裁片、将裁片放置在缝纫机上、依靠目测的方式推动裁片的边缘在缝纫机的缝纫头下移动直至完成一圈→剪断裁片的包边线头→将已包边件放入收集筐。

往往需要一边对折一边推行，容易手忙脚乱的同时，也难以保证缝合时的质量，还会浪费很多时间，使生产效率较为低下。

针对上述中的相关技术，发明人认为，该方案依赖于人工，加工效率较低且加工品质难以保证。

发明内容

为了提高加工效率并提高加工品质，本申请提供一种自动化包边机及其包边方法。

第一方面，本申请提供的一种自动化包边机，采用如下的技术方案：

一种自动化包边机，包括机架和设置于机架上的工作台，所述工作台上设置有多个工作区，所述工作区包括校位区、缝纫区和出料区，所述工作台上设置有用于储存待包边件的上料装置、用于将上料装置内的待包边件转运到校位区的转运装置、用于调整校位区中待包边件姿态的校位装置、用于水平移动待包边件并驱使待包边件转动的多轴机械臂、用于对缝纫区中待包边件进行包边的缝纫机、以及用于将缝纫区中待包边件的线头裁断的裁线装置，所述多轴机械臂用于将校位区中的待包边件移动至缝纫区；所述缝纫机上包括设置于工作台上的机体和设置于机体上的缝纫头，所述多轴机械臂转动缝纫区中的待包边件以使得缝纫头相对于待包边件的边缘移动；所述多轴机械臂还用于将缝纫区中的已包边件移动至出料区。

通过采用上述技术方案，待包边件堆叠在上料装置上，上料装置每次向转运装置提供一个待包边件，以实现持续上料。转运装置将上料装置中的待包边件转运至校位区并放下，校位装置将校位区中不确定的待包边件位姿调整至标准位姿，以使得多轴机械臂在被程序驱动而与待包边件与确定的相对姿态相固定，多轴机械臂将待包边件移动到缝纫区处，缝纫头对准待包边件的边缘并开始缝纫，多轴机械臂驱动待包边件转动，以使得缝纫头相对于待包边件的边缘移动，直至运动完整的一圈，完成包边。此时多轴机械臂再控制待包边件背离缝纫头移动，引出线头，裁线装置裁断已包边件的线头。最后，多轴机械臂将缝纫区中的已包边件移动至出料区，再开始下一段流程。综上，该装置实现了待包边件的自动化包边流程，有利于节约人工并保持产品的包边质量。

优选的，所述上料装置包括位于工作台上的上料支架、安装于上料支架上的若干限位杆、安装于限位杆之间的托持件、以及用于驱动托持件上下移动的上料驱动机构，各个所述限位杆围合形成用于容纳堆叠的待包边件的容置腔，所述容置腔在水平方向上的横截面与待包边件的外轮廓相适配，所述托持件伸入容置腔中。

通过采用上述技术方案，上料支架对限位杆起支撑作用，限位杆可以在上料支架上调整位置，形成不同形状的容置腔，以适应不同规格的待包边件。托持件伸入容置腔中，待包边件堆叠在托持件上，上料驱动机构驱动托持件上下移动以使得顶层的待包边件与转运装置相抵触，以便于转运装置抓取单个待包边件并转运。

优选的，所述上料驱动机构包括连于托持件远离容置腔的一端的连接件、穿设于连接件的螺杆、以及输出轴同轴连接于螺杆的上料电机，所述连接件在螺杆的轴向上与机架滑动连接，所述连接件在螺杆的周向上与机架相固定，所述螺杆沿限位杆的轴向设置且与连接件螺纹连接。

通过采用上述技术方案，当上料电机驱动螺杆转动时，由于连接件在螺杆的周向上与机架相固定，因此螺杆将会推动或拉动连接件，从而使得托持件在容置腔中升降。

优选的，所述转运装置包括设置于工作台上的转运支架、设置于转运支架上的转动机构、以及位于转动机构的转动末端的抓取机构，所述抓取机构包括竖向抓取气缸、以及连于竖向抓取气缸的活塞杆末端的吸附件，所述竖向抓取气缸的活塞杆朝向工作台设置。

优选的，所述转动机构包括设置于转运支架上的旋转气缸、以及连于旋转气缸输出轴的旋臂，所述旋臂的臂长方向与旋转气缸的输出轴轴向垂直，所述竖向抓取气缸设置于旋臂远离旋转气缸的一端，所述旋臂远离旋转气缸的一端在校位区和容置腔之间移动。

通过采用上述技术方案，转运支架用于安装转动机构，旋转气缸驱动旋臂转动，旋臂带动抓取机构绕转动中心进行转动。当吸附件吸附住容置腔中顶层的待包边件，此时待包边件的姿态不定，转动机构驱使抓取机构从容置腔转动至校位区，再释放待包边件，以对待包边件进行姿态调整。

优选的，所述工作台的表面光滑设置，所述多轴机械臂上设置有用于按压待包边件的执行端，所述执行端用于按压待包边件的接触面粗糙设置。

通过采用上述技术方案，当多轴机械臂的执行端抵接并按压在待包边件上时，待包边件与执行端相对固定，由于工作台的表面光滑，多轴机械臂能够方便地按压着待包边件在工作台表面滑动，而不至于发生执行端与待包边件的相对位移。

优选的，所述校位装置包括设置于工作台上的校位推动气缸、以及滑动连接于工作台的校位板，所述校位板上远离校位推动气缸的一侧设置有供待包边件嵌入的校位槽，所述校位推动气缸推动或拉动校位板以使得校位槽进入或退出校位区。

通过采用上述技术方案，当待包边件被抓取机构放置在校位区时，校位推动气缸推动校位板向待包边件移动，校位槽的侧壁与待包边件的边缘发生碰撞，直至待包边件嵌入校位槽中，即待包边件的边缘与校位槽的槽壁相贴合，此时待包边件被调整为标准位姿。

优选的，所述工作台在缝纫区设置有避让凹槽，所述裁线装置包括设置于避让凹槽内并沿避让凹槽设置的裁线剪、用于驱动裁线剪开合的张合气缸、以及用于驱动裁线剪在避让凹槽内移动的裁线推动气缸，所述裁线推动气缸推动或拉动裁线剪以使裁线剪进入或退出缝纫区。

通过采用上述技术方案，当缝纫机对待包边件完成包边并引出线头时，待包边件即成为了已包边件，此时线头经过避让凹槽的顶部，张合气缸驱动裁线剪张开，再由裁线推动气缸推动裁线剪沿避让凹槽移动，直至线头进入裁线剪的剪刀口。张合气缸驱动裁线剪合拢剪断线头，即完成了已包边件与缝纫机的分离。

优选的，所述吸附件为真空吸盘。

第二方面，本申请提供的一种自动化包边机的包边方法，采用如下的技术方案：

一种自动化包边机的包边方法，包括以下步骤：

将待包边件叠放于上料装置中；

转运装置将上料装置内的待包边件转运到工作台的校位区；

校位装置将校位区中待包边件的姿态调整至标准位姿；

多轴机械臂将校位区中的待包边件移动至缝纫区；

缝纫机对缝纫区中的待包边件进行缝纫包边，直至包边结束引出线头；

裁线装置裁断缝纫区中已包边件的线头；

多轴机械臂将缝纫区中的已包边件移动至出料区。

通过采用上述技术方案，待包边件堆叠在上料装置上，上料装置每次向转运装置提供一个待包边件，以实现持续上料。转运装置将上料装置中的待包边件转运至校位区并放下，校位装置将校位区中不确定的待包边件位姿调整至标准位姿，以使得多轴机械臂在被程序驱动而与待包边件与确定的相对姿态相固定，多轴机械臂将待包边件移动到缝纫区处，缝纫头对准待包边件的边缘并开始缝纫，多轴机械臂驱动待包边件转动，以使得缝纫头相对于待包边件的边缘移动，直至运动完整的一圈，完成包边。此时多轴机械臂再控制待包边件背离缝纫头移动，引出线头，裁线装置裁断已包边件的线头。最后，多轴机械臂将缝纫区中的已包边件移动至出料区，再开始下一段流程。综上，该装置实现了待包边件的自动化包边流程，有利于节约人工并保持产品的包边质量。

附图说明

图1是本申请实施例中一种自动化包边机的整体示意图一。

图2是本申请实施例中一种自动化包边机的整体示意图二。

图3是图1中A处的放大图。

附图标记说明：

1、机架；11、工作台；111、避让凹槽；

2、工作区；21、校位区；22、缝纫区；23、出料区；

3、上料装置；31、上料支架；32、限位杆；321、容置腔；33、托持件；34、上料驱动机构；341、连接件；342、螺杆；343、上料电机；

4、转运装置；41、转运支架；42、转动机构；421、旋转气缸；422、旋臂；43、抓取机构；431、竖向抓取气缸；432、吸附件；

5、校位装置；51、校位推动气缸；52、校位板；521、校位槽；

6、多轴机械臂；61、执行端；

7、缝纫机；71、机体；72、缝纫头；

8、裁线装置；81、裁线剪；82、张合气缸；83、裁线推动气缸。

具体实施方式

以下结合附图1-3，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种自动化包边机。参照图1和图2，该自动化包边机包括机架1和设置于机架1上的工作台11，工作台11上设置有多个工作区2，在本实施例中，工作区2共有三个且依次设置，分别为校位区21、缝纫区22和出料区23。工作台11的侧面固定安装有用于储存待包边件的上料装置3、用于将上料装置3内的待包边件转运到校位区21的转运装置4、用于调整校位区21中待包边件姿态的校位装置5、用于在相邻工作区2之间水平移动待包边件或已包边件并驱使待包边件或已包边件转动的多轴机械臂6、用于对缝纫区22中待包边件进行包边并引出线头的缝纫机7、以及用于将缝纫区22中待包边件的线头裁断的裁线装置8。

参照图1和图2，上料装置3包括位于工作台11侧面的上料支架31、安装于上料支架31上的若干限位杆32、安装于限位杆32之间的托持件33、以及用于驱动托持件33上下移动的上料驱动机构34，上料支架31呈板状设置，其顶面阵列设置有若干螺纹孔。限位杆32通过螺纹孔与上料支架31螺纹连接，根据待包边件的不同，可以调整限位杆32在上料支架31上的位置，以与待包边件的轮廓相适配。各个限位杆32围合形成用于容纳堆叠的待包边件的容置腔321，容置腔321在水平方向上的横截面与待包边件的外轮廓相适配。托持件33可以为方杆状或板状设置，在本实施例中托持件33为方板状，且一端伸入容置腔321中。

上料驱动机构34包括连接件341、螺杆342、以及输出轴同轴连接于螺杆342的上料电机343，连接件341一体连接于托持件33远离容置腔321的一端，在本实施例中，连接件341和托持件33均由不锈钢材料制成。螺杆342沿限位杆32的轴向设置，穿设于连接件341且与连接件341螺纹连接。连接件341整体呈方块设置，一侧抵接于机架1的侧面，且在螺杆342的轴向上与机架1滑动连接。由于连接块为方块，因此连接件341在螺杆342的周向上与机架1相固定。当上料电机343驱动螺杆342转动时，螺杆342将会推动或拉动连接件341，从而使得托持件33在容置腔321中升降，以使得顶层的待包边件与转运装置4相抵触，以便于转运装置4抓取单个待包边件并转运。

转运装置4包括设置于工作台11上的转运支架41、设置于转运支架41上的转动机构42、以及位于转动机构42的转动末端的抓取机构43。

转动机构42包括设置于转运支架41上的旋转气缸421、以及连于旋转气缸421输出轴的旋臂422，旋臂422的臂长方向与旋转气缸421的输出轴轴向垂直，抓取机构43设置于旋臂422远离旋转气缸421的一端，旋臂422远离旋转气缸421的一端在校位区21和容置腔321之间移动。抓取机构43包括竖向抓取气缸431、以及连于竖向抓取气缸431的活塞杆末端的吸附件432，竖向抓取气缸431固定于旋臂422远离旋转气缸421的一端，竖向抓取气缸431的活塞杆朝向工作台11设置。在本实施例中，吸附件432为真空吸盘。当吸附件432吸附住容置腔321中顶层的待包边件，此时待包边件的姿态不定，转动机构42驱使抓取机构43从容置腔321转动至校位区21，再释放待包边件，以对待包边件进行姿态调整。

多轴机械臂6具有多自由度，其上设置有用于按压待包边件的执行端61，执行端61能够在垂直于工作台11顶面的方向上升降，能够在工作台11顶面沿横向或纵向移动，也能够绕工作台11顶面的法线转动。在使用过程中，多轴机械臂6能够将校位区21中的待包边件移动至缝纫区22，也可以将缝纫区22中的已包边件移动至出料区23。在本实施例中，工作台11的表面光滑设置，执行端61用于按压待包边件的接触面粗糙设置。当多轴机械臂6的执行端61抵接并按压在待包边件上时，待包边件与执行端61相对固定，由于工作台11的表面光滑，多轴机械臂6能够方便地按压着待包边件在工作台11表面滑动，而不至于发生执行端61与待包边件的相对位移。

校位装置5包括设置于工作台11上的校位推动气缸51、以及滑动连接于工作台11的校位板52，校位板52上远离校位推动气缸51的一侧设置有供待包边件嵌入的校位槽521，校位推动气缸51推动或拉动校位板52以使得校位槽521进入或退出校位区21。当待包边件被抓取机构43放置在校位区21时，校位推动气缸51推动校位板52向待包边件移动，校位槽521的侧壁与待包边件的边缘发生碰撞，直至待包边件嵌入校位槽521中，即待包边件的边缘与校位槽521的槽壁相贴合，此时待包边件被调整为标准位姿。

参照图2和图3，缝纫机7上包括设置于工作台11上的机体71和设置于机体71上的缝纫头72，多轴机械臂6将待包边件移动到缝纫区22处，缝纫头72对准待包边件的边缘并开始缝纫，多轴机械臂6驱动待包边件转动，不断地调整待包边件的位姿，以使得缝纫头72相对于待包边件的边缘移动，直至运动完整的一圈，完成包边。此时多轴机械臂6再控制待包边件背离缝纫头72移动，引出线头。

工作台11在缝纫区22设置有避让凹槽111，裁线装置8包括设置于避让凹槽111内并沿避让凹槽111设置的裁线剪81、用于驱动裁线剪81开合的张合气缸82、以及用于驱动裁线剪81在避让凹槽111内移动的裁线推动气缸83，裁线推动气缸83推动或拉动裁线剪81以使裁线剪81进入或退出缝纫区22。当缝纫机7对待包边件完成包边并引出线头时，待包边件即成为了已包边件，此时线头经过避让凹槽111的顶部，张合气缸82驱动裁线剪81张开，再由裁线推动气缸83推动裁线剪81沿避让凹槽111移动，直至线头进入裁线剪81的剪刀口。张合气缸82驱动裁线剪81合拢剪断线头，即完成了已包边件与缝纫机7的分离。

最后，多轴机械臂6按压着待包边件从缝纫区22移动到出料区23，即实现了下料过程，从而准备开始下一个循环。

本申请实施例还公开一种自动化包边机的包边方法。该包边方法包括以下步骤：

S1.将待包边件叠放于上料装置3中；

S2.转运装置4将上料装置3内的待包边件转运到工作台11的校位区21；

S3.校位装置5将校位区21中待包边件的姿态调整至标准位姿；

S4.多轴机械臂6将校位区21中的待包边件移动至缝纫区22；

S5.缝纫机7对缝纫区22中的待包边件进行缝纫包边，直至包边结束引出线头；

S6.裁线装置8裁断缝纫区22中已包边件的线头；

S7.多轴机械臂6将缝纫区22中的已包边件移动至出料区23。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。