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數控服裝裁剪機的系統設計
摘要：目前國內服裝生產(chǎn)企業(yè)采用的裁剪方式通常還是手工裁剪或者是半自動(dòng)設備裁剪，這些方式不僅工作效率低，而且布料利用率很低，數控服裝裁剪機作為一種專(zhuān)用的數控機床，自動(dòng)化程度高，裁剪數讀快，利用率高，所以針對數控服裝裁剪機的加工特點(diǎn)，圍繞市場(chǎng)調研提出的性能要求，對服裝裁剪機數控系統的硬件、軟件總體方面進(jìn)行設計，為后續軟件控制系統的開(kāi)發(fā)奠定基礎。
關(guān)鍵詞：服裝裁剪機;自動(dòng)化;控制系統
一、引言
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展變化，機電一體化的進(jìn)程推進(jìn)，人工成這的增加，產(chǎn)品效率的提高迫在眉睫，自動(dòng)化系統應運而生。這課題設計的是以工業(yè)控制計算機為核心的數控服裝裁剪機控制系統，并由多軸運動(dòng)控制卡實(shí)現X、Y和轉刀同步運動(dòng)。此外，控制機構還要實(shí)現裁刀切割速度的自動(dòng)控制、自動(dòng)磨刀機構的控制以及真空吸附控制等�？刂栖浖幊滩捎肰C語(yǔ)言，系統不僅具有文件管理，CAD數據讀取，繪圖，加工跟蹤，運動(dòng)控制等功能，而且還能優(yōu)化裁剪路徑。
這控制系統的研制成功，將在服裝裁剪機的開(kāi)發(fā)道路上掃除一重要障礙。配合高效的機械結構就能設計出一臺真正意義上服裝裁剪機。而這種設備的研發(fā)成功，將對服裝行業(yè)自動(dòng)化設備的技術(shù)創(chuàng )新產(chǎn)生帶動(dòng)作用，會(huì )大大增加服裝行業(yè)生產(chǎn)中的高科技含量，為服裝高效率、高精度生產(chǎn)提供可靠的保障，進(jìn)一步幫助服裝行業(yè)打造服裝品牌，擴大產(chǎn)業(yè)規模，為 “用高科技改造傳統行業(yè)”做出重大貢獻。
二、數控裁剪機的設計要求
無(wú)論設計什么樣的機構或者系統結構都要滿(mǎn)足一定的設計要求，這樣才能達到該機構或系統結構的性能，為了使裁剪機具有高效率，高精度的特性， 設計的數控裁剪機滿(mǎn)足的設計要求如下：
(1)自動(dòng)進(jìn)給布料：由于是大批量的，不間斷的的裁剪，進(jìn)出布料的速度和方向的準確是提高工作效率的前提;
(2)快速，操作簡(jiǎn)單：服裝廠(chǎng)的服裝裁剪量很大，需要較高的工作效率;同時(shí)對操作工人的技能要求較低，通過(guò)簡(jiǎn)單培訓，即能上崗。
(3)連續裁剪：為了實(shí)現系統的自動(dòng)化，節省工作時(shí)間，提高工作效率，連續性裁剪可以滿(mǎn)足工作需要。
(4)安全性可靠：機器的安全性是設計者設計時(shí)必須考慮的重要因素，只有可靠安全的設備才能投入生產(chǎn)。
(5)經(jīng)濟性：在保證控制系統性能的前提下，盡可能的降低成本，提高性?xún)r(jià)比。
三、系統設計
(1)系統概述。數控裁剪機設備是設計了一個(gè)自動(dòng)化的機械裝置。通過(guò)對服裝裁剪機傳動(dòng)機構的研究，確定傳動(dòng)方式，選擇合適的運動(dòng)控制器、伺服系統等設備，選擇開(kāi)放式數控系統作為服裝裁剪機的控制系統，已達到提高工作效率的效果。我們主要研究系統運動(dòng)控制和傳動(dòng)機構，該機構主要是對裁剪布料方式的不同所需要的不同的機械刀位置進(jìn)行數控定位，在前后左右上下六個(gè)方位采取典型的數控機床閉環(huán)控制進(jìn)給系統動(dòng)，它主要由位置比較，放大元件、驅動(dòng)單元、機械傳動(dòng)裝置和檢測反饋元件等幾部分組成。數控服裝裁剪機的進(jìn)給系統主要包括橫梁在機床上的運動(dòng)(X方向)和機頭在橫梁上的運動(dòng)(Y方向)。
下面將主要介紹傳動(dòng)機構及其運動(dòng)。
(2)轉刀結構。衣料的裁剪路徑很少是筆直的直線(xiàn)，多事由不規則的折線(xiàn)和曲線(xiàn)組成。所以我么們在用機械刀進(jìn)行切割的過(guò)程中采用齒輪傳動(dòng)以配合X、Y方向上的運動(dòng)實(shí)現轉向切割，從而處理了路徑上的拐角和曲線(xiàn)切割[3]。
(3)裁床平面運動(dòng)結構[1]。裁剪機在裁床平面上的運動(dòng)包括X和Y方向上的運動(dòng)，根據對服裝裁剪機性能的分析，以及對伺服電機的參數要求，我們選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的伺服電機[8]作為服裝裁剪機控制系統3軸的進(jìn)給驅動(dòng)，其中X、Y軸驅動(dòng)源選擇三菱的型號HF-KP73的交流伺服電機，其額定功率為750W。X像由電機6驅動(dòng)安裝在電機軸上的同步帶輪5，通過(guò)X向同步齒輪帶7驅動(dòng)橫梁8，使Y向橫梁總成和機頭裝置在X方向上運動(dòng)。Y向運動(dòng)由Y向電機2驅動(dòng)安裝在電機軸上的同步帶輪3，通過(guò)Y向同步齒輪帶4驅動(dòng)機頭在Y方向上運動(dòng)[7]。
(4)機頭起落與刀片振動(dòng)結構[2]。機頭落到工作通過(guò)及頭部分的下移，是的裁剪工作是機頭與布料指教的距離最短，同時(shí)下移壓盤(pán)輕輕壓主布料，該動(dòng)作由氣缸完成。刀片切割機構由偏心輪個(gè)連桿組成曲柄滑塊刀片振動(dòng)機構，刀片振動(dòng)由直流電機將回轉運動(dòng)傳遞給偏心輪，通過(guò)連桿和萬(wàn)向刀頭滑塊將回轉運動(dòng)變?yōu)樯舷峦鶑椭本�(xiàn)運動(dòng)，刀片切割的振動(dòng)頻率為振動(dòng)電機的轉速，刀片振幅由偏心距決定[2]。
(5)工作流程。1)首先將布料鋪在工作平臺上;2)然后進(jìn)行裁剪前準備，包括參數設定，機器回零等;3)接著(zhù)計算機讀取DXF文件，提取有用信息，轉換成標準的G代碼[3]格式保存;4)根據獲取的信息，在窗口界面繪制圖形，以便讓操作員直觀(guān)地了解裁剪的樣片;5)啟動(dòng)裁剪，自動(dòng)讀取保存的G代碼格式，并逐條進(jìn)行裁剪加工;6)裁剪完成后，系統自動(dòng)回零。
四、結論
通過(guò)各個(gè)機構巧妙的組裝在一起，即得到能滿(mǎn)足設計需要的數控裁床的整體結構[1]�，F實(shí)之中還沒(méi)有數控程度、自動(dòng)化程度如此高的裁剪機，作品在這個(gè)方向上進(jìn)行了創(chuàng )新和改造，結果表明目前這個(gè)產(chǎn)品的切實(shí)可行的。通過(guò)進(jìn)紙機構將需要的布料傳送到傳送機構上，然后執行編程中的復位程序，在此基礎上，根據需要的不同，伺服驅動(dòng)機構定位到指定的裁剪位置，然后裁剪機構開(kāi)始運行，在預先指定的裁剪方向和坐標，完成一系列的裁剪工作。每完成一套裁剪工作，可以根據下一批布料所需裁剪方向或者大小的不同對程序進(jìn)行相關(guān)調整，繼而自動(dòng)的完成一批批服裝裁剪工作。憑借整體機構運行的高效率以及安全簡(jiǎn)單可靠的操作要求，數控裁剪機能夠滿(mǎn)足絕大部分服裝廠(chǎng)需要的服裝裁剪要求。這裁剪機的設計將機械機構，電機及傳感器等知識進(jìn)行相關(guān)融合。在實(shí)質(zhì)上是做到了節約勞動(dòng)力，提高效率為目標的一種數控機電一體化裝置。
參考文獻：
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