本發(fā)明屬于服裝生產(chǎn)自動化技術領域，涉及一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置及分離方法。

背景技術：

裁切好的布料在分離過程中，主要有以下幾種分離方式：1、氣吸式，通過負壓吸附，缺點是透氣性較好的布料無法吸附；2、粘膠式，缺點是存在耗材成本高以及粘膠會粘連在布料表面形成污染；3、摩擦分離式。

摩擦分離式目前使用更為廣泛。比如中國專利(公告號：CN104652049A，申請?zhí)枺?015100722661)公開了一種縫紉機自動布料單層分離拿取方法，在布料拿取裝置的拿取動作部件的位置上設置一個水平的粘布輪，粘布輪底部的高度略低于拿取動作部件；粘布輪由粘輪步進電機驅(qū)動進行轉(zhuǎn)動，并同時由擺動電機驅(qū)動整體進行擺動；工作時：粘布輪隨布料拿取裝置一同下壓，粘布輪首先接觸布料，當壓力達到壓力傳感器設定值時，布料拿取裝置停止下壓，同時粘布輪與布料粘接，粘到布料后布料拿取裝置上升適當高度，同時粘布輪也向上擺動到與拿取動作部件平行時，布料單層分離拿取結束，粘布輪繼續(xù)上升脫離布料準備第二次分層工作；每次分層結束后粘布輪都要由粘輪步進電機驅(qū)動滾動少許角度保持新的粘接面，當粘布輪經(jīng)傳感器組件檢測轉(zhuǎn)動一圈，擺動電機帶動粘布輪整體擺動，進入粘布輪清洗器中清洗，清洗完成后再由擺動電機帶動,反向整體擺動，再經(jīng)傳感器組件檢測擺動到位，進入待分層工作狀態(tài)。該技術方案通過粘布輪與布料接觸產(chǎn)生摩擦力，相互接觸程度越深入，產(chǎn)生的摩擦力越大，也越可能將多層布料一起分離出來，達不到單層分離的效果，因此控制粘布輪與布料之間的接觸程度非常重要。該技術方案存在的問題：雖然該方案通過壓力傳感器來精確控制粘布輪與布料接觸程度，但對于一些層與層之間粘連較緊的布料還是會一次分離出多層布料，而不是單層；同時，分離出來的布料還要通過額外設置的吸盤等結構將其布料提取出來，結構復雜成本高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術存在上述問題，提出了一種對各種類型布料精確分離且結構簡單的利用仿生材料的摩擦輪分離裝置。

本發(fā)明的另一個目的是提出了一種對各種類型布料分離精確且操作簡單的利用仿生材料的摩擦輪分離方法。

本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)：一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置，包括摩擦輪和升降機構，其特征在于：還包括支撐連接板，上述摩擦輪轉(zhuǎn)動安裝在支撐連接板下端且摩擦輪底端面低于支撐連接板的下端外側面，所述支撐連接板上還設有驅(qū)動摩擦輪轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構，上述升降機構用于驅(qū)動摩擦輪及支撐連接板上下移動，所述摩擦輪外周壁上設有由仿生材料制作的吸附層。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述的支撐連接板下端部開有安裝孔，安裝孔上穿設有轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸和安裝孔之間設有軸承，上述摩擦輪固定在轉(zhuǎn)動軸上。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述的轉(zhuǎn)動軸兩端位于上述支撐連接板兩側且分別固連有筒座，所述摩擦輪呈筒狀，所述摩擦輪為兩個且分別固連在轉(zhuǎn)動軸兩端的筒座上。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述的摩擦輪包括固連在筒座上的第一摩擦筒和能與第一摩擦筒固連的擴展摩擦筒，所述擴展摩擦筒內(nèi)筒壁上固連有摩擦筒接頭，摩擦筒接頭內(nèi)端位于擴展摩擦筒內(nèi)，其外端伸出擴展摩擦筒一端與上述第一摩擦筒固連。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述的吸附層為筒狀，且套設在摩擦輪外周壁上。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述的吸附層包括若干片由仿生材料制作而成的吸附面，所述吸附面鋪滿且粘貼在摩擦輪外周壁上形成上述的吸附層。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述的驅(qū)動機構包括安裝在支撐連接板上端的第一電機、分別固連在第一電機輸出軸和上述轉(zhuǎn)動軸上的兩同步輪以及連接兩同步輪的同步帶。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述的升降機構包括第一支架、第二支架和第三支架，所述第一支架上安裝有第二電機和與第二電機輸出軸連接的絲桿，絲桿上螺紋連接有螺母座，第二支架固連在螺母座上，第二支架上固連有若干滑塊，滑塊上滑動連接有滑軌，所述滑軌下端與上述的支撐連接板固連，其上端穿伸出第二支架位于第二支架上方，第三支架位于第二支架上方且固連在滑軌上端，第三支架和第二支架之間還設有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧一端連接在第三支架上，另一端連接在第二支架上。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述的分離裝置還包括控制器和檢測裝置，所述升降機構、驅(qū)動機構和檢測裝置均與控制器連接，檢測裝置包括與控制器連接的光電傳感器和固連在第三支架上的密封上蓋板，所述第二支架的上端面為一平整的平面且與上述密封上蓋板的下表面能完全平整貼合，上述光電傳感器的光電元件安裝在密封上蓋板的下表面上或第二支架的上端面上。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離裝置中，所述仿生材料的成分主要是聚氨酯硅橡膠共聚體或在聚氨酯硅橡膠共聚體中加入一定量的聚四氫呋喃。

一種利用仿生材料的摩擦輪分離方法，用于對布料的分離，提供了上述的摩擦輪和設在摩擦輪外周壁上且由仿生材料制作而成的吸附層，包括如下幾個步驟：

S1、提供升降機構，裝置啟動后，升降機構驅(qū)動上述的摩擦輪及吸附層下行接觸布料直至吸附層與布料之間的壓力達到預壓力值，升降機構帶動摩擦輪和吸附有單層布料的吸附層上行到預設高度；

S2、提供驅(qū)動機構，摩擦輪和吸附有單層布料的吸附層上行到預設高度后，上述升降機構停止工作，同時，驅(qū)動機構工作驅(qū)動上述摩擦輪及吸附層轉(zhuǎn)動，在離心力作用下將該單層布料一端翻轉(zhuǎn)落入后續(xù)的夾持機構中。

在上述的一種利用仿生材料的摩擦輪分離方法中，所述步驟S1中還提供了控制器和與控制器連接的檢測裝置，所述檢測裝置用于檢測上述吸附層與布料之間的壓力是否到達預壓力值，所述控制器用于控制上述升降機構和驅(qū)動機構工作。

與現(xiàn)有技術相比，本利用仿生材料的摩擦輪分離裝置具有如下幾個優(yōu)點：

1、吸附層由仿生材料制作而成，通過仿生材料與布料之間產(chǎn)生的范德華力，具備較好的吸附力，能對布料進行逐層精確分離，同時不會對布料表面形成污染；

2、吸附層吸附單層布料上行分離一段距離后，第一電機工作驅(qū)動摩擦輪及其上的吸附層旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下將該層布料一端翻轉(zhuǎn)落入后續(xù)的夾持機構中，其將分離后的布料提取到后續(xù)的夾持機構上只通過簡單的電機及輔助的傳動機構即可完成，無需額外復雜的機構來完成，結構簡單，成本低，且操作方便；

3、摩擦輪為兩個且位于支撐連接板的兩端，兩側均衡設置使得上下升降時更加平穩(wěn)，且對摩擦輪與布料之間的接觸壓力檢測更加精確，提高分離的精確性；

4、根據(jù)布料的大小，可以選用不同長度的擴展摩擦筒或者采用多個擴展摩擦筒連接使用，以適應不同尺寸大小的布料，以提高分離效果。

附圖說明

圖1是本分離裝置的結構示意圖。

圖2是支撐連接板和摩擦輪的爆炸圖。

圖3是摩擦筒接頭的結構示意圖。

圖4是分離方法的原理圖。

圖中，1、第一電機；2、支撐連接板；21、安裝孔；3、同步輪；4、同步帶；5、轉(zhuǎn)動軸；6、筒座；7、摩擦輪；71、第一摩擦筒；72、擴展摩擦筒；73、摩擦筒接頭；8、吸附層；9、布料；10、機架；11、第一支架；12、第二電機；13、絲桿；14、螺母座；15、第二支架；16、滑塊；17、第三支架；18、滑軌；19、密封上蓋板；20、壓縮彈簧。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

摩擦輪分離裝置實施例

如圖1所示，本利用仿生材料的摩擦輪分離裝置包括支撐連接板2、摩擦輪7、控制器和與控制器連接的升降機構、檢測裝置。當然可以想到的是，還包括其他一些設備結構，比如人機交換界面，用來輸入壓力設定值參數(shù)，也就是預壓力，其根據(jù)分離布料9的不同類型來確定不同的預壓力值；還比如用來支撐整個分離裝置的機架10，這些設備結構均為本技術領域的現(xiàn)有技術，不再詳細敘述。

進一步的，升降機構包括第一支架11、第二支架15和第三支架17，第一支架11固連在機架10上，第一支架11上安裝有第二電機12和與第二電機12輸出軸連接的絲桿13，第二電機12與控制器連接，絲桿13上螺紋連接有螺母座14，第二支架15固連在螺母座14上，第二支架15上固連有若干滑塊16，滑塊16上滑動連接有滑軌18，滑軌18下端與支撐連接板2固連，其上端穿伸出第二支架15位于第二支架15上方，第三支架17位于第二支架15上方且固連在滑軌18上端，第三支架17和第二支架15之間還設有壓縮彈簧20，壓縮彈簧20一端連接在第三支架17上，另一端連接在第二支架15上，壓縮彈簧20初始狀態(tài)為壓縮狀態(tài)?？刂破骺刂频诙姍C12工作，驅(qū)動絲桿13轉(zhuǎn)動，螺母座14帶動第二支架15及滑塊16沿滑軌18上下移動，同時第二支架15上下移動，其第三支架17與滑軌18隨著上下移動，第二支架15通過壓縮彈簧20以支撐第三支架17，滑軌18上下移動驅(qū)動支撐連接板2及摩擦輪7上下移動。其升降機構除了上述方式外，還可以為其他方式，比如上述的螺母座14直接與支撐連接板2固連，直接實現(xiàn)驅(qū)動上下移動；或者其他本技術領域慣用的升降機構，只要能實現(xiàn)上下升降即可，這些均為本技術領域現(xiàn)有技術，在此不再詳細敘述。

檢測裝置包括與控制器連接的光電傳感器和固連在第三支架17上的密封上蓋板19，第二支架15的上端面為一平整的平面且與密封上蓋板19的下表面能完全平整貼合，光電傳感器的光電元件安裝在密封上蓋板19的下表面上，初始狀態(tài)時，第三支架17由于自身重力作用壓覆在第二支架15上，即密封上蓋板19下表面完全平整貼合在第二支架15上端面上，第二支架15上端面對密封上蓋板19和第三支架17支撐。上述的壓縮彈簧20也起到第二支架15對第三支架17的支撐作用，壓縮彈簧20的設置還起到緩沖作用，當密封上蓋板19與第三支架17分離后再貼合時，其密封上蓋板19能穩(wěn)定平緩地貼合到第三支架17上端面上，而不會直接快速撞擊，產(chǎn)生噪音以及損壞光電元件。密封上蓋板19下表面上開有一個安裝槽，光電元件安裝在安裝槽內(nèi)，且光電元件高于密封上蓋板19下表面所在的水平面，這樣在密封上蓋板19和第二支架15貼合時不會壓到光電元件。當然，光電元件也可以安裝在第二支架15的上端面上。其檢測裝置除了上述方式外，還可以為位置傳感器，位置傳感器安裝在滑塊16、滑軌18結構上；或者是壓力傳感器，壓力傳感器直接安裝在摩擦輪7與布料9接觸的那外側壁上；這些技術方案均為本技術領域的慣用手段，為現(xiàn)有技術，在此不再詳細敘述。

由于吸附力與預壓力正相關，通過控制吸附層對布料的壓力就可以調(diào)節(jié)吸附層對布料的吸附力，而吸附層對布料的壓力是通過光電傳感器等檢測裝置來智能實時準確檢測，并由控制器來控制，從而能夠精確控制吸附層對布料的壓力，也就是精確控制吸附層對布料的吸附力，以提高分離效果的同時不至于無法甩落，提高分離的可控性。

如圖2所示，支撐連接板2下端部開有安裝孔21，安裝孔21上穿設有轉(zhuǎn)動軸5，轉(zhuǎn)動軸5和安裝孔21之間設有軸承，轉(zhuǎn)動軸5兩端位于支撐連接板2兩側且分別固連有筒座6。驅(qū)動機構包括安裝在支撐連接板2上端的第一電機1、分別固連在第一電機1輸出軸和轉(zhuǎn)動軸5的兩同步輪3以及連接兩同步輪3的同步帶4，第一電機1與控制器連接。驅(qū)動機構除了上述結構外，還可以是第一電機1的輸出軸直接與轉(zhuǎn)動軸5固連，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸5轉(zhuǎn)動；或者是，還包括分別固連在第一電機1輸出軸和轉(zhuǎn)動軸5上的兩齒輪，兩齒輪直接嚙合連接或者通過齒輪帶連接，這些結構均為本技術領域現(xiàn)有技術，不再詳細敘述。

如圖2和3所示，進一步的，摩擦輪7底端面低于支撐連接板2的下端外側面，摩擦輪7呈筒狀，且包括固連在筒座6上的第一摩擦筒71和能與第一摩擦筒71固連的擴展摩擦筒72，擴展摩擦筒72內(nèi)筒壁上固連有摩擦筒接頭73，摩擦筒接頭73內(nèi)端位于擴展摩擦筒72內(nèi)，其外端伸出擴展摩擦筒72一端與第一摩擦筒71固連。第一摩擦筒71通過螺栓固連在筒座6上，摩擦筒接頭73外端通過螺栓固連在第一摩擦筒71上實現(xiàn)第一摩擦筒71和擴展摩擦筒72之間的固連，根據(jù)布料9的大小，可以選用不同長度的擴展摩擦筒72或者采用多個擴展摩擦筒72連接使用，以適應不同尺寸大小的布料9，以提高分離效果。其摩擦輪7為兩個且位于支撐連接板2的兩端，兩側均衡設置使得上下升降時更加平穩(wěn)，且對摩擦輪7與布料9之間的接觸壓力檢測更加精確，提高分離的精確性，當然也可以只設置一個摩擦輪7。其摩擦輪7也可以是一根實體圓柱，直接固連在轉(zhuǎn)動軸5上。

摩擦輪7外周壁上套設有吸附層8，吸附層8為筒狀且長度與摩擦輪7整體長度相匹配。吸附層8所有吸附面由仿生材料制作而成，且套設在摩擦輪7上后通過螺栓固定在摩擦輪7上，當然為了節(jié)省成本也可以是其與布料9接觸的那段弧面由仿生材料制作而成，比如90度弧面，而其他弧面由普通面料制作而成，套設方式便于吸附層的裝配。吸附層8也可以是包括若干片由仿生材料制作而成的吸附面，吸附面鋪滿且粘貼在摩擦輪7外周壁上形成吸附層8。仿生材料的成分主要是聚氨酯硅橡膠共聚體或在聚氨酯硅橡膠共聚體中加入一定量的聚四氫呋喃。吸附層8由仿生材料制作而成，通過仿生材料與布料9之間產(chǎn)生的范德華力，具備較好的吸附力，能對布料9進行逐層精確分離，同時不會對布料9表面形成污染。

由仿生材料制作的吸附層，不僅利用了仿生材料的吸附特性，還利用了吸附層的摩擦系數(shù)，讓其作為一種摩擦材料，以摩擦分離的原理來進行分離，提高分離的穩(wěn)定性。

仿生材料的微觀結構為仿生物腳掌剛毛陣列，其粘著性是范德華力的表現(xiàn)，當法向施加預壓力后，高分子纖維會與布料9進行緊密接觸，在法向和切向都產(chǎn)生粘著力，宏觀體現(xiàn)在既可以有一定吸附力又有很大的摩擦力。由于仿生材料的內(nèi)聚力較大粘接力較小，因此在預壓力下，可以完成對布料9的逐層分離的同時不會在布料9表面留下膠體。

粘著力的大小與法向預壓力在一定范圍成正相關，原因是在加大預壓力時會有更多的微觀纖維與布料9接觸從而加大范德華力，通過控制吸附層8與布料9之間的實際壓力可以達到需要的粘著力，從而精準實現(xiàn)逐層分離。本分離裝置的工作過程如下：

啟動裝置，根據(jù)要分離的布料9材質(zhì)，通過人機交換界面輸入相應的預壓力參數(shù)，當吸附層8與布料9之間的壓力為預壓力值時，其產(chǎn)生的范德華力能夠使吸附層8精確逐層分離該布料9?？刂破鹘邮赵擃A壓力參數(shù)并存入儲存單元中，布料9一端位于摩擦輪7正下方，控制器驅(qū)動第二電機12工作，絲桿13轉(zhuǎn)動帶動螺母座14和第二支架15、滑塊16下行，第三支架17在自身重力及壓縮彈簧20的作用下跟隨第二支架15下行，初始狀態(tài)時，密封上蓋板19下表面和第二支架15上端面完全平整貼合，即此時兩者之間沒有光強度變化的，光電元件感受不到光信號變化，且整個下行過程中都是完全平整貼合。第三支架17下行帶動滑軌18及支撐連接板2下行，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸5上的摩擦輪7及吸附層8下行至接觸布料9。接著，第二支架15和滑塊16繼續(xù)下行，而摩擦輪7及吸附層8由于被布料9限位不再下行，即支撐連接板2、滑軌18、第三支架17和密封上蓋板19不再繼續(xù)下行，其第二支架15上端面和密封上蓋板19下表面相互分離，兩者之間的光強度發(fā)生變化，光電元件檢測到光信號變化并轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給控制器。其吸附層8與布料9之間的壓力換算成第二支架15上端面和密封上蓋板19下表面之間的距離，該距離再換算成光強度變化量，也就是說吸附層8與布料9之間的壓力與第二支架15上端面和密封上蓋板19下表面之間光強度有個一一對應的關系，當控制器接收到與原先設定的預壓力值對應的光信號時，也就是達到了預壓力值，即第一層布料9與吸附層8在法向有一個預壓力，使第一層布料9與吸附層8在法向和切向都有粘著力?？刂破骺刂频诙姍C12反轉(zhuǎn)，絲桿13帶動螺母座14、第二支架15和滑塊16上行，第二支架15上端面和密封上蓋板19下表面重新平整貼合，并結合壓縮彈簧20結構帶動第三支架17、密封上蓋板19和滑軌18上行，帶動支撐連接板2、摩擦輪7及吸附有第一層布料9的吸附層8上行，使第一層布料9與下面的布料9分離并遠離，到達預設高度后，控制器控制第二電機12停止工作，同時啟動第一電機1工作，第一電機1驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸5轉(zhuǎn)動，帶動摩擦輪7及吸附層8轉(zhuǎn)動，在離心力作用下將該層布料9一端翻轉(zhuǎn)落入后續(xù)的夾持機構中，其將分離后的布料9提取到后續(xù)的夾持機構上只通過簡單的電機及輔助的傳動機構即可完成，無需額外復雜的機構來完成，結構簡單，成本低，且操作方便，完成一次分離。能完成這一系列動作的關鍵在于，吸附層8在合適的預壓力下能提供法向和切向的粘著力，將布料9粘起的同時又能通過轉(zhuǎn)動摩擦輪7使布料9輕易脫落。

摩擦輪分離方法實施例

如圖4所示，本利用仿生材料的摩擦輪分離方法，用于對布料的分離，提供了摩擦輪和設在摩擦輪外周壁上且由仿生材料制作而成的吸附層，包括如下幾個步驟：

S1、提供升降機構，裝置啟動后，升降機構驅(qū)動摩擦輪及吸附層下行接觸布料直至吸附層與布料之間的壓力達到預壓力值，升降機構帶動摩擦輪和吸附有單層布料的吸附層上行到預設高度；

S2、提供驅(qū)動機構，摩擦輪和吸附有單層布料的吸附層上行到預設高度后，升降機構停止工作，同時，驅(qū)動機構工作驅(qū)動上述摩擦輪及吸附層轉(zhuǎn)動，在離心力作用下將該單層布料一端翻轉(zhuǎn)落入后續(xù)的夾持機構中。

進一步的，步驟S1中還提供了控制器和與控制器連接的檢測裝置，檢測裝置用于檢測吸附層與布料之間的壓力是否到達預壓力值，控制器用于控制升降機構和驅(qū)動機構工作。

分離方法具體如下：

裝置啟動后，控制器控制升降機構工作，驅(qū)動摩擦輪及吸附層下行接觸布料，吸附層對布料產(chǎn)生壓力，檢測裝置實時對上述壓力采集并傳輸給控制器，當采集的壓力達到預壓力值時，控制器控制升降機構驅(qū)動摩擦輪及吸附層上行，仿生材料與布料之間在范德華力的作用力具有一定的吸附力及摩擦力，從而吸附層吸附住最上層的布料并將其與其他布料分離且上行；上行到預設高度后，控制器控制升降機構停止工作，同時控制驅(qū)動機構帶動摩擦輪及吸附層轉(zhuǎn)動，在離心力作用下將該單層布料一端翻轉(zhuǎn)落入后續(xù)的夾持機構中。該分離方法操作步驟非常簡單，且操作方便，同時采用檢測裝置及控制器的智能化精確控制，使分離工作自動化且精確控制，從而提高分離的穩(wěn)定性及效果。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。