专利名称：五自由度制鞋自动打磨喷胶加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械制造技术，尤其是涉及一种五自由度制鞋自动打磨喷胶加 工装置。
技术背景打磨和喷胶工艺是制鞋过程中用工量最多，耗时最多的两道关键工序，它们 共同决定了鞋帮同鞋底的粘合牢度，直接影响鞋子的质量和档次。目前制鞋工 作中打磨和上胶有手工作业和机器人作业两种方式，主要以手工作业为主。手 工操作生产效率低、质量不稳定。另外，制鞋用胶包含溶剂型的胶粘剂，这种 胶含有有毒成分，对操作工人身体产生极大的危害。机器人作业方式主要采用 通用的工业机器人实现打磨和喷胶动作，机器人成本高，工作效率低，只能用 于高端制鞋，很难大规模推广应用。 发明内容本发明的目的是提供一种五自由度制鞋自动打磨喷胶加工装置，根据已知 的鞋楦数据模型，对鞋底进行自动打磨和喷胶。本发明采用的技术方案是通过移动机构与转动机构实现的，其中1) 移动机构包括X、 Y、 Z方向三组移动的传动机构，其中Y方向移动 的传动机构由一组丝杠滑块组成，第一滚珠丝杠结合件通过撑挡结合件安装在 机架上，由第一交流伺服电机驱动第一组丝杠；Z方向移动的传动机构由一对大 小齿轮组成的齿轮副和螺母和螺杆组成的螺旋副传动构成，第二交流伺服电机 通过电机安装板安装在立座上，立座固定在第一组滚珠丝杠的第一滑块上，小 齿轮安装在第二交流伺服电机输出端，螺母与大齿轮固定，轴承座安装板安装 在立座的上端，轴承座安装板两端装有直线轴承，螺杆上端与连接板固定，连 接板两端装有导向轴，连接板上装有第一连接块；X方向移动的传动机构由另 一组丝杠滑块组成，第二滚珠丝杠结合件安装在第一连接块上端，由第三交流 伺服电机驱动丝第二组丝杠，鞋子通过夹具安装在第二组滚珠丝杠的第二滑块 上；2) 转动机构第一大带轮和第一小带轮安装在墙板外侧，两根摆臂安装在 墙板的内侧，其中一根摆臂安装在轴上，第四交流伺服电机驱动第一小带轮， 通过带传动实现轴的转动，打磨头机构或喷胶机构安装在摆臂结合件上。所述的打磨头机构由两个转动自由度构成，第一个转动自由度由第二带轮 组传动实现，第五交流伺服电机安装在座上，第五交流伺服电机驱动第二小带 轮，通过带传动实现第二大带轮的运动，限位挡块安装在第二大带轮上，限位 挡块卡住第三滑块使第三滑块与第二大带轮一起转动，箱体通过连接法兰与第三滑块相连接；第二个转动自由度由齿轮传动实现，三相异步电机通过电机座 安装在墙板结合件上，由三相异步电机输出的动力由软轴传动带动齿轮轴转动， 经过箱体内的一对齿轮传动和一对锥齿轮传动带动轴转动，打磨片安装在轴上， 整个打磨头机构通过打磨头座安装在摆臂结合件上。所述的喷胶机构喷的转动由齿轮传动组成，第六交流伺服电机通过驱动一对 锥齿轮带动齿轮轴转动，喷枪通过第二连接块与齿轮轴相连，整个喷胶机构通 过连接座安装在摆臂结合件上。本发明具有的有益效果是本发明提供了五自由度制鞋自动打磨喷胶加工装置，其中三个是移动副，两 个是转动副。打磨头或喷枪分别与摆臂结合件连接，随摆臂一起绕轴线转动， 通过同步带传动，使打磨头绕轴线转动，从而调整打磨头的姿态。因为打磨头 联接在摆臂上，摆臂是绕着轴线转动，因而当姿态一定的时候，打磨头所处的 位置也就一定了，通过调整下面移动副的位置，就可以给某一个确定的位置进 行精确的打磨或上胶。
图1是五自由度制鞋自动喷胶打磨加工装置三维设计图。图2是图1中A所示的大带轮与墙板、摆臂的安装的局部剖视图。图3是图1中B所示的移动机构的三维图。图4是图1中B所示的移动机构的另一视角的三维图。图5是图3、 4所示的移动机构的部分局部剖视图。图6是图5中以A-A为剖面线的剖视图。图7是图1中C所示的打磨头机构的三维图。图8是图1中C所示的打磨头机构的另一视角的三维图。图9是图7、 8中打磨机构的软轴结合部的剖视图。图10是图7、 8中打磨机构的座及带轮传动机构的局部剖视图。图11是图7、 8中打磨机构的箱体部分的局部剖视图。图12是图1中C所示的三相异步电机及其安装部件的三维图。图13是五自由度制鞋自动喷胶打磨加工装置喷胶机构的三维图。图中1、大带轮，2、小带轮，3、墙板，4、墙板结合件，5、摆臂，6、 交流伺服电机，7、软轴，8、摆臂结合件，9、撑挡结合件，10、轴，11、交流 伺服电机，12、滚珠丝杠结合件，13、滑块，14、立座，15、小齿轮，16、交 流伺服电机，17、滚珠丝杠结合件，18、滑块，19、交流伺服电机，20、导向 轴，21、直线轴承，22、连接板，23、连接块，24、导向轴固定块，25、轴承 座板，26、大齿轮，27、螺母，28、螺杆，29、齿轮轴，30、限位挡块，31、 箱体，32、打磨头座，33、交流伺服电机，34、连接法兰，35、打磨片，36、 大带轮，37、小带轮，38、滑块，39、轴，40、三相异步电机，41、喷枪，42、 连接块，43、齿轮轴，44、锥齿轮，45、锥齿轮，46、连接座，47、交流伺服 电机。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 本发明包括移动机构与转动机构；如图l、图3、图4、图5、图6所示，移动机构包括X、 Y、 Z方向三组移 动的传动机构，其中Y方向移动的传动机构由一组丝杠滑块组成，第一滚珠丝 杠结合件12通过撑挡结合件9安装在机架上，由第一交流伺服电机11驱动第 一组丝杠，实现安装在第一滚珠丝杠结合件12的滑块13上的机构Y方向的移 动；Z方向移动的传动机构由一对大小齿轮26、 15组成的齿轮副和螺母27和螺 杆28组成的螺旋副传动构成，第二交流伺服电机16通过电机安装板安装在立 座14上，立座14固定在第一组滚珠丝杠的第一滑块13上，小齿轮15安装在 第二交流伺服电机16输出端，螺母27与大齿轮26固定，轴承座安装板25安 装在立座14的上端，轴承座安装板25两端装有直线轴承21，螺杆28上端与连 接板22定，连接板22两端装有导向轴20，导向轴20通过导向轴固定块24固 定在连接板22上，连接板22上装有第一连接块23，最终当第二交流伺服电机 16驱动小齿轮15转动时，通过大齿轮26的转动带动螺母27的转动，螺母27 与螺杆28的啮合实现Z方向的移动，从而带动连接板22及与连接板22相固定 的第二滚珠丝杠结合件17在Z方向的移动；X方向移动的传动机构由另一组丝 杠滑块组成，第二滚珠丝杠结合件17安装在第一连接块23上端，由第三交流 伺服电机19驱动丝第二组丝杠，带动通过夹具安装在第二组滚珠丝杠的第二滑 块18上的鞋子工件在X方向移动。如图l、图2所示第一大带轮1和第一小带轮2安装在墙板3外侧，两根 摆臂5安装在墙板3的内侧，其中一根摆臂5安装在轴10上，第四交流伺服电机6驱动第一小带轮2，通过带传动实现轴10的转动，从而实现摆臂5绕轴10 的轴线转动，打磨头机构或喷胶机构安装在摆臂结合件8上。如图7、图8、图9、图10、图11、图12所示，当安装上打磨头机构时可 以实现打磨功能，整个打磨头机构通过打磨头座32安装在摆臂结合件8上，打 磨头机构由两个转动自由度构成，第一个转动自由度由第二带轮组传动实现， 第五交流伺服电机33安装在座32上，第五交流伺服电机33驱动第二小带轮37， 通过带传动实现第二大带轮36的运动，限位挡块30安装在第二大带轮36上， 限位挡块30住第三滑块38使第三滑块38与第二大带轮36 —起转动，箱体31 通过连接法兰34与第三滑块38相连接，从而将第五交流伺服电机33的转动转 化为箱体31的转动；第二个转动自由度由齿轮传动实现，三相异步电机40通 过电机座安装在墙板结合件4上，由三相异步电机40输出的动力由软轴7传动 带动齿轮轴29转动，经过箱体31内的一对齿轮传动和一对锥齿轮传动带动轴 39转动，打磨片35安装在轴39上，从而可以打磨片的连续转动。如图13所示，当安装上喷胶机构时，可以实现喷胶功能，整个喷胶机构通 过连接座46安装在摆臂结合件8上，第六交流伺服电机47通过驱动一对锥齿 轮44、 45带动齿轮轴43转动，喷枪41通过第二连接块42与齿轮轴43相连， 从而实现喷枪绕齿轮轴43轴线的转动。
权利要求
1.一种五自由度制鞋自动打磨喷胶加工装置，其特征在于包括移动机构与转动机构；1)移动机构包括X、Y、Z方向三组移动的传动机构，其中Y方向移动的传动机构由一组丝杠滑块组成，第一滚珠丝杠结合件(12)通过撑挡结合件(9)安装在机架上，由第一交流伺服电机(11)驱动第一组丝杠；Z方向移动的传动机构由一对大小齿轮(26、15)组成的齿轮副和螺母(27)和螺杆(28)组成的螺旋副传动构成，第二交流伺服电机(16)通过电机安装板安装在立座(14)上，立座(14)固定在第一组滚珠丝杠的第一滑块(13)上，小齿轮(15)安装在第二交流伺服电机(16)输出端，螺母(27)与大齿轮(26)固定，轴承座安装板(25)安装在立座(14)的上端，轴承座安装板(25)两端装有直线轴承(21)，螺杆(28)上端与连接板(22)固定，连接板(22)两端装有导向轴(20)，连接板(22)上装有第一连接块(23)；X方向移动的传动机构由另一组丝杠滑块组成，第二滚珠丝杠结合件(17)安装在第一连接块(23)上端，由第三交流伺服电机(19)驱动丝第二组丝杠，鞋子通过夹具安装在第二组滚珠丝杠的第二滑块(18)上；2)转动机构第一大带轮(1)和第一小带轮(2)安装在墙板(3)外侧，两根摆臂(5)安装在墙板(3)的内侧，其中一根摆臂(5)安装在轴(10)上，第四交流伺服电机(6)驱动第一小带轮(2)，通过带传动实现轴(10)的转动，打磨头机构或喷胶机构安装在摆臂结合件(8)上。
2. 根据权利要求1所述的一种用于制鞋过程中的自动打磨和喷胶装置，其特 征在于所述的打磨头机构由两个转动自由度构成，第一个转动自由度由第二 带轮组传动实现，第五交流伺服电机(33)安装在座(32)上，第五交流伺服电机(33) 驱动第二小带轮(37)，通过带传动实现第二大带轮(36)的运动，限位挡块(30)安 装在第二大带轮(36)上，限位挡块(30)卡住第三滑块(38)使第三滑块(38)与第二大 带轮(36)—起转动，箱体(31)通过连接法兰(34)与第三滑块(38)相连接；第二个转 动自由度由齿轮传动实现，三相异步电机(40)通过电机座安装在墙板结合件(4) 上，由三相异步电机(40)输出的动力由软轴(7)传动带动齿轮轴(29)转动，经过箱 体(31)内的一对齿轮传动和一对锥齿轮传动带动轴(39)转动，打磨片(35)安装在 轴(39)上，整个打磨头机构通过打磨头座(32)安装在摆臂结合件(8)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于制鞋过程中的自动打磨和喷胶装置，其 特征在于所述的喷胶机构喷的转动由齿轮传动组成，第六交流伺服电机(47) 通过驱动一对锥齿轮(44、 45)带动齿轮轴(43)转动，喷枪(41)通过第二连接块(42) 与齿轮轴(43)相连，整个喷胶机构通过连接座(46)安装在摆臂结合件(8)上。
全文摘要
本发明公开了一种五自由度制鞋自动打磨喷胶加工装置。主要通过移动机构和转动机构实现，移动机构可以控制工件在空间三个正交位置的运动。打磨头机构或喷胶机构分别与摆臂结合件连接，通过交流伺服电机分别驱动摆臂和打磨头箱体或喷枪的转动，使打磨片或喷枪能绕两个正交方向摆动，实现打磨片或喷枪姿态的调整。三相异步电机通过软轴驱动打磨片高速运转，实现打磨工作。通过打磨头机构或喷胶机构与摆臂结合件的不同连接，可以分别实现自动打磨和喷胶工作。
文档编号A43D25/18GK101214098SQ200810059039
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月7日 优先权日2008年1月7日
发明者勇 倪, 李秦川, 武传宇, 沈卫平, 胡旭东, 贺磊盈, 顾叶琴 申请人:浙江理工大学