鞋楦自动化扫描装置及其工作方法论文和设计-陈建业

全文摘要

本发明涉及一种鞋楦自动化扫描装置及其工作方法，包括机械手臂和三维扫描仪，所述机械手臂的末端固联有用以与标准鞋楦的筒口的螺纹孔相连接的鞋楦固定件；所述三维扫描仪用以扫描固定在机械手臂末端的鞋楦，三维扫描仪的数据输出端与一计算机的数据输入端连接。本发明结构设计简单、合理，机械手臂通过鞋楦固定件对鞋楦进行稳固的夹持，可提高扫描的精确度，并且通过械手臂进行鞋楦的移动及角度调整，以保证鞋楦可以完整的进行建模。

主设计要求

1.一种鞋楦自动化扫描装置，包括机械手臂和三维扫描仪，其特征在于：所述机械手臂的末端固联有用以与标准鞋楦的筒口的螺纹孔相连接的鞋楦固定件；所述三维扫描仪用以扫描固定在机械手臂末端的鞋楦，三维扫描仪的数据输出端与一计算机的数据输入端连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的鞋楦自动化扫描装置，其特征在于：所述鞋楦固定件包括固定架和连接杆，所述固定架螺纹固定于机械手臂的末端，所述连接杆的一端与固定架固联，连接杆的外壁设有用以与标准鞋楦的筒口的螺纹孔相配合的外螺纹。

3.根据权利要求1所述的鞋楦自动化扫描装置，其特征在于：所述机械手臂为六关节机械手臂；所述三维扫描仪为非接触式光栅扫描仪。

4.根据权利要求1所述的鞋楦自动化扫描装置，其特征在于：该鞋楦自动化扫描装置的旁侧还设置有用以对鞋楦进行精加工的鞋楦精加工设备，所述鞋楦精加工设备包括机台、设在机台上的用于夹持待加工鞋楦的鞋楦筒口夹持机构和设在机台上安装架的刀座，所述刀座沿纵向上并排设有至少一个由铣削电机通过传动机构带动转动的旋转刀盘，所述鞋楦筒口夹持机构包括夹持转臂和设在夹持转臂自由端的轴心线与夹持转臂长度方向成一定夹角的液压缸，所述液压缸体内设置有沿液压缸轴心线方向运动的往复活塞，液压缸下端部固定设有的下端盖上设置有用于夹住待加工鞋楦筒口燕尾槽的夹爪，所述夹爪的两侧设有可沿夹爪轴心线往复滑动的一组滑块，所述往复活塞的下端面经穿设于液压缸下端盖上的活动推杆与滑块上部接触，在活动推杆外围套置复位拉簧，两个滑块下端的内侧均设有与夹爪下部外周侧的斜契面契合的斜面，以迫使夹爪收拢，在夹爪的纵向开设有一缝隙，所述缝隙将所述夹爪分为左侧爪和右侧爪，所述左侧爪与所述右侧爪的横向厚度不同；在往复活塞的下部内腔内设置有下端部顶在液压缸下端盖上的中心压簧。

5.根据权利要求4所述的鞋楦自动化扫描装置，其特征在于：所述液压缸下端盖和夹爪为一体成型结构，位于夹爪两侧的滑块经横向贯穿夹爪的螺栓连接，所述夹爪上设有用于穿设螺栓的穿孔槽，所述螺栓在穿孔槽内上、下滑动。

6.根据权利要求5所述的鞋楦自动化扫描装置，其特征在于：所述夹爪包括与液压缸下端盖固定连接的连接柱和与连接柱下端部连接的卡头，所述卡头下部内侧开口呈倒梯形，其与待加工鞋楦筒口燕尾槽配合夹紧，缝隙整体呈拐折形，缝隙的下半部贯穿卡头的中心对称面并在连接柱的下部延伸一段，缝隙的上半部将连接柱中部分为不对称的两部分。

7.根据权利要求4所述的鞋楦自动化扫描装置，其特征在于：所述安装架包括安装座板，所述安装座板的两端分别固联有连接板；所述刀座为长条板状结构，刀座位于两端的连接板之间且与连接板的下端相铰接；所述安装座板的下方横设有摆转液压缸，所述摆转液压缸的活塞杆末端与刀座相铰接，摆转液压缸的底座与安装座板相铰接。

8.根据权利要求7所述的鞋楦自动化扫描装置，其特征在于：所述刀座的两端沿纵向分别设有与旋转刀盘的数量相同的且位置相对应的定位凹部A和定位凹部B，所述定位凹部A和定位凹部B相连通，定位凹部A内固联有刀柄，所述刀柄于远离定位凹部A的一端设有用以安装旋转刀盘的U型安装口；所述传动机构包括主动带轮、从动带轮以及传动带，所述主动带轮安装在定位凹部B内并经由位于定位凹部B下方的铣削电机驱动旋转，所述从动带轮同轴固定在旋转刀盘的上端，从动带轮与主动带轮之间经由传动带传动连接。

9.一种鞋楦自动化扫描装置的工作方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～8任一所述的鞋楦自动化扫描装置，包含如下步骤：（1）预先在标准鞋楦的筒口位置加工一螺纹孔；（2）通过鞋楦固定件将标准鞋楦螺纹固定在机械手臂的末端；（3）启动三维扫描仪，当三维扫描仪对标准鞋楦进行扫描时，机械手臂带动标准鞋楦进行角度调节；（4）三维扫描仪将扫描到的数据传输至计算机进行编号、加密、存储，获得数字化的鞋楦模型文件。

10.根据权利要求9所述的鞋楦自动化扫描装置的工作方法，其特征在于：将步骤（4）得到的鞋楦模型文件导入到所述鞋楦精加工设备中，鞋楦精加工设备根据鞋楦模型文件对鞋楦进行精加工。

设计说明书

技术领域：

本发明属于鞋楦技术领域，尤其涉及一种鞋楦自动化扫描装置及其工作方法。

背景技术：

鞋楦既是鞋的母体，又是鞋的成型模具。鞋楦不仅决定着鞋的造型和式样，更决定着是否合脚、能否起到保护脚的作用。随着制楦技术的发展，并开始走向半自动数控生产的时候，扫描机作为必备的辅助机台也随之出现。鞋楦厂通过滚轮的方式获取模型的数据，对其进行加工级放，这种方式也是当前技术最为普及的。这种普及的扫描方式无法获取全面的鞋楦数据，无法实现鞋楦的自动化生产，需要手工的打磨参与，严格意义上，也就势必造成每只鞋楦的不同。与制模行业相比，制楦行业技术就相对落后，发展缓慢，直到一些比较前卫的模具厂开始接受把非接触式扫描的技术应用在鞋楦扫描数值化上。但是鞋楦是一种没有规则的模型，扫描过程中如果没有特殊或专用的夹具固定，就会造成鞋楦的晃动，在影响鞋楦扫描效率的同时也影响了鞋楦扫描的精度。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种鞋楦自动化扫描装置及其工作方法，不仅设计合理、夹持稳固，而且可有效获取鞋楦3D数据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种鞋楦自动化扫描装置，包括机械手臂和三维扫描仪，所述机械手臂的末端固联有用以与标准鞋楦的筒口的螺纹孔相连接的鞋楦固定件；所述三维扫描仪用以扫描固定在机械手臂末端的鞋楦，三维扫描仪的数据输出端与一计算机的数据输入端连接。

进一步的，所述鞋楦固定件包括固定架和连接杆，所述固定架螺纹固定于机械手臂的末端，所述连接杆的一端与固定架固联，连接杆的外壁设有用以与标准鞋楦的筒口的螺纹孔相配合的外螺纹。

进一步的，所述机械手臂为六关节机械手臂；所述三维扫描仪为非接触式光栅扫描仪。

进一步的，该鞋楦自动化扫描装置的旁侧还设置有用以对鞋楦进行精加工的鞋楦精加工设备，所述鞋楦精加工设备包括机台、设在机台上的用于夹持待加工鞋楦的鞋楦筒口夹持机构和设在机台上安装架的刀座，所述刀座沿纵向上并排设有至少一个由铣削电机通过传动机构带动转动的旋转刀盘，所述鞋楦筒口夹持机构包括夹持转臂和设在夹持转臂自由端的轴心线与夹持转臂长度方向成一定夹角的液压缸，所述液压缸体内设置有沿液压缸轴心线方向运动的往复活塞，液压缸下端部固定设有的下端盖上设置有用于夹住待加工鞋楦筒口燕尾槽的夹爪，所述夹爪的两侧设有可沿夹爪轴心线往复滑动的一组滑块，所述往复活塞的下端面经穿设于液压缸下端盖上的活动推杆与滑块上部接触，在活动推杆外围套置复位拉簧，两个滑块下端的内侧均设有与夹爪下部外周侧的斜契面契合的斜面，以迫使夹爪收拢，在夹爪的纵向开设有一缝隙，所述缝隙将所述夹爪分为左侧爪和右侧爪，所述左侧爪与所述右侧爪的横向厚度不同；在往复活塞的下部内腔内设置有下端部顶在液压缸下端盖上的中心压簧。

进一步的，所述液压缸下端盖和夹爪为一体成型结构，位于夹爪两侧的滑块经横向贯穿夹爪的螺栓连接，所述夹爪上设有用于穿设螺栓的穿孔槽，所述螺栓在穿孔槽内上、下滑动。

进一步的，所述夹爪包括与液压缸下端盖固定连接的连接柱和与连接柱下端部连接的卡头，所述卡头下部内侧开口呈倒梯形，其与待加工鞋楦筒口燕尾槽配合夹紧，缝隙整体呈拐折形，缝隙的下半部贯穿卡头的中心对称面并在连接柱的下部延伸一段，缝隙的上半部将连接柱中部分为不对称的两部分。

进一步的，所述安装架包括安装座板，所述安装座板的两端分别固联有连接板；所述刀座为长条板状结构，刀座位于两端的连接板之间且与连接板的下端相铰接；所述安装座板的下方横设有摆转液压缸，所述摆转液压缸的活塞杆末端与刀座相铰接，摆转液压缸的底座与安装座板相铰接。

进一步的，所述刀座的两端沿纵向分别设有与旋转刀盘的数量相同的且位置相对应的定位凹部A和定位凹部B，所述定位凹部A和定位凹部B相连通，定位凹部A内固联有刀柄，所述刀柄于远离定位凹部A的一端设有用以安装旋转刀盘的U型安装口；所述传动机构包括主动带轮、从动带轮以及传动带，所述主动带轮安装在定位凹部B内并经由位于定位凹部B下方的铣削电机驱动旋转，所述从动带轮同轴固定在旋转刀盘的上端，从动带轮与主动带轮之间经由传动带传动连接。

本发明采用的另一种技术方案是：一种鞋楦自动化扫描装置的工作方法，包含如下步骤：（1）预先在标准鞋楦的筒口位置加工一螺纹孔；（2）通过鞋楦固定件将标准鞋楦螺纹固定在机械手臂的末端；（3）启动三维扫描仪，当三维扫描仪对标准鞋楦进行扫描时，机械手臂带动标准鞋楦进行角度调节；（4）三维扫描仪将扫描到的数据传输至计算机进行编号、加密、存储，获得数字化的鞋楦模型文件。

进一步的，将步骤（4）得到的鞋楦模型文件导入到所述鞋楦精加工设备中，鞋楦精加工设备根据鞋楦模型文件对鞋楦进行精加工。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构设计简单、合理，机械手臂通过鞋楦固定件对鞋楦进行稳固的夹持，可提高扫描的精确度，并且通过械手臂进行鞋楦的移动及角度调整，以保证鞋楦可以完整的进行建模。

附图说明：

图1是本发明实施例的主视构造示意图；

图2是本发明实施例的流程示意图；

图3是本发明实施例中鞋楦精加工设备的立体构造示意图；

图4是本发明实施例中鞋楦精加工设备的主视构造示意图；

图5是图4中的M-M剖面示意图；

图6是图4中的N-N剖面示意图；

图7是图3中鞋楦筒口夹持机构与电机连接的构造视图；

图8是鞋楦筒口夹持机构立体构造示意图；

图9是图8的剖面立体构造示意图；

图10是图8的剖面主视构造示意图；

图11图10的W-W剖面构造示意图；

图12是图11另一种工作状态的构造示意图（收拢夹爪）；

图13是夹爪与液压缸下端盖的立体构造示意图；

图14是图13的主视图；

图15是滑块的立体构造示意图；

图16是图15的主视图；

图17是图16的另一实施例的主视图。

图中：

1-机台；2-安装架；201-安装座板；202-连接板；3-刀座；4-旋转刀盘；5-摆转液压缸；501-活塞杆；502-底座；6-连接凹部；7-铰接座Ⅰ；8-铰接座Ⅱ；9-铰接座Ⅲ；10-定位凹部A；11-定位凹部B；12-U型安装口；13-刀柄；14-主动带轮；15-从动带轮；16-传动带；17-三维扫描仪；18-鞋楦固定件；19-机械手臂；20-摄像头；21-投影仪；22-固定架；23-连接杆；24-鞋楦；

A-鞋楦筒口夹持机构；A1-夹持转臂；A2-液压缸；A3-往复活塞；A4-下端盖；A5-夹爪；A6-滑块；A7-活动推杆；A8-复位拉簧；A9-斜契面；A 10-斜面；A 11-缝隙；A 12-右侧爪；A13- 压簧；A 14-螺栓；A15-穿孔槽；A16-连接柱；A17-卡头；A18-开口；A19-压力油道；A20-第一电机；A21-凹槽；A22-滚柱；A 23-左侧爪；A24-穿孔；A25-凹陷槽。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～2所示，本发明一种鞋楦自动化扫描装置，包括机械手臂19和三维扫描仪17，所述机械手臂19的末端固联有用以与标准鞋楦的筒口的螺纹孔相连接的鞋楦固定件18；所述三维扫描仪17用以扫描固定在机械手臂19末端的鞋楦，三维扫描仪17的数据输出端与一计算机的数据输入端连接；工作时，机械手臂19通过鞋楦固定件18对鞋楦进行稳固的夹持，可提高扫描的精确度，并且在非接触式扫描仪进行扫描时，械手臂进行鞋楦的移动及角度调整，以保证鞋楦可以完整的进行建模，最后计算机对三维扫描仪扫描的数据进行编号、加密、存储，获得数字化的鞋楦模型文件。

本实施例中，所述鞋楦固定件18包括固定架22和连接杆23，所述固定架22螺纹固定于机械手臂19的末端，所述连接杆23的一端与固定架22固联，连接杆23的外壁设有用以与标准鞋楦的筒口的螺纹孔相配合的外螺纹；具体连接时，将连接杆的另一端的螺纹部旋入鞋楦的筒口的螺纹孔内，实现对鞋楦的稳固夹持。

本实施例中，所述机械手臂19为六关节机械手臂（六关节机械手臂为现有技术，此处不对其具体的构造做过多详细赘述），六关节机械手臂的关节处都带有伺服电机。

本实施例中，所述三维扫描仪17为非接触式光栅扫描仪（为现有技术，此处不对其具体的构造做过多详细赘述），其主要由两个摄像头20和一个投影仪21组成，两个摄像头安装在投影仪上。

本实施例中，该鞋楦自动化扫描装置的旁侧还设置有用以根据三维扫描仪扫描得到的鞋楦模型文件对鞋楦进行精加工的鞋楦精加工设备，如图3～17所示，所述鞋楦精加工设备包括机台1、设在机台1上的用于夹持待加工鞋楦的鞋楦筒口夹持机构A和设在机台1上安装架2的刀座3，所述刀座3沿纵向上并排设有至少一个由铣削电机通过传动机构带动转动的旋转刀盘4，所述鞋楦筒口夹持机构A包括夹持转臂A1和设在夹持转臂自由端的轴心线与夹持转臂长度方向成一定夹角的液压缸A2，所述液压缸A2体内设置有沿液压缸轴心线方向运动的往复活塞A3，液压缸A2下端部固定设有的下端盖A4上设置有用于夹住待加工鞋楦筒口燕尾槽的夹爪A5，所述夹爪A5的两侧设有可沿夹爪轴心线往复滑动的一组滑块A6，所述往复活塞的下端面经穿设于液压缸下端盖上的活动推杆A7与滑块A6上部接触，在活动推杆A7外围套置复位拉簧A8，两个滑块下端的内侧均设有与夹爪下部外周侧的斜契面A9契合的斜面A10，以迫使夹爪收拢，在夹爪的纵向开设有一缝隙A11，所述缝隙将所述夹爪分为左侧爪A23和右侧爪A12，所述左侧爪与所述右侧爪的横向厚度不同；在往复活塞的下部内腔内设置有下端部顶在液压缸下端盖上的中心压簧A13。工作时，待加工鞋楦筒口的燕尾槽插入夹爪内，通过压力油道A19使油压对往复活塞的作用，使往复活塞带动活动推杆A7向下推送，趋使滑块A6下移，位于滑块A6下端内侧的斜面A10抵压夹爪下部外周侧的斜契面A9，使夹爪下部内收，让夹爪卡紧待加工鞋楦筒口的燕尾槽，实现待加工鞋楦的夹紧；待加工结束后液压消除，往复活塞在中心压簧的作用下上移，滑块不再受到活动推杆A7的挤推，并在复位拉簧A8的作用下上移，使夹爪放松对待加工鞋楦筒口的燕尾槽K的夹紧，此时即可取下加工后的鞋楦。

实施例二：所述机台上设有用于夹持待加工鞋楦的鞋楦筒口夹持机构，所述鞋楦筒口夹持机构A包括夹持转臂A1和设在夹持转臂自由端的轴心线与夹持转臂长度方向成一定夹角的液压缸A2，所述液压缸A2体内设置有沿液压缸轴心线方向运动的往复活塞A3，液压缸A2下端部固定设有的下端盖A4上设置有用于夹住待加工鞋楦筒口燕尾槽的夹爪A5，所述夹爪A5的两侧设有可沿夹爪轴心线往复滑动的一组滑块A6，所述往复活塞的下端面经穿设于液压缸下端盖上的活动推杆A7与滑块A6上部接触，在活动推杆A7外围套置复位拉簧A8，两个滑块下端的内侧均设有与夹爪下部外周侧的斜契面A9契合的斜面A10，以迫使夹爪收拢，在夹爪的纵向开设有一缝隙A11，所述缝隙将所述夹爪分为左侧爪A23和右侧爪A12，所述左侧爪与所述右侧爪的横向厚度不同；在往复活塞的下部内腔内设置有下端部顶在液压缸下端盖上的中心压簧A13，上述液压缸下端盖A4和夹爪A5为一体成型结构，位于夹爪两侧的滑块经横向贯穿夹爪A5的螺栓A14连接，所述夹爪上设有用于穿设螺栓的穿孔槽A15，所述螺栓A14在穿孔槽内上、下滑动，在活动推杆A7对滑块的作用下，使滑块下移，而在液压力卸除后通过复位拉簧A8的作用下上移，而在上、下滑移过程中由螺栓A14的螺杆限位在穿孔槽A15内滑动，中心压簧A13起到在卸除液压压力后，对往复活塞A3的复位，活动推杆A7穿过液压缸下端盖A4上的穿孔A24作用于滑块上的凹陷槽A25，复位拉簧A8的两端分别固定在凹陷槽A25的槽底和往复活塞A3的下表面。

本实施例中，为了生产制作方便、设计合理，上述夹爪A5包括与液压缸下端盖固定连接的连接柱A16和与连接柱下端部连接的卡头A17，所述卡头下部内侧开口A18呈倒梯形，其与待加工鞋楦筒口燕尾槽K配合夹紧，缝隙整体呈拐折形，缝隙的下半部贯穿卡头的中心对称面并在连接柱的下部延伸一段，缝隙的上半部将连接柱中部分为不对称的两部分，该缝隙可以通过线切割实现。

本实施例中，为了较好的输送液压力，所述夹持转臂上设置有通往液压缸的压力油道A19，在机台上设有分别驱动每组夹持转臂A1旋转的第一电机A20，液压油通过机台上的液压管路输送至压力油道A19中，当然该压力油道A19可以通液压，也可以通气压。

本实施例中，所述滑块下端内侧的斜面上设有沿其宽度方向设置的凹槽A21，通过该凹槽A21宽度可是1-2厘米，深度为0.5-1厘米，通过凹槽A21可以是多条，在多条情况下，宽度可以调整为0.5-1厘米，通过设置凹槽可以减少收拢或放松左侧爪A23和右侧爪A12时所产生的摩擦力，使滑块滑动更加顺畅。

本实施例中，为了进一步减少滑块滑动的摩擦力，所述凹槽内设有滚柱A22。

本实施例中，所述安装架2包括安装座板201，所述安装座板201的两端分别固联有连接板202；所述刀座3为长条板状结构，刀座3位于两端的连接板202之间且通过销轴与连接板202的下端相铰接；所述安装座板201的下方横设有摆转液压缸5，所述摆转液压缸5的活塞杆501末端与刀座3相铰接，摆转液压缸5的底座502与安装座板201相铰接。利用活动安装的摆转液压缸驱动刀座上下旋转，即可实现旋转刀盘的角度调节，以适应不同角度的鞋楦加工。

本实施例中，所述刀座3的两端沿纵向分别设有与旋转刀盘4的数量相同的且位置相对应的定位凹部A10和定位凹部B11，所述定位凹部A10和定位凹部B11相连通，定位凹部A10内通过螺栓锁紧固定有矩形状的刀柄13，所述刀柄13于远离定位凹部A10的一端设有用以安装旋转刀盘4的U型安装口12；所述传动机构包括主动带轮14、从动带轮15以及传动带16，所述主动带轮14安装在定位凹部B11内并经由位于定位凹部B11下方的铣削电机（图中未画出）驱动旋转，所述从动带轮15同轴固定在旋转刀盘4的上端，从动带轮15与主动带轮14之间经由传动带16传动连接。工作时，铣削电机驱动主动带轮旋转，主动带轮通过传动带带动从动带轮同步旋转，而从动带轮由于与旋转刀盘同轴固定，进而带动旋转刀盘旋转，实现对鞋楦的加工。

本实施例中，所述刀座3的中部设有连接凹部6，所述连接凹部6的底面通过螺栓固联有呈立式U型状的铰接座Ⅰ7，所述铰接座Ⅰ7的上端通过铰接轴A7与摆转液压缸5的活塞杆501末端相铰接，铰接轴A贯穿摆转液压缸活塞杆的末端；所述安装座板201的底面于靠近刀座3的一端固联有铰接座Ⅱ8，所述铰接座Ⅱ8与铰接座Ⅰ7的下端通过铰接轴B相铰接，铰接轴B贯穿铰接座Ⅰ，安装座板201的底面于远离刀座3的另一端固联有铰接座Ⅲ9，所述铰接座Ⅲ9通过铰接轴C与摆转液压缸的底座502相铰接。

应说明的是，在实际生产过程中，所述摆转液压缸也可以使用电动缸。

本实施例中，将步骤（4）得到的鞋楦模型文件导入到所述鞋楦精加工设备中，鞋楦精加工设备根据鞋楦模型文件对鞋楦进行精加工

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

设计图

鞋楦自动化扫描装置及其工作方法论文和设计

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