一种鞋带扣自动穿扣机及其应用
技术领域
本发明涉及一种自动化生产设备，属于皮鞋制造领域，确切地说，特别涉及一种鞋带扣自动穿扣机及其应用。
背景技术
在皮鞋制造过程中经常使用鞋带扣，该鞋带扣是由金属扣头和皮条连接而成，其中皮条通过开孔套在金属扣头的扣针上并绕过扣针的转轴后两端连接在一起。通过另一条设有扣眼的皮带条与该鞋带扣的金属扣头配合，广泛应用到各类皮鞋、皮具等商品中。
目前，鞋带扣的制作多采用人工将打孔后的皮条穿入金属扣环中，再预留一定长度后将皮条剪断，并将剪断后的皮条两端通过缝纫机缝合或使用铆钉铆合在一起。这种加工方式生产效率低，劳动强度大，已无法满足自动化生产需求；而且加工出的鞋带扣规格难以统一，产品一致性差，不利于后续作业。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产效率高，可有效降低工人劳动强度，产品一致性好，有利于后续作业的鞋带扣自动穿扣机及其应用。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种鞋带扣自动穿扣机，包括机座，在机座上设有扣头上料装置和皮条转轮，分别用于金属扣头和皮条的上料；在机座上沿水平方向设有一个间歇直线往复机构，在间歇直线往复机构的滑动座上设有扣头机械手，用于实现间歇直线往复运动夹取扣头；
在所述机座上位于间歇直线往复机构后面设有支撑座，在支撑座上设有第一气缸和水平布置的第一滑道，第一气缸与设在第一滑道上的牵引座连接，用于带动牵引座沿第一滑道往复滑动，从而将皮条牵引至穿扣位置；
在牵引座上设有上下布置的牵引送料机构和切断开孔机构，所述牵引送料机构用于牵引安装在皮条转轮上的皮条进料并送入下方的切断开孔机构内；所述切断开孔机构用于实现皮条的定尺切断和开孔；
在所述支撑座上沿纵向设有自动二轴位移台，在自动二轴位移台的X轴平台上设有皮条机械手，用于实现对皮条切断时的夹持；
在所述支撑座上沿横向设有扣头夹持机构，用于皮条穿扣时对扣头的夹持；
在所述支撑座上端沿纵向设有穿扣机械手，用于实现皮条切断后的穿扣和粘接。
优选的是，在机座上对应扣头上料装置的出料口处设有压料气缸，在压料气缸的缸杆上端连接有压料架，所述扣头上料装置的出料口处设有扣头检测开关，用于检测到扣头时提供信号使压料气缸启动下行将扣头压紧。
优选的是，所述间歇直线往复机构包括固定座，在固定座上通过水平布置的二根导轨安装所述滑动座，在固定座上设有驱动气缸，驱动气缸的缸杆与滑动座连接，用于驱动滑动座实现间歇直线往复运动。
优选的是，所述扣头机械手包括设在所述滑动座上的门型支架，在门型支架上沿竖直方向设有取料气缸，在取料气缸的缸杆上端设有第一手指气缸，用于在取料气缸的带动下升起后夹紧扣头上的扣针转轴。
优选的是，所述支撑座是由竖直布置的立板和水平布置在立板上端的横梁垂直连接而成，所述第一滑道和第一气缸均设在横梁上，所述皮条转轮连接支撑在横梁的悬臂端。
优选的是，所述牵引送料机构包括设在牵引座上的一对送料辊，其中一个送料辊为主动辊并通过步进电机安装在牵引座上，另一个送料辊为被动辊并通过一个摆臂铰接在牵引座上，在牵引座上位于摆臂一侧设有压力弹簧，用于将被动辊弹性压紧在主动辊上以夹紧皮条。
优选的是，所述切断开孔机构包括设在牵引座上的皮条卡板和导向座，皮条卡板位于一对送料辊之间的下方，在皮条卡板上沿纵向设有长条形限位长孔，用于穿入皮条配合切断开孔；在导向座上设有切断气缸并通过二根导柱插装有切刀座，切断气缸的缸杆与二根导柱连接，在切刀座上设有上下布置的切断刀片和开孔冲刀，用于配合皮条卡板实现对皮条的切断和开孔。
优选的是，在皮条卡板上对应切刀座一侧设有与限位长孔连通的T形开孔，用于穿过切断刀片和开孔冲刀实现对皮条的切断和开孔；所述切断刀片为斜刃口，在皮条卡板上对应切刀座另一侧设有与切断刀片配合的矩形开孔，用于配合切断刀片实现对皮条的切断。
优选的是，在牵引座上位于一对送料辊之间的上方设有皮条穿孔，用于穿入皮条导入送料辊。
优选的是，所述皮条机械手包括设在所述X轴平台上的夹料气缸、二个上下错位布置的皮条夹臂，二个皮条夹臂分别通过二根导柱滑动配合安装在所述X轴平台上，位于上方的皮条夹臂与夹料气缸的缸杆连接，二个皮条夹臂之间通过共用一个齿轮的齿轮齿条传动机构连接，用于实现二个皮条夹臂的反向运动，从而实现对皮条的夹持或松开。
优选的是，所述自动二轴位移台包括竖直布置在所述支撑座上的第二气缸和二根导柱，在二根导柱上通过滑动配合安装有横向滑道，横向滑道与第二气缸的缸杆连接，用于带动X轴平台沿纵向平移；在横向滑道上设有第三气缸并通过滑动配合安装所述X轴平台，X轴平台与第三气缸的缸杆连接，用于驱动所述X轴平台沿横向平移。
优选的是，所述扣头夹持机构包括设在所述支撑座上的二根水平导柱和第四气缸，在二根水平导柱上设有滑块，滑块与第四气缸的缸杆连接，在滑块上设有第二手指气缸，用于当皮条穿扣时实现对扣头的夹持。
优选的是，所述穿扣机械手包括设在所述支撑座上端的穿扣气缸，在穿扣气缸的缸杆下端安装有第三手指气缸，用于实现在穿扣气缸的带动下下行将皮条套在扣头的扣针上并穿过扣针的转轴后，通过第三手指气缸实现皮条的粘接。
优选的是，该穿扣机用于加工制造皮鞋、皮具上使用的鞋带扣。
本发明的有益效果是：
1、由于在机座上沿水平方向设有一个间歇直线往复机构，在间歇直线往复机构的滑动座上设有扣头机械手，通过间歇直线往复机构带动扣头机械手进行间歇直线往复运动的同时能够往复夹取由扣头上料装置送出的扣头，因此能够实现扣头的自动取料并随着间歇直线往复机构的复位将扣头送到穿扣位置；由于在所述支撑座上沿横向设有扣头夹持机构，因此能够对送到穿扣位置的扣头实现夹持；
2、由于在支撑座上设有第一气缸和水平布置的第一滑道，第一气缸与设在第一滑道上的牵引座连接，通过第一气缸带动牵引座沿第一滑道往复滑动，因此可将皮条牵引至穿扣位置；由于在牵引座上设有上下布置的牵引送料机构和切断开孔机构，通过牵引送料机构能够牵引安装在皮条转轮上的皮条实现进料，将皮条送入下方的皮条机械手内；通过切断开孔机构能够实现皮条的定尺切断和开孔，以便于切断后的皮条穿入扣头；
3、由于所述皮条机械手设在自动二轴位移台的X轴平台上，能够实现对皮条切断时的夹持；在所述支撑座上端沿纵向设有穿扣机械手，通过皮条机械手与穿扣机械手的配合便可将切断后的皮条套在扣头的扣针上实现皮条的穿扣和粘接；因此该穿扣机能够实现扣头和皮条的自动上料、取料、穿入、切断、粘合等一整套工序，自动化程度和生产效率高，可有效降低工人劳动强度，加工出的鞋带扣规格统一，产品一致性好，有利于后续作业。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的右视图。
图3是图1的立体结构图Ⅰ。
图4是图1的立体结构图Ⅱ。
图5是牵引送料机构和切断开孔机构的局部放大图。
图6是图1的局部放大图。
图7是本发明将皮条套入扣头的扣针中部时的结构示意图。
图8是图7的局部放大图。
图9是本发明将皮条穿入扣头粘接后的结构示意图。
图10是图9的局部放大图。
图11是皮条卡板的立体结构图。
图中：机座1，驱动气缸2，固定座3，支撑座4，立板401，横梁402，滑动座5，门型支架6，支座7，压料气缸8，扣头上料装置9，扣头检测开关10，压料架11，压料爪1101，第一滑道12，第一气缸13，皮条转轮14，切断气缸15，牵引座16，穿扣气缸17，第三手指气缸18，矩形卡槽1801，触发臂19，主动辊20，被动辊21，摆臂22，压力弹簧23，皮条卡板24，矩形开孔2401，T形开孔2402，限位长孔2403，皮条夹臂25，第一手指气缸26，取料气缸27，夹料气缸28，第一接近开关31，第二接近开关30，第三接近开关29，扣头32，导向杆33，L型支臂34，第二气缸35，X轴平台36，横向滑道37，第三气缸38，导柱39，支臂40，出料滑道41，第四气缸42，水平座43，水平导柱44，第二手指气缸45，齿轮齿条传动机构46，导柱47，导柱48，导向座49，皮条穿孔50，步进电机51，切断刀片52，切刀座53，开孔冲刀54，皮条55。
具体实施方式
如图1-图10所示，本发明涉及的一种鞋带扣自动穿扣机，用于加工制造皮鞋、皮具上使用的鞋带扣。该穿扣机包括一个机座1，在机座1上设有扣头上料装置9和皮条转轮14，分别用于金属扣头32和皮条55的上料。所述扣头上料装置9为振动盘或者为手动上料装置，在扣头上料装置9的出料口处安装有出料滑道41，在机座1上对应扣头出料滑道41出料口处通过一个支座7竖直安装有压料气缸8，在压料气缸8的缸杆上端位于出料滑道41出料口上方连接有压料架11，在压料架11上设有导向槽并通过导向槽与出料滑道41出料口处的侧板通过间隙配合插接。在压料架11上对称设有二个L型压料爪1101，在出料滑道41的出料口前端的端板上安装有扣头检测开关10，扣头检测开关10优选为接近开关，用于检测到扣头时提供信号给气动控制系统(图中未示出)，从而控制压料气缸8启动下行将扣头压紧。
在机座1上沿水平方向安装有一个间歇直线往复机构，在间歇直线往复机构的滑动座5上安装有扣头机械手，用于实现间歇直线往复运动夹取扣头。
所述间歇直线往复机构包括固定在机座1上的二个固定座3，在二个固定座3上通过水平布置的二根导轨安装所述滑动座5，在二个固定座3之间夹持固定有驱动气缸2，驱动气缸2的缸杆前端与滑动座5固定连接，用于驱动滑动座5实现间歇直线往复运动。
所述扣头机械手包括设在所述滑动座5上的门型支架6，在门型支架6的槽口内沿纵向固定有取料气缸27，该取料气缸27为双联气缸且缸杆上端由门型支架6穿出，在取料气缸27的缸杆上端沿竖直方向安装有第一手指气缸26，该第一手指气缸26采用平行夹爪式手指气缸，在二个夹爪的相对端对称设有与扣头上的扣针转轴相配合的圆弧形凹槽，用于在取料气缸27的带动下升起后夹紧扣头上的扣针转轴。
在所述机座1上位于固定座3后面设有支撑座4，该支撑座4是由竖直布置的立板401和水平布置在立板401上端的悬臂式横梁402垂直连接而成。在支撑座4的横梁上安装有第一气缸13和水平布置的第一滑道12，第一气缸13的缸杆与通过滑动配合安装在第一滑道12上的牵引座16连接，用于带动牵引座16沿第一滑道12往复滑动，从而将皮条牵引至穿扣位置；所述皮条转轮14通过一个立柱支撑在横梁的悬臂端。
如图5-图6所示，在牵引座16上设有上下布置的牵引送料机构和切断开孔机构，所述牵引送料机构用于牵引安装在皮条转轮14上的皮条进料并送入下方的切断开孔机构内；所述切断开孔机构用于实现皮条的定尺切断和开孔。
所述牵引送料机构包括水平设在牵引座16上的一对送料辊，其中一个送料辊为主动辊20并通过步进电机51安装在牵引座16上，另一个送料辊为被动辊21并通过一个摆臂22铰接在牵引座16上，在牵引座16上位于摆臂22一侧设有压力弹簧23，用于将被动辊21弹性压紧在主动辊20上以夹紧皮条。
所述切断开孔机构包括固定在牵引座16上的皮条卡板24和导向座49，皮条卡板24通过一个支臂40沿竖直方向固定在牵引座16上且位于一对送料辊之间的下方，在皮条卡板24上沿纵向设有长条形限位长孔2403，用于穿入皮条配合切断开孔。在导向座上沿水平方向安装有切断气缸15并通过二根导柱48插装有切刀座53，切断气缸15的缸杆与二根导柱连接，在切刀座53上固定有上下布置的切断刀片52和开孔冲刀54，用于配合皮条卡板24实现对皮条的切断和开孔。
如图11所示，在皮条卡板24上对应切刀座53一侧设有与限位长孔2403连通的T形开孔2402，用于穿过切断刀片52和开孔冲刀54实现对皮条的切断和开孔；所述切断刀片52为斜刃口，在皮条卡板24上对应切刀座53另一侧设有与切断刀片52配合的矩形开孔2401，矩形开孔2401的内顶面为直刃口并与切断刀片52的斜刃口配合，用于实现对皮条的切断。
在牵引座16上位于一对送料辊之间的上方设有皮条穿孔50，用于穿入皮条导入送料辊。
在所述支撑座4的立板401上沿纵向设有自动二轴位移台，在自动二轴位移台的X轴平台36上设有皮条机械手，用于实现对皮条切断时的夹持。
所述自动二轴位移台包括竖直布置在所述立板401上的第二气缸35和二根导柱39，在二根导柱39上通过滑动配合安装有横向滑道37，横向滑道37与第二气缸35的缸杆连接，用于带动所述X轴平台36沿纵向平移；在横向滑道37上安装有第三气缸38并通过滑动配合安装所述X轴平台36，X轴平台36与第三气缸38的缸杆连接，用于驱动所述X轴平台36沿横向平移。
所述皮条机械手包括设在所述X轴平台36上的夹料气缸28和二个上下错位布置的皮条夹臂25，二个皮条夹臂25分别通过二根导柱47滑动配合安装在所述X轴平台36上，位于上方的皮条夹臂25与夹料气缸28的缸杆连接，二个皮条夹臂25之间通过共用一个齿轮的齿轮齿条传动机构46连接，所述齿轮通过轮轴铰接在所述X轴平台上，用于实现二个皮条夹臂25的反向运动，从而实现对皮条的夹持或松开。所述夹料气缸28伸出后通过齿轮齿条传动机构46带动二个皮条夹臂25上下重叠将皮条下端夹持且夹持部分呈水平状态。
在所述支撑座4的立板401上位于自动二轴位移台另一侧沿横向设有扣头夹持机构，用于皮条穿扣时对扣头的夹持。所述扣头夹持机构包括设在所述立板另一侧的水平座43，在水平座43上安装有二根水平导柱44和第四气缸42，在二根水平导柱44上安装有滑块，滑块与第四气缸42的缸杆连接，在滑块上安装有第二手指气缸45，第二手指气缸45采用平行夹爪式手指气缸，用于当皮条穿扣时实现对扣头的夹持。
在所述支撑座4上端沿纵向设有穿扣机械手，用于实现皮条切断后的穿扣和粘接。所述穿扣机械手包括通过一个L型支臂34固定在所述支撑座4上端的穿扣气缸17，在穿扣气缸17的缸杆下端安装有第三手指气缸18，第三手指气缸18的缸体上端还固定有导向杆33，导向杆33通过间隙配合由设在L型支臂34上的通孔穿出。所述第三手指气缸18为平行夹爪式手指气缸，用于实现在穿扣气缸17的带动下下行将皮条套在扣头的扣针上并穿过扣针的转轴后，通过第三手指气缸18实现皮条的粘接。在第三手指气缸18的二个夹爪下端分别设有宽度略大于皮条宽度的矩形卡槽1801，用于穿扣时将皮条卡在其中防止皮条错位。
在第三手指气缸18的缸体一侧连接有触发臂19，在横梁上对应立板一端由上至下设有三个接近开关，依次为第一接近开关31、第二接近开关30和第三接近开关29，分别用于提供信号给气动控制系统，从而控制穿扣气缸17伸出时第二气缸35、第一手指气缸26和夹料气缸28的动作。
工作时，首先将金属扣头放置在扣头上料装置9内，将成卷的皮条安装在皮条转轮上并将皮条自由端经皮条穿孔穿过并夹持在一对送料辊之间。启动扣头上料装置9将扣头依次输送到出料滑道41内，当扣头移动到出料滑道41的出料口处时，扣头检测开关10检测到扣头并提供信号给自动控制器，通过自动控制器控制压料气缸8启动，压料气缸8启动带动压料架11下行将扣头压紧在出料滑道的出料口处；此时，扣头机械手位于出料滑道的出料口下方，启动取料气缸27带动第一手指气缸上行，直到第一手指气缸的二个夹爪上行至扣头的扣针转轴内、外两侧时，第一手指气缸启动并夹紧扣头的扣针及转轴，使扣头的扣针翻起呈竖直状态；接着压料气缸8升起带动压料架11上移，驱动气缸2启动缩回，带动扣头机械手平移到穿扣位置；同时第一气缸13启动并带动牵引座16沿第一滑道12右移，从而将皮条牵引至位于穿扣机械手正下方的穿扣位置。
其次，启动第四气缸42推动滑块及第二手指气缸45前行，直到第二手指气缸45的二个夹爪前行到扣头上下两侧时，第四气缸42停止运动，第二手指气缸45启动通过二个夹爪将扣头上下夹紧；同时启动步进电机51带动主动辊20旋转，通过主动辊和被动辊21相对旋转使皮条穿过皮条卡板24的限位长孔并送入二个皮条夹臂之间；随后启动夹料气缸，通过齿轮齿条传动机构46带动二个皮条夹臂上下重叠将皮条下端夹持；启动切断气缸15，推动切刀座53上的切断刀片52和开孔冲刀54插入皮条卡板内，切断刀片52与皮条卡板另一侧的矩形开孔2401配合将皮条切断，同时开孔冲刀54与限位长孔内壁配合将皮条冲出长孔。
将皮条切断冲孔后切断气缸15复位，带动切断刀片和开孔冲刀54退出皮条卡板；随即第一气缸13复位，带动牵引座16滑动至左端初始位置，由于皮条下端被夹持呈水平状态，使皮条上端由皮条卡板内被拉出，脱离皮条卡板后的皮条横在扣头上方且冲出的长孔与扣针对应。
然后，启动穿扣气缸17带动第三手指气缸18下行，当第三手指气缸18的二个夹爪下端的矩形卡槽1801卡入皮条位置时，第一接近开关31被触发，第二气缸35启动并推动皮条机械手与第三手指气缸18同时下行，将皮条55通过长孔套入扣头32的扣针上。皮条机械手与第三手指气缸18带动皮条继续下行，当皮条55下行至扣头32的扣针中部时，第二接近开关30被触发，第一手指气缸26打开复位，取料气缸27启动并带动第一手指气缸26复位；驱动气缸2启动伸出，带动第一手指气缸26回到取料位置；
最后，当皮条55下行至扣头32的扣针转轴上时，第三接近开关29被触发，夹料气缸启动复位使皮条夹臂分开将皮条松开，皮条55松开时第三气缸立即启动并带动X轴平台上的皮条机械手后退；穿扣气缸17带动第三手指气缸继续下行，将套在扣针上的皮条两侧下折形成倒U型；当穿扣气缸17带动第三手指气缸运行到下止点时，皮条两侧已折到扣头下方，此时第三手指气缸启动通过二个夹爪相向运动将皮条两侧贴合在一起，皮条两侧的相对面通过自带的胶层相互粘接。粘接后第三手指气缸18复位，其二个夹爪分开后穿扣气缸17带动第三手指气缸18上行复位，第二手指气缸45复位打开二个夹爪，粘接好的鞋带扣靠自重自动下落；再启动第四气缸42带动滑块及第二手指气缸45后退复位，准备进行下一次工作。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
