本發明屬于制鞋設備，具體涉及一種鞋幫自動化劃線機及劃線方法。
背景技術：
1、隨著經濟與科技的不斷發展，在國民經濟產值總量快速上升的同時，人們對于服飾、著裝等生活品質的追求也在提高。因此制鞋用機械設備的行業需求激增，其中，鞋幫劃線機廣泛應用于制鞋行業鞋幫腳線劃線工序中。
2、現今常流通于市面的鞋幫劃線機為一種氣動浮底劃線機。在劃線工序中，將與鞋幫配套的鞋底置于工作臺上，作為鞋幫劃線的定位基礎。將套在模具上的鞋幫置于鞋底上，使其能夠緊密貼合后，兩個氣缸同時落下，分別壓在模具的鞋頭和鞋尾上，將鞋幫固定于工作臺上。操作人員轉動可旋轉的浮底工作臺，執筆沿鞋底于鞋幫上劃線。然而，劃線機的雙氣缸與工作臺的壓緊配合無法很好地使鞋幫與鞋底緊密配合并固定于工作臺上，導致劃線時易產生鞋幫腳線錯位、扭曲等問題，從而引起原材料損耗、鞋子品質降低的生產問題。其次，劃線機需配備專業的操作人員進行操作以完成鞋幫腳線的手工劃線工作，過于依賴人力操作導致生產效率低下且生產成本較高，難以實現制鞋行業的高效生產。
3、也有人對上述鞋幫劃線機提出了改進方案，如專利號為cn209711742u的實用新型專利提出了一種浮底劃線機的劃線結構，該實用新型配備于操作人員，一定程度上能夠較好地解決人工劃線精確度低的問題，優化了人力劃線工序，為生產提供了一定的精確性。
技術實現思路
1、本發明的目的是為了克服現有技術不足，提出一種鞋幫自動化劃線機及劃線方法。
2、為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
3、本發明一種鞋幫自動化劃線機，包括機架、夾持與運輸機構、多塊式工作臺機構、墨液儲存與傳輸機構、自動化劃線機構、傳送定位機構和氣缸旋轉裝置。
4、所述夾持與運輸機構包括旋動裝置、夾持框架、正反牙絲桿模組、支撐組件一、光電開關一、滾珠絲桿滑臺模組一、齒輪副和伸縮桿件一；旋動裝置包括旋轉電機一和固定塊，齒輪副包括輸入齒輪和輸出齒輪；所述旋轉電機一的殼體與固定塊固定，旋轉電機一的輸出軸與固定塊構成轉動副，并與輸入齒輪固定；正反牙絲桿模組的底座與固定塊固定；正反牙絲桿模組上的兩個滑塊一均固定有夾持框架，夾持框架上靠近滑塊一的一端固定有光電開關一，且夾持框架朝內的開口內設有呈陣列式排布的多個支撐組件一；所述支撐組件一包括夾持膠塊、彈簧一和限位柱一，水平設置的限位柱一一端與夾持框架固定，另一端伸入夾持膠塊上開設的限位孔內，與夾持膠塊構成滑動副，且限位柱一上套置有彈簧一，彈簧一的兩端與夾持框架和夾持膠塊分別固定；所述滾珠絲桿滑臺模組一的底座下表面固定有弧形滑條，弧形滑條通過機架上開設的圓形滑槽與機架構成滑動副；所述伸縮桿件一包括矩形支撐桿、矩形套桿和彈簧二；滾珠絲桿滑臺模組一上的滑塊二與豎直設置的矩形套桿下端固定，矩形套桿上端開設有矩形孔；矩形支撐桿一端伸入矩形孔內，與矩形套桿構成滑動副，另一端穿過固定塊開設的圓孔與輸出齒輪的下端固定，輸出齒輪的上端與固定塊構成轉動副，且輸出齒輪與輸入齒輪相嚙合；矩形孔內放置有彈簧二，彈簧二的兩端與矩形套桿和矩形支撐桿下端分別接觸；
5、所述多塊式工作臺機構包括光電開關二、工作臺框架和支撐組件二；工作臺框架與機架構成轉動副；工作臺框架遠離伸縮桿件一一端的一個角處固定有光電開關二；工作臺框架朝上的開口內設有呈陣列式排布的多個支撐組件二；所述支撐組件二包括工作臺膠塊、限位柱二和彈簧三；豎直設置的限位柱二一端與工作臺框架固定，另一端伸入工作臺膠塊上開設的限位孔內，與工作臺膠塊構成滑動副，限位柱二上套置有彈簧三，彈簧三的兩端與工作臺框架和工作臺膠塊分別固定；
6、所述氣缸旋轉裝置位于多塊式工作臺機構的正上方，包括旋轉電機二、轉動盤、氣缸一、氣缸二和連接桿；所述旋轉電機二的殼體與機架固定，旋轉電機二的輸出軸與轉動盤固定；氣缸一和氣缸二間距設置；氣缸一和氣缸二的活塞桿底面均設有壓力傳感器；氣缸一和氣缸二的殼體均與轉動盤上的滑道構成滑動副，并均與滑道通過螺釘固定；所述豎直設置的連接桿上端與轉動盤固定，下端穿過固定塊開設的槽口與工作臺框架固定；其中氣缸一、氣缸二和連接桿的中心軸線共面設置，旋轉電機二輸出軸的中心軸線與工作臺框架的轉動中心線同軸設置；
7、所述自動化劃線機構包括絲杠副、滾珠絲桿滑臺模組二、儲墨盒和噴墨嘴；兩個滾珠絲桿滑臺模組二水平間距固定在機架上；絲杠副包括構成螺旋副的絲杠一和螺母塊；絲杠一豎直設置，且與旋轉電機三的輸出軸固定；所述旋轉電機三的殼體與機架上開設的橫向滑槽構成滑動副，絲杠一底端與其中一個滾珠絲桿滑臺模組二的滑塊三構成轉動副，另一個滾珠絲桿滑臺模組二的滑塊三上固定有豎直設置的光桿；滑塊四與光桿構成滑動副，且絲杠副的螺母塊與滑塊四通過連接塊固定；所述連接塊上固定有儲墨盒，儲墨盒上固定有噴墨嘴；噴墨嘴朝向多塊式工作臺機構，并與儲墨箱內腔連通；儲墨箱上還固定有距離傳感器；所述自動化劃線機構設有間距設置的兩個，且兩個自動化劃線機構中的噴墨嘴相對傾斜設置；所述墨液儲存與傳輸機構中輸墨泵通過橡膠軟管與兩個自動化劃線機構的儲墨盒均連接。
8、優選地，所述輸出齒輪上表面固定的連接軸通過軸承支承在固定塊上。
9、優選地，所述固定塊上開設的槽口包括u型槽口和豎向槽口，豎向槽口與u型槽口的中部位置連通。
10、優選地，所述控制器連接有人機交互顯示屏。
11、優選地，所述噴墨嘴向內傾斜30°。
12、優選地，所述墨液儲存與傳輸機構包括橡膠軟管、注墨管、儲墨箱和輸墨泵；儲墨箱置于機架內，且上端開口；注墨管穿過機架上開設的方孔，并與機架固定，且注墨管的出口位于儲墨箱開口的上方；輸墨泵固定于儲墨箱內；橡膠軟管的輸入口與輸墨泵的輸出端連通，橡膠軟管的兩個輸出口穿過機架上開設的圓孔與兩個儲墨盒分別連通。
13、優選地，所述傳送定位機構包括傳送裝置、八字擋板、定位夾、光電開關三和升降裝置；傳送裝置包括帶傳動機構和u型板，帶傳動機構置于水平設置的u型板上；初始時，帶傳動機構的傳送帶所在平面高于多塊式工作臺機構的上端面；u型板上位于傳送帶兩側通過鉸接軸鉸接有對稱設置的兩個八字擋板，且鉸接軸上套置有扭簧，扭簧的兩端與u型板和八字擋板分別固定；u型板上比八字擋板靠近輸出端位置處設有間距設置的兩個定位夾組，定位夾組包括位于傳送帶兩側且對稱設置的兩個定位夾，定位夾與u型板上開設的槽口構成滑動副，且定位夾與電磁鐵的推拉桿固定；其中靠近帶傳動機構輸出端的定位夾組中，兩個定位夾朝內的一側均固定有光電開關三；升降裝置的機架板與機架固定，升降裝置的升降板與u型板下表面固定。
14、更優選地，所述升降裝置包括機架板、升降板、絲杠二、伸縮桿件二和旋轉電機四；升降板的其中三個角處均設有伸縮桿件二；伸縮桿件二包括伸縮導桿和伸縮套桿；豎直設置的伸縮導桿與伸縮套桿構成滑動副；伸縮套桿與機架板固定，伸縮導桿與升降板固定；旋轉電機四的殼體固定在升降板的第四個角處，旋轉電機四的輸出軸與豎直設置的絲杠二固定；絲杠二與機架板構成螺旋副。
15、本發明一種鞋幫自動化劃線機的劃線方法，具體如下：
16、步驟一、對于待加工的一批鞋型相同、尺碼相等的鞋幫，選取任意一個鞋幫，標記鞋幫的施壓點一和施壓點二，并測量和記錄鞋幫上施壓點一和施壓點二的高度差；接著，將標記好施壓點一和施壓點二的鞋幫置于多塊式工作臺機構上，且使鞋幫朝向自動化劃線機構的一端與光電開關二對齊；調節氣缸一和氣缸二在滑道上的位置，使氣缸一和氣缸二分別位于施壓點一和施壓點二正上方；通過控制器控制施壓點一和施壓點二中較低者上方的那個氣缸的活塞桿推出施壓點一和施壓點二的高度差值；然后，控制器控制輸墨泵開始工作，輸墨泵將墨液通過橡膠軟管運輸至兩個儲墨箱內，并通過兩個噴墨嘴噴出至鞋幫兩側；取下鞋幫，對比尋找鞋幫表面劃線的預設軌跡上與鞋幫上兩處墨液位置分別上下對齊的兩個軌跡點，確定兩個軌跡點相對鞋幫最低點的高度；最后，控制器控制各旋轉電機三驅動各絲杠一，并通過各螺母塊和滑塊四帶動相應的連接塊移動，直至兩個噴墨嘴與彈簧三壓縮至最短時該彈簧三所連接工作臺膠塊的頂面之間的高度差分別等于對應側軌跡點相對鞋幫最低點的高度；其中，彈簧三壓縮至最短時該彈簧三所連接工作臺膠塊的頂面，即為鞋幫最低點位置；
17、步驟二、控制器控制驅動帶傳動機構的驅動電機四開始工作，帶傳動機構輸送鞋幫，鞋幫經過兩個八字擋板時，兩個八字擋板對鞋幫進行初步調位，接著鞋幫經過靠近帶傳動機構輸出端的定位夾組時，各光電開關三均檢測到鞋幫進入兩個定位夾組所在區域，控制器控制各電磁鐵通電，電磁鐵的推拉桿推動定位夾伸出并擺正鞋幫；然后控制器控制各電磁鐵斷電，電磁鐵的推拉桿帶動定位夾縮回；
18、步驟三、光電開關一檢測到鞋幫處于兩個夾持框架中間時，控制器控制驅動帶傳動機構的驅動電機四停止工作，并控制正反牙絲桿模組工作，通過兩個滑塊一帶動兩個夾持框架相向運動，直至兩個夾持框架夾住鞋幫，其中各夾持膠塊觸碰到鞋幫時沿著相應的限位柱一向相應夾持框架的內部移動，各彈簧一被壓縮，各彈簧一的反作用力作用在鞋幫上，使夾持膠塊與鞋幫表面貼合；
19、步驟四、控制器控制升降裝置驅動u型板下移，直至鞋幫底面高于u型板的上端面；接著控制器控制旋轉電機一開始工作，旋轉電機一的輸出軸正轉90°，并通過齒輪副驅動固定塊繞輸出齒輪的中心軸線正轉90°，進而帶動正反牙絲桿模組、鞋幫和兩個夾持框架正轉90°；然后控制器控制滾珠絲桿滑臺模組一的驅動電機二開始工作，帶動滾珠絲桿滑臺模組一上的滑塊二向多塊式工作臺機構的方向移動，進而帶動旋動裝置、夾持框架、正反牙絲桿模組、伸縮桿件一和鞋幫向多塊式工作臺機構的方向移動；同時控制器控制升降裝置驅動u型板上移復位；
20、步驟五、光電開關二檢測到鞋幫時，控制器通過電磁換向閥控制氣缸一和氣缸二開始工作，氣缸一和氣缸二的活塞桿向下移動相同距離并抵住鞋幫，同時因氣缸一和氣缸二的活塞桿向下的作用力，矩形支撐桿帶動鞋幫以及旋動裝置、夾持框架、正反牙絲桿模組向下移動，與鞋幫接觸的各工作臺膠塊沿著相應限位柱二向下移動，各彈簧二被壓縮，彈簧二的反作用力使工作臺膠塊與鞋幫底面貼合；當其中一個壓力傳感器的壓力值達到閾值時，此時說明已經有工作臺膠塊處于最低位置，氣缸一和氣缸二均停止，如此氣缸一和氣缸二的活塞桿伸出長度差值與施壓點一和施壓點二的高度差值始終相等，保證施壓后鞋幫水平放置；
21、步驟六、各距離傳感器測得此時與鞋幫之間的距離并反饋至控制器，控制器將各距離傳感器測得的距離值均值設為距離控制值；接著控制器控制旋轉電機二開始工作，旋轉電機二的輸出軸驅動轉動盤轉動，進而使轉動盤帶動氣缸一、氣缸二、連接桿、夾持與運輸機構、多塊式工作臺機構和鞋幫繞旋轉電機二的輸出軸一起旋轉；同時控制器控制輸墨泵開始工作，輸墨泵將墨液通過橡膠軟管運輸至兩個儲墨箱內，并通過兩個噴墨嘴噴出，噴出的墨液在旋轉的鞋幫表面進行劃線，同時控制器控制各旋轉電機三的輸出軸開始往復正反轉，進而驅動各絲杠一開始往復正反轉，并通過各螺母塊和滑塊四帶動相應的連接塊上下移動，使兩個噴墨嘴噴出的墨液在鞋幫表面按照預設軌跡進行劃線；且劃線過程中，控制器根據各距離傳感器反饋的與鞋幫、連接桿或伸縮桿件一之間的距離值控制對應滾珠絲桿滑臺模組二的驅動電機三正反轉，進而使滑塊三帶動相應的絲杠副、光桿、儲墨盒和噴墨嘴一起移動，保證各距離傳感器與鞋幫連接桿或伸縮桿件一之間的距離與距離控制值始終相等，進而使噴墨嘴與鞋幫、連接桿或伸縮桿件一之間的距離始終保持恒定；
22、步驟七、控制器控制旋轉電機二的輸出軸旋轉一周后，完成鞋幫劃線工作，接著控制器控制輸墨泵、驅動電機三和旋轉電機三停止工作；然后控制器通過電磁換向閥控制氣缸一和氣缸二的活塞桿向上移動回到執行步驟一后的位置，同時矩形支撐桿和固定塊在彈簧二回復力作用下回復至初始高度；控制器控制驅動電機二開始工作，滾珠絲桿滑臺模組一帶動旋動裝置、夾持框架、正反牙絲桿模組、伸縮桿件一和鞋幫向遠離多塊式工作臺機構的方向移動，接著控制器控制旋轉電機一開始工作，旋轉電機一的輸出軸正轉90°，并通過齒輪副帶動固定塊正轉90°，進而通過正反牙絲桿模組帶動兩個夾持框架夾持鞋幫正轉90°，此時兩個夾持框架和鞋幫位于放置在機架一側的鞋框上方；最后控制器控制驅動電機一開始工作，正反牙絲桿模組帶動兩個夾持框架相背運動至松開鞋幫，鞋幫落入鞋框內；
23、步驟八、控制器控制旋轉電機一的輸出軸反轉180°，并通過齒輪副帶動固定塊、正反牙絲桿模組和兩個夾持框架反轉180°，此時兩個夾持框架回復至初始位置。
24、本發明有益效果如下：
25、1、本發明通過八字擋板和定位夾組擺正鞋幫，然后通過夾持與運輸機構夾住鞋幫并旋轉90°，使鞋幫位于工作臺框架上，接著控制器控制兩個氣缸的輸出軸向下移動并壓緊鞋幫，然后氣缸旋轉裝置帶動夾持與運輸機構、鞋幫、兩個氣缸和多塊式工作臺機構一起旋轉，同時輸墨泵抽出墨液并經噴墨嘴噴出，在鞋幫上進行劃線，整個過程無需人工，且通過巧妙設計保證多維度運動之間沒有干涉，與傳統的人工操作劃線機相比，本發明實現自動化精確劃線代替人工劃線，彌補了人工操作時失誤造成的產品品質下降、原材料損耗、生產時間延長等問題，可以有效地提高產品品質、提高生產效率、降低生產人工成本與時間成本。
26、2、本發明通過仿生梭子蟹蟹鉗設計夾持與運輸機構，使兩個夾持框架夾住鞋幫，并通過各彈簧一的回復力使各夾持膠塊與鞋幫表面始終貼合，進一步夾緊鞋幫，同時提前根據鞋幫尺碼確定施壓點一和施壓點二的位置，并測得兩點的高度差值，接著通過控制氣缸一和氣缸二的活塞桿伸出長度差值與高度差值相等，使鞋幫在劃線過程中始終保持水平且擺正的狀態，并通過各彈簧二的反作用力使各工作臺膠塊貼緊鞋幫鞋底，解決了現存的鞋幫與工作臺貼合不緊密造成鞋幫腳線錯位的問題，從而使各噴墨嘴能夠準確按照預設軌跡劃線；同時本發明通過光電開關一、光電開關二和光電開關三對鞋幫進行準確定位，進一步減少因位置偏差產生的自動化劃線失誤。
27、3、本發明設有兩個相對傾斜設置的噴墨嘴，當其中一個噴墨嘴對旋轉中的鞋幫進行劃線時，因連接桿和伸縮桿件一的阻擋而出現未劃線區域，另一個噴墨嘴噴出的墨液對未劃線區域進行補充，確保劃線的完整性；同時由于鞋幫旋轉過程中正對噴墨嘴的位置尺寸時刻發生變化，本發明通過檢測距離傳感器與鞋幫、連接桿或伸縮桿件一的距離并反饋至控制器，再通過控制器控制滾珠絲桿滑臺模組二的驅動電機一正反轉，進而帶動噴墨嘴移動，使距離傳感器與鞋幫、連接桿或伸縮組件的距離始終保持不變，進而保證鞋幫旋轉過程中與噴墨嘴距離保持不變，使劃線粗細更為均勻。
28、4、本發明可根據鞋幫鞋型預設劃線軌跡，并可根據鞋幫尺碼確定氣缸一和氣缸二在鞋幫上施壓點一和施壓點二的位置，從而滿足不同鞋型相同、不同尺碼的鞋幫劃線加工需求，操作便捷，對不同鞋型和不同尺碼鞋幫的適應性強，滿足目前鞋類樣式更新換代速度快、鞋型樣式加工需求變化快的需求。