一种笔芯自动装配生产线的制作方法

1.本实用新型涉及文具生产领域，特别涉及笔芯的自动化生产检测。


背景技术：

2.国内主流的制笔厂，年产笔芯在10亿支以上，如此庞大的数量使用人工进行装配是不现实的，并且笔芯装配是否规范正确，涉及到笔芯的质量问题，对笔芯后续的加工至关重要。特别是笔头部分，在运输装配过程中难免会出现磕碰划伤，会导致笔头出现球珠掉落、油墨滴漏，笔芯书写不顺畅、断线、缺墨、渗漏、积墨等诸多性能缺陷，严重影响书写体验。在实际生产中，主要依靠人眼进行识别，但人眼识别效率低下，人力成本高，而且长时间识别笔芯容易产生人眼疲劳和判断出错。
3.因此，为了提高生产效率和检测效率，减少人工成本和检测成本，需要开发一条布局合理的自动装配圆珠笔笔芯的生产线，用于高效地生产笔芯，同时确保笔芯生产质量。


技术实现要素：

4.本实用新型目的是为了提供一条布局合理的自笔芯自动装配生产线，使得笔芯装配能够通过一台设备高效自动地自动完成，同时可以在笔芯生产流水线上对笔芯进行高效率检测，以确保笔芯生产质量。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：
6.一种笔芯自动装配生产线，包括：笔芯管下料装置、笔芯管烫印装置、灌装装置、红外感应装置、加装装置、接近感应装置、图像检测装置、笔芯剔除装置、动力传输机构和控制器，所述动力传输机构，包括链条和工装，所述链条上设有多个所述工装，所述链条贯穿所述笔芯自动装配生产线并运输所述工装，所述工装承载并固定笔芯；所述笔芯管下料装置设置于所述笔芯自动装配生产线的最上游，用于向所述动力传输机构上的所述工装供给笔芯管；所述笔芯管烫印装置设置于所述笔芯管下料装置的下游，用于向所述笔芯管上烫印产品信息；所述灌装装置设置于所述笔芯管烫印装置的下游，用于向所述笔芯管灌装油墨和/或硅油；所述红外感应装置，分别设置于所述灌装装置的上游和下游，用于检测所述工装上是否存在所述笔芯管和检测所述笔芯管内是否成功灌装；所述加装装置设置于所述灌装装置和所述红外感应装置的下游，用于将零配件加装于所述笔芯管之上，所述零配件包括护套、笔头和连接件中的至少一种；所述接近感应装置设置于所述加装装置的下游，用于检测所述零配件是否成功加装于所述笔芯管之上；所述图像检测装置通过拍摄所述笔芯于轴向或侧面的图像对所述笔芯在该方向上的生产质量进行在线判断；所述笔芯剔除装置设置于所述红外感应装置和/或所述接近感应装置和/或所述图像检测装置下游，用于将被检测出的不合格笔芯剔除；所述控制器与所述笔芯管下料装置、所述笔芯管烫印装置、所述灌装装置、所述红外感应装置、所述加装装置、所述接近感应装置、所述图像检测装置、所述笔芯剔除装置和所述动力传输机构相连，用于对所述笔芯自动装配生产线进行自动化控制。
7.进一步地，所述笔芯管下料装置包括笔芯管收集盒、步进电机、下料槽、运输板、下
料气缸和链条，所述笔芯管收集盒通过所述步进电机做左右往复运动，使得所述笔芯管进入所述下料槽内，所述运输板通过所述下料气缸做左右往复运动，每次往复运动都会带走所述下料槽最下面一层笔芯管，然后通过所述运输板上设置的漏槽将所述笔芯管运输到所述工装内。
8.进一步地，所述笔芯管烫印装置包括砝码和烫印气缸，所述笔芯管烫印装置通过旋转所述砝码调节到对应的生产信息并加热所述砝码，然后通过所述烫印气缸将所述砝码下压到所述笔芯管上进行烫印。
9.进一步地，所述灌装装置包括油墨灌装装置和硅油灌装装置，所述油墨灌装装置靠上游设置于所述笔芯管烫印装置的下游，而所述硅油灌装装置靠下游设置于所述接近感应装置的下游。
10.进一步地，所述灌装装置包括灌装气缸和针管，所述灌装装置通过所述灌装气缸将所述针管插入到所述笔芯管内的指定位置进行定量灌装，完成后所述针管返回原位。
11.进一步地，所述加装装置包括连接件加装装置、笔头加装装置和护套加装装置，所述连接件加装装置靠上游设置于所述灌装装置和所述红外感应装置的下游，所述笔头加装装置靠中游设置于所述连接件加装装置的下游，所述护套加装装置靠下游设置于所述笔头加装装置的下游。
12.进一步地，所述加装装置包括夹取气缸、移动气缸和滑槽，所述夹取气缸设置于所述滑槽上，所述夹取气缸上设置有夹爪用于对所述零配件进行夹取，所述移动气缸使所述夹爪沿着所述滑槽运动，所述滑槽设置成使所述夹爪进行旋转并且将所述零配件压装到所述笔芯管上。
13.进一步地，所述接近感应装置包括连接件接近感应装置、笔头接近感应装置和护套接近感应装置，所述连接件接近感应装置靠上游设置于所述连接件加装装置的下游，所述笔头接近感应装置靠中游设置于所述笔头加装装置的下游，所述护套接近感应装置靠下游设置于所述护套加装装置的下游。
14.进一步地，所述接近感应装置包括压力气缸和接近开关，所述接近感应装置通过所述压力气缸将带有弹簧的压杆压向所述零配件，当所述压杆碰到所述零配件时回弹，所述接近开关检测到回弹则判断所述零配件已成功装至笔芯管，若所述接近开关未检测到回弹则发向所述控制器发出信号。
15.进一步地，所述图像检测装置包括：工业相机，用于采集所述笔芯侧面或轴向的图像；光源，用于照亮待检测的笔芯部分以提高所述图像光亮度；相机支架，连接所述工业相机和所述光源，并调节所述工业相机和所述光源的位置来保证所述图像质量；显示屏，用于显示各项数据统计和实时拍摄的所述图像，并指出笔芯检测所反映的问题点；工控机，用于判定数据对比结果和控制数据的输入与输出，所述图像输入所述工控机，所述工控机与所述控制器建立通讯并且输出信号到所述控制器。
16.进一步地，所述图像检测装置包括靠上游设置用于检测笔芯的笔头图像的笔头图像检测装置和靠下游设置用于检测笔芯的油墨和硅油长度图像以及护套位置图像的油墨硅油护套图像检测装置。
17.进一步地，所述笔芯剔除装置包括靠上游设置于所述笔头图像检测装置下游的第一笔芯剔除装置和靠下游设置于所述油墨硅油护套图像检测装置下游的第二笔芯剔除装
置。
18.进一步地，所述笔芯剔除装置包括剔除气缸，所述笔芯剔除装置受所述控制器控制，在所述控制器接收到有不合格笔芯的信号时，通过所述剔除气缸将不合格笔芯剔除。
19.进一步地，所述动力传输机构还包括电机、减速机、凸轮分割器和链轮，所述电机连接所述减速机增加扭矩，所述凸轮分割器适于使所述链条做间隔运动，所述减速机连接所述凸轮分割器输入端，所述链轮跟所述凸轮分割器输出端连接，所述链轮跟所述凸轮分割器输出端连接，所述链轮连接所述链条，所述凸轮分割器旋转使所述链条间隔前进。
20.本实用新型的技术效果在于通过提供一条布局合理的自动装配圆珠笔笔芯的生产线，使得能够通过一台设备自动地完成装配工作，同时可以在笔芯生产流水线上对笔芯进行高效率检测，确保了笔芯生产质量。
附图说明
21.本实用新型的以上技术内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的技术方案的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
22.图1是本实用新型一实施例笔芯自动装配生产线的俯视示意图；
23.图2是本实用新型一实施例笔芯自动装配生产线的立体示意图；
24.图3是本实用新型一实施例中笔芯的结构示意图。
25.其中，附图标记说明如下：
26.100 笔芯管下料装置
27.101 下料气缸
28.102 步进电机
29.200 笔芯管烫印装置
30.201 砝码
31.202 烫印气缸
32.300 灌装装置
33.301 灌装气缸
34.400 红外检测装置
35.401 红外传感器
36.500 加装装置
37.501 夹取气缸
38.502 移动气缸
39.600 接近感应装置
40.601 压力气缸
41.602 接近开关
42.700 图像检测装置
43.701 显示屏
44.702 工业相机
45.703 光源
46.704 工控机
47.800 笔芯剔除装置
48.801 剔除气缸
49.900 动力传输机构
50.901 电机
51.902 减速机
52.903 凸轮分割器
53.904 链轮
54.905 链条
55.001 护套
56.002 笔头
57.003 连接件
58.004 油墨
59.005 硅油
60.006 笔芯管
具体实施方式
61.以下在具体实施方式中叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。
62.图1、2示出本实用新型一实施例的一种笔芯自动装配生产线，其包括：笔芯管下料装置100、笔芯管烫印装置200、灌装装置300、一个或多个红外感应装置400、一个或多个加装装置500、一个或多个接近感应装置600、一个或多个图像检测装置700、一个或多个笔芯剔除装置800、动力传输机构900和控制器。
63.动力传输机构900包括电机901、减速机902、凸轮分割器903、链轮904、链条 905和工装。链条905上设有多个工装，链条贯穿笔芯自动装配生产线并运输工装，工装承载并固定笔芯。电机901连接减速机902增加扭矩，减速机902连接凸轮分割器903输入端，链轮904跟凸轮分割器903输出端连接，链轮904连接链条905，凸轮分割器903设置成每次旋转让链条固定前进一段距离，从而以间隔前进的方式确保工装顺序进入每一个工位。
64.笔芯管下料装置100包括笔芯管收集盒、步进电机102、下料槽、运输板、下料气缸101和链条，该笔芯管下料装置100设置于笔芯自动装配生产线的最上游，用于向动力传输机构900上的工装供给笔芯管006。笔芯管收集盒通过步进电机102做左右往复运动，使得笔芯管进入下料槽内，运输板通过下料气缸101做左右往复运动，每次往复运动都会带走下料槽最下面一层笔芯管，然后通过运输板上设置的漏槽将笔芯管运输到工装内。
65.笔芯管烫印装置200，包括砝码201和烫印气缸202，设置于笔芯管下料装置100 的下游，用于向笔芯管上烫印诸如日期编号之类的生产信息。笔芯管烫印装置200通过旋转砝码201调节到对应的日期编号组合并加热砝码201，然后通过烫印气缸202 将砝码201下压到笔芯管上进行烫印。
66.灌装装置300设置于所述笔芯管烫印装置200的下游，其包括灌装气缸301和针管，
用于向笔芯管灌装油墨004或硅油005。灌装装置300通过灌装气缸301将针管插入到笔芯管内的指定位置进行定量灌装，完成后针管返回原位。在该实施例中，灌装装置300包括油墨灌装装置和硅油灌装装置，油墨灌装装置靠近上游设置在笔芯管烫印装置200的下游，而硅油灌装装置靠近下游设置在接近感应装置600的下游。可以理解，硅油灌装装置的设置位置可以根据需要进行调整。
67.红外感应装置400分别设置于灌装装置300的上游和下游，用于检测工装上是否存在笔芯管和检测笔芯管内是否成功灌装。红外感应装置400通过设置于生产线上方或侧面的红外传感器401来对工装上的笔芯管作相应的检测，当笔芯管缺失或不合格时报告控制器。
68.加装装置500设置于灌装装置300和红外感应装置400的下游，包括夹取气缸501、移动气缸502和滑槽，用于将零配件加装于笔芯管之上。零配件可以包括护套001、笔头002和连接件003。夹取气缸设置于滑槽上，夹取气缸501上设置有夹爪对零配件进行夹取，移动气缸使夹爪沿着滑槽运动，滑槽为曲线设计，可以使夹爪旋转并且将零配件压装到笔芯管上。在该实施例中，加装装置500包括连接件加装装置、笔头加装装置和护套加装装置，连接件加装装置靠上游设置于灌装装置300和红外感应装置400的下游，笔头加装装置靠中游设置于连接件加装装置的下游，护套加装装置靠下游设置于笔头加装装置的下游。
69.接近感应装置600包括压力气缸601和接近开关602，设置于加装装置500的下游，用于检测零配件是否成功加装于笔芯管之上。接近感应装置600通过压力气缸601 将带有弹簧的压杆压到零配件上，当压杆碰到零配件时回弹，接近开关检测到回弹则判断零配件已成功装至笔芯管，若接近开关602未检测到回弹则发向控制器发出相关信号。在该实施例中，接近感应装置600包括连接件接近感应装置、笔头接近感应装置和护套接近感应装置，连接件接近感应装置靠上游设置于连接件加装装置的下游，笔头接近感应装置靠中游设置于笔头加装装置的下游，护套接近感应装置靠下游设置于护套加装装置的下游。
70.图像检测装置700通过拍摄笔芯轴向或侧面的图像对笔芯该方向上的生产质量进行在线判断。在该实施例中，图像检测装置包括靠上游用于检测笔芯的笔头部分(例如笔头碗口)处图像的笔头图像检测装置和靠下游用于检测笔芯的油墨和硅油长度图像以及护套位置图像的油墨硅油护套图像检测装置。图像检测装置700可以包括：
71.工业相机702，采集各个笔芯侧面或轴向的图像；
72.镜头，安装在工业相机702上，用于提高图像品质；
73.光源703，用于照亮待检测的笔芯部分以提高图像光亮度，光源可以为条形光源或同轴光源。
74.相机支架，连接工业相机702和光源703，用于通过调节工业相机702和光源703 的位置来保证图像质量；
75.显示屏701，显示屏主要显示各项数据统计和实时拍摄的图像，并指出笔芯检测反映的问题点；
76.工控机704，用于判定数据对比结果和控制数据的输入与输出，图像输入工控机，工控机与控制器建立通讯并且输出信号到控制器。
77.笔芯剔除装置800包括剔除气缸801，用于将被检测出的不合格笔芯剔除。在该实施例中，笔芯剔除装置包括靠上游设置于笔头图像检测装置700下游的第一笔芯剔除装置
和靠下游设置于油墨硅油护套图像检测装置下游的第二笔芯剔除装置。笔芯剔除装置800受控制器控制，在控制器接收到有不合格笔芯的信息时，通过剔除气缸801 将不合格笔芯剔除。
78.控制器用于对笔芯自动装配生产线进行自动化控制。控制器可以为可编程逻辑控制器(programmable logic controller，简称plc)。plc与上述所有装置连接。
79.下面是该实施例中笔芯自动装备生产线的配置和工作方式。在一个实施例中，笔芯自动装备生产线从生产线上游至下游的顺序所设置的工位分别为：
80.动力传输机构，电机连接减速机增加扭矩，减速机连接凸轮分割器输入端，输出端跟链轮连接，链轮连接链条，链条上装有放置笔芯管的工装，凸轮分割器可以让链条做间隔运动，每次旋转链条都固定前进一段距离，确保每次旋转工装能到下一个工位。
81.笔芯管下料装置，笔芯管收集盒通过电步进电机做左右往复运动，使得笔芯管能够顺利进入下料槽内，运输板通过下料气缸做左右往复运动，每次往复运动都会带走下料槽最下面一层笔芯管，然后通过挡板的漏槽将笔芯管运输到链条上的工装内；
82.笔芯管烫印装置，烫印是通过旋转砝码调节到对应的日期编号组合，并加热旋转砝码，然后通过烫印气缸将烫印机构下压到笔芯管上进行烫印。
83.用于检测笔芯管是否到位的红外检测装置，装配于生产线上，检测每个工位上是否存在笔芯管，确保每个工位都装有笔芯管。
84.用于注入油墨的油墨灌装装置，通过灌装气缸将注墨机构的针管插入到笔芯管内的指定位置，然后进行定量注墨，完成后收缩到原来的位置。
85.用于检测油墨是否合格注入的红外检测装置，装配于生产线上方，在注墨完成后检测笔芯管内是否已经注入油墨。
86.用于加装连接件的连接件加装装置，先用夹取气缸对连接件进行夹取，然后通过移动气缸将夹爪沿着滑槽确进行运动，由于对滑槽进行曲线设计，可以将夹爪进行旋转并且可以将连接件向前压到笔芯管上。
87.用于检测连接件的连接件接近感应装置，通过压力气缸将带有弹簧的压杆向前压在连接件上，由于弹簧的缘故压杆回弹，接近开关检测到回弹默认已经将连接件装入笔芯管，如果没有回弹说明前端装配出现问题，从而发出信号给plc进行相应停机处理。
88.用于加装笔头的笔头加装装置，先用夹取气缸对笔头进行夹取，然后通过移动气缸将夹爪沿着滑槽确进行运动，由于对滑槽进行曲线设计，可以将夹爪进行旋转并且可以将笔头向前压入到连接件内。
89.用于检测笔头的笔头接近感应装置，通过压力气缸将带有弹簧的压杆向前压在笔头上，由于弹簧的缘故压杆回弹，接近开关检测到回弹默认已经将笔头装入笔芯管，如果没有回弹说明前端装配出现问题，从而发出信号给plc进行相应停机处理。
90.用于检测笔头装配情况的笔头图像检测装置，此装置由工业相机、镜头、同轴光源、相机支架、显示屏和工控机组成，工业相机用于采集笔头(例如碗口处)图像；镜头安装在工业相机上提高图像品质；同轴光源用于照亮笔头结构以提高图像光亮度；相机支架用于连接工业相机和同轴光源，并调节工业相机和同轴光源的位置来保证拍摄图像质量；显示屏主要显示各项数据统计和实时的拍摄图片并指出笔头碗口检测反映的问题点；工控机判定数据对比结果和控制数据的输入与输出，相机图像输入工控机，与plc建立通讯并且输
出信号到plc。
91.用于剔除笔头装配不合格笔芯的第一笔芯剔除装置，plc控制笔芯剔除机构，在接收到有不合格笔头的信号时，通过剔除气缸将不合格笔芯剔除到不合格品收集盒内。
92.用于加装护套的护套加装装置，先用夹取气缸对护套进行夹取，然后通过移动气缸将夹爪沿着滑槽进行运动，由于对滑槽进行曲线设计，可以将夹爪进行旋转并且可以将护套向前压到笔头上。
93.用于检测护套的护套接近感应装置，通过压力气缸将带有弹簧的压杆向前压到护套上，由于弹簧的缘故压杆回弹，接近开关检测到回弹默认已经将护套装入笔芯管，如果没有回弹说明前端装配出现问题，从而发出信号给plc进行相应停机处理。
94.用于注入硅油的硅油灌装装置，通过灌装气缸将注硅油机构的针管插入到笔芯管尾部内的指定位置，然后进行定量注入硅油，完成后回到原来位置。
95.用于检测笔芯侧面装配情况的油墨硅油护套图像检测装置，此装置由工业相机、镜头、条形光源、相机支架、显示屏、工控机组成。工业相机用来采集各个笔芯油墨硅油长度图像和护套位置图像；镜头安装在工业相机上，提高图像品质；条形光源用于照亮笔芯结构提高图像光亮度；相机支架用来连接工业相机和条形光源，并调节工业相机和条形光源的位置来保证拍摄图像质量；显示屏主要显示各项数据统计和实时的拍摄图片，并指出笔芯油墨硅油长度检测及护套位置检测反映的问题点。工控机判定数据对比结果和控制数据的输入与输出，相机图像输入工控机，与plc建立通讯并且输出信号到plc。
96.用于剔除油墨硅油护套装配不合格笔芯的第二笔芯剔除装置，plc控制笔芯剔除机构，在接收到有不合格笔头的信号时，通过剔除气缸将不合格笔芯剔除到不合格品收集盒内。
97.图3所示为一个合格笔芯的结构，其包括护套001、笔头002、连接件003、油墨 004、硅油005和笔芯管006。笔芯管006作为笔芯的主体结构，护套001、笔头002 和连接件003皆按一定顺序装配于笔芯管006上。为了方便生产过程中的图像检测和使用过程中的观察，笔芯管006为透明塑料材质。笔芯管006中灌装有不同色的油墨 004和硅油005。
98.这里基于的术语和表述方式只是用于描述，本实用新型并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
99.同样，需要指出的是，虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书的范围内。