CN107243741A - 电动牙刷的智能化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及牙刷的自动化生产设备，更具体地说，涉及一种用于电动牙刷的自动化装配设备。电动牙刷的智能化生产线，包括：用于实现工位转换的转盘机构、用于安置所述转盘机构的工作台、均布于所述转盘机构上的动态工装、用于对所述转盘机构提供辅助支撑的动态支撑机构、横跨于所述转盘机构上部的龙门支架、用于提供密封圈的半转备料机构、用于装配所述密封圈的密封圈安装机构、用于将所述密封圈从所述半转备料机构上抓取到所述密封圈安装机构上的吸料机械手。本发明电动牙刷的智能化生产线，实现了牙刷柄的精确定位和自动化装配，实现了牙刷柄连接于动态工装上后随转盘机构运动至不同的工位，利用机器视觉实现电动牙刷的精确检测，提高电动牙刷的产品质量和生产效率。

Description

电动牙刷的智能化生产线

技术领域

本发明涉及牙刷的自动化生产设备，更具体地说，涉及一种用于电动牙刷的自动化装配 设备。

背景技术

牙刷作为日常生活用品，消耗量巨大。随着生活水平的提升，电动牙刷也逐渐普及，电 动牙刷作为机电一体化产品，结构复杂，零部件众多，为实现电动牙刷的自动化生产，需要 相应的自动化装备。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种电动牙刷的智能化生产线，在电动牙刷的自动化装配生产 中，将牙刷柄安装于动态工装上后，实现对牙刷柄的轴向定位和周向定位。本发明电动牙刷 的智能化生产线，实现了牙刷柄的精确定位，实现了牙刷柄连接于动态工装上后随转盘机构 运动至不同的工位，并将牙刷柄调整到不同的姿态角度，有利于实现电动牙刷的自动装配和 检测，提高电动牙刷的产品质量和生产效率。

一种电动牙刷的智能化生产线，包括：用于实现工位转换的转盘机构、用于安置所述转 盘机构的工作台、均布于所述转盘机构上的动态工装、用于对所述转盘机构提供辅助支撑的 动态支撑机构、横跨于所述转盘机构上部的龙门支架、用于提供密封圈的半转备料机构、用 于装配所述密封圈的密封圈安装机构、用于将所述密封圈从所述半转备料机构上抓取到所述 密封圈安装机构上的吸料机械手；所述转盘机构包括大转盘、分割器，所述大转盘固连于所 述分割器的输出法兰上；所述动态工装固连于所述转盘机构，所述密封圈安装机构固连于所 述工作台，所述密封圈安装机构和所述动态工装相匹配；所述半转备料机构位于所述密封圈 安装机构的下部，所述吸料机械手位于所述密封圈安装机构和半转备料机构之间；所述大转 盘上设置有：用于将牙刷柄连接到所述动态工装上的上料工位、用于对所述牙刷柄实现周向 定位的周向定位工位、用于对所述牙刷柄实现轴向定位的轴向定位工位、用于装配所述密封 圈的密封圈装配工位；在所述工作台上设置有和所述周向定位工位相匹配的周向定位机构， 在所述工作台上设置有和所述轴向定位工位相匹配的轴向定位机构，所述密封圈安装机构位 于所述密封圈装配工位处。

优选地，所述半转备料机构包括：弹簧托盘、半转盘、半转轴、底座板、半转气缸、半转齿轮、半转齿条、导向轨道、脱料气缸、脱料板、脱料轴、销轴、小气缸、摆臂杆，所述 半转盘上设置有备料孔，在所述备料孔内部设置有用于安装所述密封圈的所述弹簧托盘，所 述半转盘固连于所述半转轴，所述半转轴活动连接于所述底座板；在所述半转轴的下部固连有所述半转齿轮，所述半转齿条通过所述导向导轨活动连接于所述底座板的下部，所述半转 齿条的一端活动连接于所述半转气缸的活塞杆的末端，所述半转气缸的气缸体固连于所述底 座板的下部；所述脱料气缸的气缸体固连于所述底座板，所述脱料气缸的活塞杆的末端固连 有所述脱料板，在所述脱料板的末端通过所述销轴活动连接有所述脱料轴；所述脱料轴的通 过所述摆臂杆固连于所述小气缸的活塞杆的末端，所述小气缸的气缸体固连于所述底座板的 下部。

优选地，所述密封圈安装机构包括：用于移动所述密封圈的搬运机器人、用于支撑所述 密封圈的回转供料机构、用于对所述密封圈的装配状态进行检测的移动式视觉检测机构，所 述回转供料机构固连于所述工作台，所述搬运机器人位于所述回转供料机构的上部，所述移 动式视觉检测机构位于所述动态工装的上部；所述搬运机器人包括：机器人支架、X轴手臂、 Y轴手臂、Z轴手臂、真空式手腕，所述机器人支架固连于所述工作台，所述X轴手臂固连于 所述机器人支架，所述Y轴手臂固连于所述X轴手臂，所述Z轴手臂固连于所述Y轴手臂， 所述真空式手腕固连于所述Z轴手臂的Z轴滑台上；所述真空式手腕包括：腕部电机、联轴 器、腕部支架、腕部吸盘、上轴承、回转轴、真空通道、真空口，所述腕部支架固连于所述 Z轴滑台，所述回转轴通过所述上轴承活动连接于所述腕部支架，所述腕部电机的输出轴通 过所述联轴器固连于所述回转轴，所述腕部吸盘固连于所述回转轴的下部，所述腕部吸盘和 所述密封圈相匹配，所述回转轴上设置有所述真空通道，所述腕部吸盘上设置有和所述真空 通道相连通的所述真空口，所述真空通道连接至真空泵。

优选地，所述回转供料机构包括：底座板、下轴承、随动托盘、随动芯轴、光纤传感器， 所述底座板固连于是工作台，所述随动托盘通过所述下轴承活动连接于所述底座板，随动芯 轴固连于所述随动托盘，所述光纤传感器固连于所述底座板，所述随动芯轴上设置有和所述 光纤传感器相匹配的缺口。

优选地，所述动态工装包括：夹具体、转动式料台、限位轮、齿轮、齿条、齿条导向块、 齿条滑台、齿条复位弹簧、复位座、插销块、插销复位弹簧，所述夹具体固连于所述大转盘， 所述转动式料台活动连接于所述夹具体，所述限位轮、齿轮成同轴布置，所述限位轮、齿轮 都固连于所述转动式料台；所述插销块活动连接于所述夹具体，所述限位轮上设置有和所述 插销块相匹配的一号缺口、二号缺口，所述插销块的下部设置有插销复位弹簧；所述复位座 固连所述大转盘上，所述齿条滑台活动连接于所述复位座，在所述齿条滑台和复位座之间设 置有齿条复位弹簧，所述齿条导向块固连于所述夹具体，所述齿条活动连接于所述齿条导向 块，所述齿条的下部固连于所述齿条滑台，所述齿轮和齿条相啮合。

优选地，所述周向定位机构包括：龙门式压下机构、托盘机构，所述龙门式压下机构位 于所述动态工装的上部，所述托盘机构位于所述龙门式压下机构的下部；所述龙门式压下机 构包括：定位销、定位气缸、转台限位销、下压气缸，所述龙门支架固连于所述工作台，所 述定位气缸和下压气缸的气缸体固连于所述龙门支架，所述定位销固连于所述定位气缸的活 塞杆的末端，所述转台限位销固连于所述下压气缸的活塞杆的末端；所述定位销和所述牙刷 柄的按钮孔相匹配，所述转台限位销和所述转动式料台相匹配；所述托盘机构包括：托盘、 托盘气缸，所述托盘气缸的气缸体固连于所述工作台，所述托盘固连于所述托盘气缸的活塞 杆的末端，所述托盘和所述牙刷柄的外形相匹配。

优选地，所述轴向定位机构包括：下拉板、下拉气缸、水平推气缸、端部顶杆气缸、端 部顶杆、托杆支架、齿条压板、齿条压板气缸，所述水平推气缸的气缸体固连于所述工作台， 所述下拉气缸的气缸体固连于所述水平推气缸的活塞杆的末端，所述下拉板固连于所述下拉 气缸的活塞杆的末端，所述下拉板和所述动态工作相匹配；所述托杆支架固连于所述工作台， 所述端部顶杆气缸的气缸体固连于所述托杆支架，所述端部顶杆固连于所述端部顶杆气缸的 末端；所述齿条压板气缸的气缸体固连于所述龙门支架的下部，所述齿条压板固连于所述齿 条压板气缸的活塞杆的末端。

优选地，所述吸料机械手包括：机械手底座、机械手水平滑台、机械手竖直滑台、机械 手滑板、微调电机、同步带机构、上下运动气缸、花键套、花键轴、下吸盘、真空道口、吸附容腔，所述机械手水平滑台固连于所述机械手底座，所述机械手竖直滑台固连于所述机械 手水平滑台的滑台上，所述机械手滑板活动连接于所述机械手竖直滑台；所述机械手滑板固 连有所述微调电机和上下运动气缸的气缸体，所述花键套通过轴承活动连接于所述机械手滑 板，所述花键轴活动连接于所述花键套，所述花键轴的上端固连于所述上下运动气缸的活塞 杆的末端，所述下吸盘固连于所述花键轴的下端；所述微调电机的输出轴和所述花键套通过 所述同步带机构实现活动连接。

优选地，所述花键轴和所述花键套成同轴布置，所述花键轴位于所述花键套的轴心位置， 所述花键轴可以沿所述花键套的轴向运动。

优选地，所述动态支撑机构包括：石墨滑板、固定板、基座板，所述石墨滑板固连于所 述大转盘的下部，所述基座板固连于所述工作台，所述固定板固连于所述基座板，所述石墨 滑板和所述固定板相匹配；所述动态支撑机构均布于所述大转盘的下部。

优选地，所述移动式视觉检测机构包括：视觉滑台、工业相机，所述视觉滑台固连于所 述机器人支架，所述工业相机位于所述动态工装的上部。

优选地，所述视觉滑台和所述Y轴手臂相互平行。

优选地，所述工业相机的分辨率是一千万像素。

优选地，所述齿轮的类型为斜齿轮，所述齿条的类型为斜齿条。

优选地，所述腕部电机的类型为步进电机。

优选地，所述上轴承的类型为角接触球轴承，所述上轴承处于背靠背预紧安装。

优选地，所述X轴手臂和Y轴手臂相互垂直；所述Y轴手臂和Z轴手臂相互垂直；所述X轴手臂和Z轴手臂相互垂直。

优选地，所述齿条复位弹簧处于受压缩状态。

优选地，所述插销复位弹簧处于受压缩状态。

优选地，所述分割器的类型为凸轮分割器。

优选地，所述动态工装上设置有两个所述转动式料台。

优选地，所述固定板的材料为锡青铜等耐磨材料。

优选地，在所述上料工位处，所述牙刷柄成水平角度连接到所述动态工装上。

附图说明

图1、2是本发明电动牙刷的智能化生产线的结构示意图；

图3是本发明电动牙刷的智能化生产线的龙门式压下机构的结构示意图；

图4是本发明电动牙刷的智能化生产线的部分结构示意图；

图5、6、7、8、9是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的密封圈安装机构和半转备料 机构的结构示意图；

图10、11是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的吸料机械手的结构示意图；

图12是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的搬运机器人的结构示意图；

图13、14、16是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的动态工装的结构示 意图；

图15是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的动态工装在拆掉齿轮后的结构示意图。

1工作台、2转盘机构、3上料工位、4周向定位工位、5轴向定位工位、6动态工装、7动态支撑机构、8大转盘、9分割器、10龙门式压下机构、11夹具体、12转动式料台、 13限位轮、14齿轮、15齿条、16齿条导向块、17齿条滑台、18齿条复位弹簧、19复位 座、20插销块、21插销复位弹簧、22一号缺口、23二号缺口、24牙刷柄、25定位销、 26定位气缸、27按钮孔、28托盘、29托盘气缸、30转台限位气缸、31下压气缸、32支 架板、33石墨滑板、34固定板、35基座板、36下拉板、37下拉气缸、38水平推气缸、 39端部顶杆气缸、40端部顶杆、41托杆支架、42齿条压板、43齿条压板气缸。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制，附图中 类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种电动牙刷的智能化生产线， 在电动牙刷的自动化装配生产中，将牙刷柄安装于动态工装上后，实现对牙刷柄的轴向定位 和周向定位并实现密封圈的精密装配。本发明电动牙刷的智能化生产线，实现了牙刷柄的精 确定位，实现了牙刷柄连接于动态工装上后随转盘机构运动至不同的工位，有利于实现电动 牙刷的自动装配和检测，提高电动牙刷的产品质量和生产效率。

图1、2是本发明电动牙刷的智能化生产线的结构示意图，图3是本发明电动牙刷的智能 化生产线的龙门式压下机构的结构示意图，图4是本发明电动牙刷的智能化生产线的部分结 构示意图，图5、6、7、8、9是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的密封圈安装机构和半 转备料机构的结构示意图，图10、11是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的吸料机械手的 结构示意图，图12是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的搬运机器人的结构示意图，图 13、14是本发明电动牙刷的智能化生产线装备的动态工装的结构示意图，图15是本发明电 动牙刷的智能化生产线装备的动态工装在拆掉齿轮后的结构示意图。

一种电动牙刷的智能化生产线，包括：用于实现工位转换的转盘机构2、用于安置所述 转盘机构2的工作台1、均布于所述转盘机构2上的动态工装6、用于对所述转盘机构2提供 辅助支撑的动态支撑机构7、横跨于所述转盘机构2上部的龙门支架44、用于提供密封圈72 的半转备料机构75、用于装配所述密封圈72的密封圈安装机构45、用于将所述密封圈72从 所述半转备料机构75上抓取到所述密封圈安装机构45上的吸料机械手76；所述转盘机构2 包括大转盘8、分割器9，所述大转盘8固连于所述分割器9的输出法兰上；所述动态工装6 固连于所述转盘机构2，所述密封圈安装机构45固连于所述工作台1，所述密封圈安装机构 45和所述动态工装6相匹配；所述半转备料机构75位于所述密封圈安装机构45的下部，所 述吸料机械手76位于所述密封圈安装机构45和半转备料机构75之间；所述大转盘8上设置 有：用于将牙刷柄24连接到所述动态工装6上的上料工位3、用于对所述牙刷柄24实现周 向定位的周向定位工位4、用于对所述牙刷柄24实现轴向定位的轴向定位工位5、用于装配 所述密封圈72的密封圈装配工位；在所述工作台1上设置有和所述周向定位工位4相匹配的 周向定位机构，在所述工作台1上设置有和所述轴向定位工位5相匹配的轴向定位机构，所 述密封圈安装机构45位于所述密封圈装配工位处。

更具体地，所述半转备料机构75包括：弹簧托盘77、半转盘79、半转轴80、底座板81、 半转气缸82、半转齿轮83、半转齿条84、导向轨道85、脱料气缸86、脱料板87、脱料轴88、销轴89、小气缸90、摆臂杆91，所述半转盘79上设置有备料孔78，在所述备料孔78 内部设置有用于安装所述密封圈72的所述弹簧托盘77，所述半转盘79固连于所述半转轴80， 所述半转轴80活动连接于所述底座板81；在所述半转轴80的下部固连有所述半转齿轮83， 所述半转齿条84通过所述导向导轨85活动连接于所述底座板81的下部，所述半转齿条84 的一端活动连接于所述半转气缸82的活塞杆的末端，所述半转气缸82的气缸体固连于所述底座板81的下部；所述脱料气缸86的气缸体固连于所述底座板81，所述脱料气缸86的活 塞杆的末端固连有所述脱料板87，在所述脱料板87的末端通过所述销轴89活动连接有所述脱料轴88；所述脱料轴88的通过所述摆臂杆91固连于所述小气缸90的活塞杆的末端，所 述小气缸90的气缸体固连于所述底座板81的下部。

更具体地，所述密封圈安装机构45包括：用于移动所述密封圈72的搬运机器人46、用 于支撑所述密封圈72的回转供料机构47、用于对所述密封圈72的装配状态进行检测的移动 式视觉检测机构48，所述回转供料机构47固连于所述工作台1，所述搬运机器人46位于所 述回转供料机构47的上部，所述移动式视觉检测机构48位于所述动态工装6的上部；所述 搬运机器人46包括：机器人支架49、X轴手臂50、Y轴手臂51、Z轴手臂52、真空式手腕53，所述机器人支架49固连于所述工作台1，所述X轴手臂50固连于所述机器人支架49， 所述Y轴手臂51固连于所述X轴手臂50，所述Z轴手臂52固连于所述Y轴手臂51，所述真 空式手腕53固连于所述Z轴手臂52的Z轴滑台54上；所述真空式手腕53包括：腕部电机 55、联轴器56、腕部支架57、腕部吸盘58、上轴承59、回转轴60、真空通道61、真空口 62，所述腕部支架57固连于所述Z轴滑台54，所述回转轴60通过所述上轴承59活动连接 于所述腕部支架57，所述腕部电机55的输出轴通过所述联轴器56固连于所述回转轴60，所 述腕部吸盘58固连于所述回转轴60的下部，所述腕部吸盘58和所述密封圈72相匹配，所 述回转轴60上设置有所述真空通道61，所述腕部吸盘58上设置有和所述真空通道61相连 通的所述真空口62，所述真空通道61连接至真空泵。

更具体地，所述回转供料机构47包括：底座板63、下轴承64、随动托盘65、随动芯轴66、光纤传感器67，所述底座板63固连于是工作台1，所述随动托盘65通过所述下轴承64 活动连接于所述底座板63，随动芯轴66固连于所述随动托盘65，所述光纤传感器67固连于 所述底座板63，所述随动芯轴66上设置有和所述光纤传感器67相匹配的缺口74。

更具体地，所述动态工装6包括：夹具体11、转动式料台12、限位轮13、齿轮14、齿条15、齿条导向块16、齿条滑台17、齿条复位弹簧18、复位座19、插销块20、插销复位弹 簧21，所述夹具体11固连于所述大转盘8，所述转动式料台12活动连接于所述夹具体11， 所述限位轮13、齿轮14成同轴布置，所述限位轮13、齿轮14都固连于所述转动式料台12； 所述插销块20活动连接于所述夹具体11，所述限位轮13上设置有和所述插销块20相匹配 的一号缺口22、二号缺口23，所述插销块20的下部设置有插销复位弹簧21；所述复位座19 固连所述大转盘8上，所述齿条滑台17活动连接于所述复位座19，在所述齿条滑台17和复 位座19之间设置有齿条复位弹簧18，所述齿条导向块16固连于所述夹具体11，所述齿条 15活动连接于所述齿条导向块16，所述齿条15的下部固连于所述齿条滑台17，所述齿轮14 和齿条15相啮合。

更具体地，所述周向定位机构包括：龙门式压下机构10、托盘机构，所述龙门式压下机 构10位于所述动态工装6的上部，所述托盘机构位于所述龙门式压下机构10的下部；所述 龙门式压下机构10包括：定位销25、定位气缸26、转台限位销30、下压气缸31，所述龙门 支架44固连于所述工作台1，所述定位气缸26和下压气缸31的气缸体固连于所述龙门支架 44，所述定位销25固连于所述定位气缸26的活塞杆的末端，所述转台限位销30固连于所述 下压气缸31的活塞杆的末端；所述定位销25和所述牙刷柄24的按钮孔27相匹配，所述转台限位销30和所述转动式料台12相匹配；所述托盘机构包括：托盘28、托盘气缸29，所述 托盘气缸29的气缸体固连于所述工作台1，所述托盘28固连于所述托盘气缸29的活塞杆的 末端，所述托盘28和所述牙刷柄24的外形相匹配。

更具体地，所述轴向定位机构包括：下拉板36、下拉气缸37、水平推气缸38、端部顶杆气缸39、端部顶杆40、托杆支架41、齿条压板42、齿条压板气缸43，所述水平推气缸38 的气缸体固连于所述工作台1，所述下拉气缸37的气缸体固连于所述水平推气缸38的活塞 杆的末端，所述下拉板36固连于所述下拉气缸37的活塞杆的末端，所述下拉板36和所述动 态工作6相匹配；所述托杆支架41固连于所述工作台1，所述端部顶杆气缸39的气缸体固 连于所述托杆支架41，所述端部顶杆40固连于所述端部顶杆气缸39的末端；所述齿条压板 气缸43的气缸体固连于所述龙门支架44的下部，所述齿条压板42固连于所述齿条压板气缸 43的活塞杆的末端。

更具体地，所述吸料机械手76包括：机械手底座92、机械手水平滑台93、机械手竖直 滑台94、机械手滑板95、微调电机96、同步带机构97、上下运动气缸98、花键套99、花键轴100、下吸盘101、真空道口102、吸附容腔103，所述机械手水平滑台93固连于所述机械 手底座92，所述机械手竖直滑台94固连于所述机械手水平滑台93的滑台上，所述机械手滑 板95活动连接于所述机械手竖直滑台94；所述机械手滑板95固连有所述微调电机96和上 下运动气缸98的气缸体，所述花键套99通过轴承活动连接于所述机械手滑板95，所述花键 轴100活动连接于所述花键套99，所述花键轴100的上端固连于所述上下运动气缸98的活 塞杆的末端，所述下吸盘101固连于所述花键轴100的下端；所述微调电机96的输出轴和所 述花键套99通过所述同步带机构97实现活动连接。

更具体地，所述花键轴100和所述花键套99成同轴布置，所述花键轴100位于所述花键 套99的轴心位置，所述花键轴100可以沿所述花键套99的轴向运动。

更具体地，所述动态支撑机构7包括：石墨滑板33、固定板34、基座板35，所述石墨滑板33固连于所述大转盘8的下部，所述基座板35固连于所述工作台1，所述固定板34固 连于所述基座板35，所述石墨滑板33和所述固定板34相匹配；所述动态支撑机构7均布于 所述大转盘8的下部。

更具体地，所述移动式视觉检测机构48包括：视觉滑台68、工业相机69，所述视觉滑 台68固连于所述机器人支架49，所述工业相机69位于所述动态工装6的上部。

更具体地，所述视觉滑台68和所述Y轴手臂51相互平行。

更具体地，所述工业相机69的分辨率是一千万像素。

更具体地，所述齿轮14的类型为斜齿轮，所述齿条15的类型为斜齿条。

更具体地，所述腕部电机55的类型为步进电机。

更具体地，所述上轴承59的类型为角接触球轴承，所述上轴承59处于背靠背预紧安装。

更具体地，所述X轴手臂50和Y轴手臂51相互垂直；所述Y轴手臂51和Z轴手臂52 相互垂直；所述X轴手臂50和Z轴手臂52相互垂直。

更具体地，所述齿条复位弹簧18处于受压缩状态。

更具体地，所述插销复位弹簧21处于受压缩状态。

更具体地，所述分割器9的类型为凸轮分割器。

更具体地，所述动态工装6上设置有两个所述转动式料台12。

更具体地，所述固定板34的材料为锡青铜等耐磨材料。

更具体地，在所述上料工位3处，所述牙刷柄24成水平角度连接到所述动态工装6上。

以下结合图1至15，进一步描述本发明电动牙刷的智能化生产线的工作原理和工作过程：

本发明电动牙刷的智能化生产线，主要包括：转盘机构2、工作台1、动态工装6、动态 支撑机构7、龙门支架44、周向定位机构、轴向定位机构、半转备料机构75、密封圈安装机构45、吸料机械手76。在所述转盘机构2上设置三个工位：用于将所述牙刷柄24连接到所 述动态工装6上的上料工位3、用于对所述牙刷柄24实现周向定位的周向定位工位4、用于 对所述牙刷柄24实现轴向定位的轴向定位工位5。在所述工作台1上设置有和所述周向定位工位4相匹配的周向定位机构，设置有和所述向定位工位5相匹配的轴向定位机构。在所述上料工位3处，所述牙刷柄24成水平角度连接到所述动态工装6上；接着，所述转盘机构2 将所述动态工装6转动到所述周向定位工位4处，所述周向定位机构将所述牙刷柄24进行周向方向的校正，进一步提高定位精度；接着，所述转盘机构2将所述动态工装6转动到所述轴向定位工位5处，所述轴向定位机构将所述牙刷柄24进行轴向方向的校正，进一步提高定位精度；接着所述动态工装6将所述牙刷柄24转动一定的角度，使所述牙刷柄24处于竖直状态。通过周向定位和轴向定位的校正，可以综合提高所述牙刷柄24在所述动态工装6上的定位精度。所述动态工装6可以精确调节所述牙刷柄24的姿态角度，以便于所述牙刷柄24的自动化加工工序。所述动态工装6搭载于所述转盘机构2上并运转至所述密封圈安装机构45的下部。所述半转备料机构75用于将所述密封圈72传递至所述吸料机械手76的下部， 所述吸料机械手76将所述密封圈72从所述半转备料机构75上输送至所述密封圈安装机构45，所述搬运机器人46在所述回转供料机构47的配合下实现对所述密封圈72的姿态的调节， 所述搬运机器人46将所述密封圈72装配到牙刷柄24上。所述密封圈安装机构45包括：搬 运机器人46、回转供料机构47、移动式视觉检测机构48。所述密封圈72先放置于所述回转 供料机构47上等待所述搬运机器人46的吸取，所述搬运机器人46将所述密封圈72的角度 调整到位后，从所述回转供料机构47上将所述密封圈72抓取到所述密封圈安装面70，以使 所述密封圈安装面70的凸缘71和所述密封圈72的凹缘73相匹配，所述移动式视觉检测机 构48用于对所述密封圈72的装配质量进行检测，以确保达到可靠的装配。

接下来描述所述密封圈安装机构45和回转供料机构47的工作过程和工作原理：

所述回转供料机构47固连于所述工作台1，所述密封圈72套于所述回转供料机构47上， 所述搬运机器人46位于所述回转供料机构47的上部，所述搬运机器人46的所述真空式手腕 53接触到位于所述回转供料机构47上的密封圈72，所述真空式手腕53驱动所述密封圈72 转动，直到所述密封圈72调整到预定的角度，接着所述真空式手腕53吸附住所述密封圈72， 将所述密封圈72安装于所述密封圈安装面70，所述移动式视觉检测机构48位于所述动态工 装6的上部。

所述X轴手臂50、Y轴手臂51、Z轴手臂52都可以做直线运动，所述X轴手臂50、Y轴手臂51、Z轴手臂52成两两垂直的姿态布置，所述真空式手腕53固连于所述Z轴手臂52， 因此所述搬运机器人46具备四个自由度。

所述腕部支架57固连于所述Z轴滑台54，所述回转轴60通过所述上轴承59活动连接 于所述腕部支架57，所述腕部电机55的输出轴通过所述联轴器56固连于所述回转轴60，所 述腕部电机55可以驱动所述回转轴60做转动。所述腕部吸盘58固连于所述回转轴60的下 部，所述腕部吸盘58和所述密封圈72相匹配。所述回转轴60上设置有所述真空通道61，所述腕部吸盘58上设置有和所述真空通道61相连通的所述真空口62，所述真空通道61连接至真空泵。所述腕部吸盘58的下部设置有和所述密封圈72相匹配的外形轮廓。所述腕部吸盘58压于所述密封圈72后，所述真空口62通过负压作用于所述密封圈72，使所述密封 圈72吸附于所述腕部吸盘58上，所述腕部电机55可以驱动所述密封圈72进行转动。

所述底座板63固连于是工作台1，所述光纤传感器67固连于所述底座板63，所述随动 芯轴66固连于所述随动托盘65，所述随动芯轴66上设置有和所述光纤传感器67相匹配的 缺口74。所述光纤传感器67对着所述缺口74进行照射，并对采集的光电信号进行分析。所 述搬运机器人46驱动所述密封圈72转动，当所述缺口74和凹缘73匹配后构成一个完整的 圆形缺口，所述光纤传感器67照射到该圆形缺口，所述光纤传感器67通过对光电信号的采 集可以感知到所述缺口74和凹缘73已经处于匹配状态。接着所述搬运机器人46吸附住所述 密封圈72，再将所述密封圈72装配于所述密封圈安装面70上。由于所述密封圈72已经经 过校正，使得所述凸缘71和凹缘73处于匹配的姿态，从而达到精密装配。

最后由所述移动式视觉检测机构48对所述密封圈72的装配质量进行检测，以保证装配 质量。

接下来描述所述半转备料机构的工作过程和工作原理：

所述半转备料机构75位于所述搬运机器人46的下部。所述半转盘79上设置有备料孔 78，可以通过人工的方式将所述密封圈72放置于所述备料孔78中，接着所述半转盘79转动 一百八十度将所述密封圈72运动至所述腕部吸盘58的下部。所述弹簧托盘77用于托住所述 密封圈72，防止所述密封圈72从所述备料孔78中掉落。当所述吸附机械手76在抓取所述 密封圈72的时候，所述弹簧托盘77还可以对所述密封圈72提供柔性支撑，防止所述吸附机 械手76压坏所述密封圈72。

所述半转盘79固连于所述半转轴80，在所述半转轴80的下部固连有所述半转齿轮83， 所述半转齿条84和半转齿轮83相匹配。所述半转气缸82用于驱动所述半转齿条84发生一 百八十度转动，所述半转盘79在所述半转气缸82的控制下发生一百八十度转动。

所述脱料气缸86的气缸体固连于所述底座板81，所述脱料气缸86的活塞杆的末端固连 有所述脱料板87，在所述脱料板87的末端通过所述销轴89活动连接有所述脱料轴88。所述 脱料气缸86的活塞杆伸出，使所述脱料轴88可以将所述密封圈72从所述备料孔78中脱离。 接着所述吸附机械手76将所述密封圈72吸走到所述回转供料机构47上。所述脱料轴88的 通过所述摆臂杆91固连于所述小气缸90的活塞杆的末端，所述小气缸90的气缸体固连于所 述底座板81的下部。所述小气缸90可以驱动所述脱料轴88发生一定角度的摆动，从而使所 述脱料轴88将所述密封圈72更容易地从所述备料孔78中发生脱离。

接下来描述所述吸料机械手的工作过程和工作原理：

所述机械手竖直滑台94固连于所述机械手水平滑台93的滑台上，所述机械手滑板95活 动连接于所述机械手竖直滑台94。所述机械手水平滑台93用于驱动所述机械手滑板95发生 水平方向的运动，所述机械手竖直滑台94用于驱动所述机械手滑板95发生竖直方向的运动。 所述花键套99通过轴承活动连接于所述机械手滑板95，所述微调电机96的输出轴和所述花 键套99通过所述同步带机构97实现活动连接，所述微调电机96通过所述同步带机构97驱 动所述花键套99、花键轴100和下吸盘101发生转动，从而对调整所述密封圈72的角度。 所述花键轴100活动连接于所述花键套99，所述花键轴100的上端固连于所述上下运动气缸 98的活塞杆的末端，所述下吸盘101固连于所述花键轴100的下端。所述花键轴100和所述 花键套99成同轴布置，所述花键轴100位于所述花键套99的轴心位置，所述花键轴100可 以沿所述花键套99的轴向运动。所述上下运动气缸98的活塞杆伸出，驱动所述下吸盘101 下降，使所述下吸盘接触到所述密封圈72。

接下来描述所述动态工装6的工作过程和工作原理：

所述动态工装6用于承载所述牙刷柄24，将所述牙刷柄24移动到各个工位，并将所述 牙刷柄24调整个所需要的姿态角度。所述夹具体11固连于所述大转盘8，所述转动式料台 12活动连接于所述夹具体11，所述限位轮13、齿轮14成同轴布置，所述限位轮13、齿轮14都固连于所述转动式料台12，所述齿轮14可以驱动所述转动式料台12转动。所述齿条导向块16固连于所述夹具体11，所述齿条15活动连接于所述齿条导向块16，所述齿条15的 下部固连于所述齿条滑台17，所述齿轮14和齿条15相啮合。所述插销块20活动连接于所 述夹具体11，所述限位轮13上设置有和所述插销块20相匹配的一号缺口22、二号缺口23， 所述插销块20的下部设置有插销复位弹簧21。

所述插销块20在所述插销复位弹簧21的推动下，具有向所述限位轮13运动的趋势。如 果所述插销块20插入到所述一号缺口22，则所述转动式料台12处于锁定的状态，并且所述 牙刷柄24处于水平姿态；如果所述插销块20插入到所述二号缺口23中，则所述转动式料台 12处于锁定的状态，并且所述牙刷柄24处于竖直姿态；如果所述插销块20脱离所述一号缺 口22和所述二号缺口23，则所述转动式料台12具有自由转动的状态。

所述水平推气缸38的气缸体固连于所述工作台1，所述下拉气缸37的气缸体固连于所 述水平推气缸38的活塞杆的末端，所述下拉板36固连于所述下拉气缸37的活塞杆的末端。 所述水平推气缸38的活塞杆伸出，所述下拉气缸37的活塞杆缩回，使所述插销块20脱离所 述一号缺口22，则所述转动式料台12具有自由转动的机会。接着，所述齿条压板气缸43的 活塞杆伸出，所述齿条压板42驱动所述齿条15下降；同时，所述水平推气缸38、下拉气缸 37运动，使所述下拉板36脱离所述插销块20。接着，所述齿条15驱动所述齿轮14转动，所述齿轮14驱动所述限位轮13、转动式料台12转动，直到所述插销块20在所述插销复位 弹簧21的驱动下自动地插入到所述二号缺口23中。接着，所述转动式料台12处于锁定的状态，并且所述牙刷柄24处于竖直姿态。从而实现对所述牙刷柄24姿态角度的变换。

同理，如果需要将所述牙刷柄24从竖直的姿态角度转变为水平的姿态角度。需要将所述 插销块20脱离所述限位轮13，所述齿条15在所述齿条复位弹簧18的推动下自动上移，所 述齿条15驱动所述齿轮14转动，所述齿轮14驱动所述限位轮13、转动式料台12转动。当 所述限位轮13转动一定的角度后，施加在所述插销块20上的外力取消。接着，所述限位轮 13继续转动直到所述插销块20在所述插销复位弹簧21的驱动下自动地插入到所述一号缺口 22，则所述转动式料台12处于锁定的状态，并且所述牙刷柄24处于水平姿态。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明电动牙刷的智能化生产线较有代表性的例子。显然， 本发明电动牙刷的智能化生产线不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明电 动牙刷的智能化生产线的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均 应认为属于本发明电动牙刷的智能化生产线的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，包括：用于实现工位转换的转盘机构、用于安置所述转盘机构的工作台、均布于所述转盘机构上的动态工装、用于对所述转盘机构提供辅助支撑的动态支撑机构、横跨于所述转盘机构上部的龙门支架、用于提供密封圈的半转备料机构、用于装配所述密封圈的密封圈安装机构、用于将所述密封圈从所述半转备料机构上抓取到所述密封圈安装机构上的吸料机械手；所述转盘机构包括大转盘、分割器，所述大转盘固连于所述分割器的输出法兰上；所述动态工装固连于所述转盘机构，所述密封圈安装机构固连于所述工作台，所述密封圈安装机构和所述动态工装相匹配；所述半转备料机构位于所述密封圈安装机构的下部，所述吸料机械手位于所述密封圈安装机构和半转备料机构之间；所述大转盘上设置有：用于将牙刷柄连接到所述动态工装上的上料工位、用于对所述牙刷柄实现周向定位的周向定位工位、用于对所述牙刷柄实现轴向定位的轴向定位工位、用于装配所述密封圈的密封圈装配工位；在所述工作台上设置有和所述周向定位工位相匹配的周向定位机构，在所述工作台上设置有和所述轴向定位工位相匹配的轴向定位机构，所述密封圈安装机构位于所述密封圈装配工位处。

2.根据权利要求1所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述半转备料机构包括：弹簧托盘、半转盘、半转轴、底座板、半转气缸、半转齿轮、半转齿条、导向轨道、脱料气缸、脱料板、脱料轴、销轴、小气缸、摆臂杆，所述半转盘上设置有备料孔，在所述备料孔内部设置有用于安装所述密封圈的所述弹簧托盘，所述半转盘固连于所述半转轴，所述半转轴活动连接于所述底座板；在所述半转轴的下部固连有所述半转齿轮，所述半转齿条通过所述导向导轨活动连接于所述底座板的下部，所述半转齿条的一端活动连接于所述半转气缸的活塞杆的末端，所述半转气缸的气缸体固连于所述底座板的下部；所述脱料气缸的气缸体固连于所述底座板，所述脱料气缸的活塞杆的末端固连有所述脱料板，在所述脱料板的末端通过所述销轴活动连接有所述脱料轴；所述脱料轴的通过所述摆臂杆固连于所述小气缸的活塞杆的末端，所述小气缸的气缸体固连于所述底座板的下部。

3.根据权利要求1所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述密封圈安装机构包括：用于移动所述密封圈的搬运机器人、用于支撑所述密封圈的回转供料机构、用于对所述密封圈的装配状态进行检测的移动式视觉检测机构，所述回转供料机构固连于所述工作台，所述搬运机器人位于所述回转供料机构的上部，所述移动式视觉检测机构位于所述动态工装的上部；所述搬运机器人包括：机器人支架、X轴手臂、Y轴手臂、Z轴手臂、真空式手腕，所述机器人支架固连于所述工作台，所述X轴手臂固连于所述机器人支架，所述Y轴手臂固连于所述X轴手臂，所述Z轴手臂固连于所述Y轴手臂，所述真空式手腕固连于所述Z轴手臂的Z轴滑台上；所述真空式手腕包括：腕部电机、联轴器、腕部支架、腕部吸盘、上轴承、回转轴、真空通道、真空口，所述腕部支架固连于所述Z轴滑台，所述回转轴通过所述上轴承活动连接于所述腕部支架，所述腕部电机的输出轴通过所述联轴器固连于所述回转轴，所述腕部吸盘固连于所述回转轴的下部，所述腕部吸盘和所述密封圈相匹配，所述回转轴上设置有所述真空通道，所述腕部吸盘上设置有和所述真空通道相连通的所述真空口，所述真空通道连接至真空泵。

4.根据权利要求1所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述轴向定位机构包括：下拉板、下拉气缸、水平推气缸、端部顶杆气缸、端部顶杆、托杆支架、齿条压板、齿条压板气缸，所述水平推气缸的气缸体固连于所述工作台，所述下拉气缸的气缸体固连于所述水平推气缸的活塞杆的末端，所述下拉板固连于所述下拉气缸的活塞杆的末端，所述下拉板和所述动态工作相匹配；所述托杆支架固连于所述工作台，所述端部顶杆气缸的气缸体固连于所述托杆支架，所述端部顶杆固连于所述端部顶杆气缸的末端；所述齿条压板气缸的气缸体固连于所述龙门支架的下部，所述齿条压板固连于所述齿条压板气缸的活塞杆的末端。

5.根据权利要求1所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述周向定位机构包括：龙门式压下机构、托盘机构，所述龙门式压下机构位于所述动态工装的上部，所述托盘机构位于所述龙门式压下机构的下部；所述龙门式压下机构包括：定位销、定位气缸、转台限位销、下压气缸，所述龙门支架固连于所述工作台，所述定位气缸和下压气缸的气缸体固连于所述龙门支架，所述定位销固连于所述定位气缸的活塞杆的末端，所述转台限位销固连于所述下压气缸的活塞杆的末端；所述定位销和所述牙刷柄的按钮孔相匹配，所述转台限位销和所述转动式料台相匹配；所述托盘机构包括：托盘、托盘气缸，所述托盘气缸的气缸体固连于所述工作台，所述托盘固连于所述托盘气缸的活塞杆的末端，所述托盘和所述牙刷柄的外形相匹配。

6.根据权利要求1所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述动态支撑机构包括：石墨滑板、固定板、基座板，所述石墨滑板固连于所述大转盘的下部，所述基座板固连于所述工作台，所述固定板固连于所述基座板，所述石墨滑板和所述固定板相匹配；所述动态支撑机构均布于所述大转盘的下部。

7.根据权利要求1所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述回转供料机构包括：底座板、下轴承、随动托盘、随动芯轴、光纤传感器，所述底座板固连于是工作台，所述随动托盘通过所述下轴承活动连接于所述底座板，随动芯轴固连于所述随动托盘，所述光纤传感器固连于所述底座板，所述随动芯轴上设置有和所述光纤传感器相匹配的缺口。

8.根据权利要求1所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述动态工装包括：夹具体、转动式料台、限位轮、齿轮、齿条、齿条导向块、齿条滑台、齿条复位弹簧、复位座、插销块、插销复位弹簧，所述夹具体固连于所述大转盘，所述转动式料台活动连接于所述夹具体，所述限位轮、齿轮成同轴布置，所述限位轮、齿轮都固连于所述转动式料台；所述插销块活动连接于所述夹具体，所述限位轮上设置有和所述插销块相匹配的一号缺口、二号缺口，所述插销块的下部设置有插销复位弹簧；所述复位座固连所述大转盘上，所述齿条滑台活动连接于所述复位座，在所述齿条滑台和复位座之间设置有齿条复位弹簧，所述齿条导向块固连于所述夹具体，所述齿条活动连接于所述齿条导向块，所述齿条的下部固连于所述齿条滑台，所述齿轮和齿条相啮合。

9.根据权利要求1所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述吸料机械手包括：机械手底座、机械手水平滑台、机械手竖直滑台、机械手滑板、微调电机、同步带机构、上下运动气缸、花键套、花键轴、下吸盘、真空道口、吸附容腔，所述机械手水平滑台固连于所述机械手底座，所述机械手竖直滑台固连于所述机械手水平滑台的滑台上，所述机械手滑板活动连接于所述机械手竖直滑台；所述机械手滑板固连有所述微调电机和上下运动气缸的气缸体，所述花键套通过轴承活动连接于所述机械手滑板，所述花键轴活动连接于所述花键套，所述花键轴的上端固连于所述上下运动气缸的活塞杆的末端，所述下吸盘固连于所述花键轴的下端；所述微调电机的输出轴和所述花键套通过所述同步带机构实现活动连接。

10.根据权利要求9所述的电动牙刷的智能化生产线，其特征在于，所述花键轴和所述花键套成同轴布置，所述花键轴位于所述花键套的轴心位置，所述花键轴可以沿所述花键套的轴向运动。