CN109700171A - 一种分体式牙刷装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分体式牙刷装配装置，解决了现有牙刷生产设备无法满足分体式牙刷组装需求的问题。本装置包括机架，所述机架上设有从刷柄料仓向刷柄支撑工位输送刷柄的刷柄上料机构、从刷头料仓向刷头支撑工位输送刷头的刷头上料机构、装配机构，所述装配机构在刷柄支撑工位和刷头支撑工位之间设有校准刷柄和刷头相对位置的导向槽。本发明刷柄和刷头分别通过上料机构上料并进行稳定支撑定位，而后通过装配机构完成刷柄和刷头的插接装配，本装置可以自动化完成柔性刷头套设在硬质刷柄的分体式牙刷装配，并在装配过程中进行精确定位，提高了装配的效率和精准度，降低了产品的次品率。

Description

一种分体式牙刷装配装置

技术领域

本发明属于牙刷生产设备领域，涉及一种牙刷成型装置, 特别涉及一种分体式牙刷装配装置。

背景技术

传统的非电动的牙刷，基本采用在刷柄的端部植毛的方式进行生产，刷柄和刷头无需组装，其生产设备为牙刷自动植毛机。目前还有一种分体组装的牙刷，刷头采用高成本的纳米抗菌材料制成，刷柄采用成本较低的其他材料制作，而后将刷头套设在刷柄上进行组装，刷毛采用纳米抗菌高分子复合材料与刷头一体成型。使用时，牙刷刷头既是高成本组件、由是直接接触牙齿的磨损件，因此组装成型后，刷头和刷柄要保证结合牢固可靠，不考虑拆卸更换配件的问题。传统的牙刷生产设备无法满足分体组装式牙刷的生产需求。目前上述分体组装式的牙刷需要采用人工组装，生产效率低，插接组装的合格率无法保证，生产卫生条件控制的成本高。

目前也有一种电动牙刷，电动牙刷刷柄内设置有电池、电机等电器设备，刷头为插接在刷柄中的可更换结构，虽然电动牙刷生产过程中也需要组装，但是电动牙刷的生产装置显然无法直接应用到上述的分体组装式牙刷中来。

发明内容

本发明的目的在于解决现有牙刷生产设备无法满足分体式牙刷组装需求，目前的分体式牙刷组装依靠人工，生产效率低，插接组装的合格率无法保证，生产卫生条件控制的成本高的问题，提供一种分体式牙刷装配装置，可以对刷柄和刷头分别上料、对齐、并进行导向插接装配。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分体式牙刷装配装置，包括机架，其特征在于：所述机架上设有从刷柄料仓向刷柄支撑工位输送刷柄的刷柄上料机构、从刷头料仓向刷头支撑工位输送刷头的刷头上料机构、装配机构，所述装配机构在刷柄支撑工位和刷头支撑工位之间设有校准刷柄和刷头相对位置的导向槽。刷柄上料机构、刷头上料机构分别完成刷柄和刷头的上料动作，并通过装配机构的导向槽在装配过程中完成导向和定位。

作为优选，所述刷柄上料机构在刷柄料仓的一侧设有出料口，出料口的侧方设置刷柄支撑工位，出料口和刷柄支撑工位之间的上方设有抓取装置，抓取装置包括水平滑道，水平滑道上设有水平滑块，水平滑块上设有可上下升降的机械抓手。刷柄上料机构利用机械抓手将出料口输出的刷柄抓取放置到刷柄支撑工位。

作为优选，所述刷柄支撑工位包括支架组，支架组包括两个支撑刷柄不同位置的支架，支架的顶部设有与刷柄表面配合的U型槽，每个刷柄支撑工位在两个支架之间的上方设有压设刷柄中部定位的压杆。两个支架分别靠近刷柄的两端进行支撑，并在支架之间通过压杆压设刷柄上表面，形成两个支架、一个压杆的三点式稳定支撑和精确定位，为刷柄和刷头的插接装配做好准备。

作为优选，刷柄支撑工位背向刷头支撑工位的一侧设有用于刷柄尾端抵靠的靠板。为了保证刷头和刷柄组装完成后的稳固连接，刷头和刷柄的装配插接受力较大，因此设置靠板抵靠刷柄的尾端，承受插接力。

作为优选，所述靠板上设有压杆座，压杆座具有挑出的横梁，所述压杆可上下伸缩设置在压杆座的横梁下方，压杆通过压杆气缸驱动。

作为优选，所述压杆座与靠板可侧向滑动连接，靠板上设有推动压杆座侧滑避让机械抓手的侧滑气缸，所述靠板和压杆座之间还设有回位弹簧。当设备空间紧凑时，压杆座设计为可侧向避让的滑动结构，可以在机械抓手传送刷柄时进行避让。

作为优选，所述支架组设置在支架输送带上并随支架输送带移动，支架输送带的输送方向与水平滑道方向垂直，支架输送带上设置有依次循环进入刷柄支撑工位的多个支架组。如果空间足够，则在支架组进入刷柄支撑工位前提前上料，如果空间紧凑，则在支架组进入刷柄支撑工位后，由压杆座侧滑避让后上料。

作为优选，所述刷头上料机构的刷头料仓出料口通过出料轨道连接有从前往后推送刷头的推送滑道，出料轨道的末端连接送滑道前端的侧方，推送滑道的前端设有可沿推送滑道来回推送的推杆，所述推杆后端设有推板，推板靠出料轨道的侧边连接有侧挡料板，侧挡料板为推板侧边向推送滑道的前方L形折边成型，侧挡料板的长度不少于推杆的推送行程，推送滑道的后端连接刷头支撑工位。刷头料仓通过出料轨道从推送滑道的侧方上料，然后通过推送滑道的推杆向后推送到刷头支撑工位，推杆推送刷头的同时，与推板一体的侧挡料板随推板向后推行将出料轨道的出口封闭，防止刷头进入推板前侧形成卡料。

作为优选，所述推送滑道在与出料轨道连接处的后方设有可伸缩的后挡料板，推送滑道的下方竖直向上设置有后挡料气缸，所述后挡料板可升降安装在后挡料气缸输出杆的上端，所述推送滑道的底面与后挡料板对应设置升降槽。后挡料板在出料轨道向推送滑道上料时伸出形成后阻挡，形成三侧封闭的一个凹型腔上料，推板向后推送的时候后挡料板缩回。

作为优选，所述出料轨道为直线型振动轨道。出料轨道为沿输送方向向下倾斜的振动轨道，刷头在出料轨道上振动下滑进行上料动作。

作为优选，所述刷头料仓为竖直圆筒形料仓，料仓的侧壁设有可转动的螺旋输送轨道，螺旋输送轨道与出料轨道切向对接。

作为优选，装配机构包括可推动的主装配推头，刷头支撑工位为设置于主装配推头上表面朝装配侧一角的槽缺，刷头支撑工位顶面、朝向刷柄方向的装配侧面、与装配侧面相邻的进料侧面为开口侧面，其余为支撑面，支撑面分别为下支撑面、背向装配侧面的推送支撑面、背向进料侧面的夹持支撑面，所述夹持支撑面与推送支撑面之间采用与刷头侧壁弧度适配的弧形段过渡，推送支撑面上开设清除装配失败后残留刷头的吹气孔。刷头朝向夹持支撑面、推送支撑面的侧壁受到贴合支撑，能提供均匀连续的夹持力和推送力，避免刷头不均匀受力变形。吹气孔在每个装配动作完成后吹气，将装配失败残留的刷头清除。

作为优选，夹持支撑面为下部与刷头弧形侧面适配的内凹弧形支撑面。夹持支撑面的底部内凹弧形面为水平开设的槽，可以将刷头侧壁嵌入到内凹弧形支撑面中，与夹持块配合夹持过程中能与刷头侧壁上下方向完美适配，避免刷头与夹持支撑面抵靠的侧壁上下滑移变形，导致装配失败。

作为优选，所述主装配推头上表面靠装配侧装设有夹持气缸座，夹持气缸座向刷头支撑工位上方横向挑出架板，刷头支撑工位在进料侧面的上方的架板上设有斜向下伸缩的夹持气缸，夹持气缸输出杆的下端设有与支撑面配合夹紧刷头的夹持块，所述架板从内向外向下倾斜设置，所述夹持气缸与架板垂直安装，形成斜向下伸缩的夹持结构。常见的从侧方水平气缸夹持的方式，由于刷头支撑工位的底面和侧支撑面为刚性支撑，弹性的刷头在气缸夹持侧容易向上翘起变形，装配口变形倾斜，无法与刷柄端部对齐。本申请夹持气缸的夹持方向为从上往下、向内侧倾斜的夹持方式，夹持过程中对刷头的外侧形成向下并向内的夹持力，将刷头夹紧的同时将刷头外侧面向下摊开，使刷头的装配口水平定位，与刷柄对齐，避免装配过程中刷柄划伤刷头。

作为优选，所述主装配推头朝向装配侧的侧面设有可开合的手指气缸，所示手指气缸在刷柄支撑工位和刷头支撑工位之间设置两根可开合的气缸指，两根气缸指相对的侧面分别开设导向半槽，两根气缸指合拢时两导向半槽拼合成导向槽，所述导向槽为对刷柄端部进行导向的喇叭口，所述主装配推头背向装配侧的侧面连接有推动主装配推头的主装配气缸。刷头为具有一定弹性的纳米抗菌材料制成，刷柄为硬杆状，装配过程为将刷头套设在刷柄端部的插接动作。待装配的刷柄上料至刷头支撑工位，刷头上料至刷柄支撑工位，刷头的装配口和刷柄的装配端对齐，通过主装配气缸推动主装配推头，完成刷柄和刷头的插接装配。装配过程中，首先，手指气缸合拢形成导向槽，对刷柄的位置进行精确导向，保证刷柄与刷头对齐插入，避免刷柄划伤刷头；此时刷柄部分插入插头而又未完成装配，手指气缸打开，两根气缸指呈180度，避免连续刮伤刷柄；主装配推头进一步推送完成装配动作后退回，刷柄下料。

作为优选，所述刷头支撑工位上刷头的装配口为水平放置的扁平口，对应刷柄支撑工位上的刷柄装配端为水平放置的扁平状，所述导向槽的上下表面为导向斜面。导向槽对刷柄和刷头装配厚度较小的方向进行精确导向，厚度较大的方向对齐偏差的容错率更高，导向需求更小。进一步的，可以将刷柄的端部水平截面设置为锥形，方便插接装配。

作为优选，所述主装配推头为矩形块状，主装配推头的两侧分设有两个刷头支撑工位，所述刷柄上料机构上对应设置两个刷柄支撑工位。

本发明刷柄和刷头分别通过上料机构上料并进行稳定支撑定位，而后通过装配机构完成刷柄和刷头的插接装配，本装置可以自动化完成柔性刷头套设在硬质刷柄的分体式牙刷装配，并在装配过程中进行精确定位，提高了装配的效率和精准度，降低了产品的次品率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的一种分体式牙刷装配装置整体结构示意图。

图2是本发明的图1中A处结构示意图。

图3是本发明的刷柄上料机构结构示意图。

图4是本发明的刷头上料机构结构示意图。

图5是本发明的刷头支撑工位示意图。

图6是本发明的装配导向的手指气缸结构示意图。

图7是本发明的主装配推头的驱动结构示意图。

图中：1、机架，2、刷柄上料机构，3、刷头上料机构，4、装配机构，5、刷柄料仓，6、刷头料仓，7、出料输送带，8、机械抓手，9、水平滑道，10、升降杆，11、靠板，12、支架输送带，13、支架，14、压杆，15、压杆座，16、侧滑气缸，17、回位弹簧，18、出料轨道，19、推送滑道，20、推杆，21、推板，22、侧挡料板，23、后挡料板，24、后挡料气缸，25、主装配推头，26、刷头支撑工位，27、夹持气缸座，28、夹持气缸，29、导向杆，30、夹持块，31、手指气缸，32、气缸指，33、导向槽，34、主装配气缸，35、主装配气缸座，36、主装配滑道。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例：一种分体式牙刷装配装置，如图1-7所示。如图1、2所示，分体式牙刷装配装置的包括设置在机架上1的刷柄上料机构2、刷头上料机构3和装配机构4。刷柄和刷头分别从刷柄料仓5和刷头料仓6上料并进行夹持定位，而后通过装配机构4完成插接装配。

刷柄上料机构2如图2、3所示，包括机架1，所述机架上设有刷柄料仓5，所述刷柄料仓5的一侧设有出料口，出料口处设有出料传送带7，出料传送带上设有若干出料架组，每个出料架组包括两个支撑刷柄不同位置的出料架。出料口的侧方设置刷柄支撑工位。出料口和刷柄支撑工位之间的上方设有抓取装置，通过机械手抓取上料。抓取装置包括水平滑道9，水平滑道上设有水平滑块，水平滑块上通过升降杆10连接设置有可上下升降的机械抓手9。

刷柄支撑工位包括支架组，支架组包括两个支撑刷柄不同位置的支架13，支架的顶部设有与刷柄表面配合的U型槽，每个刷柄支撑工位在两个支架之间的上方设有压设刷柄中部定位的压杆14。支架组设置在支架输送带12上并随支架输送带12移动，支架输送带的输送方向与水平滑道方向垂直，支架输送带上设置有依次循环进入刷柄支撑工位的多个支架组。刷柄支撑工位远离出料口的一侧为装配侧，刷柄支撑工位朝向出料口的一侧设有用于刷柄尾端抵靠的靠板11。靠板11上设有压杆座15，压杆座具有挑出的横梁，所述压杆可上下伸缩设置在压杆座的横梁下方，压杆通过压杆气缸驱动。压杆座15与靠板可侧向滑动连接，靠板11上设有推动压杆座侧滑避让机械抓手的侧滑气缸16，所述靠板和压杆座之间还设有回位弹簧17。侧滑方向与水平滑道方向垂直。

刷头上料机构3如图4所示，包括机架1，所述机架1上设有刷头料仓6。刷头料仓6为竖直圆筒形料仓，料仓的侧壁设有可转动的螺旋输送轨道，所述刷头料仓6的出料口通过出料轨道18连接有从前往后推送刷头的推送滑道19，螺旋输送轨道与出料轨道18切向对接，出料轨道为沿输送方向向下倾斜的直线型振动轨道。出料轨道18的末端从垂直方向连接送滑19道前端的侧方，推送滑道的前端设有可沿推送滑道来回推送的推杆20，推杆通过推杆气缸驱动。所述推杆20后端设有推板21，推板靠出料轨道18的侧边连接有侧挡料板22，侧挡料板22为推板侧边向推送滑道的前方L形折边成型，侧挡料板的长度不少于推杆的推送行程。推送滑道19在与出料轨道18连接处的后方设有可伸缩的后挡料板23，推送滑道19的下方竖直向上设置有后挡料气缸24，所述后挡料板可升降安装在后挡料气缸输出杆的上端，所述推送滑道的底面与后挡料板对应设置升降槽。推送滑道19的后端连接刷头支撑工位26。

装配机构4如图5-7所示，刷柄支撑工位和刷头支撑工位26分别设置两个并相互对齐。所述刷头支撑工位26如图5所示，刷头支撑工位26设置在主装配推头25上，主装配推头为矩形块状，主装配推头的两侧分设有两个刷头支撑工位26。刷头支撑工位26为开设在主装配推头顶面靠装配侧一角的槽缺，刷头支撑工位顶面、朝向刷柄方向的装配侧面、与装配侧面相邻的进料侧面为开口侧面，其余为支撑面，支撑面分别为下支撑面、背向装配侧面的推送支撑面、背向进料侧面的夹持支撑面。夹持支撑面与推送支撑面之间采用与刷头侧壁弧度适配的弧形段过渡，刷头朝向夹持支撑面、推送支撑面的侧壁受到贴合支撑，能提供均匀连续的夹持力和推送力，避免刷头不均匀受力变形。夹持支撑面为下部与刷头弧形侧面适配的内凹弧形支撑面，夹持支撑面的底部内凹弧形面为水平开设的槽，可以将刷头侧壁嵌入到内凹弧形支撑面中，与夹持块配合夹持过程中能与刷头侧壁上下方向完美适配，避免刷头与夹持支撑面抵靠的侧壁上下滑移变形，导致装配失败。推送支撑面上开设清除装配失败后残留刷头的吹气孔。主装配推头25上表面靠装配侧装设有夹持气缸座27，夹持气缸座向刷头支撑工位上方横向挑出架板，所述夹持气缸28安装在架板上，所述架板从内向外向下倾斜设置，所述夹持气缸与架板垂直安装，夹持气缸输出杆的下端设有与支撑面配合夹紧刷头的夹持块30，形成斜向下伸缩向内夹持的结构。夹持块上方还设有穿设在架板上滑动导向的导向杆29，所述导向杆与夹持气缸伸缩方向平行。

如图6所示，所述主装配推头朝向装配侧的侧面设有可开合的手指气缸31，所示手指气缸在刷柄支撑工位和刷头支撑工位之间设置两根可开合的气缸指32，两根气缸指相对的侧面分别开设导向半槽，两根气缸指合拢时两导向半槽拼合成导向槽33，所述导向槽为对刷柄端部进行导向的喇叭口。刷头支撑工位上刷头的装配口为水平放置的扁平口，对应刷柄支撑工位上的刷柄装配端为水平放置的扁平状，所述导向槽3的上下表面为导向斜面，左右侧面为竖直平面。

如图7所示，所述主装配推头背向装配侧的侧面连接有推动主装配推头的主装配气缸34。主装配气缸34设置在机架的主装配气缸座35上。主装配推头25下方的机架1上设置有滑动支撑主装配推头的主装配滑道35。

刷柄料仓输出的刷柄采用机械抓手上料，刷柄支撑工位采用两个支架、一个压杆的三点式稳定支撑和精确定位，利用靠板作为插接力的后支撑。

刷头料仓通过出料轨道从推送滑道的侧方上料，然后通过推送滑道的推杆向后推送到刷头支撑工位，推杆推送刷头的同时，与推板一体的侧挡料板随推板前行将出料轨道的出口封闭，防止刷头进入推板前侧形成卡料。后挡料板在出料轨道向推送滑道上料时伸出形成后阻挡，形成三侧封闭的一个凹型腔上料，推板向后推送的时候后挡料板缩回。

刷头为具有一定弹性的纳米抗菌材料制成，刷柄为硬杆状，装配过程为将刷头套设在刷柄端部的插接动作。待装配的刷柄上料至刷头支撑工位，刷头上料至刷柄支撑工位，刷头的装配口和刷柄的装配端对齐，通过主装配气缸推动主装配推头，完成刷柄和刷头的插接装配。装配过程中，首先，手指气缸合拢形成导向槽，对刷柄的位置进行精确导向，保证刷柄与刷头对齐插入，避免刷柄划伤刷头；此时刷柄部分插入插头而又未完成装配，手指气缸打开，两根气缸指呈180度，避免连续刮伤刷柄；主装配推头进一步推送完成装配动作后退回，刷柄下料。刷头支撑工位的夹持气缸为斜向下向内夹持，可以将刷头夹紧的同时将刷头外侧面向下摊开，刷头的另一侧通过夹持支撑面的内凹弧形面提供嵌入式的上下方向防滑定位，使刷头的装配口水平定位，与刷柄对齐，进一步避免装配过程中刷柄划伤刷头。在装配动作完成后，吹气孔对刷头支撑工位吹气，如果插接不到位导致装配失败，刷头在刷头支撑工位上残留，则通过吹气孔清除。

Claims (10)

1.一种分体式牙刷装配装置，包括机架，其特征在于：所述机架上设有从刷柄料仓向刷柄支撑工位输送刷柄的刷柄上料机构、从刷头料仓向刷头支撑工位输送刷头的刷头上料机构、装配机构，所述装配机构在刷柄支撑工位和刷头支撑工位之间设有校准刷柄和刷头相对位置的导向槽。

2.根据权利要求1所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：所述刷柄上料机构在刷柄料仓的一侧设有出料口，出料口的侧方设置刷柄支撑工位，出料口和刷柄支撑工位之间的上方设有抓取装置，抓取装置包括水平滑道，水平滑道上设有水平滑块，水平滑块上设有可上下升降的机械抓手。

3.根据权利要求1所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：所述刷柄支撑工位包括支架组，支架组包括两个支撑刷柄不同位置的支架，支架的顶部设有与刷柄表面配合的U型槽，每个刷柄支撑工位在两个支架之间的上方设有压设刷柄中部定位的压杆。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：刷柄支撑工位背向刷头支撑工位的一侧设有用于刷柄尾端抵靠的靠板。

5.根据权利要求1所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：所述刷头上料机构的刷头料仓出料口通过出料轨道连接有从前往后推送刷头的推送滑道，出料轨道的末端连接送滑道前端的侧方，推送滑道的前端设有可沿推送滑道来回推送的推杆，所述推杆后端设有推板，推板靠出料轨道的侧边连接有侧挡料板，侧挡料板为推板侧边向推送滑道的前方L形折边成型，侧挡料板的长度不少于推杆的推送行程，推送滑道的后端连接刷头支撑工位。

6.根据权利要求5所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：所述推送滑道在与出料轨道连接处的后方设有可伸缩的后挡料板，推送滑道的下方竖直向上设置有后挡料气缸，所述后挡料板可升降安装在后挡料气缸输出杆的上端，所述推送滑道的底面与后挡料板对应设置升降槽。

7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：装配机构包括可推动的主装配推头，刷头支撑工位为设置于主装配推头上表面朝装配侧一角的槽缺，刷头支撑工位顶面、朝向刷柄方向的装配侧面、与装配侧面相邻的进料侧面为开口侧面，其余为支撑面，支撑面分别为下支撑面、背向装配侧面的推送支撑面、背向进料侧面的夹持支撑面，所述夹持支撑面与推送支撑面之间采用与刷头侧壁弧度适配的弧形段过渡，推送支撑面上开设清除装配失败后残留刷头的吹气孔。

8.根据权利要求7所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：所述主装配推头上表面靠装配侧装设有夹持气缸座，夹持气缸座向刷头支撑工位上方横向挑出架板，刷头支撑工位在进料侧面的上方的架板上设有斜向下伸缩的夹持气缸，夹持气缸输出杆的下端设有与支撑面配合夹紧刷头的夹持块，所述架板从内向外向下倾斜设置，所述夹持气缸与架板垂直安装，形成斜向下伸缩的夹持结构。

9.根据权利要求7所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：所述主装配推头朝向装配侧的侧面设有可开合的手指气缸，所示手指气缸在刷柄支撑工位和刷头支撑工位之间设置两根可开合的气缸指，两根气缸指相对的侧面分别开设导向半槽，两根气缸指合拢时两导向半槽拼合成导向槽，所述导向槽为对刷柄端部进行导向的喇叭口，所述主装配推头背向装配侧的侧面连接有推动主装配推头的主装配气缸。

10.根据权利要求7所述的一种分体式牙刷装配装置，其特征在于：所述主装配推头为矩形块状，主装配推头的两侧分设有两个刷头支撑工位，所述刷柄上料机构上对应设置两个刷柄支撑工位。