CN112956812A - 一种口腔清洁刷毛的加工装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种口腔清洁刷毛的加工装置，包括专门设计的复合凸轮，其结构主要有螺杆和凸轮两部分，并作为整体一起旋转，以此来实现垂直和水平方向的同步运动；并且配有沿着凸轮曲线轮廓移动的滑杆，其连接着承载刷毛棒料的托盘，待加工的刷毛棒料会跟随托盘升降、平移，再通过伺服电机的驱动，即可精确控制刷毛浸入溶液的深度，及浸泡过程的运动变化；同时托盘的形状与结构，与复合凸轮的运动相匹配，为增强溶液浓度的均一性，又给托盘加装螺旋状搅拌桨，可以旋转。利用本发明所提出的一种口腔清洁刷毛的加工装置，能够提高口腔清洁刷毛加工的精度和稳定性。本发明还公开了一种与上述加工装置相适应的加工方法。
Description
技术领域
本发明涉及口腔清洁刷毛的精细加工，从微观角度看，每根成品刷毛并不是标准的圆柱形状，而是在其顶部呈针尖状，所以需要对圆柱状的刷毛胚料进行加工成型。
背景技术
目前口腔清洁刷毛的成型加工行业比较小众，典型应用是牙刷毛的加工，考虑到刷毛的微小尺寸和材料特性，一般的机加工方法很难实现，所以大都采用化学溶液烧蚀的手段，目前市场上具体应用的方法和工艺种类不多，基本都处于作坊式生产阶段，其精度和稳定性都亟待提高。因为欠缺成熟实用的普及方法，所以当前的从业人员大都靠最基本的人力，把刷毛原料粗放地堆砌在溶液里进行烧蚀加工，很难精细控制尺寸形状变化，仅凭工人的观察和经验来调整加工过程，这显然不能满足高端产品的精度要求和持续稳定的产出。高端刷毛的尖端烧蚀长度需要0.2mm级别的精度，这对于手工操作来说几乎不可能，更多是靠着工人的经验感觉、反复试验、持续监控尺寸变化来实现预定的形状要求，在此过程中对人的依赖很大，并且产品质量很难保持稳定。
发明内容
本发明所要解决的问题就是刷毛加工精度不高，以及批量生产的质量不能够保持稳定。针对现有技术存在的缺陷，在用化学溶液对刷毛烧蚀加工时，本发明采用专门设计的复合凸轮并结合自动化技术，降低人为干扰的不利因素，提高刷毛加工的尺寸精度和稳定性，目的在于提供一种能批量生产高端刷毛的专用装置和方法。
一种口腔清洁刷毛的加工装置，其特征是：包括复合凸轮、中心托杆、凸轮槽滑杆、滑轮组、托盘、探头、螺旋搅拌桨以及单片机控制系统。
所述复合凸轮结合螺杆和凸轮的运动特点，由伺服电机驱动，实现垂直和水平的双向同步运动，一方面可精确控制刷毛的浸没深度，提高烧蚀形状的精度，另一方面可使刷毛原料在水池中平移，改善化学溶液稳定性。所述复合凸轮的螺杆部分，用来实现垂直方向的直线运动，通过伺服电机驱动指令，即可精细地控制移动距离；所述复合凸轮同样具有控制平移轨迹的功能，配有沿其轮廓曲线移动的滑杆，并连接托盘使其随着滑杆平移。
所述中心托杆和凸轮槽滑杆用于把复合凸轮的运动传递给托盘，中心托杆一端固定于复合凸轮的旋转轴线处，另一端利用滑轮组承载托盘，配合凸轮槽滑杆的运动，可带动托盘产生垂直和水平的复合运动。
所述托盘具有曲线挡板，能够与复合凸轮的运动轨迹相匹配，所述托盘具有筛网结构，置于其上的刷毛棒料可充分浸没液面，同时在托盘靠近水池侧加装螺旋搅拌桨，随着托盘垂直和水平运动，产生自转以改善溶液的均一性。
所述探头与所述托盘之间的相对位置固定不变，并安装于比托盘更靠近液面的位置，在所述托盘下降过程中，要保证探头先于托盘接触液面。
所述单片机控制系统设置有加工程序和工艺配方，分别与伺服驱动器和探头通过信号线连接。
本发明还提供一种口腔清洁刷毛的加工方法，应用于所述的一种口腔清洁刷毛的加工装置，包括以下步骤；
步骤一：水池中注入化学溶液，并开启加热功能，使溶液温度上升到工艺要求，确认托盘在适当位置，使探头高于液面；
步骤二：把口腔刷毛的纤维原料包裹成圆柱体的棒料，并按产品要求切割成长度均等的棒料段，然后置于托盘内，通过单片机控制系统选择加工程序；
步骤三：启动加工程序，所述托盘快速下降以靠近水池，待所述探头触碰液面时，托盘停止移动；
步骤四：所述托盘慢速下降至加工深度，使刷毛棒料浸入液体；
步骤五：在上述步骤四中所提及的加工深度，是托盘下降的最大限度，在刷毛浸泡烧蚀过程中，所述托盘往复升降以不断调整刷毛的浸没深度，并且在复合凸轮的作用下，托盘在升降的同时，还会沿水平方向做平移运动，所述螺旋搅拌桨也会跟随托盘移动，产生自转；
步骤六：步骤五的加工过程持续到规定时间后，所述托盘上升，远离所述水池，使刷毛棒料脱离溶液，等待出料检测；
至此，一种口腔清洁刷毛的加工方法完成。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：利用复合凸轮的结构特点并与自动化技术结合运用，且以液面标定为基础的浸没深度控制方法，能够显著提高刷毛的加工精度，托盘在往复升降和平移的过程中，可精准定位，并伴随螺旋搅拌桨的搅动，改善了化学溶剂的均一性，提高了烧蚀刷毛的效能和稳定性。
附图说明
图1为主体结构示意图。
图2为复合凸轮与托盘示意图。
图中：1.单片机控制系统、2.伺服电机、3.转向器、4.顶板、5.复合凸轮、6.凸轮槽滑杆、7.中心托杆、8.滑轮组、9.水池、10.螺旋搅拌桨、11.托盘、12.曲线挡边、13.探头。
具体实施方式
下面将结合应用范例，对本发明实施中的技术方案进行清楚、完整地描述，主要有自动加工和手动加工两种模式。
1.自动加工实施例由单片机控制系统按预设程序自动执行。在托盘中放入若干组刷毛棒料，校验工艺参数后，即可启动加工程序，由此进入自动加工模式，装置完全按照控制程序运行，而程序内容与前述的加工方法相符合，根据产品要求，完成加热、定位、搅拌、浸泡等预定的工艺动作，同时监测位置、温度等信号，显示加工状态，待刷毛加工完毕后，托盘自动升起，等待出料。
2.手动加工实施例可满足复杂工艺下的参数微调和人工试机。在手动加工即分步操作模式下，工艺路线上的关键节点都需要人工干预，以保证准确无误，比如托盘的移动、液面的标定、溶液加热的启动、工艺参数的设置，注意在手动操作时要满足工艺上的逻辑关系，否则可能触发装置的保护机制。
手动加工的实施方式：
步骤1，在单片机控制系统中选择手动模式，确认水池中注满化学溶液，并开启加热功能，使溶液温度上升到工艺要求，确认托盘在适当位置，使探头高于液面，并给后续的移动预留空间；
步骤2，把口腔刷毛的纤维原料包裹成圆柱体的棒料，并按产品要求切割成长度均等的棒料段，然后置于托盘内，明确任务要求，分析工艺流程的主要节点和测控信号，输入工艺参数，此时控制系统也会进行自检，对可能存有逻辑冲突的参数实行自动纠错，此时可能偏离预想的技术路线，需要额外关注；
步骤3，操纵托盘快速下降靠近水池，待所述探头触碰液面时，托盘停止移动，此步骤如有温度错误，会触发报警，不能动作；
步骤4，继续下移托盘，此时慢速移动，会按照设定的浸没深度自动定位，此过程也可选择步进方式，每按一次下移按钮，托盘向下进给固定的距离，如此累积，直到抵达预设位置；
步骤5，验证浸没深度、探头标定液面的位置，为自动加工做好参数的校验工作，在浸泡过程中，也可随时打断进程，操纵托盘上移；
步骤6，烧蚀完毕后，操纵托盘上升，使刷毛脱离溶液，等待出料检测；
本发明在具体实施时，可根据实际的工艺要求，调整控制流程，结合对温度、液面位置等数据的计算处理，综合运用浸没深度及烧蚀时间的影响因素，来完成刷毛形状的加工过程。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的技术人员而言，理解于本发明原理和思路的情况下，并对本发明的技术方案进行多种修改、替换和变型，未做根本性革新的仿制，都属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种口腔清洁刷毛的加工装置，其特征是：包括单片机控制系统(1)、伺服电机(2)、转向器(3)、顶板(4)、复合凸轮(5)、凸轮槽滑杆(6)、中心托杆(7)、滑轮组(8)、水池(9)、螺旋搅拌桨(10)、托盘(11)、曲线挡边(12)、探头(13)；
所述复合凸轮(5)通过转向器(3)由伺服电机(2)驱动旋转，所述转向器(3)与伺服电机(2)均固定于顶板(4)上；所述中心托杆(7)固定于复合凸轮(5)的旋转轴线处，配有滑轮组(8)可承载托盘(11)；所述凸轮槽滑杆(6)被限定于复合凸轮(5)的曲线槽内滑动，并与托盘(11)连接固定；所述托盘(11)制作成筛网状，由中心托杆(7)和凸轮槽滑杆(6)定位，并跟随复合凸轮(5)的运动而升降、平移；所述水池(9)注入化学溶液，待加工的刷毛棒料置于托盘(11)上，并随之运动。
2.根据权利要求1所述的一种口腔清洁刷毛的加工装置，其特征在于：复合凸轮(5)由螺杆和凸轮两部分构成，其螺杆部分通过转向器(3)由伺服电机(2)驱动旋转，即可使复合凸轮(5)整体沿垂直方向直线移动；其凸轮部分在跟随螺杆旋转的同时，凸轮槽滑杆(6)一端会沿着凸轮曲线滑动，另一端固定于托盘(11)上，所述中心托杆(7)一端固定于复合凸轮(5)的旋转轴线处，另一端利用滑轮组(8)承载托盘，配合凸轮槽滑杆(6)的运动，可带动托盘(11)产生水平方向的平移；
所述托盘(11)具有与复合凸轮(5)相匹配的曲线挡边(12)，所述中心托杆(7)与滑轮组(8)一方面承载托盘(11)的重量，另一方面沿曲线挡边(12)滑动，配合凸轮槽滑杆(6)的运动，控制了托盘(11)的平移轨迹；所述托盘(11)在临近溶液侧安装有螺旋搅拌桨(10)，所述螺旋搅拌桨(10)在跟随托盘(11)升降平移时，能够旋转。
3.一种口腔清洁刷毛的加工方法，其特征是：应用于权利要求1所述的一种口腔清洁刷毛的加工装置，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行；
步骤一：水池(9)中注入化学溶液，并开启加热功能，使溶液温度上升到工艺要求，确认托盘(11)在适当位置，使探头(13)高于液面；
步骤二：把口腔刷毛的纤维原料包裹成圆柱体的棒料，并按产品要求切割成长度均等的棒料段，然后置于托盘(11)内，通过单片机控制系统(1)选择加工程序；
步骤三：启动加工程序，所述托盘(11)快速下降以靠近水池(9)，待所述探头(13)触碰液面时，托盘(11)停止移动；
步骤四：所述托盘(11)慢速下降至加工深度，使刷毛棒料浸入液体；
步骤五：在上述步骤四中所提及的加工深度，是托盘(11)下降的最大限度，在刷毛浸泡烧蚀过程中，所述托盘(11)往复升降以不断调整刷毛的浸没深度，并且在复合凸轮(5)的作用下，托盘(11)在升降的同时，还会沿水平方向做平移运动，所述螺旋搅拌桨(10)也会跟随托盘(11)移动，产生自转；
步骤六：步骤五的加工过程持续到规定时间后，所述托盘(11)上升，远离所述水池(9)，使刷毛棒料脱离溶液，等待出料检测。
4.根据权利要求3所述的一种口腔清洁刷毛的加工方法，其特征在于：所述探头(13)与所述托盘(11)的相对位置固定不变，探头(13)要安装于比托盘(11)更靠近液面的位置，在所述托盘(11)下降过程中，要保证探头(13)先于托盘(11)接触液面。
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