中性筆自動(dòng)裝配機(jī)設(shè)計(jì)

鐘真兵　許萬

【摘 要】本文設(shè)計(jì)了一種中性筆自動(dòng)裝配機(jī)。它靠異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶實(shí)現(xiàn)中性筆的輸入和輸出，中間在傳送帶上部巧妙地安置了夾具，給裝配工作帶來很大的便利，也大大提高了效率，該裝配機(jī)結(jié)構(gòu)簡單明了，操作方便，實(shí)現(xiàn)了中性筆從輸入到輸出的全部自動(dòng)化，具有速度可調(diào)、定位準(zhǔn)確、旋蓋可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、無噪音和不傷筆口等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】中性筆；自動(dòng)裝配；電磁左旋蓋扭力器

0.前言

中性筆是目前國際上流行的一種新穎書寫筆，是綜合應(yīng)用膠體、表面活性劑、高分子化學(xué)等學(xué)科原理的高科技產(chǎn)品。由于中性筆兼具自來水筆和圓珠筆的優(yōu)點(diǎn)，書寫手感舒適，因此頗受人們的喜愛，近年來發(fā)展迅速，大有取代圓珠筆之勢，人們對中性筆的需求也越來越多[1]。由于現(xiàn)在仍然有不少企業(yè)生產(chǎn)中性筆采用人工裝配，增加勞動(dòng)力，效率低、成本高，本文設(shè)計(jì)了一款能自動(dòng)組裝中性筆的機(jī)器，機(jī)器優(yōu)點(diǎn)：直線式設(shè)計(jì)，組成流水線方便美觀。采用強(qiáng)電磁左旋蓋扭力器，徹底解決了傳統(tǒng)機(jī)械摩擦片在旋蓋時(shí)緊時(shí)松的弊病。它可以把裝配好的中性筆通過傳送帶運(yùn)輸，快速傳送到下一道工序。節(jié)省了工作時(shí)間和產(chǎn)品成本，大大提高了生產(chǎn)效率。

1.總體設(shè)計(jì)

本文的中性筆裝配機(jī)由傳送帶，夾緊機(jī)構(gòu)，裝筆芯裝置，上蓋裝置，底座箱，旋蓋機(jī)構(gòu)等組成，如圖1所示。傳送帶是靠三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一直勻速的前進(jìn)，夾緊機(jī)構(gòu)由三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)箱體下面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使凸輪上方的夾具向上運(yùn)動(dòng)，將筆桿頂起，與筆桿上方固定在箱體上的夾具加緊筆桿；裝筆芯裝置和筆頭裝置以及旋蓋機(jī)由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)完成向前移動(dòng)，接著，旋蓋機(jī)由無刷直流電機(jī)帶動(dòng)將筆頭與筆桿旋緊，旋緊后由傳送帶傳出，從而完成整個(gè)裝配工作。這樣既能達(dá)到高效迅速旋蓋的目的。

圖1 中性筆裝配機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

2.各部件設(shè)計(jì)

2.1旋蓋頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

旋蓋頭是中性筆組裝過程中旋緊筆頭的專用設(shè)備，工作時(shí)必須保證適宜的旋緊力矩。力矩過小，筆頭旋不緊，力矩過大，易損壞筆口和筆頭[2]?？傮w的設(shè)計(jì)如圖2所示，工作時(shí)力矩由直流電動(dòng)機(jī)輸出，通過皮帶傳動(dòng)，傳給主動(dòng)磁力旋盤，被動(dòng)磁力旋盤6通過軸承與主動(dòng)磁力旋盤3之間可相對轉(zhuǎn)動(dòng)，二者間軸向隔距可調(diào)，在二者相對的端面上均勻地鑲嵌有16塊小永磁體。這些永磁體按極性相反相間分布。旋嘴與被動(dòng)磁力旋盤6相聯(lián)結(jié)，用來卡緊筆頭。因此主動(dòng)磁力旋盤3與被動(dòng)磁力旋盤6構(gòu)成一磁力傳動(dòng)器，在磁力作用下，被動(dòng)磁力旋盤和旋嘴獲得力矩，將由旋嘴夾住的筆頭旋緊。

本旋蓋頭最顯著的特點(diǎn)是能調(diào)整旋緊力矩，即通過調(diào)整環(huán)和被動(dòng)磁力旋盤6上的螺母，調(diào)整主動(dòng)磁力旋盤3和被動(dòng)磁力旋盤6之間的間隙，即調(diào)整了磁力傳動(dòng)器間的氣隙長度，因而磁力傳動(dòng)器所能傳遞的極限扭力矩得到了調(diào)整。當(dāng)筆頭已旋緊，而主動(dòng)磁力旋盤仍在回轉(zhuǎn)，致使輸入扭力矩超過磁力傳動(dòng)器所能傳遞的最大扭力矩時(shí)，主動(dòng)磁力旋盤3與被動(dòng)磁力旋盤6產(chǎn)生滑脫，前者可以繼續(xù)回轉(zhuǎn)，而后者則與筆頭一起靜止不轉(zhuǎn)，而旋蓋頭給筆頭施加的旋緊力矩即為磁力傳動(dòng)器所能傳遞的極限力矩，并不會(huì)因傳動(dòng)輸入軸4和主動(dòng)磁力旋盤3的繼續(xù)回轉(zhuǎn)而增加旋緊力矩，不會(huì)因此而損壞筆口、筆頭和旋蓋頭。

1、調(diào)整環(huán)；2、護(hù)罩；3、主動(dòng)磁力旋盤；4、扭力傳動(dòng)軸；5、永磁體；6、被動(dòng)磁力旋盤

圖2 旋蓋頭結(jié)構(gòu)圖

2.2圓柱凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖3所示，該機(jī)構(gòu)由電機(jī)帶動(dòng)圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱凸輪帶動(dòng)裝筆芯裝置、裝筆頭裝置以及旋蓋頭裝置向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)完成裝筆芯、筆頭以及旋緊筆頭三道工序。該裝置簡單，降低成本，提高生產(chǎn)效率。

圖3 圓柱凸輪結(jié)構(gòu)圖

2.3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡單，該機(jī)構(gòu)由夾具，凸輪機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪將夾具頂起向上運(yùn)動(dòng)，夾具將鏈條上的筆桿頂起與筆桿上方固定在箱體上的夾具加緊，從而完成筆桿的加緊，該裝置簡單，提高生產(chǎn)速度。

2.4裝筆芯裝置的設(shè)計(jì)

裝筆芯裝置是由料斗、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成的。將方向一致的筆芯放置在三角形的料斗中，料斗中呈成筆芯形狀，下方呈矩形固定在箱體上，筆芯由于受重力將料斗下方填滿，當(dāng)與工作臺接觸的筆芯裝入筆桿后，上方的筆芯由于受重力下降到工作臺上，從而完成裝筆芯及上筆芯循環(huán)過程。 生產(chǎn)時(shí)不會(huì)造成筆桿內(nèi)沒有筆芯的現(xiàn)象，便于上料，提高了生產(chǎn)線的速度，簡化了裝筆芯裝置，降低成本。

2.5上筆頭裝置的設(shè)計(jì)

上筆頭裝置是由理蓋裝置、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成的。雜亂的瓶蓋放置在圓柱形的電磁振動(dòng)式自動(dòng)料斗中，料斗的內(nèi)壁上有螺旋形的瓶蓋跑道，料斗在電磁力作用下產(chǎn)生振動(dòng)，使筆頭也不斷向前跳動(dòng)，螺旋形跑道上設(shè)有筆頭形狀的孔眼，可以使反向的筆頭落回儲(chǔ)蓋料斗內(nèi)。 生產(chǎn)時(shí)不會(huì)造成筆桿筆口位置沒有筆頭的現(xiàn)象，提高了生產(chǎn)線的速度。

3.總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一款中性筆自動(dòng)組裝機(jī)，設(shè)備采用直線式設(shè)計(jì)，由傳送帶，夾緊機(jī)構(gòu)，裝筆芯裝置，上蓋裝置，底座箱，旋蓋機(jī)構(gòu)等組成，實(shí)現(xiàn)了中性筆從輸入到輸出的全部自動(dòng)化，具有速度可調(diào)、定位準(zhǔn)確、旋蓋可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、無噪音和不傷筆口等優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省了工作時(shí)間和產(chǎn)品成本，大大提高了生產(chǎn)效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐學(xué)卿.中性筆的現(xiàn)狀和發(fā)展前景.中國制筆，2002（4）.

[2]唐偉強(qiáng)，周宇英.旋蓋機(jī)旋蓋頭磁耦合離合器的設(shè)計(jì)探討.糧油加工與食品機(jī)械，2000（1）.