一种油漆刷自动化装柄系统的制作方法

本发明涉及一种油漆刷自动化装柄系统，属于制刷设备技术领域。

背景技术：

在制刷行业的油漆刷生产工艺流程中，对油漆刷刷头进行装柄是一项必不可少的工序，即将手柄插入灌好胶的刷头。目前我国制刷行业的机械设备还处于有待发展和提高的阶段，大部分的制刷机械都是由各企业自行设计制造，技术参差不齐，而且很多工序需要纯手工操作。

特别是装柄工序，严重依赖人工装柄，其生产效率不高、自动化程度低，问题十分突出。因此，设计一种可适用于多种型号油漆刷的自动化装柄系统，对于提高油漆刷的生产效率、提高产品质量和降低产品成本等具有一定的实际意义。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种油漆刷自动化装柄系统，可适用于多种型号油漆刷装柄，其自动化程度高，操作方便，能够提高油漆刷的生产效率和产品质量，有效降低生产成本。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种油漆刷自动化装柄系统，包括上料装置、输送装置和推柄装置，且上料装置设置于输送装置的右侧，推柄装置设置于输送装置的后侧；

其中，上料装置用于将灌胶后的油漆刷刷头搬运到输送装置的进料口处；

输送装置用于实现油漆刷刷头的运送、压紧及精准定位；

推柄装置用于推动油漆刷手柄准确插入油漆刷刷头中，完成油漆刷装柄。

优选的，所述上料装置包括基座、安装板、导向机构、横移气缸、升降气缸、电磁吸盘和螺纹连接件；

所述安装板水平固定于基座上，横移气缸设置于安装板上；导向机构包括第一门架、第二门架、导向杆、直线轴承和连接件，其中，第一门架及第二门架固定于安装板上，且导向杆水平固定于第一门架和第二门架上；导向杆的一端穿过第一门架延伸至第二门架上，导向杆的另一端延伸至输送装置的进料口上方；所述直线轴承套装在导向杆上，且连接件与直线轴承连为一体；升降气缸固定于连接件底部，且横移气缸的活塞杆与连接件相连；电磁吸盘通过螺纹连接件设置于升降气缸的活塞杆上。

电磁吸盘吸附带铁壳的刷头后可在升降气缸的作用下升降，升降气缸可在横移气缸的作用下横移，从而将灌胶后的油漆刷刷头搬运到输送装置的进料口处。

优选的，所述输送装置包括机架、输送平台、刷头导向机构、刷头预压机构、压紧定位机构和连杆运输机构；

其中，输送平台呈长条状，其水平固定于机架上，且输送平台右端为进料口；连杆运输机构设置于输送平台下方，输送平台上从右往左依次设置有刷头导向机构、刷头预压机构和压紧定位机构，且输送平台上压紧定位机构处为装柄工位处；

所述连杆运输机构包括传动机构、两组平面连杆机构、推爪和推爪安装杆，传动机构包括旋转电机、联轴器、带轮机、支撑平台，旋转电机和带轮机设置于支撑平台上；带轮机包括主动轴、主动轮、从动轴、从动轮、传动带和调节螺栓，通过主动轮、从动轮和调节螺栓张紧传动带；旋转电机通过联轴器驱动主动轴和主动轮转动，继而通过传动带带动从动轮和从动轴转动；

两组平面连杆机构的形状、大小一致，两组平面连杆机构包括第一连杆机构和第二连杆机构，第一连杆机构包括第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第一支撑杆和第一固定杆，第二连杆机构包括第二曲柄、第二连杆、第二摇杆、第二支撑杆和第二固定杆；

第一曲柄的开端与主动轴铰接，且第一曲柄与主动轴同步转动；第一曲柄的末端与第一连杆的开端铰接，第一连杆的末端与第一摇杆的开端铰接，第一摇杆的末端与和第一固定杆的自由端铰接；第二曲柄的开端与从动轴铰接，第二曲柄与从动轴同步转动；第二曲柄与第一曲柄的初始位置一致，第二曲柄、第二连杆、第二摇杆和第二固定杆之间的连接关系与第一曲柄、第一连杆、第一摇杆和第一固定杆之间的连接关系一致；第一固定杆和第二固定杆均竖直固定于输送平台底部，第一支撑杆和第二支撑杆的下端分别铰接于第一连杆和第二连杆的中部；

推爪安装杆水平设置于第一支撑杆和第二支撑杆的上端，推爪安装杆上设置有等间距的槽口，推爪安装在槽口中；输送平台沿长度方向设有可供推爪通过的长槽。

推爪用于将刷头从刷头导向机构推向刷头预压机构和压紧定位机构，并将已插好柄的油漆刷推向下一工序。

所述刷头导向机构包括第一导向板和第二导向板，第一导向板和第二导向板相对设置于输送平台的前、后两侧边上，且第一导向板和第二导向板之间的距离可调。

刷头导向机构可对刷头进行导向，以防止刷头在被运输时产生偏移而影响装柄质量，并且可通过调节第二导向板与第一导向板的距离以适应不同型号刷头。

所述刷头预压机构包括第一安装架、上压板、下压板和第一弹簧组件，且第一安装架设置于输送平台的前侧边上；上压板水平固定于第一安装架上，下压板通过第一弹簧组件设置于上压板下方。

当刷头进入刷头预压机构时，刷头使下压板上移，此时弹簧受压，产生一定的压紧力，从而限制刷头在运动的过程中产生偏移，提高传送的精准度。

所述压紧定位机构包括第二安装架、压紧气缸、上板、下板和第二弹簧组件，且第二安装架设置于输送平台的前侧边上；上板水平固定于第二安装架上，下板通过第二弹簧组件设置于上板下方；压紧气缸固定于第二安装架上，且其活塞杆上设置有压块；上板上设置有供压块穿过的开口，通过压块下压下板。

当开始装柄时，压紧气缸下压使下板压紧刷头，保证手柄进入时刷头不移动。

优选的，所述推柄装置包括支架、安装平台、推柄机构、储柄机构、手柄压紧机构和撑壳机构；

所述安装平台水平固定于支架上；安装平台的前端为装柄口，与输送装置的出料口对接；安装平台上从后到前依次设有推柄机构、储柄机构和撑壳机构，手柄压紧机构设置在储柄机构上；

所述推柄机构包括推柄气缸、L型连接板、第一推杆、第二推杆、导轨和滑座，推柄气缸和导轨均设置在安装平台上；滑座与导轨相适配，L型连接板固定于滑座上，且L型连接板与推柄气缸的活塞杆相连；第一推杆和第二推杆可拆卸地安装在L型连接板上，且第一推杆和第二推杆的前端呈圆弧状以贴合手柄。

第一推杆和第二推杆在推柄气缸的推力下将储柄机构中的手柄推入压紧定位机构的刷头中。

所述储柄机构包括安装架、横杆、左储料槽、右储料槽和后储料槽，安装架固定于安装平台上，且后储料槽可拆卸地设置于安装平台上；左储料槽和右储料槽上均固接有滑块，左储料槽和右储料槽下端的滑块套装在安装架上，横杆穿过左储料槽和右储料槽中部的滑块。

可调整左储料槽和右储料槽的间距及后储料槽的位置来适应不同型号的手柄存放。

所述手柄压紧机构包括连接梁、伸缩导向杆、压紧块和锥形杆，连接梁的一端固定于安装架中部，压紧块通过伸缩导向杆和锥形杆设置在连接梁另一端的底部，伸缩导向杆上套设有复位弹簧。

手柄压紧机构能够保证手柄与安装平台接触良好，复位弹簧起到辅助压紧和复位的作用，锥形杆可以保证压紧块在重力作用下不脱落。

所述撑壳机构包括撑壳气缸、U型连接框、上弹簧片和下弹簧片，撑壳气缸设置在安装平台上；U型连接框开口朝右，且其中部与撑壳气缸的活塞杆相连；上弹簧片及下弹簧片分别固定于U型连接框的上、下两侧边上，且两者的自由端形成一夹角，该夹角的顶端正对装柄工位处。

撑壳机构可在手柄插入刷头之前为手柄导向并撑起刷头的铁壳口。

优选的，还包括气动系统，上料装置、输送装置和推柄装置均与气动系统相连；气动系统包括空气压缩机、单向阀、储气罐、二次调压回路、二位三通电磁阀、二位五通电磁换向阀及可调单向节流阀；空气压缩机、单向阀、储气罐、二次调压回路依次连通，构成主气路，且储气罐上设置有压力继电器、减压阀及压力表；二次调压回路的出气口连接有五条支路，五条支路分别与升降气缸、横移气缸、推柄气缸、撑壳气缸、压紧气缸相连；升降气缸、横移气缸、推柄气缸与二次调压回路之间各自通过二位五通电磁换向阀及可调单向节流阀相连，撑壳气缸、压紧气缸与二次调压回路之间各自通过二位三通电磁阀及可调单向节流阀相连。

气动系统的工作原理为：首先采用空气压缩机产生压力，通过压力继电器的电信号控制空气压缩机从而使储气罐中的压力保持恒定；再经过二次调压回路使输出气压在设定范围内；通过电磁阀将气体通入气缸，并通过可调节单向节流阀调节气缸的运行快慢。

优选的，还包括控制系统，上料装置、输送装置、推柄装置、气动系统均与控制系统相连；控制系统包括控制器、ULN2003芯片(该芯片自带光电耦合功能，可直接连接单片机输出口)及步进电机驱动器，控制器采用AT89S52单片机；升降气缸、横移气缸、推柄气缸上设置有磁性开关，输送平台上装柄工位处设置有位置开关，且磁性开关和位置开关均与AT89S52单片机的信号输入端相连；AT89S52单片机的信号输出端通过ULN2003芯片与二位五通电磁换向阀、二位三通电磁阀和电磁吸盘相连，且AT89S52单片机的信号输出端通过步进电机驱动器与旋转电机相连。

控制系统的工作原理为：当按下启动或停止开关，系统开始或者停止工作；运行时通过升降气缸、横移气缸、推柄气缸上的磁性开关检测该气缸运动是否到位，通过装柄工位处的位置开关检测刷头运动是否到位，磁性开关及位置开关将检测结果传递给控制器的信号输入端；控制器收到检测信号后按照设定程序输出操作指令；控制器输出的控制信号通过ULN2003芯片进行放大后传递给二位三通电磁阀、二位五通电磁换向阀及电磁吸盘，通过控制二位三通电磁阀、二位五通电磁换向阀及电磁吸盘的得失电来控制相应气缸完成动作；另外，控制器通过步进电机驱动器实现对旋转电机转速的控制。

优选的，所述第一推杆和第二推杆的间距可调，可以适应不同型号的刷柄。

优选的，所述下板底部设置有与刷头形状相适配的凹槽，下板下压时使刷头处于凹槽内，以提高装柄的精准度；输送平台上装柄工位处设有缺口，以防止与撑壳机构的弹簧片发生干涉。

有益效果：本发明提供的一种油漆刷自动化装柄系统，相对于现有技术，具有以下优点：(1)本发明结构紧凑，操作简单，生产高效，安全可靠，可取代人力实现油漆刷的自动化装柄；(2)可通过调节相关零部件来适应多种型号油漆刷的装柄，节省成本；(3)其自动化程度高，装配定位精准，提高了油漆刷的生产效率和产品质量，有效降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中上料装置的主视图；

图3为本发明中输送装置的结构示意图；

图4为本发明中输送装置的后视图；

图5为本发明中推爪的运动轨迹图；

图6为本发明中输送平台的结构示意图；

图7为本发明中刷头预压机构的结构示意图；

图8为本发明中压紧定位机构的结构示意图；

图9为本发明中推柄机构的结构示意图；

图10为本发明中储柄机构的结构示意图；

图11为本发明中手柄压紧机构的结构示意图；

图12为本发明中撑壳机构的结构示意图；

图13为本发明的气动系统原理图；

图14为本发明的控制系统原理图。

图中包括：1、上料装置，11、基座，12、安装板，13、导向机构，14、横移气缸，15、升降气缸，16、电磁吸盘，17、螺纹连接件，131、第一门架，132、第二门架，133、导向杆，134、直线轴承，135、连接件；

2、输送装置，21、机架，22、输送平台，23、刷头导向机构，24、刷头预压机构，25、压紧定位机构，26、连杆运输机构，261、传动机构，262、第一连杆机构，263、推爪，264、推爪安装杆，261-1、旋转电机，261-2、联轴器，261-3、主动轴，261-4、主动轮，261-5、传动带，261-6、从动轴，261-7、从动轮，261-8、调节螺栓，261-9、支撑平台，262-1、第一曲柄，262-2、第一连杆，262-3、第一摇杆，262-4、第一支撑杆，262-5、第一固定杆，221、长槽，222、缺口，231、第一导向板，232、第二导向板，241、第一安装架，242、上压板，243、下压板，244、第一弹簧组件，251、第二安装架，252、压紧气缸，253、上板，254、下板，255、第二弹簧组件，256、压块；

3、推柄装置，31、支架，32、安装平台，33、推柄机构，34、储柄机构，35、手柄压紧机构，36、撑壳机构，331、推柄气缸，332、L型连接板，333、第一推杆，334、第二推杆，335、滑座，336、导轨，341、安装架，342、滑块，343、横杆，344、左储料槽，345、右储料槽，346、后储料槽，351、连接梁，352、伸缩导向杆，353、锥形杆，354、压紧块，361、撑壳气缸，362、U型连接框，363、下弹簧片，364、上弹簧片；

41、空气压缩机；42、单向阀；43、储气罐；44、二次调压回路；45、二位三通电磁阀；46、二位五通电磁换向阀；47、可调单向节流阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种油漆刷自动化装柄系统，包括上料装置1、输送装置2和推柄装置3，且上料装置1设置于输送装置2的右侧，推柄装置3设置于输送装置2的后侧；

其中，上料装置1用于将灌胶后的油漆刷刷头搬运到输送装置2的进料口处；

输送装置2用于实现油漆刷刷头的运送、压紧及精准定位；

推柄装置3用于推动油漆刷手柄准确插入油漆刷刷头中，完成油漆刷装柄。

本实施例中，如图2所示，所述上料装置1包括基座11、安装板12、导向机构13、横移气缸14、升降气缸15、电磁吸盘16和螺纹连接件17；

所述安装板12水平固定于基座11上，横移气缸14设置于安装板12上；导向机构13包括第一门架131、第二门架132、导向杆133、直线轴承134和连接件135，其中，第一门架131及第二门架132固定于安装板12上，且导向杆133水平固定于第一门架131和第二门架132上；导向杆133的一端穿过第一门架131延伸至第二门架132上，导向杆133的另一端延伸至输送装置2的进料口上方；直线轴承134套装在导向杆133上，且连接件135与直线轴承134连为一体；升降气缸15固定于连接件135底部，且横移气缸14的活塞杆与连接件135相连；电磁吸盘16通过螺纹连接件17设置于升降气缸15的活塞杆上。

本实施例中，所述输送装置2包括机架21、输送平台22、刷头导向机构23、刷头预压机构24、压紧定位机构25和连杆运输机构26；

其中，输送平台22呈长条状，其水平固定于机架21上，且输送平台22右端为进料口；连杆运输机构26设置于输送平台22下方，输送平台22上从右往左依次设置有刷头导向机构23、刷头预压机构24和压紧定位机构25，且输送平台22上压紧定位机构25处为装柄工位处；

如图3、4所示，所述连杆运输机构26包括传动机构261、两组平面连杆机构、推爪263和推爪安装杆264，传动机构261包括旋转电机261-1、联轴器261-2、带轮机、支撑平台261-9，旋转电机261-1和带轮机设置于支撑平台261-9上；带轮机包括主动轴261-3、主动轮261-4、从动轴261-6、从动轮261-7、传动带261-5和调节螺栓261-8，通过主动轮261-4、从动轮261-7和调节螺栓261-8张紧传动带261-5；旋转电机261-1通过联轴器261-2驱动主动轴261-3和主动轮261-4转动，继而通过传动带261-5带动从动轮261-7和从动轴261-6转动；

两组平面连杆机构的形状、大小一致，两组平面连杆机构包括第一连杆机构262和第二连杆机构，第一连杆机构262包括第一曲柄262-1、第一连杆262-2、第一摇杆262-3、第一支撑杆262-4和第一固定杆262-5，第二连杆机构包括第二曲柄、第二连杆、第二摇杆、第二支撑杆和第二固定杆；

第一曲柄262-1的开端与主动轴261-3铰接，且第一曲柄262-1与主动轴261-3同步转动；第一曲柄262-1的末端与第一连杆262-2的开端铰接，第一连杆262-2的末端与第一摇杆262-3的开端铰接，第一摇杆262-3的末端与和第一固定杆262-5的自由端铰接；第二曲柄的开端与从动轴261-6铰接，第二曲柄与从动轴261-6同步转动；第二曲柄与第一曲柄262-1的初始位置一致，第二曲柄、第二连杆、第二摇杆和第二固定杆之间的连接关系与第一曲柄262-1、第一连杆262-2、第一摇杆262-3和第一固定杆262-5之间的连接关系一致；第一固定杆262-5和第二固定杆均竖直固定于输送平台22底部，第一支撑杆262-4和第二支撑杆的下端分别铰接于第一连杆262-2和第二连杆的中部；

推爪安装杆264水平设置于第一支撑杆262-4和第二支撑杆的上端，推爪安装杆264上设置有等间距的槽口，推爪263安装在槽口中，图5为推爪263在连杆运输机构26作用下的运动轨迹。

如图6所示，输送平台22沿长度方向设有可供推爪263通过的长槽221，输送平台22上装柄工位处设有缺口222。

如图3所示，所述刷头导向机构23包括第一导向板231和第二导向板232，第一导向板231和第二导向板232相对设置于输送平台22的前、后两侧边上，且第一导向板231和第二导向板232之间的距离可调。

如图7所示，所述刷头预压机构24包括第一安装架241、上压板242、下压板243和第一弹簧组件244，且第一安装架241设置于输送平台22的前侧边上；上压板242水平固定于第一安装架241上，下压板243通过第一弹簧组件244设置于上压板242下方。

如图8所示，所述压紧定位机构25包括第二安装架251、压紧气缸252、上板253、下板254和第二弹簧组件255，且第二安装架251设置于输送平台22的前侧边上；上板253水平固定于第二安装架251上，下板254通过第二弹簧组件255设置于上板253下方；压紧气缸252固定于第二安装架251上，且其活塞杆上设置有压块256；上板253上设置有供压块256穿过的开口，通过压块256下压下板254；下板254底部设置有与刷头形状相适配的凹槽，下板254下压时使刷头处于凹槽内。

本实施例中，所述推柄装置3包括支架31、安装平台32、推柄机构33、储柄机构34、手柄压紧机构35和撑壳机构36；

所述安装平台32水平固定于支架31上；安装平台32上从后到前依次设有推柄机构33、储柄机构34和撑壳机构36，手柄压紧机构35设置在储柄机构34上；

如图9所示，所述推柄机构33包括推柄气缸331、L型连接板332、第一推杆333、第二推杆334、导轨336和滑座335，推柄气缸331和导轨336成列设置在安装平台32上；滑座335与导轨336相适配，L型连接板332固定于滑座335上，且L型连接板332与推柄气缸331的活塞杆相连；第一推杆333和第二推杆334可拆卸地安装在L型连接板332上，且第一推杆333和第二推杆334的前端呈圆弧状以贴合手柄。第一推杆333和第二推杆334的间距可调，以适应不同型号刷柄。

如图10所示，所述储柄机构34包括安装架341、横杆343、左储料槽344、右储料槽345和后储料槽346，安装架341固定于安装平台32上，且后储料槽346可拆卸地设置于安装平台32上；左储料槽344和右储料槽345上各自固接有两个滑块342，左储料槽344和右储料槽345下端的滑块342套装在安装架341上，横杆343穿过左储料槽344和右储料槽345中部的滑块342。通过调整左储料槽344和右储料槽345的间距及改变后储料槽346的位置来适应不同型号的刷柄存放。

如图11所示，所述手柄压紧机构35包括连接梁351、伸缩导向杆352、压紧块354和锥形杆353，连接梁351的一端固定于安装架341中部，压紧块354通过伸缩导向杆352和锥形杆353设置在连接梁351另一端的底部，伸缩导向杆352上套设有复位弹簧。

如图12所示，所述撑壳机构36包括撑壳气缸361、U型连接框362、上弹簧片364和下弹簧片363，撑壳气缸361设置在安装平台32上；U型连接框362开口朝右，且其中部与撑壳气缸361的活塞杆相连；上弹簧片364及下弹簧片363分别固定于U型连接框362的上、下两侧边上，且两者的自由端形成夹角，该夹角的顶端正对装柄工位处。

本实施例中，还包括气动系统，上料装置1、输送装置2和推柄装置3均与气动系统相连；

如图13所示，所述气动系统包括空气压缩机41、单向阀42、储气罐43、二次调压回路44、二位三通电磁阀45、二位五通电磁换向阀46及可调单向节流阀47；空气压缩机41、单向阀42、储气罐43、二次调压回路44依次连通，构成主气路，且储气罐43上设置有压力继电器、减压阀及压力表；二次调压回路44的出气口连接有五条支路，五条支路分别与升降气缸15、横移气缸14、推柄气缸331、撑壳气缸361、压紧气缸252相连；升降气缸15、横移气缸14、推柄气缸331与二次调压回路44之间各自通过二位五通电磁换向阀46及可调单向节流阀47相连，撑壳气缸361、压紧气缸252与二次调压回路44之间各自通过二位三通电磁阀45及可调单向节流阀47相连。

本实施例中，还包括控制系统，上料装置1、输送装置2、推柄装置3、气动系统均与控制系统相连；

如图14所示，所述控制系统包括控制器、ULN2003芯片及步进电机驱动器，控制器采用AT89S52单片机；升降气缸15、横移气缸14、推柄气缸331上均设置有磁性开关，输送平台22上装柄工位处设置有位置开关，且磁性开关和位置开关与AT89S52单片机的信号输入端相连；AT89S52单片机的信号输出端通过ULN2003芯片与二位五通电磁换向阀46、二位三通电磁阀45和电磁吸盘16相连，且AT89S52单片机的信号输出端通过步进电机驱动器与旋转电机261-1相连。

本发明的具体实施方式如下：

灌胶后的油漆刷刷头被电磁吸盘16吸附，并在升降气缸15、横移气缸14的作用下移动至输送装置2的进料口处；刷头经刷头导向机构23导向后被推爪263推至刷头预压机构24和压紧定位机构25，压紧气缸252下压使下板254压紧刷头后开始装柄；储柄机构34中存放手柄，通过调整左储料槽344和右储料槽345的间距及改变后储料槽346的位置来适应不同型号的手柄存放；储柄机构34中底层的手柄由第一推杆333和第二推杆334推动插入至压紧的刷头中，撑壳机构36可在手柄插入刷头之前为手柄导向并撑起刷头的铁壳口；完成装柄后压紧气缸252复位，装柄后的刷头被推爪263推至下一工序。

该过程中各气缸的气动力由气动系统产生与控制，空气压缩机41压缩空气后经储气罐43、二次调压回路44调整输出气压，而后通过电磁阀将气体通入气缸，并通过可调单向节流阀47调节气缸的运行快慢；各电磁阀、电磁吸盘16及旋转电机261-1由控制系统控制，通过升降气缸15、横移气缸14、推柄气缸331上的磁性开关检测该气缸运动是否到位，通过装柄工位处的位置开关检测刷头运动是否到位，磁性开关及位置开关将检测结果传递给控制器的信号输入端；控制器(即AT89S52单片机)收到检测信号后按照设定程序输出操作指令；控制器输出的控制信号通过ULN2003芯片进行放大后传递给二位三通电磁阀45、二位五通电磁换向阀46及电磁吸盘16，通过控制二位三通电磁阀45、二位五通电磁换向阀46及电磁吸盘16的得失电来控制相应气缸完成动作；另外，控制器通过步进电机驱动器实现对旋转电机261-1转速的控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。