一种自动插笔机的制作方法

本实用新型涉及机械自动化加工技术领域，具体的说是一种自动插笔机。

背景技术：

国内目前一些笔厂都是靠人工一根一根将笔装到笔盘模具中，工作效率低，一个笔盘模具是六排，每排12支笔，一个普通工人最快一分钟也就能装好2个；有的笔厂是采用气动插笔机设备，利用气动电磁阀控制气缸前后往复运动将笔斗的笔通过滑道插到笔盘模具中，缺点在于效率提高不大，容易划伤笔，还有笔盘升降位置控制不好，在插笔过程中容易损坏笔杆。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足，提供了一种自动插笔机，能够精确定位且插笔的深度完全一致。

本实用新型的技术方案是：

一种自动插笔机，包括机架和控制系统，所述机架上设有插笔装置，所述插笔装置一侧设有可上下移动的笔盘装置，所述笔盘装置包括笔盘和活动机构，所述笔盘可放置或移除的设在活动机构上，所述笔盘上设有n₁层且每层设有n₂个通透的笔插孔，所述插笔装置设有相对笔盘可往返移动的插笔机构，所述插笔机构远离笔盘的一端上表面设有与插笔机构配合使用的笔斗，所述插笔机构接近笔盘的一端设有n₂个平行且向下凹陷的笔槽，所述笔槽延伸至插笔机构接近活动机构的端部且与笔盘上对应的笔插孔配合使用，所述笔槽的长度小于笔斗所需安装的笔的长度，所述插笔机构远离笔盘装置侧设有退到位接近开关，所述插笔机构接近笔盘装置侧设有进到位接近开关，所述n₁和n₂大于等于2且为正整数；

所述控制系统包括可编程控制器，所述进到位接近开关和退到位接近开关通过导线与可编程控制器的输入端相连，所述插笔装置通过进到位接近开关和退到位接近开关使笔槽在笔斗下方和笔盘之间进行往返移动。

所述插笔装置还包括两个插笔导轨和插笔气缸，所述两个插笔导轨相平行且与笔盘装置相垂直设在机架上，所述插笔机构下表面设有与插笔导轨配合使用的插笔导轨槽，所述插笔气缸设在插笔导轨远离笔盘装置的侧，所述插笔机构与插笔气缸相连，所述插笔机构通过插笔气缸和插笔导轨使插笔机构上的笔槽在笔斗下方和笔盘之间往返移动。

所述插笔机构包括底板、两个摆动导轨、插笔板和摆动气缸，所述底板可沿插笔导轨往返运动的设在插笔导轨上方，所述底板上表面设有与插笔导轨相垂直的两个摆动导轨，所述摆动导轨上方设有可沿摆动导轨往返运动的插笔板，所述摆动气缸设在摆动导轨的一端且与插笔板对应端部相连。

所述插笔板为矩形板，所述插笔板远离插笔气缸侧上表面设有n₂个向下凹陷且相互平行的笔槽。

所述活动机构包括托板、伺服电机和丝杠，所述托板设在插笔装置远离笔斗侧，所述托板上表面设有可放置或移除的笔盘，所述托板下表面与丝杠一端垂直相连，所述丝杠另一端与滚珠轴承相连，所述滚珠轴承通过皮带与伺服电机相连，所述托板和笔盘通过伺服电机和丝杠相对插笔板可上下移动。

所述托板设有笔盘装到位微动开关和上下通透的透孔，所述笔盘装到位微动开关的动作簧片通过透孔突出于托板上表面，所述微动开关通过导线与可编程控制器的输入端对应相连，所述笔盘装到位微动开关用于检测笔盘是否安装到位。

所述控制系统还包括伺服电机驱动器、所述伺服电机驱动器包括驱动器电压输入端、驱动器电压输出端、脉冲输入端、方向输入端和编码器信号端，所述驱动器电压输入端与控制系统电源相连，所述驱动器电压输出端与伺服电机的端子对应相连，所述脉冲输入端和方向输入端分别与可编程控制器的输出端子对应相连，所述编码器信号端与伺服电机的编码器相连。

所述托板内外侧设有固定支架，所述固定支架与机架侧面相连，所述托板可在固定支架内上下移动，所述托板下方的固定支架上设有托板下降到位接近开关，所述托板下降到位接近开关通过导线与可编程控制器相连，所述托板下降到位接近开关处于接通状态时所述托板上的笔盘的最上层的插笔孔与插笔板的笔槽内的笔处于相配合安装位置。

所述固定支架包括两个相平行的竖板和顶板，所述两个竖板与机架侧面相连，所述顶板设在两个竖板上端且与两个竖板相连成倒U形，所述竖板远离机架的侧设有与其垂直相连的防护板，所述防护板与竖板的横截面为L形，所述笔盘设在防护板、竖板、顶板和托板所形成的笔盘槽内，所述顶板下表面与插笔板笔槽最低点之间的距离大于等于笔盘最上端与最底层孔的最低点之间的距离。

所述笔斗接近插笔板的一端设有出料口，所述插笔气缸侧远离插笔板的一端设有进料口，所述的笔斗的横截面积由上至下渐变渐小，所述笔斗两侧设有由上至下的观测孔。

本实用新型的有益效果是：能够精确定位且插笔的深度完全一致，省时省力，节省劳动力，工作效率高，可靠性高，而且结构巧妙且简单，实现方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1局部A放大示意图；

图3是图2局部A放大示意图；

图4是图2局部B放大示意图。

图中标记：1.机架，2.插笔装置，3.笔盘装置，4.控制箱，5.退到位接近开关，6.进到位接近开关，7.笔盘装到位微动开关，8.托板下降到位接近开关，11.机架平台，12.支腿，21.插笔机构，22.插笔导轨，23.插笔气缸，24.插笔挡板，31.活动机构，32.笔盘，33.固定支架，71.动作簧片，211.底板,212.摆动导轨，213.插笔板，214.摆动气缸，215.笔斗，311.托板，312.丝杠，313.伺服电机，314.滚珠轴承，321.插笔孔，331.竖板，332.顶板，333.防护板，2131.笔槽，2132.笔槽顶板，3111.透孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。

如图1-4所示，所述自动插笔机包括包括机架1和控制系统，所述机架1上设有插笔装置2，所述插笔装置2一侧设有可上下移动的笔盘装置3，所述机架1包括机架平台11和支腿12，所述机架平台11为矩形，所述机架平台11下表面的四个边角设在支腿12。

所述插笔装置2包括可左右往返移动的插笔机构21、两个插笔导轨22和插笔气缸23，所述插笔机构21包括底板211、两个摆动导轨212、插笔板213和摆动气缸214，所述两个插笔导轨22长度相同，所述两个插笔导轨22相平行且对称设在机架平台11上表面，所述底板211下表面设有与插笔导轨22配合使用的插笔导轨槽，所述插笔导轨22的两端分别设有插笔挡板24。

所述插笔导轨22之间远离笔盘装置3侧设有退到位接近开关5，所述插笔导轨22接近笔盘装置侧设有进到位接近开关6。

所述底板211通过插笔导轨槽设在插笔导轨22上方，所述底板211上表面设有与插笔导轨22相垂直的两个摆动导轨212，所述摆动导轨212上方设有可沿摆动导轨212往返运动的插笔板213，所述插笔板213为矩形板，所述插笔板213接近插笔气缸22侧上表面设有笔斗215，所述笔斗215接近插笔板213的一端即插笔气缸23下方设有出料口，所述插笔气缸23侧远离插笔板213的一端即笔斗215上方设有进料口，所述的笔斗215的横截面积由上至下渐变渐小，所述笔斗215两侧可设有由上至下的观测孔，方便操作人员观测。

所述插笔板213远离插笔气缸侧上表面设有n₂个向下凹陷且相互平行的笔槽2131，所述笔槽2131贯穿远离笔斗215的侧，所述笔槽2131横截面为半圆形或大于半圆的优弧形。

所述笔槽2131的长度小于笔斗215内所需插装的笔的长度，所述插笔气缸23使插笔机构21的插笔板213向笔盘运动时，笔槽2131向下凹陷时形成的笔槽顶板2132推动笔槽2131内的笔插入插笔孔321内，通过调整笔槽2131的长度可调整笔插入笔盘32的插笔孔321的长度。

所述摆动气缸212设在摆动导轨212的一端且与插笔板213对应端部相连，所述插笔气缸212设在插笔导轨22的一端，所述插笔气缸212与插笔机构21的底板211相连，所述摆动导轨212两端分别设有摆动挡板。

所述插笔装置2远离插笔气缸22的侧设有笔盘装置3，所述笔盘装置3包括活动机构31和笔盘32，所述活动机构31包括托板311、丝杠312、伺服电机313和滚珠轴承314，所述托板311设在插笔装置2远离笔斗215侧，所述托板311上表面设有可放置或移除的笔盘32，所述托板311下表面与丝杠312一端垂直相连，所述丝杠312另一端与滚珠轴承314相连，所述滚珠轴承314通过皮带与伺服电机313相连，所述托板311和笔盘32通过伺服电机313和丝杠312相对插笔板213可上下移动。

所述托板311设有笔盘装到位微动开关7和上下通透的透孔3111，所述笔盘装到位微动开关7的动作簧片71通过透孔3111突出于托板上表面，所述笔盘装到位微动开关7通过导线与可编程控制器的输入端对应相连，所述笔盘装到位微动开关7用于检测笔盘32是否安装到位。

所述托板311为矩形板，所述托板311内外侧设有固定支架33，所述固定支架33包括两个相平行的竖板331和顶板332，所述两个竖板331与机架1侧面相连，所述顶板332设在两个竖板331上端且与两个竖板331相连成倒U形，所述竖板331远离机架的侧和接近机架的侧分别设有与其垂直相连的防护板333，所述防护板333与竖板331的横截面为U形，所述防护板333、竖板331、顶板332和托板311形成的笔盘槽，所述笔盘槽的宽度和高度与笔盘32相配合使用，所述托板311下方的竖板331内侧面设有托板下降到位接近开关8，所述托板下降到位接近开关8通过导线与可编程控制器相连。

所述笔盘32为矩形，所述笔盘32上设有n₁层且每层设有n₂个通透的笔插孔321，所述笔盘32设在笔盘槽内，所述笔盘32每层的n₂个通透的笔插孔321与插笔板213上表面n₂个笔槽2131配合使用，所述n₁和n₂大于等于2且为正整数，所述笔插孔321优先采用圆形孔。

优先采用6层且每层12个插笔孔的笔盘32。

所述顶板332下表面与插笔板213上的笔槽2131最低点之间的距离大于等于笔盘32最上端与最底层孔的最低点之间的距离。

所述托板下降到位接近开关8处于接通状态时所述托板311上的笔盘32的最上层的插笔孔321与插笔板213的笔槽2131内的笔处于相配合安装位置，所述笔槽2131贯穿远离笔斗215的侧与笔盘32上对应的笔插孔321配合使用，所述笔槽2131的长度小于笔斗215所需安装的笔的长度。

所述控制箱4内设有断路器、可编程控制器、伺服驱动器、插笔继电器、摆动继电器和开关电源，所述断路器进线端与市电相连，所述断路器出线端为控制系统提供电源。

所述伺服电机驱动器包括驱动器电压输入端、驱动器电压输出端、脉冲输入端、方向输入端和编码器信号端，所述驱动器电压输入端与控制系统电源相连，所述驱动器电压输出端与伺服电机的端子对应相连，所述编码器信号端与伺服电机的编码器相连。

所述控制箱4的面板上设有触摸屏、急停按钮、手动上升按钮、手动下降按钮和手动自动选择开关，所述可编程控制器的输入端分别与退到位接近开关5、进到位接近开关6、笔盘装到位微动开关7、托板下降到位接近开关8、急停按钮、手动上升按钮、手动下降按钮和手动自动选择开关的一端相连，所述可编程控制器的输出端分别插笔继电器线圈一端、摆动继电器线圈一端、伺服驱动器的方向输入端、脉冲输入端相连，所述可编程控制器通过导线与触摸屏相连，所述可编程控制器优先采用FX3SA-14MT-001，所述退到位接近开关5、进到位接近开关6、笔盘装到位微动开关7、托板下降到位接近开关8优先采用数字量传感器。

所述插笔继电器的常开触点一端与断路器出线端相连，所述插笔继电器的常开触点另一端串联急停按钮的第一个常开触点后与插笔气缸23的电磁阀相连，所述摆动继电器的常开触点一端与断路器出线端相连，所述摆动继电器的常开触点另一端串联急停按钮的第二个常开触点后与摆动气缸214的电磁阀相连。

所述开关电源的输入端与断路器出线端相连，所述开关电源的输出端与触摸屏的电源输入端，所述开关电源的输出端分别与退到位接近开关5未、进到位接近开关6、笔盘装到位微动开关7、托板下降到位接近开关8、急停按钮、手动上升按钮、手动下降按钮和手动自动选择开关的另一端对用相连，所述开关电源的输出端的分别与插笔继电器线圈、摆动继电器线圈的另一端相连。

所述退到位接近开关5、进到位接近开关6、插笔气缸23和摆动气缸212通过相应的支架与机架平台11相连，所述托板下降到位接近开关8通过相应支架与竖板331内侧面相连。

所述插笔气缸23和插笔导轨22使插笔机构21上的笔槽2131在笔斗215下方和笔盘32之间往返移动。

所述笔斗215内可设检测开关，用于检测笔斗215内是否有笔，所述检测开关通过导线与可编程控制器相连，若笔斗215内是没有笔，发出警示。

所述进到位接近开关6、退到位接近开关5、插笔气缸23和插笔导轨22使底板211带动插笔板213上笔槽2131在笔斗215下方和笔盘32之间在手动自动选择开关在自动状态线进行往返移动，所述托板311和笔盘32通过伺服电机313和丝杠312相对插笔板213可上下移动。

首先根据笔盘32规格将笔盘32升降距离参数设置到触摸屏中，将设备上的“手动－自动”选择开关旋转到“手动”位置，通过设备上的手动上升和手动下降调试定位，将笔盘32初始位置和每层上升位置结合触摸屏数据调好，调试好位置后，将笔盘32降到最底部，然后将控制箱4面板上的手动自动选择开关旋转到“自动”位置。

所述的自动插笔机的自动插装方法，包括以下步骤：

1)在笔盘槽内放置一个空笔盘32；

2)所述可编程控制器根据笔盘装到位微动开关7和退到位接近开关的信号5处于接通状态确认笔盘32处于放置在笔盘槽内的状态且插笔板213的笔槽2131处于笔斗215下方，所述可编程控制器发出控制信号使摆动气缸214向远离底板211方向移动一次，从而使笔斗215内笔落入笔槽2131内；

3)所述可编程控制器发出控制信号使插笔气缸23向笔盘32方向移动，从而将笔槽2131内的笔推入笔盘32最上层的插笔孔321内，因笔槽2131的长度小于笔斗215内所需插装的笔的长度，所述插笔气缸23使插笔机构21的插笔板213向笔盘运动时，笔槽2131向下凹陷时形成的笔槽顶板2132推动笔槽2131内的笔插入插笔孔321内，同时进到位接近开关6接通，插笔气缸23停止向笔盘32方向移动；

4)所述可编程控制器根据进到位接近开关信号6发出控制信号使插笔气缸23向远离笔盘32方向移动，同时可编程控制器发出方向信号和脉冲信号给伺服驱动器，伺服驱动器发出控制信号给伺服电机313从而使丝杠312带动笔盘32向上移动一层，所述笔盘32向上移动的距离等于两排插笔孔321中心之间的距离。

5)所述可编程控制器根据退到位接近开关信号5处于接通状态确认插笔板213的笔槽2131处于笔斗215下方，所述可编程控制器发出控制信号使插笔气缸23停止向远离笔盘32方向移动；

6)重复2)-5)n₁-1次；

7)将笔盘32内插满笔的笔盘32移除，笔盘装到位微动开关7发出信号给可编程控制器，所述可编程控制器发出方向信号和脉冲信号给伺服驱动器，伺服驱动器发出控制信号给伺服电机313从而使丝杠312带动托板311向下移动；

8)所述可编程控制器根据笔盘下降到位接近开关8信号处于接通状态确认托板311下降到位，所述可编程控制器发出控制信号使伺服电机停止向下移动；

9)重复1)-8)。

需要说明的是，上面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

惟以上所述者，仅为本实用新型的具体实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，故其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本实用新型权利要求书涵盖之范畴。