全自动纸杆铅笔卷杆单元及包含其的生产设备的制作方法

本实用新型涉及笔技术领域，尤其涉及一种全自动纸杆铅笔生产设备。

背景技术：

纸杆铅笔做为商品进入市场已经有十多年的时间了，该产品具有不偏芯、不活芯、不断芯、无阴阳板、极易卷削等特点，节省木材，保护了森林资源，生产过程中也没有任何污染排放，是一种多重环保的绿色低碳产品。纸杆铅笔的生产工序是：1.把杂乱的纸张通过人工整理整齐，2.人工把整理好的纸张按照要求裁切成需要的尺寸，3.人工把铅笔芯蘸上胶粘剂后牢固的粘到裁好的纸张的一端，然后再一张一张的手工送到卷杆机上卷制成型，4.由人工把卷制成型的笔杆摆放到特制的架子上边晾晒，5.由人工把经过晾晒了一定时间纸杆铅笔放入烘干箱内进行一定时间的烘干后，一支支纸杆铅笔的毛坯杆就完成了，然后就可以用和普通木杆铅笔一样的生产设备进行精加工，做成商品进行销售了。现有的纸杆铅笔在现实生产中没有整套的生产线，几乎所有工序都是由人工来完成的，费时费力，产品质量也很难把控，导致无法进行大规模工业化生产。

本实用新型提供一种全自动纸杆铅笔生产设备及生产线，其自动化程度高，铅笔质量得到保证。只需把纸、铅笔芯、胶放到本实用新型全自动纸杆铅笔生产线设备的特定位置，开动机器，一支支纸杆铅笔的毛坯杆就会从生产线的末端源源不断的生产出来，生产效率是人工的几十倍，而且产品质量好，一致性高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种全自动纸杆铅笔生产设备及生产线，其自动化程度高，铅笔质量得到保证。只需把纸、铅笔芯、胶放到本实用新型全自动纸杆铅笔生产线设备的特定位置，开动机器，一支支纸杆铅笔的毛坯杆就会从生产线的末端源源不断的生产出来，生产效率是人工的几十倍，而且产品质量好，一致性高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种全自动纸杆铅笔卷杆单元， 其包括：工作台、后供纸装置、供芯装置、折边装置、压芯滚轮、包芯装置、压实滚轮、刀位检测开关、前送纸装置、切断装置、出料装置、卷笔装置、挤胶装置、胶液回收循环装置和PLC控制器。

其中，所述后供纸送纸装置包括两条平行夹紧的胶辊、直流减速调速驱动电机和位移监测开关。

其中，两条平行夹紧的胶辊，固定在工作台上，其中一个是动力辊，与直流调速减速电机通过传输带连接，另外一个是压紧辊，通过弹簧可以调节两条胶辊之间的压力，纸张从两条橡胶辊的对缝中间穿过，由直流减速调速驱动电机带动动力辊，使两条橡胶辊相对运转，把纸张送出，位移监测开关可以监测纸张的输送速度，位移监测开关设置在后供纸送纸装置的一个导辊摆臂上，后供纸送纸装置的辊桶可以有多个，数量按需要设置。

其中，所述供芯装置包括铅芯斗、胶斗、铅芯推动装置和铅芯检查开关。

其中，所述铅芯推动装置由推芯钢板、同步带、同步轮、步进电机或伺服电机组成。用螺丝或者铆钉把钢板的尾端固定在同步带上，步进电机通过同步轮带动同步带向前运动。

其中，所述折边装置在工作平台一侧，高出工作平台1-2cm，底部带有U型凹槽。

其中，所述前送纸装置包括两条平行夹紧的橡胶辊、步进或伺服电机、传动带和压紧弹簧。其中，两条平行夹紧的胶辊是上下摆放，固定在工作台上，下辊是动力辊通过传动带与步进或伺服电机连接，上辊可以通过弹簧调节与下辊之间的压力，从而把纸张夹紧。PLC及相关电路控制步进或伺服电机的运转时间和速度。

其中，所述切断装置包括上刀架、下刀架、上切刀、下切刀、曲臂连杆、刀位检测开关、偏心轮和减速电机，下切刀固定在下刀架上，下刀架固定在工作台上。上切刀固定在上刀架上，通过连杆、曲柄、连杆与偏心轮连接，偏心轮固定在减速电机的输出转轴上，通过电机转动，带动上刀架下拉，把包好铅芯的纸张分切。

其中，所述出料装置包括橡胶辊、压轮、气缸和检测开关。其中，橡胶辊由卷杆电机带动匀速运转，压轮固定在气缸的运动轴上，气缸在橡胶辊的上方通过支架固定在工作台上，当检测开关检测到有包好铅芯的纸张时，由 PLC及相关电路控制气缸带动压轮下压，从而使包好铅芯纸张与橡胶辊贴紧，通过橡胶辊的转动，把包好铅芯的纸张送到卷笔装置的卷杆输送带上。

其中，所述卷笔装置包括两只辊筒、卷笔输送带、喷胶装置、匀胶辊、下托板、上压板和减速电机，卷笔输送带套在两只辊筒上并固定在工作台上，由减速电机通过传动带带动卷笔输送带匀速运转，输送带的上面有上压板，下面有下托板，上压板通过悬挂螺栓和固定架与工作台固定，螺栓外套有弹簧。

其中，所述挤胶装置包括两只辊筒、打孔输送带、上压板和刮胶板。

其中，所述胶液回收循环装置包括接胶板、储胶斗、供胶管路和循环泵。

本实用新型还提供一种全自动纸杆铅笔生产设备，其包括依次排列的上述的卷杆单元，在卷杆单元的下方横置输送带、拐弯输送带、提升输送带和烘干机。

本实用新型的有益效果:

本实用新型提供的全自动纸杆铅笔生产设备自动化程度高，铅笔质量得到保证。只需把纸、铅笔芯、胶放到本实用新型全自动纸杆铅笔生产设备的特定位置，开动机器，一支支纸杆铅笔的毛坯杆就会从生产线的末端源源不断的生产出来，生产效率是人工的几十倍，而且产品质量好，一致性高。

附图说明

图1是全自动纸杆铅笔卷杆单元整体结构示意图；

图2是铅芯斗示意图；

图3是供芯装置整体示意图；

图4是折边机构示意图；

图5是切刀装置示意图；

图6是出料、卷笔、挤胶、胶液回收循环装置示意图；

图7是上压板装置结构图；

图8是换向输送、提升输送、烘干装置示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种全自动纸杆铅笔卷杆单元，其包括工作台、后供 纸装置、供芯装置、折边装置、压芯滚轮、包芯装置、压实滚轮、刀位检测开关、前送纸装置、切断装置、出料装置、卷笔装置、挤胶装置、胶液回收循环装置和PLC控制器；

所述后供纸送纸装置用于输送纸张到相应的位置；

所述供芯装置用于输送铅芯到纸张所在的位置；

所述折边装置用于将纸张的一端折成与其他部分垂直，形成90度角；

所述压芯滚轮用于压住铅芯使铅芯在折叠纸的凹槽内不乱动，并且使铅芯和纸张粘贴牢固；

所述包芯装置将纸张折成90度角的边进一步折成180度，包住铅芯；

所述压实辊轮压实纸张，使铅芯牢固的包裹在纸张的一侧；

所述前送纸装置用于将包好铅芯的纸张向前送出到相应的位置；

所述刀位检测开关，用于检测切断装置的刀的位置，当刀在高位的时候，发信号给PLC控制器，PLC控制器接收到信号发指令给各个电机，开始新的工作循环；

所述切断装置用于将纸张切断，形成一个个的纸杆铅笔；

所述出料装置用于将一张张独立的前端包有铅芯的纸张送到卷笔装置进行卷杆；

所述卷笔装置用于把出料装置送过来的前端包有铅芯的纸张，由输送带带动，先经过喷胶装置把纸张喷上环保胶液，再经过匀胶辊使胶液均匀的涂在纸张上面，同时纸张也就牢靠的平贴在了输送带上，然后再由输送带带动向前，经过压板装置，压板将纸张前端包有铅芯的部位压住，输送带继续向前运行，即可将一张张前端包好铅芯的纸张在输送带和上压板之间以铅芯为轴心，搓卷成一支支圆柱形的铅笔；

所述挤胶装置用于将卷笔装置卷制成型的笔杆再经过压板和打孔输送带之间边滚动边挤压，使笔杆表面多余的胶液挤出，达到节省胶液、便于干燥和便于设备运行的目的；

所述胶液回收循环装置用于将卷杆时挤出的多余的胶液集中回收到接胶斗中，再经过循环泵加压输送的供胶喷胶管路当中。

所述后供纸送纸装置包括两条平行夹紧的胶辊、直流减速调速驱动电机和位移监测开关，所述直流减速调速驱动电机，带动两条胶辊缓慢运转，纸 张从两支对转的胶辊夹缝中缓缓送出，所述位移监测开关用于控制放纸速度，减少因纸张惯性造成的送纸速度不均匀。

两条平行夹紧的胶辊，固定在工作台上，其中一个是动力辊，用以将纸张向前输送，动力辊和直流减速调速驱动电机连接，直流减速调速驱动电机为该动力辊提供动力，位移监测开关可以监测纸张的输送速度，位移监测开关设置在后供纸送纸装置的导辊摆臂上，后供纸送纸装置的辊可以有多个，数量按需要设置。

所述供芯装置包括铅芯斗、胶斗、铅芯推动装置和铅芯检查开关。

电机带动偏心轮，偏心轮带动铅芯斗可以使铅芯斗在工作平台上左右移动，方便铅芯落进工作平台的固定凹槽内。

电机转带动偏心轮转，偏心轮转动带动铅芯斗在铅芯斗底板上，左右往复运动。

胶斗位于铅芯斗的正前方，胶斗底部有和铅芯直径相当的且和铅芯斗底部凹槽成一直线的圆孔，以便于铅芯穿过，铅芯穿过胶斗后，在铅芯的表面就会带上一层均匀的胶粘剂，以便于粘到纸张上边。

在胶斗前方铅芯出口的位置设有铅芯检测开关，在设备运转过程中如果缺少铅芯，设备会自动停机，并且会有声光报警输出，提醒工作人员添加铅芯。

所述铅芯推动装置由推芯钢板、同步带、同步轮、步进电机组成。用螺丝或者铆钉把钢板的尾端固定在同步带上，步进电机通过同步轮带动同步带向前运动，因为钢板固定在同步带上，所以钢板也会向前运动，因此就会推动铅芯向前运动，穿过前方的胶斗，然后落到纸张上边。步进电机带动钢板向前运动的距离大于铅芯的长度，以铅芯能够穿出前方的胶斗为准，然后立即返回原位，等待下次工作。

所述铅芯钢板的尺寸是长×宽×厚＝250mm×25mm×1.5mm。

所述折边装置在工作平台一侧，高出工作平台1-2cm，底部带有U型凹槽。纸张穿过折边机构之后，纸张一端约1-2cm部分被折成与其他部分成垂直的关系，并且底部会形成一道凹槽，这样铅芯从铅芯斗底部经过胶斗穿出之后，铅芯表面就会带有一层薄薄的胶层，然后落入被折叠成90度的纸张凹槽中。

压芯辊轮设置在胶斗前方200mm左右位置，铅芯穿过胶斗落入纸张上边之后，压芯滚轮会压住铅芯和纸张一起延着折边机构底部的凹槽一起前进一支铅芯的长度。

所述包芯装置设置在压芯辊轮前方100mm左右，是一个三角形铁片的结构。

所述压实辊轮设置在所述包芯装置的前方，其数量优选为2-5个。

所述切断机构包括上下两组刀片，下刀片不动，上刀片固定在可上下往复运动的刀架上，通过电机带动的偏心轮，偏心轮通过拉杆连接曲臂再通过拉杆连接上刀架，通过偏心轮做上下往复运动，偏心轮上有刀位检测开关，检测刀的位置，控制送纸，送芯步进电机和切刀电机工作协调一致，切刀电机是主电机。当切刀运行到最高的位置时，刀位检测开关接通，这个时候为胶辊提供动力的送纸步进电机和为铅芯推动装置提供动力的送芯步进电机会同时启动，1.送纸步进电机带动两支送纸胶辊运转，把纸张向前运转一支铅芯的长度然后停止，等到刀位检测开关再次接通时再次工作，以此周而复始。2.送芯步进电机通过传送带带动固定在传送带上边的钢板向前运动一支铅芯的距离后自动返回原位，把落到铅芯斗最底部的一支铅芯向前推出，送到它前方的胶斗之中，同时，这支铅芯也会把原来留在胶斗之内的那支铅芯向前推出，落在下方的纸张上边，等到刀位检测开关再次接通时，送芯电机也会再次工作，以此周而复始。3.按主机停机按钮之后，也要等到刀位检测开关接通后才会停止，这样可以保证停车时刀在高位，方便下一个工作周期正常运行。

所述出料装置设有检测开关，检测到包好铅芯的纸张后，将信号送到PLC控制器，控制压轮下压，压轮下方有一个始终在转的橡胶辊，橡胶辊在卷杆输送带的后上方，由卷杆电机提供动力，和卷杆输送带同速同向运转，将包好铅芯的纸张送到卷杆输送带上，纸张会平铺并且贴合在卷杆输送带上边，和卷杆输送带一起向前做匀速运动。

所述卷笔装置包括：下托板，用来托住输送带，卷杆时会有压力，有下托板托住输送带不会下陷，压板固定架，悬挂螺栓，螺栓外的弹簧和压板。

工作台设有压板固定架，压板固定架上设有悬挂螺栓，螺栓外套有弹簧，随着笔杆越卷越大，会将压板向上顶，弹簧可以调节压板的压力。从卷杆机 构出来以后，笔杆即卷制完成。

已完成卷制的笔杆，经过一条带孔的输送带与上压板，笔杆边运转边挤压，把笔杆上多余的胶液挤掉，然后送到下一条横置的输送带再送出。

本实用新型还提供一种全自动纸杆铅笔生产设备，其包括依次排列的四个上述的卷杆单元，在卷杆单元的下方横置输送带、换向输送带、提升输送带和烘干装置。

所述烘干装置采用隧道式多层烘干技术。

本实用新型还提供了采用上述全自动纸杆铅笔生产设备生产纸杆铅笔的方法，其包括：

第一步，上纸，将特定尺寸的卷筒纸放在设备后端的转轴上，通过导向滚桶之后进入后供纸送纸装置，再穿过折边机构、压芯滚轮、包芯机构、压实滚轮和前送纸装置，之后送入切刀部位；

第二步，加铅芯，把一定数量的长度一致的标准铅笔芯放入铅芯斗内；

第三步，加胶，把一定浓度的环保胶液加入胶斗内；

第四步，接通电源，通过设定好主电机运行速度，送纸送芯电机运行速度和送纸送芯长度和后供纸速度；

第五步，按主机启动按钮，各机构按照设定好的程序和方式自动运转，至此，所有工序均由PLC控制设备自动完成，无需人工操作。

以下采用实施例和附图来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1所示，本实用新型提供了一种全自动纸杆铅笔卷杆单元，其包括工作台；后供纸装置，用于输送纸张到相应的位置，其工作方式是卷筒纸6经过2支导辊3再从两支橡胶辊2的夹缝穿过，之后再经过数条导辊后，经过折边装置7、供芯装置8、压芯滚轮9、包芯装置10、压实滚轮11、前送纸胶辊12到达切断部位，后供纸电机1提供动力，使卷筒纸6的纸张源源不断的缓慢送出，位移检测开关4可以通过电路控制送纸的速度和后供纸电机1的启停，并且能够控后供纸启动和停止时卷筒纸缓慢运动，降低供纸惯性，防止纸张被扯断。由于前送纸电机是间歇工作，而且速度较快，而后供纸电机1不可以快速断续工作，因此设定了上下摆动摇臂5，当前送纸电机13工 作时，摆臂5迅速上升，当前送纸电机13停止工作时，摆动臂5又会缓缓下降，解决了前后走纸方式不同的问题；供芯装置8用于输送铅芯到纸张所在的位置；折边装置7，用于将纸张的一端折成与其他部分垂直，形成90度角；压芯辊轮9，用于压住铅芯使铅芯在折叠纸的凹槽内不乱动，并且使铅芯和纸张粘贴牢固；包芯装置10，将纸张折成90度角的边进一步折成180度，包住铅芯；压实辊轮11，压实包住铅芯的纸张，使铅芯牢固的包裹在纸张的一侧；前送纸装置的两支橡胶辊12夹住包有铅芯纸张，前送纸电机13运转，通过传动带把动力传给两支胶辊12，使纸张按照要求向前运送一定距离；切断装置的下切刀14和上切刀15，用于将包好铅芯纸张切断，形成一张张包着铅芯的纸；出料装置的两支输纸辊29上套有多条输纸带30，用于将包好铅芯的纸送到出料胶辊18和压轮17之间的位置，出料检测开关16检测到纸张后，发送控制信号给PLC控制电路，使气缸55带动压轮17向下运动压住纸张，由于出料胶辊18和卷杆输送带21都是由卷杆电机54提供动力，并且是同速同向运转的，这样就把包好铅芯的纸张送到卷笔装置的卷杆带上，纸张会平铺并且贴合在卷杆输送带21上边，和卷杆输送带一起向前做匀速运动。

所述供芯装置包括推芯电机31、同步轮32、同步带33、推芯钢板34、铅芯斗35、胶斗40、铅芯推动装置3和铅芯检查开关42。

如图2所示，电机39带动偏心轮38转动，偏心轮38的转动使铅芯斗35在铅芯斗底板37上左右移动，方便铅芯36落进铅芯斗底板37的固定凹槽内。

如图3所示，用螺丝或者铆钉把推芯钢板34的尾端固定在同步带33上，所述推芯钢板的尺寸是长×宽×厚＝250mm×25mm×1.5mm。推芯电机31通过同步轮32带动同步带33向前运动，因为钢板固定在同步带上，所以钢板也会向前运动，因此就会推动铅芯36向前运动，穿过前方的胶斗40，然后落到纸张上边。步进电机带动钢板向前运动的距离大于铅芯的长度，以铅芯能够穿出前方的胶斗为准，然后立即返回原位，等待下次工作。

胶斗40位于铅芯斗35的正前方，胶斗40底部有和铅芯直径相当的圆孔，与铅芯板37底部凹槽成一直线，以便于铅芯36穿过，铅芯36穿过胶斗后，在铅芯的表面就会带上一层均匀的胶粘剂41，以便于粘到纸张上边。在胶斗40 前方铅芯出口的位置设有铅芯检测开关42，在设备运转过程中如果缺少铅芯，或者有断铅芯，设备会自动停机，并且会有声光报警输出，提醒工作人员添加铅芯。

如图4所示，所述折边装置7在工作平台46一侧，高出工作平台1-2cm，底部带有U型凹槽44。纸张45穿过折边机构之后，纸张一端约1-2cm部分被折成与其他部分成垂直的关系，并且底部会形成一道凹槽，这样铅芯从铅芯斗底部经过胶斗穿出之后，铅芯表面就会带有一层薄薄的胶层，然后落入被折叠成90度的纸张凹槽中。

压芯滚轮9设置在胶斗35前方200mm左右位置，铅芯穿过胶斗40落入纸张45上边之后，压芯滚轮9会压住铅芯和纸张一起延着折边装置7底部的凹槽一起前进一支铅芯的长度。

包芯装置10设置在压芯滚轮9前方100mm左右，是一个三角形铁片的结构。

所述压实滚轮11设置在包芯装置10的前方，其数量优选为2-5个。

如图5所示，所述切断机构包括上下两组刀片，下刀片14不动，上刀片15固定在可上下往复运动的上刀架53上，通过主电机47带动的偏心轮48，偏心轮48通过连杆50连接摇臂51转轴52再通过连杆50连接上刀架，通过偏心轮的转动做上下往复运动，偏心轮上有刀位检测开关49。

上刀片在滑道上往复滑动，滑道固定在工作台上。支撑转轴52通过支架固定在工作台上，与刀片平行，主要起支撑拉杆，连接摇臂51和上刀架53等。

刀位检测开关检测刀的位置，发送信号给PLC控制器，控制送纸电机13、送芯电机31和切刀电机47工作协调一致，切刀电机是主电机。当切刀运行到最高的位置时，刀位检测开关49接通，这个时候送纸电机13和送芯电机31会同时启动，1.前送纸电机13带动两支送纸胶辊12运转，把纸张向前运送一支铅芯的长度然后停止，等到刀位检测开关49再次接通时再次工作，以此周而复始。2.送芯电机31通过传送带33带动固定在传送带上边的钢板34向前运动大于一支铅芯的距离后自动返回原位停止，把落到铅芯斗35最底部的一支铅芯向前推出，送到它前方的胶斗40之中，同时，这支铅芯也会把原来留在胶斗40之内的那支铅芯向前推出，落在前下方的纸张上 边，等到刀位检测开关49再次接通时，送芯电机31又会再次工作，以此周而复始。3.按主机停机按钮之后，也要等到刀位检测开关49接通后才会停止，这样可以保证停车时刀在高位，方便下一个工作周期正常运行。

如图6和图7所示，所述喷胶装置19，用于给出料装置送过来的纸张喷胶；由PLC电路控制喷胶阀56的开关时间；匀胶辊轮20，用于把喷胶装置喷在纸上的胶涂匀；上压板22，用于将卷杆输送带21带过来的包有铅芯的纸被搓卷成圆柱笔杆，并保证卷杆的紧密度；挤胶装置包括带孔输送带23和上压板24，带孔输送带23带动由卷笔装置送过来的已卷制成的笔杆向后输送，在经过上压板24时，受到上压板24和输送带23的挤压，笔杆边滚动边挤压，将多余的胶液挤出后把笔送到后方横置的输送带25上，卷杆输送带21和挤胶输送带23使用同一电机54为动力，压板22、24上设有悬挂螺栓59，螺栓59外套有弹簧66，固定压板固定架58上，随着笔杆直径越卷越大，会将压板向上顶，螺母65可以调节压板与输送带之间的间隙，从而调节卷杆或挤胶的压力。胶液回收循环装置包括接胶斗60、上刮胶板61、下刮胶板62、储胶斗64和循环泵63，上刮胶板61和下刮胶板将输送带23上的胶刮下并导流到接胶斗60进而流到储胶斗64当中，通过循环泵63把胶液加压输送的供胶管路57中。

本实用新型还提供一种全自动纸杆铅笔生产设备，其包括依次排列的多个上述的卷杆单元，在卷杆单元的下方横置输送带、换向输送带、提升输送带和烘干机。

如图8所示，所有卷杆单元卷制成功的笔杆都送到下方横置的输送带25上，在这上边的笔都是纵向，然后送到后方的换向输送带26上，把笔都变成了横向的，接下来便会通过提升输送带67送到隧道式多层烘干机27里边进行烘干，铅笔会按照箭头的指向缓慢移动，最终烘干后的铅笔会落到接笔斗28中，或者继续通过输送带送到下一步工序进行加工处理。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本实用新型新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作 其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。