磁辊装配装置、处理盒装配生产线及磁辊装配方法与流程

本发明涉及一种处理盒生产制造过程中的专用工装，采用该专用工装构建的一条处理盒装配的自动化生产线及磁辊装配方法，具体地说，涉及一种磁辊装配装置、处理盒装配生产线及磁辊装配方法。

背景技术

诸如激光打印机、多功能激光一体机等电子照相成像设备多使用处理盒作为图像处理装置，其中的显影装置提供碳粉等显影剂，为其中的感光元件上形成的静电潜像进行显影，以在纸张等介质上形成可见图像。不同的电子照相成像设备有着不同的设计目的和技术思路，把不同部件进行集成，有的使感光元件及显影装置与粉仓集成在一起,并可拆卸地安装在电子照相成像设备内，称为处理盒；有的仅将显影装置与粉仓集成在一起，并可拆卸地安装在电子照相成像设备内，称为显影盒。无论是显影盒还是处理盒，都具有容纳碳粉并使感光元件上的静电潜像显影的显影装置。

显影装置通常包括一个粉仓部分，有的显影装置还有一个废粉仓部分，简称粉仓和废粉仓，粉仓用于盛装显影用的碳粉，有一个长条状的开口，开口处可旋转地安装一个显影辊，有一种显影辊是由磁芯和可绕磁芯转动的辊筒构成的，因此也称之为磁辊，从横截面上看，磁芯的两对磁极在周向均布，两对磁极在轴向上延伸至整个工作区域。

图1是某一型号处理盒的粉仓的结构分解图，为说明问题清楚起见，图1中略去了一些零部件。粉仓是一个容纳碳粉的容器，在其内部沿长度方向安装有搅拌架等，包括一个盒体101在其开口处安装着磁辊100，当磁辊100转动时，将粉仓内的碳粉传递给作为感光元件的感光鼓，为防止过量的碳粉附在磁辊上，在开口处还安装有用于调节出粉量的含铁质材料零件的出粉刀。在轴向上，粉仓还设置有左端盖102及右端盖103，也称齿轮组盖，即左端盖102与盒体端壁之间装有齿轮组，右端盖103与盒体端壁之间装有导电零件等。

参见图2，出于工作原理的要求，磁辊100固定在粉仓上是有特殊要求的，即磁芯110在周向上是以特定方向固定在粉仓上的，而辊筒120可绕磁芯110在周向上转动。

参见图3，磁芯110在周向上的特定方向是靠其一个轴向端部的d型轴头与右端盖103上的d型轴孔1031的适配来实现的，如此装配后，磁极以设计安装角度要求的方向相对粉仓固定，即磁芯以设计安装角度安装后，右端盖103才能与盒体装配贴合，否则，右端盖103会因为d型轴头不能插入d型轴孔而不能贴合到盒体侧壁上。

传统的粉仓装配生产线上装配磁辊时，是采用人工把磁辊放到粉仓开口上，然后用手转动d型轴头对准安装要求方向，再把端盖右103沿轴向扣合在盒体101上，并用紧固件固定。

为提高生产效率，人们设计了专用的磁辊向粉仓进行装配的磁辊装配装置，以及包含磁辊装配装置在内的处理盒装配生产线。为使d型轴头转至设计安装角度方向，采用光传感器进行d型位识别，再驱动其转动到设计安装角度的方式，结构非常复杂且装配速度较低。

本发明要解决的技术问题是磁辊相对粉仓就位后，如何方便快捷地使d型轴头转至设计安装角度方向，并具有更加简单的转动就位机构。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种磁辊装配装置；

本发明的另一目的是提供一种采用上述磁辊装配装置构建的处理盒装配生产线；

本发明的再一目的是提供一种磁辊装配方法。

为实现上述主要目的，本发明提供的磁辊装配装置包括基架、设置在所述基架上的夹具及机械手，及d型轴头转动就位机构，该机构包括在轴向可伸缩的转轴，转轴在与d型轴头共轴线的位置上伸缩，转轴的轴端有一与d型轴头适配的d型轴孔，转轴的静止转角位于d型轴孔在周向上与d型轴头的设计安装角度相同的位置，转轴自静止转角转动n周，n取整数。

由以上方案可见，对于一个在机械手协同动作后放在夹具上的粉仓及磁辊，无论d型轴头是否处于设计安装角度，在轴向可伸缩且整周转动的转轴动作下，都可以使d型轴孔套入d型轴头，并停止在d型轴头的设计安装角度的位置，以便完成后续端盖的装配，同时d型轴头就位设计安装角度准确可靠，速度快捷，由于采用机械式的转动就位机构，相对现有技术不但结构简单，而且成本大大降低。

进一步的方案是转轴通过滑键与传动轴联结，且两者之间置有弹性件，弹性件的恢复力迫使转轴相对传动轴达到轴向最大伸展行程。

另一进一步的方案是n值取1。在转轴转速适当的情形下，旋转一周完全可以使d型轴孔套在d型轴头上。

更进一步的方案是还包括设置在所述d型轴头就位机构上的位置传感器，所述位置传感器发出所述d型轴头位于所述d型轴孔内的位置信号。优点是能更加安全有序地协调各机械手的动作，d型轴头转动就位不成功时及时调整前道工序及后道工序的动作频率。

另一更进一步的方案是机械手包括压紧机械手，压紧机械手具有磁极，磁极与磁辊的d型轴头处于设计安装角度时磁芯离所述磁极最近的磁极异极性。

为实现上述另一目的，本发明提供的处理盒装配生产线包括磁辊装配工位上的磁辊装配装置，磁辊装配装置采用前述任一方案中的磁辊装配装置。

为实现上述再一目的，本发明提供的磁辊装配方法包括如下步骤：

步骤一：将磁辊放置在粉仓安装位置；

步骤二：通过d型轴头转动就位机构使磁辊的d型轴头转动至设计安装角度，d型轴头转动就位机构包括在轴向可伸缩的转轴，转轴在与d型轴头共轴线的位置上伸缩，转轴的轴端有一与d型轴头适配的d型轴孔；

转轴的静止转角位于d型轴孔在周向上与d型轴头的设计安装角度相同的位置；

转轴自静止转角转动n周，n取整数；

步骤三：安装左右端盖。

进一步的方案是在步骤二中转轴自静止转角转动1周。

附图说明

图1是某一处理盒的粉仓结构分解图；

图2是磁辊一端的结构放大图；

图3是端盖103另一视角放大的立体图；

图4是磁辊装配装置第一实施例的立体图；

图5是图4另一视角的立体图；

图6是图4的a局部放大图；

图7至图10是磁辊装配装置第一实施例的磁辊装配过程示意图；

图11是磁辊装配装置第一实施例略去上基架后的俯视图。

为清楚地反映本发明的特有结构，大部分图中都给出了统一方向并符合右手准则的直角坐标系，各图中对非本发明的特有结构有所省略或简化，例如一些紧固件，一些常规气缸传动结构的省略或简化，零件传送线结构及机械手结构的示意等，诸如此类的简化或省略并不影响本领域技术人员对本发明各实施例的正确理解，以下结合各实施例及其附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

根据本发明的处理盒装配生产线是现有处理盒装配生产线，也可以是处理盒的重要部件，粉仓的装配生产线，在生产线中的磁辊装配工位上采用了本发明的磁辊装配装置，因此，以下只对磁辊装配装置及磁辊装配方法进行详细说明，不再对处理盒装配生产线进行说明，而磁辊装配方法的实施例也在磁辊装配装置实施例中加以说明。

磁辊装配装置第一实施例

参见图4、图5，磁辊装配装置的基架1上安装着磁辊传送架2和夹具3，还安装的安装机械手41，压紧机械手42，左端盖机械手43，右端盖机械手44及d型轴头转动就位机构5。

基架1底端支承在基础上，其作用是支承装置的其他部件，本例基架是由杆件构成，显然其也可以是其他结构形式。

磁辊传送架2由在y轴向上位于外侧的一对定齿架21和位于一对定齿架21内侧的一对动齿架22构成，图1中仅示出了位于定齿架21上支承着的一只磁辊100，略去了在定齿架21沿x轴向该磁辊100后各齿上依次待装配的其他磁辊，当该磁辊100被安装机械手41抓走后，动齿架22将自图4示的在z轴向下沉的状态先上行，顶托起定齿架21上的所有磁辊，然后再沿x轴正向先进一齿的距离，最后下降使所有磁辊完成前行一齿的输送任务，并保持下沉状态沿x轴负向回退一齿距离。如此完成一个输送循环。

夹具3用于支承粉仓，并在压紧机械手42的配合下将就位磁辊后的粉仓夹持。然后d型轴头转动就位机构5动作使磁辊的磁芯转到设计安装角度，最后左端盖机械手43和右端盖机械手44将两端盖装配。当磁辊装配完成后，压紧机械手42松开如图5示，位于粉仓左右两端的一对动齿架31自z轴向的下沉状态沿z轴正向上升，将粉仓举起后再向x轴正向移动放入相邻的夹具3并传向处理盒生产线的下道工序，下沉后的动齿架31沿x轴负向归位。动齿架31有二个托位，在上述运行过程中同时把下一个未装配磁辊的粉仓放置到了安装工位。

参见图5，d型轴头转动就位机构5有一个电机51，该电机采用步进电机或伺服电机，每次转动一周，即其电机轴转360度。

参见图6，d型轴头转动就位机构5还有一个转轴52，其与作为传动轴的电机轴之间通过滑键联结，因此可在轴向上相对电机轴滑动，即伸缩，转轴52端部有一个与磁辊的d型轴头适配的d型轴孔53，在转轴52与电机轴之间置有一个作为弹性件的压簧54，压簧54的恢复力迫使转轴52相对电机轴达到最大伸展行程，即在y轴向负向达到最大负值。电机在每一转动前后的静止状态时，d型轴孔53在周向上都处于与夹具上磁辊的d型轴头的设计安装角度相同的位置，如此，当转轴52与磁辊100处于共轴线状态，且转轴52沿y轴负向行顶到d型轴头时，将克服压簧54的恢复力沿y轴正向回缩，然后电机52转动360度，这一转动过程中，总有某一角度时d型轴头与d型轴孔53适配，从而在压簧54恢复力的作用下使d型轴孔53套入d型轴头，并带动磁芯转动，并停止在设计安装角度位置，最后气缸迫使转轴52压迫压簧54回缩，使d型轴孔退出d型轴头，进而完成转动就位工作。

参见图6，当完成转动就位工作后，d型轴头转动就位机构5及右端盖机械手44同时向x轴负向移动，一方面d型轴头转动就位机构5在x轴向上退出装配区，另一方面右端盖机械手44在x轴向上到达装配区，然后右端盖机械手44向y轴负向行进，其抓取的右端盖103上的d型轴孔可顺利套入d型轴头，从而实现右端盖103与盒体侧壁的贴合。

以下对磁辊装配装置及磁辊装配方法结合图7至图11进一步说明。

参见图7，夹具3的安装工位上已经放置了一只粉仓，安装机械手41下行抓取磁辊传送架2上的一只磁辊100a。

参见图8，安装机械手41将磁辊100a送往安装工位的同时，磁辊传送架送上了另一条磁辊100b。

参见图9，安装机械手41将磁辊100a放置就位后，返回拿取磁辊100b，与此同时压紧机械手42下行将放置就位的磁辊100a压紧在粉仓上，使其辊筒120相对粉仓不能产生任何位移，也使粉仓相对夹具3不能产生任何位移，d型轴头转动就位机构5则沿x轴正向移动至转轴52与磁辊100a的d型轴头共轴线的位置，驱动气缸放开对转轴52的轴向约束，压簧54的恢复力得以释放，推动转轴52的左端顶到d型轴头的端面，此时分二种情况：如果恰好d型轴头位于设计安装角度，而转轴52的d型轴孔是位于设计安装角度的，d型轴头将立即完成插入d型轴孔，设置在d型轴头就位机构上的位置传感器将发出d型轴头位于d型轴孔内的位置信号；大多数情况下d型轴头并不位于设计安装角度，因此，d型轴头的端面与转轴52的端面相顶触，转轴52将旋转一周，在转至d型轴头与d型轴孔适配时，d型轴头将完成插入d型轴孔，并随转轴52到达静止转角位置，位置传感器将发出d型轴头位于d型轴孔内的位置信号。

参见图10，此后，d型轴头转动就位机构5驱动转轴52向右回缩，且d型轴头转动就位机构5与右端盖机械手44同时沿x轴负向行进，至位于右端盖机械手44中的右端盖的d型轴孔与d型轴头共轴线时停止。左端盖机械手43与右端盖机械手44同时将两端盖扣合在粉仓上。紧定螺丝后，磁辊装配完成的粉仓如前述传向处理盒生产线的下一工序。与此同时，新的左右端盖、粉仓及磁辊100b备好如图7示的状态，进行下一工作循环。

参见图11，图11示出了位于同一托板上的右端盖机械手44与d型轴头转动就位机构正沿x轴移动过程中的状态。电机51的传动轴与转轴52通过滑键联结，因此，两者可以在轴向相对滑动并传递扭矩，压簧54的恢复力驱使转轴52沿y轴负向移动，一气缸则可推动转轴52克服压簧54的恢复力沿y轴正向移动。

磁辊装配装置的其他实施方式

电机51驱动转轴自静止转角转动的圈数可以是2圈或更多圈数，在电机转速慢的情形下，圈数是一圈即可保证d型轴头就位，如果转速过慢将影响装配效率，可适当提高转速，但转速过高时，将出现一周内无法插入的情形，因此可以通过电机转动多圈来加以克服，使插入成功率提高。显然，转动n周与转向无关，即无论正转还是反转n周都能使d型轴头插入d型轴孔。

转轴52的伸缩并不仅限于平键、花键等各种滑键联结的方式，还可以通过气缸、磁力等进行驱动。

对于装配有磁性较强的某些铁质出粉刀的铁粉仓，可以在压紧机械手上安装磁铁，使其磁极与磁芯处于设计安装角度时距离最近的磁极异极性，这可以有效地避免当d型轴头转动就位，转轴52回退后，磁芯受出粉刀铁磁性影响而发生不期望的偏离转角。

此外，基架1的结构可以是板式结构、实体结构等。