一种笔芯自动组装设备的制作方法

本实用新型涉及笔芯装配技术领域，尤其是涉及一种笔芯自动组装设备。

背景技术：

中性笔又称水笔，是目前国际上流行的一种新颖的书写工具。中性笔兼具自来水笔和圆珠笔的优点，书写手感舒适，油墨粘度较低，并增加润滑物质，因而比普通油性圆珠笔更加顺滑，是油性圆珠笔的升级换代产品。

一直以来，生产中性笔的装配工作都是采用手工进行，工作效率极低，无法形成规模化生产，人工成本高。虽然也出现了一些小型的装配设备，这些设备只能实现部分工作环节的机械化，无法实现全自动化生产，自动化程度不高，生产效率无法大幅提高。

如公开号为cn109228735a的发明专利，公开了一种笔芯分离装置及其笔芯入笔套设备，包括震动凸轮及震动驱动电机，震动凸轮位于笔芯收容槽的槽口处，震动驱动电机驱动震动凸轮转动。当成捆的笔芯放置于笔芯收容槽内时，笔芯之间相互挤压产生摩擦，使得笔芯不能顺畅地从笔芯收容槽的槽口处出来，为解决该问题，利用震动驱动电机驱动震动凸轮转动，转动中的震动凸轮带动笔芯收容槽内的笔芯产生震动，于是笔芯便可以顺畅地从笔芯收容槽的槽口处出来。

图1为一种笔芯的结构示意图，由笔芯杆61和笔帽62组成，笔芯杆61的一端一体成型用于书写的笔头，笔芯杆61的另一端插设笔帽62，笔芯杆61与笔帽62过盈配合，笔帽62外侧壁上具有螺纹，笔壳内具有内螺纹，组装连接笔芯与笔壳时将两者螺接即可。上述发明专利公开的设备虽然可以一个个地将笔芯杆61送至输送链上，但无法实现笔芯杆61与笔帽62的自动组装。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种笔芯自动组装设备，其具有自动组装笔芯杆与笔帽的特点。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种笔芯自动组装设备，包括工作台，工作台上表面设有用于放置笔帽的振动盘、用于放置笔芯杆的收容槽、用于输送笔芯杆的双链条，收容槽底部的槽口旁设有由第一电机驱动的震动凸轮，双链条的每个链节上均固定用于托架笔芯杆的v型架，双链条上两个位置相对的v型架为一对，收容槽底部的槽口位于一对v型架的正上方，所述振动盘的出料口连接软管，软管连接第一块体，第一块体上设有竖直的料道，软管与料道顶部相切连接，第一块体底部固定连接第二块体和第三块体，第二块体上固定有限位滑套，限位滑套内设有水平的滑动杆，滑动杆与双链条垂直，滑动杆的一端连接第一驱动机构，滑动杆的另一端固定双耳座，双耳座上转动设有空心转轴，空心转轴与滑动杆垂直，空心转轴上垂直固定有套管，套管的一端与空心转轴无缝连接且相通，空心转轴的端部连接吸气管，第二块体上设有用于吸引套管、使套管呈竖直状的第一磁体，第三块体上设有用于吸引套管、使套管呈水平状的第二磁体；还包括驱动双链条间歇运动的链条驱动机构，处于停止状态的一对v型架的v型槽口的连线与处于水平状态的套管中轴线重合；还包括用于抬起v型架上笔芯杆的下升降块，下升降块的底端连接第二驱动机构，下升降块的正上方设有位置固定的上挡块，处于停止状态的一对v型架的v型槽口的连线位于下升降块的正上方、上挡块的正下方；第一块体的侧面上铰接有挡板，第一块体的侧面上设有通至料道的通孔，挡板上设有压块，挡板的铰接轴与第一块体通过卷簧连接。

通过采用上述技术方案，笔帽的两端尺寸、质量均有区别，因此大量笔帽可在振动盘内完成排序，振动盘内的笔帽首尾相连地进入软管，并通过软管进入第一块体的料道中。

料道中笔帽的插口端竖直朝上，挡板未被推动时，在卷簧作用下，挡板使压块压住料道中位置最低的笔帽，此时重力作用不可使笔帽自由下落；而当第一驱动机构驱动滑动杆在限位滑套的中轴线上水平往复运动，滑动杆将双耳座往后拉至料道的正下方，此时第一磁体将套管吸引呈竖直状，吸气的套管即将笔帽吸入套管中，然后第一驱动机构向前推双耳座，套管中凸出的笔帽将挡板推离第一块体（此时压块离开料道），而后挡板又在卷簧的拉动下快速复位，在挡板被推动至复位的过程中，料道内的笔帽下落至最低位置时迅速被复位的压块压住。滑动杆向前推动双耳座时，双耳座在第二磁体的吸引下旋转呈水平状，此时套管内笔帽的插口端指向双链条。

收容槽内盛放若干笔芯杆，震动凸轮旋转时，由于震动凸轮相对于转轴偏心（转轴安装在收容槽的壁上），因此引起收容槽震动，从而使笔芯杆顺着收容槽槽底两侧的斜坡调整至正对槽口的状态，以便笔芯杆从狭窄的槽口下落至双链条上；震动凸轮每旋转一周可将一根笔芯杆压在槽口处，从而控制笔芯杆下落到双链条上v型架的速度。

链条驱动机构间歇地驱动双链条走动，即双链条每隔一个很短的时间走动一定距离，将落于v型架上的笔芯杆输送至正对水平状套筒内的笔帽，随即第二驱动机构竖直抬升下升降块，将笔芯杆夹紧在下升降块与上挡块之间，同时第一驱动机构继续向前推双耳座，将笔帽推至插于笔芯杆上。

笔芯杆与笔帽插接组成笔芯后留在v型架上，随着双链条的走动，笔芯从双链条的一端落下，于该处收集笔芯即可。

优选的，所述双链条远离收容槽的一端设有成品槽，成品槽内设有倾斜的滑板，滑板顶部呈水平状与双链条相交，滑板上设有两道避开双链条的条形孔。

通过采用上述技术方案，完成组装的笔芯从双链条的一端顺着滑板溜入成品槽内，实现了成品的收纳。

优选的，所述双链条的两端均连接一根第一转轴，每根第一转轴上均同轴设有链轮和第一齿轮，链轮与双链条啮合，第一转轴旁转动设有第二转轴，第二转轴与第一转轴平行，第二转轴上同轴设有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮的齿数少于第一齿轮的齿数；工作台上设有第一限位孔，第一限位孔内配合设有竖直的第一驱动臂，链条驱动机构驱动第一驱动臂竖直运动，第一驱动臂上水平固定有第一轴棒，第二齿轮的边缘水平固定有第二轴棒，工作台上方水平固定有第三轴棒，第一轴棒、第二轴棒、第三轴棒互相平行，第一轴棒与第三轴棒之间连接有二连杆，二连杆包括铰接的长杆和短杆，长杆与第三轴棒枢接，短杆与第一轴棒枢接，长杆上沿自身长度方向设有长通孔，第二轴棒与长通孔的内壁配合。

通过采用上述技术方案，第一驱动臂竖直运动时带动二连杆运动，二连杆中的长杆绕第三轴棒摆动，使第二轴棒在长杆上的长通孔内来回移动，此时第二轴棒带动第二齿轮绕第二转轴旋转，实现了竖直往复运动的第一驱动臂带动第二齿轮旋转。第二齿轮旋转一周时，与之啮合的第一齿轮只旋转一个很小的锐角角度，所以与第一齿轮同轴安装的链轮带动双链条走动一段距离，从而实现双链条的间歇走动。

优选的，所述链条驱动机构包括设于工作台下方的第二电机，第二电机驱动连接有水平的第三转轴，第三转轴上设有第一凸轮，第一驱动臂的底端连接有第一滚轮，第一滚轮与第一凸轮的曲面滚动接触，第一滚轮位于第一凸轮的顶部，工作台下表面与第一驱动臂底部之间连接有第一弹簧，第一弹簧用于向下推动第一驱动臂。

通过采用上述技术方案，第二电机驱动第一凸轮旋转，当第一凸轮的曲面上距离第三转轴最远点旋转至与第一滚轮接触时，第一驱动臂被向上顶至最高位置，此时第一弹簧被压缩，且压缩程度最大；当第一凸轮的曲面上其余点与第一滚轮接触时，第一弹簧将第一驱动臂向下推，从而使第一驱动臂底部的第一滚轮始终能与第一凸轮接触。

优选的，所述第三转轴上设有第二凸轮，工作台上设有第二限位孔；第一驱动机构包括第一杆件和第二杆件，第一杆件枢接于第二限位孔内，第一杆件的顶部枢接于滑动杆的尾部，第一杆件的底部与第二杆件呈钝角固定连接，第二杆件上设有第二滚轮，第二滚轮与第二凸轮的曲面滚动接触，第二滚轮位于第二凸轮的底部；滑动杆上固定有限位滑块，限位滑块与限位滑套之间连接有拉簧。

通过采用上述技术方案，第二电机驱动第二凸轮旋转，当第二凸轮的曲面上距离第三转轴最远点旋转至与第二滚轮接触时，第二杆件被向下顶至最低位置，与第二杆件固定连接的第一杆件绕第二限位孔内的枢接轴旋转，使第一杆件的顶部向靠近双链条的方向推滑动杆，滑动杆将笔帽推至插于笔芯杆上，此时拉簧处于拉伸状态；拉簧恢复原长的过程中将滑动杆向远离双链条的方向拉，从而使滑动杆退回，因此实现了滑动杆的往复伸缩运动。

优选的，所述第二块体正对双链条的侧面上固定第一磁体，第一磁体位于料道旁，料道位于第一磁体与双链条之间；限位滑块的下表面与第三块体的上表面均呈水平状且相贴，第二磁体嵌于第三块体上表面的凹槽内。

通过采用上述技术方案，实现套管竖直状态和水平状态的切换。

优选的，所述第二驱动机构包括升降台，下升降块竖直固定于升降台的顶部，升降台的底部竖直固定有第二驱动臂，工作台上设有与第二驱动臂配合的第三限位孔，第三转轴上设有第三凸轮，第二驱动臂的底部设有第三滚轮，第三滚轮位于第三凸轮的顶部，第三滚轮与第三凸轮的曲面滚动接触，工作台下表面与第二驱动臂底部之间连接有第二弹簧，第二弹簧用于向下推动第二驱动臂。

通过采用上述技术方案，利用旋转的第三凸轮将第二驱动臂向上顶，从而上升升降台和下升降块，以便夹紧笔芯杆，而后第二弹簧将第二驱动臂向下拉，实现升降台和下升降块的复位，以便双链条输送笔芯杆。

优选的，所述工作台上表面固定有l型架，l型架上竖直螺接第一压杆和第二压杆，第一压杆位于v型架上笔芯杆的中部正上方，第二压杆位于v型架上笔芯杆的端部正上方，上挡块固定于第一压杆底端。

通过采用上述技术方案，第一压杆和第二压杆的底端高度均可调节，因此可调节对笔芯杆的夹紧效果。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.利用同一个电机驱动双链条运动、驱动夹紧笔芯杆的机构、驱动插笔帽机构，实现了自动组装笔芯杆与笔帽；

2.利用转轴与多个凸轮配合，各个凸轮的形状存在差别，实现了输送笔芯杆的双链条、夹紧笔芯杆的下升降块、给笔芯杆插笔帽的滑动杆的先后运动。

附图说明

图1是背景技术中笔芯的结构示意图；

图2是实施例中一种笔芯自动组装设备剖开收容槽后的结构示意图；

图3是实施例中一种笔芯自动组装设备的左视图；

图4是图3中a部放大图；

图5是图2中b部放大图；

图6是图2中c部放大图；

图7是实施例中一种笔芯自动组装设备的立体图；

图8是图7中d部放大图；

图9是第一块体的结构示意图；

图10是实施例中一种笔芯自动组装设备的正视图；

图11是图10中e部放大图；

图12是工作台的结构示意图；

图13是图7中f部放大图；

图14是图10中g部放大图。

图中，1、振动盘；2、收容槽；3、双链条；4、第一电机；5、震动凸轮；6、v型架；6a、v型槽口；7、软管；8、第一块体；8a、料道；8b、通孔；9、第二块体；10、第三块体；11、限位滑套；12、滑动杆；13、第一驱动机构；14、双耳座；15、空心转轴；16、套管；17、吸气管；18、第一磁体；19、第二磁体；20、链条驱动机构；21、下升降块；22、第二驱动机构；23、上挡块；24、挡板；25、压块；26、卷簧；27、成品槽；28、滑板；28a、条形孔；29、第一转轴；30、链轮；31、第一齿轮；32、第二转轴；33、第二齿轮；34、第一驱动臂；35、第一轴棒；36、第二轴棒；37、第三轴棒；38、二连杆；39、长杆；39a、长通孔；40、短杆；41、第二电机；42、第三转轴；43、第一凸轮；44、第一滚轮；45、第一弹簧；46、第二凸轮；47、第一杆件；48、第二杆件；49、第二滚轮；50、限位滑块；50a、通槽；51、拉簧；52、升降台；53、第二驱动臂；54、第三凸轮；55、第三滚轮；56、第二弹簧；57、l型架；58、第一压杆；59、第二压杆；60、工作台；60a、第一限位孔；60b、第二限位孔；60c、第三限位孔；61、笔芯杆；62、笔帽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：图2为本实用新型公开的一种笔芯自动组装设备，包括工作台60，工作台60的上方设有用于放置笔帽62的振动盘1、用于放置笔芯杆61的收容槽2、用于输送笔芯杆61的双链条3（两根互相平行的链条）。

如图2所示，振动盘1的出料口相切地连接软管7，软管7连接第一块体8，第一块体8内具有竖直的料道8a（见图4），软管7与料道8a顶部相切连接。

如图5所示，收容槽2底部的槽口旁设有转轴，转轴上固定震动凸轮5，收容槽2外壁上固定驱动转轴旋转的第一电机4，驱动方式为皮带驱动。收容槽2内的底部两侧均为斜坡，两个斜坡之间夹着竖直的长方形槽口。

如图6所示，双链条3的每个链节上均固定一个用于托架笔芯杆61的v型架6，双链条3上两个位置相对的v型架6为一对，每对v型架6均可移动至收容槽2底部槽口的正下方。

如图7所示，第一块体8底部固定有第二块体9和第三块体10，第二块体9上固定有限位滑套11，限位滑套11内配合设有水平的滑动杆12，滑动杆12与双链条3垂直。滑动杆12的一端连接第一驱动机构13，滑动杆12的另一端固定有限位滑块50（见图8）。

如图8所示，限位滑块50上固定有双耳座14，限位滑块50与限位滑套11之间连接有拉簧51。双耳座14上转动设有空心转轴15，空心转轴15与滑动杆12垂直，空心转轴15上垂直固定有套管16。套管16的一端与空心转轴15无缝连接且相通，空心转轴15的端部连接吸气管17。

如图9所示，第一块体8的侧面上铰接有挡板24，铰接轴位于挡板24顶部，第一块体8的侧面上设有通至料道8a的通孔8b，挡板24上固定压块25，挡板24的铰接轴与第一块体8通过卷簧26连接。

如图8所示，第二块体9正对双链条3的侧面上固定第一磁体18，第一磁体18位于料道8a旁，料道8a位于第一磁体18与双链条3之间，第一磁体18位于用于吸引套管16，使套管16呈竖直状。第三块体10上设有用于吸引套管16、使管16呈水平状的第二磁体19，第三块体10上表面开设凹槽，第二磁体19嵌于凹槽内，第二磁体19不凸出于第三块体10上表面，限位滑块50的下表面与第三块体10的上表面均呈水平状且相贴。

如图2、图6所示，收容槽2位于双链条3的一端，双链条3的另一端设有成品槽27，成品槽27内设有倾斜的滑板28，滑板28顶部呈水平状与双链条3相交，滑板28上设有两道避开双链条3的条形孔28a。

如图11所示，双链条3的两端均转动连接一根第一转轴29，每根第一转轴29上均同轴固定两个链轮30和一个第一齿轮31（第一齿轮31位于两个链轮30之间），两个链轮30与双链条3啮合。第一转轴29旁转动设有与其平行的第二转轴32，第二转轴32上同轴固定第二齿轮33，第二齿轮33与第一齿轮31啮合，但第二齿轮33的齿数少于第一齿轮31的齿数。

如图12所示，工作台60上设有第一限位孔60a、第二限位孔60b、第三限位孔60c，第一限位孔60a内配合设有竖直的第一驱动臂34，第二限位孔60b内配合设有第一驱动机构13，第三限位孔60c内配合设有竖直的第二驱动臂53。

如图11所示，第一驱动臂34上水平固定有第一轴棒35，第二齿轮33的边缘水平固定有第二轴棒36，工作台60上方水平固定有第三轴棒37，第一轴棒35、第二轴棒36、第三轴棒37互相平行。第一轴棒35与第三轴棒37之间连接有二连杆38，二连杆38由长杆39和短杆40铰接而成，长杆39与第三轴棒37枢接，短杆40与第一轴棒35枢接，长杆39上沿自身长度方向设有长通孔39a，第二轴棒36与长通孔39a的内壁配合。

如图11所示，第一驱动臂34底部连接链条驱动机构20，链条驱动机构20驱动第一驱动臂34竖直运动时带动二连杆38运动，二连杆38中的长杆39绕第三轴棒37摆动，使第二轴棒36在长杆39上的长通孔39a内来回移动，此时第二轴棒36带动第二齿轮33绕第二转轴32旋转，实现了竖直往复运动的第一驱动臂34带动第二齿轮33旋转。第二齿轮33旋转一周时，与之啮合的第一齿轮31只旋转一个很小的锐角角度，所以与第一齿轮31同轴安装的链轮30带动双链条3走动一段距离，从而实现双链条3的间歇走动。

如图10、图11所示，链条驱动机构20包括设于工作台60下方的第二电机41，第二电机41驱动连接有水平的第三转轴42，第三转轴42与双链条3平行。第三转轴42上固定有第一凸轮43，第一驱动臂34的底端连接有第一滚轮44，第一滚轮44与第一凸轮43的曲面滚动接触，第一滚轮44位于第一凸轮43的顶部。工作台60下表面与第一驱动臂34底部之间连接有竖直的第一弹簧45，第一弹簧45用于向下推动第一驱动臂34。

如图10、图11所示，第二电机41驱动第一凸轮43旋转，当第一凸轮43的曲面上距离第三转轴42最远点旋转至与第一滚轮44接触时，第一驱动臂34被向上顶至最高位置，此时第一弹簧45被压缩，且压缩程度最大；当第一凸轮43的曲面上其余点与第一滚轮44接触时，第一弹簧45将第一驱动臂34向下推，从而使第一驱动臂34底部的第一滚轮44始终能与第一凸轮43接触。

如图13所示，工作台60上表面固定有l型架57，l型架57上竖直螺接第一压杆58和第二压杆59，第一压杆58位于v型架6上笔芯杆61的中部正上方，第二压杆59位于v型架6上笔芯杆61的端部正上方，第一压杆58的底端固定有上挡块23。工作台60上方设有下升降块21，下升降块21位于上挡块23的正下方，下升降块21用于抬起v型架6上的笔芯杆61，下升降块21的底端连接第二驱动机构22。处于停止状态的一对v型架6的v型槽口6a的连线位于下升降块21的正上方、上挡块23的正下方。

如图12所示，第二驱动机构22包括升降台52和第二驱动臂53，下升降块21竖直固定于升降台52的顶部，第二驱动臂53竖直固定于升降台52的底部。升降台52上也对称地固定两个用于定位笔芯杆61的v型架6。

如图14所示，第二驱动臂53的底部安装有第三滚轮55，第三转轴42上固定第三凸轮54，第三滚轮55位于第三凸轮54的顶部，第三滚轮55与第三凸轮54的曲面滚动接触，工作台60下表面与第二驱动臂53底部之间连接有竖直的第二弹簧56，第二弹簧56用于向下推动第二驱动臂53。

如图13、图14所示，利用旋转的第三凸轮54将第二驱动臂53向上顶，从而上升升降台52和下升降块21，以便夹紧笔芯杆61，而后第二弹簧56将第二驱动臂53向下拉，实现升降台52和下升降块21的复位，以便双链条3输送笔芯杆61。

如图3、图12所示，第一驱动机构13由第一杆件47和第二杆件48呈直角或钝角固定而成。第二限位孔60b内设有水平的转轴，第一杆件47枢接于该转轴上；第一杆件47的顶部枢接于滑动杆12的尾部；第二杆件48上安装有第二滚轮49，第三转轴42上固定第二凸轮46，第二滚轮49与第二凸轮46的曲面滚动接触，第二滚轮49位于第二凸轮46的底部。

第二电机41驱动第二凸轮46旋转，当第二凸轮46的曲面上距离第三转轴42最远点旋转至与第二滚轮49接触时，第二杆件48被向下顶至最低位置，与第二杆件48固定连接的第一杆件47绕第二限位孔60b内的枢接轴旋转，使第一杆件47的顶部向靠近双链条3的方向推滑动杆12，滑动杆12将笔帽62推至插于笔芯杆61上，此时拉簧51处于拉伸状态；拉簧51恢复原长的过程中将滑动杆12向远离双链条3的方向拉，从而使滑动杆12退回，因此实现了滑动杆12的往复伸缩运动。

本实施例的实施原理为：笔帽62的两端尺寸、质量均有区别，因此大量笔帽62可在振动盘1内完成排序，振动盘1内的笔帽62首尾相连地进入软管7，并通过软管7进入第一块体8的料道8a中。

料道8a中笔帽62的插口端竖直朝上，挡板24未被推动时，在卷簧26作用下，挡板24使压块25压住料道8a中位置最低的笔帽62，此时重力作用不可使笔帽62自由下落；而当第一驱动机构13驱动滑动杆12在限位滑套11的中轴线上水平往复运动，滑动杆12将双耳座14往后拉至料道8a的正下方，此时第一磁体18将套管16吸引呈竖直状，吸气的套管16即将笔帽62吸入套管16中，然后第一驱动机构13向前推双耳座14，套管16中凸出的笔帽62将挡板24推离第一块体8（此时压块25离开料道8a），而后挡板24又在卷簧26的拉动下快速复位，在挡板24被推动至复位的过程中，料道8a内的笔帽62下落至最低位置时迅速被复位的压块25压住。滑动杆12向前推动双耳座14时，双耳座14在第二磁体19的吸引下旋转呈水平状，此时套管16内笔帽62的插口端指向双链条3（处于停止状态的一对v型架6的v型槽口6a的连线与处于水平状态的套管16中轴线重合）。

收容槽2内盛放若干笔芯杆61，震动凸轮5旋转时，由于震动凸轮5相对于转轴偏心（转轴安装在收容槽2的壁上），因此引起收容槽2震动，从而使笔芯杆61顺着收容槽2槽底两侧的斜坡调整至正对槽口的状态，以便笔芯杆61从狭窄的槽口下落至双链条3上；震动凸轮5每旋转一周可将一根笔芯杆61压在槽口处，从而控制笔芯杆61下落到双链条3上v型架6的速度。

链条驱动机构20间歇地驱动双链条3走动，即双链条3每隔一个很短的时间走动一定距离，将落于v型架6上的笔芯杆61输送至正对水平状套筒内的笔帽62，随即第二驱动机构22竖直抬升下升降块21，将笔芯杆61夹紧在下升降块21与上挡块23之间，同时第一驱动机构13继续向前推双耳座14，将笔帽62推至插于笔芯杆61上。

本实施例中利用同一个电机同时驱动双链条3运动、驱动夹紧笔芯杆61的机构、驱动插笔帽62机构，实现了自动组装笔芯杆61与笔帽62，动作顺序为：第一凸轮43驱动双链条3走动，走动停止时第二凸轮46驱动滑动杆12伸向双链条3、第三凸轮54驱动升降台52上升以夹紧笔芯杆61，而后滑动杆12收回、升降台52下降，同时双链条3开始走动。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。