长刷体四工位钻植一体机及其进行植毛的方法与流程

本发明涉及一种毛刷的制造设备，尤其涉及一种长刷体四工位钻植一体机；本发明还涉及一种长刷体四工位钻植一体机进行植毛的方法，属于刷体植毛。

背景技术：

1、植毛机广泛应用于在日用刷具、工业刷具等刷体上的钻孔及植毛。对平面刷的加工而言，传统植毛机的钻植工作台位于下方，机头位于钻植工作台的上方。平面刷的刷板被夹持在钻植工作台上，平面刷刷板的长度方向沿钻植工作台的宽度方向延伸，平面刷刷板的钻孔植毛面朝上，机头上设有钻孔机构和植毛机构，机头的后侧连接在机座上，机座向下延伸与钻植工作台连接在共同的底座上。

2、当平面刷比较长时，由于钻植工作台较宽，机头需要向前探出比较长的距离，悬臂结构导致整体植毛机体积及重量很大，而且钻植工作台上方的空间被钻孔机构和植毛机构占据，无法布置自动上料和下料装置，刷板的上料和下料均由人工辅助完成，劳动强度大，并且有一定的危险性。一旦操作工出现失误，例如没有及时将已完成植毛的刷板取下，将导致植毛嘴与刷板干涉，导致设备损坏。

3、公开号为cn 107874454a的中国发明专利申请，公开了一种多工位回转工作台，包括固定不动的工作台中心筒，工作台中心筒顶部安装有环形导轨，沿环形导轨的圆周设有多个工位，各工位上分别安装有工位回转顶板，各工位回转顶板的外侧分别连接有向下延伸的工位回转竖板，各工位回转竖板的下端分别连接有向外侧水平伸出的工位回转底板，各工位回转底板的下方分别安装有工作台支架板，各工作台支架板上分别安装有工作台旋转座。

4、该技术方案存在如下不足之处：1、工作台中心筒固定不动，环形齿圈必须有足够大的半径才能使回转支架行走顺畅，导致设备的外形尺寸大，耗材多，制造成本高；

5、2、各工位的回转机构不仅要设置驱动齿轮，还要设置相互配合的顶部滚轮及顶部环形导轨、底部滚轮及底部环形导轨，还要通过v形槽与v形环的配合相互定位，保证回转精度，增加了设备的复杂程度及制造成本；

6、3、各工位的回转机构还要设置支撑滚轮和侧向支撑环轨等，以克服倾覆力矩以及高速回转产生的离心力，以上结构进一步增加了设备的复杂程度；

7、4、工作台缺乏横向移动能力，对于长刷体不能完成长向两端的植毛，而市场对于40cm至60cm的长刷体需求量较大；

8、5、每个工位都各自配套有工位转换、工位旋转、工作台升降、刷板摇摆等伺服电机，还有众多的传感器、电磁阀等，各工位众多伺服电机、传感器、电磁阀等的电源线及信号线十分复杂且都必须跟随工作台旋转座360°回转，容易产生纠结；

9、6、无法实现连续回转，往往只能交替进行正转一周工作，然后反转一周回程，以减少电源线及信号线的拧转；反转行程为非工作状态，降低了机台的生产效率；而且长期360°往复回转，容易使信号线因疲劳应力产生内断，导致难以排查的故障。

技术实现思路

1、本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种长刷体四工位钻植一体机，结构简洁，外形尺寸小，动作简单，可靠性好，可完成60cm长刷体的植毛。

2、为解决以上技术问题，本发明的一种长刷体四工位钻植一体机，包括组合机架，所述组合机架的中心安装有r轴中心转柱，所述r轴中心转柱的四周间隔90°依次设有上下料工位、钻孔工位、植毛工位和开花平毛工位；所述r轴中心转柱上安装有跟随其转动且与四个工位相对应的刷体工作台，所述上下料工位安装有对第一刷体工作台进行下料和上料的三维机械手，所述钻孔工位安装有对第二刷体工作台上的刷体进行钻孔的钻孔机构，所述植毛工位安装有对第三刷体工作台上的刷体进行植毛的植毛机构，所述开花平毛工位安装有对第四刷体工作台上的刷体毛冠进行开花的开花机构和进行平毛的平毛机构。

3、作为本发明的改进，所述r轴中心转柱的上部固定有方形上座，下部固定有方形下座，所述方形上座和方形下座的四条边分别设有工作台x轴平移机构，x轴的轴线对应平行于方形上座和方形下座的四条边；所述工作台x轴平移机构上设有驱动工作台旋转座绕沿竖向a轴摆动的a轴摆动机构，所述刷体工作台通过z轴升降机构支撑在所述工作台旋转座上。

4、作为本发明的进一步改进，所述工作台x轴平移机构包括：

5、工作台x轴上导轨，分别固定在所述方形上座的四条边上；

6、工作台x轴上滑板，分别通过x轴上滑块支撑在相应的工作台x轴上导轨上方；

7、工作台x轴齿条，平行于所述工作台x轴上导轨且固定在所述方形上座上；

8、工作台x轴减速电机，固定在所述工作台x轴上滑板上且下端安装有x轴小齿轮， x轴小齿轮与所述工作台x轴齿条相啮合；

9、工作台x轴下导轨，分别固定在所述方形下座的四条边上；

10、工作台x轴下滑板，分别通过x轴下滑块支撑在相应的工作台x轴下导轨上方。

11、作为本发明的进一步改进，所述工作台旋转座包括呈工字形连接的旋转座顶板、旋转座竖板和旋转座底板，各所述工作台x轴上滑板靠外侧的边沿设有a轴上旋转轴，所述旋转座顶板的旋转中心固定在所述a轴上旋转轴的下端，所述a轴上旋转轴由a轴减速电机驱动，a轴减速电机固定在相应工作台x轴上滑板上；

12、所述旋转座底板的旋转中心固定在a轴下旋转轴的上端，所述a轴下旋转轴支撑在所述工作台x轴下滑板上。

13、作为本发明的进一步改进，所述组合机架由底部机架、顶部机架通过立柱拼装连接而成，底部机架的上方设有与之平行的r轴底板，r轴底板的边沿通过支架支撑在底部机架上；所述r轴中心转柱的两端分别通过轴承支撑在所述顶部机架和r轴底板的中心；

14、所述r轴中心转柱的下端固定有r轴大齿轮，所述r轴大齿轮与r轴小齿轮相啮合，所述r轴小齿轮安装于r轴减速机的输出轴上端，所述r轴减速机安装于所述r轴底板的下方，所述r轴减速机的输入端由r轴伺服电机驱动。

15、作为本发明的进一步改进，所述r轴中心转柱的顶部固定有跟随其转动的旋转电箱，所述r轴底板的下方固定有与r轴中心转柱共轴线的r轴旋转电滑环，所述旋转电箱由r轴旋转电滑环供电且与总控制柜通讯连接。

16、作为本发明的进一步改进，各所述刷体工作台上分别设有上下两套夹具，两夹具分别夹持有刷体，两刷体的长度方向分别沿水平方向延伸，且分别由双头钻孔机构同步进行钻孔，由双头植毛机构同步进行植毛，由双头开花机构进行开花，由双头平毛机构同步进行平毛；

17、各所述刷体工作台上分别设有驱动两夹具同步绕b轴摇摆的b轴摇摆机构，所述b轴的轴线沿水平方向延伸且平行于刷体长度方向的轴线；每个夹具的上下两侧分别成对设有夹爪，每对夹爪分别由夹具气缸驱动；

18、各夹具气缸的气路共同受控于夹具开合机械阀，所述夹具开合机械阀固定在所述方形下座的外周，所述r轴底板的上下料工位固定有夹具开合顶块；

19、当三维机械手夹持上下两个刷体准备下料时，夹具开合顶块向上顶出，触发所述夹具开合机械阀换向，夹具气缸驱动夹爪分离释放刷体；

20、当三维机械手将两个刷体放入两对夹爪之间时，夹具开合顶块缩回，所述夹具开合机械阀复位，夹具气缸驱动夹爪靠拢夹紧刷体。

21、作为本发明的进一步改进，所述开花平毛工位的顶部机架边沿固定有平毛x轴底板，平毛x轴底板上固定有平毛x轴导轨，平毛x轴滑板的顶部通过x轴滑块悬挂在平毛x轴导轨的下方，平毛x轴底板的下方安装有由平毛x轴减速电机驱动的平毛x轴丝杠，平毛x轴丝杠上啮合有平毛x轴丝杠螺母，平毛x轴丝杠螺母与所述平毛x轴滑板固定连接；

22、所述平毛x轴滑板的下方固定有平毛y轴底板，平毛y轴底板的下方固定有平毛y轴导轨，平毛y轴滑板的顶部通过y轴滑块悬挂在平毛y轴导轨的下方，所述平毛x轴滑板的下端面固定有由平毛y轴减速电机驱动的平毛y轴丝杠，平毛y轴丝杠上啮合有平毛y轴丝杠螺母，平毛y轴丝杠螺母与所述平毛y轴滑板固定连接；

23、所述平毛y轴滑板的下方连接有平毛吸尘筒，沿平毛吸尘筒的高度方向连接有两台平毛刀，两平毛刀分别配套有平毛吸尘支管与所述平毛吸尘筒相连。

24、作为本发明的进一步改进，所述平毛x轴滑板的下方还固定有开花y轴底板，开花y轴底板的下方固定有开花y轴导轨，开花y轴滑板的顶部通过y轴滑块悬挂在开花y轴导轨的下方，所述开花x轴滑板的下端面固定有由开花y轴减速电机驱动的开花y轴丝杠，开花y轴丝杠上啮合有开花y轴丝杠螺母，开花y轴丝杠螺母与所述开花y轴滑板固定连接；

25、所述开花y轴滑板的下方连接有开花吸尘筒，沿开花吸尘筒的高度方向连接有两台开花刀，两开花刀分别配套有开花吸尘支管与所述开花吸尘筒相连。

26、本发明的另一个目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种长刷体四工位钻植一体机进行植毛的方法，动作简单，可靠性好，生产效率高，可完成长刷体的植毛。

27、为解决以上技术问题，本发明的一种采用权利要求9所述长刷体四工位钻植一体机进行植毛的方法，依次包括如下步骤：

28、s1、在上下料工位由三维机械手完成上料，刷体被夹持固定；

29、s2、r轴中心转柱回转90°将新刷体转动至钻孔工位，上下刷体同步进行钻孔；同时上下料工位继续进行上料；

30、s3、r轴中心转柱继续回转90°将钻孔后的刷体转动至植毛工位进行植毛，同时钻孔工位对新刷体进行钻孔，上下料工位继续进行上料；

31、s4、r轴中心转柱继续回转90°将植毛后的刷体转动至开花平毛工位进行先开花后平毛，同时钻孔后的刷体转动至植毛工位进行植毛，同时钻孔工位对新刷体进行钻孔，上下料工位继续进行上料；

32、s5、r轴中心转柱继续回转90°将平毛后的刷体转动至上下料工位，三维机械手夹持刷体后，夹具释放刷体完成下料，然后回到步骤s1循环。

33、相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：1、取消各工位独立的回转机构，直接将各工位固定安装在r轴中心转柱上，跟随r轴中心转柱转动，r轴中心转柱的转动可以使各刷体工作台同步到达下一工位。

34、2、旋转电箱跟随r轴中心转柱同步转动，使各工位与旋转电箱之间的相对位置保持不变，各工位的伺服电机、传感器、电磁阀等与旋转电箱相连的电源线及信号线等，在工位转换过程中，保持不动，不会发生拧转；旋转电箱与总控制柜之间通过r轴旋转电滑环实现通讯连接也十分可靠。

35、3、可以无限次连续回转，不需要反向回程，提高了生产效率。

36、4、每个工位的工作台具备x向的平移功能，在钻孔、植毛工位能够完成长度为60cm长刷体的钻孔、植毛需求。

37、5、在开花平毛工位，开花刀与平毛刀也具有x向的平移功能，可以与工作台相向平移，进一步加大x轴的加工长度，满足长刷体毛冠的开花、平毛要求。

38、6、平均r轴中心转柱每转动90°，即可完成两个刷体的加工，钻孔、植毛、平毛同步进行，并且利用钻孔、植毛、开花平毛加工的时间，完成上料和下料，省去了重新装夹、转运、等待的时间，一台设备即可获得最终的成品。