一種牙刷柔性自動生產(chǎn)線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種牙刷柔性自動化生產(chǎn)線，包括注塑單元、注膠單元、植毛單元、磨毛單元、清洗消毒檢測單元和包裝單元，各單元之間由物流設(shè)備實現(xiàn)物料的有序轉(zhuǎn)運，包括在注塑單元與注膠單元之間的排序輸送機械手、后續(xù)單元之間的等距輸送機構(gòu)；采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)生產(chǎn)需要進行組裝，各單元配備相應(yīng)的排序輸送機械手可獨立運行，且排序輸送機械手中的等距輸送機構(gòu)與獨立的等距輸送機構(gòu)接口相同，保證兩者互換；生產(chǎn)線采用基于現(xiàn)場總線的PLC網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各單元之間協(xié)同控制，配有視頻監(jiān)控設(shè)備，有效實現(xiàn)對生產(chǎn)線的控制與狀態(tài)監(jiān)測。本發(fā)明實現(xiàn)了牙刷生產(chǎn)線的柔性化與自動化，能有效提高牙刷生產(chǎn)的效率和生產(chǎn)質(zhì)量，大幅降低工人勞動強度及生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種牙刷柔性自動生產(chǎn)線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動化生產(chǎn)線，尤其是一種牙刷柔性自動化生產(chǎn)線，屬于工業(yè)自動化生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]牙刷是一種生活必需品，每年全球需要消耗數(shù)十億支。目前，我國是牙刷產(chǎn)量最大的國家，傳統(tǒng)的牙刷生產(chǎn)屬于勞動密集型行業(yè)，難以滿足牙刷的生產(chǎn)質(zhì)量、效率和成本要求。牙刷生產(chǎn)主要有注塑、注膠、植毛、磨毛和包裝等工藝過程，目前在部分工藝過程已出現(xiàn)了一些具有一定自動化程度的生產(chǎn)裝備，如植毛機、注膠機、磨毛機等，并研制了具有自動排序功能的機械手，形成了可自動化生產(chǎn)的單元，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本和工人勞動強度。本公司先后申請了名為“一種牙刷植毛機的送料系統(tǒng)”(申請?zhí)?201310645722.8)、“一種磨毛機生產(chǎn)線全自動機械手”(申請?zhí)?201310575693.2)和“一種轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)”(申請?zhí)?201310644075.9)，實現(xiàn)了牙刷的自動分離排序，實現(xiàn)牙刷位置、方向的一致性排列，保證了植毛機和磨毛機的生產(chǎn)效果和效率。
[0003]然而，目前所實現(xiàn)的僅僅是個別工藝過程的自動化，如植毛、磨毛等，其它工藝過程仍需要人工上料與下料，更沒有整個牙刷生產(chǎn)過程的自動化生產(chǎn)線，牙刷生產(chǎn)仍然需要大量人工進行操作與干預(yù)，進行物料的轉(zhuǎn)運、放置，工作枯燥且效率低。另外，在完成某個自動化工藝過程(如注膠、植毛等)后，牙刷已按順序排列，而目前的處理方法是將牙刷一起放入料框中，在進入下一個工藝過程前，再重新排序，浪費了大量的時間。因此，需要物流設(shè)備將牙刷各生產(chǎn)工藝過程有機結(jié)合起來，實現(xiàn)牙刷在生產(chǎn)過程中的有序輸送，避免重復(fù)勞動。因此，根據(jù)牙刷的生產(chǎn)工藝過程，可建立一種牙刷柔性自動化生產(chǎn)線，將各工藝過程構(gòu)建為一制造單元，在各制造單元之間配有物流設(shè)備實現(xiàn)牙刷的有序轉(zhuǎn)運，提高牙刷生產(chǎn)效率與質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對以上問題，提供了一種采用模塊化結(jié)構(gòu)，提高牙刷生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和工人勞動強度的牙刷柔性自動化生產(chǎn)線。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:包括注塑單元、注膠單元、植毛單元、磨毛單元、清洗消毒檢測單元、包裝單元和控制系統(tǒng)，
所述注塑單元、注膠單元、植毛單元、磨毛單元、清洗消毒檢測單元和包裝單元依次設(shè)置，所述注塑單元與注膠單元之間安裝有排序輸送機械手，所述注膠單元與植毛單元之間、植毛單元與磨毛單元之間、磨毛單元與清洗消毒檢測單元、清洗消毒檢測單元與包裝單元之間安裝有等距輸送機構(gòu)二、三、四、五；
所述控制系統(tǒng)包括監(jiān)控計算機、注塑單元PLC、排序輸送機械手PLC、注膠單元PLC、植毛單元PLC、磨毛單元PLC、清洗消毒檢測單元PLC和包裝單元PLC，所述監(jiān)控計算機分別控制所述注塑單元PLC、排序輸送機械手PLC、注膠單元PLC、植毛單元PLC、磨毛單元PLC、清洗消毒檢測單元PLC和包裝單元PLC，
所述注塑單元PLC控制注塑單元，所述排序輸送機械手PLC控制排序輸送機械手，所述注膠單元PLC控制注膠單元，所述植毛單元PLC控制植毛單元，所述磨毛單元PLC控制磨毛單元，所述清洗消毒檢測單元PLC控制清洗消毒檢測單元，所述包裝單元PLC控制包裝單
J Li ο
[0006]所述注塑單元包括注塑機系統(tǒng)和冷卻輸送帶，所述注塑機系統(tǒng)包括注塑機本體、上模具、下模具、上限位開關(guān)、下限位開關(guān)、出模機構(gòu)、供料電機、供料輸送器、料位計和料斗，
所述料位計用于檢測料斗內(nèi)料位，所述供料電機通過供料輸送器向料斗內(nèi)提供物料，所述注塑機本體控制料斗內(nèi)的物料進入下模具的容腔，所述上模具位于所述下模具的正上方、用于成型牙刷，
所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)分別位于所述上模具的上方和下方，
所述出模機構(gòu)設(shè)在所述下模具的一側(cè)、用于取出牙刷且送入冷卻輸送帶；
所述冷卻輸送帶包括冷卻器、輸送帶和傳感器，所述牙刷通過輸送帶輸送、且通過冷卻器冷卻，所述傳感器設(shè)在輸送帶的出口端；
所述排序輸送機械手包括排序機構(gòu)和等距輸送機構(gòu)一，所述排序機構(gòu)包括料框、料位計和分離上料器，所述輸送帶的出口端位于料框的上方，所述料位計用于檢測料框內(nèi)的牙刷，所述分離上料器用于將牙刷分支輸送到等距輸送機構(gòu)一；
所述等距輸送機構(gòu)一包括轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手、傳感器一、齒形輸送帶和傳感器二，所述傳感器一和傳感器二分別位于所述齒形輸送帶的前、后端，所述轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手位于所述傳感器一的一側(cè)；所述分離上料器將牙刷輸至傳感器一的一側(cè)，所述轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手用于將牙刷進行轉(zhuǎn)向或翻轉(zhuǎn)、且依次放置在齒形輸送帶的齒槽內(nèi)；所述傳感器一用于檢測牙刷并控制轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手動作，所述傳感器二用于檢測牙刷放滿至齒形輸送帶的齒槽內(nèi)并控制注膠單元動作；
所述注膠單元包括注膠機系統(tǒng)、注膠上料機械手和注膠下料機械手，所述注膠上料機械手和注膠下料機械手分別位于所述注膠機系統(tǒng)的兩側(cè)，
所述注膠機系統(tǒng)包括注膠機本體、上模具、下模具、上限位開關(guān)、下限位開關(guān)、供料電機、供料輸送器、料斗和料位計，
所述料位計用于檢測料斗內(nèi)料位，所述供料電機通過供料輸送器向料斗內(nèi)提供物料；所述注膠上料機械手用于將齒形輸送帶內(nèi)的牙刷吸放到下模具中，所述上模具位于所述下模具的正上方、用于牙刷的注膠成型，
所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)分別位于所述上模具的上方和下方，
所述注膠下料機械手用于將下模具中的牙刷吸放至等距輸送機構(gòu)二上；
所述等距輸送機構(gòu)二包括傳感器三、齒形輸送帶和傳感器四，所述傳感器三和傳感器四分別設(shè)在所述齒形傳輸帶的前、后端；所述傳感器三用于檢測牙刷放置在齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)且控制齒形傳輸帶動作，所述傳感器四用于檢測齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)的牙刷且控制植毛單元動作；
所述植毛單元依次包括植毛上料機械手、植毛機和植毛下料機械手，所述植毛上料機械手通過抓取牙刷送給植毛機進行植毛，完成后由植毛下料機械手取出，放到等距輸送機構(gòu)三上；
所述等距輸送機構(gòu)三包括傳感器五、齒形輸送帶和傳感器六，所述傳感器五和傳感器六分別設(shè)在所述齒形傳輸帶的前、后端；所述傳感器五用于檢測牙刷放置在齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)且控制齒形傳輸帶動作，所述傳感器六用于檢測齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)的牙刷且控制磨毛單元動作；
所述磨毛單元依次包括磨毛上料機械手、磨毛機和磨毛下料機械手，所述磨毛上料機械手抓取牙刷送給磨毛機進行磨毛，完成后由磨毛下料機械手取出，放到等距輸送機構(gòu)四上；
所述等距輸送機構(gòu)四包括傳感器七和齒形輸送帶，所述傳感器七設(shè)在所述齒形傳輸帶的前端；所述傳感器七用于檢測牙刷放置在齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)且控制齒形傳輸帶動作；所述清洗消毒檢測單元依次包括上料機械手、超聲波清洗消毒檢測機、下料機械手和廢品料框，
所述超聲波清洗消毒檢測機包括清洗傳感器、齒形傳輸帶、清洗消毒設(shè)備、烘干設(shè)備和檢測設(shè)備，
所述上料機械手依次將等距輸送機構(gòu)四上的牙刷取出，送至超聲波清洗消毒檢測機的齒形輸送帶上，當(dāng)清洗傳感器檢測到有牙刷時放到齒槽內(nèi)時，齒形輸送帶運轉(zhuǎn)，齒形輸送帶上的牙刷依次經(jīng)過清洗消毒設(shè)備、烘干設(shè)備和檢測設(shè)備，然后，通過下料機械手抓取動作；所述清洗消毒設(shè)備用于對牙刷清洗、消毒，所述烘干設(shè)備用于對牙刷烘干，所述檢測設(shè)備用于檢測牙刷，所述廢品料框用于放置不合格的牙刷；
所述等距輸送機構(gòu)五包括傳感器八、齒形輸送帶和傳感器九，所述傳感器八和傳感器九分別設(shè)在齒形輸送帶的前后端，所述傳感器八用于檢測牙刷放置在齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)且控制齒形傳輸帶動作，所述傳感器九用于檢測齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)的牙刷且控制包裝單元動作；
所述包裝單元包括包裝上料機械手、包裝機、包裝下料機械手和包裝物料，包裝上料機械手和包裝下料機械手分別設(shè)在所述包裝機的兩側(cè)，
所述包裝物料包括料位傳感器一、包裝塑料殼堆、料位傳感器二、包裝紙堆和成品料框，
所述料位傳感器一用于檢測包裝塑料殼堆的料位，并控制添加包裝塑料殼，所述料位傳感器二用于檢測包裝紙堆的料位，并控制添加包裝紙，
所述包裝機包括上模具、下模具、上限位開關(guān)和下限位開關(guān)，
所述包裝上料機械手先將牙刷取出放入包裝塑料殼堆的最上一層包裝塑料殼內(nèi)，再將最上一層包裝塑料殼放入包裝機的下模具中，最后將最上一張包裝紙放在包裝塑料殼上，所述上模具位于所述下模具的正上方、用于牙刷的包裝成型，
所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)分別位于所述上模具的上方和下方，
所述包裝下料機械手將包裝成型的牙刷放入到成品料框中。
[0007]本發(fā)明中的柔性自動化生產(chǎn)線包括注塑、注膠、植毛、磨毛、包裝等制造單元，單元間采用排序輸送機械手或等距輸送機構(gòu)等物流設(shè)備連接，實現(xiàn)物料的有序轉(zhuǎn)運。注塑單元包括注塑機系統(tǒng)和冷卻輸送帶，注塑后的牙刷柄出模后經(jīng)冷卻器冷卻后輸送進入排序輸送機械手的料框。排序輸送機械手包括排序機構(gòu)和等距輸送機構(gòu),排序機構(gòu)將料框中的牙刷進行分離排序，保證牙刷柄的位置與方向，依次送入等距輸送機構(gòu)，送給注膠單元。
[0008]注膠單元包括注膠上料機械手、注膠機系統(tǒng)和注膠下料機械手，注膠上料機械手一次性從排序輸送機械手上取出η支牙刷(η大于等于1，η為自然數(shù))，放入注膠機模具中，注完膠后由注膠下料機械手取出，放入下游的等距輸送機構(gòu)上，送至植毛單元。
[0009]植毛單元包括植毛上料機械手、植毛機和植毛下料機械手，植毛上料機械手從上游的等距輸送機構(gòu)上依次取出牙刷，供植毛機植毛，植毛后由植毛下料機械手取出放至下游等距輸送機構(gòu)上，送至磨毛單元。
[0010]磨毛單元包括磨毛上料機械手、磨毛機和磨毛下料機械手，磨毛上料機械手從上游的等距輸送機構(gòu)上依次取出牙刷，送至磨毛機進行磨毛，磨毛后由磨毛下料機械手取出放至下游等距輸送機構(gòu)上，送至清洗消毒檢測單元。
[0011]清洗消毒檢測單元包括上料機械手、超聲波清洗消毒檢測機和下料機械手，上料機械手依次將上游等距輸送機構(gòu)上的牙刷取出，送至超聲波清洗消毒檢測機對牙刷依次清洗、消毒、烘干、檢測，每根牙刷在之后由下料機械手依次取出放至下游的等距輸送機構(gòu)上，將牙刷送至包裝單元。
[0012]包裝單元包括包裝上料機械手、包裝機、包裝下料機械手和包裝料堆，包裝上料機械手首先將上游順序輸送機構(gòu)上的η支牙刷取出放入到塑料包裝殼中，再將包裝塑料殼同牙刷一起放入到包裝機模具中，最后將包裝紙放入的塑料包裝殼上，包裝機完成一次包裝工作后由包裝下料機械手將包裝后的牙刷從包裝機模具內(nèi)取出，放入成品料框。
[0013]各制造單元的上料或下料機械手可采用直角坐標(biāo)式機械手或關(guān)節(jié)式機械手，其工作空間滿足牙刷搬運要求。上料或下料機械手的末端均采用吸附式末端，根據(jù)各制造單元的一次加工牙刷數(shù)量要求確定吸附點數(shù)量和位置。
[0014]本發(fā)明采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)各制造單元的產(chǎn)能和生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，生產(chǎn)線中各制造單元的數(shù)量可根據(jù)需要進行調(diào)整，發(fā)揮各制造單元的產(chǎn)能，且上、下游制造單元間采用排序輸送機械手或等距輸送機構(gòu)等物流設(shè)備連接，實現(xiàn)物料的有序轉(zhuǎn)運。
[0015]將排序輸送機械手與每個制造單元組合，各制造單元可單獨使用，形成一個獨立的工作單元。排序輸送機械手中的等距輸送機構(gòu)與獨立的等距輸送機構(gòu)物理結(jié)構(gòu)相同(即等距輸送機構(gòu)一?五的結(jié)構(gòu)相同)，可保證兩者完全互換，實現(xiàn)功能模塊化。
[0016]本發(fā)明采用基于PLC的網(wǎng)絡(luò)化控制方法，各制造單元及上游物流設(shè)備均采用PLC控制，各PLC控制器間、PLC控制器與上位機之間可相互通訊，上位機用于給各控制器發(fā)控制指令，實現(xiàn)相鄰制造單元之間的協(xié)同控制，各PLC將生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)和運行參數(shù)發(fā)送給上位機。在各制造單元均安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，并將監(jiān)控信息傳輸給上位機，實現(xiàn)現(xiàn)場控制與監(jiān)測功能。
[0017]本發(fā)明中的生產(chǎn)線可以根據(jù)牙刷生產(chǎn)企業(yè)情況，進行柔性配置，根據(jù)需要柔性組裝相應(yīng)的生產(chǎn)線，且各單元可獨立工作，以滿足生產(chǎn)過程的個性化需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)圖，
圖2是本發(fā)明的流程框圖，
圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖al， 圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖a2 ；
圖中I是注塑單元，11是注塑機系統(tǒng)，111是供料電機，112是供料輸送器，113是料位計，114是料斗，115是出模機構(gòu)，116是注塑機本體，117是上模具，118是下模具，119a是上限位開關(guān)，11%是下限位開關(guān)，12是冷卻輸送帶，121是冷卻器，122是輸送帶，123是傳感器；
2是排序輸送機械手，21是排序機構(gòu)，211是料框，212是料位計，213是分離上料器，22是等距輸送機構(gòu)一，221是轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手,222是傳感器一,223是齒形輸送帶,224是傳感
RH.~.器一；
3是注膠單元，31是注膠機系統(tǒng)，311是供料電機，312供料輸送器，313是料位計，314是料斗，315是注膠機本體，316是上模具，317是下模具，318a是上限位開關(guān)，318b是下限位開關(guān)，32是注膠上料機械手，33是注膠下料機械手；
4是等距輸送機構(gòu)二，41是傳感器三，42是齒形輸送帶，43是傳感器四；
5是植毛單兀，51是植毛上料機械手，52是植毛機，53是植毛下料機械手；
6是等距輸送機構(gòu)三，61是傳感器五,62是齒形輸送帶,63是傳感器六；
7是磨毛單元，71是磨毛上料機械手，72是磨毛機，73是磨毛下料機械手；
8是等距輸送機構(gòu)四，81是傳感器七，82是齒形輸送帶；
9為清洗消毒檢測單元，91為上料機械手，92為清洗消毒檢測設(shè)備，921為清洗傳感器，922為齒形輸送帶，923為清洗消毒設(shè)備，924為烘干設(shè)備，925為檢測設(shè)備，93為下料機械手，94為廢品料框；
10為等距輸送機構(gòu)五，101為傳感器八，102為齒形輸送帶，103為傳感器九；
13是包裝單元，131是包裝上料機械手，132是包裝機，1321是上模具，1322是下模具，1323a是上限位開關(guān)，1323b是下限位開關(guān)，133是包裝下料機械手，134是包裝物料，1341是料位傳感器一，1342是包裝塑料殼堆，1343是料位傳感器二，1344是包裝紙堆，1345是成品料框。

【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明如圖1-4所示,依次包括注塑單元1、注膠單元3、植毛單元5、磨毛單元7及包裝單元9等制造單元，單元間由物流設(shè)備實現(xiàn)物料的有序轉(zhuǎn)運，其中注塑單元I與注膠單元3間由排序輸送機械手2連接，實現(xiàn)牙刷的排序與輸送，注膠單元3與植毛單元5、植毛單元5與磨毛單元7、磨毛單元7與包裝單元9分別通過等距輸送機構(gòu)二 4、等距輸送機構(gòu)三
6、等距輸送機構(gòu)四8實現(xiàn)牙刷的順序輸送。
[0020]所述控制系統(tǒng)包括監(jiān)控計算機、操作面板(方便操作)、注塑單元PLC、排序輸送機械手PLC、注膠單元PLC、植毛單元PLC、磨毛單元PLC和包裝單元PLC，所述監(jiān)控計算機分別控制所述注塑單元PLC、排序輸送機械手PLC、注膠單元PLC、植毛單元PLC、磨毛單元PLC和包裝單元PLC，
所述注塑單元I包括注塑機系統(tǒng)11和冷卻輸送帶12，注塑機系統(tǒng)11由注塑機本體116、供料電機111、供料輸送器112、料位計113和料斗114，當(dāng)料位計113檢測料斗114內(nèi)的料位等于下限設(shè)定值時，供料電機111啟動向料斗114供料,當(dāng)料位計113檢測料斗114內(nèi)的料位等于上限設(shè)定值時停止。注塑機本體116控制料斗114內(nèi)物料進入下模具118的容腔，注塑機本體116的上模具117下移，壓下下限位開關(guān)119b時停止，保持一定時間后上模具117上移，壓下上限位開關(guān)119a時停止，出模機構(gòu)115將注塑好的牙刷從下模具118中取出，將牙刷送入冷卻輸送帶12，此時冷卻輸送帶12運轉(zhuǎn)。冷卻輸送帶12包括冷卻器121、輸送帶122和傳感器123，牙刷經(jīng)冷卻后輸送到排序輸送機械手2的料框211中，完成牙刷的輸送與冷卻(可采用風(fēng)冷)，當(dāng)傳感器123檢測輸送帶122上沒有牙刷時，冷卻器121和輸送帶122停止運轉(zhuǎn)。
[0021]所述排序輸送機械手2包括排序機構(gòu)21和等距輸送機構(gòu)一 22，所述排序機構(gòu)21包括料框211、料位計212和分離上料器213，當(dāng)料框211內(nèi)的牙刷達到料位計212的設(shè)定位置時，分離料位器213開始運行，將牙刷分支送到等距輸送機構(gòu)22。等距輸送機構(gòu)22包括轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手221、傳感器一 222、齒形輸送帶223和傳感器二 224，當(dāng)傳感器一 222檢測到有牙刷送至?xí)r，轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手221將牙刷進行轉(zhuǎn)向或翻轉(zhuǎn)，保證牙刷的位置與方向，放在齒形輸送帶223的齒槽內(nèi)，然后齒形輸送帶223向前運動一個齒間距離，實現(xiàn)牙刷的依次按序輸送。
[0022]所述注膠單元3包括注膠機系統(tǒng)31、注膠上料機械手32和注膠下料機械手33，所述注膠機系統(tǒng)31包括注膠機本體315、供料電機311、供料輸送器312、料斗314和料位計313，當(dāng)料位計313檢測料斗314內(nèi)的料位等于下限設(shè)定值時，供料電機311啟動向料斗314供料，直至料位計313檢測到料斗314內(nèi)的料位達到上限設(shè)定值時停止。當(dāng)傳感器二 224檢測到有η支牙刷占滿齒形輸送帶223的η個連續(xù)齒槽時，注膠上料機械手32將η支牙刷一起吸取放入到注膠機體體315的下模具317中，上模具316下行壓下下限位開關(guān)318b后停止，同時注膠機系統(tǒng)31控制料斗314內(nèi)的物料進入模具中，上模具316停留一定時間后上行將上限位開關(guān)318a壓下后停止，注膠下料機械手33將下模具317中的牙刷吸取出放在等距輸送機構(gòu)二 4上相鄰的η個齒槽內(nèi)。
[0023]所述等距輸送機構(gòu)二 4包括傳感器三41、齒形輸送帶42和傳感器四43，當(dāng)傳感器三41檢測到牙刷放到齒槽內(nèi)時，齒形輸送帶42運轉(zhuǎn)η個齒槽間距的距離。
[0024]所述植毛單元5包括植毛上料機械手51、植毛機52和植毛下料機械手53。當(dāng)傳感器四43檢測到在齒形輸送帶42的齒槽內(nèi)有牙刷時，植毛上料機械手51抓取一支牙刷送給植毛機52，齒形輸送帶42運行一個齒距的位移，牙刷植毛完成后由植毛下料機械手32取出，放到等距輸送機構(gòu)三6的齒槽中。
[0025]所述等距輸送機構(gòu)三6包括傳感器五61、齒形輸送帶62和傳感器六63，當(dāng)傳感器五61檢測到牙刷放到齒槽內(nèi)時，齒形輸送帶62運轉(zhuǎn)一個齒槽間距的距離。
[0026]所述磨毛單元7包括磨毛上料機械手71、磨毛機72和磨毛下料機械手73。當(dāng)傳感器六63檢測到在齒形輸送機構(gòu)62的齒槽內(nèi)有牙刷時，磨毛上料機械手71抓取一支牙刷送給磨毛機72，齒形輸送帶62運行一個齒距的位移，牙刷磨毛完成后由磨毛下料機械手73取出，放到等距輸送機構(gòu)四8的齒槽中。
[0027]所述等距輸送機構(gòu)四8包括傳感器七81和齒形輸送帶82，當(dāng)傳感器七81檢測到牙刷放到齒槽內(nèi)時，齒形輸送帶82運轉(zhuǎn)一個齒槽間距的距離。
[0028]所述清洗消毒檢測單元9包括上料機械手91、超聲波清洗消毒檢測機92、下料機械手93和廢品料框94，上料機械手91依次將上游等距輸送機構(gòu)四8上的牙刷取出，送至超聲波清洗消毒檢測機92的齒形輸送帶922上，當(dāng)清洗傳感器921檢測到有牙刷時放到齒槽內(nèi)時，齒形輸送帶922運轉(zhuǎn)一個齒槽間距的距離。齒形輸送帶922在進入清洗消毒設(shè)備923后浸入到液體中，對牙刷進行超聲波清洗消毒，在清洗消毒后進入烘干設(shè)備924 (即烘干機)，烘干結(jié)束后由檢測設(shè)備925判斷牙刷是否是合格產(chǎn)品，如是合格牙刷則由下料機械手93抓取放入到下游的等距輸送機構(gòu)10的齒槽中，將牙刷送至包裝單元；如是不合格產(chǎn)品則由下料機械手93抓取放入到廢品料框94中。
[0029]所述等距輸送機構(gòu)五10包括傳感器八101、齒形輸送帶102和傳感器九103，當(dāng)傳感器八101檢測到牙刷放到齒槽內(nèi)時，齒形輸送帶102運轉(zhuǎn)一個齒槽間距的距離。
[0030]所述包裝單元13包括包裝上料機械手131、包裝機132、包裝下料機械手133、包裝物料134，所述包裝物料包括料位傳感器一 1341、包裝塑料殼堆1342、料位傳感器二 1343、包裝紙堆1344和成品料框1345，當(dāng)包裝塑料殼堆1342的料位達到料位傳感器一 1341的下限設(shè)定值時，通過控制系統(tǒng)發(fā)出信息要求添加包裝塑料殼，當(dāng)包裝紙堆1344的料位達到料位傳感器二 1343的下限設(shè)定值時，通過控制系統(tǒng)發(fā)出信息要求添加包裝紙。當(dāng)傳感器九103檢測到齒形輸送帶102的η個連續(xù)齒槽內(nèi)有牙刷時，包裝上料機械手131先將η支牙刷取出放入包裝塑料殼堆1342的最上一層包裝塑料殼內(nèi)，再將最上一層包裝塑料殼放入包裝機132的下模具1322中，最后將最上一張包裝紙放在包裝塑料殼上，放好后包裝機132上模具1321下行至壓下限位開關(guān)1323b后停止，停留一定時間后上模具1321上行至壓下上限位開關(guān)1323a后停止，包裝下料機械手133將包裝好的牙刷放入到成品料框1345中。
[0031]圖3、4在工作中，al和a2呈現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)線，提高工作效率。
[0032]本發(fā)明中的自動化生產(chǎn)線采用基于PLC的網(wǎng)絡(luò)化控制方法，各制造單元及上游物流設(shè)備均采用PLC控制，各PLC控制器間、PLC控制器與上位機之間可通過現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)相互通訊，上位機用于給各控制器發(fā)控制指令，實現(xiàn)相鄰制造單元之間的協(xié)同控制。各PLC接收現(xiàn)場的傳感器、限位開關(guān)等輸入信號，經(jīng)程序執(zhí)行后按前述工藝過程產(chǎn)生輸出信號，控制各驅(qū)動電機等驅(qū)動器，并將生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)和運行參數(shù)發(fā)送給上位機，實現(xiàn)現(xiàn)場控制與監(jiān)測功能，在各制造單元均安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，并將監(jiān)控信息傳輸給上位機。
[0033]在自動化生產(chǎn)線中，除注塑單元I外，只有在上游物流設(shè)備上有一定數(shù)量的牙刷供應(yīng)時，該制造單元才會運轉(zhuǎn)，在制造單元內(nèi)部，只有物料經(jīng)上料機械手送入制造主機，制造主機才運轉(zhuǎn)。在物流過程中，只有在各制造單元將物料送至下游物流設(shè)備時，該物流設(shè)備才會運轉(zhuǎn)。
[0034]所述注塑單元PLC控制注塑單元，所述排序輸送機械手PLC控制排序輸送機械手，所述注膠單元PLC控制注膠單元，所述植毛單元PLC控制植毛單元，所述磨毛單元PLC控制磨毛單元，所述包裝單元PLC控制包裝單元。
[0035]注塑單元PLC分別控制注塑單元中的料位計、供料電機、注塑機本體的驅(qū)動器、出模機構(gòu)的電機、冷卻器的電機和輸送帶的電機；
排序輸送機械手PLC分別控制排序輸送機械手料位計、排序機構(gòu)的電機、轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手、傳感器一、傳感器二和等距輸送機構(gòu)一的電機；
注膠單元PLC分別控制注膠單元的料位計、供料電機、注膠機本體的驅(qū)動器、注膠上料機械手和注膠下料機械手；
植毛單元PLC分別控制植毛單元的植毛上料機械手、植毛機的驅(qū)動器、植毛下料機械手，還控制等距輸送機構(gòu)二的電機和傳感器三、四； 磨毛單元PLC分別控制磨毛單元的磨毛上料機械手、磨毛機的驅(qū)動器、磨毛下料機械手，還控制等距輸送機構(gòu)三的電機和傳感器五、六；
清洗消毒檢測單元PLC分別控制清洗設(shè)備的驅(qū)動器、清洗傳感器、上料機械手、下料機械手、烘干設(shè)備的驅(qū)動器和檢測設(shè)備，還控制等距輸送機構(gòu)四的電機和傳感器七；
包裝單元PLC分別控制包裝單元的包裝上料機械手、包裝機的電機、包裝下料機械手、料位傳感器一和料位傳感器二，還控制等距輸送機構(gòu)五的電機和傳感器八、九；
本發(fā)明可根據(jù)生產(chǎn)需要組裝，為充分發(fā)揮各制造單元的生產(chǎn)能力，可根據(jù)各制造單元的產(chǎn)能調(diào)整生產(chǎn)線中各制造單元的數(shù)量。
[0036]本發(fā)明中的各制造單元也可獨立工作，每個單元均可配一臺排序輸送機械手單獨使用，其中排序輸送機械手對牙刷進行分離排列，并依次放在機械手的等距輸送機構(gòu)上，排序輸送機械手的等距輸送機構(gòu)與獨立的等距輸送機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，即牙刷間距、數(shù)量等相同，保證兩者可完全互換。
[0037]本發(fā)明中的上料機械手、下料機械手可采用直角坐標(biāo)式機械手，也可采用關(guān)節(jié)式機械手，上料機械手、下料機械手安裝有吸附式末端，其中注膠上料及下料機械手、包裝上料及下料機械手采用多點吸附，一次可吸取η根牙刷，提高工作效率。
[0038]本發(fā)明采用基于PLC的網(wǎng)絡(luò)控制，各制造單元及上游物流設(shè)備均采用PLC控制，各單元間的PLC控制器之間、PLC控制器與上位機通過網(wǎng)絡(luò)進行通訊，上位機對各PLC發(fā)送指令，PLC將現(xiàn)場設(shè)備的運行參數(shù)與狀態(tài)傳送到上位機，實現(xiàn)各單元之間的協(xié)同控制與現(xiàn)場監(jiān)測。并且，在各制造單元處安裝有視頻監(jiān)控設(shè)備，并在上位機顯示視頻，用于提供制造單元與牙刷生產(chǎn)的視頻監(jiān)控。
【權(quán)利要求】
1.一種牙刷柔性自動生產(chǎn)線，其特征在于，包括注塑單元、注膠單元、植毛單元、磨毛單元、清洗消毒檢測單元、包裝單元和控制系統(tǒng)， 所述注塑單元、注膠單元、植毛單元、磨毛單元、清洗消毒檢測單元和包裝單元依次設(shè)置，所述注塑單元與注膠單元之間安裝有排序輸送機械手，所述注膠單元與植毛單元之間、植毛單元與磨毛單元之間、磨毛單元與清洗消毒檢測單元、清洗消毒檢測單元與包裝單元之間安裝有等距輸送機構(gòu)二、三、四、五； 所述控制系統(tǒng)包括監(jiān)控計算機、注塑單元PLC、排序輸送機械手PLC、注膠單元PLC、植毛單元PLC、磨毛單元PLC、清洗消毒檢測單元PLC和包裝單元PLC，所述監(jiān)控計算機分別控制所述注塑單元PLC、排序輸送機械手PLC、注膠單元PLC、植毛單元PLC、磨毛單元PLC、清洗消毒檢測單元PLC和包裝單元PLC， 所述注塑單元PLC控制注塑單元，所述排序輸送機械手PLC控制排序輸送機械手，所述注膠單元PLC控制注膠單元，所述植毛單元PLC控制植毛單元，所述磨毛單元PLC控制磨毛單元，所述清洗消毒檢測單元PLC控制清洗消毒檢測單元，所述包裝單元PLC控制包裝單J Li ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種牙刷柔性自動生產(chǎn)線，其特征在于，所述注塑單元包括注塑機系統(tǒng)和冷卻輸送帶，所述注塑機系統(tǒng)包括注塑機本體、上模具、下模具、上限位開關(guān)、下限位開關(guān)、出模機構(gòu)、供料電機、供料輸送器、料位計和料斗， 所述料位計用于檢測料斗內(nèi)料位，所述供料電機通過供料輸送器向料斗內(nèi)提供物料，所述注塑機本體控制料斗內(nèi)的物料進入下模具的容腔，所述上模具位于所述下模具的正上方、用于成型牙刷， 所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)分別位于所述上模具的上方和下方， 所述出模機構(gòu)設(shè)在所述下模具的一側(cè)、用于取出牙刷且送入冷卻輸送帶； 所述冷卻輸送帶包括冷卻器、輸送帶和傳感器，所述牙刷通過輸送帶輸送、且通過冷卻器冷卻，所述傳感器設(shè)在輸送帶的出口端； 所述排序輸送機械手包括排序機構(gòu)和等距輸送機構(gòu)一，所述排序機構(gòu)包括料框、料位計和分離上料器，所述輸送帶的出口端位于料框的上方，所述料位計用于檢測料框內(nèi)的牙刷，所述分離上料器用于將牙刷分支輸送到等距輸送機構(gòu)一； 所述等距輸送機構(gòu)一包括轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手、傳感器一、齒形輸送帶和傳感器二，所述傳感器一和傳感器二分別位于所述齒形輸送帶的前、后端，所述轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手位于所述傳感器一的一側(cè)；所述分離上料器將牙刷輸至傳感器一的一側(cè)，所述轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手用于將牙刷進行轉(zhuǎn)向或翻轉(zhuǎn)、且依次放置在齒形輸送帶的齒槽內(nèi)；所述傳感器一用于檢測牙刷并控制轉(zhuǎn)向翻轉(zhuǎn)機械手動作，所述傳感器二用于檢測牙刷放滿至齒形輸送帶的齒槽內(nèi)并控制注膠單元動作； 所述注膠單元包括注膠機系統(tǒng)、注膠上料機械手和注膠下料機械手，所述注膠上料機械手和注膠下料機械手分別位于所述注膠機系統(tǒng)的兩側(cè)， 所述注膠機系統(tǒng)包括注膠機本體、上模具、下模具、上限位開關(guān)、下限位開關(guān)、供料電機、供料輸送器、料斗和料位計， 所述料位計用于檢測料斗內(nèi)料位，所述供料電機通過供料輸送器向料斗內(nèi)提供物料；所述注膠上料機械手用于將齒形輸送帶內(nèi)的牙刷吸放到下模具中，所述上模具位于所述下模具的正上方、用于牙刷的注膠成型， 所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)分別位于所述上模具的上方和下方， 所述注膠下料機械手用于將下模具中的牙刷吸放至等距輸送機構(gòu)二上； 所述等距輸送機構(gòu)二包括傳感器三、齒形輸送帶和傳感器四，所述傳感器三和傳感器四分別設(shè)在所述齒形傳輸帶的前、后端；所述傳感器三用于檢測牙刷放置在齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)且控制齒形傳輸帶動作，所述傳感器四用于檢測齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)的牙刷且控制植毛單元動作； 所述植毛單元依次包括植毛上料機械手、植毛機和植毛下料機械手，所述植毛上料機械手通過抓取牙刷送給植毛機進行植毛，完成后由植毛下料機械手取出，放到等距輸送機構(gòu)三上； 所述等距輸送機構(gòu)三包括傳感器五、齒形輸送帶和傳感器六，所述傳感器五和傳感器六分別設(shè)在所述齒形傳輸帶的前、后端；所述傳感器五用于檢測牙刷放置在齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)且控制齒形傳輸帶動作，所述傳感器六用于檢測齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)的牙刷且控制磨毛單元動作； 所述磨毛單元依次包括磨毛上料機械手、磨毛機和磨毛下料機械手，所述磨毛上料機械手抓取牙刷送給磨毛機進行磨毛，完成后由磨毛下料機械手取出，放到等距輸送機構(gòu)四上； 所述等距輸送機構(gòu)四包括傳感器七和齒形輸送帶，所述傳感器七設(shè)在所述齒形傳輸帶的前端；所述傳感器七用于檢測牙刷放置在齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)且控制齒形傳輸帶動作；所述清洗消毒檢測單元依次包括上料機械手、超聲波清洗消毒檢測機、下料機械手和廢品料框， 所述超聲波清洗消毒檢測機包括清洗傳感器、齒形傳輸帶、清洗消毒設(shè)備、烘干設(shè)備和檢測設(shè)備，所述上料機械手依次將等距輸送機構(gòu)四上的牙刷取出，送至超聲波清洗消毒檢測機的齒形輸送帶上，當(dāng)清洗傳感器檢測到有牙刷時放到齒槽內(nèi)時，齒形輸送帶運轉(zhuǎn)，齒形輸送帶上的牙刷依次經(jīng)過清洗消毒設(shè)備、烘干設(shè)備和檢測設(shè)備，然后，通過下料機械手抓取動作；所述清洗消毒設(shè)備用于對牙刷清洗、消毒，所述烘干設(shè)備用于對牙刷烘干，所述檢測設(shè)備用于檢測牙刷，所述廢品料框用于放置不合格的牙刷； 所述等距輸送機構(gòu)五包括傳感器八、齒形輸送帶和傳感器九，所述傳感器八和傳感器九分別設(shè)在齒形輸送帶的前后端，所述傳感器八用于檢測牙刷放置在齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)且控制齒形傳輸帶動作，所述傳感器九用于檢測齒形傳輸帶的齒槽內(nèi)的牙刷且控制包裝單元動作； 所述包裝單元包括包裝上料機械手、包裝機、包裝下料機械手和包裝物料，包裝上料機械手和包裝下料機械手分別設(shè)在所述包裝機的兩側(cè)， 所述包裝物料包括料位傳感器一、包裝塑料殼堆、料位傳感器二、包裝紙堆和成品料框， 所述料位傳感器一用于檢測包裝塑料殼堆的料位，并控制添加包裝塑料殼，所述料位傳感器二用于檢測包裝紙堆的料位，并控制添加包裝紙， 所述包裝機包括上模具、下模具、上限位開關(guān)和下限位開關(guān)， 所述包裝上料機械手先將牙刷取出放入包裝塑料殼堆的最上一層包裝塑料殼內(nèi)，再將最上一層包裝塑料殼放入包裝機的下模具中，最后將最上一張包裝紙放在包裝塑料殼上，所述上模具位于所述下模具的正上方、用于牙刷的包裝成型， 所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)分別位于所述上模具的上方和下方， 所述包裝下料機械手將包裝成型的牙刷放入到成品料框中。
【文檔編號】B65G47/91GK104261093SQ201410512287
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王化明, 王斌, 李鷺揚, 竺志大 申請人:江蘇艾薩克科技有限公司