一种铁壶内外壁同步打磨设备的制作方法

本实用新型涉及铁壶加工领域，具体的说是一种铁壶内外壁同步打磨设备。

背景技术：

铁壶：以生铁为原料，用传统铸造工艺，以及通过后期的手工打磨，成型的茶壶。

铁壶早已被当成传统的工艺品发展至今；其具有优良的铸铁及传统的技术，其古典的铁肌及朴素的型态被当成是一种纯日式的创作，在日本相当受到重视。

科学家早已发现铁为造血元素，成人每日需O．8—1．5毫克的铁，严重缺铁会影响智力发展，而实验证明饮水、烹调使用铁壶，可增加铁质的吸收，因此使用铁 壶煮水、泡茶，可释出易于人体吸收的铁(二价铁)，铁质为造血元素，适当饮用除了可以补充人体需要的铁还能预防贫血。日本人喜爱用铸铁类的锅具及铁具，来烹煮食物及冲煮茶水，质地纯净的铁壶在加热过程会不断的释放二价铁离子(亚铁离子，Fe2+)，饮食的同时，被人体吸收。研究发现使用铁壶的家庭，对于小孩的发育及血液中的血红素补充较充足，另一方面在日本长寿村中，多数人仍然有使用铁壶的习惯，相同的由数据显示，有使用铁壶的人中，绝大多数均无贫血及缺乏铁质的现象。且用铸铁茶壶煮出的水为软水，口感较圆润、甘甜，用来冲泡饮品，可有效提升口感。不仅可以冲煮、还可持续加热，功能性范围更广，所以欧美人士专门用来冲煮花果茶、红茶，用来煮普洱茶也是不错的选择，因为经由铸铁壶的冲煮，可有效去除茶中的异味，提升口感。

铁壶的制作过程约有68 道工序，从最初设计到成品完成一般耗时将近2个月。一把精致的铁壶，需要做壶体的手工匠和做壶把的手工匠，两个人的精湛技艺共同来完成，其主要工序分为以下几道：

（1）画图和制模，描画出铁壶的样稿。然后，根据图纸推算出壶的断面图，根据横截面来打造铸型所需的木模。模具由铁板制成。因为过去使用木头制模，因而“木模”这词沿用至今；

（2）外模的铸造：手拿木模来回旋转，每转一圈的同时加入调制好的粘土，如此重复数十次，直至匠师觉得满意为止。壶的模具雏型大致打造完成。外 模雏型为壶底朝上，壶口朝下；

（3）押纹路：趁模具未干透之际，进行押纹路。用专门的笔在模具内部勾画出壶壁的纹路。除了南部铁瓶有名的小方格型外，还有 几何状、花卉和风景等图案；

（4）中子铸模：把细砂、良土和粘土溶合，用布压成实心的中子形状。再把中子放入先前打好的模具中，盖上外模盖子；

（5）烧制：把滚烫的铁水（约800-1000度）从外模盖子上的小孔中注入，等待2小时左右。把铸铁倒出，剥开外模，取出壶。此时的壶已经有了完整的壶体。再把壶 放入高3米的古碳炉，里面的燃料有石炭、生铁、碎铁和石灰石。炉里的温度高达1300度；

（6）打磨：成型后的铁壶用800-1000度的碳火烧烤，让壶形成一层磁化酸化的表膜。这样处理可以防止壶体生锈。此技法从南部铁器开始沿用至今。壶的外侧由于火的直接接触会产生斑点，还需用打磨去掉；

（7）着色：完成后的铁壶放在碳火上用200度的温度加热，在壶表面刷上混有醋酸的漆和茶汁。必须要一边加热一边用毛刷涂抹，利用高温使得漆牢牢附着在壶的表面；

（8）壶把的制作：这是最后一道工序。壶把由专门的匠人制作。把铁板打制成圆的铁棒形状，这种技法是非常难的，会的匠人寥寥无几。成型后上漆，和壶衔接。一个完整的铁壶就正式出品了。

其中第（6）步，壶外侧斑点的打磨需要十分细致，避免打磨过程中使因碳火烧烤而让壶形成的一层磁化酸化表膜被严重破坏，因此该步骤往往采用人工进行，但人工打磨费时费力，极大的降低了工作效率，且加大了工人的负荷，所以现急需一种细致打磨铁壶外壁的自动化设备。

同时，在铁壶的制作过程中，壶内壁的处理也至关重要，内壁处理的好坏直接影响到泡出来的茶的口感，若铁壶内壁处理不好，则泡出的茶水内会产生铁锈一般的杂质，茶水颜色浑浊，并且茶水味道中会参杂这铁味以及涩味，十分影响口感以及观感，现有的铁壶内壁处理步骤往往是先对内铁壶内壁进行打磨抛光处理，再在充分打磨抛光过后的铁壶内壁进行无涂层处理，经过无涂层处理的铁壶所泡出来的茶水不仅颜色正常，并且口味较好，有益健康；而在此步骤中，铁壶内壁的打磨质量直接影响了后续的无涂层处理效果，由于铁壶内壁构造的复杂性，所以现有的铁壶内壁打磨较为困难，打磨工艺落后，严重制约了铁壶的进一步发展。

鉴于此，现急需一种能够灵活细致打磨铁壶内壁的自动化设备。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供了一种铁壶内外壁同步打磨设备，其弥补了铁壶外壁传统打磨依靠人工而造成费时费力，降低了工作效率，以及铁壶内壁传统打磨工艺落后等缺陷。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铁壶内外壁同步打磨设备，包括机身、外壁打磨装置和内壁打磨装置，所述的外壁打磨装置位于机身右部，所述的内壁打磨装置位于机身左部。

所述的机身包括底板、竖直设置在底板左侧的用于支撑内壁打磨装置的支板、螺杆、安装在底板上的传送电机、位于机身左侧中部的圆弧形滑板、位于机身左侧前后两端的一对竖直立板和一对圆弧形限位板，所述滑板的圆心与各限位板圆心重合；

所述的螺杆沿机身左右方向安装在机身的底板中部，所述的支板下端与螺杆相连接，所述的传送电机与螺杆一端相连接；工作时，传送电机转动带动螺杆转动，进而带动支板左右运动。

所述的滑板与限位板底端均与底板相固连，滑板顶端悬空，各限位板顶端均与立板顶端相固连；

所述的滑板上设置有一对圆弧形通槽，所述的一对限位板内侧对称设置有一对圆弧形滑动槽；

所述的外壁打磨装置包括一对磨壁机构、转壶机构和伸展机构；

所述的一对磨壁机构包括安装在滑板上端的上磨壁机构和安装在滑板下端的下磨壁机构，所述的各磨壁机构均包括滑动块、磨削装置、圆柱形的连接柱以及滑动板，所述的各滑动块与滑板内壁相贴合，工作时，各滑动块紧贴滑板内壁进行滑动，所述的磨削装置安装在滑动块上，所述的磨削装置用于打磨铁壶外壁，所述各磨壁机构的连接柱均有一对，且各对连接柱均嵌入滑板的一对通槽内，工作时，各对连接柱在滑板的通槽内上下滑动，所述的滑动板两端分别水平嵌入一对限位板的各滑动槽内，所述的各连接柱一端与滑动块相固连，连接柱另一端与滑动板相固连；工作时，各滑动板在外力推动下沿限位板的滑动槽的轨迹进行上下运动，在滑动板运动的过程中，与各滑动板相固连的连接柱在一对通槽内运动，进而带动与连接柱相固连的各滑动块紧贴滑板内壁进行上下滑动。

所述的转壶机构包括转壶轴、吸盘、气泵和转壶电机，所述的转壶轴可转动的水平安装在滑板中部，所述的吸盘固定在转壶轴左端，所述的气泵固定在转壶轴上，所述的气泵与吸盘通过软管相连接，工作时，当需要对铁壶进行打磨，则气泵作用，使得吸盘紧紧吸住铁壶下端面，所述的转壶电机安装在机身右部的底板上，所述的转壶电机与机身之间通过传送带相连接；当吸盘吸住铁壶后，需要对铁壶进行外表面打磨时，则可开启转壶电机，使转壶轴转动带动吸盘同步转动，进而带动铁壶旋转，在铁壶旋转的过程中，磨壁机构的一对磨削装置对铁壶外表面进行全方位打磨。

所述的伸展机构包括转动盘、伸展电机、沿机身中部对称转动连接在上磨壁机构上的两对上转杆、沿机身中部对称转动连接在下磨壁机构上的两对下转杆、与各对上转杆和下转杆转动连接的一对伸展曲柄、以及连接一对伸展曲柄端部的伸展轴，所述的伸展轴水平贯穿转动盘，且伸展轴位于转动盘边缘处，所述的伸展电机固定在机身的底板上，且伸展电机与转动盘之间通过传送带相连接；工作时，伸展电机工作带动转动盘转动，进而带动伸展轴做回转运动，伸展轴运动带动伸展曲柄运动，伸展曲柄运动带动与伸展曲柄相连接的一对上转杆与一对下转杆运动，进而带动与上转杆相连接的上磨壁机构在滑板上进行上下运动，带动与下转杆相连接的下磨壁机构在滑板上进行上下运功，进而带动上磨壁机构与下磨壁机构上的各磨削装置上下运动以打磨铁壶外壁。

所述的各磨削装置均包括与滑动块相固连的一号板、与一号板球铰接的六根磨削气缸、与六根磨削气缸顶部球铰接的能六自由度转动的二号板、固定在二号板一侧的磨削电机，以及与磨削电机相连接且位于二号板另一侧的磨削砂轮；工作时，磨削电机工作带动磨削砂轮旋转，六根磨削气缸伸缩带动二号板六自由度转动，从而磨削砂轮在旋转过程中可同步进行六自由度转动，进而磨削装置可根据铁壶外壁的形状构造实时调整磨削砂轮的位置和角度，使得铁壶外壁被充分打磨光滑。

所述的内壁打磨装置包括打磨主体和转动装置；

打磨主体包括圆柱形打磨柱、位于打磨柱前部的打磨电机，与打磨电机相连接的打磨砂轮，打磨柱中部设置有转轴，打磨主体后部设置有凸缘，凸缘上均匀设置有螺栓孔；工作时，打磨电机工作可带动打磨砂轮在打磨主体前端转动以打磨铁壶内壁。

所述的转动装置包括前球齿轮、后球齿轮、转动支架和电动推杆；所述的前球齿轮一端设置有凸缘，前球齿轮与打磨主体后部通过螺栓相连接，所述的后球齿轮与前球齿轮相互啮合，后球齿轮上设置有转轴，所述的转动支架为圆柱形，转动支架前部与打磨主体的转轴相连，转动支架后部与后球齿轮的转轴相连，所述的后球齿轮端部设置有柱体，所述的柱体一端与后球齿轮相固连，柱体另一端固定在机身的支板中部，工作时，机身的支板在螺杆作用下左右运动以带动柱体同步左右运动，进而带动内壁打磨装置伸入铁壶中，并且可在内壁打磨装置工作时使打磨砂轮随时深入铁壶内部，从而打磨砂轮能充分打磨铁壶。且柱体与转壶轴同轴布置，从而内壁打磨装置可直接从铁壶壶口伸入铁壶内部，所述的电动推杆有两个，电动推杆通过球铰链对称安装在转动支架上，电动推杆底部通过螺栓连接在支板上；工作时，两个电动推杆先后运动，带动转动支架转动，此时，与打磨主体相固连的前球齿轮在后球齿轮上转动，从而带动打磨主体三自由度转动，进而带动打磨主体前端的打磨砂轮三自由度转动，进而打磨砂轮可根据铁壶内壁的形状构造实时调整其打磨角度，做到铁壶内壁充分打磨无死角。

有益效果：

（1）本实用新型利用并联机构，使得铁壶外壁打磨的设备能够六自由度转动，从而本实用新型的外壁打磨设备能够根据铁壶外壁复杂的构造进行细致细微的精密打磨，代替了传统人工打磨方式，极大的提高了铁壶的生产效率，降低了工人的劳动量。

（2）本实用新型的铁壶内壁打磨设备采用球齿轮机构，使得其打磨终端能够进行空间上的四自由度运动，进而本实用新型的内壁打磨设备能够有效的根据铁壶内壁的复杂构造进行细致细微的精密打磨，取代了传统落后的铁壶内壁打磨工艺，极大的促进了铁壶产业的发展。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整体示意图；

图2是本实用新型机身的结构示意图；

图3是图2的局部剖开结构图；

图4是本实用新型机身与内壁打磨装置的局部结构示意图；

图5是本实用新型磨壁机构处的局部剖开示意图；

图6是图4的侧视图的局部剖开图；

图7是本实用新型伸展装置的位置示意图；

图8是本实用新型机身与内壁打磨装置的局部结构示意图；

图9是本实用新型内壁打磨装置的结构示意图；

图10是图9的局部剖开结构图；

图11是图9的全剖示意图；

图中：机身1、外壁打磨装置2、内壁打磨装置3、底板11、支板12、螺杆13、传送电机14、滑板15、立板16、限位板17、通槽151、滑动槽171、磨壁机构21、转壶机构22、伸展机构23、上磨壁机构21a、下磨壁机构21b、滑动块211、磨削装置212、连接柱213、滑动板214、转壶轴221、吸盘222、气泵223、转壶电机224、转动盘231、伸展电机232、上转杆233、下转杆234、伸展曲柄235、伸展轴236、一号板2121、磨削气缸2122、二号板2123、磨削电机2124、磨削砂轮2125、打磨主体31、转动装置32、打磨柱311、打磨电机312、打磨砂轮313、前球齿轮321、后球齿轮322、转动支架323、电动推杆324、柱体3221。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，本实用新型所述的一种铁壶内外壁同步打磨设备，机身1、外壁打磨装置2和内壁打磨装置3，所述的外壁打磨装置2位于机身1右部，所述的内壁打磨装置3位于机身1左部。

如1、图2和图3所示，本实用新型所述的一种铁壶内外壁同步打磨设备，所述的机身1包括底板11、竖直设置在底板11左侧的用于支撑内壁打磨装置3的支板12、螺杆13、安装在底板11上的传送电机14、位于机身1左侧中部的圆弧形滑板15、位于机身1左侧前后两端的一对竖直立板16和一对圆弧形限位板17，所述滑板15的圆心与各限位板17圆心重合；

所述的螺杆13沿机身1左右方向安装在机身1的底板11中部，所述的支板12下端与螺杆13相连接，所述的传送电机14与螺杆13一端相连接；工作时，传送电机14转动带动螺杆13转动，进而带动支板12左右运动。

所述的滑板15与限位板17底端均与底板11相固连，滑板15顶端悬空，各限位板17顶端均与立板16顶端相固连；

所述的滑板15上设置有一对圆弧形通槽151，所述的一对限位板17内侧对称设置有一对圆弧形滑动槽171；

如1、图4、图5、图6和图7所示，本实用新型所述的一种铁壶内外壁同步打磨设备，所述的外壁打磨装置2包括一对磨壁机构21、转壶机构22和伸展机构23；

所述的一对磨壁机构21包括安装在滑板15上端的上磨壁机构21a和安装在滑板15下端的下磨壁机构21b，所述的各磨壁机构21均包括滑动块211、磨削装置212、圆柱形的连接柱213以及滑动板214，所述的各滑动块211与滑板15内壁相贴合，工作时，各滑动块211紧贴滑板15内壁进行滑动，所述的磨削装置212安装在滑动块211上，所述的磨削装置212用于打磨铁壶外壁，所述各磨壁机构21的连接柱213均有一对，且各对连接柱213均嵌入滑板15的一对通槽151内，工作时，各对连接柱213在滑板15的通槽151内上下滑动，所述的滑动板214两端分别水平嵌入一对限位板17的各滑动槽171内，所述的各连接柱213一端与滑动块211相固连，连接柱213另一端与滑动板214相固连；工作时，各滑动板214在外力推动下沿限位板17的滑动槽171的轨迹进行上下运动，在滑动板214运动的过程中，与各滑动板214相固连的连接柱213在一对通槽151内运动，进而带动与连接柱213相固连的各滑动块211紧贴滑板15内壁进行上下滑动。

所述的转壶机构22包括转壶轴221、吸盘222、气泵223和转壶电机224，所述的转壶轴221可转动的水平安装在滑板15中部，所述的吸盘222固定在转壶轴221左端，所述的气泵223固定在转壶轴221上，所述的气泵223与吸盘222通过软管相连接，工作时，当需要对铁壶进行打磨，则气泵223作用，使得吸盘222紧紧吸住铁壶下端面，所述的转壶电机224安装在机身1右部的底板11上，所述的转壶电机224与机身1之间通过传送带相连接；当吸盘222吸住铁壶后，需要对铁壶进行外表面打磨时，则可开启转壶电机224，使转壶轴221转动带动吸盘222同步转动，进而带动铁壶旋转，在铁壶旋转的过程中，磨壁机构21的一对磨削装置212对铁壶外表面进行全方位打磨。

所述的伸展机构23包括转动盘231、伸展电机232、沿机身1中部对称转动连接在上磨壁机构21a上的两对上转杆233、沿机身1中部对称转动连接在下磨壁机构21b上的两对下转杆234、与各对上转杆233和下转杆234转动连接的一对伸展曲柄235、以及连接一对伸展曲柄235端部的伸展轴236，所述的伸展轴236水平贯穿转动盘231，且伸展轴236位于转动盘231边缘处，所述的伸展电机232固定在机身1的底板11上，且伸展电机232与转动盘231之间通过传送带相连接；工作时，伸展电机232工作带动转动盘231转动，进而带动伸展轴236做回转运动，伸展轴236运动带动伸展曲柄235运动，伸展曲柄235运动带动与伸展曲柄235相连接的一对上转杆233与一对下转杆234运动，进而带动与上转杆233相连接的上磨壁机构21a在滑板15上进行上下运动，带动与下转杆234相连接的下磨壁机构21b在滑板15上进行上下运功，进而带动上磨壁机构21a与下磨壁机构21b上的各磨削装置212上下运动以打磨铁壶外壁。

所述的各磨削装置212均包括与滑动块211相固连的一号板2121、与一号板2121球铰接的六根磨削气缸2122、与六根磨削气缸2122顶部球铰接的能六自由度转动的二号板2123、固定在二号板2123一侧的磨削电机2124，以及与磨削电机2124相连接且位于二号板2123另一侧的磨削砂轮2125；工作时，磨削电机2124工作带动磨削砂轮2125旋转，六根磨削气缸2122伸缩带动二号板2123六自由度转动，从而磨削砂轮2125在旋转过程中可同步进行六自由度转动，进而磨削装置212可根据铁壶外壁的形状构造实时调整磨削砂轮2125的位置和角度，使得铁壶外壁被充分打磨光滑。

如1、图8、图9、图10和图11所示，本实用新型所述的一种铁壶内外壁同步打磨设备，所述的内壁打磨装置3包括打磨主体31和转动装置32；

打磨主体31包括圆柱形打磨柱311、位于打磨柱311前部的打磨电机312，与打磨电机312相连接的打磨砂轮313，打磨柱311中部设置有转轴，打磨主体31后部设置有凸缘，凸缘上均匀设置有螺栓孔；工作时，打磨电机312工作可带动打磨砂轮313在打磨主体31前端转动以打磨铁壶内壁。

所述的转动装置32包括前球齿轮321、后球齿轮322、转动支架323和电动推杆324；所述的前球齿轮321一端设置有凸缘，前球齿轮321与打磨主体31后部通过螺栓相连接，所述的后球齿轮322与前球齿轮321相互啮合，后球齿轮322上设置有转轴，所述的转动支架323为圆柱形，转动支架323前部与打磨主体31的转轴相连，转动支架323后部与后球齿轮322的转轴相连，所述的后球齿轮322端部设置有柱体3221，所述的柱体3221一端与后球齿轮322相固连，柱体3221另一端固定在机身1的支板12中部，工作时，机身1的支板12在螺杆13作用下左右运动以带动柱体3221同步左右运动，进而带动内壁打磨装置3伸入铁壶中，并且可在内壁打磨装置3工作时使打磨砂轮313随时深入铁壶内部，从而打磨砂轮313能充分打磨铁壶。且柱体3221与转壶轴221同轴布置，从而内壁打磨装置3可直接从铁壶壶口伸入铁壶内部，所述的电动推杆324有两个，电动推杆324通过球铰链对称安装在转动支架323上，电动推杆324底部通过螺栓连接在支板12上；工作时，两个电动推杆324先后运动，带动转动支架323转动，此时，与打磨主体31相固连的前球齿轮321在后球齿轮322上转动，从而带动打磨主体31三自由度转动，进而带动打磨主体31前端的打磨砂轮313三自由度转动，进而打磨砂轮313可根据铁壶内壁的形状构造实时调整其打磨角度，做到铁壶内壁充分打磨无死角。

初始状态下，支板12位于机身1最左侧，当需要对铁壶内外壁进行打磨时：

首先，气泵223作用，使得与转壶轴221左端相固连的吸盘222紧紧吸住铁壶下端面，当需要打磨转壶外壁时，则可开启转壶电机224，使转壶轴221转动带动吸盘222同步转动，进而带动铁壶旋转；

同时，伸展电机232工作带动转动盘231转动，进而带动伸展轴236做回转运动，伸展轴236运动带动伸展曲柄235运动，伸展曲柄235运动带动与伸展曲柄235相连接的一对上转杆233与一对下转杆234运动，进而带动与上转杆233相连接的上磨壁机构21a在滑板15上进行上下运动，带动与下转杆234相连接的下磨壁机构21b在滑板15上进行上下运功，进而带动上磨壁机构21a与下磨壁机构21b上的各磨削装置212上下运动以打磨铁壶外壁；

且磨削装置212工作时，磨削电机2124带动磨削砂轮2125旋转，六根磨削气缸2122伸缩带动二号板2123六自由度转动，从而磨削砂轮2125在旋转过程中可同步进行六自由度转动，进而磨削装置212可根据铁壶外壁的形状构造实时调整磨削砂轮2125的位置和角度，使得铁壶外壁被充分打磨光滑。

当需要对铁壶内壁进行打磨时，则首选，传送电机14转动带动螺杆13转动，进而带动支板12向右运动，则带动柱体3221同步左右运动，从而内壁打磨装置3伸入铁壶中，且打磨电机312工作可带动打磨砂轮313在打磨主体31前端旋转，并且可在内壁打磨装置3工作时使打磨砂轮313随时深入铁壶内部，使得打磨砂轮313能充分打磨铁壶。

并且，两个电动推杆324先后运动，带动转动支架323转动，此时，与打磨主体31相固连的前球齿轮321在后球齿轮322上转动，从而带动打磨主体31三自由度转动，进而带动打磨主体31前端的打磨砂轮313三自由度转动，进而打磨砂轮313可根据铁壶内壁的形状构造实时调整其打磨角度，做到铁壶内壁充分打磨无死角。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。