一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置

本发明属于陶瓷工业自动化领域，主要涉及一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置。

背景技术：

1、陶瓷属于一种无机非金属材料，经常用于日常生活，使用范围非常广，是必不可少的生活用品，如家中的厨房餐具，茶具，陶瓷装饰品等等，陶瓷具有不掉色、不吸水、不变性、对人体无害、易清洗等优点，但同时也具有易碎等问题。尽管现代科技发展迅速，而陶瓷成品的生产过程一直缺乏有效的自动化手段，陶瓷成品生产仍然存在工艺过程复杂、人力成本投入高、工序之间自动化程度低等问题。

2、研究半成品陶瓷上釉手段成了陶瓷工业自动化领域的一大研究热点。半成品陶瓷上釉技术是自动化技术与加工工艺的深度融合，这一技术可以代替人力按照实际加工需求进行自动化上釉，从而大大节省加工成本，解放人力，提高实际生产加工效率。

3、按照上釉方式的不同，半成品陶瓷上釉主要分为手工上釉和机器上釉。手工上釉依靠人力使用画笔工具，在陶瓷的小块区域手工绘制图案，这一方法尽管具有一定的柔顺性，但人力成本过高、可重复性低、实际生产效率差，且对上釉工人自身生产经验要求较高。机器上釉可以实现一定的自动化，但上釉工具与陶瓷表面存在刚性接触，容易在陶瓷表面造成划痕。本发明为一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，其具有柔顺性好、不易破坏陶瓷、自动化程度高、使用方便等优点，将柔性夹爪应用到半成品陶瓷上釉技术上不仅具有良好的发展前景，同时具有极大的创新优势。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，以解决现有陶瓷上釉方式中存在的人力成本高、可重复性低、刚性接触等问题，该装置结构简单、运用方便，具有良好的自适应性和柔顺性。

2、本发明所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，由内啮合旋转轨道组件（1）、机械臂组件（2）、柔性夹爪组件（3）、画笔组件（4）、托台组件（5）和电气控制回路（6）组成。

3、内啮合旋转轨道组件（1）的内啮合旋转导轨（1-1）放置在工作台上，导轨卡轮一（1-2）、导轨卡轮二（1-7）、导轨卡轮三（1-8）、导轨卡轮四（1-9）通过螺栓连接固定在基板（1-3）上，同时导轨卡轮一（1-2）和导轨卡轮二（1-7）的卡槽要与内啮合旋转导轨（1-1）的内圈侧进行卡接，导轨卡轮三（1-8）、导轨卡轮四（1-9）的卡槽要与内啮合旋转导轨（1-1）的外圈侧进行卡接，伺服电机（1-4）外壳与基板（1-3）进行螺栓连接固定，伺服电机（1-4）的电机轴与驱动轴（1-5）通过焊接进行固定，驱动轴（1-5）与驱动齿轮（1-6）进行键连接固定，驱动齿轮（1-6）啮合在内啮合旋转导轨（1-1）的内齿上，伺服电机（1-4）作为驱动器，驱动基板（1-3）沿着内啮合旋转导轨（1-1）中心轴线做环转运动。其中导轨卡轮一（1-2）、导轨卡轮二（1-7）、导轨卡轮三（1-8）、导轨卡轮四（1-9）的组成结构完全相同。

4、机械臂组件（2）的电机座（2-1）通过螺栓固定在基板（1-3）上，并且电机座（2-1）内部具有电机，电机座（2-1）内部电机的电机轴与旋转底盘（2-2）进行焊接固定，驱动旋转底盘（2-2）绕自身中心轴线做旋转运动，旋转底盘（2-2）上焊接大臂电机（2-3），大臂电机（2-3）的电机轴与大臂（2-4）焊接固定，通过大臂电机（2-3）电机轴的转动带动大臂（2-4）做摆动运动，小臂电机（2-5）的电机壳使用螺栓连接固定在大臂（2-4）末端上，小臂电机（2-5）的电机轴与小臂（2-6）焊接固定，通过小臂电机（2-5）的电机轴转动带动小臂（2-6）做摆动运动，小臂（2-6）内部电机的电机轴与末端旋转圆盘（2-7）焊接固定，可以驱动末端旋转圆盘（2-7）绕自身中心做旋转运动。

5、机械臂组件（2）的末端旋转圆盘（2-7）焊接固定安装柔性夹爪组件（3）中的夹爪中心（3-1），支撑杆一（3-2）、支撑杆二（3-3）、支撑杆三（3-4）通过螺栓连接固定在夹爪中心（3-1）上，活动杆一（3-5）、活动杆二（3-6）、活动杆三（3-7）分别套接在支撑杆一（3-2）、支撑杆二（3-3）、支撑杆三（3-4）内，形成三个伸缩杆结构，固定块一（3-8）、固定块二（3-9）、固定块三（3-10）分别焊接在活动杆一（3-5）、活动杆二（3-6）、活动杆三（3-7）末端，挡板一（3-11）、挡板二（3-12）、挡板三（3-13）分别通过螺栓连接固定在固定块一（3-8）、固定块二（3-9）、固定块三（3-10）上，固定块一（3-8）、挡板一（3-11）通过卡接作用固定住柔性手指一（3-14）首端，固定块二（3-9）、挡板二（3-12）通过卡接作用固定住柔性手指二（3-15）首端，固定块三（3-10）、挡板三（3-13）通过卡接作用固定住柔性手指三（3-16）首端，球铰固定杆（3-17）焊接固定在夹爪中心（3-1）上，球铰活动杆（3-18）与球铰固定杆（3-17）通过球铰接方式连接，球铰活动杆（3-18）末端焊接有电磁铁（3-19）。其中支撑杆一（3-2）、支撑杆二（3-3）、支撑杆三（3-4）结构组成完全相同，沿夹爪中心（3-1）中心轴线相隔120°安装固定，活动杆一（3-5）、活动杆二（3-6）、活动杆三（3-7）结构组成完全相同，固定块一（3-8）、固定块二（3-9）、固定块三（3-10）结构组成完全相同，挡板一（3-11）、挡板二（3-12）、挡板三（3-13）结构组成完全相同，柔性手指一（3-14）、柔性手指二（3-15）、柔性手指三（3-16）结构组成完全相同。

6、画笔组件（4）的画笔架（4-1）水平放置在内啮合旋转导轨（1-1）外侧，具体位置可由操作者根据需求调节，画笔（4-2）按尺寸大小排列放置在画笔架（4-1）上，并且画笔（4-2）笔后端焊接有铁盘（4-3）。

7、托台组件（5）的托台（5-1）水平放置在内啮合旋转导轨（1-1）中心轴线上，且与工作台通过螺栓固定，吸盘（5-3）通过胶粘固定在托台（5-1）上部凹坑内，半成品陶瓷（5-2）通过吸盘（5-3）吸附固定在托台（5-1）中心轴线上。

8、根据如上所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，电气控制回路（6）中，给伺服阀（6-5）、电磁换向阀二（6-11）通电后，空气压缩机（6-1）提供压缩气体，经过空气过滤器（6-2）、减压阀（6-3）、油雾器（6-4）净化，送入柔性手指一（3-14）的进气口中，从而给柔性手指一（3-14）提供内部压力，柔性手指一（3-14）产生弯曲变形，压力传感器二（6-10）将检测到的压力发送给控制器后控制器通过控制伺服阀（6-5）可以实现柔性手指一（3-14）内部压力的控制，从而控制柔性手指一（3-14）的弯曲变形程度，同时控制回路中连接着真空发生器一（6-8）和消音器一（6-9），当电磁换向阀一（6-7）通电后可以对柔性手指一（3-14）产生负压，从而更好地控制柔性手指一（3-14）的伸展程度。

9、同时空气压缩机（6-1）提供的压缩气体可以提供给支撑杆一（3-2）和活动杆一（3-5），通过电磁换向阀三（6-14）的通断电控制实现活动杆一（3-5）的伸缩运动，其中流量计（6-12）可采集气路流量信息并发送给控制器。以上仅对柔性手指一（3-14）的控制过程作出说明，柔性手指二（3-15）和柔性手指三（3-16）的控制方法和柔性手指一（3-14）的控制方法相同，且三根柔性手指可以分别实现单独控制。

10、通过对球铰机构末端电磁铁（3-19）的通电可以对画笔（4-2）后端铁盘（4-3）进行吸附，画笔（4-2）通过三根柔性手指抓取的中段与电磁铁（3-19）吸附的后端相互配合实现两点固定从而被柔性夹爪组件（3）抓取。电磁铁（3-19）断电且三根柔性手指放气后，可以实现画笔（4-2）的放开，电磁换向阀四（6-15）得电后，可通过真空发生器二（6-16）实现吸盘（5-3）对半成品陶瓷（5-2）底部的负压吸附。

11、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

12、1.本发明所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，通过柔性夹爪组件（3）抓取画笔（4-2），实现了对半成品陶瓷（5-2）的柔性接触，提高了上釉过程中的柔顺性和安全性，避免了传统刚性接触对半成品陶瓷（5-2）的接触破坏，节约了生产成本。

13、2.本发明所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，设计了内啮合旋转轨道组件（1），采用伺服电机（1-4）作为驱动器，基板（1-3）能够沿内啮合旋转导轨（1-1）中心轴线进行旋转运动，对半成品陶瓷（5-2）自身的旋转对称性具有一定普适性，使用真空发生器二（6-16）实现吸盘（5-3）对半成品陶瓷（5-2）底部的负压吸附，进而实现半成品陶瓷（5-2）在上釉过程中的位置固定，避免旋转半成品陶瓷（5-2）自身从而造成半成品陶瓷（5-2）与托台（5-1）之间的相对滑移，使上釉操作更精确。

14、3.本发明所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，采用伸缩杆结构设计，利用气压驱动伸缩杆实现柔性夹爪臂的伸缩运动，结构轻巧，同时夹爪中心（3-1）末端具有能够与画笔（4-2）后端铁盘（4-3）吸附的电磁铁（3-19），能够满足不同尺寸画笔（4-2）的抓取需求。

15、4.本发明所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，通过对柔性手指一（3-14）、柔性手指二（3-15）、柔性手指三（3-16）的分别控制，可以实现三个柔性手指内部气压的差异化，通过对球铰机构末端电磁铁（3-19）的通电可以对画笔（4-2）后端铁盘（4-3）进行吸附，画笔（4-2）通过三根柔性手指抓取的中段与电磁铁（3-19）吸附的后端相互配合实现两点定位，从而实现画笔（4-2）被抓取时姿态偏角的变化，从而更好地实现对上釉操作的控制，同时画笔（4-2）笔尖为水滴状，通过改变画笔（4-2）的姿态偏角可以实现画笔（4-2）笔尖与半成品陶瓷（5-2）接触面大小的改变，实现画笔（4-2）上釉过程中的撇、抹、勾、点等更加精细的操作。