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原文传递一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置

专利名称：	一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置
摘要：	本发明属于陶瓷工业自动化领域，公开了一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，本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。将内啮合旋转导轨（1‑1）固定于工作台，通过导轨卡轮组将基板（1‑3）固定在内啮合旋转导轨（1‑1）上，通过伺服电机（1‑4）进行驱动，可以实现基板（1‑3）在内啮合旋转导轨（1‑1）上绕导轨中心进行旋转移动，将机械臂组件（2）安装在基板（1‑3）上，机械臂组件（2）通过各关节相对运动可以实现机械臂末端空间位置的改变，将柔性夹爪组件（3）安装在机械臂组件（2）的末端旋转圆盘（2‑7）上，并通过对柔性手指组气压的控制可以实现对画笔（4‑2）的抓握与松开，抓握画笔（4‑2）后对其进行空间位置改变可以对半成品陶瓷进行上釉。为了解决传统技术中的刚性接触问题，上釉操作采用柔性夹爪结构，柔顺性更好，提高了半成品陶瓷上釉的效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	河南理工大学
发明人：	张业明;王锴;石岩;蔡茂林;宫三朋;魏锋;李树平;刘创创;孔德民
专利状态：	有效
申请日期：	2023-09-28T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202311273644.3
公开号：	CN117021312A
代理机构：	郑州云企轻舟专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	吴素华
分类号：	B28B11/04;B28B11/00;B;B28;B28B;B28B11;B28B11/04;B28B11/00
申请人地址：	454000 河南省焦作市世纪路2001号河南理工大学机械与动力工程学院
主权项：	1.一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，内啮合旋转轨道组件（1）带动机械臂组件（2）运动，柔性夹爪组件（3）抓取画笔（4-2）对半成品陶瓷（5-2）进行上釉操作，该装置结构简单、运用方便，具有良好的自适应性和柔顺性；一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置的运动过程如下：（1）装置初始状态内啮合旋转导轨（1-1）水平固定在工作台上，基板（1-3）通过导轨卡轮一（1-2）、导轨卡轮二（1-7）、导轨卡轮三（1-8）、导轨卡轮四（1-9）卡接在内啮合旋转导轨（1-1）上，基板（1-3）上安装有机械臂组件（2）的电机座（2-1），机械臂组件（2）处于初始状态，初始状态可以根据喜好或者现场的空间来任意设定，柔性夹爪组件（3）处于放松状态，柔性手指一（3-14）、柔性手指二（3-15）和柔性手指三（3-16）未充气，电磁换向阀一（6-7）、电磁换向阀二（6-11）、电磁换向阀三（6-14）关闭，三个伸缩杆处于缩短状态，球铰机构自然放松，电磁铁（3-19）处于断电状态，半成品陶瓷（5-2）放置在托台（5-1）中心，托台（5-1）通过螺栓与工作台固定，通过吸盘（5-3）吸附的作用，使半成品陶瓷（5-2）固定在托台（5-1）中心轴线，托台（5-1）处于内啮合旋转导轨（1-1）中心，画笔（4-2）按大小尺寸放置在画笔架（4-1）上，画笔（4-2）后端带有铁盘（4-3），能够与电磁铁（3-19）进行吸附；（2）画笔的抓取运动基板（1-3）上的伺服电机（1-4）驱动基板（1-3）沿着内啮合旋转导轨（1-1）中心轴线进行环转运动，靠近画笔架（4-1）后停止，随后基板（1-3）上的机械臂组件（2）通过末端旋转圆盘（2-7）将夹爪中心（3-1）带动到需抓取画笔（4-2）的正上方，夹爪中心（3-1）向下运动并且球铰机构末端电磁铁（3-19）通电，使电磁铁（3-19）与画笔（4-2）后端铁盘（4-3）进行吸附，通过伺服阀（6-5）、电磁换向阀二（6-11）进行通电从而使柔性手指一（3-14）内腔充气，发生弯曲变形，柔性手指二（3-15）、柔性手指三（3-16）的控制方法与柔性手指一（3-14）相同；柔性手指一（3-14）、柔性手指二（3-15）、柔性手指三（3-16）可以分别实现单独控制从而实现三者内部气压的差异化，弯曲形成笼型柔性夹爪对画笔（4-2）中段进行抓取，画笔（4-2）的后端与中段两点固定，实现笼型柔性夹爪对画笔（4-2）的抓取动作，然后抬起机械臂组件（2）的末端旋转圆盘（2-7），完成画笔（4-2）的抓取运动；（3）半成品陶瓷的上釉运动抓取画笔（4-2）后通过编译程序实现电机座（2-1）内部电机驱动旋转底盘（2-2）进行旋转运动，大臂电机（2-3）的电机轴带动大臂（2-4）做摆动运动，大臂（2-4）末端通过螺栓固定有小臂电机（2-5），小臂电机（2-5）的电机轴带动小臂（2-6）进行摆动，小臂（2-6）内部电机驱动末端旋转圆盘（2-7）实现沿末端旋转圆盘（2-7）中心轴线的旋转，从而实现柔性夹爪中心（3-1）绕自身的旋转，配合基板（1-3）沿内啮合旋转导轨（1-1）中心轴线的圆周运动实现半成品陶瓷（5-2）上釉运动，在上釉过程中，可以对柔性手指一（3-14）、柔性手指二（3-15）、柔性手指三（3-16）内部腔体气压进行分别控制，实现姿态偏角可变的笼型柔性夹爪，从而对笔接触面进行调节，使上釉过程具有更好的柔顺性；（4）柔性手指的微调控制策略控制器接收压力传感器二（6-10）检测的气压信号是否与所设定值偏差，如有偏差，控制器内部计算偏差并发送电信号给电磁换向阀二（6-11），从而控制电磁换向阀二（6-11）的开度大小实现对柔性手指一（3-14）内腔压力的负反馈调节控制，最终使柔性手指一（3-14）压力达到所设定值并保持稳定。当柔性夹爪组件（3）抓取的画笔（4-2）需要微调时，编译程序使柔性手指一（3-14）的气压给定值降低，柔性手指二（3-15）、柔性手指三（3-16）的气压给定值升高，可以实现所抓取画笔（4-2）笔尖向柔性手指一（3-14）方向进行空间姿态的偏转，同理可以实现画笔（4-2）笔尖向柔性手指二（3-15）和柔性手指三（3-16）方向进行空间姿态的偏转，更进一步的，可以通过对柔性手指一（3-14）、柔性手指二（3-15）和柔性手指三（3-16）内部气压的差异化调整，使柔性夹爪组件（3）形成一个以夹爪中心（3-1）中心为原点的笼型柔性夹爪，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，画笔（4-2）后端固定，通过调整笼型柔性夹爪的气压差异化可实现画笔（4-2）中段的运动，进而实现画笔（4-2）空间姿态的任意偏转，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，进而模拟人手手腕可自由旋转的灵活上釉操作，实现画笔（4-2）上釉过程中的撇、抹、勾、点等更加精细的操作；（5）画笔的放开运动画笔（4-2）的放开运动为画笔（4-2）抓取运动的逆运动，首先通过基板（1-3）沿内啮合旋转导轨（1-1）中心轴线进行环转运动使机械臂组件（2）靠近画笔架（4-1），通过编译程序使机械臂组件（2）上的末端旋转圆盘（2-7）带动柔性夹爪组件（3），将画笔（4-2）带动到画笔槽上方，夹爪中心（3-1）向下运动后使球铰机构末端电磁铁（3-19）断电，使电磁铁（3-19）与画笔（4-2）后端铁盘（4-3）分离，柔性手指一（3-14）内腔通过真空发生器一（6-8）和电磁换向阀一（6-7）控制抽气，使其发生变形，柔性手指二（3-15）和柔性手指三（3-16）的控制方法与柔性手指一（3-14）相同，三者都进行抽气可以放开画笔（4-2）中段，进而将画笔（4-2）放置到画笔槽上，然后抬起夹爪中心（3-1），完成画笔（4-2）的放开运动。 2.根据权利要求1所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，其特征在于：内啮合旋转轨道组件（1）由内啮合旋转导轨（1-1）、导轨卡轮一（1-2）、基板（1-3）、伺服电机（1-4）、驱动轴（1-5）、驱动齿轮（1-6）、导轨卡轮二（1-7）、导轨卡轮三（1-8）和导轨卡轮四（1-9）组成,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，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,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，机械臂组件（2）由电机座（2-1）、旋转底盘（2-2）、大臂电机（2-3）、大臂（2-4）、小臂电机（2-5）、小臂（2-6）、末端旋转圆盘（2-7）组成，电机座（2-1）通过螺栓固定在基板（1-3）上，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，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，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，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。 3.根据权利要求1所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，其特征在于：柔性夹爪组件（3）由夹爪中心（3-1）、支撑杆一（3-2）、支撑杆二（3-3）、支撑杆三（3-4）、活动杆一（3-5）、活动杆二（3-6）、活动杆三（3-7）、固定块一（3-8）、固定块二（3-9）、固定块三（3-10）、挡板一（3-11）、挡板二（3-12）、挡板三（3-13）、柔性手指一（3-14）、柔性手指二（3-15）、柔性手指三（3-16）、球铰固定杆（3-17）、球铰活动杆（3-18）和电磁铁（3-19）组成，支撑杆一（3-2）通过螺栓连接固定在夹爪中心（3-1）上，活动杆一（3-5）套接在支撑杆一（3-2）内，固定块一（3-8）焊接在活动杆一（3-5）末端，挡板一（3-11）通过螺栓连接固定在固定块一（3-8）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，柔性手指二（3-15）和柔性手指三（3-16）的结构和安装与柔性手指一（3-14）相同，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）。 4.根据权利要求1所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，其特征在于：画笔组件（4）由画笔架（4-1）、画笔（4-2）和铁盘（4-3）组成，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），托台组件（5）由托台（5-1）、半成品陶瓷（5-2）和吸盘（5-3）组成，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。 5.根据权利要求1所述的一种基于柔性夹爪的半成品陶瓷上釉装置，其特征在于：电气控制回路（6）由空气压缩机（6-1）、空气过滤器（6-2）、减压阀（6-3）、油雾器（6-4）、伺服阀（6-5）、压力传感器一（6-6）、电磁换向阀一（6-7）、真空发生器一（6-8）、消音器一（6-9）、压力传感器二（6-10）、电磁换向阀二（6-11）、流量传感器（6-12）、压力传感器三（6-13）、电磁换向阀三（6-14）、电磁换向阀四（6-15）、真空发生器二（6-16）和消音器二（6-17）组成。
所属类别：	发明专利