一种喷釉转位工作台

1.本发明涉及喷釉装置领域，更具体的，涉及一种喷釉转位工作台。


背景技术：

2.传统的陶瓷生产制造过程中中，喷釉是其中一个重要的环节。现有的生产过程中喷釉环节通常是由工人人工完成，但是由于釉料颗粒较大，并且带有较强的腐蚀性，因此施工环境都很恶劣，对生产工人的身体危害很大。为了减轻对工人身体的危害，部分企业开始使用工业机器人来进行辅助喷涂，但是目前的工业机器人只能进行简单的运动动作，在面对一些形状较为复杂的制品，如坐便器、洗手盆、浴缸或工艺品，置于固定的工作位置上时，由于工业机器人的运动空间限制，并不能这些陶瓷制品的复杂曲面进行均匀喷釉。为了使陶瓷制品各个面保持良好的效果，只能加大喷釉量，但这样一来使得陶瓷制品的单件用釉量增加，提高了生产成本。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中喷釉不均且喷釉用量大的缺陷，本发明提供了一种喷釉转位工作台，其能够让陶瓷制品旋转起来各个面充分接受喷釉，解决喷釉不均匀以及用釉量大的缺陷。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明提供了一种喷釉转位工作台，包括原动机、传动装置以及转台，转台通过传动装置连接于原动机上，传动装置包括第一减速机、底架以及水平架，底架固定于水平架的底部的中心处，水平架的两端均设置有转台，第一减速机的输入端与原动机的动力输入端连接，第一减速机的动力输出端与底架连接。
6.在本发明较佳的技术方案中，所述原动机配置为第一伺服电机。
7.在本发明较佳的技术方案中，所述转台包括第二伺服电机、第二减速机以及转盘，第二减速机固定于所述水平架的底部，第二伺服电机固定于第二减速机的底部，第二伺服电机的动力输出端与第二减速机的动力输出端连接，转盘固定于第二减速机的动力输出轴上。
8.在本发明较佳的技术方案中，所述第二减速机的动力输出轴贯穿水平架延伸至水平架的上方，第二减速电机的动力输出轴上套设有轴承，轴承固定于水平架上。
9.在本发明较佳的技术方案中，所述水平架包括支撑框、加强杆以及台座，两个以上加强杆固定于支撑框内，支撑框内部的两端均固定有台座，所述轴承固定于台座上。
10.在本发明较佳的技术方案中，所述第二减速机与所述转盘之间通过第二法兰连接。
11.在本发明较佳的技术方案中，所述第一减速机与所述底架之间通过第一法兰连接。
12.在本发明较佳的技术方案中，所述第一减速机的外部固定有固定架，固定架的侧
边开设有安装孔。
13.本发明的有益效果为：
14.本发明提供的一种喷釉转位工作台，放置到转台上的陶瓷被带动进行多角度的旋转，使陶瓷制品的各个角度能够充分地接受喷釉，喷釉更加均匀，既能够节省釉料的使用，也使陶瓷制品能够获得更好的喷釉效果。同时也替代了传统的人工喷釉，避免工人喷釉施工伤害身体。
附图说明
15.图1是本发明具体实施方式提供的一种喷釉转位工作台的结构示意图；
16.图2是图1中水平架的俯视结构意图；
17.图3是图2中水平架的受力分析图；
18.图4是图2中水平架的支撑板的剪力与弯矩分析图；
19.图5是图2中水平架的中心部分剖视图；
20.图6是图2中水平架挠度、转角图。
21.图中：
22.11-第一伺服电机，12-第一减速机，13-第一法兰，2-水平架，21-加强杆，22-台座，31-第二伺服电机，32-第二减速机，33-第二法兰，34-转盘。
具体实施方式
23.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
24.如图1-2所示，实施例中提供了一种喷釉转位工作台，包括原动机、传动装置以及转台，转台通过传动装置连接于原动机上，传动装置包括第一减速机12、底架以及水平架2，底架固定于水平架2的底部的中心处，水平架2的两端均设置有转台，第一减速机12的输入端与原动机的动力输入端连接，第一减速机12的动力输出端与底架连接。
25.在进行加工的过程中，胚料首先由外部的入料流水线连接，由入料流水线带着要输入加工的胚料运送，直到胚料来到入料流水线的边缘，然后由外部的推入机构推入到一侧的转台，同时转台上设置有销钉对胚料进行加固固定，让胚料在后续的喷釉旋转过程中更加稳定，避免胚料移位。随后转台带着配料旋转，外部的喷釉部件将釉料喷向胚料，使胚料的各个位置都能充分地接受到釉料，釉料的喷涂更加均匀，使胚料的上釉效果更好。该胚料喷釉完成后，原动机启动，原动机将动力传输到第一减速机12，第一减速机12通过底架带动水平架2转动，水平架2上的转台转动180
°
，载着完成喷釉的胚料的转台转动180
°
到另一端的出料流水线上，而原本该位置上的转台转动到与入料流水线相邻的位置。在出料流水线的一侧设置有推出机构，推出机构将胚料从转台推到出料流水线上，由出料流水线带走。其中推入机构与推出机构均可实现向上90度摆臂，避免胚料与推杆干涉。入料流水线上一侧的推入机构将新的胚料推上转台，通过这样的设置，使转台旋转转动实现胚料的自动上料与下料，并且胚料在转台上能够进行旋转，充分受釉，得到良好的成品。
26.进一步地，所述原动机配置为第一伺服电机11。
27.单边主要负载组成为：胚料 转台 伺服电机，在本技术的一个实施例中，已知胚料为50kg，转台为12kg，第二减速机32为13kg，第二伺服电机31为5.5kg，则单边负载m1＝
80.5kg
28.初定支撑架为m2＝45kg，则二级负载
29.m＝m1×
2 m2＝206kg
30.给定工况为分度盘定位角度θ＝180
°
，定位时间t＝2s，加减速时间比为a＝10％，初定减速机减速比为i＝40，减速机效率ηg＝0.85
31.确定加减速时间
32.加减速时间由公式(3-1)得t0＝0.2s
33.第一减速机12输出轴角加速度由公式(3-2)得βg＝8.72667rad/s234.第一减速机12输出轴最大转速由公式(3-3)得n＝16.667rpm
35.第一电机轴角加速度由公式(3-4)得βm＝349.067rad/s236.第一电机输出轴转速由公式(3-5)得nm＝666.667rpm
37.由于负摩擦负载较小，故忽略，即t
l
＝0n.m
38.第一电机轴加速度转矩即克服惯量的转矩。
39.胚料惯量由空心圆柱体计算公式
[0040][0041]
其中e为偏心距
[0042]
则j胚料＝29.375kgm2[0043]
圆盘转动惯量由公式
[0044][0045]
则j圆盘＝7.125kgm2[0046]
设第一减速机12可看作直径为d＝180，高l＝290mm，质量m＝15kg的圆柱体，则由圆柱体惯量计算公式3-15得
[0047]
j第一减速机12＝8.55kgm2[0048]
设伺服电机可看作直径为d＝130，高l＝101mm，质量m＝5.5kg的圆柱体，则由圆柱体惯量计算公式3-15得
[0049]
j电动机＝3.11kgm2[0050]
水平架2中心过中心点，且外形可看作长1800mm宽270mm厚度为60mm质量m＝45kg的矩形，由矩形平面架转动惯量计算公式
[0051][0052]
其中b为矩形长度，h为矩形宽度，数据带入公式得
[0053]
j支撑板＝12.423kgm2[0054]
则第一电机总转动惯量
[0055]j2总
＝(j
胚料
j
圆盘
j
减速机
j
电动机
)
×
2 j
支撑板
ꢀꢀꢀ
(3-17)
[0056]j2总
＝108.743kgm2[0057]
初选电机为安川伺服电机型号为sgm7g-30a，行星减速机为多摩川tb-180-70，其中电机转子转动惯量为jm＝0.0046kgm2，减速机转动惯量为jj＝0.0033kgm2，且给定安全系数s＝1.5。
[0058]
负载折算到电机轴上的惯量由(3-8)得j
lm
＝0.022kgm2[0059]
电机轴加速转矩由公式(3-9)得ts＝21.626n.m
[0060]
必须转矩由公式(3-10)得t＝32.440n.m
[0061]
实效转矩由公式(3-11)得t
rms
＝14.507n.m
[0062]
3.2.7负载与电机惯量比
[0063]
由公式(3-12)得nn＝4.824
[0064]
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
[0065]
伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来。这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。
[0066]
选择伺服电机时，首先要保证伺服电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用伺服电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般的说最大静力矩大的电机，负载力矩大。选择伺服电机时，需要考虑以下几点：转速和编码器分辨率的确认；电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算；计算负载惯量，惯量的匹配。以安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好；再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置；电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。而后三点为电机基本性能，因此主要根据前2项对电机进行选择。
[0067]
许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。对于后两者，必须使用精密的传感器并构成闭环系统，才能实现微量进给。步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。
[0068]
交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能(fft)，可检测出机械的共振点，便于系统调整。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为2000rpm或3000rpm)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋400w交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000rpm仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。
[0069]
综上所述，电机选用交流伺服电机。
[0070]
进一步地，所述转台包括第二伺服电机31、第二减速机32以及转盘34，第二减速机32固定于所述水平架2的底部，第二伺服电机31固定于第二减速机32的底部，第二伺服电机
31的动力输出端与第二减速机32的动力输出端连接，转盘34固定于第二减速机32的动力输出轴上。
[0071]
转台负责单个胚料的转动控制，第二伺服电机31将动力传输给第二减速机32，第二减速机32得到动力旋转起来进而带动转盘34转动，转盘34上设置有相应的定位销，能够对放到转盘34上的胚料进行固定，避免其在转动的过程中发生意外倾倒。本实施例中转盘34为直径500mm的圆形，厚度为10mm，材料使用45钢。其中为了减轻转盘34重量，在保证具有足够强度的情况下对转盘34中部进行镂空，从而达到减轻惯性矩的作用。在转盘34具有多处定位销的安装孔，可以用于对胚料的定位与限位。此处可以在限位自由侧安装传送带，在胚料两侧推入推出装置，实现胚料的自动上下料。
[0072]
进一步地，所述第二减速机32的动力输出轴贯穿水平架2延伸至水平架2的上方，第二减速电机的动力输出轴上套设有轴承，轴承固定于水平架2上。滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高，与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。因此，本实施例中采用滚动轴承来进行引导转动。
[0073]
进一步地，所述水平架2包括支撑框、加强杆21以及台座22，两个以上加强杆21固定于支撑框内，支撑框内部的两端均固定有台座22，所述轴承固定于台座22上。
[0074]
由于水平架2的体积相对较大，且生产批量为小批量，故不用铸造的方法，为了降低大转台的重量和提高材料利用率，选用焊接的方法，材料选用q235a矩形管型材，中间使用同规格加强杆21连接，并在水平架2中间底部焊接10mm厚的铁板，如图2所示。由于水平架2承载工件重量较大，故其结构不仅要满足强度的要求，还要有较强的刚度，以免工作时发生较大的变形，影响正常的工作。查《机械设计手册》得，截面为h
×b×
t＝60
×
30
×
4mm的q235a型钢的截面面积a＝6.147cm3，惯性矩为工x＝24.691cm4，抗弯截面系数为wx＝8.23cm3，屈服强度为σs＝235mpa，弹性模量为200gpa。
[0075]
对水平架2作受力分析如图3所示
[0076]
分析大水平架2受力情况，并画出水平架2受力分析图(图5-4)、剪力图和弯矩图(图5-5)。
[0077]
确定水平架2的约束力，由于水平架2两侧所放工件相同，故
[0078]
fay＝fby＝80.5
×
9.8＝788.9n
[0079]
保持水平架2平衡的水平架2约束力为：
[0080]
fn＝2
×
788.9n＝1577.8n
[0081]
许用应力与屈服极限关系为：
[0082][0083]
设安全因数n＝2，则许用应力为：
[0084][0085]
根据受力图可知，水平架2所受剪力为：
[0086]fa右
＝-f
ay
＝-788.9n
[0087]fa左
＝0
[0088]fb左
＝f
by
＝788.9n
[0089]fb右
＝0
[0090]fc右
＝-f
ay
fn＝788.9n
[0091]
水平架2所受弯矩由公式
[0092]
m＝fx
ꢀꢀꢀ
(5-2)
[0093]
得：
[0094]
ma＝0
[0095]mb左
＝-f
ay
×
(0.75 0.75) fn×
0.75＝0
[0096]mb右
＝0
[0097]mc右
＝-f
ay
×
0.75＝591.68n.m
[0098]
剪力图与弯矩图如4所示
[0099]
由弯矩图可知，水平架2所受弯矩最大为支撑架中心处。
[0100]
求惯性矩，抗弯截面系数，支撑架中间结构为钢管加钢板架构，截面如图5由截面惯性矩公式
[0101][0102]
数据带入公式5-2得其对x轴的惯性矩为：
[0103][0104]
又由矩形截面抗弯截面系数公式
[0105][0106]
得w
x
＝43.302cm3[0107]
又由正应力公式
[0108][0109]
带入数据得，σ
中间
＝13.664mpa，则σ
中间
《[σ]，中间截面处安全。
[0110]
由于板上负载截面不同，对最薄截面进行强度校核。
[0111]
已知最薄截面只有两根方管受力则由公式5-3得
[0112][0113]
由公式5-4得w
min
＝9.41cm3[0114]
由公式5-5得σ1＝62.88mpa，则σ1＜[σ]，最小截面处安全。
[0115]
故水平架2满足强度需求。
[0116]
由转角计算公式
[0117][0118]
可得水平架2转角为
[0119][0120]
由于转角非常小，故可忽略。
[0121]
由挠度计算公式
[0122][0123]
可得水平架2的最大挠度为
[0124][0125]
由于卫生陶瓷喷釉要求精度较低，最大挠度低于3mm即可，故水平架2满足刚度要求。
[0126]
进一步地，所述第二减速机32与所述转盘34之间通过第二法兰33连接。
[0127]
进一步地，所述第一减速机12与所述底架之间通过第一法兰13连接。
[0128]
进一步地，所述第一减速机12的外部固定有固定架，固定架的侧边开设有安装孔。固定架两侧开有直径为150mm的通孔可用于风扇的安装，便于减速机与伺服电机散热。固定架下部四周留有m14的螺纹孔可用于安装配重块，在不造成干涉的情况下增加固定架底部的稳定性。
[0129]
本实施例的其它技术采用现有技术。
[0130]
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。