本发明涉及一种基于协作机器人的陶瓷原始胚体全自动喷釉的设备，包括：载物台，其上搭载有工件；喷釉机组件，包括对工件喷釉的喷釉机构，用于供料的多工位旋转供料机构，以及用于釉粉循环的釉粉处理机构；其中，多工位旋转供料机构包括定位机构，定位机构包括依次动作的程序定位器和机械定位器，并分别进行粗定位和精定位；运输组件，将载物台沿第一方向运输；协作机器人组件，临近运输组件设置，包括固定设置的主体和其上连接的若干条手臂，用于工件的转运。解决人员高强度重复动作，该发明可以做到一个人监管三台设备，对比现在市场上的三台设备需要六个人监管，可以极大节省企业的用工成本。
一种基于协作机器人的陶瓷原始胚体全自动喷釉的设备
技术领域
[0001] 本发明涉及喷釉设备技术领域，特别涉及一种基于协作机器人的陶瓷原始胚体全自动喷釉的设备。
背景技术
[0002] 市面现有的陶瓷全自动喷釉设备均采用循环输送线配套喷釉腔体，需要最少两个人配合，一个上料一个下料码垛，设备普遍存在占地空间大，人员要求多，设备喷釉不均匀且设备成本高等问题。
[0003] 市面上现有的多工位喷釉机，参考申请号为CN107322771A的发明专利，由于转盘设计的局限性，供料台安装后做不到等高，旋转时工位停止全靠接近开关，停止位置精度差，且在釉粉排放时没有考虑釉粉的回收，导致能源浪费。
[0004] 此外，需要进行喷釉的诸如陶瓷等工件因存在易碎、易倾倒的特点无法直接由输送带输送，需要放置于诸如板、盒等载物台里。而载物台仅通过其与输送线摩擦力被输送前进，一定程度上存在因工人摆放和载物台与输送线滑动造成的工件运动与输送带不同步的现象，造成工件位置不确定。又因为现有技术中的机器人组件在夹取工件时，其手臂的夹持端通常仅根据程序设定的笛卡尔坐标系中的固定坐标点对工件进行夹取或下放。因此，此种手臂夹取的定位方式难以实现对位置不确定的工件的夹取，极易在夹取时损坏工件。
发明内容
[0005] 本发明目的是：提供一种基于协作机器人的陶瓷原始胚体全自动喷釉的设备，以解决现有技术中转盘停止位置精度差，和釉粉排放时没有考虑釉粉的回收，以及手臂夹取时无法精确定位工件的问题。
[0006] 本发明的技术方案是：一种基于协作机器人的陶瓷原始胚体全自动喷釉的设备，包括：
[0007] 载物台，其上搭载有工件；
[0008] 喷釉机组件，包括对工件喷釉的喷釉机构，用于供料的多工位旋转供料机构，以及用于釉粉循环的釉粉处理机构；其中，所述多工位旋转供料机构包括供料底座和其上转动设置的转盘以及定位机构，所述转盘通过第一驱动机构驱动其围绕自身的轴线旋转；所述定位机构包括依次动作的程序定位器和机械定位器，并分别对转盘进行粗定位和精定位；
[0009] 运输组件，将载物台沿第一方向运输；
[0010] 协作机器人组件，邻近运输组件设置，包括固定设置的主体和其上连接的若干条手臂，用于工件的转运；并通过预设的调整方法控制手臂于笛卡尔坐标系中的偏移量，便于工件转运，同时避免多个工件之间产生干涉；
[0011] 其中，所述机械定位器包括定位块和驱动定位块运动的第三驱动机构，所述定位块上设置有导向槽，所述导向槽设置为V型，所述转盘下方固定有定位轴，所述第三驱动机构驱动导向槽与定位轴相抵，限制转盘转动。
[0012] 优选的，所述转盘上表面围绕其轴线均匀固定有多个供料台，多个所述供料台通过第二驱动机构驱动其围绕自身轴线均沿同一方向旋转；
[0013] 所述运输组件包括设置于中段的动力运输机构，所述动力运输机构首尾两端分别设置有上板推料机构和下板推料机构；
[0014] 所述协作机器人组件包括临近动力运输机构设置的主体，所述手臂夹持端设置有夹持器，所述手臂设置为两条，包括左臂和右臂，所述左臂将工件自动力运输机构转运至多工位旋转供料机构，所述右臂将工件自多工位旋转供料机构转运至动力运输机构。
[0015] 优选的，所述第一驱动机构设置为第二电机，所述第二驱动机构设置为第一电机，所述第三驱动机构设置为第一气缸；
[0016] 所述程序定位器受控于PLC，用于控制第二电机启停；所述机械定位器设置于供料底座上，所述机械定位器设置有提供导向作用的导轨滑块机构；当所述第二电机在程序定位器的控制下停止时，所述第一气缸驱动导向槽与定位轴相抵，限制转盘转动，从而使供料台停止于预设的空间位置。
[0017] 优选的，所述左臂依次将多个工件自动力运输机构转运至多工位旋转供料机构时，通过设置于左臂夹持端的第一偏移控制器，并使用如下调整方法得出工件中心位置，并调整左臂夹持端夹取时于笛卡尔坐标系中所处的空间位置，使所述左臂夹持端准确夹持待转运工件；
[0018] 设定如下参数：
[0019] 产品直径D；
[0020] X轴感应器光点到夹持器中心距离 d1=D/2；
[0021] Y轴感应器光点到夹持器中心距离 d2=D/2；
[0022] 夹持器中心向产品逼近X轴运动距离X1；
[0023] 夹持器中心向产品逼近Y轴运动距离Y1.Y2；
[0024] 夹持器中心向产品逼近X轴偏移距离△X；
[0025] 夹持器中心向产品逼近Y轴偏移距离△Y；
[0026] λ1X为X轴偏移检测感应器的当前波长；
[0027] λ2X为X轴偏移检测温补光电的当前波长；
[0028] λ10X为X轴偏移检测感应器的初始波长；
[0029] λ20X为X轴偏移检测温补光电的初始波长；
[0030] K1为X轴偏移检测感应器传感器系数；
[0031] λ1Y为Y轴偏移检测感应器的当前波长；
[0032] λ2Y为Y轴偏移检测温补光电的当前波长；
[0033] λ10Y为Y轴偏移检测的初始波长；
[0034] λ20Y为Y轴偏移检测温补光电的初始波长；
[0035] K2为Y轴偏移检测感应器传感器系数；
[0036] 默认夹持器坐标原点O（0.0）；
[0037] 其中，所述X轴平行于第一方向，所述工件中心位置，即左臂夹持端调整后夹取时的空间位置（X.Y）通过如下公式得出：
[0038] X=△X+X1
[0039] =K1[(λ1X‑λ10X)‑(λ2X‑λ20X)]+X1；
[0040] Y=△Y+Y1‑Y2
[0041] =K2[(λ1Y‑λ10Y)‑(λ2Y‑λ20Y)]+Y1‑Y2+d2。
[0042] 优选的，所述右臂依次将多个工件自多工位旋转供料机构转运至动力运输机构时，通过设置于右臂夹持端的第二偏移控制器，并使用如下调整方法调整右臂夹持端于笛卡尔坐标系中相对相邻工件中心的第一方向的偏移量，使相邻所述工件之间保持预设的间隙；
[0043] 设定如下参数：
[0044] λ1为测位移光电的当前波长；
[0045] λ2为温补光电的当前波长；
[0046] λ10为测位移光电的初始波长；
[0047] λ20为温补光电的初始波长；
[0048] K为传感器系数；
[0049] ΔL为右臂于第一方向的偏移量；
[0050] 其中，所述ΔL通过如下公式得出；
[0051] 所述ΔL=K[(λ1‑λ10)‑(λ2‑λ20)]。
[0052] 优选的，所述釉粉处理机构采用水粉分离的处理方式，包括第一釉仓和第二釉仓；
[0053] 所述第一釉仓中的釉水通过第一循环机构循环利用，釉粉通过第二循环机构循环利用；所述第二釉仓的釉水通过第三循环机构循环利用。
[0054] 优选的，所述第一循环机构包括第一釉桶，以及连接釉桶的水幕管，驱动釉水于第一釉仓、釉桶和水幕管中流动的第一水泵；
[0055] 所述第二循环机构包括一端与第一釉仓对应设置的排釉软管，用于驱动第一釉仓中釉粉运动的风机；所述排釉软管另一端连通回收腔体，所述回收腔体与排釉软管接通处设置有载水抽斗，所述载水抽斗底端设置有滤筒；
[0056] 所述第三循环机构包括第二釉桶，和泵将第二釉仓的釉水抽取到第二釉桶的第二水泵。
[0057] 优选的，所述动力运输机构包括链条滚筒线以及设置于链条滚筒线中段的皮带输送线，所述链条滚筒线用于将载物台沿第一方向输送，所述皮带输送线用于调整工件于第一方向的行进距离；
[0058] 所述上板推料机构和下板推料机构分别包括第一滚筒组和第二滚筒组，所述第一滚筒组和第二滚筒组均通过第五驱动机构直接作用于载物台，使其自第一滚筒组进入链条滚筒线或脱离链条滚筒线进入第二滚筒组。
[0059] 优选的，所述第五驱动机构设置为第二气缸；所述第一滚筒组和第二滚筒组均沿与第一方向垂直的第二方向设置，且均与链条滚筒线处于同一水平面内。
[0060] 与现有技术相比，本发明的优点是：
[0061] （1）解决人员高强度重复动作，该发明可以做到一个人监管三台设备，对比现在市场上的三台设备需要六个人监管，可以极大节省企业的用工成本。
[0062] （2）本发明的定位机构采用程序定位和机械定位两种不同的方式，在接近开关通过PLC将供料台定位后，定位块上开设的V形槽与供料台下方的定位轴相抵，使得定位更加准确。防止在第二电机停止后，因惯性导致的转盘的继续转动，进而导致胚体无法准确放置于供料台上，出现漆面不均匀甚至胚体从供料台上掉落，造成人员设备受到伤害的生产事故。
[0063] （3）通过设置第一偏移控制器，使得左臂可以精确定位并夹取皮带输送线上的工件，避免因夹取不当造成夹持器对工件造成损伤或者夹持不稳导致工件脱落，极大程度降低了工件的废品率。同时，如此设置，也允许工人将工件放入载物台时，不必使工件排列过于整齐，降低了工人的劳动强度，相应增加了工作效率。
[0064] （4）通过设置第二偏移控制器，使得右臂在将多个工件放入皮带输送线时不依赖空间的绝对坐标，而通过光电传感器检测前一个工件的坐标，加入工件直径和间距的补偿得到一个空间坐标系的相对坐标。确保工件处于位置不固定的载物台中，前后工件之间仍能留有固定的间隙，避免工件之间的擦碰，从而影响成品质量。
[0065] （5）设置有釉水处理机构，实现了釉水和釉粉的回收利用，减少浪费。
[0066] （6）在链条滚筒线中段设置独立运行的皮带输送线，使得进入皮带输送线上的工件可调整其沿第一方向的距离，降低了手臂的抓取难度，提高了工作效率。
附图说明
[0067] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述：
[0068] 图1为本发明所述的一种基于协作机器人的工件全自动喷釉的设备的结构示意图；
[0069] 图2为本发明所述协作机器人组件结构示意图；
[0070] 图3为本发明所述运输组件的轴测图；
[0071] 图4为本发明所述釉粉处理机构的轴测图；
[0072] 图5为本发明所述多工位旋转供料机构的示意图；
[0073] 图6为本发明所述机械定位机构的放大图；
[0074] 图7为本发明所述皮带输送线的局部俯视图；
[0075] 其中：
[0076] 11、载物台，12、陶瓷胚体，
[0077] 喷釉机组件，21、喷釉机构，22、多工位旋转供料机构，221、供料底座，222、转盘，223、第二电机，224、供料台，225、定位机构，2251、接近开关，2252、定位块，2253、定位轴，[0078] 运输组件，31、动力运输机构，311、链条滚筒线，312、皮带输送线，32、上板推料机构，33、下板推料机构，
[0079] 协作机器人组件，41、左臂，42、右臂，43、主体，44、夹持器，
[0080] 釉粉处理机构，51、第一釉仓，52、第二釉仓，53、第一循环机构，532、水幕管，533、第一水泵，54、第二循环机构，541、排釉软管，542、载水抽斗，543、滤筒，544、回收腔体；
[0081] 对射光电检测器。实施方式
[0082] 下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
[0083] 如图1所示，一种基于协作机器人的陶瓷原始胚体全自动喷釉的设备，包括载物台11，其上搭载有陶瓷胚体12。喷釉机组件2，包括对陶瓷胚体12喷釉的喷釉机构21，用于供料的多工位旋转供料机构22，以及用于釉粉循环的釉粉处理机构5。运输组件3，将载物台11沿第一方向运输。协作机器人组件4，临近运输组件3设置，包括固定设置的主体43和其上连接的手臂，手臂用于陶瓷胚体12的转运，并通过预设的调整方法控制手臂于笛卡尔坐标系中的偏移量，便于工件转运同时避免多个工件之间产生干涉。
[0084] 如图2所示，协作机器人组件4包括临近动力运输机构31设置的主体43，手臂夹持端设置有夹持器44，用于夹持陶瓷胚体12，手臂设置为两条，包括左臂41和右臂42，左臂41将陶瓷胚体12自动力运输机构31中的皮带输送线312转运至多工位旋转供料机构22，右臂42将陶瓷胚体12自多工位旋转供料机构22转运至动力运输机构31中的皮带输送线312。
[0085] 左臂41依次将多个陶瓷胚体12自动力运输机构31转运至多工位旋转供料机构22时，通过设置于左臂41夹持端的第一偏移控制器，并使用如下调整方法调整左臂41夹持端夹取陶瓷胚体12时于笛卡尔坐标系中所处的空间位置，使所述左臂41夹持端准确夹持待转运的陶瓷胚体12。
[0086] 具体的调整方法如图7所示，第一偏移控制器包括垂直于第一方向设置于皮带输送线312上的对射光电检测器6，以及设置于左臂41的X轴偏移检测感应器和Y轴偏移检测感应器。陶瓷胚体12搭载于载物台11上，对射光电检测器6检测到载物台11上最前端的陶瓷胚体12时，皮带输送线312停止运行，左臂41朝载物台11中心位置向需取的陶瓷胚体12靠近，通过X轴偏移检测感应器检测到陶瓷胚体12右侧边缘，通过Y轴检测感应器检测陶瓷胚体12下侧边缘（当陶瓷胚体12运行过来时，Y轴检测感应器有信号时，夹持器44向内侧运动Y1距离至无信号，然后再向外侧运动Y2距离至有信号，当陶瓷胚体12运行过来时，Y轴检测感应器无信号，夹持器44向外侧运动Y2），通过如下公式算出陶瓷胚体12的中心位置（X.Y），并控制左臂41下降夹持器44夹取陶瓷胚体12转运到多工位旋转供料机构22：
[0087] X=△X+X1
[0088] =K1[(λ1X‑λ10X)‑(λ2X‑λ20X)]+X1；
[0089] Y=△Y+Y1‑Y2
[0090] =K2[(λ1Y‑λ10Y)‑(λ2Y‑λ20Y)]+Y1‑Y2+d2。
[0091] 其中：
[0092] 设定X轴平行于第一方向，相应的Y轴垂直于第一方向；
[0093] D为产品直径；
[0094] X轴感应器光点到夹持器中心距离 d1=D/2；
[0095] Y轴感应器光点到夹持器中心距离 d2=D/2；
[0096] 夹持器中心向产品逼近X轴运动距离X1；
[0097] 夹持器中心向产品逼近Y轴运动距离Y1.Y2；
[0098] 夹持器中心向产品逼近X轴偏移距离△X；
[0099] 夹持器中心向产品逼近Y轴偏移距离△Y；
[0100] λ1X为X轴偏移检测感应器的当前波长，单位为μm；
[0101] λ2X为X轴偏移检测温补光电的当前波长，单位为μm；
[0102] λ10X为X轴偏移检测感应器的初始波长，单位为μm；
[0103] λ20X为X轴偏移检测温补光电的初始波长，单位为μm；
[0104] K1为X轴偏移检测感应器传感器系数，单位为mm/μm；
[0105] λ1Y为Y轴偏移检测感应器的当前波长，单位为μm；
[0106] λ2Y为Y轴偏移检测温补光电的当前波长，单位为μm；
[0107] λ10Y为Y轴偏移检测的初始波长，单位为μm；
[0108] λ20Y为Y轴偏移检测温补光电的初始波长，单位为μm；
[0109] K2为Y轴偏移检测感应器传感器系数，单位为mm/μm；
[0110] 默认夹持器44的坐标原点O（0.0）。
[0111] 右臂42依次将多个陶瓷胚体12自多工位旋转供料机构22转运至动力运输机构31时，通过设置于右臂42夹持端的第二偏移控制器，并通过如下调整方法调整偏移控制器中心距与被测物偏移公式控制右臂42于第一方向的偏移量，使相邻陶瓷胚体12之间保持预设的间隙。
[0112] 具体的调整方法如下，第二偏移控制器设置为光电传感器。光电传感器检测到已放置在载物台11上的陶瓷胚体12时，传感器信号输入到PLC，PLC控制右臂42停止当前运行模式，并驱使右臂42沿与第一方向相反的方向运行，运行距离根据如下公式确定：
[0113] ΔL=K[(λ1‑λ10)‑(λ2‑λ20)]；
[0114] 其中λ1为测位移光电的当前波长，单位为μm；
[0115] 其中λ2为温补光电的当前波长，单位为μm；
[0116] 其中λ10为测位移光电的初始波长，单位为μm；
[0117] 其中λ20为温补光电的初始波长，单位为μm；
[0118] 其中K为传感器系数，单位为mm/μm。
[0119] 如图3所示，运输组件3包括设置于中段的动力运输机构31，动力运输机构31首尾两端分别设置有上板推料机构32和下板推料机构33。其中，动力运输机构31包括链条滚筒线311以及设置于链条滚筒线311中段的皮带输送线312，所述链条滚筒线311用于将载物台11沿第一方向输送，所述皮带输送线312上设置有一组对射感应器用于控制皮带输送线312的启停，使载物台11精准处于手臂夹取点位。为保证设备精度，皮带输送线312中段设置有一组可调光电用于检测右臂42下料位置陶瓷胚体12有无。
[0120] 上板推料机构32包括第一滚筒组，用于盛放等待运输的陶瓷胚体12，下板推料机构33包括第二滚筒组，用来储存加工完成的陶瓷胚体12。第一滚筒组和第二滚筒组均沿与第一方向垂直的第二方向设置，且与链条滚筒线311处于同一水平面内。上板推料机构32通过第二气缸直接作用于载物台11，使其从第一滚筒组进入链条滚筒线311。下板推料机构33通过第二气缸直接作用于载物台11，使其脱离链条滚筒线311进入第二滚筒组。
[0121] 如图5和图6所示，多工位旋转供料机构22包括供料底座221和其上转动设置的转盘222，转盘222通过第二电机223驱动其围绕转盘222的轴线旋转。转盘222上表面围绕其轴线均匀固定有四个供料台224，四个供料台224通过第一电机驱动其围绕自身轴线均沿顺时针旋转。多工位旋转供料机构22包括定位机构225，定位机构225包括程序定位器和机械定位器。
[0122] 其中，程序定位器采用接近开关2251，并受控于PLC，用于控制第二电机223启停，实现供料台224的粗定位。机械定位器设置于供料底座221上，包括定位块2252和驱动定位块2252运动的第一气缸，以及提供导向作用的导轨滑块机构，其中，定位块2252固定于导轨滑块机构中的滑块上。当第二电机223在接近开关2251的控制下停止时，第一气缸驱动定位块2252与转盘222相抵，限制转盘222的惯性转动，从而使供料台224停止于预设的空间位置。其中，定位块2252上设置有导向槽，导向槽设置为V型，导向槽在第一气缸的驱动下与转盘222下方固定的定位轴2253相抵，实现供料台224的精确定位。
[0123] 如图4所示，釉粉处理机构5采用水粉分离的处理方式，包括第一釉仓51和第二釉仓52。喷釉后的釉水会存在于第一釉液仓及第二釉液仓中。
[0124] 第一釉仓51中的釉水通过第一循环机构53循环利用，釉粉通过第二循环机构54循环利用。第二釉仓52的釉水通过第三循环机构循环利用。其中，第一循环机构53包括第一釉桶，以及连接釉桶的水幕管532，驱动釉水于第一釉仓51、釉桶和水幕管532中流动的第一水泵533。第二循环机构54包括一端与第一釉仓51对应设置的排釉软管541，用于驱动第一釉仓51中釉粉运动的风机；排釉软管541另一端连通回收腔体544，回收腔体544与排釉软管541接通处设置有载水抽斗542。第三循环机构包括第二釉桶，和泵将第二釉仓52的釉水抽取到第二釉桶的第二水泵。
[0125] 第一釉液仓粉尘部分，通过风机排出经过排釉软管541进入滤筒543，并融入载水抽斗542中。第一釉液仓釉水部分，通过第一水泵533抽到第一釉桶中，然后通过水幕管532循环。
[0126] 第二釉液仓中的釉水通过出釉槽回到第二釉桶中，经过第二水泵循环利用釉水。
[0127] 工作时：
[0128] 如图3所示，人工将满载陶瓷胚体12的载物台11放到第一滚筒组上，第二气缸动作将满载陶瓷胚体12的载物台11推到链条滚筒线311上，并输送至皮带输送线312上。
[0129] 左臂41夹持端下降并夹抱陶瓷胚体12后，左臂41上升将陶瓷胚体12夹持运行到供料台224的第一工位上方，左臂41下降，将陶瓷胚体12放至第一工位后，左臂41上升回到初始位置。此时，喷釉机构21开始对陶瓷胚体12进行喷釉。
[0130] 转盘222进行90度旋转，同时左臂41重复夹取陶瓷胚体12，并将该步骤重复四次。同时，右臂42下降夹持喷釉后陶瓷胚体12，并放到载物台11上。
[0131] 载物台11运行至第一滚筒组末端后，第二气缸运作将满载陶瓷胚体12的载物台11推至第三滚筒组上表面，进行存放。
[0132] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
