CN103252458A - 一种全自动无模砂型制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无模砂型制造系统，尤其是涉及一种全自动无模砂型制造系统，包括供砂装置、过渡装置、称量装置、混合装置、铺砂装置、扫描装置，过渡装置、称量装置和混合装置与机架连接，供砂装置与过渡装置连接，称量装置设置在过渡装置的下方，混合装置设置在称量装置的下方，铺砂装置设置在所述混合装置的下方。该系统还包括供砂控制单元、称砂控制单元、混砂控制单元、铺砂控制单元和扫描控制单元。本发明解决了现有技术存在的需要人工进行称砂、搅拌砂粒、混合催化剂、将砂粒下放到载砂机构以及铺砂不够均匀的问题，实现对无模砂型制造的全自动一体化控制，可以有效提高工作效率和工作质量。

Description

一种全自动无模砂型制造系统

技术领域

本发明涉及一种无模砂型制造系统，尤其是涉及一种全自动无模砂型制造系统。

背景技术

无模砂型制造技术是近年来随着计算机和自动控制技术在铸造领域的应用而迅速发展起来的砂型制造技术。与传统的砂型制造技术相比，无模砂型制造技术在砂型（包括型芯）的制造方面具有速度快、精度高、成本低的优点。然而，现有的无模砂型制造技术也存在一些不足。其不足在于：撒砂机构工作之前，需要操作者先称量定量的砂粒，利用搅拌设备，用人工搅拌的方法搅拌砂粒，然后在搅拌砂粒的同时也需要人工加入催化剂，最后用人工的方法将搅拌好的砂粒下放到载砂机构内，并使砂粒在载砂腔体内均匀分布，在其后进行撒砂时，现有的撒砂机构也存在撒砂不够均匀的问题。由此可见，现有的无模砂型制造技术存在工序较为复杂、控制精度和自动化程度不高的问题，从而严重影响工作效率和产品质量。

发明内容

为解决上述现有技术存在的需要人工进行称砂、搅拌砂粒、混合催化剂、将砂粒下放到载砂机构以及铺砂不够均匀的问题，本发明提供一种全自动无模砂型制造系统，实现对供砂、称砂、搅拌砂粒、混合催化剂、将砂粒下放到载砂机构、铺砂以及扫描的全自动化一体控制，可以大大提高工作效率，具体方案如下：

一种全自动无模砂型制造系统，包括铺砂装置和扫描装置，所述铺砂装置设置在第一移动架上，所述扫描装置设置在第二移动架上，所述第一移动架和第二移动架分别与轨道活动连接，所述轨道与放置砂箱的机座固定连接。该系统还包括供砂装置、过渡装置、称量装置、混合装置和控制系统。过渡装置、称量装置、混合装置与机架连接，供砂装置与过渡装置连接，称量装置设置在过渡装置的下方，混合装置设置在称量装置的下方，铺砂装置设置在所述混合装置的下方。所述的控制系统包括供砂控制单元、称砂控制单元、混砂控制单元、铺砂控制单元和扫描控制单元。

具体地，供砂装置包括储砂罐，在储砂罐上设置进砂口、出砂口、进气管、砂料上限传感器、砂料下限传感器和安全阀，在进砂口处设置气压塞，出砂口通过送砂管与过渡装置连接，进气管与压缩空气供气系统连接，在进气管上设置电磁阀。

过渡装置包括过渡斗、过渡斗封盖和送砂管，过渡斗封盖与送砂管连通，在过渡斗底部设置过渡斗阀门，在过渡斗封盖上设置排气阀，过渡斗通过过渡斗支架与机架连接。

称量装置包括称量斗、称重架和称重传感器，称重传感器设置在称重架和称量斗之间，称重架与机架固定连接，在称量斗底部设置称量斗阀门。

混合装置包括搅拌斗、搅拌斗支架、催化剂储罐和定量输送泵，搅拌斗支架与机架固定连接，在搅拌斗内设置搅拌叶片，搅拌叶片通过第一驱动电机驱动，在搅拌斗下部设置搅拌斗闸门和泻砂导向槽，搅拌斗闸门通过气动机构驱动，搅拌斗通过输液管与催化剂储罐和定量输送泵连接，定量输送泵通过第二驱动电机驱动。

铺砂装置包括载砂机构和撒砂机构，载砂机构包括接砂漏斗、载砂仓、砂粒传感器、送砂轴，在载砂仓的一端上部设置接砂漏斗，在载砂仓的另一端上部设置砂料传感器，送砂轴设置在载砂仓内的下部，送砂轴两端分别通过滚动轴承与载砂仓的两侧面板连接，送砂轴通过第三驱动电机驱动，在载砂仓底部设置载砂仓门，载砂仓门通过气动机构驱动。撒砂机构包括筛砂网和推砂辊，筛砂网设置在载砂仓门下方，推砂辊的两端分别通过滚动轴承与第一移动架两侧的支撑板固定连接，推砂辊通过第四驱动电机驱动，第一移动架通过第五驱动电机驱动；撒砂机构还包括打散轴，打散轴设置在送砂轴的下方，沿载砂仓的长度方向设置，打散轴的两端分别通过滚动轴承与载砂仓的两侧面板连接，打散轴通过第六驱动电机驱动，在打散轴的轴身上均布打散片或打散钉。

进一步地，供砂控制单元包括电磁阀、砂料上限传感器和砂料下限传感器，所述电磁阀、砂料上限传感器和砂料下限传感器通过信号处理电路与PLC控制器连接；当储砂罐内的砂粒下降到砂料下限传感器的位置时，砂料下限传感器向PLC控制器发送信号，然后PLC控制器发送信号至电磁阀，使电磁阀关闭进气孔同时打开放气孔，使罐内压力降低，气压塞下降，储砂罐开始进砂；当储砂罐内的砂粒上升到砂料上限传感器的位置时，砂料上限传感器向PLC控制器发送信号，然后PLC控制器发送信号至电磁阀，使电磁阀打开进气孔同时关闭放气孔，使罐内压力上升，气压塞升起顶住进砂口，储砂罐停止进砂。

称砂控制单元，包括称重传感器、称量斗阀门的控制开关和过渡斗阀门的控制开关，称重传感器、称量斗阀门的控制开关和过渡斗阀门的控制开关通过信号处理电路与PLC控制器连接。当铺砂控制单元检测到需要供砂时，铺砂控制单元发送信号至PLC控制器，然后PLC控制器发送信号至过渡斗阀门的控制开关，使过渡斗阀门打开，下泻砂粒到称量斗中；当称量斗内砂粒的重量达到设定重量值G时，称重传感器发送信号至PLC控制器，然后PLC控制器发送信号至过渡斗阀门的控制开关，使过渡斗阀门关闭，停止向称量斗泻砂，PLC控制器同时发送信号至称量斗阀门的控制开关，使称量斗阀门打开，下泻砂粒到搅拌斗内；当称量斗阀门持续打开时间为T1时，PLC控制器发送信号至称量斗阀门的控制开关，使称量斗阀门关闭；时间T1为5至10秒。

混砂控制单元，包括第一驱动电机、第二驱动电机和气动机构的控制开关，第一驱动电机、第二驱动电机和气动机构的控制开关通过信号处理电路与PLC控制器连接。当称量斗泻砂完毕，称量斗阀门关闭时，称量斗阀门的控制开关发送信号至PLC控制器，然后PLC控制器发送信号至第一驱动电机，使第一驱动电机驱动搅拌叶片搅拌砂粒，同时PLC控制器发送信号至第二驱动电机，使第二驱动电机驱动定量输送泵向搅拌斗内输送设定容积值V的催化剂；当搅拌叶片持续搅拌时间为T2时，PLC控制器发送信号至气动机构的控制开关，使搅拌斗闸门打开，砂料沿泻砂导向槽下泻至铺砂装置；当搅拌叶片持续搅拌时间为T3时，PLC控制器发送信号至第一驱动电机，使搅拌叶片停止搅拌，PLC控制器同时发送信号至气动机构的控制开关，使搅拌斗闸门关闭；所述T3＞T2，当时间T2为10至15秒时，时间T3为15至30秒。

铺砂控制单元包括载砂机构的砂料传感器、第三驱动电机、气动机构的控制开关、气动振动机构的控制开关、第四驱动电机、第五驱动电机和第六驱动电机，砂料传感器、第三驱动电机、气动机构的控制开关、气动振动机构的控制开关、第四驱动电机、第五驱动电机和第六驱动电机通过信号处理电路与PCM控制器连接，PCM控制器通过信号处理电路与PLC控制器连接。

所述催化剂设定容积值V与砂的设定重量值G的关系如下式表示：

V=（0.2%-2%）G/ρ，其中ρ为催化剂的比重（密度），ρ≈1克/毫升。

本发明可实现对无模砂型制造的全自动一体化控制，实现自动上料、下料、称砂、添加催化剂、搅拌、送砂、撒砂、铺砂，可以有效提高工作效率和工作质量。

附图说明

图1是本发明全自动无模砂型制造系统的结构示意图；

图2是供砂装置的内部结构示意图；

图3是过渡装置的结构示意图；

图4是称量装置的结构示意图；

图5是混合装置的结构示意图；

图6是铺砂装置的内部结构示意图；

图7是铺砂装置的剖视图；

图8是控制系统的示意图。

具体实施方式

图1是本发明全自动无模砂型制造系统的结构示意图。如图1所示，本实施例包括供砂装置1、过渡装置2、称量装置3、混合装置4、机架5、铺砂装置6、第一移动架7、扫描装置8（参见图7）、第二移动架9（参见图7）、轨道10、机座11和轨道12（参见图7）。

铺砂装置6设置在第一移动架7上，扫描装置8设置在第二移动架9上，第一移动架7与轨道10活动连接，第二移动架9与轨道12活动连接，轨道10、轨道12分别与放置砂箱的机座11固定连接，过渡装置2、称量装置3、混合装置4与机架5连接，供砂装置1与过渡装置2连接，称量装置3设置在过渡装置2的下方，混合装置4设置在称量装置3的下方，铺砂装置6设置在混合装置4的下方。

图2是供砂装置的内部结构示意图。如图2所示，供砂装置1包括储砂罐1.1，在储砂罐1.1上设置进砂口1.2、出砂口1.3、进气管1.4、砂料上限传感器1.8、砂料下限传感器1.9和安全阀1.10，在进砂口1.2处设置气压塞1.6，出砂口1.3通过送砂管2.3与过渡装置2连接，进气管1.4与压缩空气供气系统1.5连接，在进气管上设置电磁阀1.7。

图3是过渡装置的结构示意图。如图3所示，过渡装置2包括过渡斗2.1、过渡斗封盖2.2和送砂管2.3，过渡斗封盖2.2与送砂管2.3连通，在过渡斗2.1底部设置过渡斗阀门2.4，在过渡斗封盖2.2上设置排气阀2.5，过渡斗2.1通过过渡斗支架2.6与机架5连接。

图4是称量装置的结构示意图。如图4所示，称量装置3包括称量斗3.1、称重架3.2和称重传感器3.3，所述称重传感器3.3设置在称重架3.2和称量斗3.1之间，称重架3.2与机架5固定连接，在所述称量斗3.1底部设置称量斗阀门3.4。

图5是混合装置的结构示意图。如图5所示，混合装置4包括搅拌斗4.1、搅拌斗支架4.2、催化剂储罐4.3和定量输送泵4.4，搅拌斗支架4.2与机架5固定连接，在搅拌斗4.1内设置搅拌叶片4.5，搅拌叶片4.5通过第一驱动电机4.6驱动，在搅拌斗4.1下部设置搅拌斗闸门4.7和泻砂导向槽4.8，搅拌斗闸门4.7通过气动机构4.11驱动，搅拌斗4.1通过输液管4.9与所述催化剂储罐4.3和定量输送泵4.4连接，定量输送泵4.4通过第二驱动电机4.10驱动。

图6是铺砂装置的内部结构示意图，图7是铺砂装置的剖视图。结合图6和图7所示，铺砂装置6包括载砂机构和撒砂机构，载砂机构包括接砂漏斗6.1、载砂仓6.2、砂料传感器6.3、送砂轴6.4。在载砂仓6.2的一端上部设置所述接砂漏斗6.1，在载砂仓6.2的另一端上部设置所述砂料传感器6.3，送砂轴6.4设置在载砂仓6.2内，送砂轴6.4两端分别通过滚动轴承与载砂仓6.2的两侧面板连接，送砂轴6.4通过第三驱动电机6.5驱动，在载砂仓6.2底部设置载砂仓门6.6，载砂仓门6.6通过气动机构6.14驱动；撒砂机构包括筛砂网6.7和推砂辊6.8，筛砂网6.7设置在载砂仓门6.6下方，推砂辊6.8的两端分别通过滚动轴承与第一移动架7两侧的支撑板固定连接，推砂辊6.8通过第四驱动电机6.9驱动，第一移动架7通过第五驱动电机6.1驱动；撒砂机构还包括打散轴6.11，打散轴6.11设置在所述送砂轴6.4的下方，沿载砂仓6.2的长度方向设置，打散轴6.11的两端分别通过滚动轴承与载砂仓6.2的两侧面板连接，打散轴6.11通过第六驱动电机6.12驱动，在打散轴6.11的轴身上均匀分布打散片或打散钉，可以是片状的小叶片或是针状的金属钉，这些小叶片或金属钉沿轴向呈间隙式布置，当其转动时，对带粘性的砂料团起打散作用。

图8是各个控制单元组成的控制系统示意图。如图8所示，控制单元包括供砂控制单元、称砂控制单元、混砂控制单元、铺砂控制单元和扫描控制单元。其中供砂控制单元、称砂控制单元、混砂控制单元通过信号处理电路分别与PLC控制器连接，铺砂控制单元和扫描控制单元通过信号处理电路分别与PCM控制器连接，PLC控制器与PCM控制器又通过信号处理电路互相连接。其中“PLC”是计算机可编程序控制器的英文缩写，“PCM”是无模铸型制造的英文缩写。

参见图2和图8，供砂控制单元包括电磁阀1.7、砂料上限传感器1.8和砂料下限传感器1.9，所述电磁阀1.7、砂料上限传感器1.8和砂料下限传感器1.9通过信号处理电路与PLC控制器连接；当储砂罐1.1内的砂粒下降到砂料下限传感器1.9的位置时，砂料下限传感器1.9向PLC控制器发送信号，然后PLC控制器发送信号至电磁阀1.7，使电磁阀1.7关闭进气孔同时打开放气孔，使罐内压力降低，气压塞1.6下降，储砂罐1.1开始进砂；当储砂罐1.1内的砂粒上升到砂料上限传感器1.8的位置时，砂料上限传感器1.8向PLC控制器发送信号，然后PLC控制器发送信号至电磁阀1.7，使电磁阀1.7打开进气孔同时关闭放气孔，使罐内压力上升，气压塞1.6升起顶住进砂口1.2，储砂罐1.1停止进砂，从而实现储砂罐1.1自动送砂。在工作过程中，当储砂罐内压强高于设定值时，安全阀1.10自动打开泄压，直至储砂罐内压强低于设定值后自动关闭。

参见图3、图4和图8，称砂控制单元包括称重传感器3.3、称量斗阀门3.4的控制开关和过渡斗阀门2.4的控制开关，称重传感器3.3、称量斗阀门3.4的控制开关和过渡斗阀门2.4的控制开关通过信号处理电路与PLC控制器连接；PLC控制器又与PCM控制器通过信号处理电路连接。当PCM控制器检测到需要送砂时，PCM控制器发送信号至PLC控制器，然后PLC控制器发送信号至过渡斗阀门2.4的控制开关，使过渡斗阀门2.4打开，过渡斗阀门2.4的控制开关可采用电磁开关阀，过渡斗阀门2.4打开后，砂料从过渡斗2.1下泻到称量斗3.1中。当称量斗3.1内砂粒的重量达到设定重量值G时，称重传感器3.3发送信号至PLC控制器，然后PLC控制器发送信号至过渡斗阀门2.4的控制开关，使过渡斗阀门2.4关闭，停止向称量斗3.1泻砂；同时，PLC控制器发送信号至称量斗阀门3.4的控制开关，使称量斗阀门3.4打开，砂粒从称量斗3.1下泻到搅拌斗4.1内，当称量斗阀门3.4持续打开时间为T1时，PLC控制器发送信号至称量斗阀门3.4的控制开关，使称量斗阀门3.4关闭，称量斗阀门3.4的控制开关也可采用电磁开关阀。本实施例的持续时间T1为5至10秒，具体时间根据砂料情况调整。

参见图5和图8，混砂控制单元包括第一驱动电机4.6、第二驱动电机4.10和气动机构4.11的控制开关，第一驱动电机4.6、第二驱动电机4.10和气动机构411的控制开关通过信号处理电路与PLC控制器连接。当称量斗3.1泻砂完毕，称量斗阀门3.4关闭时，称量斗阀门3.4的控制开关发送信号至PLC控制器，然后PLC控制器发送信号至第一驱动电机4.6，使第一驱动电机4.6驱动搅拌叶片4.5搅拌砂粒，同时PLC控制器发送信号至第二驱动电机4.10，使第二驱动电机4.10驱动定量输送泵4.4向搅拌斗4.1内输送设定容积值V的催化剂；当搅拌叶片4.5持续搅拌时间为T2时，PLC控制器发送信号至气动机构4.11的控制开关，使搅拌斗闸门4.7打开，砂料从搅拌斗4.1沿着泻砂导向槽4.8下泻到接砂漏斗6.1。本实施例的持续搅拌时间T2为10至15秒，具体时间根据不同种类的砂料和催化剂的情况决定。当搅拌叶片4.5持续搅拌时间为T3时，PLC控制器发送信号至第一驱动电机4.6，使搅拌叶片4.5停止搅拌，在本实施例中，持续搅拌时间T3为15至30秒，即T3>T2，例如当搅拌时间为13秒（即T2＝13秒）时，搅拌斗闸门4.7打开，那么再继续搅拌8秒（即T3＝25秒），以便将搅拌斗4.1内的砂料边搅边泻干净，在搅拌停止的同时，PLC控制器发送信号至气动机构4.11的控制开关，使搅拌斗闸门4.7关闭。

在本发明中，催化剂设定容积值V与砂的设定重量值G的关系如下式表示：

V=（0.2%-2%）G/ρ，

其中ρ为催化剂的比重（密度），ρ≈1克/毫升。

上式还可表示为：

Vρ=（0.2%-2%）G，

即催化剂的重量与砂的重量比值范围为0.2%-2%，具体数值根据砂料和催化剂的实际情况和砂型的要求确定。

参见图6、图7和图8，铺砂控制单元包括PCM控制器、砂料传感器6.3、第三驱动电机6.5、气动机构6.14的控制开关、气动振动机构6.10的控制开关、第四驱动电机6.9、第五驱动电机7.1和第六驱动电机6.12，所述砂料传感器6.3、第三驱动电机6.5、气动机构6.14的控制开关、气动振动机构6.10的控制开关、第四驱动电机6.9、第五驱动电机7.1和第六驱动电机6.12通过信号处理电路与PCM控制器连接，所述PCM控制器通过信号处理电路与PLC控制器连接。

当搅拌斗闸门4.7关闭时，气动机构4.11的控制开关发送信号至PCM控制器后，PCM控制器发送信号至第三驱动电机6.5，使第三驱动电机6.5驱动送砂轴6.4正向转动，将落入载砂仓6.2的砂粒从载砂仓6.2内的一端输送到另外一端；当送到载砂仓6.2另一端的砂粒接触到砂料传感器6.3时，砂料传感器6.3发送信号至PCM控制器，然后PCM控制器发送信号至第三驱动电机6.5，使送砂轴6.4停止转动，以免砂料被送砂轴6.4推溢出载砂仓6.2。

在PCM控制器接收到所述扫描装置8完成上一次扫描的信号后，发送信号至第五驱动电机7.1，使第一移动架7沿轨道10前进，同时PCM控制器发送信号至第三驱动电机6.5，使送砂轴6.4反向转动，确保载砂仓6.2的砂料分布均匀。

当第一移动架7到达轨道另一端后，PCM控制器根据第五驱动电机7.1的信号令第五驱动电机7.1停止，接着令第五驱动电机7.1反向转动，使第一移动架7沿轨道10返回，所述驱动电机可以采用步进电动机。

在开始返回的同时，PCM控制器发送信号至气动机构6.14的控制开关，使载砂仓门6.6打开，使砂料下泻至砂箱的砂层表面，当载砂仓门6.6持续打开时间为T4时，PCM控制器发送信号至气动机构6.14的控制开关，使载砂仓门6.6关闭。对于本实施例，时间T4为1至5秒，该时间根据每次铺砂层的厚度决定，载砂仓内6.6可以储存供多次铺砂的砂量。

在开始返回的同时，PCM控制器还发送信号至第六驱动电机6.12，使第六驱动电机6.12驱动打散轴6.11转动送砂，由于砂料有一定的粘性和结团，在打散轴6.11的轴身上均布打散件，其转动过程有助于打散砂料。以及在开始返回的同时，PCM控制器还发送信号至气动振动机构6.10，使筛砂网6.7振动撒砂，以及同时PCM控制器还发送信号至第四驱动电机6.9，使第四驱动电机6.9驱动推砂辊6.8转动推砂，将砂料铺平。

当第一移动架7完成铺砂返回到起始位置时，PCM控制器根据第五驱动电机7.1的信号令第五驱动电机7.1停止，然后PCM控制器分别发送信号使第四驱动电机6.9、第五驱动电机7.1、第六驱动电机6.12停止转动以及使气动振动机构6.10停止振动。然后PCM控制器向扫描装置8发送信号使扫描装置开始进行下一次砂层扫描过程。

同时，PCM控制器发送信号至第三驱动电机6.5，使第三驱动电机6.5驱动送砂轴6.4正向转动，如果载砂仓6.2内仍存有砂料，则将砂料从载砂仓6.2内的一端输送到另外一端，在另外一端的砂料传感器6.3感应到砂料后会发送信号至PCM控制器，以便使PCM控制器在接收到所述扫描控制单元完成扫描的信号后，发出进行下一次铺砂过程的指令。

如果载砂仓6.2内没有砂料，则送砂轴6.4正向转动时不会有砂料到达载砂仓6.2的另外一端，当送砂轴6.4转动时间为T5时，PCM控制器仍未接到砂料传感器6.3感应到砂料的信号时，PCM控制器向PLC控制器发出“无砂”信号，PLC控制器接到该信号后，开始进行下一次泻砂、称砂、搅拌、送砂过程。所述时间T5为5至30秒，该时间根据送砂轴6.4将砂料从载砂仓6.2一端送到另一端的时间确定，即如果有砂，在到达时间T5时，PCM控制器会收到砂料传感器6.3发出的“有砂”信号；如果无砂，在到达时间T5时，PCM控制器不会收到砂料传感器6.3发出的“有砂”信号，则会作出“无砂”的判断，并向前端的PLC控制器发出“无砂”信号。

本发明的全自动无模砂型制造系统的工作过程如下。

步骤一：供砂装置1向过渡斗2.1送砂

启动压缩空气供气系统1.5，储砂罐1.1中的砂料在空气压力作用下通过送砂管2.3进入到过渡斗2.1内，将过渡斗2.1填满砂，过渡斗2.1内多余的空气通过排气阀2.5排出。

步骤二：过渡斗2.1向称量斗3.1送砂

当PCM控制器向PLC控制器发出“无砂”信号时，PLC控制器发送信号使过渡斗阀门2.4打开，下泻砂粒到称量斗3.1内，当下落砂粒的重量达到称重传感器3.3的设定重量值G时，称重传感器3.3发送信号至PLC控制器，PLC控制器发送信号使过渡斗阀门2.4关闭，停止向称量斗3.1送砂。过渡斗阀门2.4关闭后，再次开始上述步骤一，将过渡斗2.1填满。

步骤三：称量斗3.1向搅拌斗4.1送砂

当PLC控制器收到过渡斗阀门2.4关闭的信号时，发送信号使称量斗阀门3.4打开，下泻砂料到搅拌斗4.1内，当称量斗阀门3.4持续打开时间为T1时，关闭称量斗阀门3.4。

步骤四：砂料在搅拌斗4.1内进行混合搅拌

PLC控制器收到称量斗阀门3.4的关闭信号后，发送信号使第一驱动电机4.6转动搅拌砂粒，与此同时，PLC控制器根据称重传感器3.3发出的砂料重量值G的信号，计算应加入催化剂的容积V后，发送信号使第二驱动电机4.10驱动定量输送泵4.4将催化剂按计算量通过输送管4.9送入搅拌斗4.1内；当搅拌叶片4.5持续搅拌时间为T2时，PLC控制器发送信号使搅拌斗闸门4.7打开，使砂粒边搅拌边下泻到载砂机构的接砂漏斗6.1中；当搅拌叶片4.5持续搅拌时间为T3时，PLC控制器发送信号使搅拌叶片4.5停止搅拌并使搅拌斗闸门4.7关闭；搅拌斗闸门4.7关闭信号发送至PCM控制器。

步骤五：在载砂仓6.2内进行送砂

PCM控制器收到搅拌斗闸门4.7关闭信号后，向第三驱动电机6.5发信号驱动送砂轴6.4转动，送砂轴6.4将搅拌斗4.1下泻的砂粒从载砂仓6.2内的一端输送到另外一端；当送到载砂仓6.2另一端的砂粒达到砂粒传感器6.3的位置时，砂粒传感器6.3发出信号到PCM控制器，然后PCM控制器发送信号使送砂轴6.4停止转动，送砂完毕。

步骤六：铺砂

当扫描装置完成上一层扫描后第二移动架9返回起始位置时，PCM控制器发送信号使第一移动架7沿轨道前进；同时PCM控制器发送信号至第三驱动电机6.5，使送砂轴6.4反向转动，确保载砂仓6.2内的砂料分布均匀。当第一移动架7到达轨道另一端后，PCM控制器发送信号使第一移动架7沿轨道返回行走，开始铺砂过程。

PCM控制器发送信号启动第六驱动电机6.12，驱动砂料打散轴6.11转动，同时启动气动机构6.14，拉开载砂仓门6.6下泻砂料，同时启动气动振动机构6.10，驱动筛砂网6.7进行振动筛砂，同时启动第四驱动电机6.10，驱动推砂辊6.8转动将砂料铺平。当载砂仓门6.6持续打开时间为T4时，关闭载砂仓门6.6，停止下泻砂料，同时使打散轴6.11停止转动。在第一移动架7返回起始位置后，使筛砂网6.7和推砂辊6.8停止运动。

步骤七：扫描

第一移动架7返回起始位置后发送信号至PCM控制器，然后PCM控制器发送信号至扫描控制单元，使在轨道另一端的扫描装置8及其第二移动架9开始对铺好的砂层工作面进行图形扫描，扫描结束后，扫描装置8及其第二移动架9返回起始位置。

同时，PCM控制器启动第三驱动电机6.5，驱动送砂轴6.4转动，再次向载砂仓6.2另外一端送砂，当送砂轴6.4转动时间为T5时，PCM控制器仍未接到砂料传感器6.3感应到砂料的信号时，则PCM控制器向PLC控制器发出“无砂”信号，PLC控制器接到该信号后，则发出进行步骤二至五的指令，使送砂、称砂、搅拌、载砂在扫描过程中同时进行，然后待扫描装置8工作完成后，再次开始上述步骤六。如此循环，实现无模砂型制造的全自动一体化控制。

尽管实施例已对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种全自动无模砂型制造系统，包括铺砂装置（6）和扫描装置（8），所述铺砂装置（6）设置在第一移动架（7）上，所述扫描装置（8）设置在第二移动架（9）上，所述第一移动架（7）与轨道（10）活动连接，第二移动架（9）与轨道（12）活动连接，所述轨道（10）、轨道（12）分别与放置砂箱的机座（11）固定连接，其特征是，还包括供砂装置（1）、过渡装置（2）、称量装置（3）、混合装置（4）和控制系统；所述过渡装置（2）、称量装置（3）和混合装置（4）分别与机架（5）连接，所述供砂装置（1）与过渡装置（2）连接，所述称量装置（3）设置在过渡装置（2）的下方，所述混合装置（4）设置在称量装置（3）的下方，所述铺砂装置（6）设置在所述混合装置（4）的下方；所述控制系统包括供砂控制单元、称砂控制单元、混砂控制单元、铺砂控制单元和扫描控制单元。

2.根据权利要求1所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述供砂装置（1）包括储砂罐（1.1），在储砂罐（1.1）上设置进砂口（1.2）、出砂口（1.3）、进气管（1.4）、砂料上限传感器（1.8）、砂料下限传感器（1.9）和安全阀（1.10），在进砂口（1.2）处设置气压塞（1.6），出砂口（1.3）通过送砂管（2.3）与过渡装置（2）连接，进气管（1.4）与压缩空气供气系统（1.5）连接，在进气管上设置电磁阀（1.7）。

3.根据权利要求1所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述过渡装置（2）包括过渡斗（2.1）、过渡斗封盖（2.2）和送砂管（2.3），过渡斗封盖（2.2）与送砂管（2.3）连通，在过渡斗（2.1）底部设置过渡斗阀门（2.4），在过渡斗封盖（2.2）上设置排气阀（2.5），过渡斗（2.1）通过过渡斗支架（2.6）与机架（5）连接。

4.根据权利要求1所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述称量装置（3）包括称量斗（3.1）、称重架（3.2）和称重传感器（3.3），所述称重传感器（3.3）设置在称重架（3.2）和称量斗（3.1）之间，所述称重架（3.2）与机架（5）固定连接，在所述称量斗（3.1）底部设置称量斗阀门（3.4）。

5.根据权利要求1所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述混合装置（4）包括搅拌斗（4.1）、搅拌斗支架（4.2）、催化剂储罐（4.3）和定量输送泵（4.4），所述搅拌斗支架（4.2）与机架（5）固定连接，在搅拌斗（4.1）内设置搅拌叶片（4.5），所述搅拌叶片（4.5）通过第一驱动电机（4.6）驱动，在搅拌斗（4.1）下部设置搅拌斗闸门（4.7）和泻砂导向槽（4.8），所述搅拌斗闸门（4.7）通过气动机构（4.11）驱动，所述搅拌斗（4.1）通过输液管（4.9）与所述催化剂储罐（4.3）和定量输送泵（4.4）连接，所述定量输送泵（4.4）通过第二驱动电机（4.10）驱动。

6.根据权利要求1所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述铺砂装置（6）包括载砂机构和撒砂机构，所述载砂机构包括接砂漏斗（6.1）、载砂仓（6.2）、砂料传感器（6.3）和送砂轴（6.4），在载砂仓（6.2）的一端上部设置所述接砂漏斗（6.1），在载砂仓（6.2）的另一端上部设置所述砂料传感器（6.3），所述送砂轴（6.4）设置在载砂仓（6.2）内的下部，送砂轴（6.4）两端分别通过滚动轴承与载砂仓（6.2）的两侧面板连接，送砂轴（6.4）通过第三驱动电机（6.5）驱动，在载砂仓（6.2）底部设置载砂仓门（6.6），所述载砂仓门（6.6）通过气动机构（6.14）驱动；所述撒砂机构包括筛砂网（6.7）和推砂辊（6.8），所述筛砂网（6.7）设置在载砂仓门（6.6）下方，所述推砂辊（6.8）的两端分别通过滚动轴承与第一移动架（7）两侧的支撑板固定连接，推砂辊（6.8）通过第四驱动电机（6.9）驱动，第一移动架（7）通过第五驱动电机（7.1）驱动；所述撒砂机构还包括打散轴（6.11），所述打散轴（6.11）设置在所述送砂轴（6.4）的下方，沿载砂仓（6.2）的长度方向设置，打散轴（6.11）的两端分别通过滚动轴承与载砂仓（6.2）的两侧面板连接，打散轴（6.11）通过第六驱动电机（6.12）驱动，在打散轴（6.11）的轴身上均匀分布打散片或打散钉。

7.根据权利要求1或2所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述供砂控制单元包括电磁阀（1.7）、砂料上限传感器（1.8）和砂料下限传感器（1.9），所述电磁阀（1.7）、砂料上限传感器（1.8）和砂料下限传感器（1.9）通过信号处理电路与PLC控制器连接；当储砂罐（1.1）内的砂粒下降到砂料下限传感器（1.9）的位置时，砂料下限传感器（1.9）向PLC控制器发送信号，然后PLC控制器发送信号至电磁阀（1.7），使电磁阀（1.7）关闭进气孔同时打开放气孔，使罐内压力降低，气压塞（1.6）下降，储砂罐（1.1）开始进砂；当储砂罐（1.1）内的砂粒上升到砂料上限传感器（1.8）的位置时，砂料上限传感器（1.8）向PLC控制器发送信号，然后PLC控制器发送信号至电磁阀（1.7），使电磁阀（1.7）打开进气孔同时关闭放气孔，使罐内压力上升，气压塞（1.6）升起顶住进砂口（1.2），储砂罐（1.1）停止进砂。

8.根据权利要求1、3或4所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述称砂控制单元包括称重传感器（3.3）、称量斗阀门（3.4）的控制开关和过渡斗阀门（2.4）的控制开关；所述称重传感器（3.3）、称量斗阀门（3.4）的控制开关和过渡斗阀门（2.4）的控制开关通过信号处理电路与PLC控制器连接；当铺砂控制单元检测到需要供砂时，铺砂控制单元发送信号至PLC控制器，PLC控制器发送信号至过渡斗阀门（2.4）的控制开关，使过渡斗阀门（2.4）打开，下泻砂粒到称量斗（3.1）中；当称量斗（3.1）内砂粒的重量达到设定重量值G时，称重传感器（3.3）发送信号至PLC控制器，PLC控制器发送信号至过渡斗阀门（2.4）的控制开关，使过渡斗阀门（2.4）关闭，停止向称量斗（3.1）泻砂，PLC控制器同时发送信号至称量斗阀门（3.4）的控制开关，使称量斗阀门（3.4）打开，下泻砂粒到搅拌斗（4.1）内；当称量斗阀门（3.4）持续打开时间为T1时，PLC控制器发送信号至称量斗阀门（3.4）的控制开关，使称量斗阀门（3.4）关闭；所述时间T1为5~10秒。

9.根据权利要求8所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述混砂控制单元包括第一驱动电机（4.6）、第二驱动电机（4.10）和气动机构（4.11）的控制开关，所述第一驱动电机（4.6）、第二驱动电机（4.10）和气动机构（4.11）的控制开关通过信号处理电路与PLC控制器连接；当称量斗（3.1）泻砂完毕，称量斗阀门（3.4）关闭时，称量斗阀门（3.4）的控制开关发送信号至PLC控制器，PLC控制器发送信号至第一驱动电机（4.6），使第一驱动电机（4.6）驱动搅拌叶片（4.5）搅拌砂粒，同时PLC控制器发送信号至第二驱动电机（4.10），使第二驱动电机（4.10）驱动定量输送泵（4.4）向搅拌斗（4.1）内输送设定容积值V的催化剂；当搅拌叶片（4.5）持续搅拌时间为T2时，PLC控制器发送信号至气动机构（4.11）的控制开关，使搅拌斗闸门（4.7）打开，砂料沿泻砂导向槽（4.8）下泻至铺砂装置（6）；当搅拌叶片（4.5）持续搅拌时间为T3时，PLC控制器发送信号至第一驱动电机（4.6），使搅拌叶片（4.5）停止搅拌，PLC控制器同时发送信号至气动机构（4.11）的控制开关，使搅拌斗闸门（4.7）关闭；所述T3＞T2，当T2为10~15秒时，T3为15~30秒。

10.根据权利要求1或6所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述铺砂控制单元包括载砂机构的砂料传感器（6.3）、第三驱动电机（6.5）、气动机构（6.14）的控制开关、气动振动机构（6.10）的控制开关、第四驱动电机（6.9）、第五驱动电机（7.1）和第六驱动电机（6.12），所述砂料传感器（6.3）、第三驱动电机（6.5）、气动机构（6.14）的控制开关、气动振动机构（6.10）的控制开关、第四驱动电机（6.9）、第五驱动电机（7.1）和第六驱动电机（6.12）通过信号处理电路与PCM控制器连接，所述PCM控制器通过信号处理电路与PLC控制器连接；

当搅拌斗闸门（4.7）关闭时，气动机构（4.11）的控制开关发送信号至PCM控制器，PCM控制器发送信号至第三驱动电机（6.5），使第三驱动电机（6.5）驱动送砂轴（6.4）正向转动，将落入载砂仓（6.2）的砂粒从载砂仓（6.2）内的一端输送到另外一端；当送到载砂仓（6.2）另一端的砂粒接触到砂料传感器（6.3）时，砂料传感器（6.3）发送信号至PCM控制器，PCM控制器发送信号至第三驱动电机（6.5），使第三驱动电机（6.5）停止驱动送砂轴（6.4）；

在PCM控制器接收到所述扫描控制单元完成上一次扫描的信号后，PCM控制器发送信号至第五驱动电机（7.1），使第一移动架（7）沿轨道（10）前进，同时PCM控制器发送信号至第三驱动电机（6.5），使送砂轴（6.4）反向转动；

当第一移动架（7）到达轨道（10）的另一端后，PCM控制器根据第五驱动电机（7.1）的信号令第五驱动电机（7.1）停止，接着令第五驱动电机（7.1）反向转动，使第一移动架（7）沿轨道（10）返回；同时，PCM控制器发送信号至气动机构（6.14）的控制开关，使载砂仓门（6.6）打开泻砂，以及同时PCM控制器发送信号至第六驱动电机（6.12），使第六驱动电机（6.12）驱动打散轴（6.11）打散泻砂，以及同时PCM控制器发送信号至气动振动机构（6.10）的控制开关，使筛砂网（6.7）开始振动撒砂，以及同时PCM控制器发送信号至第四驱动电机（6.9），使第四驱动电机（6.9）驱动推砂辊（6.8）转动推砂；当载砂仓门（6.6）持续打开时间为T4时，PCM控制器发送信号至气动机构（6.14）的控制开关，使载砂仓门（6.6）关闭；所述时间T4为1~5秒；

当第一移动架（7）返回到起始位置时，PCM控制器根据第五驱动电机（7.1）的信号令第五驱动电机（7.1）停止，然后PCM控制器分别发送信号使第四驱动电机（6.9）和第六驱动电机（6.12）停止转动以及使气动振动机构（6.10）停止振动；然后PCM控制器向扫描控制单元发送信号，使扫描装置（8）开始进行下一次砂层扫描过程；

同时，PCM控制器发送信号至第三驱动电机（6.5），使第三驱动电机（6.5）驱动送砂轴（6.4）正向转动，如果载砂仓（6.2）内仍有砂料，则将砂料从载砂仓（6.2）内的一端输送到另外一端，在另外一端的砂料传感器（6.3）感应到砂料后发送信号至PCM控制器，以便使PCM控制器在接收到所述扫描控制单元完成扫描的信号后，发出进行下一次铺砂过程的指令；如果载砂仓（6.2）内没有砂料，送砂轴（6.4）正向转动时不会有砂料到达载砂仓（6.2）的另外一端，当送砂轴（6.4）转动时间为T5时，PCM控制器仍未接到砂料传感器（6.3）感应到砂料的信号时，PCM控制器向PLC控制器发出“无砂”信号，同时PCM控制器发送信号至第三驱动电机（6.5），使第三驱动电机（6.5）停止驱动送砂轴（6.4）；PLC控制器接到“无砂”信号后，开始进行下一次泻砂、称砂、搅拌、送砂过程；所述时间T5为5~30秒。

11.根据权利要求9所述的全自动无模砂型制造系统，其特征是，所述催化剂设定容积值V与砂的设定重量值G的关系如下式表示：

V=（0.2%-2%）G/ρ，

其中ρ为催化剂的比重（密度），ρ≈1克/毫升。

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