CN103331237B - 铸造用消失模模片自动涂胶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸造用消失模模片自动涂胶装置，包括消失模模片粘接胶自动输送系统、定制有示教编程软件的数控操作系统、模片定位工装，所述模片包括：第一涂胶模片和第二涂胶模片，第一涂胶模片和第二涂胶模片分别设置在涂胶机器人系统的两侧，并由模片定位工装进行定位；在第二涂胶模片的对接面自动地均匀涂上粘接胶，再手动将配合模片与第二涂胶模片粘接在一起形成消失模，所述第二涂胶模片的对接面上设置有配合凹槽，配合凹槽的两侧设置有走胶轨迹；在配合模片与第二涂胶模片对接的相对应位置上设置有配合凸棱，配合凸棱与配合凹槽相互配合在一起；所述数控操作系统包括：数控装置，在数控装置上定制有示教编程软件的示教面板。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动涂胶装置，尤其是铸造用消失模模片的自动涂胶装置，属于铸造模型成型技术领域。
背景技术
消失模铸造就是采用泡沫模型刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使泡沫模型气化，液体金属占据泡沫模型位置，凝固冷却后形成铸件。消失模铸造所用的泡沫模型，根据铸件的结构，一般需分成多块泡沫模片，分别成形，再将泡沫模片粘接组合成完整的泡沫模型。
现有消失模铸造用泡沫模片的粘接，一般由人工控制粘接胶输送设备的挤胶枪，移动走胶粘接。走胶线路不准确，走胶量不均匀，易出现漏胶、堆胶，而造成漏粘，模型强度不高，有时发生胶合面堆胶，清理困难。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供铸造用消失模模片自动涂胶装置。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
铸造用消失模模片自动涂胶装置，包括消失模模片粘接胶自动输送系统、定制有示教编程软件的数控操作系统、模片定位工装，所述模片包括：第一涂胶模片和第二涂胶模片，第一涂胶模片和第二涂胶模片分别设置在涂胶机器人系统的两侧，并由模片定位工装进行定位；在第二涂胶模片的对接面自动地均匀涂上粘接胶，再手动将配合模片与第二涂胶模片粘接在一起形成消失模，所述第二涂胶模片的对接面上设置有配合凹槽，配合凹槽的两侧设置有走胶轨迹；在配合模片与第二涂胶模片对接的相对应位置上设置有配合凸棱，配合凸棱与配合凹槽相互配合在一起；在走胶轨迹处涂胶，走胶完毕，由人工将具有配合凸棱的配合模片与第二涂胶模片压合粘接，从定位模中取出，放置在干燥架上干燥；
所述数控操作系统包括：数控装置，在数控装置上定制有示教编程软件的示教面板，用户通过手动控制挤胶枪模拟走胶运动，设置轨迹点，示教面板自动生成走胶程序，通过对程序段的修改，走胶轨迹可以方便的修正；
涂胶机器人系统结构为垂直多关节型，具有五个自由度，分别由五台伺服电机控制；所述涂胶机器人系统包括：回转轴S轴、下臂L轴、上臂U轴、手腕轴R轴、手腕法兰盘B轴；通过五轴联动控制，实现三维空间运动和机器人手腕部的自由动作；
所述数控操作系统切换在手动模式下，选用一只带配合凹槽的标准泡沫模片作为第二涂胶模片的样本，放置在涂胶模片定位模中；人工手持挤胶枪，在模片上适当位置先确定一个起始点，通过示教功能确认，然后手动模拟在涂胶模片的粘接面上运动走胶轨迹，同时按示教面板上的回车键，实现各点的踩点；踩点完成后，经过相关参数的修正，并根据实际要求在程序中加入程序段号及适当的M、S、T指令，完成自动编程，形成该模片粘接的走胶程序；
所述粘接胶自动输送系统包括：压力输送罐、蓄能器、胶体输送管、挤胶枪装配套、自动挤胶枪，粘接胶从压力输送罐压送到蓄能器增压，通过胶体输送管进入自动挤胶枪，所述自动挤胶枪安装在挤胶枪装配套中；
挤胶量由走胶速度和输送压力来控制，走胶速度、输送压力及挤胶枪的开关控制，通过示教编程固化为一段程序段，通过电磁阀实现与涂胶机器人动作的联动；涂胶操作开关启动后，粘接胶从压力输送罐压送到蓄能器增压，再压入挤胶枪；涂胶机器人捕捉到走胶起始点时，挤胶枪开启涂胶；走胶过程中，遇有空行程，机器人R轴抬起，挤胶枪针头离开泡沫模片时，通过联动，挤胶枪自动关闭；复位重新走胶时，挤胶枪针头接近模片，通过联动，挤胶枪又自动开启；走胶完毕，挤胶枪自动关闭。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
1、本发明所述铸造用消失模模片自动涂胶装置，粘接的对接面采用凹凸配合，在凹面两侧走胶粘接，粘接强度高，泡沫模不易变形，节省用胶量。
2、涂胶机器人数控系统集成化、数据化程度高和开放式设计，使用户可自行开发并集成专有的应用功能，定制专业应用软件。
3、应用数控系统定制的示教编程软件，用户可通过手动控制挤胶枪模拟走胶运动，设置轨迹点，示教面板便可以自动生成走胶程序。通过对程序段的修改，走胶轨迹可以方便的修正。
4、数控运行数据的通信传输功能，使用户定义的参数、走胶程序能以USB接口、或以太网线进行传输或备份。
5、应用数控系统定制的走胶程序走胶时，胶型稳定流畅、不断胶，粘接速度快。
6、泡沫模片粘接定位模具制造更换方便，产品适应性广，利于新产品开发和使用。
附图说明
图1为本发明所述消失模模片自动涂胶装置结构示意图；
图2为消失模模片涂胶粘接示意图；
图3为本发明所述消失模模片粘接面配合结构示意图；
图4为本发明所述消失模模片自动涂胶装置工作流程图。
图中：
1—示教面板、2—压力输送罐、3—蓄能器、4—数控装置、5—操作开关、6—输胶管、7—第一涂胶模片、8—S轴(回转轴)、9—L轴(下臂)、10—U轴(上臂)、11—R轴(手腕轴)、12—B轴(手腕法兰盘)、13—挤胶枪装配套、14—挤胶枪、15—第二涂胶模片、16—定位模、17—走胶轨迹、18—配合模片、19—配合凹槽、20—配合凸棱。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1所示，为本发明所述消失模模片自动涂胶装置结构示意图。本发明所述自动涂胶装置包括：粘接胶自动输送系统、涂胶机器人系统、数控操作系统、模片定位工装。消失模模片由模片定位工装定位后，通过数控操作系统对粘接胶自动输送系统和涂胶机器人系统的控制，将粘接胶均匀地涂在消失模模片上，再取出消失模模片，与配合模片相互粘接在一起，形成一个完整的消失模造型。
如图1所示，本发明所述消失模模片自动涂胶装置，所述模片包括：第一涂胶模片7和第二涂胶模片15，第一涂胶模片7和第二涂胶模片15分别设置在涂胶机器人系统的两侧，并由模片定位工装进行定位。所述数控操作系统包括数控装置4，在数控装置4上定制有示教编程软件的示教面板1，通过示教面板1可以实现人机互动。在数控操作系统与涂胶机器人系统之间设置有操作开关5，通过操作开关5实现其工作状态的开启或关闭。
本发明所述粘接胶自动输送系统，包括：压力输送罐2、蓄能器3、胶体输送管6、挤胶枪装配套13、自动挤胶枪14、调压器及电磁阀。压力输送罐2为不锈钢材质制成，最大输送压力7Bar。操作开关5打开后，粘接胶从压力输送罐2压送到蓄能器3增压，通过胶体输送管6进入自动挤胶枪14。自动挤胶枪14安装在挤胶枪装配套13中。利用自动挤胶枪14实现和压力实现自动涂胶。
挤胶量由走胶速度和输送压力来控制。走胶速度、输送压力及挤胶枪的开关控制，通过示教编程固化为一段程序段，通过电磁阀实现与涂胶机器人动作的联动。
本发明所述涂胶机器人系统，选用莫托曼机器人作为涂胶操作装置，涂胶机器人系统结构为垂直多关节型，具有5个自由度，分别由5台伺服电机控制。所述涂胶机器人系统包括：S轴8(回转轴)、L轴9(下臂)、U轴10(上臂)、R轴11(手腕轴)、B轴12(手腕法兰盘)。通过五轴联动控制，实现三维空间运动和机器人手腕部的自由动作。其中，S轴8实现水平方向回转，L轴9实现Y方向(即垂直方向)摆动，U轴10实现X方向(即水平上下)摆动，同时R轴11可实现回转运动，B轴12可实现摆动，如图1所示。
本发明所述涂胶机器人系统，机器人运动范围参数如下：
| 运动上限 | 运动下限 | |
| S轴8回转角度 | +170° | -170° |
| L轴9摆动角度 | +155° | -90° |
| U轴10摆动角度 | +250° | -175° |
| R轴11回转角度 | +180° | -180° |
| B轴12摆动角度 | +225° | -45° |
本发明所述涂胶机器人系统，涂胶机器人按照设定的走胶程序，通过多轴联动的控制方法，自动实现涂胶行走曲线，涂胶过程可连续、可停顿。
本发明所述数控操作系统，包括：数控装置4、I/O模块(总线输入/输出模块)、伺服驱动系统、位置检测系统、PLC(可编程序控制器)。数控涂胶软件实质上就是数控装置软件的具体应用，主要包括：输入、译码、数据处理(预计算)、插补运算、速度控制、输出控制、通信、管理程序及诊断程序等。
对于不同的模型，数控操作系统必须使涂胶机器人完成不同曲线(和/或曲面)的运行轨迹，并实现沿曲线(和/或曲面)均匀涂胶的任务。
对于消失模铸造用泡沫模片机器人自动涂胶程序来说，比较适宜的机器人数控系统操作方法(程序软件)是示教编程。目前，绝大多数数控系统都无采集型面数据再自动生成加工程序的示教功能。本发明所述的数控操作系统，集成化、数据化程度高，开放式设计，可以开发定制专业应用软件，通过示教面板1实现机器人自动走胶粘接程序的示教编程。
本发明所述数控操作系统，涂胶机器人数控系统的工作方式如下：
①编辑(EDIT)方式：在该方式下编辑零件加工程序。
②手摇进给或步进(HANDLE/INC)方式：用手摇轮(手摇脉冲发生器)或单步按键使各进给轴正、反运动。
③手动连续进给(JOG)方式：用手按住操作面板上的各轴各方向按钮使所选轴向连续地移动。若按下快速移动按钮，则使其快速移动。
④存储器(自动)运行(MEM)方式：用存储在CNC内存中的零件程序连续运行加工零件。
⑤手动数据输入(MDI)方式：该方式可用于自动加工，也可以用于数据(如参数、刀偏量、坐标系等)的输入。用于自动加工时与存储器方式的不同点是：该方式通常只加工简单零件，因此都是现编程序现加工。
⑥示教编程：对于一般零件，可以在手动加工的同时，根据要求加入适当指令，编制出加工程序。
如图2所示，为消失模模片涂胶粘接示意图，图3为模片粘接面配合结构示意图。消失模铸造用泡沫模型的结构形状与铸件相同，尺寸与铸件仅相差0.7％～2％的铸件收缩率(不同的材质，收缩率不同)，所以泡沫模片的分模面一般都很窄，近似等同于铸件壁厚。模片的粘接面一般常见的结构是平接或台阶搭接，粘接成形后易开裂变形。本发明所述模片的粘接面设计为凹凸配合结构，如图2和图3所示，在第二涂胶模片15的对接面上设置有配合凹槽19，配合凹槽19的两侧设置有走胶轨迹17，在配合模片18的对接面相对应位置上设置有配合凸棱20。配合凸棱20与配合凹槽19相互配合在一起。在走胶轨迹17处涂胶，走胶完毕，可由人工将具有配合凸棱20的配合模片18与第二涂胶模片15压合粘接，最后，从定位模16中取出，放置在干燥架上干燥。这样设计的模片粘接面结构，大大提高了粘接牢固性，减轻了粘接面的脱胶、开裂问题，成型泡沫模的变形量也大大减小。
本发明所述自动涂胶装置工作原理如下：
机器人数控系统切换在手动模式(手动连续示教方式和手摇进给/步进示教方式)下，选用一只带配合凹槽19的标准泡沫模片作为第二涂胶模片15的样本，放置在涂胶模片定位模16中，如图3。人工手持挤胶枪14(挤胶枪14通过挤胶枪装配套13装夹在涂胶机器人手腕部法兰盘12上，通过S/L/U/R/B五轴移动，可实现5个自由度)，在模片上适当位置先确定一个0点(即起始点)，通过示教功能确认，然后手动模拟在涂胶模片的粘接面上运动走胶轨迹17，同时按示教面板1上的回车键，实现各点的踩点。踩点完成后，经过相关参数的修正，并根据实际要求在程序中加入程序段号及适当的M、S、T指令，完成自动编程，形成该模片粘接的走胶程序。
挤胶量由走胶速度和输送压力来控制。走胶速度、输送压力及挤胶枪14的开关控制，通过示教编程固化为一段程序段，通过电磁阀实现与涂胶机器人动作的联动。涂胶操作开关5启动后，粘接胶从压力输送罐2压送到蓄能器3增压，再压入挤胶枪14。涂胶机器人捕捉到走胶0点(起始点)时，挤胶枪开启涂胶。走胶过程中，遇有空行程，机器人R轴11抬起，挤胶枪14针头离开泡沫模片时，通过联动，挤胶枪14自动关闭。复位重新走胶时，挤胶枪14针头接近模片，通过联动，挤胶枪14又自动开启。走胶完毕，挤胶枪14自动关闭。
本发明所述自动涂胶装置工作流程图如图4所示，具体包括：
(1)打开压缩气，确认胶量；
(2)打开电源，数控操作系统自检；
(3)按启动按钮，粘接胶自动输送系统启动，涂胶机器人系统自动找原点；
(4)切换数控操作为存储器运行；
(5)选择第一涂胶模片7走胶程序；
(6)放置第一涂胶模片7；
(7)选择第一涂胶模片7走胶的启动按钮；
(8)自动走胶；
(9)第一涂胶模片7自动走胶结束，回到原点；
(10)选择第二涂胶模片15走胶程序；
(11)放置第二涂胶模片15；
(12)选择第二涂胶模片15走胶的启动按钮；
(13)自动走胶；
(14)第二涂胶模片15自动走胶结束，回到原点；
(15)从定位模16中取出模片，人工手动合模；
(16)结束。
Claims (1)
1.铸造用消失模模片自动涂胶装置，包括消失模模片粘接胶自动输送系统、定制有示教编程软件的数控操作系统、模片定位工装，所述模片包括：第一涂胶模片(7)和第二涂胶模片(15)，第一涂胶模片(7)和第二涂胶模片(15)分别设置在涂胶机器人系统的两侧，并由模片定位工装进行定位；在第二涂胶模片(15)的对接面自动地均匀涂上粘接胶，再手动将配合模片(18)与第二涂胶模片(15)粘接在一起形成消失模，其特征是，
所述第二涂胶模片(15)的对接面上设置有配合凹槽(19)，配合凹槽(19)的两侧设置有走胶轨迹(17)；在配合模片(18)与第二涂胶模片(15)对接的相对应位置上设置有配合凸棱(20)，配合凸棱(20)与配合凹槽(19)相互配合在一起；在走胶轨迹(17)处涂胶，走胶完毕，由人工将具有配合凸棱(20)的配合模片(18)与第二涂胶模片(15)压合粘接，从定位模(16)中取出，放置在干燥架上干燥；
所述数控操作系统包括：数控装置(4)，在数控装置(4)上定制有示教编程软件的示教面板(1)，用户通过手动控制挤胶枪(14)模拟走胶运动，设置轨迹点，示教面板(1)自动生成走胶程序，通过对程序段的修改，走胶轨迹可以方便的修正；
涂胶机器人系统结构为垂直多关节型，具有五个自由度，分别由五台伺服电机控制；所述涂胶机器人系统包括：回转轴S轴、下臂L轴、上臂U轴、手腕轴R轴、手腕法兰盘B轴；通过五轴联动控制，实现三维空间运动和机器人手腕部的自由动作；
所述数控操作系统切换在手动模式下，选用一只带配合凹槽(19)的标准泡沫模片作为第二涂胶模片(15)的样本，放置在涂胶模片定位模(16)中；人工手持挤胶枪(14)，在模片上适当位置先确定一个起始点，通过示教功能确认，然后手动模拟在涂胶模片的粘接面上运动走胶轨迹(17)，同时按示教面板(1)上的回车键，实现各点的踩点；踩点完成后，经过相关参数的修正，并根据实际要求在程序中加入程序段号及适当的M、S、T指令，完成自动编程，形成该模片粘接的走胶程序；
所述粘接胶自动输送系统包括：压力输送罐(2)、蓄能器(3)、胶体输送管(6)、挤胶枪装配套(13)、自动挤胶枪(14)，粘接胶从压力输送罐(2)压送到蓄能器(3)增压，通过胶体输送管(6)进入自动挤胶枪(14)，所述自动挤胶枪(14)安装在挤胶枪装配套(13)中；
挤胶量由走胶速度和输送压力来控制，走胶速度、输送压力及挤胶枪(14)的开关控制，通过示教编程固化为一段程序段，通过电磁阀实现与涂胶机器人动作的联动；涂胶操作开关(5)启动后，粘接胶从压力输送罐(2)压送到蓄能器(3)增压，再压入挤胶枪(14)；涂胶机器人捕捉到走胶起始点时，挤胶枪开启涂胶；走胶过程中，遇有空行程，机器人R轴(11)抬起，挤胶枪(14)针头离开泡沫模片时，通过联动，挤胶枪(14)自动关闭；复位重新走胶时，挤胶枪(14)针头接近模片，通过联动，挤胶枪(14)又自动开启；走胶完毕，挤胶枪(14)自动关闭。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160113 Termination date: 20210723 |