CN107309407B - 一种控制翻砂作业智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化加工作业领域，更具体地说涉及一种控制翻砂作业智能机器人，包括底板、底座、滑道、挡板、卡孔、卡楔、砂板、砂框、缓冲轴、震动弹簧、震动源、缓冲底座、支架Ⅰ、水槽、水管、球转头Ⅰ、雾化喷头、雾化开关、线箱、数据线Ⅰ、支架Ⅱ、砂箱、开合门、砂道、滑轨、砂箱门开关、数据线Ⅱ、支架Ⅲ、支撑肋、中央处理器、滑槽、传感数据线、压力轴、加热板、挤压板、湿度传感器、密度传感器、支架Ⅳ、机械手控制器、数据线Ⅲ、转盘、转轴、转套、伸缩套、球转头Ⅱ、机械手、推板。其有益效果为：(1)提高工作效率和作业安全性；(2)保证数据作业达到工艺可控效果；(3)保证混料均匀；(4)通过快速蒸干提高砂型强度。

Description

一种控制翻砂作业智能机器人

技术领域

本发明涉及多功能机器人，更具体地说涉及一种控制翻砂作业智能机器人，属于自动化加工作业领域。

背景技术

随着我国经济水平日益进步，全国兴起了大范围的建筑热潮，各种钢铁结构件或铸造件的需求大幅上升。在传统的铸造工艺中，翻砂铸造是用粘土粘结砂(细砂和粘结剂混合物)作造型材料生成铸造件的，特别是生产金属制品。预铸时需要制作内腔与金属制品相符的砂型，主要是通过翻砂造型机制造，接着将加热的金属熔液通过浇注口灌注到砂型中，待金属熔液冷却，敲碎砂型便得到所需金属制品，型砂一般采用很强耐火性的石英砂，型砂在制模成砂型中时，需要压实，这样砂型各部分密度才会均匀，所得铸造产品质量就能保证。目前的翻砂作业存在着以下几个问题：

(1)采用人工翻砂，因为人力敲打难以保证出模质量，会导致砂型不稳定不均匀，造成芯模易变形或者损坏，且在翻砂作业时因为高温和机械操作等问题，极为容易导致安全事故的发生，工作效率极低。

(2)采用普通机械翻砂，只是通过机械产生更大压力进行型砂压实作业，但是压实效果并不理想，会容易因为混砂不均导致芯模断层或分节，而且砂型容易受到挤压力的影响，无法实时判断其状态，进而导致只能根据经验进行压力调试，工艺不可控。

(3)通常采用的是细砂作为原料，但是细砂制造成铸造模时需要向细砂中加入一定量的粘结胶体，需要将细砂与粘结胶体混合均匀，目前的翻砂工艺很难达到这点，同时也无法控制两者之间的比例，会影响铸造模具的质量。

(4)传统翻砂需要在前半段进行湿润以保证翻砂时砂型容易成型，但是因为砂型带有水分，需要较长时间的烘干，进而影响生产效率，而且若是能够在砂型铸好之后将其迅速蒸发干，有助于提高砂型的质量和强度。

(5)传统翻砂工艺无法呈现流水线作业，无法使用机器人及机械手等加快作业节奏，影响作业效率。

故而针对上述问题，设计开发一种控制翻砂作业智能机器人成为了当下的急需。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种控制翻砂作业智能机器人

其技术方案为：

一种控制翻砂作业智能机器人，包括底板、底座、滑道、挡板、卡孔、卡楔、砂板、砂框、缓冲轴、震动弹簧、震动源、缓冲底座、支架Ⅰ、水槽、水管、球转头Ⅰ、雾化喷头、雾化开关、线箱、数据线Ⅰ、支架Ⅱ、砂箱、开合门、砂道、滑轨、砂箱门开关、数据线Ⅱ、支架Ⅲ、支撑肋、中央处理器、滑槽、传感数据线、压力轴、加热板、挤压板、湿度传感器、密度传感器、支架Ⅳ、机械手控制器、数据线Ⅲ、转盘、转轴、转套、伸缩套、球转头Ⅱ、机械手、推板；所述底座设置在底板上正中心，滑道设置在底座两端，挡板设置在滑道两侧，卡孔均匀设置在底座顶端，卡楔设置在卡孔内，砂板放置在底座顶端，砂框和砂板嵌套连接，震动源和底座通过缓冲轴连接，震动弹簧均匀分布在震动源和底座之间，震动源和底板通过缓冲底座连接，水槽和底板通过支架Ⅰ连接，水管一端均匀设置在水槽侧面，另一端和球转头Ⅰ连接，雾化喷头和球转头Ⅰ连接，雾化开关设置在水槽边框一侧，线箱设置在雾化开关正上方，线箱和中央处理器通过数据线Ⅰ连接，砂箱和底板通过支架Ⅱ连接，开合门均匀设置在砂箱一侧，砂道一端和开合门连接，滑轨设置在砂道两侧，砂箱门开关设置在砂箱边框一侧，砂箱门开关和中央处理器通过数据线Ⅱ连接，支撑肋和底座顶端通过支架Ⅲ连接，支撑肋和中央处理器两侧贴合，滑槽和中央处理器嵌套连接，传感数据线一端和中央处理器连接，另一端穿过加热板、挤压板后分别和湿度传感器、密度传感器连接，压力轴顶端和滑槽嵌套连接，底端和加热板连接，挤压板和加热板底端贴合，湿度传感器设置在挤压板底端一侧，密度传感器设置在挤压板底端另一侧，支架Ⅳ设置在底板上后侧，机械手控制器设置在底板，且和支架Ⅳ侧面贴合，机械手控制器和线箱通过数据线Ⅲ连接，转盘设置在支架Ⅳ内侧顶端，转盘之间通过转轴连接，转套嵌套在转轴上，机械手一端和转套连接，另一端穿过伸缩套、球转头Ⅱ和推板连接，伸缩套嵌套在机械手上后端，球转头Ⅱ嵌套设置在机械手上中点位置。

作为本技术方案的进一步优化，所述卡楔为伸缩活动结构。

作为本技术方案的进一步优化，所述缓冲轴材料为硬质合金抗震钢材质。

作为本技术方案的进一步优化，所述雾化喷头可通过球转头Ⅰ作定向转动。

作为本技术方案的进一步优化，所述砂道可沿滑轨作伸缩运动。

作为本技术方案的进一步优化，所述压力轴可沿滑槽作位移运动。

作为本技术方案的进一步优化，所述压力轴为嵌套伸缩结构。

作为本技术方案的进一步优化，所述转套可沿转轴作水平滑动位移。

作为本技术方案的进一步优化，所述伸缩套为伸缩活动结构。

作为本技术方案的进一步优化，所述机械手可通过球转头Ⅱ作竖直方向转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过采用机器人流程化作业，大幅提高工作效率的同时杜绝了因为压力不足而造成芯模易变形或者损坏的现象，同时保证了翻砂实际现场无人化作业，大幅提高作业安全性，降低事故概率。

(2)本发明通过实时监测砂型密度情况，保证了数据作业，较传统的经验作业更为准确，能达到工艺可控的效果，同时减少出现因为压力过大造成混砂不均导致芯模断层或分节的情况。

(3)本发明通过均匀注入、推平、震动抖砂等方式保证了细砂和粘结胶体最大程度混合均匀，保证在砂型各部分中两者比例均接近设计的工艺值，提高铸造模具的质量。

(4)本发明通过实时监测砂型湿度情况，保证铸造砂型时的湿润条件为最佳。且突破了传统翻砂铸造中需要将砂型模进行较长时间烘干方可使用的限制，在砂型铸好之后通过提高机械加热板将其迅速蒸发干，提高砂型的质量和强度，缩短生产周期。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1为本发明正视立体结构示意图；

图2为本发明后视立体结构示意图；

图3为本发明底座、砂板和砂框等组合结构示意图；

图4为本发明推板、机械手、转轴等组件与底座、砂框等的组合结构示意图；

图5为本发明缓冲轴、震动弹簧、震动源等组件与底座、砂框等的组合结构示意图；

图6为本发明水槽、球转头Ⅰ、雾化喷头等组件与底座、砂框等的组合结构示意图；

图7为本发明砂箱、砂道、滑轨等组件与底座、砂框等的组合结构示意图；

图8为本发明中央处理器、压力轴、传感器等组件与底座、砂框等的组合结构示意图；

其中，1-底板、2-底座、3-滑道、4-挡板、5-卡孔、6-卡楔、7-砂板、8-砂框、9-缓冲轴、10-震动弹簧、11-震动源、12-缓冲底座、13-支架Ⅰ、14-水槽、15-水管、16-球转头Ⅰ、17-雾化喷头、18-雾化开关、19-线箱、20-数据线Ⅰ、21-支架Ⅱ、22-砂箱、23-开合门、24-砂道、25-滑轨、26-砂箱门开关、27-数据线Ⅱ、28-支架Ⅲ、29-支撑肋、30-中央处理器、31-滑槽、32-传感数据线、33-压力轴、34-加热板、35-挤压板、36-湿度传感器、37-密度传感器、38-支架Ⅳ、39-机械手控制器、40-数据线Ⅲ、41-转盘、42-转轴、43-转套、44-伸缩套、45-球转头Ⅱ、46-机械手、47-推板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～8，本发明的一种控制翻砂作业智能机器人，包括底板1、底座2、滑道3、挡板4、卡孔5、卡楔6、砂板7、砂框8、缓冲轴9、震动弹簧10、震动源11、缓冲底座12、支架Ⅰ13、水槽14、水管15、球转头Ⅰ16、雾化喷头17、雾化开关18、线箱19、数据线Ⅰ20、支架Ⅱ21、砂箱22、开合门23、砂道24、滑轨25、砂箱门开关26、数据线Ⅱ27、支架Ⅲ28、支撑肋29、中央处理器30、滑槽31、传感数据线32、压力轴33、加热板34、挤压板35、湿度传感器36、密度传感器37、支架Ⅳ38、机械手控制器39、数据线Ⅲ40、转盘41、转轴42、转套43、伸缩套44、球转头Ⅱ45、机械手46、推板47；所述底座2设置在底板1上正中心，滑道3设置在底座2两端，挡板4设置在滑道3两侧，卡孔5均匀设置在底座2顶端，卡楔6设置在卡孔5内，砂板7放置在底座2顶端，砂框8和砂板7嵌套连接，震动源11和底座2通过缓冲轴9连接，震动弹簧10均匀分布在震动源11和底座2之间，震动源11和底板1通过缓冲底座12连接，水槽14和底板1通过支架Ⅰ13连接，水管15一端均匀设置在水槽14侧面，另一端和球转头Ⅰ16连接，雾化喷头17和球转头Ⅰ16连接，雾化开关18设置在水槽14边框一侧，线箱19设置在雾化开关18正上方，线箱19和中央处理器30通过数据线Ⅰ20连接，砂箱22和底板1通过支架Ⅱ21连接，开合门23均匀设置在砂箱22一侧，砂道24一端和开合门23连接，滑轨25设置在砂道24两侧，砂箱门开关26设置在砂箱22边框一侧，砂箱门开关26和中央处理器30通过数据线Ⅱ27连接，支撑肋29和底座2顶端通过支架Ⅲ28连接，支撑肋29和中央处理器30两侧贴合，滑槽31和中央处理器30嵌套连接，传感数据线32一端和中央处理器30连接，另一端穿过加热板34、挤压板35后分别和湿度传感器36、密度传感器37连接，压力轴33顶端和滑槽31嵌套连接，底端和加热板34连接，挤压板35和加热板34底端贴合，湿度传感器36设置在挤压板35底端一侧，密度传感器37设置在挤压板35底端另一侧，支架Ⅳ38设置在底板1上后侧，机械手控制器39设置在底板1，且和支架Ⅳ38侧面贴合，机械手控制器39和线箱19通过数据线Ⅲ40连接，转盘41设置在支架Ⅳ38内侧顶端，转盘41之间通过转轴42连接，转套43嵌套在转轴42上，机械手46一端和转套43连接，另一端穿过伸缩套44、球转头Ⅱ45和推板47连接，伸缩套44嵌套在机械手46上后端，球转头Ⅱ45嵌套设置在机械手46上中点位置。

所述卡楔6为伸缩活动结构。

所述缓冲轴9材料为硬质合金抗震钢材质。

所述雾化喷头17可通过球转头Ⅰ16作定向转动。

所述砂道24可沿滑轨25作伸缩运动。

所述压力轴33可沿滑槽31作位移运动。

所述压力轴33为嵌套伸缩结构。

所述转套43可沿转轴42作水平滑动位移。

所述伸缩套44为伸缩活动结构。

所述机械手46可通过球转头Ⅱ45作竖直方向转动。

本发明在工作时：

(1)将砂板7、砂框8嵌套组合，由机器人的中央处理器30通过线箱19、数据线Ⅰ20和数据线Ⅲ40控制机械手控制器39，进而通过转盘41调整转轴42、转套43角度，同时调整转套43在转轴42的水平位置，进而调整机械手46的位置，通过伸缩套44、球转头Ⅱ45能够调整机械手46的长度和角度，上述组合共同作用能够让机器人通过推动推板47将砂板7和砂框8通过滑道3推送至底座2上，后机器人控制卡孔5内的卡楔6按区域伸出，将砂板7的位置限定及一定程度的固定方便后续各类作业。当翻砂作业完成时，机器人控制卡楔6缩回卡孔5内，同样通过上述操作将砂板7和砂框8从底座2上推至滑道3滑下。

(2)由机器人的中央处理器30通过数据线Ⅱ27控制砂箱门开关26，先将砂道24沿滑轨25分节展开伸长至合适长度及位置，后控制开合门23打开，使得砂箱22内的细砂和粘结胶体均匀滚落至砂框8内，当砂框8完成注砂且堆满时，机器人关闭开合门23，同样通过上述推板47及相关组合机构，将超过砂框8高度的细砂和粘结胶体推平。后通过震动弹簧10、震动源11的高频低幅震荡，由底座2将震荡传递至砂板7、砂框8上，保证细砂和粘结胶体混合均匀的同时，消除砂型混合物中的孔隙缺陷。此时在砂框8的混合物高度会下降，机器人继续重复上述操作直至高度维持不再下降。缓冲轴9和缓冲底座12是为了让其余传导方向上的震动衰减不影响其余组件工作。

(3)由机器人中央处理器30通过线箱19、数据线Ⅰ20控制雾化开关18，让水槽14内的水通过水管15流入雾化喷头17中，雾化喷洒在砂框8的混合物上进行湿润，且喷洒角度可由球转头Ⅰ16调节。当湿润完成后，由机器人中央处理器30控制压力轴33在滑槽31上滑动调整，使压力轴33处于砂框8中心正上方，后将压力轴33嵌套伸展向下伸长，对砂框8内原料进行挤压铸造，其中铸造形状形貌等由挤压板35决定，挤压铸造的压力强度由密度传感器37通过传感数据线32传回中央处理器30的数据实时调整，当湿度传感器36传回中央处理器30的湿度反馈数据表明其湿度不足时，可将压力轴33嵌套收缩，使得挤压板35和铸造砂型分离，重复上述湿润作业步骤后再次挤压。当密度传感器37传回中央处理器30的密度数据达到工艺值时，即砂型压力和强度已达指定参数时，由机器人控制加热板34加热，热量透过挤压板35传导至砂型上迅速蒸干其水分，同时在挤压力的作用上使得砂型强度得到进一步增强，此时完成翻砂作业。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：包括底板(1)、底座(2)、滑道(3)、挡板(4)、卡孔(5)、卡楔(6)、砂板(7)、砂框(8)、缓冲轴(9)、震动弹簧(10)、震动源(11)、缓冲底座(12)、支架Ⅰ(13)、水槽(14)、水管(15)、球转头Ⅰ(16)、雾化喷头(17)、雾化开关(18)、线箱(19)、数据线Ⅰ(20)、支架Ⅱ(21)、砂箱(22)、开合门(23)、砂道(24)、滑轨(25)、砂箱门开关(26)、数据线Ⅱ(27)、支架Ⅲ(28)、支撑肋(29)、中央处理器(30)、滑槽(31)、传感数据线(32)、压力轴(33)、加热板(34)、挤压板(35)、湿度传感器(36)、密度传感器(37)、支架Ⅳ(38)、机械手控制器(39)、数据线Ⅲ(40)、转盘(41)、转轴(42)、转套(43)、伸缩套(44)、球转头Ⅱ(45)、机械手(46)、推板(47)；所述底座(2)设置在底板(1)上正中心，滑道(3)设置在底座(2)两端，挡板(4)设置在滑道(3)两侧，卡孔(5)均匀设置在底座(2)顶端，卡楔(6)设置在卡孔(5)内，砂板(7)放置在底座(2)顶端，砂框(8)和砂板(7)嵌套连接，震动源(11)和底座(2)通过缓冲轴(9)连接，震动弹簧(10)均匀分布在震动源(11)和底座(2)之间，震动源(11)和底板(1)通过缓冲底座(12)连接，水槽(14)和底板(1)通过支架Ⅰ(13)连接，水管(15)一端均匀设置在水槽(14)侧面，另一端和球转头Ⅰ(16)连接，雾化喷头(17)和球转头Ⅰ(16)连接，雾化开关(18)设置在水槽(14)边框一侧，线箱(19)设置在雾化开关(18)正上方，线箱(19)和中央处理器(30)通过数据线Ⅰ(20)连接，砂箱(22)和底板(1)通过支架Ⅱ(21)连接，开合门(23)均匀设置在砂箱(22)一侧，砂道(24)一端和开合门(23)连接，滑轨(25)设置在砂道(24)两侧，砂箱门开关(26)设置在砂箱(22)边框一侧，砂箱门开关(26)和中央处理器(30)通过数据线Ⅱ(27)连接，支撑肋(29)和底座(2)顶端通过支架Ⅲ(28)连接，支撑肋(29)和中央处理器(30)两侧贴合，滑槽(31)和中央处理器(30)嵌套连接，传感数据线(32)一端和中央处理器(30)连接，另一端穿过加热板(34)、挤压板(35)后分别和湿度传感器(36)、密度传感器(37)连接，压力轴(33)顶端和滑槽(31)嵌套连接，底端和加热板(34)连接，挤压板(35)和加热板(34)底端贴合，湿度传感器(36)设置在挤压板(35)底端一侧，密度传感器(37)设置在挤压板(35)底端另一侧，支架Ⅳ(38)设置在底板(1)上后侧，机械手控制器(39)设置在底板(1)，且和支架Ⅳ(38)侧面贴合，机械手控制器(39)和线箱(19)通过数据线Ⅲ(40)连接，转盘(41)设置在支架Ⅳ(38)内侧顶端，转盘(41)之间通过转轴(42)连接，转套(43)嵌套在转轴(42)上，机械手(46)一端和转套(43)连接，另一端穿过伸缩套(44)、球转头Ⅱ(45)和推板(47)连接，伸缩套(44)嵌套在机械手(46)上后端，球转头Ⅱ(45)嵌套设置在机械手(46)上中点位置。

2.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述卡楔(6)为伸缩活动结构。

3.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述缓冲轴(9)材料为硬质合金抗震钢材质。

4.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述雾化喷头(17)可通过球转头Ⅰ(16)作定向转动。

5.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述砂道(24)可沿滑轨(25)作伸缩运动。

6.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述压力轴(33)可沿滑槽(31)作位移运动。

7.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述压力轴(33)为嵌套伸缩结构。

8.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述转套(43)可沿转轴(42)作水平滑动位移。

9.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述伸缩套(44)为伸缩活动结构。

10.根据权利要求1所述的一种控制翻砂作业智能机器人，其特征在于：所述机械手(46)可通过球转头Ⅱ(45)作竖直方向转动。