CN107737915B - 一种铸造成型生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铸造技术领域内的一种铸造成型生产系统，包括成型生产线、砂循环供应线和液料供应线，成型生产线包括自动移动的物流单元和并排设置的若干个可自动打印出砂芯的砂芯打印机，从砂芯打印机打印出来的砂芯置于工作箱内，末端的砂芯打印机的左侧依次设有工作箱缓存线、微波固化站、智能出芯站、清砂站、浸涂站、微波烘干站和立体库；砂循环供应线实现清砂站产生的旧砂和智能出芯站出芯时产生的回用砂的循环利用；液料供应线给浸涂池供应涂料并给砂芯打印机供应所需液料；本发明智能化程度高，布局合理，铸造效率高。

Description

一种铸造成型生产系统

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及铸造成型过程中的生产系统。

背景技术

我国是名副其实的铸造大国，铸造厂近3万家，从业人员约200万人，我国铸造企业数量比全世界铸造企业的总和还要多，但企业的平均产量仅1117 吨。现有的铸造系统，平均产量低、铸件附加值低、从业人员队伍庞大、铸造工艺水平低、铸件的质量差、能耗和原材料消耗高、环境污染严重、作业环境恶劣，铸造工序中，诸如上料、下料、运输等工作都需要人工去完成，智能化水平低，劳动力强度很大，铸造效率低下；另外，铸造设备的排布不合理，前一个工序到后一个工序需跨过其它工序，进一步降低铸造效率。

发明内容

本发明提供一种使铸造成型生产系统，解决现有技术中铸造效率低下的技术问题，本发明智能化程度高，布局合理，铸造效率高。

本发明的目的是这样实现的：一种铸造成型生产系统，包括成型生产线、砂循环供应线和液料供应线，所述成型生产线包括自动移动的物流单元和并排设置的若干个可自动打印出砂芯的砂芯打印机，从砂芯打印机打印出来的砂芯置于工作箱内,工作箱内同时还包括多余的回用砂，末端的砂芯打印机的左侧设有工作箱缓存线，工作箱缓存线的右侧设有微波固化站，微波固化站的右侧设有用于将工作箱内的砂芯顶出的智能出芯站，智能出芯站的右侧设有用于清理砂芯表面浮砂的清砂站，所述清砂站的右侧设有用于浸涂砂芯的浸涂站，浸涂站的右侧设有微波烘干站，所述微波烘干站的右侧设有用于缓存砂芯的立体库，所述物流单元完成砂芯在砂芯打印机、工作箱缓存线、微波固化站、智能出芯站和清砂站间的转运；所述砂循环供应线包括旧砂砂库，所述清砂站的出砂口与旧砂砂库连通，旧砂砂库的出砂口连接砂再生设备的进砂口，砂再生设备的出砂口连通用于缓存砂子的中转再生砂砂库，中转再生砂砂库的出砂口与砂芯打印机的打印机再生砂库连通，智能出芯站出芯时产生的回用砂被输送至中转回用砂库中缓存，所述中转回用砂库的出砂口与砂芯打印机的打印机回用砂库连通；所述液料供应线包括存储有涂料和打印机使用所需液料的液料站，所述液料站的涂料输出口连通涂料智能工作站的涂料输入口，所述涂料智能工作站的涂料输出口连通浸涂站；所述液料站的液料输出口连通液料集中供应系统，所述液料集中供应系统给砂芯打印机供应所需液料。

本发明工作时，砂芯打印机打印出砂芯，砂芯放置在工作箱内,工作箱内同时还包括多余的回用砂，工作箱由物流单元转运至工作箱缓存线进行缓存，工作箱缓存线上的工作箱由物流单元转运至微波固化站进行微波固化，提高砂芯的强度，经微波固化后，物流单元将工作箱转运至智能出芯站，智能出芯站将工作箱内的砂芯顶出，工作箱内的回用砂被输送至中转回用砂库中缓存，物流单元将砂芯转运至清砂站进行清理砂芯表面的浮砂，清砂站产生的浮砂送至旧砂砂库，清完砂后的砂芯被转运至浸涂站进行自动浸涂，浸涂后的砂芯被转运至微波烘干设备上进行微波烘干，微波烘干后的砂芯被转运至立体库进行缓存，从而砂芯成型，缓存在立体库上的砂芯待进行下一个工序；旧砂砂库中的旧砂送至砂再生设备中进行再生，使得旧砂可以再次利用，经砂再生设备再生后的再生砂送至中转再生砂库内，中转再生砂库内的再生砂被送至砂芯打印机的打印再生砂库中以供砂芯打印机使用，中转回用砂库中的回用砂被送至砂芯打印机的打印回用砂库中以供砂芯打印机使用；液料站将涂料输送至浸涂站，使浸涂站有充足的涂料给砂芯浸涂，液料站将砂芯打印机所需的液料输送给液料集中供应系统，液料集中供应系统给砂芯打印机供液料，通过以上生产线中各个成型设备的设置和布局，使得成型工序有序地进行，确保铸造智能工厂的环境整洁；本发明中通过各个工序的排布使得铸造成型工序有序进行，各个相邻工序的间隔距离短，运输方便，劳动力强度低，铸造效率高；砂循环供应线的设置使得成型过程中产生的回用砂和旧砂得到循环利用，不污染环境的同时节约资源；液料供应线的设置使得液料和涂料不暴露在空气中，确保环境干净整洁；本发明可应用于工件的铸造工作中。

为了将回用砂自动输送到中转回用砂库内，所述智能出芯站的出芯口处工作箱的出砂口连通螺旋输送机的进砂口，所述螺旋输送机的出砂口连通回用砂收集斗的进砂口，所述回用砂收集斗的出砂口与中转回用砂库的进砂口连通；所述清砂站内的栅格正下方设有旧砂收集斗，所述旧砂收集斗的出砂口连通旧砂砂库的进砂口。

为了使砂循环供应线和液料供应线更加密集，所述砂再生设备经再生砂砂库与中转再生砂砂库连通；所述旧砂砂库和砂再生设备在前后方向上并排设置并在首端的砂芯打印机的一侧，其中2个砂芯打印机之间设有液料砂子供应区，所述涂料智能工作站、中转回用砂库、中转再生砂库和液料集中供应系统并排设置在液料砂子供应区内，所述液料站设置在液料砂子供应区的前后方向上的一侧；此设计使得砂循环供应线中各个设备的排布更加有序，液料供应线中的各个设备排布更加密集，更加方便地给砂芯打印机供液料及给浸涂站供涂料。

为了实现砂芯进行清砂、浸涂、微波烘干的自动化，所述清砂站、浸涂站、微波烘干、立体库的上方设有可自动抓取、翻转砂芯的机器人；为了避免下一个砂芯受到上个砂芯成型过程中产生的杂质的干扰，所述清砂站和浸涂站之间设有清洗站，所述清洗站用于清洗机器人的抓手。

为了进一步提高本发明的可控性，还包括主控模块和用于控制成型生产线中各个成型设备动作的成型控制系统，所述主控模块包括全流程虚拟制造系统、BI系统、ERP系统、MES系统和LIMS系统，所述ERP系统将原材料检测任务、生产订单和完工反馈物料成本分别发送给LIMS系统、全流程虚拟制造系统和MES系统，所述全流程虚拟制造系统根据生产订单制定出工艺参数、工艺路线和物料清单，全流程虚拟制造系统将工艺参数发送给MES系统，全流程虚拟制造系统将工艺路线和物料清单发送给ERP系统，所述ERP系统根据工艺路线和物料清单得到完工反馈物料成本和KPI信息一，所述MES系统根据工艺参数和物料成本制定主生产计划并形成KPI信息二，MES系统将主生产计划发送给ERP系统，ERP 系统和MES系统分别将KPI信息一和KPI信息二发送给BI系统，所述MES系统将计划排产和工艺参数发送给成型控制系统，所述成型控制系统向LIMS系统发送过程检测任务请求，所述成型控制系统采集成型设备的生产信息并反馈给MES系统，所述LIMS系统将过程检测结果和原材料检测结果分别发送给成型控制系统和ERP系统；此设计中，通过主控模块和成型控制系统的设置，使得成型生产线按照主控模块生成的生产计划、工艺参数和工艺路线进行，成型生产线中的各个生产设备得到统一的管理与协调，从而实现生产的有序协调，真正做到按照计划生产。

为了实现砂芯的自动抓取、清砂、浸涂和组芯，所述机器人包括横向移动机构和若干从左往右依次设置的支撑组件，所述支撑组件包括结构相同的立柱一和立柱二，所述立柱一和立柱二相对设置，立柱一和立柱二均固定在地基上；所述横向移动机构包括横向支撑块，所述立柱一和立柱二的上侧均固连有固定支撑座，所述横向支撑块可沿着固定支撑座长度方向做水平直线运动，所述横向支撑块上可滑动地连接有水平移动机构，所述水平移动机构上设有在竖直方向做直线运动的竖直移动机构，所述竖直移动机构的下侧设有可转动的夹紧机构，所述夹紧机构可将砂芯夹紧；为了实现机器人的横向移动，所述横向支撑块的前后两侧均设有横向滑动座，横向滑动座分别与立柱一和立柱二可滑动地连接，所述立柱一的上侧和相对立柱二设置的一侧均设有横向导轨，所述横向滑动座可沿着横向导轨滑动；在左右方向上，所述横向支撑块的一侧固连有横向移动驱动电机，所述横向移动驱动电机上传动连接有转轴，所述转轴支撑设置在横向滑动座上，转轴的左右两侧传动连接有齿轮一，支撑座朝内的一侧固连有横向齿条，横向齿条沿着固定支撑座的长度方向延伸，所述齿轮一与横向齿条传动连接；此设计中，横向移动驱动电机动作时，横向移动驱动电机带动转轴的转动，转轴的转动带动齿轮一的转动，横向齿条固定在支撑座上，齿轮一沿着横向齿条运动，齿轮一带动横向支撑块做横向直线移动，这里的横向直线移动指的是沿着支撑座的长度方向移动，横向导轨和横向滑动座的设置提高横向支撑块横向移动的平稳性，实现夹紧机构在横向的平稳直线运动。

为了实现机器人水平方向的移动，所述水平移动机构包括水平滑动座，所述水平滑动座与横向支撑块可滑动地连接，所述横向支撑块的上侧和另一侧均固连有水平导轨，水平滑动座可沿着水平导轨滑动，水平导轨与横向导轨垂直设置；所述横向支撑块另一侧固连有水平齿条，所述水平齿条沿着水平滑动座的滑动方向设置，所述水平滑动座一侧固连有水平驱动电机，所述水平驱动电机上传动连接有齿轮二，所述齿轮二与水平齿条传动连接；所述竖直移动机构可滑动地连接在水平滑动座上；此设计中，水平驱动电机动作，水平驱动电机带动齿轮二的转动水平齿条固连在横向支撑块上，齿轮二沿着水平齿条滚动，齿轮二带动水平滑动座沿着横向支撑块的长度方向水平移动，实现夹紧机构在水平方向上的移动。

为了进一步提高机器人的升降，所述竖直移动机构包括竖直设置且具有容纳腔一的升降柱，所述升降柱与水平滑动座可滑动地连接，所述升降柱上固连有竖直设置的竖直导轨，升降柱沿着水平滑动座竖直滑动，所述水平滑动座上固连有竖直驱动电机，所述竖直驱动电机上传动连接有齿轮三，朝向齿轮三的升降柱一侧固连有竖直齿条，所述齿轮三与竖直齿条传动连接；所述容纳腔一对应的升降柱底部固连有旋转驱动电机，所述旋转驱动电机与夹紧机构可转动地连接；此设计中，打开竖直驱动电机，竖直驱动电机带动齿轮三的转动，竖直齿条固定在升降柱上，竖直驱动电机固连在水平滑动座上使得齿轮三在高度方向的位置固定不动，竖直齿条在齿轮三的作用下做上下直线运动，实现夹紧机构的升降。

为了实现夹紧机构的转动和砂芯的自动抓取，所述夹紧机构包括具有容纳腔二的壳体，所述壳体上侧固连有转动传动座，所述旋转驱动电机与转动传动座传动连接，所述壳体下侧可滑动地连接有相对设置的2个抓手，2个抓手相对设置的一侧可转动地连接有夹紧转动座，所述夹紧转动座可将砂芯夹紧；为了自动抓取砂芯和砂芯的翻转，所述壳体在前后方向上的一侧固连有滑动驱动电机，所述滑动驱动电机的输出轴上传动连接有主动轮，所述主动轮上传动连接有从动轮，所述从动轮上传动连接有丝杆，所述丝杆上传动连接有水平传动座，所述水平传动座的底部与抓手顶部固连，所述抓手顶部还固连有从动滑动座，壳体的下侧设有滑轨，所述从动滑动座可沿着滑轨滑动；所述抓手具有容纳腔三，所述2个抓手朝外的一侧均设有电机箱，所述电机箱内设有转动驱动电机，所述转动驱动电机上传动连接有主动齿轮，所述主动齿轮上传动连接有从动齿轮，所述从动齿轮与夹紧转动座传动连接；此设计中，打开滑动驱动电机，滑动驱动电机的输出轴带动主动轮的转动，主动轮的转动带动从动轮的转动，从动轮的转动带动丝杆的转动，丝杆的转动带动水平传动座在转轴长度方向上的直线移动，水平传动座的直线移动带动抓手的直线移动，2个抓手相向移动或相背移动，2个抓手相向移动时，夹紧转动座将砂芯夹紧，需要翻转夹紧后的砂芯时，打开转动驱动电机，转动驱动电机带动主动齿轮的转动，主动齿轮的转动带动从动齿轮的转动，从动齿轮的转动带动夹紧转动座的转动，夹紧转动座的转动带动砂芯的转动，当砂芯翻转至需要的角度时，转动驱动电机关闭。

为了实现工作箱和砂芯的转运，物流单元包括重载移动机器人和自动转运小车，所述重载移动机器人用于转运砂芯打印机和工作箱缓存线间的工作箱，所述自动转运小车用于转运智能出芯站出芯后、清砂站、浸涂站和立体库之间砂芯的转运。

附图说明

图1为本发明的总体布局结构示意图一。

图2为本发明的控制结构框图。

图3为本发明的局部放大图A。

图4为本发明中局部放大图A对应的侧视图。

图5为本发明的局部放大图B。

图6为本发明中机器人的主视图。

图7为本发明中机器人的立体结构图一。

图8为本发明中机器人的立体结构图二。

图9为本发明中机器人的立体结构图三。

图10为本发明中夹紧机构的立体结构图。

图11为本发明中夹紧机构隐藏掉壳体和抓手一侧的立体结构图。

图12为本发明中夹紧机构的侧视图。

图13为图12的D-D向视图。

图14为本发明的局部放大图A。

图15为本发明的局部放大图B。

图16为本发明的局部放大图C。

其中，1旧砂砂库，2砂再生设备，3再生砂库，4砂芯打印机，401打印机再生砂库，402打印机回用砂库，5涂料智能工作站，6中转回用砂库，7中转再生砂库，8液料站，9液料集中供应系统，10工作箱缓存线，11重载移动机器人，12微波固化站，13智能出芯站，14机器人，15清砂站，16自动转运小车，17清洗站，18浸涂站，19微波烘干站，20立体库，21工作箱，22回用砂收集斗，23旧砂收集斗，24螺旋输送机，25支撑组件，2501立柱一，2502立柱二，26夹紧机构，2601壳体，2602抓手，2603电机箱，2604滑动驱动电机，2605从动滑动座，2606水平传动座，2607滑轨，2608容纳腔三，2609主动齿轮，2610转动驱动电机，2611从动轮，2612皮带，2613主动轮，2614容纳腔二，2615丝杆，2616夹紧转动座，2617从动齿轮，27竖直移动机构，2701竖直驱动电机，2702齿轮三，2703竖直齿条，2704升降柱，2705容纳腔一，2706竖直导轨，28固定支撑座，29转动传动座，30横向移动机构，3001转轴，3002横向移动驱动电机，3003横向支撑块，3004齿轮一，3005横向齿条，3006横向导轨，31水平移动机构，3101水平驱动电机，3102齿轮二，3103水平齿条，3104水平滑动座，3105水平导轨，32旋转驱动电机，33砂芯。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明

如图1~16所示的一种铸造成型生产系统，包括成型生产线、砂循环供应线和液料供应线，成型生产线包括自动移动的物流单元和并排设置的若干个可自动打印出砂芯33的砂芯打印机4，从砂芯打印机4打印出来的砂芯33置于工作箱21内,工作箱21内同时还包括多余的回用砂，末端的砂芯打印机4的左侧设有工作箱缓存线10，工作箱缓存线10的右侧设有微波固化站12，微波固化站12的右侧设有用于将工作箱21内的砂芯33顶出的智能出芯站13，智能出芯站13的右侧设有用于清理砂芯33表面浮砂的清砂站15，清砂站15的右侧设有用于浸涂砂芯33的浸涂站18，浸涂站18的右侧设有微波烘干站19，微波烘干站19的右侧设有用于缓存砂芯33的立体库20，物流单元完成砂芯33在砂芯打印机4、工作箱缓存线10、微波固化站12、智能出芯站13和清砂站15间的转运；砂循环供应线包括旧砂砂库1，清砂站15的出砂口与旧砂砂库1连通，旧砂砂库1的出砂口连接砂再生设备2的进砂口，砂再生设备2的出砂口连通用于缓存砂子的中转再生砂砂库，中转再生砂砂库的出砂口与砂芯打印机4的打印机再生砂库401连通，智能出芯站13出芯时产生的回用砂被输送至中转回用砂库6中缓存，中转回用砂库6的出砂口与砂芯打印机4的打印机回用砂库402连通；液料供应线包括存储有涂料和打印机使用所需液料的液料站8，液料站8的涂料输出口连通涂料智能工作站5的涂料输入口，涂料智能工作站5的涂料输出口连通浸涂站18；液料站8的液料输出口连通液料集中供应系统9，液料集中供应系统9给砂芯打印机4供应所需液料。

为了将回用砂自动输送到中转回用砂库6内，智能出芯站13的出芯口处工作箱21的出砂口连通螺旋输送机24的进砂口，螺旋输送机24的出砂口连通回用砂收集斗22的进砂口，回用砂收集斗22的出砂口与中转回用砂库6的进砂口连通；清砂站15内的栅格正下方设有旧砂收集斗23，旧砂收集斗23的出砂口连通旧砂砂库1的进砂口。

为了使砂循环供应线和液料供应线更加密集，砂再生设备2经再生砂砂库与中转再生砂砂库连通；旧砂砂库1和砂再生设备2在前后方向上并排设置并在首端的砂芯打印机4的一侧，其中2个砂芯打印机4之间设有液料砂子供应区，涂料智能工作站5、中转回用砂库6、中转再生砂库7和液料集中供应系统9并排设置在液料砂子供应区内，液料站8设置在液料砂子供应区的前后方向上的一侧；此设计使得砂循环供应线中各个设备的排布更加有序，液料供应线中的各个设备排布更加密集，更加方便地给砂芯打印机4供液料及给浸涂站18供涂料。

为了实现砂芯33进行清砂、浸涂、微波烘干的自动化，清砂站15、浸涂站18、微波烘干、立体库20的上方设有可自动抓取、翻转砂芯33的机器人14；为了避免下一个砂芯33受到上个砂芯33成型过程中产生的杂质的干扰，清砂站15和浸涂站18之间设有清洗站17，清洗站17用于清洗机器人14的抓手2602。

为了进一步提高本发明的可控性，还包括主控模块和用于控制成型生产线中各个成型设备动作的成型控制系统，主控模块包括全流程虚拟制造系统、BI系统、ERP系统、MES系统和LIMS系统，ERP系统将原材料检测任务、生产订单和完工反馈物料成本分别发送给LIMS系统、全流程虚拟制造系统和MES系统，全流程虚拟制造系统根据生产订单制定出工艺参数、工艺路线和物料清单，全流程虚拟制造系统将工艺参数发送给MES系统，全流程虚拟制造系统将工艺路线和物料清单发送给ERP系统，ERP系统根据工艺路线和物料清单得到完工反馈物料成本和KPI信息一，MES系统根据工艺参数和物料成本制定主生产计划并形成KPI信息二，MES系统将主生产计划发送给ERP系统，ERP 系统和MES系统分别将KPI信息一和KPI信息二发送给BI系统，MES系统将计划排产和工艺参数发送给成型控制系统，成型控制系统向LIMS系统发送过程检测任务请求，成型控制系统采集成型设备的生产信息并反馈给MES系统，LIMS系统将过程检测结果和原材料检测结果分别发送给成型控制系统和ERP系统；此设计中，通过主控模块和成型控制系统的设置，使得成型生产线按照主控模块生成的生产计划、工艺参数和工艺路线进行，成型生产线中的各个生产设备得到统一的管理与协调，从而实现生产的有序协调，真正做到按照计划生产。

为了实现砂芯33的自动抓取、清砂、浸涂和组芯，机器人14包括横向移动机构30和若干从左往右依次设置的支撑组件25，支撑组件25包括结构相同的立柱一2501和立柱二2502，立柱一2501和立柱二2502相对设置，立柱一2501和立柱二2502均固定在地基上；横向移动机构30包括横向支撑块3003，立柱一2501和立柱二2502的上侧均固连有固定支撑座28，横向支撑块3003可沿着固定支撑座28长度方向做水平直线运动，横向支撑块3003上可滑动地连接有水平移动机构31，水平移动机构31上设有在竖直方向做直线运动的竖直移动机构27，竖直移动机构27的下侧设有可转动的夹紧机构26，夹紧机构26可将砂芯33夹紧；为了实现机器人14的横向移动，横向支撑块3003的前后两侧均设有横向滑动座，横向滑动座分别与立柱一2501和立柱二2502可滑动地连接，立柱一2501的上侧和相对立柱二2502设置的一侧均设有横向导轨3006，横向滑动座可沿着横向导轨3006滑动；在左右方向上，横向支撑块3003的一侧固连有横向移动驱动电机3002，横向移动驱动电机3002上传动连接有转轴3001，转轴3001支撑设置在横向滑动座上，转轴3001的左右两侧传动连接有齿轮一3004，支撑座朝内的一侧固连有横向齿条3005，横向齿条3005沿着固定支撑座28的长度方向延伸，齿轮一3004与横向齿条3005传动连接。

为了实现机器人14水平方向的移动，水平移动机构31包括水平滑动座3104，水平滑动座3104与横向支撑块3003可滑动地连接，横向支撑块3003的上侧和另一侧均固连有水平导轨3105，水平滑动座3104可沿着水平导轨3105滑动，水平导轨3105与横向导轨3006垂直设置；横向支撑块3003另一侧固连有水平齿条3103，水平齿条3103沿着水平滑动座3104的滑动方向设置，水平滑动座3104一侧固连有水平驱动电机3101，水平驱动电机3101上传动连接有齿轮二3102，齿轮二3102与水平齿条3103传动连接；竖直移动机构27可滑动地连接在水平滑动座3104上。

为了进一步提高机器人14的升降，竖直移动机构27包括竖直设置且具有容纳腔一2705的升降柱2704，升降柱2704与水平滑动座3104可滑动地连接，升降柱2704上固连有竖直设置的竖直导轨2706，升降柱2704沿着水平滑动座3104竖直滑动，水平滑动座3104上固连有竖直驱动电机2701，竖直驱动电机2701上传动连接有齿轮三2702，朝向齿轮三2702的升降柱2704一侧固连有竖直齿条2703，齿轮三2702与竖直齿条2703传动连接；容纳腔一2705对应的升降柱2704底部固连有旋转驱动电机32，旋转驱动电机32与夹紧机构26可转动地连接。

为了实现夹紧机构26的转动和砂芯33的自动抓取，夹紧机构26包括具有容纳腔二2614的壳体2601，壳体2601上侧固连有转动传动座29，旋转驱动电机32与转动传动座29传动连接，壳体2601下侧可滑动地连接有相对设置的2个抓手2602，2个抓手2602相对设置的一侧可转动地连接有夹紧转动座2616，夹紧转动座2616可将砂芯33夹紧；为了自动抓取砂芯33和砂芯33的翻转，壳体2601在前后方向上的一侧固连有滑动驱动电机2604，滑动驱动电机2604的输出轴上传动连接有主动轮2613，主动轮2613经皮带2612传动连接有从动轮2611，从动轮2611上传动连接有丝杆2615，丝杆2615上传动连接有水平传动座2606，水平传动座2606的底部与抓手2602顶部固连，抓手2602顶部还固连有从动滑动座2605，壳体2601的下侧设有滑轨2607，从动滑动座2605可沿着滑轨2607滑动；抓手2602具有容纳腔三2608，2个抓手2602朝外的一侧均设有电机箱2603，电机箱2603内设有转动驱动电机2610，转动驱动电机2610上传动连接有主动齿轮2609，主动齿轮2609上传动连接有从动齿轮2617，从动齿轮2617与夹紧转动座2616传动连接。

为了实现工作箱21和砂芯33的转运，物流单元包括重载移动机器人11和自动转运小车16，重载移动机器人11用于转运砂芯打印机4和工作箱缓存线10间的工作箱21，自动转运小车16用于转运智能出芯站13出芯后、清砂站15、浸涂站18和立体库20之间砂芯33的转运。

需要说明的是，回用砂和旧砂的输送通过管道进行传输，保证工厂内没有灰尘，环境更加清洁。

本发明工作时，砂芯打印机4打印出砂芯33，砂芯33放置在工作箱21内,工作箱21内同时还包括多余的回用砂，工作箱21由重载移动机器人11转运至工作箱缓存线10进行缓存，工作箱缓存线10上的工作箱21由重载移动机器人11转运至微波固化站12进行微波固化，提高砂芯33的强度，经微波固化后，重载移动机器人11将工作箱21转运至智能出芯站13，智能出芯站13将工作箱21内的砂芯33顶出，智能出芯站13出芯时抓手2602自动抓取并翻转砂芯33至自动转运小车16上，自动转运小车16将砂芯33转运至清砂站15，清砂站15对砂芯33进行自动清砂，抓手2602抓取清砂完毕后的砂芯33至浸涂站18完成自动浸涂工作，浸涂后的砂芯33放置在输送托盘上，将载着砂芯33的托盘转运至微波烘干站19进行烘干，烘干后的砂芯33转运至立体库20进行存储，从而该砂芯33已经成型并待进入下一个铸造工序；抓手2602返回至智能出芯站13之前，抓手2602先移动至清洗站17，清洗站17对抓手2602进行自动清洗，清洗后的抓手2602再去抓取新的砂芯33；工作箱21内的回用砂经过螺旋输送机24自动输送至回用砂收集斗22内，回用砂收集斗22将回用砂被输送至中转回用砂库6中缓存，自动转运小车16将砂芯33转运至清砂站15进行清理砂芯33表面的浮砂，清砂站15产生的浮砂进经过旧砂收集斗23送至旧砂砂库1，清完砂后的砂芯33被转运至浸涂站18进行自动浸涂，浸涂后的砂芯33被转运至微波烘干设备上进行微波烘干，微波烘干后的砂芯33被转运至立体库20进行缓存，从而砂芯33成型，缓存在立体库20上的砂芯33待进行下一个工序；旧砂砂库1中的旧砂送至砂再生设备2中进行再生，使得旧砂可以再次利用，经砂再生设备2再生后的再生砂经过再生砂库3输送至中转再生砂库7内，中转再生砂库7内的再生砂被送至砂芯打印机4的打印再生砂库中以供砂芯打印机4使用，中转回用砂库6中的回用砂被送至砂芯打印机4的打印回用砂库中以供砂芯打印机4使用；液料站8将涂料输送至浸涂站18，使浸涂站18有充足的涂料给砂芯33浸涂，液料站8将砂芯打印机4所需的液料输送给液料集中供应系统9，液料集中供应系统9给砂芯打印机4供液料，通过以上生产线中各个成型设备的设置和布局，使得成型工序有序地进行，确保铸造智能工厂的环境整洁；

如图2所示，工控模块输出生产计划、工艺参数等信息给成型控制系统，成型控制系统根据这些信息控制成型生产线中各个设备的成型动作，使各个生产设备按照成型控制系统给出的工艺参数、工艺流程有序动作，成型控制系统的过程控制模块控制液料供应线不断给砂芯打印机4供液，砂芯打印机4打印出的砂芯33置于工作箱21内，成型控制系统的物流调度模块控制对应的物流单元将工作箱21转运至微波固化站12进行微波固化，微波固化后物流单元将其送至智能出芯站13取芯，机器人14抓取翻转被顶出的砂芯33到清砂站15进行吹砂，成型控制系统向LIMS系统发出过程检测请求，成型控制系统调取LIMS系统中原材料及过程检测结果的信息，过程控制模块对吹完砂的砂芯33进行检测，并与LIMS系统给出的结果进行比对，判断该砂芯33是否合格，合格的砂芯33进入下一个工序，不合格的砂芯33报废；过程控制模块控制机器人14带动合格的砂芯33至浸涂池进行自动浸涂，涂完料后的砂芯33被机器人14移动至微波烘干站19进行微波烘干，微波烘干后的砂芯33为成型的砂芯33并将其送至立体库20进行缓存；成型控制系统中的计划管理模块使各个生产设备按照计划动作，对生产计划进行统一管理；成型控制系统中的设备管理模块可对设备进行定期检查，保证设备动作前无异常；成型控制系统中的经营体、成本管理、文件管理和消息管理模块是对成型工序中成本、调取信息及经营信息等的管理，物流调度模块控制重载移动机器人11、重载移动机器人11和自动转运小车16的转运动作；BI系统接收来自MES系统的有关设备、质量、EHS、人员等各类KPI信息二，也接收来自ERP系统的有关生产、成本等KPI信息一；由MES系统输出到ERP系统的主生产计划和由ERP系统输出到MES系统的完工反馈物料成本；ERP系统向LIMS系统发出原材料检测任务请求，并接收来自LIMS系统的原材料检测结果， ERP系统向所述全流程虚拟制造系统发出生产订单请求，并接收来自全流程虚拟制造系统的工艺路线和物料清单；MES系统接收LIMS系统发出的砂芯33检测结果，MES系统向全流程虚拟制造系统发出质量反馈、生产定制、生产周期等信息，同时接收来自全流程虚拟制造系统的工艺参数。

另外，机器人14的动作过程具体的为，打开横向移动驱动电机3002，横向移动驱动电机3002带动转轴3001的转动，转轴3001的转动带动齿轮一3004的转动，横向齿条3005固定在支撑座上，齿轮一3004沿着横向齿条3005运动，齿轮一3004带动横向支撑块3003做横向直线移动，这里的横向直线移动指的是沿着支撑座的长度方向移动，当抓手2602在需要抓取的砂芯33在长度方向上正对时，横向移动驱动电机3002关闭；此时，调节抓手2602机构垂直于长度方向上的水平位置，打开水平驱动电机3101，水平驱动电机3101带动齿轮二3102的转动水平齿条3103固连在横向支撑块3003上，齿轮二3102沿着水平齿条3103滚动，齿轮二3102带动水平滑动座3104沿着横向支撑块3003的长度方向水平移动，当抓手2602需要抓取的砂芯33在前后方向的位置对应时，水平驱动电机3101关闭，此时，识别2个抓手2602相对侧面是否正对砂芯33长度方向上的两侧，若不正对，打开旋转驱动电机32，旋转驱动电机32带动抓手2602的转动，直到2个抓手2602的相对侧面与砂芯33的2个侧面正对，旋转驱动电机32关闭；此时，需要识别夹紧转动座2616的中心是否与砂芯33在高度方向上的中心齐平，不对齐时，打开竖直驱动电机2701，竖直驱动电机2701带动齿轮三2702的转动，竖直齿条2703固定在升降柱2704上，竖直驱动电机2701固连在水平滑动座3104上使得齿轮三2702在高度方向的位置固定不动，竖直齿条2703在齿轮三2702的作用下做上下直线运动，实现夹紧转动座2616的升降，直到夹紧转动座2616与砂芯33的高度方向上的中心基本齐平为止，竖直驱动电机2701关闭；此时，需要将砂芯33夹紧，打开滑动驱动电机2604，滑动驱动电机2604的输出轴带动主动轮2613的转动，主动轮2613的转动带动从动轮2611的转动，从动轮2611的转动带动丝杆2615的转动，丝杆2615的转动带动水平传动座2606在转轴3001长度方向上的直线移动，水平传动座2606的直线移动带动抓手2602的直线移动，控制滑动驱动电机2604的正反转使得2个抓手2602相向移动或相背移动，2个抓手2602相向移动时，夹紧转动座2616将砂芯33夹紧；需要翻转夹紧后的砂芯33时，打开转动驱动电机2610，转动驱动电机2610带动主动齿轮2609的转动，主动齿轮2609的转动带动从动齿轮2617的转动，从动齿轮2617的转动带动夹紧转动座2616的转动，夹紧转动座2616的转动带动砂芯33的转动，当砂芯33翻转至需要的角度时，转动驱动电机2610关闭；从以上机器人14的工作过程可以看出，通过机器人14的设置实现砂芯33在清砂站15、微波烘干设备、浸涂池等生产时的自动运输，机器人14完成砂芯33的上下、左右、前后和翻转的动作，松开砂芯33，去抓取另一个砂芯33，不需要人工搬运砂芯33至对应的工序中进行砂处理。

本发明中通过各个工序的排布使得铸造成型工序有序进行，各个相邻工序的间隔距离短，运输方便，劳动力强度低，铸造效率高；砂循环供应线的设置使得成型过程中产生的回用砂和旧砂得到循环利用，不污染环境的同时节约资源；液料供应线的设置使得液料和涂料不暴露在空气中，确保环境干净整洁；主控模块和成型控制系统的设置，使得生产基础设备可以得到统一管理，实现生产的有序协调，做到按照计划生产；机器人14结构紧凑，使砂芯33自动完成清砂、浸涂、微波烘干的动作，自动化程度高，进一步提高铸造效率；本发明可应用于工件的铸造工作中。

Claims (10)

1.一种铸造成型生产系统，其特征在于：包括成型生产线、砂循环供应线和液料供应线，所述成型生产线包括自动移动的物流单元和并排设置的若干个可自动打印出砂芯的砂芯打印机，从砂芯打印机打印出来的砂芯置于工作箱内，工作箱内同时还包括多余的回用砂，末端的砂芯打印机的左侧设有工作箱缓存线，工作箱缓存线的右侧设有微波固化站，微波固化站的右侧设有用于将工作箱内的砂芯顶出的智能出芯站，智能出芯站的右侧设有用于清理砂芯表面浮砂的清砂站，所述清砂站的右侧设有用于浸涂砂芯的浸涂站，浸涂站的右侧设有微波烘干站，所述微波烘干站的右侧设有用于缓存砂芯的立体库，所述物流单元完成砂芯在砂芯打印机、工作箱缓存线、微波固化站、智能出芯站和清砂站间的转运；所述砂循环供应线包括旧砂砂库，所述清砂站的出砂口与旧砂砂库连通，旧砂砂库的出砂口连接砂再生设备的进砂口，砂再生设备的出砂口连通用于缓存砂子的中转再生砂砂库，中转再生砂砂库的出砂口与砂芯打印机的打印机再生砂库连通，智能出芯站出芯时产生的回用砂被输送至中转回用砂库中缓存，所述中转回用砂库的出砂口与砂芯打印机的打印机回用砂库连通；所述液料供应线包括存储有涂料和打印机使用所需液料的液料站，所述液料站的涂料输出口连通涂料智能工作站的涂料输入口，所述涂料智能工作站的涂料输出口连通浸涂站；所述液料站的液料输出口连通液料集中供应系统，所述液料集中供应系统给砂芯打印机供应所需液料。

2.根据权利要求1所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，所述智能出芯站的出芯口处工作箱的出砂口连通螺旋输送机的进砂口，所述螺旋输送机的出砂口连通回用砂收集斗的进砂口，所述回用砂收集斗的出砂口与中转回用砂库的进砂口连通；所述清砂站内的栅格正下方设有旧砂收集斗，所述旧砂收集斗的出砂口连通旧砂砂库的进砂口。

3.根据权利要求1所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，所述砂再生设备经再生砂砂库与中转再生砂砂库连通；所述旧砂砂库和砂再生设备在前后方向上并排设置并在首端的砂芯打印机的一侧，其中2个砂芯打印机之间设有液料砂子供应区，所述涂料智能工作站、中转回用砂库、中转再生砂库和液料集中供应系统并排设置在液料砂子供应区内，所述液料站设置在液料砂子供应区的前后方向上的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，所述清砂站、浸涂站、微波烘干、立体库的上方设有可自动抓取、翻转砂芯的机器人，所述清砂站和浸涂站之间设有清洗站，所述清洗站用于清洗机器人的抓手。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，还包括主控模块和用于控制成型生产线中各个成型设备动作的成型控制系统，所述主控模块包括全流程虚拟制造系统、BI系统、ERP系统、MES系统和LIMS系统，所述ERP系统将原材料检测任务、生产订单和完工反馈物料成本分别发送给LIMS系统、全流程虚拟制造系统和MES系统，所述全流程虚拟制造系统根据生产订单制定出工艺参数、工艺路线和物料清单，全流程虚拟制造系统将工艺参数发送给MES系统，全流程虚拟制造系统将工艺路线和物料清单发送给ERP系统，所述ERP系统根据工艺路线和物料清单得到完工反馈物料成本和KPI信息一，所述MES系统根据工艺参数和物料成本制定主生产计划并形成KPI信息二，MES系统将主生产计划发送给ERP系统，ERP 系统和MES系统分别将KPI信息一和KPI信息二发送给BI系统，所述MES系统将计划排产和工艺参数发送给成型控制系统，所述成型控制系统向LIMS系统发送过程检测任务请求，所述成型控制系统采集成型设备的生产信息并反馈给MES系统，所述LIMS系统将过程检测结果和原材料检测结果分别发送给成型控制系统和ERP系统。

6.根据权利要求4所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，所述机器人包括横向移动机构和若干从左往右依次设置的支撑组件，所述支撑组件包括结构相同的立柱一和立柱二，所述立柱一和立柱二相对设置，立柱一和立柱二均固定在地基上；所述横向移动机构包括横向支撑块，所述立柱一和立柱二的上侧均固连有固定支撑座，所述横向支撑块可沿着固定支撑座长度方向做水平直线运动，所述横向支撑块上可滑动地连接有水平移动机构，所述水平移动机构上设有在竖直方向做直线运动的竖直移动机构，所述竖直移动机构的下侧设有可转动的夹紧机构，所述夹紧机构可将砂芯夹紧；所述横向支撑块的前后两侧均设有横向滑动座，横向滑动座分别与立柱一和立柱二可滑动地连接，所述立柱一的上侧和相对立柱二设置的一侧均设有横向导轨，所述横向滑动座可沿着横向导轨滑动；在左右方向上，所述横向支撑块的一侧固连有横向移动驱动电机，所述横向移动驱动电机上传动连接有转轴，所述转轴支撑设置在横向滑动座上，转轴的左右两侧传动连接有齿轮一，支撑座朝内的一侧固连有横向齿条，横向齿条沿着固定支撑座的长度方向延伸，所述齿轮一与横向齿条传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，所述水平移动机构包括水平滑动座，所述水平滑动座与横向支撑块可滑动地连接，所述横向支撑块的上侧和另一侧均固连有水平导轨，水平滑动座可沿着水平导轨滑动，水平导轨与横向导轨垂直设置；所述横向支撑块另一侧固连有水平齿条，所述水平齿条沿着水平滑动座的滑动方向设置，所述水平滑动座一侧固连有水平驱动电机，所述水平驱动电机上传动连接有齿轮二，所述齿轮二与水平齿条传动连接；所述竖直移动机构可滑动地连接在水平滑动座上。

8.根据权利要求7所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，所述竖直移动机构包括竖直设置且具有容纳腔一的升降柱，所述升降柱与水平滑动座可滑动地连接，所述升降柱上固连有竖直设置的竖直导轨，升降柱沿着水平滑动座竖直滑动，所述水平滑动座上固连有竖直驱动电机，所述竖直驱动电机上传动连接有齿轮三，朝向齿轮三的升降柱一侧固连有竖直齿条，所述齿轮三与竖直齿条传动连接；所述容纳腔一对应的升降柱底部固连有旋转驱动电机，所述旋转驱动电机与夹紧机构可转动地连接。

9.根据权利要求8所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，所述夹紧机构包括具有容纳腔二的壳体，所述壳体上侧固连有转动传动座，所述旋转驱动电机与转动传动座传动连接，所述壳体下侧可滑动地连接有相对设置的2个抓手，2个抓手相对设置的一侧可转动地连接有夹紧转动座，所述夹紧转动座可将砂芯夹紧；所述壳体在前后方向上的一侧固连有滑动驱动电机，所述滑动驱动电机的输出轴上传动连接有主动轮，所述主动轮上传动连接有从动轮，所述从动轮上传动连接有丝杆，所述丝杆上传动连接有水平传动座，所述水平传动座的底部与抓手顶部固连，所述抓手顶部还固连有滑动座，壳体的下侧设有滑轨，所述滑动座可沿着滑轨滑动；所述抓手具有容纳腔三，所述2个抓手朝外的一侧均设有电机箱，所述电机箱内设有转动驱动电机，所述转动驱动电机上传动连接有主动齿轮，所述主动齿轮上传动连接有从动齿轮，所述从动齿轮与夹紧转动座传动连接。

10.根据权利要求1～4任一项所述的一种铸造成型生产系统，其特征在于，所述物流单元包括重载移动机器人和自动转运小车，所述重载移动机器人用于转运砂芯打印机和工作箱缓存线间的工作箱，所述自动转运小车用于转运智能出芯站出芯后、清砂站、浸涂站和立体库之间砂芯的转运。