CN109676093B - 一种消失模机器人自动浸涂流平工作站及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消失模机器人浸涂流平工作站及其工作方法，其结构包括模型上料货架、机器人、涂料搅拌机、搅拌浸涂罐、模型下料货架以及控制器。机器人机械臂通过气动夹具将模型工件浸入搅拌浸涂罐，模型工件外表面浸涂到一定程度后，从搅拌浸涂罐取出，运动至循环喷淋头处进行淋涂，进而保证模型工件外表面的完全涂刷。然后通过路径规划，完成涂料的流平，使得模型工件各处膜厚的一致性，提高了产品的生产质量。本发明有助于改善消失模铸造黄区的工作环境，可有效降低工人作业强度，体高了生产效率，降低了人工成本。

Description

一种消失模机器人自动浸涂流平工作站及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种消失模自动浸涂流平装置，具体地说是一种消失模机器人自动浸涂流平工作站及其工作方法。

背景技术

消失模铸造(又称实型铸造)是一种将泡沫塑料(EPS 、STMMA或EPMMA)等高分子材料制作成与要生产铸造的零件结构、尺寸完全一样的实型模具，经过浸涂耐火涂料(起强化、光洁、透气作用)并烘干后，埋在干石英砂或宝珠砂中经三维振动造型，在负压状态下向浇铸造型砂箱中浇入熔化的金属液，高分子材料模型受热气化抽出，进而被液体金属取代，冷却凝固后形成铸件的新型铸造方法。

消失模铸造涂料具有防止铸件产生机械粘砂和热化学粘砂、提高泡沫塑料模型的刚度、防止埋型时变形、有助于消失模模样热分解气体的迅速排出等功效。现有工艺中，绝大多数的消失模铸造厂的模型工件涂料是以手工浸、刷、补的方式来实现的，工作环境差，人员劳动强度大，职业病高发，并且人工完成涂料的膜厚不均匀质量还难以把控。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种消失模机器人自动浸涂流平工作站，以解决现有模型工件的浸涂流平操作费工费力和质量难以保证的问题。

本发明的目的之二就是提供一种消失模机器人自动浸涂流平工作站的工作方法，以提高模型工件浸涂流平操作的质量和效率。

本发明的目的之一是这样实现的：一种消失模机器人浸涂流平工作站，包括：

模型上料货架，用于放置待浸涂的模型工件；

第一定位检测装置，设置在模型上料货架上，并与控制器电连接，用于对待浸涂的模型工件进行定位检测，并将检测信号发送给控制器；

第一模型检测装置，设置在模型上料货架上，并与控制器电连接，用于检测上料货架中模型工件的有无，并将检测信号发送给控制器；

机器人，与控制器电连接，用于对放置在模型上料货架上的模型工件进行浸涂流平工作；

涂料搅拌机，其上设有输送管道，在所述输送管道上设有控制阀；涂料搅拌机用于搅拌涂料并通过输送管道向搅拌浸涂罐内输送搅拌好的涂料；

搅拌浸涂罐，通过输送管道与涂料搅拌机相连，用于接收搅拌好的涂料，以提供给机器人进行浸涂流平操作；

液位检测装置，设置在搅拌浸涂罐上，并与控制器电连接，用于在搅拌浸涂罐内的料液高度达到设定值时向控制器发出液位到达的检测信号；

模型下料货架，用于放置完成浸涂流平操作后的模型工件；

第二定位检测装置，设置在模型下料货架上，并与控制器电连接，用于对浸涂完毕的模型工件进行定位检测，并将检测信号发送给控制器；

第二模型检测装置，设置在模型下料货架上，并与控制器电连接，用于检测模型下料货架中模型工件的有无，并将检测信号发送给控制器；以及

控制器，与第一定位检测装置、第一模型检测装置、第二定位检测装置、第二模型检测装置、液位检测装置、机器人以及控制阀电连接，用于设定工作路径，根据检测信号控制机器人完成浸涂流平操作，并根据检测信号控制所述控制阀的启闭，以完成涂料的供给和补充。

所述机器人包括一端安装在底座上的机械臂以及安装在机械臂另一端上的模型工装夹具，所述机械臂为六轴全自由度的机械臂，所述模型工装夹具为气动夹具。

在所述搅拌浸涂罐上设有循环喷淋装置，用于模型工件某些盲区的喷淋作业。

还包括涂料搅拌机平台，用于涂料的存放以及作为涂料搅拌机安装的基础。

该工作站四周装有安全围栏，所述安全围栏上开有起检修作用的安全门。

本发明的目的之二是这样实现的：一种消失模机器人浸涂流平工作站的工作方法，包括以下步骤：

a、设置本发明消失模机器人浸涂流平工作站；

b、涂料搅拌机通过输送管道向所述搅拌浸涂罐内输送涂料，当其上的液位检测装置检测到液位高度到达设定值时，控制器控制所述控制阀关闭；

c、人工将满载模型工件的模型上料货架运输至上料工位，将模型下料货架运送至下料工位；

d、第一定位检测装置对模型上料架上的待浸涂的模型工件进行定位检测，并将检测信号发送给控制器；第一模型检测装置检测模型上料货架中模型工件的有无，并将检测信号发送给控制器；第二定位检测装置对模型下料架上的浸涂完毕的模型工件进行定位检测，并将检测信号发送给控制器；第二模型检测装置检测模型下料货架中模型工件的有无，并将检测信号发送给控制器；

e、所述控制器根据检测到的信号设定机器人的工作路径，控制所述机器人抓取模型上料货架上的待涂模型工件，将待涂模型工件浸入搅拌浸涂罐内；

f、浸涂完毕后，所述机器人将模型工件运送至循环喷淋装置处，进行循环喷淋；

g、循环喷淋结束后，机器人在空间进行多角度的姿态变换，以完成流平作业；

h、流平工作完成后，机器人将浸涂完成的模型工件放置在所述模型下料货架上。

本发明采用机器人对模型工件进行浸涂流平工作，使手工劳动者从恶劣的生产环境中解放出来，免于直接接触涂料与产品模型，改善了人员作业环境，降低了工人的作业强度。机械臂浸涂完毕后，在空间进行多角度姿变换，使浸涂在模型工件外的涂料厚度均匀一致。本发明自动化程度更高，产品加工工艺更完善，进一步提升了产品质量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、主控柜；2、模型上料货架；3、搅拌浸涂罐；4、模型工装夹具；5、涂料搅拌机；6、涂料搅拌机平台；7、安全围栏；8、模型下料货架；9、机械臂；10、操作柜。

具体实施方式

实施例1，一种消失模机器人自动浸涂流平工作站。

如图1所示，本发明提供的消失模机器人自动浸涂流平工作站，其结构包括模型上料货架2、机器人、涂料搅拌机5、搅拌浸涂罐3以及模型下料货架8。

模型上料货架2为双层货架结构有利于提高空间利用率，也避免人工频繁更换货架。货架的横板为镂空的不锈钢板，一方面有利于模型工件表面涂料的滴落，另一方面可减少由于接触而导致的模型工件表面浸涂缺陷。在模型上料货架2的底部装有集液槽，用于收集滴落的涂料，以保证车间工作环境的干净整洁。集液槽的下端装有万向脚轮便于人工移动搬运，省时省力。在模型上料货架2的侧面上各有一个导向轴承用于货架的导向定位。模型上料货架2，用于放置并为机器人完成浸涂流平工作提供待涂模型工件，其上装有第一定位检测装置以及第一模型检测装置。本实施例中的模型上料货架2与模型下料货架8的外形一致，模型下料货架8上装有第二定位检测装置以及第二模型检测装置。

机器人与控制器电连接，机器人包括机械臂9和模型工装夹具4。机械臂9的一端安装在工业机器人底座上，模型工装夹具4安装在机械臂9的另一端。工业机器人底座为1800×1400×30的A3钢板，板中打通孔与内螺纹孔，用8.8级高强度螺栓分别与混凝土地基、工业机器人刚性连接。机械臂9为六轴全自由度机械臂，使机器人拥有超大的工作范围，可实现距离、周期、辅助设备等诸方面的综合优化，为模拟最佳工艺布局提供了极大便利。模型工装夹具4为为带加长手指的气动夹具。为防止夹取模型的时候损伤模型工件表面，将与模型工件直接接触的手指由软质材料制成。模型工装夹具4可根据不同产品工艺以及夹取模型工件的结构特点进行更换，以适用于多种模型工件的浸涂流平工作。

涂料搅拌机5安装在涂料搅拌机平台6上，工作时通过电机带动其内的扇叶将干粉状的涂料与水一定比例混合、搅拌均匀。涂料搅拌机5上的电机为变频器控制，转速可调。在涂料搅拌机5上还装有输送管道，在输送管道上还装有控制向外输送涂料的控制阀。涂料搅拌机5用于为搅拌浸涂罐3提供搅拌均匀的涂料。

搅拌浸涂罐3为桶装结构，其设置在涂料搅拌机5伸出的输送管道出料口处，工作时电机带动桶体旋转，配合固定安装在其上的L型搅拌杆，使得触变性的涂料的粘度、淌型等物理特性始终处于一个稳定的水平。搅拌浸涂罐3的罐体内壁上还装有液面检测装置以及循环喷淋装置，循环泵将搅拌好的涂料循环输送至喷淋头，用于模型工件外表面的淋涂。液面检测装置与控制器电连接，用于实时检测搅拌浸涂罐3内的液位情况。

控制器与第一定位检测装置、第一模型检测装置、第二定位检测装置、第二模型检测装置、液位检测装置、机器人以及控制阀电连接，其包括主控柜1和操作柜10，操作柜1为整个消失模机器人自动浸涂工作站的总控，用于根据检测到的工况信息做出逻辑判断并发出执行相应的动作的指令。操作柜10用于设置机器人的工作路径并与主控柜1进行实时数据交换，以便协同作业。

本发明消失模机械人自动浸涂流平工位站由安全围栏7包围，安全围栏7由不锈钢编织网与方钢构成，活动检修门安装有安全门禁，防止运行中的设备与人接触产生意外，人机交互通过设置在护栏外的操作柜10完成，通过操作柜10可完成机械人的启动、停止、模式切换、紧急急停的功能。

实施例2，一种消失模机械人自动浸涂流平工位站的工作方法。

本发明提供的消失模机械人自动浸涂流平工位站的工作方法，具体包括以下几个步骤：

a、将实施例1中提到的消失模机械人自动浸涂流平工位站安装完成。

b、将粉状的涂料和水按一定比例放入涂料搅拌机5内，搅拌机将涂料搅拌均匀，然后通过输送管道向搅拌浸涂罐3内输送搅拌好的涂料。当涂料搅拌机5上的液位检测装置检测到液位高度到达设定值时，液位检测装置将信号传输给控制器，控制器发出阀门关闭指令，控制阀关闭。当液位低于设定值时，控制阀打开，补充涂料，以此来实现涂料的自动补给。搅拌浸涂罐3在工作过程中桶体保持旋转，以使得触变性的涂料的粘度、淌型等物理特性始终处于一个稳定的水平。

c、人工将模型上料货架2装满待涂模型工件，并推送至上料工位上，将模型下料货架8推送至下料工位。

d、第一定位检测装置检测和第二定位检测装置分别检测模型上料货架2与模型下料货架8的上的模型工件的位置信息，并将其传输给控制器。第一模型检测装置检测模型上料货架2上的模型工件的有无，并将信号传输给控制器。当检测到有待涂刷模型工件后进行后序浸涂工作，当检测到货架为空后，平台停止作业并报警呼叫工作人员进行上料。

e、控制器根据检测到的模型上料货架2与模型下料货架8的位置信息，设定机器人的工作路径，机器人抓取模型上料货架2上的待涂模型工件，将待涂模型工件浸入搅拌浸涂罐3内。本实施例设定两套浸涂程序，人工上料完毕后，手动切换机械臂9运行模式，模式一为一遍浸涂，模式二为二遍浸涂，通过一遍与二遍浸涂模型工件夹持位置改变的方式，使模型工件的表面全部浸涂。

f、浸涂完毕后，机器人将模型工件取出，并输送到循环喷淋装置下，喷淋头对准模型工件进行淋涂，以保证模型工件外表面的完全涂刷。

g、循环喷淋结束后，机器人的机械臂9在空间进行多角度姿态变换，进而带动模型工件在空间位置的变换，以完成流平作业，避免了直接将浸涂完毕的模型工件放置在货架上，而导致的模型工件上部涂料偏薄，下部涂料偏厚，膜厚一致性较差的问题出现。

h、流平工作完成后，机器人将浸涂完成的模型工件放置在模型下料货架8上，进而完成模型工件的浸涂流平工作。

本发明具有以下发明效果：

1）将手工劳动者从恶劣的生产环境中解放出来，免于直接接触涂料与产品模型，改善人员作业环境。

2）取件-浸涂-放置的重复作业，对工人的双腿、腰部、肩肘负荷较大，机器人取代人工后降低了工人作业强度。

3）人工浸涂完毕后，直接将产品模型工件放置在货架上进行流平，会导致模型工件上部涂料偏薄，下部涂料偏厚，膜厚一致性较差。机械臂浸涂完毕后，会在空间进行多角度姿态变换的流平作业，进而保证了模型工件浸涂膜厚的一致性。

4）慢速搅拌的搅拌浸涂罐3，使得触变性的涂料的粘度、淌型等物理特性始终处于一个稳定的水平，易于涂料质量的把控。

5）机械臂高效、高精度、高一致性的浸涂动作轨迹，使得浸涂产品的品质一致性得到了很好的保障。

Claims (5)

1.一种消失模机器人浸涂流平工作站，其特征是，包括：

模型上料货架，用于放置待浸涂的模型工件；

第一定位检测装置，设置在模型上料货架上，并与控制器电连接，用于对待浸涂的模型工件进行定位检测，并将检测信号发送给控制器；

第一模型检测装置，设置在模型上料货架上，并与控制器电连接，用于检测上料货架中模型工件的有无，并将检测信号发送给控制器；

机器人，与控制器电连接，用于对放置在模型上料货架上的模型工件进行浸涂流平工作；

涂料搅拌机，其上设有输送管道，在所述输送管道上设有控制阀；涂料搅拌机用于搅拌涂料并通过输送管道向搅拌浸涂罐内输送搅拌好的涂料；

搅拌浸涂罐，通过输送管道与涂料搅拌机相连，用于接收搅拌好的涂料，以提供给机器人进行浸涂流平操作；

液位检测装置，设置在搅拌浸涂罐上，并与控制器电连接，用于在搅拌浸涂罐内的料液高度达到设定值时向控制器发出液位到达的检测信号；

模型下料货架，用于放置完成浸涂流平操作后的模型工件；

第二定位检测装置，设置在模型下料货架上，并与控制器电连接，用于对浸涂完毕的模型工件进行定位检测，并将检测信号发送给控制器；

第二模型检测装置，设置在模型下料货架上，并与控制器电连接，用于检测模型下料货架中模型工件的有无，并将检测信号发送给控制器；以及

控制器，与第一定位检测装置、第一模型检测装置、第二定位检测装置、第二模型检测装置、液位检测装置、机器人以及控制阀电连接，用于设定工作路径，根据检测信号控制机器人完成浸涂流平操作，并根据检测信号控制所述控制阀的启闭，以完成涂料的供给和补充；

在所述搅拌浸涂罐上设有循环喷淋装置，用于模型工件某些盲区的喷淋作业。

2.根据权利要求1所述的消失模机器人浸涂流平工作站，其特征是，所述机器人包括一端安装在底座上的机械臂以及安装在机械臂另一端上的模型工装夹具，所述机械臂为六轴全自由度的机械臂，所述模型工装夹具为气动夹具。

3.根据权利要求1所述的消失模机器人浸涂流平工作站，其特征是，还包括涂料搅拌机平台，用于涂料的存放以及作为涂料搅拌机安装的基础。

4.根据权利要求1~3所述的任一种消失模机器人浸涂流平工作站，其特征是，该工作站四周装有安全围栏，所述安全围栏上开有起检修作用的安全门。

5.一种消失模机器人浸涂流平工作站的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

a、设置权利要求1所述的消失模机器人浸涂流平工作站；

b、涂料搅拌机通过输送管道向所述搅拌浸涂罐内输送涂料，当其上的液位检测装置检测到液位高度到达设定值时，控制器控制所述控制阀关闭；

c、人工将满载模型的模型上料货架运输至上料工位，将模型下料货架运送至下料工位；

d、第一定位检测装置对模型上料架上的待浸涂的模型工件进行定位检测，并将检测信号发送给控制器；第一模型检测装置检测模型上料货架中模型工件的有无，并将检测信号发送给控制器；第二定位检测装置对模型下料架上的浸涂完毕的模型工件进行定位检测，并将检测信号发送给控制器；第二模型检测装置检测模型下料货架中模型工件的有无，并将检测信号发送给控制器；

e、所述控制器根据检测到的信号设定机器人的工作路径，控制所述机器人抓取模型上料货架上的待涂模型工件，将待涂模型工件浸入搅拌浸涂罐内；

f、浸涂完毕后，所述机器人将模型工件运送至循环喷淋装置处，进行循环喷淋；

g、循环喷淋结束后，机器人在空间进行多角度的姿态变换，以完成流平作业；

h、流平工作完成后，机器人将浸涂完成的模型工件放置在所述模型下料货架上。

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