CN113182497A - 通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化合金铸造模壳制作应用技术领域，具体公开了通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法及结构，包括以下步骤，步骤1、将制作的半成品的模壳分别挂至循环悬挂线上；步骤2、将模壳抓取卸下；步骤3、将抓取卸下的半成品模壳移动；步骤4、将抓取沾浆后的半成品模壳提起。步骤5、将半成品模壳移动至淋砂机内；步骤6、机器人将淋砂处理完成后的半成品模壳挂至旋转干燥链上。本发明的有益效果在于：整体制作流水线，占地面积小，降低生产成本投入，提高经济效益等；装夹、悬挂钩、模壳挂架分别与循环悬挂线、旋转干燥链、机器人等相配合使用的，完成模壳精准的取件、挂件，实现高效、稳定和安全的模壳沾浆、淋砂、干燥动作。

Description

通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法及结构

技术领域

本发明属于自动化合金铸造模壳制作应用技术领域，具体涉及通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法。

背景技术

当前，传统的模壳制备采用的人工制作方式，其不仅制作效率低，且制作的多个模壳品质也不统一，这就降低了合金铸造产品的生产效率和合金铸造成品的产品合格率，同时不符合铸造标准使用要求模壳需要修整或销毁重新制作，既耗时，也增加了成本损耗投入等。

随着科学技术的进步，铸造行业已经对自动化生产进行研究，将自动化生产引入到模壳的制备中，即通过机器人抓取半成品模壳分别进行沾浆、淋砂的处理步骤，而如何控制机器人抓取模壳，并与流水线相配合使用是当前所需解决的。

因此，基于上述问题，本发明提供通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法及结构。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法及结构，其能实现自动化的高效、稳定和安全的半成品模壳沾浆、淋砂动作，模壳制作效率和品质，降低生产成本投入，提高经济效益。

整体结构设计合理，便于进行组合装配作业，与机器人系统相配合使用，完成挂架上模壳精准的抓取，实现高效、稳定和安全的模壳沾浆、淋砂动作，实用性强。

技术方案：本发明的一方面提供通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法，包括以下步骤，步骤1、将制作的半成品的模壳分别挂至循环悬挂线上；步骤2、利用机器人将循环悬挂线上的半成品的模壳抓取卸下；步骤3、机器人将抓取卸下的半成品模壳移动，并浸入沾浆桶中进行沾浆处理动作；步骤4、机器人将抓取沾浆后的半成品模壳提起，并控制相应的角度进行控浆处理动作。步骤5、机器人将控浆后的半成品模壳移动至淋砂机内进行淋砂处理动作；步骤6、机器人将淋砂处理完成后的半成品模壳挂至旋转干燥链上；所述机器人通过自动控制单元控制，用于分别控制机器人、机器人抓手、循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机进行相配合使用的动作，同时浆桶内的传感器信号、淋砂机内的传感器信号分别与自动控制单元交互连接，通过自动控制单元分别对机器人、机器人抓手、循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机、浆桶、淋砂机的运行状态进行监视。

本技术方案的，所述机器人为工业机器人，最大负载210kg，末端装配持续旋压抓手，可稳定抓取挂架，机器人有6个活动关节，提高在沾浆和淋砂过程中的灵活度，复杂的模壳也可被均匀的浇沾。

本技术方案的，所述自动控制单元，包括触摸屏和PLC模块，用于生产维护人员操作使用；所述循环悬挂线的悬挂钩上安装定位传感器，用于检测悬挂钩位置；所述浆桶内的传感器为液位传感器，用于检测浆桶液位，并把液位信息反馈给机器人的自动控制单元，自动控制单元让机器人及时调整下探深度；所述自动控制单元，还包括信号交互模块，用于PLC模块与旋转干燥链驱动电机、循环悬挂线驱动电机的通讯及控制；当机器人通过机器人抓手旋转至循环悬挂线进行模壳抓取时，循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机分别停机，此时，机器人首先通过机器人抓手旋转至浆桶上方并将模壳浸入浆桶内进行沾浆动作，再将完成沾浆动作后机器人通过机器人抓手将沾浆后的模壳提出浆桶进行控浆动作，最后机器人通过机器人抓手将完成控浆的模壳旋转至淋砂机，并伸入淋砂机内进行淋砂动作，完成淋砂动作后机器人通过机器人抓手将淋砂后的模壳悬挂至旋转干燥链上；当完成模壳悬挂至旋转干燥链上的动作后，机器人恢复至原始位置，同时循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机分别启动，并进行下一循环的往复动作，依次的对循环悬挂线半成品模壳进行抓取、沾浆、控浆、淋砂、悬挂干燥动作。

本技术方案的，所述机器人安装在机器人支撑框架上，其中，机器人支撑框架高度尺寸为600 mm -1200mm。

本技术方案的，所述循环悬挂线设置为三层结构。

本发明的另一方面提供通过机器人实现自动化流水线制备模壳的结构，包括与机器人相配合使用的装夹，分别与循环悬挂线、旋转干燥链相配合使用的悬挂钩，分别与机器人装夹、模壳相配合使用的模壳挂架；所述装夹，由固定连接柱，及设置在固定连接柱一端端面的连接板，及设置在连接板一面的固定臂，及对称设置在固定臂一端端面的一组L形限位板，及两端分别卡入一组L形限位板内的圆形支撑柱，及与圆形支撑柱相配合使用的竖连接杆，及设置在固定臂一端表面内，且位于一组L形限位板之间的U形凹槽，及设置在U形凹槽内的限位凸块，及设置在竖连接杆一端内且与限位凸块相配合使用的限位凹槽，及设置在竖连接杆内的竖连接杆通孔，及通过竖连接杆通孔设置在竖连接杆另一端的锥形连接块，及设置在锥形连接块内的螺纹固定通孔组成，其中，圆形支撑柱设置在竖连接杆一端，且成“十字形”结构，限位凸块、限位凹槽设置为相配合使用的锥形结构；所述悬挂钩，由n型板，及设置在n型板对称中心线内的n型板通孔，及分别设置在n型板两端的第一V形支撑板、第二V形支撑板，及分别对称设置在n型板两端内壁，且与第一V形支撑板、第二V形支撑板相配合使用的第一斜导向限位板、第二斜导向限位板组成；所述模壳挂架，由基板，及设置在基板外壁的若干个横支撑板，及分别设置在横支撑板一端内的圆形中空固定套，及对称设置在基板内的若干组基板通孔，及分别设置在圆形中空固定套一端内的凹槽组成，其中，圆形中空固定套的两端分别突出横支撑板，所述基板内设置有与竖连接杆相配合使用的通孔，且固定螺栓利用通孔将竖连接杆、基板紧固。

与现有技术相比，本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法及结构的有益效果在于：1、其能实现自动化的高效、稳定和安全的半成品模壳沾浆、淋砂动作，模壳制作效率和品质，降低生产成本投入，提高经济效益；2、整体制作流水线，布局合理、占地面积小，便于施工及后续的检修、维护；3、装夹、悬挂钩、模壳挂架分别与循环悬挂线、旋转干燥链、机器人等相配合使用的，装夹、悬挂钩、模壳挂架结构设计合理，便于进行组合装配作业，可与机器人相配合使用，完成模壳精准的取件、挂件，实现高效、稳定和安全的模壳沾浆、淋砂、干燥动作。

附图说明

图1、图2和图3是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法的机器人取件或挂件的主视结构示意图；

图4是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法的机器人取件或挂件的俯视结构示意图；

图5是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法的机器人从循环悬挂线上取件的结构示意图；

图6是本发明图5的机器人从循环悬挂线上取件的局部放大侧视结构示意图；

图7、图8是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法的机器人等的施工布局结构示意图；

图9、图10是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法的循环悬挂线的施工设计结构示意图；

图11是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法的机器人取件、沾浆、控浆、淋砂和挂件的动作分解步骤示意图；

图12是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法的机器人从循环悬挂线上取件的演示结构示意图；

图13是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法的自动控制单元触摸屏显示的监控状态界面图；

图14、图15和图16是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的结构的装夹结构示意图；

图17是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的结构的悬挂钩结构示意图；

图18、图19和图20是本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的结构的模壳挂架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1至图13所示的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法，包括以下步骤，步骤1、将制作的半成品的模壳分别挂至循环悬挂线上；步骤2、利用机器人将循环悬挂线上的半成品的模壳抓取卸下；步骤3、机器人将抓取卸下的半成品模壳移动，并浸入沾浆桶中进行沾浆处理动作；步骤4、机器人将抓取沾浆后的半成品模壳提起，并控制相应的角度进行控浆处理动作。步骤5、机器人将控浆后的半成品模壳移动至淋砂机内进行淋砂处理动作；步骤6、机器人将淋砂处理完成后的半成品模壳挂至旋转干燥链上；所述机器人通过自动控制单元控制，用于分别控制机器人、机器人抓手、循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机进行相配合使用的动作，同时浆桶内的传感器信号、淋砂机内的传感器信号分别与自动控制单元交互连接，通过自动控制单元分别对机器人、机器人抓手、循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机、浆桶、淋砂机的运行状态进行监视。

作为本发明优选的，所述机器人采用德国库卡工业机器人，最大负载210kg，末端装配持续旋压抓手，可稳定抓取挂架，机器人有6个活动关节，提高在沾浆和淋砂过程中的灵活度，复杂的模壳也可被均匀的浇沾。

作为本发明优选的，所述自动控制单元，包括触摸屏和PLC模块，用于生产维护人员操作使用；所述循环悬挂线的悬挂钩上安装定位传感器，用于检测悬挂钩位置；所述浆桶内的传感器为液位传感器，用于检测浆桶液位，并把液位信息反馈给机器人的自动控制单元，自动控制单元让机器人及时调整下探深度；所述自动控制单元，还包括信号交互模块，用于PLC模块与旋转干燥链驱动电机、循环悬挂线驱动电机的通讯及控制；当机器人通过机器人抓手旋转至循环悬挂线进行模壳抓取时，循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机分别停机，此时，机器人首先通过机器人抓手旋转至浆桶上方并将模壳浸入浆桶内进行沾浆动作，再将完成沾浆动作后机器人通过机器人抓手将沾浆后的模壳提出浆桶进行控浆动作，最后机器人通过机器人抓手将完成控浆的模壳旋转至淋砂机，并伸入淋砂机内进行淋砂动作，完成淋砂动作后机器人通过机器人抓手将淋砂后的模壳悬挂至旋转干燥链上；当完成模壳悬挂至旋转干燥链上的动作后，机器人恢复至原始位置，同时循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机分别启动，并进行下一循环的往复动作，依次的对循环悬挂线半成品模壳进行抓取、沾浆、控浆、淋砂、悬挂干燥动作。

作为本发明优选的，所述机器人安装在机器人支撑框架1A上，其中，机器人支撑框架1A高度尺寸为600 mm -1200mm；所述循环悬挂线设置为三层结构

本发明的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的结构，包括与机器人相配合使用的装夹，分别与循环悬挂线、旋转干燥链相配合使用的悬挂钩，分别与机器人装夹、模壳相配合使用的模壳挂架。

如图14-图16所示，装夹由固定连接柱1，及设置在固定连接柱1一端端面的连接板2，及设置在连接板2一面的固定臂3，及对称设置在固定臂3一端端面的一组L形限位板5，及两端分别卡入一组L形限位板5内的圆形支撑柱7，及与圆形支撑柱7相配合使用的竖连接杆6，及设置在固定臂3一端表面内，且位于一组L形限位板5之间的U形凹槽4，及设置在U形凹槽4内的限位凸块8，及设置在竖连接杆6一端内且与限位凸块8相配合使用的限位凹槽9，及设置在竖连接杆6内的竖连接杆通孔10，及通过竖连接杆通孔10设置在竖连接杆6另一端的锥形连接块11，及设置在锥形连接块11内的螺纹固定通孔12组成，其中，圆形支撑柱7设置在竖连接杆6一端，且成“十字形”结构，限位凸块8、限位凹槽9设置为相配合使用的锥形结构，便于进行组合装配作业，与机器人相配合使用，从循环悬挂线的悬挂钩上取件（取下模壳挂架），并将沾浆、淋砂后的模壳挂架挂件在旋转干燥链的悬挂钩上（模壳挂架挂入旋转干燥链悬挂钩上）。

如图17所示，悬挂钩由n型板1-1，及设置在n型板1-1对称中心线内的n型板通孔1-2，及分别设置在n型板1-1两端的第一V形支撑板1-3、第二V形支撑板1-4，及分别对称设置在n型板1-1两端内壁，且与第一V形支撑板1-3、第二V形支撑板1-4相配合使用的第一斜导向限位板1-5、第二斜导向限位板1-6组成，使用组装时悬挂钩分别安装在循环悬挂线上、旋转干燥链上，对组装后具有半成品模壳挂架或沾浆、淋砂的模壳挂架进行旋转的支撑固定。

如图18、图19、图20所示，模壳挂架由基板1-1-1，及设置在基板1-1-1外壁的若干个横支撑板1-1-2，及分别设置在横支撑板1-1-2一端内的圆形中空固定套1-1-4，及对称设置在基板1-1-1内的若干组基板通孔1-1-3，及分别设置在圆形中空固定套1-1-4一端内的凹槽1-1-6组成，其中，圆形中空固定套1-1-4的两端分别突出横支撑板1-1-2，所述基板1-1-1内设置有与竖连接杆相配合使用的通孔（图18、图19、图20中均未标出），且固定螺栓1-1-5利用通孔将竖连接杆、基板1-1-1紧固，上述结构与半成品模壳之间完成组装，对半成品模壳进行牢靠的固定，便于机器人进行自动化的取件、挂件，实现自动化流水线式的模壳制作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1、将制作的半成品的模壳分别挂至循环悬挂线上；

步骤2、利用机器人将循环悬挂线上的半成品的模壳抓取卸下；

步骤3、机器人将抓取卸下的半成品模壳移动，并浸入沾浆桶中进行沾浆处理动作；

步骤4、机器人将抓取沾浆后的半成品模壳提起，并控制相应的角度进行控浆处理动作；

步骤5、机器人将控浆后的半成品模壳移动至淋砂机内进行淋砂处理动作；

步骤6、机器人将淋砂处理完成后的半成品模壳挂至旋转干燥链上；

所述机器人通过自动控制单元控制，用于分别控制机器人、机器人抓手、循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机进行相配合使用的动作，同时浆桶内的传感器信号、淋砂机内的传感器信号分别与自动控制单元交互连接，通过自动控制单元分别对机器人、机器人抓手、循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机、浆桶、淋砂机的运行状态进行监视。

2.根据权利要求1所述的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法，其特征在于：所述机器人为工业机器人，最大负载210kg，末端装配持续旋压抓手，可稳定抓取挂架，机器人有6个活动关节，提高在沾浆和淋砂过程中的灵活度，复杂的模壳也可被均匀的浇沾。

3.根据权利要求1所述的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法，其特征在于：所述自动控制单元，包括触摸屏和PLC模块，用于生产维护人员操作使用；所述循环悬挂线的悬挂钩上安装定位传感器，用于检测悬挂钩位置；所述浆桶内的传感器为液位传感器，用于检测浆桶液位，并把液位信息反馈给机器人的自动控制单元，自动控制单元让机器人及时调整下探深度；所述自动控制单元，还包括信号交互模块，用于PLC模块与旋转干燥链驱动电机、循环悬挂线驱动电机的通讯及控制；当机器人通过机器人抓手旋转至循环悬挂线进行模壳抓取时，循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机分别停机，此时，机器人首先通过机器人抓手旋转至浆桶上方并将模壳浸入浆桶内进行沾浆动作，再将完成沾浆动作后机器人通过机器人抓手将沾浆后的模壳提出浆桶进行控浆动作，最后机器人通过机器人抓手将完成控浆的模壳旋转至淋砂机，并伸入淋砂机内进行淋砂动作，完成淋砂动作后机器人通过机器人抓手将淋砂后的模壳悬挂至旋转干燥链上；当完成模壳悬挂至旋转干燥链上的动作后，机器人恢复至原始位置，同时循环悬挂线驱动电机、旋转干燥链驱动电机分别启动，并进行下一循环的往复动作，依次的对循环悬挂线半成品模壳进行抓取、沾浆、控浆、淋砂、悬挂干燥动作。

4.根据权利要求1所述的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法，其特征在于：所述机器人安装在机器人支撑框架（1A）上，其中，机器人支撑框架（1A）高度尺寸为600 mm -1200mm。

5.根据权利要求3所述的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的工作方法，其特征在于：所述循环悬挂线设置为三层结构。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的通过机器人实现自动化流水线制备模壳的结构，其特征在于：包括与机器人相配合使用的装夹，分别与循环悬挂线、旋转干燥链相配合使用的悬挂钩，分别与机器人装夹、模壳相配合使用的模壳挂架；

所述装夹，由固定连接柱（1），及设置在固定连接柱（1）一端端面的连接板（2），及设置在连接板（2）一面的固定臂（3），及对称设置在固定臂（3）一端端面的一组L形限位板（5），及两端分别卡入一组L形限位板（5）内的圆形支撑柱（7），及与圆形支撑柱（7）相配合使用的竖连接杆（6），及设置在固定臂（3）一端表面内，且位于一组L形限位板（5）之间的U形凹槽（4），及设置在U形凹槽（4）内的限位凸块（8），及设置在竖连接杆（6）一端内且与限位凸块（8）相配合使用的限位凹槽（9），及设置在竖连接杆（6）内的竖连接杆通孔（10），及通过竖连接杆通孔（10）设置在竖连接杆（6）另一端的锥形连接块（11），及设置在锥形连接块（11）内的螺纹固定通孔（12）组成，其中，圆形支撑柱（7）设置在竖连接杆（6）一端，且成“十字形”结构，限位凸块（8）、限位凹槽（9）设置为相配合使用的锥形结构；所述悬挂钩，由n型板（1-1），及设置在n型板（1-1）对称中心线内的n型板通孔（1-2），及分别设置在n型板（1-1）两端的第一V形支撑板（1-3）、第二V形支撑板（1-4），及分别对称设置在n型板（1-1）两端内壁，且与第一V形支撑板（1-3）、第二V形支撑板（1-4）相配合使用的第一斜导向限位板（1-5）、第二斜导向限位板（1-6）组成；所述模壳挂架，由基板（1-1-1），及设置在基板（1-1-1）外壁的若干个横支撑板（1-1-2），及分别设置在横支撑板（1-1-2）一端内的圆形中空固定套（1-1-4），及对称设置在基板（1-1-1）内的若干组基板通孔（1-1-3），及分别设置在圆形中空固定套（1-1-4）一端内的凹槽（1-1-6）组成，其中，圆形中空固定套（1-1-4）的两端分别突出横支撑板（1-1-2），所述基板（1-1-1）内设置有与竖连接杆相配合使用的通孔，且固定螺栓（1-1-5）利用通孔将竖连接杆、基板（1-1-1）紧固。

Images