CN113560502A - 一种砂芯夹具及合芯系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砂芯夹具及合芯系统，其包括夹具框架、盖板芯夹具和底板芯夹具；盖板芯夹具包括相对设置于夹具框架上的固定支撑装置和第一浮动支撑装置，固定支撑装置和第一浮动支撑装置相互配合以用于夹持盖板芯；底板芯夹具包括相对设置于夹具框架上的第二浮动支撑装置和第三浮动支撑装置，第二浮动支撑装置和第三浮动支撑装置相互配合以用于夹持底板芯，盖板芯与底板芯能够相互定位且相互叠置。多组浮动支撑装置相互配合进行合芯，大幅提升了适配度和合芯柔性，在多品种混线生产的场景中能够大幅提升生产效率。整个合芯过程不需要人工介入，降低了工人的劳动强度，且方便吊运，具有很高的市场推广价值。

Description

一种砂芯夹具及合芯系统

技术领域

本发明涉及合芯技术领域，尤其涉及一种砂芯夹具及合芯系统。

背景技术

在进行铸件成型过程中，砂芯合箱质量直接决定铸件浇注质量。目前砂芯合箱主要依靠专机辅助工人完成，主要流程为：盖板芯和底板芯按顺序随托盘进入工人检查工序(盖板芯在前、底板芯在后)—工人检查砂芯质量(是否漏放子砂芯、子砂芯是否下芯到位、砂芯整体是否有缺损等)—盖板芯进入合箱专机工序—合箱专机抓取盖板芯提升一定高度并翻转180°—底板芯进入合箱专机工序(处于盖板芯的正下方)—合箱专机下降完成盖板芯和底板芯合箱—合箱后的砂芯随托盘进入工人翻箱区域—工人进行翻箱(翻转90°)并吊运至合箱架—工人进行穿螺杆—工人将砂箱吊运至砂箱缓存区。

现有流程主要存在的问题是：1、工人翻箱劳动强度大(经合箱后砂箱重量近400Kg，需要两人操作)，吊运繁琐；2、合箱专机柔性低，不同型号的砂芯需要更换对应的专机夹具和合芯台，生产线换型周期长，在多品种混线生产的场景中严重影响生产效率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种砂芯夹具，以解决现有的专用夹具适应范围小而影响生产效率的问题，本发明还提供一种合芯系统，以解决现有的合芯系统需要工人介入而使工人的劳动强度大的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种砂芯夹具，其包括：

夹具框架，所述夹具框架上设置有能够与机器人的执行端对接的接口座；

盖板芯夹具，所述盖板芯夹具包括相对设置于所述夹具框架上的固定支撑装置和第一浮动支撑装置，所述固定支撑装置和所述第一浮动支撑装置相互配合以用于夹持盖板芯；

底板芯夹具，所述底板芯夹具包括相对设置于所述夹具框架上的第二浮动支撑装置和第三浮动支撑装置，所述第二浮动支撑装置和所述第三浮动支撑装置相互配合以用于夹持底板芯，所述盖板芯与所述底板芯能够相互定位且相互叠置。

可选地，所述第一浮动支撑装置、所述第二浮动支撑装置和所述第三浮动支撑装置均包括多组伸缩机构，每组所述伸缩机构均包括伸缩缸、浮动抵接组件以及成对的导杆组件，所述导杆组件和所述伸缩缸相互平行且均贯穿设置于所述夹具框架上，所述浮动抵接组件设置于所述导杆组件和所述伸缩缸的位于所述夹具框架内的一端上。

可选地，所述浮动抵接组件包括浮动安装板和浮动夹块，所述浮动安装板设置于所述导杆组件与所述伸缩缸上，所述浮动夹块的相对两端设置有转轴，所述转轴转动安装于所述浮动安装板的端部以使所述浮动夹块能够相对于所述浮动安装板偏转，所述转轴的旋转轴线与所述导杆组件的延伸方向垂直，所有的所述浮动抵接组件的所述转轴的旋转轴线共线或平行。

可选地，所述第二浮动支撑装置和所述第三浮动支撑装置的所述浮动抵接组件均还包括调整单元，所述调整单元包括设置于所述浮动安装板上的支架、铰接于所述支架的第一端上的卡勾、连接所述支架与所述卡勾的弹簧和铰接于所述支架的第二端上的挡杆，所述支架上开设有多个与所述转轴适配的凹槽，所述挡杆覆盖于所述凹槽上，所述卡勾的自由端能够勾住所述挡杆的自由端。

可选地，所述固定支撑装置包括固定安装板和固定夹块，所述固定安装板设置于所述夹具框架的内表面上，所述固定夹块的相对两端设置有转动柱，所述转动柱转动安装于所述固定安装板的端部以使所述固定夹块能够相对于所述固定安装板偏转，所述转动柱的旋转轴线与所述转轴的旋转轴线共线或平行。

可选地，所述浮动夹块和所述固定夹块上均设置有硅胶垫；所述转轴和所述转动柱上均套设有无油衬套。

可选地，所述导杆组件包括设置于所述夹具框架上的导向套筒和与所述导向套筒适配的芯轴，所述芯轴的第一端从所述导向套筒内伸出，所述芯轴的第二端贯穿所述夹具框架且与所述浮动抵接组件连接；所述导向套筒为直线轴承或无油衬套；

所述第二浮动支撑装置与所述固定支撑装置位于所述夹具框架的同一侧，所述第二浮动支撑装置的所述导杆组件还包括设置于所述芯轴的第一端上的限位环。

可选地，所述夹具框架的外表面上设置有用于对所述盖板芯与所述底板芯进行扫描的激光扫描器。

另外，本发明还提供一种合芯系统，其包括用于传送盖板芯与底板芯的传送带、设置于所述传送带的一侧的机器人以及如上所述的砂芯夹具，所述夹具框架上的接口座能够与所述机器人的执行端对接；所述机器人能够带动所述砂芯夹具进行移动和翻转，以使所述盖板芯夹具对所述盖板芯进行夹持且在所述砂芯夹具翻转后使所述底板芯夹具对所述底板芯进行夹持。

可选地，所述合芯系统还包括叉臂式转台，所述机器人能够带动所述砂芯夹具移动以使所述砂芯夹具以竖立状态套设于所述叉臂式转台的叉臂上。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：通过砂芯夹具进行机械化合芯操作，省去了工人进行校准和翻箱的劳动，且方便吊运。而且，固定支撑装置和第一浮动支撑装置确定了盖板芯的固定夹持位置，再通过调整第二浮动支撑装置和第三浮动支撑装置的状态对底板芯进行浮动夹持，可以使盖板芯内部的定位结构与底板芯内部的定位结构相互定位对接，从而保证盖板芯与底板芯对接准确，以提升合芯效果。另外，多组浮动支撑装置相互配合进行合芯，大幅提升了适配度和合芯柔性，即不同型号的砂芯都可以采用同一套砂芯夹具进行合芯，不需要经常更换砂芯夹具，在多品种混线生产的场景中能够大幅提升生产效率。

在砂芯夹具水平夹持砂芯时，盖板芯夹具和底板芯夹具均能够保持受力平衡，底板芯与盖板芯通过内部的定位结构结合在一起(此时，限位环不起作用)，而当砂芯翻转为竖立状态后(第二浮动支撑装置在上方)，第三浮动支撑装置平衡砂芯自重，第二浮动支撑装置的压力由限位环承受，以使底板芯与盖板芯之间无相互剪切力。

而且，在夹具框架上设置有激光扫描器，可以在进行合芯之前，对盖板芯与底板芯进行质检和定位，以保证砂芯及浇注所得产品的质量。

综上，采用上述砂芯夹具及合芯系统，能够进行机械化合芯操作，大幅提高了合芯效率，整个合芯过程不需要人工介入，在保证合芯效率和合芯质量的前提下降低了工人的劳动强度，且方便吊运，具有很高的市场推广价值。

附图说明

图1为本发明的砂芯夹具的整体结构示意图；

图2为本发明的砂芯夹具的另一视角的整体结构示意图；

图3为本发明的砂芯夹具的主视图；

图4为本发明的砂芯夹具的俯视图；

图5为本发明的砂芯夹具的左视图；

图6为本发明的浮动夹块和调整单元的结构示意图；

图7为本发明的浮动夹块和调整单元的侧视图；

图8为本发明的合芯系统的整体结构示意图；

图9为本发明的合芯系统的俯视图。

【附图标记说明】

100：砂芯夹具；101：盖板芯；102：底板芯；200：机器人；300：传送带；400：叉臂式转台；401：叉臂；

10：夹具框架；11：接口座；

20：盖板芯夹具；21：固定支撑装置；22：第一浮动支撑装置；

30：底板芯夹具；31：第二浮动支撑装置；32：第三浮动支撑装置；

41：伸缩缸；42：浮动抵接组件；421：浮动安装板；422：浮动夹块；4221：硅胶垫；423：转轴；424：调整单元；4241：支架；4242：卡勾；4243：挡杆；4244：弹簧；4245：凹槽；43：导杆组件；431：导向套筒；432：芯轴；433：限位环；

50：激光扫描器。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”等方位名词以图1的定向为参照。

本发明提供一种砂芯夹具100，如图1、如2、图4和图5所示，其包括夹具框架10、盖板芯夹具20和底板芯夹具30。其中，夹具框架10上设置有能够与机器人200的执行端对接的接口座11。盖板芯夹具20包括均设置于夹具框架10上且相对设置的固定支撑装置21和第一浮动支撑装置22，固定支撑装置21和第一浮动支撑装置22相互配合以用于夹持盖板芯101。底板芯夹具30包括均设置于夹具框架10上且相对设置的第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32，第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32相互配合以用于夹持底板芯102，盖板芯101与底板芯102能够相互定位且相互叠置以形成完整的铸造用的砂芯。其中，接口座11可以设置在夹具框架10的靠近固定支撑装置21的外侧，或者在其他实施方式中，接口座11还可以设置在夹具框架10的其他位置，只需要方便机器人200与夹具框架10进行对接即可。

夹具框架10可以形成为环形框架或其他形状，环形框架的两个相对开口端分别可以对盖板芯101与底板芯102进行夹持。具体地，盖板芯夹具20靠近夹具框架10的第一开口端设置，需要对盖板芯101进行夹持时，使夹具框架10的第一开口端朝下并让夹具框架10向下移动，盖板芯101从第一开口端进入夹具框架10内并保持盖板芯101内部的定位结构朝向第二开口端一侧，并由相对设置的固定支撑装置21和第一浮动支撑装置22对盖板芯101进行夹持。底板芯夹具30靠近夹具框架10的第二开口端设置，在对盖板芯101进行夹持之后需要将夹具框架10翻转180°使第二开口端朝下，并让夹具框架10向下移动，底板芯102从第二开口端进入夹具框架10内并保持底板芯102内部的定位结构朝向第一开口端一侧，并由相对设置的第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32对底板芯102进行夹持。在合芯过程中，底板芯102必须在定位结构水平朝上方位进行合芯，因此需要将夹具框架10翻转180°使第二开口端朝下进行合芯，而在合芯后需要再将砂芯翻转90°放置。

通过砂芯夹具100进行机械化合芯操作，省去了工人进行校准和翻箱的劳动，且方便吊运。而且，固定支撑装置21和第一浮动支撑装置22确定了盖板芯101的固定夹持位置，再通过调整第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32的状态对底板芯102进行浮动夹持，可以使盖板芯101内部的定位结构与底板芯102内部的定位结构相互定位对接，从而保证盖板芯101与底板芯102对接准确，以提升合芯效果。另外，多组浮动支撑装置相互配合进行合芯，大幅提升了适配度和合芯柔性，即不同型号的砂芯都可以采用同一套砂芯夹具100进行合芯，不需要经常更换砂芯夹具100，在多品种混线生产的场景中能够大幅提升生产效率。

在优选的实施方式中，如图1至图3所示，第一浮动支撑装置22、第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32均包括沿砂芯的长度方向间隔分布的多组伸缩机构，每组伸缩机构均包括伸缩缸41、浮动抵接组件42以及成对的导杆组件43，导杆组件43和伸缩缸41相互平行且均贯穿设置于夹具框架10上，浮动抵接组件42设置于导杆组件43与伸缩缸41的位于夹具框架10内的一端上。再次参见图3，浮动抵接组件42的两端分别与一对导杆组件43一一对应连接，而浮动抵接组件42的中部与伸缩缸41连接。其中，伸缩缸41可以为气缸或液压缸等，其通过管路与机器人200上的管路连接，并采用电气比例阀控制伸缩缸41的夹紧力，由于砂芯较脆，为了防止夹坏砂芯，不同规格的砂芯选用对应的夹紧力，还采用压力传感器来检测各个伸缩缸41或各伸缩缸41对应的管路内的压力，以实现对夹紧力的实时监测。而为了方便对盖板芯101与底板芯102的位置进行调整，所有伸缩缸41的伸缩方向均相互平行。伸缩缸41的伸缩杆能够朝夹具框架10内延伸，通过驱动伸缩杆进行往复移动可以带动浮动抵接组件42进行往复移动，而导杆组件43可以成对存在以对浮动抵接组件42进行导向和支撑，以保证夹持的力度和可靠性。而且，砂芯一般为长方体结构，多组伸缩机构对砂芯的长边进行夹持，即所有伸缩缸41的伸缩方向与砂芯的长边垂直，可以保证砂芯具有较好的强度。并且，调整伸缩机构的伸缩幅度，可以对不同高度的砂芯进行夹持，以增加砂芯夹具100的适用范围。

再次参见图1，浮动抵接组件42包括浮动安装板421和浮动夹块422，浮动安装板421设置于导杆组件43和伸缩缸41上，浮动夹块422的相对两端设置有转轴423，转轴423转动安装于浮动安装板421的端部以使浮动夹块422能够相对于浮动安装板421偏转，转轴423的旋转轴线与导杆组件43的延伸方向垂直，所有的浮动抵接组件42的转轴423的旋转轴线共线或平行。由于浮动夹块422能够相对于浮动安装板421偏转，当浮动夹块422与砂芯抵接时，浮动夹块422能够根据砂芯的外侧面的斜度进行适应性倾斜，并能够根据砂芯拔模斜度自动调整角度，从而适应对不同形状的砂芯进行夹持。其中，在优选的实施方式中，浮动夹块422相对于浮动安装板421偏转的角度不会超过45°，以保证夹持的可靠性。而且，所有的浮动抵接组件42的转轴423的旋转轴线共线或平行，可以提升对砂芯的长边进行夹持的稳定性。

此外，在更优选的实施方式中，如图6和图7所示，第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32的浮动抵接组件42均还包括调整单元424，调整单元424包括设置于浮动安装板421上的支架4241、铰接于支架4241的第一端上的卡勾4242、连接支架4241与卡勾4242的弹簧4244和铰接于支架4241的第二端上的挡杆4243，支架4241开设有多个与转轴423适配的凹槽4245，挡杆4243覆盖于凹槽4245上，卡勾4242的自由端勾住挡杆4243的自由端。支架4241开设有的多个凹槽4245沿夹具框架10的厚度方向间隔分布，即转轴423能够在夹具框架10的厚度方向上调整位置，从而可以根据需求改变底板芯夹具30的转轴423到盖板芯夹具20之间的距离，以使同一套砂芯夹具100能够适应对不同厚度的砂芯进行夹持。再次参见图7，图中的弹簧4244虽未与卡勾4242连接，但实际工作中弹簧4244会挂到卡勾4242的中部，以使卡勾4242在弹力作用下始终能够勾住挡杆4243，使得挡杆4243不会从支架4241上脱开，以保证转轴423能够在凹槽4245内转动但不会从凹槽4245内脱离。当需要对转轴423的位置进行调整时，只需要向外拉动卡勾4242的上端，挡杆4243可以打开，然后将转轴423从一个凹槽4245挪动到另一个凹槽4245内，再将卡勾4242勾住挡杆4243以实现安装。

进一步地，与浮动抵接组件42的结构相对应，固定支撑装置21包括固定安装板和固定夹块，固定安装板设置于夹具框架10的内表面上，固定夹块的相对两端设置有转动柱，转动柱转动安装于固定安装板的端部以使固定夹块能够相对于固定安装板偏转，转动柱的旋转轴线与转轴423的旋转轴线共线或平行。固定支撑装置21除了能够对砂芯起到基准定位作用外，由于固定夹块能够相对于固定安装板偏转，因此固定夹块也能够根据砂芯的外侧面的斜度进行适应性倾斜，从而适应对不同形状的砂芯进行夹持。

再次参见图6，为了防止浮动夹块422和固定夹块对砂芯造成损伤，浮动夹块422和固定夹块上均设置有硅胶垫4221，硅胶垫4221还可以增加与砂芯之间的摩擦力，防止砂芯从砂芯夹具100内滑脱，同时还可以通过硅胶垫4221的弹性来补偿夹具及调试位置的误差。此外，转轴423和转动柱上均套设有无油衬套，以减小转动时的摩擦阻力。

再次参见图2和图3，在更优选的实施方式中，导杆组件43包括设置于夹具框架10上的导向套筒431和与导向套筒431适配的芯轴432，芯轴432的第一端从导向套筒431内伸出，芯轴432的第二端贯穿夹具框架10且与浮动抵接组件42连接。其中，导向套筒431可以为直线轴承或无油衬套。芯轴432能够在直线轴承或无油衬套内沿轴向往复移动，给浮动抵接组件42进行导向。

其中，第二浮动支撑装置31与固定支撑装置21位于夹具框架10的同一侧，当砂芯保持竖立状态时，参见图1，固定支撑装置21和第二浮动支撑装置31均位于夹具框架10的上端，第一浮动支撑装置22和第三浮动支撑装置32均位于夹具框架10的下端。底板芯102自身的重力会使第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32整体下移，而固定支撑装置21始终在原位置，第一浮动支撑装置22能够保持足够的力量对盖板芯101进行支撑，从而使底板芯102与盖板芯101有可能发生错位。因此，第二浮动支撑装置31的导杆组件43还包括设置于芯轴432的第一端上的限位环433，芯轴432下移时限位环433会与导向套筒431的上端抵接限位，以能够限制第二浮动支撑装置31的浮动抵接组件42向下移动的最大距离，从而防止第二浮动支撑装置31的浮动抵接组件42在竖立状态时低于固定支撑装置21的固定夹块，以尽量减小底板芯102与盖板芯101发生错位的可能性。也就是说，在砂芯夹具100水平夹持砂芯时，盖板芯夹具20和底板芯夹具30均能够保持受力平衡，底板芯102与盖板芯101通过内部的定位结构结合在一起(此时，限位环433不起作用)，而当砂芯翻转为竖立状态后(第二浮动支撑装置31在上方)，第三浮动支撑装置32平衡砂芯自重，第二浮动支撑装置31的压力由限位环433承受，以使底板芯102与盖板芯101之间无相互剪切力。

另外，再次参见图1和图2，夹具框架10的外表面上设置有用于对盖板芯101与底板芯102进行扫描的激光扫描器50，激光扫描器50通过线缆与机器人100的控制器连接。在优选的实施方式中，激光扫描器50靠近接口座11设置，在进行扫描时夹具框架10保持为水平状态(即各个伸缩缸41保持为水平状态)，激光扫描器50向下发射出激光对盖板芯101或底板芯102进行扫描。若砂芯质量漏检，会导致不合格的砂芯进入浇注工序，而在夹具框架10上设置激光扫描器50，可以在进行合芯之前，对盖板芯101与底板芯102进行质检和定位，以保证砂芯及浇注所得产品的质量。由于合芯精度取决于砂芯在托盘的放置精度、传送带对托盘的定位精度，而通过激光扫描器50进行扫描可以在合芯之前确定盖板芯101与底板芯102的位置，而保证砂芯夹具100能够基于准确的定位进行夹持，进而提升合芯质量。

进一步地，如图8和图9所示，本发明还提供一种合芯系统，其包括用于传送盖板芯101与底板芯102的传送带300、设置于传送带300的一侧的机器人200以及上述的砂芯夹具100，夹具框架10上的接口座11能够与机器人200的执行端对接；机器人200能够带动砂芯夹具100进行移动和翻转，以使盖板芯夹具20对盖板芯101进行夹持且在砂芯夹具100翻转后使底板芯夹具30对底板芯102进行夹持。其中，机器人200可以优选包括六轴工业机器人和控制六轴工业机器人实现各种动作的控制器，控制器还能够控制气泵或液压泵以及电气比例阀的工作状态，进而控制气压管路或液压管路内介质的流向和压力，以实现对各个伸缩缸的伸缩动作的控制。此外，六轴工业机器人还可以由其他形式的机器人代替，只要能够实现预定动作即可。传送带300可以将盖板芯101与底板芯102传送至指定位置，再通过机器人200和砂芯夹具100配合进行机械化合芯操作，省去了工人进行校准和翻箱的劳动，且方便吊运，大幅提升了合芯效率和合芯质量，具有很高的市场推广价值。

此外，再次参见图8和图9，合芯系统还包括叉臂式转台400，叉臂式转台400为设置有水平的叉臂401的转台，机器人200能够带动砂芯夹具100移动以使砂芯夹具100以竖立状态套设于叉臂式转台400的叉臂401上。在进行合芯后，砂芯夹具100带动砂芯翻转90°，使砂芯保持为竖立状态，机器人200带动砂芯夹具100移动至叉臂式转台400，并对准水平设置的叉臂401，砂芯夹具100继续移动以使叉臂401插入砂芯夹具100与砂芯之间，叉臂401能够对砂芯进行支撑，然后盖板芯夹具20和底板芯夹具30分别松开砂芯，之后砂芯夹具100沿与叉臂401平行的方向往后退，使得砂芯夹具100与砂芯脱离，仅保留砂芯在叉臂401上，从而完成砂芯的翻转放置动作。

基于以上的最优实施方式，对本发明的工作过程进行进一步说明，砂芯合芯过程具体包括：

S1、激光扫描器50分别对水平放置的盖板芯101和底板芯102进行激光扫描，以获得盖板芯101和底板芯102的定位坐标，并将定位坐标传输给机器人200；

S2、机器人200根据所获得的盖板芯101的定位坐标，控制砂芯夹具100抓取盖板芯101；

S3、机器人200控制砂芯夹具100翻转以使盖板芯101的上下位置交换，并根据所获得的底板芯102的定位坐标控制砂芯夹具100抓取底板芯102，以使盖板芯101和底板芯102相互定位且相互对接而形成为砂芯；

S4、机器人200控制砂芯夹具100翻转以使砂芯竖立放置于叉臂式转台400上。

其中，定位坐标是指盖板芯101和底板芯102上指定的定位结构的空间坐标。当激光扫描器50对盖板芯101和底板芯102进行扫描时，位于机器人200上的激光扫描器50能够基于机器人200的空间坐标系获取盖板芯101和底板芯102上的定位结构的空间坐标，并将空间坐标传输给机器人200，机器人200根据获得的空间坐标控制砂芯夹具100的运动轨迹和动作。需要说明的是，虽然通过激光扫描获取某一目标的空间坐标是现有技术，但并没有将激光扫描技术应用到砂芯合芯技术领域的先例。

采用上述的砂芯合芯方法，可以不用考虑砂芯在托盘上的放置精度、传送带300对托盘的定位精度等，就能够保证合芯的精度，降低工人劳动强度、降低生产线换型周期，提高生产线效率。最终实现合芯工序智能化、柔性化生产，确保合芯质量并达到少人化的目的。

虽然本发明的砂芯合芯方法基于定位坐标就可以实现基本的自动化合芯过程，但为了进一步提升合芯的质量和效率，在优选的实施方式中，在步骤S1中，激光扫描器50还能够扫描获得盖板芯101和底板芯102的型号，并将型号传输给机器人200，其中，获得型号的方式可以是识别砂芯上的型号标识或者是根据砂芯的长宽尺寸进行判断。若机器人200所获得的盖板芯101的型号与预设的盖板芯101的型号一致，且机器人200所获得的底板芯102的型号与预设的底板芯102的型号一致，则进入步骤S2。只有当盖板芯101和底板芯102的型号均与预设的型号一致时，或者说盖板芯101和底板芯102的型号相互匹配时，机器人200才会继续进行合芯步骤。而当盖板芯101或底板芯102的型号与预设的型号不一致，则让传送带300重新传送新的盖板芯101或底板芯102，直至型号一致为止。通过激光扫描对型号进行检查确认，可以在没有人工干预的情况下，确保合芯高质高效完成。

此外，在步骤S1中，激光扫描器50还能够扫描盖板芯101和底板芯102以获得形状图像，并将形状图像传输给机器人200。若机器人200所获得的盖板芯101的形状图像与预设的盖板芯101的形状图像不一致，则判定盖板芯101存在缺陷，机器人200控制砂芯夹具100抓取存在缺陷的盖板芯101转运至废料存放区；若机器人200所获得的底板芯102的形状图像与预设的底板芯102的形状图像不一致，则判定底板芯102存在缺陷，机器人200控制砂芯夹具100抓取存在缺陷的底板芯102转运至废料存放区。若机器人200所获得的盖板芯101的形状图像与预设的盖板芯101的形状图像一致，且机器人200所获得的底板芯102的形状图像与预设的底板芯102的形状图像一致，则进入步骤S2。其中，扫描获得的形状图像与预设的形状图像进行比对，符合预定的容错标准，则可判定为一致。上述步骤能够实现砂芯质量的在线检测，若质检发现有缺陷的盖板芯101和底板芯102，可以直接通过机器人200进行筛选和废弃，防止出现砂芯质量漏检而导致不合格的砂芯进入浇注工序的情况。而且，采用激光在线扫描，能够同时识别砂芯型号、检查砂芯质量、完成砂芯在线定位，以确保合芯质量。其中，激光扫描器50可以为3D激光扫描仪。

进一步地，在步骤S2中，机器人200根据盖板芯101的定位坐标，控制夹具框架10移动至套设于盖板芯101外，并使固定支撑装置21与盖板芯101的一侧抵接，具体地，可以是机器人先控制夹具框架10移动至套设于盖板芯101外，再控制夹具框架10水平移动以带动固定支撑装置21朝盖板芯101移动直至抵接；或者，还可以是机器人根据盖板芯101的定位坐标，计算出盖板芯101上的与固定支撑装置21抵接位置的预定坐标，再控制夹具框架10移动以使固定支撑装置21上的与盖板芯101抵接的位置位于预定坐标的正上方，然后控制夹具框架10下移直至固定支撑装置21与盖板芯101抵接。之后，机器人200再控制第一浮动支撑装置22的自由端朝向盖板芯101移动直至与盖板芯101的另一侧抵接，盖板芯101位于固定支撑装置21和第一浮动支撑装置22之间，第一浮动支撑装置22提供夹持力，通过固定支撑装置21和第一浮动支撑装置22相互配合而夹持盖板芯101。

在步骤S3中，机器人200控制砂芯夹具100翻转以使盖板芯101的上下位置交换(即盖板芯夹具20和底板芯夹具30通过翻转交换位置)之后，机器人200根据盖板芯101的定位坐标和底板芯102的定位坐标，控制砂芯夹具100移动以使盖板芯101位于底板芯102的上方，并使盖板芯101上的定位结构与底板芯102上对应的定位结构对齐(具体可以是盖板芯101上的定位结构的X轴坐标和Y轴坐标与底板芯102上对应的定位结构的X轴坐标和Y轴坐标对应，而两者的Z轴坐标不同，盖板芯101上的定位结构位于底板芯102上对应的定位结构的正上方)。然后，机器人200控制砂芯夹具100沿Z轴方向下移，以使盖板芯101上的定位结构与底板芯102上对应的定位结构相互对接。最后再控制第二浮动支撑装置31的自由端朝向底板芯102移动至与底板芯102的一侧抵接；控制第三浮动支撑装置32的自由端朝向底板芯102移动至与底板芯102的另一侧抵接，底板芯102位于第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32之间，第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32均提供夹持力并通过相互配合夹持底板芯102。其中，各个伸缩缸41的伸出长度由砂芯的尺寸决定，并通过压力传感器对各个伸缩缸41或各伸缩缸41所对应的管路进行压力监测，来判断是否夹紧砂芯。通过坐标引导的方式，可以保证盖板芯101与底板芯102对接时不会发生相互错位，从而提高合芯的精度、质量和效率。采用伸缩可调的多组伸缩缸来进行夹持，可以简化合芯流程并提高生产线的柔性，即能够应用于不同砂芯的合芯操作。采用柔性的砂芯夹具100，配合激光扫描器50，实现合芯夹具通用，生产线换型时无需更换夹具，提高生产线效率。

在步骤S4中，机器人200控制砂芯夹具100翻转之后，机器人200控制竖立的砂芯夹具100移动，至砂芯的下端与夹具框架10之间避位孔对齐叉臂式转台400的水平设置的叉臂401(此处的对齐方式同样可以是通过坐标引导并结合机器人200控制砂芯夹具100的运动轨迹来实现)。然后，机器人200控制砂芯夹具100水平移动至避位孔套设于叉臂401上。机器人200控制砂芯夹具100翻转90°以使砂芯竖立放置，在该过程中无须人工介入，大大降低了工人的劳动强度。通过砂芯夹具100进行机械化合芯操作，省去了工人进行翻箱的劳动，且方便吊运。

另外，在步骤S4中，避位孔套设于叉臂401上之后，控制第一浮动支撑装置22、第二浮动支撑装置31和第三浮动支撑装置32分别收缩，以使砂芯夹具100与砂芯分离，而砂芯竖立放置于叉臂401上；机器人200控制砂芯夹具100水平移动至远离砂芯，并继续对下一组盖板芯101和底板芯102进行扫描、合芯和翻转，大幅提升了合芯效率。在砂芯夹具100远离砂芯之后，叉臂式转台400基于自身轴线旋转180°，将合芯后的砂芯交换至吊运连接安装区域，砂芯然后再被吊运至砂芯缓存区。

而且，在步骤S4中，机器人200控制砂芯夹具100翻转之后，限位环433限制第二浮动支撑装置31的浮动抵接组件42向下移动的最大距离，从而防止第二浮动支撑装置31的浮动抵接组件42在竖立状态时低于固定支撑装置21的固定夹块，以尽量减小底板芯102与盖板芯101发生错位的可能性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种砂芯夹具，其特征在于，所述砂芯夹具包括：

夹具框架(10)，所述夹具框架(10)上设置有能够与机器人(200)的执行端对接的接口座(11)；

盖板芯夹具(20)，所述盖板芯夹具(20)包括相对设置于所述夹具框架(10)上的固定支撑装置(21)和第一浮动支撑装置(22)，所述固定支撑装置(21)和所述第一浮动支撑装置(22)相互配合以用于夹持盖板芯(101)；

底板芯夹具(30)，所述底板芯夹具(30)包括相对设置于所述夹具框架(10)上的第二浮动支撑装置(31)和第三浮动支撑装置(32)，所述第二浮动支撑装置(31)和所述第三浮动支撑装置(32)相互配合以用于夹持底板芯(102)，所述盖板芯(101)与所述底板芯(102)能够相互定位且相互叠置。

2.如权利要求1所述的砂芯夹具，其特征在于，所述第一浮动支撑装置(22)、所述第二浮动支撑装置(31)和所述第三浮动支撑装置(32)均包括多组伸缩机构，每组所述伸缩机构均包括伸缩缸(41)、浮动抵接组件(42)以及成对的导杆组件(43)，所述导杆组件(43)和所述伸缩缸(41)相互平行且均贯穿设置于所述夹具框架(10)上，所述浮动抵接组件(42)设置于所述导杆组件(43)和所述伸缩缸(41)的位于所述夹具框架(10)内的一端上。

3.如权利要求2所述的砂芯夹具，其特征在于，所述浮动抵接组件(42)包括浮动安装板(421)和浮动夹块(422)，所述浮动安装板(421)设置于所述导杆组件(43)与所述伸缩缸(41)上，所述浮动夹块(422)的相对两端设置有转轴(423)，所述转轴(423)转动安装于所述浮动安装板(421)的端部以使所述浮动夹块(422)能够相对于所述浮动安装板(421)偏转，所述转轴(423)的旋转轴线与所述导杆组件(43)的延伸方向垂直，所有的所述浮动抵接组件(42)的所述转轴(423)的旋转轴线共线或平行。

4.如权利要求3所述的砂芯夹具，其特征在于，所述第二浮动支撑装置(31)和所述第三浮动支撑装置(32)的所述浮动抵接组件(42)均还包括调整单元(424)，所述调整单元(424)包括设置于所述浮动安装板(421)上的支架(4241)、铰接于所述支架(4241)的第一端上的卡勾(4242)、连接所述支架(4241)与所述卡勾(4242)的弹簧(4244)和铰接于所述支架(4241)的第二端上的挡杆(4243)，所述支架(4241)上开设有多个与所述转轴(423)适配的凹槽(4245)，所述挡杆(4243)覆盖于所述凹槽(4245)上，所述卡勾(4242)的自由端能够勾住所述挡杆(4243)的自由端。

5.如权利要求3所述的砂芯夹具，其特征在于，所述固定支撑装置(21)包括固定安装板和固定夹块，所述固定安装板设置于所述夹具框架(10)的内表面上，所述固定夹块的相对两端设置有转动柱，所述转动柱转动安装于所述固定安装板的端部以使所述固定夹块能够相对于所述固定安装板偏转，所述转动柱的旋转轴线与所述转轴(423)的旋转轴线共线或平行。

6.如权利要求5所述的砂芯夹具，其特征在于，所述浮动夹块(422)和所述固定夹块上均设置有硅胶垫(4221)；所述转轴(423)和所述转动柱上均套设有无油衬套。

7.如权利要求2所述的砂芯夹具，其特征在于，所述导杆组件(43)包括设置于所述夹具框架(10)上的导向套筒(431)和与所述导向套筒(431)适配的芯轴(432)，所述芯轴(432)的第一端从所述导向套筒(431)内伸出，所述芯轴(432)的第二端贯穿所述夹具框架(10)且与所述浮动抵接组件(42)连接；所述导向套筒(431)为直线轴承或无油衬套；

所述第二浮动支撑装置(31)与所述固定支撑装置(21)位于所述夹具框架(10)的同一侧，所述第二浮动支撑装置(31)的所述导杆组件(43)还包括设置于所述芯轴(432)的第一端上的限位环(433)。

8.如权利要求1-7任意一项所述的砂芯夹具，其特征在于，所述夹具框架(10)的外表面上设置有用于对所述盖板芯(101)与所述底板芯(102)进行扫描的激光扫描器(50)。

9.一种合芯系统，其特征在于，所述合芯系统包括用于传送盖板芯(101)与底板芯(102)的传送带(300)、设置于所述传送带(300)的一侧的机器人(200)以及如权利要求1-8任意一项所述的砂芯夹具(100)，所述夹具框架(10)上的接口座(11)能够与所述机器人(200)的执行端对接；所述机器人(200)能够带动所述砂芯夹具(100)进行移动和翻转，以使所述盖板芯夹具(20)对所述盖板芯(101)进行夹持且在所述砂芯夹具(100)翻转后使所述底板芯夹具(30)对所述底板芯(102)进行夹持。

10.如权利要求9所述的合芯系统，其特征在于，所述合芯系统还包括叉臂式转台(400)，所述机器人(200)能够带动所述砂芯夹具(100)移动以使所述砂芯夹具(100)以竖立状态套设于所述叉臂式转台(400)的叉臂(401)上。

Images