CN114918384B - 一种起模系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及砂型模具起模技术领域，公开了一种起模系统及控制方法，包括机架、起模双臂、位于起模双臂下方的起模工位和控制器，所述起模双臂滑动连接于机架上，所述起模双臂上设有驱动起模双臂升降的第一驱动装置，所述起模双臂动力输出端相对设立有第一夹持件，所述第一夹持件用于夹紧砂箱；所述起模工位设有接近开关、位移传感器和振动器，所述接近开关、位移传感器、振动器、第一驱动装置均与控制器电连接；所述起模工位还设有第二夹持件，用于夹紧进入起模工位的起模底板。本方案无需多次翻转即可实现起模，大幅度缩短起模流程，节约起模时间，从而显著提升起模效率。

Description

一种起模系统及控制方法

技术领域

本发明涉及砂型模具起模技术领域，具体涉及一种起模系统及控制方法。

背景技术

随着数字科学技术的不断发展，智能制造技术逐渐从高精尖产业向传统制造业转化。将造型工序进行细分，逐渐实现造型工序自动化，进一步整合各自动化工序，通过合理布局、系统兼容、工序无缝衔接等，是实现造型自动化甚至智能化的一种重要途径。砂型铸造包含砂箱模具准备、混砂、填砂造型、静止硬化、砂模分离、刷涂料、烘箱、合箱等过程。其中，砂模分离过程也称为起模过程，是待砂型完全硬化后，将砂型与模具分离，进而获得型砂。目前常用于将砂型和模具分离的设备为翻转起模机，然而翻转起模机在使用过程中，需要多次带动模具和砂型整体进行翻转，其耗能非常高且多次翻转脱模耗时较长，从而降低起模效率。同时，翻转起模机在翻转起模过程中，均需要对起模底板进行敲击，而为了保证起模成功率，往往采用较大的力度对起模底板进行敲击，其力度往往会对起模后的砂型造成影响，降低砂型质量，从而降低造型效率。因此，需要研发一种平稳起模的系统及控制方法，以提升起模效率的同时保证砂型质量，从而提高造型效率。

发明内容

本发明意在提供一种起模系统及控制方法，以解决现有技术起模效率较低的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种起模系统，包括机架、起模双臂、位于起模双臂下方的起模工位和控制器，所述起模双臂滑动连接于机架上，所述起模双臂上设有驱动起模双臂升降的第一驱动装置，所述起模双臂动力输出端相对设立有第一夹持件，所述第一夹持件用于夹紧砂箱；

所述起模工位设有接近开关、位移传感器和振动器，所述接近开关、位移传感器、振动器、第一驱动装置均与控制器电连接；

所述起模工位还设有第二夹持件，用于夹紧进入起模工位的起模底板。

本方案的原理是:

当起模底板和砂箱一同转运至起模工位时，接近开关检测到起模底板的到位信号，并将其传送给控制器，控制器收到该到位信号则控制第一驱动装置和第一夹持件启动，第一驱动装置驱动起模双臂升降移动至砂箱位置，随后控制第一夹持件伸缩以夹紧砂箱。而后控制器再次控制第一驱动装置启动，驱动起模双臂带动砂箱上升，在此过程中位移传感器检测砂箱的位移量并形成位移信号，随后将位移信号传送至控制器，控制器对位移信号进行分析，当位移信号数值大于等于预设的起模位移量时则判定为起模成功；反之则判定为起模失败，控制器根据起模失败信号控制振动器启动，振动器对起模底板进行振动，从而协助砂箱和起模底板分离；随后控制器通过控制第一驱动装置启动以持续控制起模双臂带动砂箱上升，从而完成起模。

本方案的优点是：

1、与现有翻转起模机需要多次翻转才能起模相比，本方案通过准确识别起模底板的位置，而后起模双臂夹紧砂箱并带动砂箱向上运动，使得砂箱与起模底板分离，从而完成起模。本方案无需多次翻转即可实现起模，大幅度缩短起模流程，节约起模时间，从而显著提升起模效率。

2、与现有翻转起模机起模过程中敲打起模底板造成砂型受损相比，本方案在整个起模过程中起模系统均无需翻转，砂箱及砂箱中的砂型一直处于直立状态，不会因反复翻转而移位受损；同时，本方案通过控制起模双臂夹紧砂箱并带动砂箱向上运动即可实现脱模，不会出现大力敲打起模底板从而导致砂型质量受损，进而降低造型效率。

3、本方案通过设置起模状态信号，当起模成功时则显示起模成功，系统继续进行后续流程；当起模失败时，则显示为起模失败，系统会启动振动器，振动协助砂箱和起模底板分离以完成起模。本方案通过对起模进程进行实时反馈，让操作人员通过远程即可观察到起模进程和状态，更便于操作；同时设置振动器对起模失败的设备进行轻微振动以协助起模，保护砂型质量不受影响，从而提升造型效率。

优选的，所述机架上设有导轨，所述起模双臂上设有可在导轨上滑动的滑轮，所述机架上设有第三驱动机构，所述第三驱动机构驱动起模双臂沿机架滑动。采用上述方案，便于驱动起模双臂在机架上滑动，以适应不同砂箱脱模时的不同位置。

优选的，所述砂箱两侧设有供第一夹持件插入的夹持槽，所述第一夹持件的动力输出端连接有夹紧销轴，夹紧销轴与第一夹持件的动力输出端之间设有驱动夹紧销轴翻转的第二驱动装置。采用上述方案，夹持件插入夹持槽，进一步协助第一夹持件稳定夹紧砂箱，从而提升起模效率；第二驱动装置驱动夹紧销轴带动砂箱做翻转运动，便于起模成功后夹紧销轴带动砂箱翻转并放下砂箱。

优选的，所述起模工位包括多个转动连接在机架上的传送辊，传送辊的端部均同轴连接有传送齿轮，传送齿轮之间连接有传送链条。采用上述方案，便于起模底板同砂箱在起模工位中传送，当接触开关接收到起模底板到位信号后将到位信号传给控制器，此时控制器控制传送辊停止传送，使得起模底板停留在指定起模位置。

优选的，所述起模工位还设有光栅传感器，所述光栅传感器均位于固定传送辊的机架上并与控制器电连接。采用上述方案，光栅传感器用于检测砂箱高度并形成高度信号，随后将高度信号传送给控制器，控制器将高度信号与控制器中的砂箱高度及编码进行匹配，确认砂箱编码后，当收到砂箱到位信号后控制起模双臂启动，具体为控制起模双臂滑动行程、升降行程、夹紧行程等，从而控制起模。

优选的，所述控制器内记录有砂箱的编码，所述编码对应记录有起模双臂工作信息，所述起模双臂工作信息包括起模双臂升降行程、夹紧行程。采用上述方案，便于光栅传感器采集到砂箱的高度后，根据砂箱高度和砂箱编码比对后确认起模双臂升降的距离，使得第一夹持件插入夹持槽内而夹紧砂箱。

优选的，所述夹持槽位于砂箱中部，且夹持槽与起模底板间的距离不低于150mm。采用上述方案，便于光栅传感器采集到砂箱的高度后，根据砂箱高度计算夹持槽的位置，从而确定起模双臂升降的距离，使得第一夹持件插入夹持槽内而夹紧砂箱。

优选的，所述机架上设有报警器，所述报警器与控制器电连接。采用上述方案，当振动器启动多次仍然无法协助砂箱和起模底板分离时，控制器则控制报警器启动，通知操作人员及时处理，避免设备卡顿影响生产效率。

一种起模系统的控制方法，包括如下步骤：

S1：将砂箱高度与起模双臂工作信息编码后对应录入控制器，随后将起模底板同砂箱转运至起模工位；

S2：接触开关确认起模底板到达起模指定位置，光栅传感器检测砂箱高度并形成高度信号，随后将信号传送给控制器，控制器匹配编码后确认起模双臂工作信息；

S3：控制器控制起模双臂上升；

S4：位移传感器检测砂箱位移量并形成位移信号，随后将位移信号传送给控制器，控制器根据位移信号控制振动器启动；

S5：起模成功后，控制器控制起模双臂带动砂箱上升并运送至指定位置。

本方案的原理及优点是：

1、本方案通过将不同砂箱的尺寸信息与起模双臂工作信息对应进行编码，使得系统能快速识别起模的砂箱信息并进行自动起模，有效节省识别反应时间，提升起模效率，从而提升造型生产效率。

2、本方案通过位移传感器和振动器配合使用，对直立起模的方式进行补充协助，即直接起模未成功的，位移传感器检测砂箱位移量并形成位移信号，随后将位移信号传送给控制器，控制器对位移信号进行分析比较，当位移信号小于理论位移量时，则控制器控制振动器轻微震动，协助砂箱和起模底板分离以实现起模；当位移信号大于或等于理论位移量时，则控制器判定砂箱起模成功，控制器则控制起模双臂带动砂箱上升并运送至指定位置。本方案无需对砂箱及起模底板进行敲打，有效避免现有技术使用翻转起模机起模时每次均需要对翻转的起模底板底部进行敲打，从而使得砂型松动甚至垮塌而影响砂型质量。

优选的，在S3中，所述起模双臂上升的距离为10mm。采用上述方案，便于位移传感器快速检测砂箱位移量，从而便于控制器快速判断起模状态而启动后续处理方案。

附图说明

图1为本发明实施例1中系统的主视图。

图2为本发明实施例1中系统的俯视图。

图3为图2中A2部放大图。

图4位本发明实施例1中控制方法的流程图。

图5为本发明实施例2整体的主视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架1、导轨2、起模双臂3、滚轮31、升降气缸32、夹紧油缸33、夹紧销轴331、翻转电机34、传送辊411、传送齿轮412、传送链条413、光栅传感器42、接近开关43、端头气缸44、位移传感器45、振动器46、砂箱5、夹持槽51、起模底板6、报警器7。

实施例1

本实施例基本如图1、图2和图3所示：一种起模系统，包括机架1、位于机架1上的控制器(图中未示出)和起模双臂3、以及位于起模双臂3下方的起模工位，起模双臂3滑动连接于机架1上，本实施例具体为机架1上设有导轨2，起模双臂3上设有可在导轨2上滑动的滚轮31，滚轮31由滚动电机，滚动电机与控制器电连接，便于控制器控制滚动电机驱动滚轮31沿导轨2滚动，从而带动起模双臂3沿着导轨2滑动；本实施例中控制器具体为PLC控制器，PLC控制器中录入编码有不同砂箱尺寸及对应的起模双臂3工作信息，包括起模双臂的滑动行程、升降行程、夹紧行程等。

起模双臂3上设有驱动起模双臂3升降的第一驱动装置，本实施例具体为升降气缸32，升降气缸32与PLC控制器电连接，便于PLC控制器通过控制升降气缸32启动而驱动起模双臂3升降；起模双臂3动力输出端相对设立有第一夹持件，第一夹持件用于夹紧砂箱5，砂箱5两侧设有供夹紧销轴331插入的夹持槽51，夹持槽51位于砂箱5中部，且夹持槽51与起模底板6间的距离不低于150mm；本实施例中第一夹持件具体为夹紧油缸33，夹紧油缸33的动力输出端连接有夹紧销轴331，夹紧销轴331插入夹持槽51内，进一步协助夹紧销轴331稳定夹紧砂箱5，便于起模时砂箱5和起模底板6分离，从而提升起模效率；夹紧销轴331和夹紧油缸33动力输出端之间设有驱动夹紧销轴331翻转的第二驱动装置，本实施例第二驱动装置具体为翻转电机34，翻转电机34带动夹紧销轴331做翻转运动，便于起模成功后夹紧销轴331带动砂箱5翻转并放下砂箱5。

起模工位包括多个转动连接在机架1上的传送辊411，传送辊411的端部均同轴连接有传送齿轮412，传送齿轮412之间连接有传送链条413，传送链条413由传送电机(图中未示出)驱动，传送电机与PLC控制器电连接；起模工位还设有光栅传感器42、接近开关43、第二夹持件、位移传感器45和振动器46，光栅传感器42、接近开关43、第二夹持件、位移传感器45和振动器46均与PLC控制器电连接(此部分PLC控制器、光栅传感器42、接近开关43、位移传感器45为现有技术，型号可根据实际需要自行选择)。

其中，本实施例第二夹持件具体为固定在传送辊411两端机架1上的端头气缸44，端头气缸44主要用于夹紧起模底板6，避免起模底板6在起模过程中产生位移而影响起模进程和效率；

光栅传感器42位于机架1上，用于检测砂箱5高度并形成高度信号，随后将高度信号传送给PLC控制器，PLC控制器根据收到的砂箱高度信号与提前录入PLC控制器中的砂箱5高度信号及编码进行匹配，确认砂箱5编码后，当收到砂箱5到位信号后控制起模双臂3启动，具体为控制起模双臂3滑动行程、升降行程、夹紧行程等，从而控制起模；

振动器46和接近开关43均位于相邻两个传送辊411间，振动器46用于对传送至传送辊411上的起模底板6进行振动，协助起模底板6与砂箱5分离；起模底板6接触到接近开关43后，PLC控制器根据接近开关43的信号控制升降气缸32启动，升降气缸32带动起模双臂3向上运动开始起模并控制起模双臂3上升10mm；

位移传感器45位于固定传送辊411两端的机架1上，其主要用于检测砂箱5的位移量并形成位移信号，随后将位移信号传送给PLC控制器，PLC控制器根据实际位移信号与预设的砂箱理论位移量的对比结果控制振动器46启动；具体的，砂箱5的理论位移量为起模双臂的上升量，本实施例具体为10mm，即预设的起模位移量为10mm；当砂箱5的位移信号数值小于10mm时PLC控制器通过比对则判定为起模失败，PLC控制器则会控制振动器46启动，振动器46振动则带动起模底板6振动，从而加快起模底板6和砂箱5分离；当PLC控制器收到的砂箱5位移信号大于等于10mm时PLC控制器通过比对则会判定为起模成功，PLC控制器随后控制起模双臂3继续完成起模后续步骤；起模后续步骤具体为PLC控制器控制起模双臂3上升、并控制翻转电机34带动夹紧油缸33和砂箱5一同翻转180°，随后将砂箱5放置在起模底板6上；最后，夹紧油缸33松开砂箱5，起模双臂3上升至起始位置，等待下一次起模。

本方案还提供了一种起模系统的控制方法，其依托于上述起模系统实现，采用如图4所示流程图，本实施例起模的砂箱5尺寸为2200mm×1700mm×300mm；包括如下步骤：

S1：将砂箱5高度信号与起模双臂3工作信息、砂箱5位移距离信息(10mm)等信息录入PLC控制器中进行编码，随后将起模底板6同砂箱5转运至起模工位；

PLC控制器控制传送电机启动，当砂箱5和起模底板6一起被放在传送辊411上时则被一起向前传送。砂箱5和起模底板6传送至起模位置后，接近开关43检测到起模底板6到达起模位置时向PLC控制器传递砂箱3到位信号，PLC控制器则控制传送电机关闭，使得起模底板6停留在起模位置；随后PLC控制器控制端头气缸44夹紧起模底板6。

S2：光栅传感器42检测砂箱5高度并形成高度信号，随后将高度信号传送给PLC控制器，PLC控制器匹配编码后确认起模双臂3工作信息，具体包括起模双臂3的滑动行程、升降行程、夹紧行程等信息。

S3：PLC控制器根据砂箱5对应的起模双臂3工作信息控制起模双臂3上升，本实施例中起模双臂3的起模上升距离具体为10mm；

具体为，控制器按照匹配好的起模双臂3工作信息控制起模双臂3开始起模；具体为，控制器控制滚轮31滑动至砂箱5正上方，再控制升降气缸32将位于起模双臂3底部的夹紧油缸33下降至夹紧销轴331与夹持槽51平齐的高度，随后控制夹紧油缸33将夹紧销轴331插入夹持槽51，最后控制升降气缸32带动砂箱5上升10mm。

S4：位移传感器45检测砂箱5位移量并形成位移信号，随后将位移信号传送给PLC控制器，PLC控制器根据砂箱5位移信号控制振动器46启动；

本实施例的砂箱5理论位移量具体为10mm；当位移传感器45检测到的砂箱5位移信号小于10mm，PLC控制器通过将实际位移信号与预设的起模位移量比对后判定为起模失败，PLC控制器则会控制振动器46启动，振动器46振动则带动起模底板6振动，从而加快起模底板6和砂箱5分离；当PLC控制器收到的砂箱5位移信号大于等于10mm，PLC控制器通过比对则会判定为起模成功。

在实际应用中，若经振动器46振动后还是未能起模成功，则会重复启动振动器46振动程序，直至砂箱5与起模底板6分离使得起模成功。

S5：起模成功后，PLC控制器控制起模双臂3带动砂箱5上升并运送至指定位置。

具体为，控制器判断得到起模成功的信号后，控制端头气缸44松开起模底板6并控制传送电机启动，将起模底板6传送离开起模位置；同时控制升降气缸32带动砂箱5上升并控制翻转电机34翻转180°，待接近开关43检测到起模底板6传送离开起模位置后，PLC控制器控制升降气缸32下降直至将砂箱5放置在传送辊411上，再控制夹紧油缸33松开砂箱5，最后控制起模双臂3归为并控制传送电机启动，将砂箱5传送离开起模工位，完成起模并为下一次起模做准备。

本发明已应用于实际批量生产中，采用该方法制备获得的2200mm×1700mm×300mm、2200mm×1700mm×600mm等砂型的质量一致性高，无需人工操作。本方案能够精准、有效、可靠地实现起模过程，大幅提升起模效率并保证砂型质量，从而提升造型效率。

实施例2

为了进一步加快起模效率，本实施例与实施例1的区别在于，如图5所示，机架1上设有报警器7，报警器7与PLC控制器电连接。

在本实施例中，当振动器46启动多次仍然无法协助砂箱5和起模底板6分离时，本实施例具体为三次，当振动器46启动三次仍然无法协助砂箱5和起模底板6分离时，PLC控制器则控制报警器7启动，通知操作人员及时处理，避免设备卡顿而影响生产效率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：所述起模系统包括机架、起模双臂、位于起模双臂下方的起模工位和控制器，所述起模双臂滑动连接于机架上，所述起模双臂上设有驱动起模双臂升降的第一驱动装置，所述起模双臂动力输出端相对设立有第一夹持件，所述第一夹持件用于夹紧砂箱；所述起模工位设有接近开关、位移传感器和振动器，所述接近开关、位移传感器、振动器、第一驱动装置均与控制器电连接；所述起模工位还设有第二夹持件，用于夹紧进入起模工位的起模底板；

所述起模控制方法，包括如下步骤：

S1：将砂箱高度信号与起模双臂工作信息对应录入控制器，随后将起模底板同砂箱转运至起模工位；

S2：接触开关确认起模底板到达起模指定位置，光栅传感器将砂箱高度信号传送给控制器，控制器匹配编码后确认起模双臂工作信息；

S3：控制器控制起模双臂上升；

S4：位移传感器检测砂箱位移量并形成位移信号，随后将位移信号传送给控制器，控制器根据位移信号控制振动器启动；

S5：起模成功后，控制器控制起模双臂带动砂箱上升并运送至指定位置；

当位移传感器检测到的砂箱位移信号小于预设的起模位移量，控制器通过将实际位移信号与预设的起模位移量比对后判定为起模失败，控制器则会控制振动器启动，振动器振动则带动起模底板振动，从而加快起模底板和砂箱分离；当控制器收到的砂箱位移信号大于等于预设的起模位移量，控制器通过比对则会判定为起模成功。

2.根据权利要求1所述的一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：所述机架上设有导轨，所述起模双臂上设有可在导轨上滑动的滑轮，所述机架上设有第三驱动机构，所述第三驱动机构驱动起模双臂沿机架滑动。

3.根据权利要求2所述的一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：所述砂箱两侧设有供第一夹持件插入的夹持槽，所述第一夹持件的动力输出端连接有夹紧销轴，夹紧销轴与第一夹持件的动力输出端之间设有驱动夹紧销轴翻转的第二驱动装置。

4.根据权利要求3所述的一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：所述起模工位包括多个转动连接在机架上的传送辊，传送辊的端部均同轴连接有传送齿轮，传送齿轮之间连接有传送链条。

5.根据权利要求4所述的一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：所述起模工位还设有光栅传感器，所述光栅传感器均位于固定传送辊的机架上并与控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：所述控制器内记录有砂箱的编码，所述编码对应记录有起模双臂工作信息，所述起模双臂工作信息包括起模双臂升降行程、夹紧行程。

7.根据权利要求6所述的一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：所述夹持槽位于砂箱中部，且夹持槽与起模底板间的距离不低于150mm。

8.根据权利要求7所述的一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：所述机架上设有报警器，所述报警器与控制器电连接。

9.根据权利要求8所述的一种利用起模系统的起模控制方法，其特征在于：在S3中，所述起模双臂上升的距离为10mm。

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