CN204639102U - 机器人自动搬取砂芯操作线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人自动搬取砂芯操作线，包括冷芯机，冷芯机的工作台的外侧设有机器人和修芯台，机器人上安装有砂芯夹具，冷芯机的工作平台外设有封闭式的安全围栏，安全围栏将机器人、冷芯机的工作平台包围在内，安全围栏上设有光栅，异物触碰到光栅进入到安全围栏内，机器人停止工作。在机器人的工作区域周边设置安全围栏，用来防止出现机器人在自动运动过程中由于人员的意外闯入而造成的安全事故。安全围栏周边设置有安全光栅，当需要检修设备时，人员可由安全光栅处进入机器人动作区域，而此时安全光栅会将机器人的安全开关断开，禁止机器人的自动启动，保障人员的安全。退出安全光栅位置后，需复位此故障。

Description

机器人自动搬取砂芯操作线

技术领域

本实用新型涉及一种砂芯生产线，特别是涉及一种使用机器人自动搬取砂芯的操作线。

背景技术

砂芯是用来形成铸件的腔体。把砂芯固定在砂模中的特定位置，然后浇铸，浇铸完成后，砂芯就包裹在了铸件中，敲碎砂芯，就形成了铸件中的空腔部分。在铸造生产中，砂芯的使用尤其重要。

砂芯由冷芯机成型之后，现多通过人工将成型后的砂芯搬出冷芯机。人工对冷芯机完成的砂芯进行搬运，由于冷芯机的工作平台较高，每人每天搬运累积达3.5吨，重复动作引起的累积劳损和爬上爬下的运动模式会对操作人员的身体造成一定的损伤。

现今机械自动化的普及，于是人们试图用机器人代替原有的手动作业方式，通过机器人来替换人工实现自动搬运的工作方式，减轻操作人员的劳动强度，减少安全隐患。中国专利201210037858.6公开了一种机器人自动化组芯生产线，设有搬运机器人，由六轴机器人和搬运夹具构成。它在砂芯搬运及组芯过程中，大大提高了生产效率和产品质量。但是由于机器人的机械操作，此技术方案仅仅用普通的围栏对机器人的操作空间和人员操作空间隔开，安全性能不高。而且现有的机器人结构无法直接搬取砂芯，同时急需一种与机器人连接并可夹取砂芯的专用模具。

实用新型内容

鉴于上述的机器人自动生产线存在隐藏的安全隐患，本实用新型的目的在于提供一种安全性能更高的机器人自动搬取砂芯操作线。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供机器人自动搬取砂芯操作线，包括冷芯机，冷芯机的工作台的外侧设有机器人和修芯台，机器人上安装有砂芯夹具，冷芯机的工作平台外设有封闭式的安全围栏，安全围栏将机器人、冷芯机的工作平台包围在内，安全围栏上设有光栅，异物触碰到光栅进入到安全围栏内，机器人停止工作。在机器人的工作区域周边设置安全围栏，用来防止出现机器人在自动运动过程中由于人员的意外闯入而造成的安全事故。安全围栏周边设置有安全光栅，当需要检修设备时，人员可由安全光栅处进入机器人动作区域，而此时安全光栅会将机器人的安全开关断开，禁止机器人的自动启动，保障人员的安全。退出安全光栅位置后，需复位此故障。

作为优选，修芯台被安全围栏分为两部分，包围在安全围栏内的修芯台两侧也设有光栅。修芯台的功能是存放砂芯，在存放砂芯装置处配置检测限位，告知机器人能否放置泥芯，同时修芯台配置有急停、启动、暂停、故障复位等信号，方便操作人员对设备进行操作。修芯台两侧也设有光栅，同样避免了事故的产生。

作为优选，机器人的控制器、冷芯机的控制器和安全围栏的控制器均连接到系统控制器，所述机器人的控制器、冷芯机的控制器、安全围栏的控制器和系统控制器均设置在安全围栏以外。本实用新型中，采用FANUC 2000iA机器人本体、J3IB机器人B控制柜控制系统，采用S7-200外部控制系统与冷芯机S7-300控制系统进行系统联机，通过点对点方式进行数据传输。

作为优选，系统控制器的操作部件为触摸屏。

作为优选，砂芯夹具包括夹具底座，夹具底座的侧边设有与机器人连接的连接部，夹具底座上设有至少一组夹紧组件，每组夹紧组件包括两个夹紧部分，通过夹紧部分夹持砂芯，夹紧部分设置在夹具底座的两侧，每个夹紧部分与气缸的气缸杆连接，通过气缸杆带动夹紧部分移动，夹紧部分设有多个夹紧块，包括第一夹紧块，第一夹紧块与连接板固定连接，连接板固定连接气缸杆，第一夹紧块的左右两侧分别固定连接第二夹紧块、第三夹紧块，第二夹紧块、第三夹紧块的下方向前凸出均设有台阶，第二夹紧块、第三夹紧块的上方分别固定设有盖板。通过台阶、夹紧块和盖板夹持在砂芯的三个方向，保证砂芯不会在夹持中晃动。

作为优选，第二夹紧块或(和)第三夹紧块上设有缺口，第二夹紧块与第三夹紧块的台阶齐平，第二夹紧块和第三夹紧块上方的盖板齐平。缺口按照被夹持的砂芯的形状设计，避免夹紧块与砂芯结构形成干涉，在夹持过程中造成砂芯的损坏。

作为优选，夹具底座为矩形框架，同组夹持组件的夹紧部分分别设在框架的一组平行边上。设计成框架，减轻了夹具本身的重量，降低了机器人的工作强度。将夹持组件设置在框架边上，通过夹持组件夹紧砂芯，由于框架的镂空设计，也避免实心底座会与砂芯发生干涉。

作为优选，连接部设在夹紧部分所在框架边的相邻边上，连接部为所在框架边加宽设置的部分，连接部上还设有安装孔。连接部一体设计在框架边上，使得结构紧凑，直接连接在机器人的法兰盘上，操作中不会晃动。

作为优选，夹具底座上平行设有两组夹紧组件。设置的组数按照配套使用冷芯机的工作规格，如果冷芯机一次成型两个砂芯，为了提高工作效率，夹具底座上同时设置两组夹紧组件，同时夹取两个砂芯。

如上所述，本实用新型的机器人自动搬取砂芯操作线，具有如下有益效果：

配套与机器人连接，夹取砂芯。用机器人代替原有的手动作业方式，减轻了操作人员的劳动强度。

通过安全围栏隔离机器人和人员活动区域，减少安全隐患。设有的光栅，防止出现机器人在自动运动过程中由于人员的意外闯入而造成的安全事故。

增加通过在机器人第六轴上增加专门的夹具，使得机器人在工作的时候更有针对性、效率更高。

附图说明

图1为本实施例的操作线的布局图。

图2为本实施例的操作线的模块图。

图3为本实用新型实施例的砂芯夹具的俯视示意图，夹具位于夹紧状态，可见气缸杆。

图4为本实用新型实施例的砂芯夹具的结构示意图，夹具位于松开状态，不可见气缸杆。

零件标号说明

100-夹具底座，

200-机器人，

300-冷芯机

400-修芯台，

500-安全围栏，

510-安全光栅，

520-修芯台光栅，

110-夹紧组件，

130-夹紧部分，

131-连接板，

132-气缸，

133-气缸杆，

140-夹紧块，

141-第一夹紧块，

142-第二夹紧块，

143-第三夹紧块，

144-台阶，

145-盖板，

146-缺口，

120-连接部，

121-安装孔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

为了能够详细地描述本实用新型，首先，接下来对本实用新型的机器人自动搬取砂芯操作线作具体说明：

根据附图1所示，机器人自动搬取砂芯操作线，包括冷芯机300，冷芯机300的工作台的外侧6m左右的位置设有机器人200，工作台的外侧7m左右的位置修芯台400，修芯台400与机器人200前后、左右均相距1m左右。修芯台400宽1.4m左右，长1.8m左右，横向布置，修芯台400的功能是存放砂芯，在存放砂芯装置处配置检测限位，告知机器人200能否放置泥芯，同时修芯台400配置有急停、启动、暂停、故障复位等信号，方便操作人员对设备进行操作。

机器人200上安装有砂芯夹具100，机器人200通过砂芯夹具100伸入到冷芯机300的工作平台上夹取砂芯搬至修芯台400，冷芯机300的工作平台外设有封闭式的安全围栏500，安全围栏500宽6～7m、长8m左右，安全围栏500将机器人200、冷芯机300的工作平台包围在内，安全围栏500上设有安全光栅510，异物触碰到安全光栅510进入到安全围栏500内，机器人200停止工作。在机器人200的工作区域周边设置安全围栏500，用来防止出现机器人200在自动运动过程中由于人员的意外闯入而造成的安全事故。安全围栏500周边设置有安全光栅510，当需要检修设备时，人员可由安全光栅510处进入机器人200动作区域，而此时安全光栅510会将机器人200的安全开关断开，禁止机器人200的自动启动，保障人员的安全。退出安全光栅510位置后，需复位此故障。修芯台400被安全围栏500分为两部分，包围在安全围栏500内的修芯台400两侧设有修芯台光栅520。同理保证，在修芯台光栅520被异物干涉的时候，机器人停止工作，提高安全性能。

机器人200的控制器、冷芯机300的控制器和安全围栏500的控制器均连接到系统控制器，所述机器人200的控制器、冷芯机300的控制器、安全围栏500的控制器和系统控制器均设置在安全围栏500以外。系统控制器的操作部件为触摸屏。本实用新型中，采用FANUC2000iA机器人本体、J3IB机器人B控制柜控制系统，采用S7-200外部控制系统与冷芯机S7-300控制系统进行系统联机，通过点对点方式进行数据传输。(参考图2的系统模块图。)

根据说明书附图3所示，一种砂芯夹具，包括夹具底座100，夹具底座100为一矩形框架，矩形框架上设有夹紧组件110和连接部120。夹紧组件100包括两个夹紧部分130，分别设在框架的一组平行边上。连接部120设在夹紧部分130所在框架边的相邻边上。每个夹紧部分130通过连接板131与气缸132的气缸杆133连接，通过气缸杆133带动夹紧部分130移动。

根据说明书附图4所示，夹具底座100上设有至少一组夹紧组件110，为适应本实施例所配合的冷芯机为双砂芯加工，则夹具底座100上平行设有两组夹紧组件110，同时夹紧、取出加工完成的两个砂芯。通过每组夹紧组件110的夹紧部分130夹持砂芯，夹紧部分130设置在夹具底座100的两侧框架上。夹紧部分130设有多个夹紧块140，包括第一夹紧块141，第一夹紧块141与连接板131固定连接，连接板131固定连接气缸杆。通过气缸132带动气缸杆推动连接板131及夹紧块。第一夹紧块141的左右两侧分别固定连接第二夹紧块142、第三夹紧块143，第二夹紧块142、第三夹紧块143的下方向前凸出均设有台阶144，第二夹紧块142、第三夹紧块143的上方分别固定设有盖板145。第二夹紧块142、第三夹紧块143的工作面相对第一夹紧块141的同侧面更靠前，夹持的时候，通过第二夹紧块142、第三夹紧块143的工作面直接作用砂芯表面，避免第一夹紧块141的同侧面作用砂芯表面，减小了砂芯表面的作用面，降低造成砂芯表面破坏的概率。第二夹紧块142或(和)第三夹紧块143上设有缺口，第二夹紧块142与第三夹紧块143的台阶144齐平，第二夹紧块142和第三夹紧块143上方的盖板145齐平。通过台阶144、夹紧块和盖板145夹持在砂芯的三个方向，保证砂芯不会在夹持中晃动。台阶144齐平和盖板145齐平保证夹紧并不会出现损坏。根据本实施例的砂芯，在第三夹紧块143的右上角设有缺口146，避免与砂芯的结构干涉。

夹具底座100通过连接部120与机器人连接，连接部120为所在框架边加宽设置的部分，连接部120上还设有安装孔121。通过安装孔121、螺纹与机器人的法兰盘连接。

本夹具工作原理如下：

先将夹具的安装部120与机器人的连接法兰对其，通过螺栓将夹具固定在机器人上。然后设定机器人的工作路径。砂芯成型完毕之后，夹具进入冷芯机内部，此时，夹具的连接板131紧靠在气缸132端面，夹具到位，气缸132作用，推动夹紧块140前移，通过台阶144、夹紧块和盖板145夹持住砂芯端面的三个方向。机器人带动夹具将砂芯移出冷芯机，将砂芯置放到下一工序的工作平台。然后气缸132带动连接块131，使得夹紧块140后移，松开夹持，然后准备进入下一次夹持。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.机器人自动搬取砂芯操作线，包括冷芯机，其特征在于：所述冷芯机的工作台的外侧设有机器人和修芯台，机器人上安装有砂芯夹具，冷芯机的工作平台外设有封闭式的安全围栏，安全围栏将机器人、冷芯机的工作平台包围在内，安全围栏上设有光栅，异物触碰到光栅进入到安全围栏内，机器人停止工作。

2.根据权利要求1所述的机器人自动搬取砂芯操作线，其特征在于，所述修芯台被安全围栏分为两部分，包围在安全围栏内的修芯台两侧也设有光栅。

3.根据权利要求2所述的机器人自动搬取砂芯操作线，其特征在于，所述机器人的控制器、冷芯机的控制器和安全围栏的控制器均连接到系统控制器，所述机器人的控制器、冷芯机的控制器、安全围栏的控制器和系统控制器均设置在安全围栏以外。

4.根据权利要求3所述的机器人自动搬取砂芯操作线，其特征在于，所述系统控制器的操作部件为触摸屏。

5.根据权利要求1所述的机器人自动搬取砂芯操作线，其特征在于，所述砂芯夹具，包括夹具底座，所述夹具底座的侧边设有与机器人连接的连接部，夹具底座上设有至少一组夹紧组件，每组夹紧组件包括两个夹紧部分，通过夹紧部分夹持砂芯，所述夹紧部分设置在所述夹具底座的两侧，每个夹紧部分与气缸的气缸杆连接，通过气缸杆带动夹紧部分移动，所述夹紧部分设有多个夹紧块，包括第一夹紧块，第一夹紧块与连接板固定连接，连接板固定连接所述气缸杆，所述第一夹紧块的左右两侧分别固定连接第二夹紧块、第三夹紧块，第二夹紧块、第三夹紧块的下方向前凸出均设有台阶，所述第二夹紧块、第三夹紧块的上方分别固定设有盖板。

6.根据权利要求4所述的机器人自动搬取砂芯操作线，其特征在于，所述第二夹紧块或(和)第三夹紧块上设有缺口，所述第二夹紧块与第三夹紧块的所述台阶齐平，所述第二夹紧块和第三夹紧块上方的所述盖板齐平。

7.根据权利要求4所述的机器人自动搬取砂芯操作线，其特征在于，所述夹具底座为矩形框架，所述同组夹持组件的夹紧部分分别设在框架的一组平行边上。

8.根据权利要求6所述的机器人自动搬取砂芯操作线，其特征在于，所述连接部设在所述夹紧部分所在框架边的相邻边上，连接部为所在框架边加宽设置的部分，所述连接部上还设有安装孔。

9.根据权利要求4所述的机器人自动搬取砂芯操作线，其特征在于，所述夹具底座上平行设有两组夹紧组件。