CN212526024U - 一种金属铸造及后处理自动化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属铸造及后处理自动化系统，包括铸造机、铸造机器人、自动过滤网上料机构、旋转升降泡水机构、打标单元、切边单元、切冒单元、搬运机器人、扫码机构、探伤检测单元；所述铸造机、所述自动过滤网上料机构、所述旋转升降泡水机构以所述铸造机器人为中心环绕布置；所述打标单元、所述切边单元、所述切冒单元、所述扫码机构以所述搬运机器人为中心环绕布置。本实用新型的金属铸造及后处理自动化系统布局合理、通用性强、自动化程度高、控制精确、简单易用。

Description

一种金属铸造及后处理自动化系统

技术领域

本实用新型涉及金属铸造技术领域，特别是涉及一种铝转向节铸造及后处理自动化系统。

背景技术

轻量化是燃油汽车节能减排、新能源汽车降耗增程的最重要途径之一，以铝合金等轻量化材料代替传统的钢铁材料，已成为汽车设计更新换代的必然选择。随着铸造技术的发展，更多的零部件采用低压铸造、差压铸造、调压铸造、挤压铸造等铸造方法。

现有技术中的金属铸造生产多采用人工转运、人工取件以及人工控制方式，在生产线的不同环节中人工参与较多，自动化程度较低，由此带来了一系列问题，例如工作环境相对恶劣，危险程度高，工作强度大，生产效率低，产品质量不稳定等。随着汽车零部件铸造行业的快速发展，工业自动化需求随之越来越迫切，上述问题急需解决。而且，伴随着新能源汽车等新兴产业的兴起，汽车零部件品类需求越来越趋于多样化，需要灵活易用、适应程度更高的铸造系统与之相匹配。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型提出一种金属铸造及后处理自动化系统，其目的在于解决现有的金属铸造生产线中自动化程度低所带来的工作环境相对恶劣、危险程度高、工作强度大、生产效率低以及产品质量不稳定等问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：本实用新型要解决的技术问题是提供一种提高生产效率和降低工人的劳动强度的金属铸造及后处理自动化系统，其包括铸造机、铸造机器人、自动过滤网上料机构、旋转升降泡水机构、打标单元、切边单元、切冒单元、搬运机器人、扫码机构、探伤检测单元；铸造机、自动过滤网上料机构、旋转升降泡水机构以铸造机器人为中心环绕布置；打标单元、切边单元、切冒单元、扫码机构以搬运机器人为中心环绕布置。

进一步的，铸造机器人安装在行走轴上；铸造机器人手爪包括放过滤网机构、抓取铸件机构、吹扫机构、喷涂机构，优选的，还包括手爪骨架组件、机器人侧法兰、手爪侧法兰、法兰定位压板。铸造机器人手爪通过机器人侧法兰连接在铸造机器人上；铸造机器人可以在行走轴上做往复运动，一个铸造机器人可以服务两台铸造机；放过滤网机构可以一次性抓取多个过滤网；抓取铸件机构为浮动机构，可以一次性对多个铸件进行上下料，并通过浮动补偿补偿铸件的中心距；吹扫机构可以对铸造模具上下模进行吹扫，将模具内杂质吹扫干净；喷涂机构对模具上下模进行喷涂。

进一步的，自动过滤网上料机构包括振动盘上料机构、旋转上料机构；振动盘上料机构将过滤网通过直振传输到旋转上料机构位置，旋转上料机构底部设置电机，通过旋转上料机构底部的电机旋转角度，完成多个过滤网的上料。

旋转升降泡水机构包括顶升机构、旋转机构、泡水桶、泡水工装(泡水工装数量依据铸造模具出铸件数量)、支撑架；泡水桶安装在支撑架上方，支撑架内部设置顶升机构、旋转机构；顶升机构与旋转机构连接，驱动旋转机构做升降运动；泡水工装设置在泡水桶内，跟随支撑柱做升降和旋转运动。

旋转机构包括分割器、支撑柱、连接圆柱；支撑柱安装在分割器上，由分割器带动旋转，支撑柱穿过泡水桶的底部，连接圆柱套设在支撑柱上，并部分或全部设置在泡水桶内；泡水工装设置在泡水桶内，跟随支撑柱做升降和旋转运动。顶升机构顶出使铸造机器人可以一次性将多个铸件放置在泡水工装上；顶升机构缩回使泡水工装浸入到泡水桶中。冷却完成后，顶升机构顶出，搬运机器人到铸件位置一次性夹取两个工件到下一工序，旋转机构旋转角度到使另外位置工件移动至搬运机器人手爪取件位置，等待搬运机器人夹取铸件。

进一步的，搬运机器人上设置后处理机器人手爪，后处理机器人手爪上设置固定单手爪和浮动单手爪，可以通过固定单手爪和浮动单手爪底部设置的旋转气缸，旋转固定单手爪和浮动单手爪的角度，满足多个工位不同两种铸件姿态的抓取，浮动单手爪上设置的浮动补偿装置可让浮动单手爪在X和Y轴做线性运动，可自动补偿中心距误差找正位置。补偿过程结束后，工件可重新中心对齐。

进一步的，后处理机器人手爪包括法兰面板、法兰连接板、法兰延长柱、固定单手爪、浮动单手爪、集装式电磁阀、电器盒、快换盘；快换盘安装在法兰延长柱上，法兰延长柱安装在法兰连接板上，法兰连接板两侧分别安装固定单手爪和浮动单手爪。通过一侧的固定单手爪和浮动单手爪可以同时夹取两个铸件，浮动单手爪可以补偿中心距位置；另一侧的固定单手爪和浮动单手爪也可以同时夹取两个铸件。

进一步的，快换盘包括主盘和副盘，是一种通用的气动快速锁紧装置，主盘安装在机器人上，副盘安装在机器人手爪上，主盘和副盘之间采用气动方式实现连接与分离。搬运机器人通过快换盘固定搬运机器人手爪，可以通过快换盘在手爪转换台上快速更换后处理机器人手爪。

进一步的，还包括手爪转换台，手爪转换台上放置有多套后处理机器人手爪。

进一步的，打标单元包括打标工装、激光打标机、暗房；气缸顶出，等待搬运机器人手爪将冷却后的铸件放置在打标工装上，气缸缩回暗房，激光打标机对铸件进行打标，其作用是对铸件打标，赋予每一铸件特有的识别码，便于生产及售后管控；

切边单元包括切边机和切边模具；切边单元用于切除铸件产品上不可避免的飞边、毛刺、隔皮、外形轮廓以及相应的浇注系统、溢流系统，采用气动、液压技术可实现任意方向冲切，将铸件一次性清理完毕。传统飞边去除工艺由人工使用锉刀、电动工具凭借手法及经验打磨去除，在此程中产品的质量无法保证，生产效率不高，人工更是难以管理；随着压铸件的要求越来越高，劳动力成本不断攀升，人工去毛刺的方法将被彻底淘汰。切边模的合理使用可以确保产品的一致性、有效的提高生产效率、大量的减少现场人工；

切冒单元包含切冒机和切冒夹具，切冒单元用于去除铸件浇道、冒口等铸造工艺结构；

扫码机构负责对打标工位的二维码进行识别、读取。

进一步的，还包括出料滑台，出料滑台直接安装在切冒机上；出料滑台包括导轨安装板、直线导轨、气缸、定位夹具、固定板、气缸连接件、光电组件；直线导轨和气缸固定在导轨安装板上，固定板安装在滑块上，气缸连接件安装在固定板侧面，并通过浮动接头与气缸连接，定位夹具安装在固定板上，光电组件安装在导轨安装板侧面；光电组件用于检测定位夹具上有无工件；出料滑台通过气缸运动将不合格的铸件运输出铸造自动化区域。

进一步的，铸造机为差压铸造机、低压铸造机、挤压铸造机以及调压铸造机中的任意一种。

在工作状态下，铸造机器人能够通过行走轴移动到铸造机位置，机器人铸造手爪进入铸造机的模具间抓取铸件、吹扫、放置过滤网、静电喷涂；机器人抓取铸件至旋转升降泡水机构中对铸件进行冷却，冷却完成后，旋转升降泡水机构顶出泡水工装，后处理搬运手爪抓取铸件移至激光打标工位，通过旋转气缸旋转角度将下料姿态调整到打标所需姿态放置到打标工装上进行打标；打标完成后，后处理搬运手爪抓旋转角度取铸件移至切边机；切边完成后，后处理搬运手爪抓取铸件移至切冒机；切冒完成后，后处理搬运手爪抓取铸件移至扫码工位；扫码不合格铸件通过不合格品出料滑台运输至铸造自动化区域；最后，合格的铸件后处理搬运手爪抓取铸件放入X光房进行探伤检测。

上述方案中，后处理机器人手爪可以满足两种姿态的两个的同时铸件上料。一次性抓取过滤网数量、铸件一次性抓取数量、泡水工装数量、可根据铸造模具出模数更改。铸造及后处理自动化系统适用于生产铝合金铸件，具体适用于生产汽车转向节。

本实用新型相对于现有技术的优点在于：本实用新型布局合理、通用性强、自动化程度高、控制精确、简单易用。

1、本实用新型可以实现一次性多个铸件的同时冷却，并通过旋转机构保证后处理机器人手爪可以在同一位置多次夹取铸件，提高了自动化生产效率。

2、本实用新型的生产线中配备有后处理机器人手爪、手爪转换台，手爪转换台能够根据不同型号的铸件通过快换盘快速更换后处理机器人手爪，提高了适应性和通用性。

3、本实用新型的铸造机器人手爪适用于浇道尺寸相同，不同型号的铸件，通用性强；放过滤网机构适用于两种型号的过滤网，通用性强。

4、本实用新型采用环绕式布局，即以机器人为中心，各个单元围绕机器人设置，整体结构更合理，节约空间，提高了生产效率。

5、本实用新型采用机器人代替人工转运，实现了全自动化生产，减低劳动强度，提高效率。

6、本实用新型利用机器人抓取完成过滤网上下料、模具吹扫、铸件上下料、冷却、打标、切边、切冒、扫码、X光探伤检测等工序，利用快换盘快速更换机器人夹爪，避免反复装夹的同时，提高工序稳定性和效率。

7、本实用新型的后处理机器人手爪可以通过旋转气缸角度，满足两种铸件姿态的同时上下料，提高了适应性和通用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的金属节铸造及后处理自动化系统的布局示意图；

图2为本实用新型实施例的铸造机器人手爪结构示意图。

图3为本实用新型实施例的自动上过滤网机构结构示意图。

图4为本实用新型实施例的旋转升降泡水桶机构的内部结构示意图。

图5为本实用新型实施例的后处理机器人手爪结构示意图。

图6为本实用新型实施例的激光打标台结构示意图。

图7为本实用新型实施例的出料滑台结构示意图。

图中：1为差压铸造机、2为铸造机器人、3为铸造机器人手爪、4为自动过滤网上料机构、5为行走轴、6为旋转升降泡水机构、7为打标单元、8为切边单元、9为切冒单元、 10为搬运机器人、11为后处理机器人手爪、12为扫码机构、13为手爪转换台、14为出料滑台、15为X光探伤检测；

3-1为放过滤网机构、3-2为抓取铸件机构、3-3为吹扫机构、3-4为喷涂机构、3-5为机器人侧法兰；

4-1为振动盘上料机构、4-2为旋转上料机构；

6-1为顶升机构、6-2为旋转机构、6-3为泡水工装、6-4为泡水桶；

7-1为打标工装、7-2位激光打码机；

11-1为快换盘、11-2为固定单手爪、11-3为浮动单手爪；

14-1为导轨安装板、14-2为定位夹具、14-3为光电组件、14-4为固定板、14-5为气缸连接件。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明。

实施例：如图1所示，本实施例的金属铸造及后处理自动化系统，由差压铸造机1、铸造机器人2、铸造机器人手爪3、自动过滤网上料机构4、行走轴5、旋转升降泡水机构 6、打标单元7、切边单元8、切冒单元9、搬运机器人10、后处理机器人手爪11、扫码机构12、手爪转换台13、出料滑台14、X光探伤检测工位15(即探伤检测单元)组成；

整个生产线的工作过程如下：

(1)如图2所示，铸造机器人手爪3通过机器人侧法兰3-5连接在铸造机器人2上，铸造机器人2带动铸造机器人手爪3通过行走轴5移动到自动过滤网上料机构4处，通过放过滤网机构3-1对过滤网进行取料，可以实现一次性抓取多个过滤网；如图3所示，自动过滤网上料机构4包括振动盘上料机构4-1、旋转上料机构4-2；振动盘上料机构4-1将过滤网通过直振传输到旋转上料机构4-2位置，旋转上料机构4-2底部设置电机，通过电机旋转角度，完成多个过滤网的上料。

(2)如图2所示，铸造机器人2带动铸造机器人手爪3取完过滤网后，通过行走轴5移动到铸造机位置，等待铸造机成型并开模进入铸造模具间，铸造机器人手爪3到模具上模位置通过抓取铸件机构3-2接取多个铸件，铸造机器人手爪3通过吹扫机构3-3对模具上下模进行吹扫，再通过放过滤网机构3-1在下模位置一次性放置多个过滤网，最后通过喷涂机构3-4对模具上下模静电喷涂，最后铸造机器人手爪3退出模具，将多个铸件同时放置在旋转升降泡水机构6上，顶升机构6-1缩回进行泡水冷却；

(3)如图4所示，旋转升降泡水机构6包括顶升机构6-1、旋转机构6-2、泡水桶6-4、泡水工装6-3(泡水工装数量依据铸造模具出铸件数量)、支撑架；泡水桶6-4安装在支撑架上方，支撑架内部设置顶升机构6-1、旋转机构6-2；顶升机构6-1与旋转机构6-2连接，驱动旋转机构6-2做升降运动；泡水工装6-3设置在泡水桶6-4内，跟随支撑柱做升降和旋转运动。泡水冷却结束后，顶升结构6-1顶出，将铸件顶出水面，等待后处理机器人手爪11到此工位夹取铸件，后处理机器人手爪11可以一侧取料，另一侧下料；此工位夹取完后，旋转机构6-2旋转角度将其与工位的工件旋转至后处理机器人手爪11夹取位置，等待抓取；旋转升降泡水机构6可以保证后处理机器人手爪11一直在同一位置进行上下料；

(4)后处理机器人手爪11同时夹取两个铸件转移到打标单元7，旋转角度到所需打标姿态，将两个铸件同时放置在打标工装7-1上，通过气缸缩回到打标暗房位置，由激光打码机7-2同时完成两个铸件的打标动作(如图6所示)；

(5)后处理机器人手爪11同时转移两个铸件到切边单元8，由切边机对两个铸件同时进行毛边切除；

(6)后处理机器人手爪11同时转移两个铸件到切冒单元9，由切冒机对两个铸件同时进行冒口切除；

(7)后处理机器人手爪11同时转移两个铸件到扫码工位，由扫码机构12对两个铸件分别进行扫码识别；

(8)后处理机器人手爪11同时转移两个铸件到X光探伤检测工位15，由X光探伤检测工位15对铸件进行检测，检测铸件是否有损伤；

(9)最后，通过物流线将铸件运输出铸造及后处理自动化系统。

在工作过程中，搬运机器人10可根据铸件特征到手爪转换台13上通过快换盘快速更换后处理机器人手爪11。如图5所示，快换盘11-1安装在法兰延长柱上，法兰延长柱安装在法兰连接板上，法兰连接板两侧分别安装固定单手爪11-2和浮动单手爪11-3。通过一侧的固定单手爪11-2和浮动单手爪11-3可以同时夹取两个铸件，浮动单手爪11-3可以补偿中心距位置；另一侧的固定单手爪11-2和浮动单手爪11-3也可以同时夹取两个铸件。

出料滑台14直接安装在切冒机上；出料滑台14包括导轨安装板14-1、直线导轨、气缸、定位夹具14-2、固定板14-4、气缸连接件14-5、光电组件14-3；直线导轨和气缸固定在导轨安装板14-1上，固定板14-4安装在滑块上，气缸连接件14-5安装在固定板14-4 侧面，并通过浮动接头与气缸连接，定位夹具14-2安装在固定板14-4上，光电组件14-3 安装在导轨安装板14-1侧面；光电组件14-3用于检测定位夹具14-2上有无工件；出料滑台14通过气缸运动将不合格的铸件运输出铸造自动化区域。

本实施例采用机器人完全代替人工转运，实现了全自动化生产，减低劳动强度，节省了人工、成本，提高了生产效率。

以上的实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

包括铸造机、铸造机器人、自动过滤网上料机构、旋转升降泡水机构、打标单元、切边单元、切冒单元、搬运机器人、扫码机构、探伤检测单元；所述铸造机、所述自动过滤网上料机构、所述旋转升降泡水机构以所述铸造机器人为中心环绕布置；所述打标单元、所述切边单元、所述切冒单元、所述扫码机构以所述搬运机器人为中心环绕布置。

2.根据权利要求1所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

所述铸造机器人安装在行走轴上；所述铸造机器人包括铸造机器人手爪，所述铸造机器人手爪包括放过滤网机构、抓取铸件机构、吹扫机构、喷涂机构；

所述铸造机器人手爪通过机器人侧法兰连接在所述铸造机器人上；所述铸造机器人在行走轴上做往复运动；所述抓取铸件机构为浮动机构，通过浮动补偿补偿铸件的中心距；所述吹扫机构可以对铸造模具上下模进行吹扫，将模具内杂质吹扫干净；所述喷涂机构对模具上下模进行喷涂。

3.根据权利要求1所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

所述自动过滤网上料机构包括振动盘上料机构、旋转上料机构；所述振动盘上料机构将过滤网通过直振传输到所述旋转上料机构位置，所述旋转上料机构底部设置电机。

4.根据权利要求1所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

所述旋转升降泡水机构包括顶升机构、旋转机构、泡水桶、泡水工装、支撑架；所述泡水桶安装在所述支撑架上方，所述支撑架内部设置所述顶升机构、所述旋转机构；所述顶升机构与所述旋转机构连接，驱动所述旋转机构做升降运动；所述泡水工装设置在所述泡水桶内，跟随所述旋转机构做升降和旋转运动；

所述旋转机构包括分割器、支撑柱、连接圆柱；所述支撑柱安装在所述分割器上，由所述分割器带动旋转，所述支撑柱穿过所述泡水桶的底部，所述连接圆柱套设在所述支撑柱上，并部分或全部设置在泡水桶内；所述泡水工装设置在所述泡水桶内，跟随所述支撑柱做升降和旋转运动。

5.根据权利要求1所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

所述搬运机器人上设置后处理机器人手爪，所述后处理机器人手爪上设置固定单手爪和浮动单手爪，固定单手爪和浮动单手爪底部设置旋转气缸，所述浮动单手爪设置浮动补偿装置，能够让所述浮动单手爪在X和Y轴做线性运动。

6.根据权利要求5所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

所述后处理机器人手爪包括法兰面板、法兰连接板、法兰延长柱、集装式电磁阀、电器盒、快换盘；所述快换盘安装在所述法兰延长柱上，所述法兰延长柱安装在所述法兰连接板上，所述法兰连接板两侧分别安装所述固定单手爪和所述浮动单手爪。

7.根据权利要求6所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

所述快换盘包括主盘和副盘，所述主盘安装在所述搬运机器人上，所述副盘安装在所述后处理机器人手爪上，所述主盘和所述副盘之间采用气动方式实现连接与分离。

8.根据权利要求1或7所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

还包括手爪转换台，所述手爪转换台上放置有多套后处理机器人手爪。

9.根据权利要求1所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

所述打标单元包括打标工装、激光打标机、暗房；所述切边单元包括切边机和切边模具；所述切冒单元包含切冒机和切冒夹具；所述扫码机构负责对打标工位的二维码进行识别、读取。

10.根据权利要求1或9所述的金属铸造及后处理自动化系统，其特征在于：

还包括出料滑台，所述出料滑台直接安装在切冒单元的切冒机上；所述出料滑台包括导轨安装板、直线导轨、气缸、定位夹具、固定板、气缸连接件、光电组件；所述直线导轨和所述气缸固定在所述导轨安装板上，固定板安装在滑块上，所述气缸连接件安装在所述固定板侧面，并通过浮动接头与所述气缸连接，所述定位夹具安装在所述固定板上，所述光电组件安装在所述导轨安装板侧面；通过所述出料滑台将不合格的铸件运输出铸造自动化区域。

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