CN109015416A - 悬浮式喷砂机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种悬浮式喷砂机，包括：输送工作台、工作箱、磁力产生装置、气体吹管、喷砂装置；所述输送工作台用于向工作箱中输送工件；所述工作箱设置于输送工作台上，用于容纳工件，工作箱的一侧设有进料口，另一侧设有出料口；所述磁力产生装置用于产生电磁力，使得工作箱中的工件能够处于悬浮状态；所述气体吹管通入工作箱中，用于通过吹出的气流使得悬浮的工件能够旋转；所述喷砂装置用于对工作箱中的工件进行喷砂。本发明可使得工件处于悬浮状态，并全方位对悬浮的工件进行自动喷砂，大大提高了喷砂效率、质量，减轻了操作人员的工作强度。
Description
技术领域
本发明涉及金属铸造行业的铸件喷砂领域，尤其是一种悬浮式自动喷砂机。
背景技术
喷砂是采用压缩空气为动力，形成高速喷射束将喷料(喷丸玻璃珠、钢丸、钢砂、石英砂、金刚砂、铁砂)高速喷射到被需处理工件表面，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度并使工件表面的机械性能得到改善的表面处理工艺。
铸件喷砂方式主要有人工和机器二种方式，目前绝大多数铸件仍然依赖人工进行喷砂，人工喷砂效率低，劳动强度大，且污染严重，产生的粉尘对工人具有极大伤害，已经不能满足生产需要，另外，由于工人的熟练程度不同，导致产品一致性较差，废品率高，随着人力资源成本上升，劳动力资源减少，铸件行业急需采用自动化设备代替人工作业，最大的问题是目前的自动喷砂设备不能对铸件全方位进行喷砂，不管零件如何放置，总有一个支承零件的面不能被喷到，只能对铸件进行二次定位喷砂才能将零件全部喷完，不仅浪费工时，同时因没有连续进行喷砂处理，导致表面喷砂质量不佳，同时，很多零件被夹持后会产生变形，一些不允许夹持的零件，不能用机械手夹持的方式进行喷砂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种悬浮式喷砂机，改变目前工件喷砂不能全方位进行自动喷砂的状况，同时有效避免了工件被夹持产生的变形问题，可以利用机器人控制喷砂管全方位对工件进行自动喷砂，大大提高了喷砂效率、质量，减轻了操作人员的工作强度，改善了操作人员的工作环境。本发明采用的技术方案是：
一种悬浮式喷砂机，包括：输送工作台、工作箱、磁力产生装置、气体吹管、喷砂装置；
所述输送工作台用于向工作箱中输送工件；
所述工作箱设置于输送工作台上，用于容纳工件，工作箱的一侧设有进料口，另一侧设有出料口；
所述磁力产生装置用于产生电磁力，使得工作箱中的工件能够处于悬浮状态；
所述气体吹管通入工作箱中，用于通过吹出的气流使得悬浮的工件能够旋转；
所述喷砂装置用于对工作箱中的工件进行喷砂。
进一步地，所述磁力产生装置至少包括一个上电磁头，上电磁头位于工作箱中输送工作台上方，对准工件悬浮位置。
更进一步地，上电磁头包括：位置传感器、电磁线圈、检测信号解调器和磁力控制器；位置传感器连接检测信号解调器的输入端，检测信号解调器的输出端用于连接上位机的输入端，磁力控制器的输入端用于连接上位机的一个输出端，磁力控制器的输出端连接电磁线圈。
当工件被吸引悬浮，位置传感器将传感信号发送给检测信号解调器，检测信号解调器检测出工件的位置信号并发送给上位机，上位机通过位置信号的变化来产生相应控制信号，发送给磁力控制器，磁力控制器产生相应的控制电流，使得电磁线圈产生相应的电磁力，维持工件的悬浮状态。
更佳地，所述磁力产生装置还包括一个与上电磁头对应的下电磁头，下电磁头设置在上电磁头正下方；
上电磁头和下电磁头都产生对工件吸引的电磁力；工件悬浮时上电磁头产生的电磁力大于下电磁头产生的电磁力。
进一步地，所述工作箱上设有升降机构，以对上电磁头进行上下调节。
具体地，升降机构包括升降电机、升降蜗杆、升降涡轮、固定盘、升降丝杠；所述升降电机安装在工作箱顶部，升降电机连接升降蜗杆，升降蜗杆与升降涡轮配合用于驱动升降涡轮转动；升降涡轮连接升降丝杠上端，升降丝杠穿过固定盘并与固定盘螺纹配合，升降丝杠的下端伸入工作箱中连接上电磁头。
进一步地，气体吹管对准工件悬浮位置非中心侧；气体吹管连接用于产生气流的空气动力控制器，或外接气源；
喷砂装置采用喷砂机器人，设置在工作箱中；喷砂机器人上设有喷砂管，喷砂管安装在能够调节位置和角度的机械手上；机械手上设有进砂管和进气管。
或者，气体吹管设有两根以上，并从不同角度对准工件悬浮位置非中心侧。
进一步地，在工作箱中，靠进料口一侧设有工件检测装置。
进一步地，工作箱的一个侧面为透明侧面。
进一步地，输送工作台、喷砂管和机械手采用非磁性材料。
本发明的优点在于：本发明主要用于铸件、冲压零件、型材加工件等铁基磁性材料工件的表面喷砂工序；避免了操作员工处于空气灰尘下的工作环境，全自动、效率高、特别适合大批量生产的汽车、工程机械、农业机械等结构简单的铁基磁性材料工件进行喷砂，大大减轻劳动强度，减少喷砂工作量，缩短喷砂时间，降低成本，提高喷砂的精度与安全，因工件喷砂时处于无夹持磁悬浮状态，避免了原有技术夹持工件产生的变形损伤。一次喷砂过程，相较于现有技术中二次喷砂，工件表面喷砂质量更佳。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
图2为本发明的上、下电磁头示意图。
图3为本发明的电气框图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
传统喷砂机是手工拿着工件伸到密闭容器内，把喷砂枪对准零件，通过手转动零件进行多角度旋转喷砂作业。该种喷砂机不但劳动强度大，加之喷砂时产生的后冲力更使作业员劳累，而且喷砂装置内粉尘容易外泄，长久处于喷砂室工作容易得职业病。
目前，业内有一种通过改进的喷砂机，于喷砂室内设置一转盘，于转盘中可放置一加工工件，当工件固定于转盘后，即可通过控制单元的控制，驱使转盘旋转，同时喷砂枪也会不断地将引接自储砂斗的磨料喷向加工工件。
另一种喷砂机，是以机械手多方位转动工件进行喷砂作业，从而代替人手转动工件。但这些喷砂机均需要对工件进行放置或夹持，夹持会对零件引起零件的变形，也会使夹持接触面的喷砂效果变差，还有一个重要的问题没有解决：零件在喷砂前进行固定后，总是有一个面被遮挡了，导致不能直接进行喷砂处理，需在在喷砂完可见面后，重新翻转零件进行定位，再进行二次喷砂，这大大降低了工作效率，同时导致喷砂表面质量不一致。同时喷砂效率不高，加工起来费时费力。
本发明提出一种悬浮式喷砂机，能够使得铁基磁性材料的工件在处于悬浮状态下进行喷砂，不需要对工件进行夹持或者支撑，能够对工件进行全方面的喷砂，避免了因为工件某些面被遮挡所引起的二次喷砂问题，防止夹持对工件造成损坏，提高喷砂工艺的质量和喷砂效率。
如图1所示，本发明提出的一种悬浮式喷砂机，包括：输送工作台1、工作箱2、磁力产生装置3、气体吹管4、喷砂装置5；
所述输送工作台1用于工件6向工作箱2中输送；输送工作台1上设有输送带以及驱动输送带的伺服电机101；上位机通过伺服电机驱动单元驱动该伺服电机101；
所述工作箱2设置于输送工作台1上，用于容纳工件6，工作箱2的一侧设有进料口201，另一侧设有出料口202；工作箱2可构成一个近乎密闭的空间，可减少喷砂对操作人员的影响；工作箱2的一侧面可配置成透明侧面，例如采用透明有机玻璃作为前侧面，可以供操作人员观察工作箱2内的情况；
所述磁力产生装置3用于产生电磁力，使得工作箱2中的工件能够处于悬浮状态；
所述气体吹管4通入工作箱2中，用于通过吹出的气流使得悬浮的工件能够旋转；
所述喷砂装置5用于对工作箱2中的工件进行喷砂。
在一个具体的实施例中，
在工作箱2中，靠进料口201一侧设有工件检测装置102，以便工件6输送进入喷砂位置时，给上位机一个触发信号，进而控制磁力产生装置3产生电磁力；工件检测装置102可以采用光电开关，例如对射式或反射式光电开关，安装在输送工作台上；
磁力产生装置3，可根据需要，设置上下两个相对应的电磁头3a、3b或者一个电磁头3a；
本实施例中，磁力产生装置3包括上下相对应的上电磁头3a和下电磁头3b；上电磁头3a和下电磁头3b都产生对工件吸引的电磁力，可以较好地防止工件在悬浮时发生漂移；工件悬浮时上电磁头3a产生的电磁力大于下电磁头3b产生的电磁力；上电磁头3a和下电磁头3b均对准工件悬浮位置；上电磁头3a位于工作箱2中输送工作台上方，下电磁头3b设置在上电磁头3a正下方，安装在输送工作台下；
在其它的实施例中，磁力产生装置3可仅包括上电磁头3a；
上电磁头3a和下电磁头3b的结构可以相同，均包括：位置传感器301、电磁线圈302、检测信号解调器303和磁力控制器304；
位置传感器301连接检测信号解调器303的输入端，检测信号解调器303的输出端用于连接上位机的输入端，磁力控制器304的输入端用于连接上位机的一个输出端，磁力控制器304的输出端连接电磁线圈302；
当上下电磁头产生电磁力，工件6被吸引悬浮后，位置传感器301可将传感信号发送给检测信号解调器303，检测信号解调器303检测出工件的位置信号并发送给上位机，上位机通过位置信号的变化来产生相应控制信号，发送给磁力控制器304，磁力控制器304产生相应的控制电流，使得电磁线圈302产生大小合适的电磁力，维持工件的悬浮状态；
下电磁头3b中可以不含位置传感器301和检测信号解调器303，位置检测仅通过上电磁头3a中的位置传感器301和检测信号解调器303实现；
上电磁头3a可以上下调节，以便配合不同大小的工件6；上电磁头3a通过安装在工作箱2的升降机构进行驱动；
该升降机构可采用丝杠机构，包括升降电机3a1、升降蜗杆3a2、升降涡轮3a3、固定盘3a4、升降丝杠3a5；所述升降电机3a1安装在工作箱2顶部，升降电机3a1连接升降蜗杆3a2，升降蜗杆3a2与升降涡轮3a3配合用于驱动升降涡轮转动；升降涡轮3a3连接升降丝杠3a5上端，升降丝杠3a5穿过固定盘3a4并与固定盘螺纹配合，升降丝杠3a5的下端伸入工作箱2中连接上电磁头3a；升降电机3a1带动升降蜗杆3a2旋转，从而带动升降涡轮3a3旋转，升降丝杠3a5旋转时相对于固定盘3a4上下移动，从而带动上电磁头3a上下移动；本实施例仅介绍了一种丝杠机构，在其它的实施例中，可采用其它结构的丝杠机构，或其它的升降机构，例如采用一齿条连接上电磁头，齿条通过齿轮驱动上下移动，从而带动上电磁头上下移动；本实施例中介绍的丝杠机构不应该被看做是升降机构的唯一限制；又如步进电机配合适当的传动机构也可以实现上电磁头的上下调节；
本实施例中，气体吹管4设有一根，工作箱2上设有空气动力控制器401，以产生通入气体吹管4的气流；气体吹管4也可以连接外接气源，若该悬浮式喷砂机工作场所具备压缩气源；气体吹管4对准工件悬浮位置非中心侧；
喷砂装置5采用喷砂机器人，设置在工作箱2中；喷砂机器人上设有喷砂管501，喷砂管501安装在能够调节位置和角度的机械手502上；机械手502上通有进砂管503和进气管504；
输送工作台1、喷砂管501和机械手502采用非磁性材料制成，例如输送工作台1的架体可采用铝合金材料，喷砂管501和机械手502可采用铝合金或不锈钢材料，用来避免上、下电磁头工作时对其电磁力造成影响；
本发明利用磁悬浮原理，使喷砂工件能够全方位自动喷砂，每次将一个铁基磁性材料工件通过输送工作台1移动到上、下电磁头工作区，工件6进入工作区时，输送工作台1上的光电开关102识别出工件6进入工作区，上位机控制输送工作台1停止运行；上位机控制上、下电磁头产生电磁力，工件6在电磁力作用下处于悬浮状态；这是喷射机器人按照预先设定的程序进行工作，机械手502和喷砂管501协同将喷砂管内的高压砂喷向工件；同时空气动力控制器401或外接气源开启，向工件悬浮位置非中心侧吹出空气，使得工件处于缓慢旋转状态，工件在磁悬浮及旋转状态下，全方位接受喷砂处理。机械手502可调节喷砂管501的角度和位置，避免喷砂时的死角。喷砂结束后，上位机控制电磁铁逐渐减小电磁力，使得工件缓慢下降到输送工作台1上，通过输送工作台1传动到喷砂区之外，再进行下一个工件的喷砂处理。
在另一个实施例中，气体吹管4可设置两根或以上，从不同角度对准工件悬浮位置非中心侧，此时喷砂装置5可不必采用喷砂机器人，喷砂装置5的喷砂管501对准工件悬浮位置即可。此时，多根气体吹管可使得工件悬浮时，进行不同方向的旋转，以避免喷砂时产生死角。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种悬浮式喷砂机，其特征在于，包括：输送工作台(1)、工作箱(2)、磁力产生装置(3)、气体吹管(4)、喷砂装置(5)；
所述输送工作台(1)用于向工作箱(2)中输送工件(6)；
所述工作箱(2)设置于输送工作台(1)上，用于容纳工件(6)，工作箱(2)的一侧设有进料口(201)，另一侧设有出料口(202)；
所述磁力产生装置(3)用于产生电磁力，使得工作箱(2)中的工件能够处于悬浮状态；
所述气体吹管(4)通入工作箱(2)中，用于通过吹出的气流使得悬浮的工件能够旋转；
所述喷砂装置(5)用于对工作箱(2)中的工件进行喷砂。
2.如权利要求1所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
所述磁力产生装置(3)至少包括一个上电磁头(3a)，上电磁头(3a)位于工作箱(2)中输送工作台上方，对准工件悬浮位置。
3.如权利要求2所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
上电磁头(3a)包括：位置传感器(301)、电磁线圈(302)、检测信号解调器(303)和磁力控制器(304)；位置传感器(301)连接检测信号解调器(303)的输入端，检测信号解调器(303)的输出端用于连接上位机的输入端，磁力控制器(304)的输入端用于连接上位机的一个输出端，磁力控制器(304)的输出端连接电磁线圈(302)。
4.如权利要求3所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
当工件(6)被吸引悬浮，位置传感器(301)将传感信号发送给检测信号解调器(303)，检测信号解调器(303)检测出工件的位置信号并发送给上位机，上位机通过位置信号的变化来产生相应控制信号，发送给磁力控制器(304)，磁力控制器(304)产生相应的控制电流，使得电磁线圈(302)产生相应的电磁力，维持工件的悬浮状态。
5.如权利要求2、3或4所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
所述磁力产生装置(3)还包括一个与上电磁头(3a)对应的下电磁头(3b)，下电磁头(3b)设置在上电磁头(3a)正下方；
上电磁头(3a)和下电磁头(3b)都产生对工件吸引的电磁力；工件悬浮时上电磁头(3a)产生的电磁力大于下电磁头(3b)产生的电磁力。
6.如权利要求2、3或4所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
所述工作箱(2)上设有升降机构，以对上电磁头(3a)进行上下调节。
7.如权利要求6所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
升降机构包括升降电机(3a1)、升降蜗杆(3a2)、升降涡轮(3a3)、固定盘(3a4)、升降丝杠(3a5)；所述升降电机(3a1)安装在工作箱(2)顶部，升降电机(3a1)连接升降蜗杆(3a2)，升降蜗杆(3a2)与升降涡轮(3a3)配合用于驱动升降涡轮转动；升降涡轮(3a3)连接升降丝杠(3a5)上端，升降丝杠(3a5)穿过固定盘(3a4)并与固定盘螺纹配合，升降丝杠(3a5)的下端伸入工作箱(2)中连接上电磁头(3a)。
8.如权利要求1、2、3或4所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
气体吹管(4)对准工件悬浮位置非中心侧；气体吹管连接用于产生气流的空气动力控制器(401)，或外接气源；
喷砂装置(5)采用喷砂机器人，设置在工作箱(2)中；喷砂机器人上设有喷砂管(501)，喷砂管(501)安装在能够调节位置和角度的机械手(502)上；机械手(502)上设有进砂管(503)和进气管(504)。
9.如权利要求1、2、3或4所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
气体吹管(4)至少设有两根，并从不同角度对准工件悬浮位置非中心侧。
10.如权利要求1、2、3或4所述的悬浮式喷砂机，其特征在于，
在工作箱(2)中，靠进料口(201)一侧设有工件检测装置(102)。
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