壳模弹性自动制造系统及其制造方法与流程

本发明关于一种壳模弹性自动制造系统及其制造方法，尤指一种应用机械手臂抓取蜡模进行沾浆、浮砂或淋砂，并自动送入风干机构中进行风干，且风干完成后自动取出壳模的壳模弹性自动制造系统及其制造方法。

背景技术：

如今的金属类精密铸造(lostwaxcasting)的制法，其主要步骤包含：蜡型成形模、射蜡、心型、组树、沾浆、淋砂或浮砂、脱蜡及烧成等。简而言之，先将熔化的蜡液射入模具内，等待蜡液凝固成型后取出蜡模，再将蜡模组树在浇道上，然后在蜡模表面进行反复沾浆及淋砂或浮砂作业，使表面形成一定厚度的壳模，等待壳模干燥后再加热蜡模致使蜡液熔化流出，最后将壳模烧结完成，就可以使用该壳模进行浇注，进而制成精密铸造的产品。

然而上述的沾浆作业，传统的技术手段是由作业人员徒手将组树完成的蜡模浸入浆桶内，使浆液沾染在蜡模表面，其后再移去进行淋砂或浮砂，因此其沾浆品质难以控制，而且制造效率低落。现今，则有一种可用于沾浆及浮砂或淋砂的机器手臂，例如中国台湾专利m316790号、m319801号及m341567号所示，可提供将组树完成的蜡模夹持在该机器手臂上，通过机器手臂将蜡模浸入浆桶内进行转动，完成蜡模表面沾浆工作，再移动到浮砂机或淋砂机进行浮砂或淋砂的工作，使蜡模粘着一层模砂，然后再风干该层壳模，风干完成后再放到机器手臂上进行另一层壳模的工艺(即再沾浆与浮砂或淋砂一次)，如此反复实施多次沾浆、浮砂或淋砂及风干，才能够制成砂质的壳模。

然而，上述的机器手臂完成沾浆与浮砂或淋砂之后，并无一套有系统性的风干机制，必须倚赖工作人员取下壳模，以人工方式移到风干场所，并由工作人员以人工方式记录风干的时间，等到风干完成后，再进行另一层壳模的工艺，因此生产效率无法提升，人工计时容易出错，例如时间计错或层数错误，品管困难等问题。再者有些常见的风干装置的设计，例如悬链式输送机，只能提供同一种批次的壳模实施风干，若将不同批次的壳模放在同一座风干装置上，将导致其管理上的困扰，且无法小量与弹性生产，即无法随时通过系统叫出悬链式输送机上的特定的壳模。

技术实现要素：

本发明的主要目的在提供一种壳模弹性自动制造系统及其制造方法，其通过一机械手臂、一抓取机构、一浆桶、一浮砂机或淋砂机及一风干机构的设计，使机械手臂能抓取蜡模进行沾浆、浮砂或淋砂，并自动送入风干机构中进行风干，且风干完成后自动取出壳模，进而达到全自动上下料、沾浆、浮砂(或淋砂)及自动定时风干等目的。

本发明的次要目的在提供一种壳模弹性自动制造系统及其制造方法，其在风干机构中应用无线识别技术，使自动制造系统能够记录下各该风干机构的挂架上的壳模的制造参数，例如机械手臂应采用何种沾浆及沾砂动作，壳模的层数与应干燥的时间，及应沾哪一种浆与哪一种砂等参数，借此实现同一座风干机构能集中管理不同批次、不同工艺进度与不种种类的壳模，且当机械手臂在挂架上取出壳模进行制造时，可读取上述的的制造参数，让控制系统选出相应的制造程式，以命令机械手臂实施正确的工艺，借此达到全自动管理与弹性生产等目的。

为了达到上述目的，本发明的壳模弹性自动制造系统，能够在一蜡模的表面制成一砂质的壳模，其较佳技术方案包含：一机械手臂，其具有一活动的活动臂；一抓取机构，其设置在该机械手臂的活动臂，其机构中具有至少一夹爪部，该机械手臂能够通过该夹爪部抓取该蜡模并移动进行该壳模的制造程序；一浆桶，其设置在该机械手臂的回转半径以内的位置，其储存有制成该壳模所需的浆液，该机械手臂能够将该蜡模移动并浸入该浆液，使该蜡模的表面沾有该浆液；一浮砂机或淋砂机，其设置在该机械手臂的回转半径以内的位置，其储存有制成该壳模所需的模砂，该机械手臂能够将该蜡模移动并伸入该浮砂机或该淋砂机，使该蜡模的表面沾有该模砂以形成一层壳模；以及一风干机构，其具有一柜架，一设置在该柜架内的输送带，多个连接在该输送带用于吊挂该壳模的挂架，及多个设置在该柜架各处的排风扇；其中，该柜架的一端作为出入口端，该出入口端邻靠该机械手臂的回转半径的位置；该输送带运转的路径中有一段突出该出入口端；各该挂架具有一连接在该输送带的横杆，及至少一结合在横杆的吊挂部，该挂架能够被该二个链条带到该出入口端。

上述的壳模弹性自动制造系统中，该风干机构的挂架上设有无线识别单元，该柜架或其他位置设有一对应该无线识别单元的读取器，该无线识别单元可为二维条码、三维条码、qr码、无线射频识别(rfid)标签，及近场通讯(nfc)标签的其中之一，借此当壳模被该机械手臂挂上去该挂架上时，利用无线识别单元记录该挂架上的壳模的制造参数，反之当该机械手臂抓取该挂架上的壳模时，能够同时读取到该壳模所属的制造参数，以提供给控制单元提取出相应的指令给机械手臂，使机械手臂自动完成正确的工艺。

为了达到上述目的，本发明的壳模自动制造方法，应用上述壳模弹性自动制造系统执行以下制造步骤：

(a)壳模上料：将预先组树完成的蜡模或是表面已经有预先施作有多层砂壳的蜡模置放在该机械手臂回转半径范围内的上料点；

(b)机械手臂夹取壳模：该机械手臂活动臂的该抓取机构的夹爪部抓取该蜡模；

(c)沾浆：该机械手臂移动该蜡模到该浆桶内进行沾浆；

(d)沾砂：当该蜡模表面沾取该浆液之后，再移动到该浮砂机或该淋砂机进行沾砂，使该模砂黏着在该蜡模表面形成一层壳模；

(e)壳模送进该风干机构：将步骤(d)所完成的该壳模挂在该风干机构的挂架的吊挂部，同时在该无线识别单元写入该壳模的制造参数，通过该输送带将该壳模带进该风干机构的柜架中进行循环移动；

(f)壳模在该风干机构中依设定时间进行干燥：该排风扇对步骤(e)中的该壳模送风进行干燥，该壳模弹性自动制造系统并自动累计干燥时间；

(g)壳模干燥完成：根据该壳模的制造参数，该输送带将步骤(f)中干燥完成的该壳模输动到该出入口端，使该机械手臂活动臂的该抓取机构的夹爪部再抓取出干燥完成该壳模。

优选地，在执行该步骤(g)之后，若要在该壳模表面再施作一层模砂，则再执行该步骤(c)~步骤(f)。

优选地，在执行该步骤(g)之后，若要完成该壳模的最后制造程序，则接着执行该步骤(c)，并在执行该步骤(c)之后，再执行以下步骤：(h)壳模送进风干机构进行封浆层干燥：将上述步骤(c)沾浆完成的壳模再挂回该风干机构的挂架的吊挂部，同时在该无线识别单元写入该壳模的制造参数，通过该输送带将该壳模带进该风干机构的柜架中进行循环移动；(i)壳模的封浆层在风干机构中依设定时间进行干燥：该排风扇对步骤(h)中的该壳模送风进行干燥，该壳模弹性自动制造系统并自动累计干燥时间；(j)封浆层干燥完成：根据该壳模的制造参数，该输送带将步骤(i)中干燥完成的该壳模输动到该出入口端，使该机械手臂活动臂的该抓取机构的夹爪部再抓取出封浆层已经干燥完成该壳模；(k)壳模下料：该机械手臂将步骤(j)的该壳模移动到下料点。

本发明壳模弹性自动制造系统及其制造方法，能够达到全自动上下料、沾浆、浮砂(淋砂)的动作，特别是该风干机构的挂架上无线识别单元，能够写入所属的制造参数，当壳模被该机械手臂挂上去该挂架上时，利用无线识别单元记录该挂架上的壳模的制造参数；反之当该机械手臂抓取该该挂架上的壳模时，能够通过无线识别技术叫出正确的壳模，同时读取到该壳模所属的制造参数，以提供给控制单元提取出相应的指令给机械手臂，使机械手臂自动完成正确的工艺，因此，本发明能够在一座风干机构中放入不同批次、不同工艺进度与不种种类的壳模，达到全自动管理壳模及弹性制造等功效。

附图说明

以下配合附图详细说明本发明的特征及优点：

图1为本发明壳模弹性自动制造系统的立体示意图。

图2为本发明壳模弹性自动制造系统的局部放大示意图。

图3为本发明壳模弹性自动制造系统的侧视示意图。

图4为本发明模自动制造系统的俯视示意图。

图5为本发明模自动制造系统的前视示意图。

图6为本发明模自动制造系统的图1当中的a部分放大示意图。

图7为本发明壳模自动制造方法的流程示意图。

部件名称：

10机械手臂；11活动臂；r1回转半径；20抓取机构；21夹爪部；30浆桶；40浮砂机；50风干机构；51柜架；511出入口端；512导引轨道；513循环轨道；52输送带；521链条；522驱动装置；53挂架；531横杆；532吊挂部；54排风扇；60上下料转台；61窗口；62上下料吊挂部；70控制单元；80读取器；(a)壳模上料；(b)机械手臂夹取壳模；(c)沾浆；(d)沾砂；(e)壳模送进该风干机构；(f)壳模在该风干机构中依设定时间进行干燥；(g)壳模干燥完成；(h)壳模送进风干机构进行封浆层干燥；(i)壳模的封浆层在风干机构中依设定时间进行干燥；(j)封浆层干燥完成；(k)壳模下料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参阅图1、图2、图3及图4所示，本发明的壳模弹性自动制造系统，用于将蜡模的表面自动制成一砂质且多层的壳模，或是将表面已经有预先施作有多层(如三层)砂壳的蜡模再制成一砂质且多层的壳模。其较佳的具体实施例包含：一机械手臂10，其为现有的一种多轴机械手臂，该机械手臂10具有一活动臂11，通过plc-based或pc-based控制器进行自动控制。一抓取机构20，其设置在该机械手臂10的活动臂11前端，该抓取机构20中具有至少一夹爪部21，使该机械手臂10能够通过该夹爪部21抓取蜡模并移动进行制成壳模的制造程序。一浆桶30，其设置在该机械手臂10的回转半径r1以内的第一位置，其桶内储存有制成壳模所需的浆液，使该机械手臂10能够将蜡模移动并浸入该浆桶30内的浆液，使蜡模的表面沾有浆液。一浮砂机40(或淋砂机)，其设置在该机械手臂10的回转半径r1以内的第二位置，较佳的相邻于该浆桶30，其储存有制成壳模所需的模砂，使该机械手臂10能够将蜡模移动并伸入浮砂机40(或该淋砂机)，使蜡模的表面沾有模砂，进而形成一层壳模。

以及一风干机构50，该风干机构50用于自动风干与集中管理上述壳模的机构，其较佳的实施有一柜架51，一设置在该柜架51内的输送带52，多个连接在该输送带52并用于吊挂壳模的挂架53，及多个设置在该柜架51各处的排风扇54；其中，该柜架51的一端作为出入口端511，该出入口端511邻靠该机械手臂10的回转半径r1的位置；该输送带52在该柜架51内形成循环的运转路径，用以带动该挂架53及吊在该挂架53的壳模在该柜架51内循环移动，且该输送带52运转的路径中有一段突出该柜架51的出入口端511，以便该机械手臂10放置或取出壳模；而各该挂架53较佳的实施有一连接在该输送带52的横杆531，及至少一结合在横杆531的吊挂部532(例每一横杆531有四个吊挂部532)，该吊挂部532用于吊挂沾浆、浮砂或淋砂完成的壳模90(如图5所示)，使该挂架53能够被该输送带52带动，进行使壳模90经过该排风扇54，并能够被带动经过该柜架51的出入口端511，以便该机械手臂10放上或取下壳模90。

本发明的风干机构50能提供不同批号及不同产品别的壳模进行风干，达到集中管理与弹性制造的目的，由于各种壳模所需风干的时间不同，必需分别单独累计计算各挂架53上的壳模的风干时间，且当某些壳模在风干机构50被风干完成时，必需通过程式命令使该风干机构50将已经风干的壳模带到其出入口端511(如图5所示)，以完成自动放入与取出的动作；为此，本发明较佳的实施例之一，在上述各该挂架53上设有一无线识别单元(未图示)，该无线识别单元用于记录该壳模的制造参数，而该柜架51或其他位置设有一对应该无线识别单元的读取器80(如图2所示)，其中该无线识别单元可为二维条码、三维条码、qr码、无线射频识别(rfid)标签，及近场通讯(nfc)标签的其中之一；借此，使本发明的自动制造系统能够将壳模放上该挂架53时，同时能够写入该壳模的制造参数，使系统能累计风干时间，并在风干完成时，应用线识别技术，自动将特定的壳模带出该柜架51，使该机械手臂10取出风干的壳模，因此能够达到弹性生产的功效。

再参阅图1、图2及图6所示，本发明该输送带52较佳的具体实施例包含设置在该柜架51内部二侧且相平行的二个链条521，及一带动该二个链条521运作的驱动装置522，该二链条521运转的路径中有一段突出该出入口端511。且该柜架51的二侧较佳的分别设有一突出该出入口端511的导引轨道512，该导引轨道512为二个槽钢组成的ㄑ形轨道，并设置突出在该出入口端511，借此使上述该链条521沿着该导引轨道512突出该出入口端511，以便该机械手臂10进行置放或抓取壳模。再者，该柜架51为多个立杆及横杆组接而成的矩形架，该柜架51(矩形架)的二侧分别设有循环轨道513，该循环轨道513为多条上下平行设置的槽钢所组成，借此使该链条521沿着该循环轨道513循环移动，能够延长壳模在风干机构50内移动的行程。

再参阅图1、图2及图4所示，本发明较佳的具体实施例还包含二部上下料转台60及一控制单元70。该上下料转台60设置在该机械手臂10的回转半径r1以内的位置，作为本发明制造系统的上料点及下料点；其中，各该上下料转台60具有对应该机械手臂10的一窗口61，该窗口61设有至少一上下料吊挂部62，可提供作业人员在上下料转台60外侧将蜡模放在上下料吊挂部62，以供该机械手臂10抓取，同时当制成壳模时，由该机械手臂10将壳模放在上下料吊挂部62，让作业人员在上下料转台60外侧取出壳模。而该控制单元70具有plc-based或pc-based控制器，其分别连接上述该机械手臂10、浆桶30、浮砂机40(或淋砂机)、风干机构50及读取器，达到自动控制的功能。

通过上述本发明的壳模弹性自动制造系统设计，作业人员在上下料转台60的上下料吊挂部62，放上蜡模或是将表面已经有预先施作有多层(如三层)砂壳的蜡模，该机械手臂10就能抓取蜡模进行在浆桶30进行沾浆，再于浮砂机40或淋砂机进行浮砂或淋砂，其后自动送入风干机构50中进行风干与计时，且风干完成后自动叫出壳模，使机械手臂10再抓取以进行另一层壳模工艺，并可进行对壳模进行最后一封浆层的工艺(其工艺如下述壳模自动制造方法所述)，等待壳模的封浆层在风干机构50风干后，该机械手臂10就会将全部制成的壳模取出，并放到上下料转台60的上下料吊挂部62，借此达成全自动上下料、沾浆、浮砂(或淋砂)及自动集中管理的功能。

本发明同时提出一种壳模自动制造方法，参阅图7所示，其主要应用上述的壳模弹性自动制造系统，执行以下制造步骤：

(a)壳模上料：将预先组树完成的蜡模或是表面已经有预先施作有多层砂壳的蜡模，通过作业人员置放在该机械手臂回转半径范围内的上料点，该上料点亦即上述的上下料转台60的上下料吊挂部62；

(b)机械手臂夹取壳模：该机械手臂10通过控制单元70自动控制进行移动，使活动臂11前端的该抓取机构20的夹爪部21抓取蜡模；

(c)沾浆：该机械手臂10移动蜡模到上述该浆桶30内进行沾浆的动作，使蜡模表面沾取浆液；

(d)沾砂：当步骤(c)的蜡模表面沾取浆液之后，再移动到上述该浮砂机40(或淋砂机)进行沾砂(即浮砂机浮砂或淋砂机淋砂)，使模砂黏着在蜡模表面的浆液并形成一层壳模；

(e)壳模送进该风干机构：将步骤(d)所完成的壳模挂在上述该风干机构50的挂架53的吊挂部532，同时在上述该无线识别单元写入壳模的制造参数，并通过该输送带52将壳模带进该风干机构50的柜架51中进行循环移动；

(f)壳模在该风干机构中依设定时间进行干燥：该排风扇54对步骤(e)所完成的壳模送风进行干燥，且本壳模弹性自动制造系统的控制单元70并自动累计干燥时间；

(g)壳模干燥完成：根据该壳模的制造参数，该控制单元70通过指令使该输送带52将步骤(f)中干燥完成的壳模输动到该出入口端511，再使该机械手臂10活动臂的该抓取机构20的夹爪部21再抓取出干燥完成壳模。其中，在执行该步骤(g)之后，若要在壳模表面再施作一层模砂，则再执行上述该步骤(c)~步骤(f)。若要完成壳模的最后制造程序(封浆层工艺)，则接着执行该步骤(c)，并在执行该步骤(c)之后，再执行以下步骤：

(h)壳模送进该风干机构进行封浆层干燥：将上述步骤(c)沾浆完成的壳模再挂回该风干机构的挂架的吊挂部，同时在上述该无线识别单元写入壳模的制造参数，通过该输送带将壳模带进该风干机构的柜架中进行循环移动；其中，步骤(c)沾浆完成后不再浮砂或淋砂，因此使壳模表面有一层浆液作为封浆层，等该封浆层干糙后即形成硬化的壳模；

(i)壳模的封浆层在该风干机构中依设定时间进行干燥：该排风扇对步骤(h)所完成的壳模送风进行干燥，壳模弹性自动制造系统的控制单元70并自动累计干燥时间；

(j)封浆层干燥完成：根据该壳模的制造参数，该控制单元70通过指令使该输送带将步骤(i)中干燥完成的壳模输动到该出入口端，再使该机械手臂10活动臂的该抓取机构20的夹爪部21再抓取出封浆层已经干燥完成壳模；

(k)壳模下料：该机械手臂将步骤(j)的壳模移动到下料点，该下料点亦即上述的上下料转台60的上下料吊挂部62，其后让作业人员取走已经制成的壳模。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。