一种清砂装置及清砂方法与流程

1.本发明涉及铸造技术领域，具体涉及一种清砂装置及清砂方法。


背景技术：

2.传统3d打印砂型的清砂方式通常是人工刮除砂型周围的散砂或手动吹走砂型表面的浮砂，不仅工作效率低，而且工作环境差，浮砂四处飞溅容易危害工作人员身体，且导致工作现场不易清理。另有一些使用气管吹砂的方案，气管设置在固定位置，不利于对砂型的边角沟槽等位置进行清砂，清理效果欠佳。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择，本发明提供一种清砂装置及清砂方法，可实现自动清砂且清砂彻底。
4.一方面地，本技术提供了一种清砂装置，包括：吹砂喷头，其设有至少一个吹砂嘴；升降机构，其设有z轴导向轴和竖移框架，所述吹砂喷头通过安装支架安装于所述竖移框架，以通过所述竖移框架沿所述z轴导向轴上下运动，所述安装支架设有第一驱动轴，以驱动所述吹砂喷头做周向旋转运动，所述安装支架还设有第二驱动轴，以驱动所述吹砂喷头做径向旋转运动。
5.进一步地，所述吹砂嘴设有点吹口或面吹口。
6.进一步地，所述吹砂喷头设有多个安装位，所述吹砂嘴可拆卸安装于所述安装位。
7.进一步地，所述清砂装置还包括吸砂管，安装于所述竖移框架，用于清理砂箱内的积砂。
8.进一步地，所述清砂装置还包括横移机构，所述竖移框架沿所述横移机构做x方向和/或y方向的运动。
9.进一步地，所述清砂装置还包括转运机械手和工作台，所述工作台设于所述砂箱的一侧，所述转运机械手用于将所述砂箱内的砂型转运至所述工作台上。
10.进一步地，所述吹砂嘴具有柔性。
11.进一步地，所述清砂装置还包括控制器及与控制器电连接的检测机构，所述检测机构用于检测砂型表面的浮砂。
12.另一方面地，本技术提供了一种清砂方法，应用如上所述的一种清砂装置，所述清砂方法包括以下步骤：使用吸砂管清理砂箱内的积砂；将所述砂箱内的砂型转运至所述砂箱一侧的工作台上；使用吹砂喷头清理所述砂型表面和孔道内的浮砂。
13.进一步地，使用吸砂管清理砂箱内的积砂包括：控制所述吸砂管在距离所述砂型上表面预设高度的位置工作，所述吸砂管沿回字形路线运动；控制所述吸砂管在所述砂型的外边缘工作，所述吸砂管沿回字形路线运动。
14.由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：1.本技术的清砂装置，设有吹砂喷头，可实现自动吹砂，且吹砂喷头能够上下运
动、周向旋转运动以及径向旋转运动，可提供多个工作角度，能够到达砂型的各个部位，有利于对砂型的边角沟槽等位置进行清砂，可提高清砂力度。
15.2.作为一种优选的实施方式，所述吹砂嘴设有点吹口或面吹口；相较于传统的线成面的清砂方式，本技术增加了点成面的方式，有利于对砂型的微孔或狭窄通道的浮砂进行清理，可根据实际工况选用点吹或面吹的方式，具有较高灵活性，可优化吹砂效率或吹砂效果。
16.3.作为一种优选的实施方式，所述吹砂喷头设有多个安装位，所述吹砂嘴可拆卸安装于所述安装位；由此，工作人员可根据所要清理的砂型的构型、种类、规格等配置不同数量、不同形状的吹砂嘴，可满足多个场景应用，吹砂嘴便于拆装，可提高维护便利性。
17.4.作为一种优选的实施方式，所述清砂装置还包括吸砂管，安装于所述竖移框架，用于清理砂箱内的积砂；由此，可先使用吸砂管清砂，以清理掉大部分砂，随后使用吹砂喷头清砂，通过两者交替协同工作，可提高清砂效率，实现从大范围清砂到小细节清砂，提高清砂的力度。
18.作为本实施方式下一种优选的实施例，所述清砂装置还包括横移机构，所述竖移框架沿所述横移机构做x方向和/或y方向的运动；通过设置横移机构，可使吸砂管具有沿竖直方向和水平方向的运动自由度，便于优化吸砂管的清砂路径，从而提高清砂效率等。
19.作为本实施方式下一种优选的实施例，所述清砂装置还包括转运机械手和工作台，所述工作台设于所述砂箱的一侧，所述转运机械手用于将所述砂箱内的砂型转运至所述工作台上；在该实施例中，本技术可实现从吸砂管清砂、砂型转运以及吹砂喷头清砂的自动化过程，整个流程可无缝衔接，可大大提高清砂效率。
20.5.作为一种优选的实施方式，所述吹砂嘴具有柔性；通过使用柔性的吹砂嘴，方便其伸入砂型的孔道中，可深入清砂，且避免对砂型结构造成破坏。
21.6.作为一种优选的实施方式，所述清砂装置还包括控制器及与控制器电连接的检测机构，所述检测机构用于检测砂型表面的浮砂；通过设置检测机构，可检测砂型的清砂效果，从而保证砂型质量。
22.7.本技术的清砂方法，先使用吸砂管清砂可清理掉大部分积砂，此时方便将砂型从砂箱中转运出来，然后使用吹砂喷头清砂可清理掉砂型表面以及孔道中的浮砂，可保证清砂的彻底性；并且上述清砂过程可全程自动化，可节省人工，使用吸砂管清砂时可对旧砂进行回收，提高旧砂回收量和工作效率。
23.8.作为一种优选的实施方式，使用吸砂管清理砂箱内的积砂包括：控制所述吸砂管在距离所述砂型上表面预设高度的位置工作，所述吸砂管沿回字形路线运动；控制所述吸砂管在所述砂型的外边缘工作，所述吸砂管沿回字形路线运动；通过优化吸砂管的清砂路径，可避免对砂型磕碰损坏其结构，还可提高清砂效率。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本技术一种实施方式下的清砂装置的结构示意图。
25.图2为图1中a处结构的局部放大示意图。
26.图3为本技术另一种实施方式下的清砂装置的结构示意图。
27.图4为图3中的吹砂喷头在另一工作位置/角度的示意图。
28.图5为图3中的吹砂喷头在另一工作位置/角度的示意图。
29.图6为图3中的吹砂喷头在另一工作位置/角度的示意图。
30.附图标记：10-吹砂喷头，11-吹砂嘴，100-第一驱动轴的轴线延伸方向，110-第二驱动轴的轴线延伸方向，12-第一电机，13-第二电机，14-吸砂管，15-砂箱，16-工作台；20-升降机构，21-z轴导向轴，22-竖移框架，23-横梁，24-纵梁。
具体实施方式
31.为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
32.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
34.另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接的两个主体之间并不通过过渡结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中
以合适的方式结合。
38.一方面地，如图1至图6所示，本技术提供了一种清砂装置，包括：吹砂喷头10，其设有至少一个吹砂嘴11；升降机构20，其设有z轴导向轴21和竖移框架22，所述吹砂喷头10通过安装支架安装于所述竖移框架22，以通过所述竖移框架22沿所述z轴导向轴21上下运动，所述安装支架设有第一驱动轴，以驱动所述吹砂喷头10做周向旋转运动，所述安装支架还设有第二驱动轴，以驱动所述吹砂喷头10做径向旋转运动。
39.具体地，吹砂喷头10可沿z轴导向轴21做上下运动，以便在不使用时运动至上方一定位置，为工作台（用于放置砂型进行吹砂）提供避让空间，当工作台放置有待清理砂型时，吹砂喷头10可向下运动以到达砂型附近。进一步地，安装支架设有第一驱动轴，图2示出了第一驱动轴的轴线延伸方向100，第一驱动轴可经由第一电机12驱动以带动吹砂喷头10沿周向方向旋转。安装支架还设有第二驱动轴，图2示出了第二驱动轴的轴线延伸方向110，第二驱动轴可经由第二电机13驱动以带动吹砂喷头10沿径向方向旋转。可以理解的是，吹砂喷头10沿径向方向旋转即指吹砂喷头10可进行俯仰运动。由此，通过优化吹砂喷头10的多种运动方式，本技术可增加吹砂喷头10的工作角度，以便吹砂喷头10容易到达砂型的各个区域/部位，对砂型的所有表面、沟槽、孔道等进行清砂，可实现精细化清砂，提高清砂彻底性。
40.如图3所示，当吹砂喷头10向下运动至砂型上方一定高度时，准备开始清砂。如图4所示，在第一驱动轴的作用下，吹砂喷头10周向转动，以对准砂型的某个区域/部位，开始清砂。随后，吹砂喷头10可继续沿周向转动，以环绕砂型进行清砂，如图5和图6所示。并且，如图4至图6所示，在第二驱动轴的作用下，吹砂喷头10可随时进行俯仰运动，以调整吹砂嘴11的朝向，以便对砂型不同高度的区域/部位进行清砂。如此，相较于具有固定工作位置的吹砂结构，本技术的吹砂喷头10具有多个工作角度，可全方位掠扫砂型整个区域，实现精细化清砂。
41.吹砂喷头10设有供气部，为吹砂嘴11供气，以将砂型的浮砂吹干净。当设有多个吹砂嘴11时，多个吹砂嘴11的构型可相同也可不同，以实现不同吹砂效果。
42.作为本技术一种优选的实施方式，所述吹砂嘴11设有点吹口或面吹口。
43.现有的清砂装置大多采用线成面的形式进行浮砂清理，难以对砂型微孔或狭窄通道内的浮砂进行清理，导致清理不彻底，还需要借助人工进行二次清理。为解决上述问题，本技术增设了点吹的方式，如图2所示，吹砂嘴11可使用细管结构，可实现点吹，通过点成面的清理方式，可清理砂型微孔或狭窄通道内的浮砂，避免二次人工清理。当然，本技术也可使用面吹的方式，以清理砂型表面浮砂，提高清砂效率。在面吹的方案中，吹砂嘴11可使用例如鸭嘴型扁管等结构，以增大吹口的面积。
44.作为本技术一种优选的实施方式，所述吹砂喷头10设有多个安装位，所述吹砂嘴11可拆卸安装于所述安装位。
45.图2示出了设有两个安装位的方案，可以理解的是，本技术可根据实际需求设置更多的安装位。如图2所示，两个吹砂嘴11间隔布置，吹砂喷头10具有紧凑的构型。通过可拆卸设计，可根据实际需求更换吹砂嘴11的类型，如选择使用上述点吹或面吹的结构，还可根据工况需求增加或减少吹砂嘴11的数量。
46.作为本技术一种优选的实施方式，所述清砂装置还包括吸砂管14，安装于所述竖
移框架22，用于清理砂箱15内的积砂。
47.具体地，本技术在使用吹砂喷头10吹砂之前，可先通过吸砂管14对砂箱15内的积砂进行清理。当砂箱15内积砂清理差不多时，砂型可在砂箱15中暴露出来，以便随后对砂型进行转运。如图1和图3所示，吸砂管14可沿z轴导向轴21上下运动，以向下运动至砂箱15上方一定位置进行吸砂。吸砂管14在吸砂的同时，可进行旧砂回收，以在清砂的同时进行旧砂回收，可节省后续人工回收旧砂的操作。
48.进一步地，所述清砂装置还包括横移机构，所述竖移框架22沿所述横移机构做x方向和/或y方向的运动。
49.如图3所示，横移机构例如设有横梁23，横梁23设有导轨或齿条等结构，竖移框架22可沿横梁23的导轨或齿条做x方向（y方向）的运动。进一步地，横移机构还设有纵梁24，横梁23可滑移地设于纵梁24上，纵梁24设有导轨或齿条等结构，竖移框架22可沿纵梁24的导轨或齿条做y方向（x方向）的运动。
50.由此，本技术的吸砂管14和吹砂喷头10具有更多移动自由度，方便运动至砂型附近进行清砂。优选地，吸砂管14清理砂箱15内积砂时，吸砂管14可沿砂箱15的矩形轮廓从外圈向内圈或从内圈向外圈做回字形运动，实现有序高效清砂。本技术对吸砂管14的清砂路径不作限定，可根据实际需求设定。
51.作为本技术一种优选的实施方式，所述清砂装置还包括转运机械手和工作台16，所述工作台16设于所述砂箱15的一侧，所述转运机械手用于将所述砂箱15内的砂型转运至所述工作台16上。
52.如图3所示，本技术的清砂过程为：砂型位于砂箱15时，控制吸砂管14清理砂箱15中的积砂，随后通过转运机械手将砂型从砂箱15转运到工作台16上，并控制吹砂喷头10清理砂型表面的浮砂。上述过程可完全自动化，可极大降低人工劳动，提高工作效率。本技术通过吸砂管14和吹砂喷头10交替工作，可实现大范围粗略快速清砂、旧砂回收以及小范围细致全面清砂，可保证清砂的彻底性。
53.作为本技术一种优选的实施方式，所述吹砂嘴11具有柔性。吹砂嘴11例如可使用硅胶材质，以便伸入砂型的孔道中清砂，可防止破坏砂型结构。
54.作为本技术一种优选的实施方式，所述清砂装置还包括控制器及与控制器电连接的检测机构，所述检测机构用于检测砂型表面的浮砂。
55.在具体工作过程中，当吹砂喷头10工作预设时间后，可通过检测机构检测砂型的质量，判断砂型表面质量是否达标，是否还残留有浮砂，并将检测结果反馈给控制器，当砂型表面质量不达标时，控制器可控制吹砂喷头10继续工作，直至砂型表面质量达标。检测机构例如设有摄像模组，其可获取砂型的图像数据，并将其传至控制器，优选地，控制器具有图像处理功能，可对上述图像数据进行处理，以得出关于砂型表面是否还有浮砂以及浮砂的分布情况的分析结果，以进一步指导控制吹砂喷头10进行工作。
56.可以理解的是，上述控制器能够与吹砂喷头10、吸砂管14、转运机械手的驱动端或控制端通讯连接，以提供控制策略，发出控制指令，从而实现自动化控制。
57.在上述清砂装置的基础上，清砂装置包括：吹砂喷头10，其设有至少一个吹砂嘴11；升降机构20，其设有z轴导向轴21和竖移框架22，所述吹砂喷头10通过安装支架安装于所述竖移框架22，以通过所述竖移框架22沿所述z轴导向轴21上下运动，所述安装支架设有
第一驱动轴，以驱动所述吹砂喷头10做周向旋转运动，所述安装支架还设有第二驱动轴，以驱动所述吹砂喷头10做径向旋转运动；本技术还提供了一种清砂方法，包括以下步骤：s1使用吸砂管清理砂箱内的积砂。
58.s2将所述砂箱内的砂型转运至所述砂箱一侧的工作台上。
59.s3使用吹砂喷头清理所述砂型表面和孔道内的浮砂。
60.具体地，s1步骤中，可使用上述吸砂管14进行初步清砂，一方面便于旧砂回收，另一方面为下一步砂型转移提供了条件。优选地，吸砂管14具有x、y、z方向的移动自由度，可实现快速高效清砂。
61.s2步骤中，可使用转运机械手对砂型进行转运，将砂型转运至工作台上，便于后续吹砂喷头10接近砂型进行吹砂。
62.s3步骤中，吹砂喷头10可上下运动、周向旋转运动和径向旋转运动，具有多个工作角度，可到达或对准砂型的各个区域/部位，以便对砂型的所有表面、沟槽、孔道等进行清砂，可提高清砂彻底性。在该过程中，浮砂吹落至工作台上，可通过工作台上的镂空结构落至回收箱内，可避免浮砂四处飞溅。
63.进一步地，上述s1步骤可包括：s11控制所述吸砂管在距离所述砂型上表面预设高度的位置工作，所述吸砂管沿回字形路线运动。
64.优选地，吸砂管14具有x、y、z方向的移动自由度。初始时，砂型可能埋在砂箱15中，为避免触碰到砂型表面，可先控制吸砂管14在距离砂型上表面预设高度的位置工作，当砂型逐渐露出布局部位后，了解砂型分布之后，再控制吸砂管14逐渐接近砂型。关于吸砂管14的运动路线，吸砂管14可沿砂箱15的矩形轮廓从内向外或从外向内一圈一圈运动，形成类似回字形运动路线，可进行有序移动吸砂，有助于提高吸砂效率。
65.s12控制所述吸砂管在所述砂型的外边缘工作，所述吸砂管沿回字形路线运动。
66.当砂型上表面露出时，此时可确定砂型的轮廓所在区域，此时可控制吸砂管14不断向下运动，并沿砂型的外圆周运动。类似地，吸砂管14可在砂型的外圆周区域从内向外或从外向内一圈一圈运动，形成回字形运动路线，直至达到可转运砂型的清砂程度。
67.根据上述吸砂管14的工作原理可知，其仅能粗略清理砂型表面的浮砂，难以清理彻底。因此本技术通过后续吹砂可进行更细致地清砂，通过吸砂管14和吹砂喷头10交替工作，可实现自动高效清砂。
68.本发明所保护的技术方案，并不局限于上述实施例，应当指出，任意一个实施例的技术方案与其他一个或多个实施例中技术方案的结合，在本发明的保护范围内。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。