金屬構(gòu)筑成形制造系統(tǒng)及清洗單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的提出了一種清洗單元，包括：多個(gè)工作站；和多個(gè)傳送機(jī)構(gòu)，所述多個(gè)傳送機(jī)構(gòu)配置為傳送金屬基元依次通過(guò)所述多個(gè)工作站。本發(fā)明還提出了一種用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)。制造系統(tǒng)包括：清洗單元，其配置為對(duì)金屬基元進(jìn)行清洗；堆垛單元，其配置為將清洗后的多個(gè)金屬基元堆垛成預(yù)定形狀；封裝單元，其配置為將堆垛成預(yù)定形狀的所述多個(gè)金屬基元封裝成預(yù)制坯；和鍛焊單元，其配置為對(duì)所述預(yù)制坯進(jìn)行鍛焊以獲得零件毛坯。
【專利說(shuō)明】
金屬構(gòu)筑成形制造系統(tǒng)及清洗單元
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)和清洗單元。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，很多設(shè)備需要使用大型的金屬構(gòu)件，并且為了保證其能夠提供相應(yīng)的性能，這些金屬構(gòu)件需要有整塊材料整體地制造。為了制造這些大型金屬構(gòu)件，需要提供尺寸非常大的整體金屬坯料。
[0003]例如，大型核電機(jī)組的轉(zhuǎn)子的直徑可達(dá)數(shù)米。為了整體地制造該轉(zhuǎn)子，需要采用五百噸以上的鋼錠。然而，鋼錠越大，鋼錠的內(nèi)部冶金質(zhì)量越難保障，宏觀偏析、中心疏松和晶粒粗大問(wèn)題是制約鋼錠質(zhì)量的主要問(wèn)題，特別是宏觀偏析缺陷是國(guó)際性難題。為了解決該技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種金屬構(gòu)筑成形制造方法，即:首先，將多個(gè)金屬基元堆垛或堆砌成具有預(yù)定尺寸和形狀的金屬基元堆，然后，對(duì)金屬基元對(duì)進(jìn)行封焊或封裝以制成預(yù)制坯;之后，通過(guò)對(duì)預(yù)制坯進(jìn)行鍛焊，使多個(gè)金屬基元之間的界面焊合以制成毛坯；最后，對(duì)毛坯進(jìn)行機(jī)加工以制成金屬零件。
[0004]為了盡可能地減少最終金屬零件中的缺陷，在上述制造工藝中:
[0005](I)需要確保金屬基元的表面高度清潔，沒(méi)有雜質(zhì)以及表面氧化物殘余；
[0006](2)在金屬基元的堆垛過(guò)程中，需確保各基元的位置對(duì)齊;以及
[0007](3)對(duì)堆垛后的金屬基元進(jìn)行封焊時(shí)，需確保焊接質(zhì)量，通常應(yīng)在真空條件或保護(hù)氣體氛圍中進(jìn)行;或者，對(duì)堆垛后的金屬基元進(jìn)行封裝時(shí)，需要確保封箱內(nèi)的真空環(huán)境。
[0008]此外，由于在進(jìn)行大尺寸的金屬部件的制作過(guò)程中，金屬基元、封焊或封裝后的預(yù)制坯、封箱等的尺寸和重量都非常大，因此難以進(jìn)行人工操作，即使在某個(gè)步驟中輔助使用某些機(jī)械設(shè)備或工具，也依然難以高效、便利地完成整個(gè)制造工藝流程。
[0009]因此，鑒于上述問(wèn)題，目前需要一種用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)和清洗單元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)，以便利、高效、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)該制造工藝，并保證制造出的產(chǎn)品零件的高質(zhì)量。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種清洗單元。
[0012]根據(jù)示例性的實(shí)施例，清洗單元包括:多個(gè)工作站;和多個(gè)傳送機(jī)構(gòu)，所述多個(gè)傳送機(jī)構(gòu)配置為傳送金屬基元依次通過(guò)所述多個(gè)工作站。
[0013]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述多個(gè)工作站包括:第一工作站，其配置為清洗金屬基元的上表面和下表面;第二工作站，其配置為清洗金屬基元的側(cè)表面;至少一個(gè)第三工作站，其配置為在清洗金屬基元的上表面、下表面和側(cè)表面之后，對(duì)擦拭、沖洗和/或烘干所述金屬基元;和控制站，其配置為控制第一工作站、第二工作站和第三工作站的操作。
[0014]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述第一工作站包括:第一框架；相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)豎直導(dǎo)軌，所述兩個(gè)豎直導(dǎo)軌安裝在所述第一框架上;兩個(gè)清潔輥，每個(gè)清潔輥水平地連接到所述兩個(gè)豎直導(dǎo)軌并可相對(duì)于兩個(gè)豎直導(dǎo)軌在豎直方向上運(yùn)動(dòng);兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)裝置，其配置為分別驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)清潔輥旋轉(zhuǎn);和第二驅(qū)動(dòng)裝置，其配置為驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)清潔輥在豎直方向上移動(dòng)。
[0015]根據(jù)另一實(shí)施例，所述第一工作站還包括:至少一個(gè)傳感器，其配置為感測(cè)金屬基元的尺寸和形狀以及金屬基元相對(duì)于第一工作站的位置;和多個(gè)噴嘴，其配置為向金屬基元的上表面和下表面噴射清洗流體。
[0016]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述控制站配置為接收來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的信息并基于所述信息控制所述第一工作站的操作。
[0017]根據(jù)另一實(shí)施例，所述第二工作站包括:第二框架;水平導(dǎo)軌，所述水平導(dǎo)軌安裝在所述第二框架上;兩個(gè)清潔輥，其中至少一個(gè)清潔輥豎直地連接到所述水平導(dǎo)軌并可相對(duì)于所述水平導(dǎo)軌在水平方向上運(yùn)動(dòng);兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)裝置，其配置為分別驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)清潔輥旋轉(zhuǎn);和第二驅(qū)動(dòng)裝置，其配置為驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)清潔輥在水平方向上移動(dòng)。
[0018]根據(jù)另一實(shí)施例，第一工作站還包括:至少一個(gè)傳感器，其配置為感測(cè)金屬基元相對(duì)于第一工作站的位置;和多個(gè)噴嘴，其配置為向金屬基元的側(cè)表面噴射清洗流體。
[0019]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述控制站配置為接收來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的信息并基于所述信息控制所述第二工作站的操作。
[0020]根據(jù)另一實(shí)施例，所述第三工作站包括:第三框架;布置在所述第三框架上的流體管道;和安裝在所述流體管道上多個(gè)噴嘴。
[0021]根據(jù)另一實(shí)施例，所述第三工作站還可包括安裝在所述第三框架上的至少一個(gè)傳感器，并且所述控制站配置為接收來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的信息并基于所述信息控制所述第三工作站的操作。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)。
[0023]根據(jù)示例性的實(shí)施例，該制造系統(tǒng)包括:上述任一實(shí)施例所述的清洗單元，其配置為對(duì)金屬基元進(jìn)行清洗;堆垛單元，其配置為將清洗后的多個(gè)金屬基元堆垛成預(yù)定形狀;封裝單元，其配置為將堆垛成預(yù)定形狀的所述多個(gè)金屬基元封裝成預(yù)制坯;和鍛焊單元，其配置為對(duì)所述預(yù)制坯進(jìn)行鍛焊以獲得零件毛坯。
[0024]本發(fā)明的金屬構(gòu)筑成形制造系統(tǒng)，能夠完美地適用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)大尺寸金屬器件的均質(zhì)化、自動(dòng)化、穩(wěn)定化和低成本的制造。本發(fā)明的清洗單元能夠?qū)饘倩M(jìn)行各個(gè)表面的清洗，并且能夠適應(yīng)金屬基元的各種形狀，從而確保后續(xù)工藝過(guò)程的順利進(jìn)行以及確保能夠獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1A至圖1J是金屬構(gòu)筑成形制造工藝的流程示意圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)的方塊圖；
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的清洗單元的透視示意圖；
[0028]圖4是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的清洗單元的第一工作站的正視示意圖；
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的清洗單元的第二工作站的正視示意圖；
[0030]圖6是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的清洗單元的第二工作站的替換實(shí)施例正視示意圖；
[0031]圖7是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的清洗單元的第三工作站的正視示意圖；
[0032]圖8是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的清洗單元的方塊圖；
[0033]圖9是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的堆垛單元的透視示意圖；
[0034]圖10是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的堆垛單元的方塊圖；
[0035]圖11是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的封裝單元的封箱制作站的透視示意圖；
[0036]圖12是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的封裝單元的封裝站的透視示意圖；
[0037]圖13是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的封裝單元的抽真空操作的原理圖；
[0038]圖14是是根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)的封裝單元的方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下文將參照附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，下文的詳細(xì)說(shuō)明的目的在于使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。在下文中，相同或相似的部件由相同或相似的附圖標(biāo)記指示。
[0040]為了便于理解本發(fā)明的制造系統(tǒng)，首先將對(duì)金屬構(gòu)筑成形制造工藝的基本原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。
[0041 ] 金屬構(gòu)筑成形制造工藝
[0042]附圖1A至IJ示出了金屬構(gòu)筑成形制造工藝的流程示意圖。圖1A中顯示了金屬坯料切割下料的過(guò)程。金屬坯料101被切割工具102切割成金屬坯料段。圖1B中，機(jī)加工工具104對(duì)金屬還料段103進(jìn)行機(jī)加工，形成具有預(yù)定尺寸的金屬基元105。圖1C中，多個(gè)金屬基元105堆垛成預(yù)定的尺寸和形狀后，用焊接設(shè)備106對(duì)其進(jìn)行封焊，或者使用封裝工具進(jìn)行封裝(圖中未示出)，以獲得預(yù)制坯108。圖1D中，將預(yù)制坯108送入加熱設(shè)備107中加熱至預(yù)定溫度。圖1E中，將加熱后的預(yù)制坯108放置在鍛壓設(shè)備109中沿堆疊方向進(jìn)行鐓粗。圖1F中，將預(yù)制坯108鐓粗到預(yù)定尺寸。圖1G中，將鐓粗后的預(yù)制坯108回爐進(jìn)行材料的高溫?cái)U(kuò)散。圖1H和圖1I中，用鍛壓設(shè)備109對(duì)預(yù)制坯108進(jìn)行不同方向的鐓粗，確保預(yù)制坯108的每個(gè)方向均實(shí)現(xiàn)適量的變形，并獲得期望的尺寸和形狀。圖1J中，將最終變形成形的預(yù)制坯進(jìn)行機(jī)加工以獲得最終零件。
[0043]用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)
[0044]針對(duì)上述金屬構(gòu)筑成形制造工藝，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種制造系統(tǒng)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)的方塊圖。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該制造系統(tǒng)200包括:金屬基元獲取單元201、清洗單元202、分揀單元203、堆垛單元204、配修單元205、封裝單元206、鍛焊單元207以及檢測(cè)與評(píng)價(jià)單元208。
[0045]如圖2所示，在該實(shí)施例中，在金屬基元獲取單元201中獲取用于金屬構(gòu)筑成形制造的金屬基元。金屬基元獲取單元201可包括對(duì)金屬原材料進(jìn)行機(jī)加工的各種設(shè)備，根據(jù)金屬原材料的形狀，金屬基元獲取單元201可包括各種可能的設(shè)備。例如，當(dāng)金屬原材料為連鑄坯時(shí)，金屬基元獲取單元201可包括:切割設(shè)備，用于將連鑄坯切斷為具有預(yù)定長(zhǎng)度的金屬坯料段;切削加工設(shè)備，用于將金屬坯料段加工成具有預(yù)定尺寸和形狀的基元坯料；以及磨削設(shè)備(例如，銑床、磨床)，使得基元坯料的表面平整、光滑、獲得金屬基元。金屬基元獲取單元201還可以包括滾壓設(shè)備，以對(duì)金屬基元的表面進(jìn)行預(yù)硬化處理，使金屬基元表面產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力。
[0046]在清洗單元202中，清洗金屬基元，去除金屬基元表面的粉塵、油污等污漬。清洗單元202的具體構(gòu)成將在下文中詳細(xì)說(shuō)明。
[0047]在分檢單元203中，對(duì)金屬基元進(jìn)行尺寸、成分檢測(cè)。只有符合預(yù)定尺寸、成分的金屬基元才能夠進(jìn)入流程中的下一操作步驟。分檢模塊可包括各種非接觸式測(cè)量設(shè)備，例如線掃描激光測(cè)頭等，以精確地測(cè)量金屬基元的三維尺寸，和化學(xué)成分分析儀，以精確地測(cè)量金屬基元的化學(xué)成分。尺寸和成分的測(cè)量結(jié)果可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供后續(xù)的其他操作過(guò)程中使用。
[0048]在堆垛單元204中，將金屬基元堆垛成具有預(yù)定尺寸和形狀的金屬基元堆。堆垛單元204的具體構(gòu)成將在下文中詳細(xì)說(shuō)明。
[0049]在修配單元205中，對(duì)堆垛后的金屬基元堆的表面進(jìn)行打磨以獲得平整的表面。例如，修配單元205可包括工作臺(tái)、打磨與除塵裝置、用于對(duì)打磨除塵裝置進(jìn)行定位的激光掃描傳感器、激光位移傳感器等、以及用于控制修改單元205中的各組成部分的操作的控制柜。
[0050]在封裝模塊206中，用適當(dāng)?shù)姆庋b材料(例如，金屬板、金屬箱體等)封裝金屬基元堆，形成預(yù)制坯，并確保封裝后的金屬基元堆處于真空環(huán)境中。封裝單元206的具體構(gòu)成將在下文中詳細(xì)說(shuō)明。
[0051]在鍛焊單元207中，對(duì)預(yù)制坯進(jìn)行鍛焊處理，以獲得金屬部件毛坯。鍛焊單元207可包括:加熱設(shè)備，用于將預(yù)制坯加熱到適于鍛焊處理的預(yù)定溫度;和鍛壓設(shè)備，用于對(duì)預(yù)制坯進(jìn)行多向鍛壓操作，以使相鄰金屬基元充分焊合，消除界面、形成整體。鍛焊單元207還可包括相應(yīng)的液壓機(jī)組、翻鋼機(jī)、以及控制設(shè)備等。加熱設(shè)備可包括送料機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)、連續(xù)式加熱爐等。
[0052]在檢測(cè)與評(píng)價(jià)單元208中，對(duì)金屬部件坯料進(jìn)行質(zhì)量檢查，以確定其是否含有各種可能的缺陷。檢測(cè)與評(píng)價(jià)單元208可包括內(nèi)部超聲探傷機(jī)和表面滲透探傷機(jī)等，用于全自動(dòng)地檢測(cè)金屬部件坯料中的各種缺陷。還可包括專用的處理器，用于處理分析檢測(cè)結(jié)果，并給出評(píng)價(jià)結(jié)論，以確定該金屬部件坯料是否合格，以及基于金屬部件坯料中的缺陷，分析可采取的后續(xù)改進(jìn)手段等。
[0053]需要說(shuō)明的是，雖然根據(jù)該實(shí)施例的制造系統(tǒng)包括上述各種單元，然而并不是所有單元都是必須的。根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)不一定需要具有以上所有單元。例如，如果金屬基元由其他廠商專門負(fù)責(zé)制作和提供，那么根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)可省略上述金屬基元獲取單元、分揀單元。如果專門提供的金屬基元已在出廠進(jìn)行了清洗，并且提供了良好的保護(hù)措施，那么上述清洗單元也可以省略。如果堆垛單元足以提供符合尺寸和形狀要求的金屬基元堆，那么上述修配單元也可以省略。在金屬構(gòu)筑制造工藝的整個(gè)流程都可以高質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)的情況下，其所獲得的金屬構(gòu)件坯料基本上均可符合使用要求，并且因此，檢測(cè)與評(píng)價(jià)單元也可以在一定情況下省略。
[0054]由此可見，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的制造系統(tǒng)200而言，只有堆垛單元204、封裝單元206、鍛焊單元207是必需的。
[0055]因此，根據(jù)一個(gè)示例性的實(shí)施例，用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)包括:堆垛單元204，其配置為將多個(gè)金屬基元堆垛成預(yù)定形狀;封裝單元206，其配置為將堆垛成預(yù)定形狀的所述多個(gè)金屬基元封裝成預(yù)制坯;和鍛焊單元207，其配置為對(duì)所述預(yù)制坯進(jìn)行鍛焊以獲得毛坯。
[0056]清洗單元
[0057]如上文所述，為了確保鍛焊工藝的順利實(shí)施，金屬基元的清洗操作是非常重要的。因此，本發(fā)明的第二方面涉及一種用于金屬構(gòu)筑成形制造系統(tǒng)的清洗單元。
[0058]因此，根據(jù)一個(gè)示例性的實(shí)施例，制造系統(tǒng)堆垛系統(tǒng)除包括堆垛單元、封裝單元和鍛焊單元之外，還包括清洗單元，其配置為在堆垛金屬基元之前，對(duì)金屬基元進(jìn)行清洗。
[0059]圖3-7示意性地示出了清洗單元的示例性實(shí)施例。圖3是該清洗單元的透視示意圖；圖4是該清洗單元的第一工作站的正視示意圖；圖5是該清洗單元的第二工作站的正視示意圖；圖6是該清洗單元的第二工作站的替換實(shí)施例的正視示意圖；圖7是該清洗單元的第三工作站的正視示意圖；以及圖8是該清洗單元的控制系統(tǒng)方塊圖。
[0060]接下來(lái)將結(jié)合圖3-8對(duì)清洗單元的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0061 ]如圖3所示，示例性的清洗單元300包括依次布置的第一傳送機(jī)構(gòu)301、第二傳送機(jī)構(gòu)302、第三傳送機(jī)構(gòu)303和第四傳送機(jī)構(gòu)304，每個(gè)傳送機(jī)構(gòu)包括傳送帶或多個(gè)傳送輥305，金屬基元306通過(guò)傳送輥305沿圖中箭頭A指示的方向依次傳遞通過(guò)這四個(gè)傳送機(jī)構(gòu)。相鄰的傳送機(jī)構(gòu)之間設(shè)有工作站。具體地，第一傳送機(jī)構(gòu)301與第二傳送機(jī)構(gòu)302之間設(shè)有第一工作站310;第二傳送機(jī)構(gòu)302與第三傳送機(jī)構(gòu)303之間設(shè)有第二工作站320;第三傳送機(jī)構(gòu)303與第四傳送機(jī)構(gòu)304之間設(shè)有第三工作站310。根據(jù)實(shí)際需要，可以設(shè)置更多個(gè)傳送機(jī)構(gòu)以及工作站，以用于對(duì)金屬基元進(jìn)行各種不同的處理。
[0062]從圖3中可以看出，第一工作站310可包括框架3101、兩個(gè)清潔輥3102和3103、以及用于驅(qū)動(dòng)清潔輥3102、3103的驅(qū)動(dòng)裝置(例如，電機(jī))3104。然而，這只是一種簡(jiǎn)要的圖示，具體的第一工作站的構(gòu)造被示例性地圖示在圖4中，下文中將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0063]第二工作站320可包括框架3201、兩個(gè)清潔輥3202和3203、以及用于驅(qū)動(dòng)清潔輥3202、3203的驅(qū)動(dòng)裝置(例如，電機(jī))3204。然而，這只是一種簡(jiǎn)要的圖示，具體的第二工作站的構(gòu)造被示例性地圖示在圖5和圖6中，下文中將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0064]第三工作站330可包括框架3301和兩個(gè)處理裝置3302。根據(jù)不同的工藝設(shè)置，處理裝置3302可以不同。例如，處理裝置3302可以是噴射清潔水流的沖洗裝置，也可以是噴射熱風(fēng)的干燥裝置，或者用于安裝擦拭部件等。第三工作站的一種示例性構(gòu)造被圖示在圖7中，下文中將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0065]在示例性的實(shí)施例中，清洗單元300還可以包括控制站340(圖8)，用于對(duì)清洗單元整體以及清洗單元的各個(gè)工位的操作進(jìn)行控制?？刂普?40可以構(gòu)造或配置成對(duì)這些操作進(jìn)行自動(dòng)控制，也可以供操作人員根據(jù)相應(yīng)的信息進(jìn)行手動(dòng)操作控制?？刂普?40內(nèi)可包括用于實(shí)現(xiàn)控制的各種必要設(shè)備、裝置和器件。例如，有線或無(wú)線信號(hào)接收器、處理器、有線或無(wú)線信號(hào)發(fā)射器等?？刂普?40例如可由現(xiàn)場(chǎng)配置的電腦或遠(yuǎn)程控制中心等實(shí)現(xiàn)。
[0066]清洗單元的第一工作站
[0067]如圖4所示，第一工作站310包括:框架3101;安裝在框架3101上的兩個(gè)相對(duì)的豎直導(dǎo)軌3106;連接到豎直導(dǎo)軌3106并可相對(duì)于豎直導(dǎo)軌3106在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)清潔輥3102，3103;用于分別驅(qū)動(dòng)清潔輥3102，3103旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)裝置3104;和用于驅(qū)動(dòng)清潔輥3102，3103在豎直方向上移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)裝置3105。此外，第一工作站310還可包括安裝在框架3101上的至少一個(gè)傳感器3107和多個(gè)噴嘴3108。
[0068]本文中所述的“清潔棍”可包括可旋轉(zhuǎn)的輥體和位于輥體外圍的清潔部分，清潔部分例如可以是刷毛、或絨布、麻布等布料。
[0069]結(jié)合圖3和圖4可以看出，兩個(gè)清潔輥3102、3103水平地放置，并且在二者之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以便金屬基元306能夠被輸送通過(guò)該間隙。兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3104(例如，電機(jī))可分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)清潔輥3102、3103旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)清潔輥上的擦洗部分在從間隙中穿過(guò)的金屬基元的表面上擦洗。兩個(gè)清潔輥之間的間隙可調(diào)節(jié)，例如通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3105 (例如，另一電機(jī))分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)清潔輥3102、3103沿豎直導(dǎo)軌3106在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，以使該間隙能夠適應(yīng)不同的形狀或尺寸的金屬基元。當(dāng)然，如果金屬基元的形狀和尺寸是預(yù)先設(shè)定好的，那么也可以不調(diào)節(jié)兩個(gè)清潔輥3102、3103之間的間隙，此時(shí)，第一工作站310中的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3105和豎直導(dǎo)軌3106可省略。
[0070]所述多個(gè)噴嘴3108可用于向金屬基元的上表面和下表面噴射清洗流體，例如，丙酮、酒精等有機(jī)溶劑，和/或水等無(wú)機(jī)溶劑。
[0071 ] 至少一個(gè)傳感器3107可包括激光測(cè)距傳感器、位置傳感器、激光掃描傳感器等。激光測(cè)距傳感器可測(cè)量金屬基元相對(duì)于該傳感器的距離，并根據(jù)其他已知參數(shù)計(jì)算金屬基元306相對(duì)于清潔輥3102、3103的位置。位置傳感器可用于檢測(cè)金屬基元306相對(duì)于第一工作站310的位置，或者金屬基元306相對(duì)于清潔輥3102、3103的位置。激光掃描傳感器可用于檢測(cè)金屬基元306的高度，從而能夠根據(jù)金屬基元306的高度調(diào)節(jié)兩個(gè)清潔棍3102、3103之間的間隙的寬度。
[0072]下面結(jié)合圖3、圖4和圖8對(duì)第一工作站的控制過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
[0073]當(dāng)金屬基元306被傳送輥305傳送到接近清潔輥3102、3103的位置時(shí)，傳感器3107可對(duì)感測(cè)金屬基元306進(jìn)行感測(cè)，并向控制站340發(fā)出感測(cè)數(shù)據(jù)?？刂普?40中的處理器(未示出)經(jīng)由接收器(未示出)接收到這些數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并獲得處理結(jié)果(金屬基元306的位置或相對(duì)位置、金屬基元306的尺寸等)，并根據(jù)處理結(jié)果通過(guò)發(fā)射器(未示出)向第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3104、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3105和清洗流體源307(見圖8)發(fā)出各種控制指令。根據(jù)相應(yīng)的控制指令，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3104驅(qū)動(dòng)清潔輥3102、3103旋轉(zhuǎn)，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3105驅(qū)動(dòng)清潔輥3102、3103在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)兩個(gè)清潔輥3102、3103之間的間距，清洗流體源307向所述多個(gè)噴嘴3108提供清洗流體。
[0074]需要說(shuō)明的是，圖4中所示的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3104、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3105、傳感器3107和噴嘴3108的位置和數(shù)目?jī)H是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體工藝需要對(duì)它們進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0075]清洗單元的第二工作站
[0076]如圖5所示，第二工作站320包括:框架3201;安裝在框架3201的上梁上的水平導(dǎo)軌3206;安裝在框架3201上并且在水平方向上位置固定的固定清潔輥3202;連接到水平導(dǎo)軌3206并可相對(duì)于水平導(dǎo)軌3206在水平方向上運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)清潔輥3203;用于分別驅(qū)動(dòng)清潔輥3202，3203旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)裝置3204;和用于驅(qū)動(dòng)活動(dòng)清潔輥3203在水平方向上移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)裝置3205。此外，第一工作站320還可包括安裝在框架3201上的至少一個(gè)傳感器3207和多個(gè)噴嘴3208。
[0077]結(jié)合圖3和圖4可以看出，兩個(gè)清潔輥3202、3203豎直地放置，并且在二者之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以便金屬基元306能夠被輸送通過(guò)該間隙。兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204(例如，電機(jī))可分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)清潔輥3202、3203旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)清潔輥上的擦洗部分對(duì)從間隙中穿過(guò)的金屬基元的側(cè)表面進(jìn)行擦洗。兩個(gè)清潔輥之間的間隙可調(diào)節(jié)，例如通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205(例如，另一電機(jī))驅(qū)動(dòng)活動(dòng)清潔輥3203沿水平導(dǎo)軌3206在水平方向上運(yùn)動(dòng)。
[0078]與第一工作站類似，多個(gè)噴嘴3208可用于向金屬基元的側(cè)表面噴射清洗流體，例如，丙酮、酒精等有機(jī)溶劑，和/或水等無(wú)機(jī)溶劑。至少一個(gè)傳感器3207可包括激光測(cè)距傳感器、位置傳感器、激光掃描傳感器等。激光測(cè)距傳感器可測(cè)量金屬基元相對(duì)于該傳感器的距離，并根據(jù)其他已知參數(shù)計(jì)算金屬基元306相對(duì)于清潔輥3202、3203的位置。位置傳感器可用于檢測(cè)金屬基元306相對(duì)于第一工作站320的位置，或者金屬基元306相對(duì)于清潔輥3202、3203的位置。激光掃描傳感器可用于檢測(cè)金屬基元306的高度，從而能夠根據(jù)金屬基元306的寬度調(diào)節(jié)兩個(gè)清潔輥3202、3203之間的間隙的寬度。
[0079]當(dāng)金屬基元306被傳送輥305傳送到接近清潔輥3202、3203的位置時(shí)，傳感器3207可對(duì)感測(cè)金屬基元306進(jìn)行感測(cè)，并向控制站340(見圖7)發(fā)出感測(cè)數(shù)據(jù)。控制站340中的處理器接收到這些數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并獲得處理結(jié)果(金屬基元306的位置或相對(duì)位置、金屬基元306的尺寸等)，并根據(jù)處理結(jié)果向第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205和清洗流體源307(見圖7)發(fā)出各種控制指令。根據(jù)相應(yīng)的控制指令，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204驅(qū)動(dòng)清潔輥3202、3203旋轉(zhuǎn)，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205驅(qū)動(dòng)清潔輥3203在水平方向上運(yùn)動(dòng)，清洗流體源307向所述多個(gè)噴嘴3208提供清洗流體。
[0080]下面將結(jié)合圖8介紹第二工作站320的清潔輥3202，3203的具體操作。
[0081]在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，如圖3所示，金屬基元306在俯視時(shí)具有矩形形狀。此時(shí)，當(dāng)傳感器3207感測(cè)到金屬基元306的前端面到達(dá)與清潔輥3202，3203對(duì)應(yīng)的適當(dāng)位置時(shí)，傳感器3207向控制站340發(fā)送信息。基于接收到的信息，控制站340可控制第二傳送機(jī)構(gòu)302的傳送輥305停止運(yùn)動(dòng)，從而金屬基元停止運(yùn)動(dòng)。然后控制站340控制第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205，使得活動(dòng)清潔輥3203—邊旋轉(zhuǎn)一邊在水平方向上移動(dòng)，以清洗金屬基元306的前端面。當(dāng)金屬基元306的前端面被清洗完畢后，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205控制活動(dòng)清潔輥3203返回到位于金屬基元306側(cè)面的位置。接下來(lái)，控制器340指令第二傳送機(jī)構(gòu)302的傳送棍305重新開始旋轉(zhuǎn)以傳送金屬基元306通過(guò)固定清潔棍3202與活動(dòng)清潔棍3203之間的間隙。在此過(guò)程中，固定清潔輥3202和活動(dòng)清潔輥3203均保持在金屬基元306側(cè)面的位置并旋轉(zhuǎn)，以清洗金屬基元306的兩個(gè)側(cè)面。當(dāng)傳感器3207感測(cè)到金屬基元306的后端面到達(dá)與清潔輥3202，3203對(duì)應(yīng)的適當(dāng)位置時(shí)，傳感器3207向控制站340發(fā)送信息。控制站340可控制第三傳送機(jī)構(gòu)303的傳送輥305停止運(yùn)動(dòng)，從而金屬基元停止運(yùn)動(dòng)。然后控制站340控制第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205，使得活動(dòng)清潔輥3203—邊旋轉(zhuǎn)一邊在水平方向上移動(dòng)，以清洗金屬基元306的后端面。當(dāng)金屬基元306的后端面被清洗完畢后，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205控制活動(dòng)清潔輥3203返回到位于金屬基元306側(cè)面的位置。最后，控制器340再次指令第三傳送機(jī)構(gòu)303的傳送輥305重新開始旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)金屬基元306離開第二工作站320。
[0082]第二工作站的一個(gè)替換實(shí)施例如圖6所示，圖6所示的第二工作站的實(shí)施例與圖5所示的實(shí)施例相似，只是清潔輥3202，連接到水平導(dǎo)軌3206，并可相對(duì)于水平導(dǎo)軌3206，在水平方向上運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，圖6示出了兩個(gè)豎直布置的活動(dòng)清潔輥3202，，3203。
[0083]圖6所示的第二工作站320’的構(gòu)造同樣適用于具有矩形形狀的金屬基元。此外，根據(jù)該替換實(shí)施例的第二工作站320’還適用于具有其他形狀(例如，圓形、跑道形等)的金屬基元。以圓形的金屬基元為例，當(dāng)傳感器3207感測(cè)到金屬基元的形狀為圓形時(shí)，控制站340可控制第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205使兩個(gè)活動(dòng)清潔輥3202’，3203移動(dòng)到工作站的中間位置，使二者相鄰地布置。隨著金屬基元306被緩慢地移動(dòng)到第二工作站320，，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205使兩個(gè)活動(dòng)清潔輥3202’，3203貼合圓形金屬基元的側(cè)面形狀一邊旋轉(zhuǎn)，一邊向圖6的左和右兩側(cè)移動(dòng)，以清潔金屬基元的前半部分的側(cè)面。當(dāng)金屬基元306恰好有一半通過(guò)第二工作站320，時(shí)，活動(dòng)清潔輥3202，，3203之間的距離達(dá)到最大，此后，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205控制兩個(gè)活動(dòng)清潔輥3202’，3203貼合圓形金屬基元的側(cè)面形狀一邊旋轉(zhuǎn)，一邊向圖6的中間位置移動(dòng)，以清潔金屬基元的后半部分的側(cè)面。通過(guò)這種方式，第二工作站320’能夠適應(yīng)各種不同形狀的金屬基元。
[0084]需要說(shuō)明的是，圖5和圖6中所示的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3204、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3205、傳感器3207和噴嘴3208的位置和數(shù)目?jī)H是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體工藝需要對(duì)它們進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0085]清洗單元的第三工作站
[0086]如圖7所示，第三工作站330包括:框架3301;布置在框架3301上的多條流體管道3302;安裝在流體管道3302上多個(gè)噴嘴3303。此外，第三工作站330還可包括安裝在框架3301上的至少一個(gè)傳感器3307。
[0087]通過(guò)第一工作站310和第二工作站320/320’之后的金屬基元的表面上可能仍然殘留著帶有各種雜質(zhì)、污漬的清洗流體。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)清洗后的金屬基元進(jìn)行相應(yīng)的后處理操作。第三工作站330的流體管道3302可連接到一個(gè)或多個(gè)后處理流體源308，后處理流體源308可向噴嘴3307提供各種后處理流體，例如，丙酮、酒精、純化水或去離子水、熱空氣等?？筛鶕?jù)工藝的需要進(jìn)行選擇。例如，可通過(guò)第三工作站330的一部分噴嘴3307向金屬基元的各個(gè)表面噴射純凈的丙酮、酒精或水，以清除金屬基元表面的混有雜質(zhì)、污漬的殘余清洗流體。之后，另一部分噴嘴3307可向金屬基元的各個(gè)表面吹送熱風(fēng)，以加速丙酮、酒精或水的揮發(fā)，從而干燥金屬基元的各個(gè)表面。
[0088]下面將結(jié)合圖8介紹第三工作站330的具體操作。
[0089]當(dāng)感測(cè)到金屬基元到達(dá)第三工作站330時(shí)，傳感器3307向控制站340發(fā)送信號(hào)。收到信號(hào)的控制站340向后處理流體源308發(fā)送指令。后處理流體源308收到指令后，向一部分噴嘴3307提供丙酮，并通過(guò)噴嘴3307朝向金屬基元的各個(gè)表面噴射，以清除金屬基元表面的混有雜質(zhì)、污漬的殘余清洗流體。之后，后處理流體源308向另一部分噴嘴3307提供熱的并且干燥的空氣流，以朝向金屬基元的各個(gè)表面吹送，使金屬基元表面殘留的丙酮揮發(fā)干凈。在此過(guò)程中，控制站340還可以令第三傳送機(jī)構(gòu)303和第四傳送機(jī)構(gòu)304的傳送輥305停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供足夠的后處理時(shí)間。
[0090]需要說(shuō)明的是，圖7中所示的傳感器3307和噴嘴3303的位置和數(shù)目?jī)H是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體工藝需要對(duì)它們進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0091]可以預(yù)見地，根據(jù)工藝需要，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以提供位于第三工作站330之前或之后的具有類似功能的其他工作站。例如，在第三工作站之前可以提供一個(gè)第四工作站，用于對(duì)清洗后的金屬基元進(jìn)行擦拭，以清除金屬基元表面上存留的清洗流體，從而第三工作站可以僅向金屬基元噴射具有干燥作用的熱氣流。又例如，可以將第三工作站的拆分成依次布置的兩個(gè)獨(dú)立的工作站，前一個(gè)向金屬基元噴射純凈的流體，后一個(gè)向金屬基元噴射干燥空氣。
[0092]堆垛單元
[0093]如上文所述，堆垛單元是本發(fā)明的制造系統(tǒng)的必不可少的組成部分。因此，本發(fā)明的第三方面涉及一種用于金屬構(gòu)筑成形制造系統(tǒng)的堆垛單元。接下來(lái)將結(jié)合圖9和圖10所示的實(shí)施例對(duì)制造系統(tǒng)的堆垛單元進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0094]如圖9和10所示，堆垛單元400包括運(yùn)送設(shè)備410和堆垛工作站420。在示例性的實(shí)施例中，堆垛單元400還可包括控制站440，用于對(duì)堆垛單元400中的各種設(shè)備和裝置的操作進(jìn)行控制?？刂普?40的配置可以與前文所述的控制站340類似。
[0095]運(yùn)送設(shè)備410配置為運(yùn)送多個(gè)金屬基元至堆垛工作站420并將多個(gè)金屬基元在堆垛工作站420中堆疊在一起，形成基本預(yù)定的形狀。例如，運(yùn)送設(shè)備410包括可行走式磁力吊，其可通過(guò)磁力吸附金屬基元并將其運(yùn)送到堆垛工作站420，并將多個(gè)金屬基元402依次堆疊放置在堆垛工作站420中。
[0096]堆垛工作站420的示例性構(gòu)造如圖9所示。堆垛工作站420包括定位基準(zhǔn)設(shè)定機(jī)構(gòu)421、位置調(diào)整機(jī)構(gòu)422和工作臺(tái)423。多個(gè)金屬基元402堆疊放置在工作臺(tái)423上。雖然圖9中僅示出了一個(gè)定位基準(zhǔn)設(shè)定機(jī)構(gòu)421和一個(gè)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)422，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，為了實(shí)現(xiàn)物體在平面上的精確定位，需要平面內(nèi)的兩個(gè)不同方向上提供定位基準(zhǔn)。因此，雖然圖中未示出，但實(shí)際上堆垛工作站420至少包括兩個(gè)定位基準(zhǔn)設(shè)定機(jī)構(gòu)421和兩個(gè)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)422，其中的一個(gè)定位基準(zhǔn)設(shè)定機(jī)構(gòu)421(圖9中的左側(cè))和一個(gè)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)422(圖9中的右側(cè))在圖9中示出，另一則分別設(shè)置在工作臺(tái)423的前方和后方，只是為了便于呈現(xiàn)堆垛工作站420的工作過(guò)程而省略。
[0097]每個(gè)定位基準(zhǔn)設(shè)定機(jī)構(gòu)421包括:框架4211;定位部件4212(例如，擋板或擋塊等)；設(shè)置在框架4211上用于調(diào)整定位部件4212的水平位置的水平調(diào)整機(jī)構(gòu)4214;設(shè)置在框架4211上用于調(diào)整定位部件4212的垂直高度的垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)4215;和至少一個(gè)傳感器4213。
[0098]每個(gè)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)422包括:框架4221;沿水平方向布置的抵推部件(例如，推桿或頂桿等)4222;設(shè)置在框架4221上用于在水平方向上推動(dòng)抵推部件4222的水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4224;設(shè)置在框架4221上用于調(diào)整定位部件4222的垂直高度的垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)4225;和至少一個(gè)傳感器4223。定位基準(zhǔn)設(shè)定機(jī)構(gòu)421的至少一個(gè)傳感器4213可包括激光掃描傳感器，該傳感器被配置為掃描工作臺(tái)423上待調(diào)整的金屬基元，以獲得其位置信息和尺寸信息等，并將這些信息發(fā)送給控制站440。此外，所述至少一個(gè)傳感器4213還可包括位置傳感器，其配置為感測(cè)定位部件的位置信息，并將該位置信息發(fā)送給控制站440?？刂普?40根據(jù)這些信息后生成多個(gè)命令，這些命令被分別發(fā)送至水平調(diào)整機(jī)構(gòu)4214和垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)4215，以設(shè)定定位部件4212的水平位置，并使其垂直高度與待調(diào)整的金屬基元402的高度一致。
[0099]位置調(diào)整機(jī)構(gòu)422的傳感器4223可包括位置傳感器，該位置傳感器被配置為確定抵推部件4222的位置信息，并將該位置信息發(fā)送給控制站440。控制站440根據(jù)這些信息后生成多個(gè)命令，這些命令被分別發(fā)送至抵推部4222件的水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4224和垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)4225，以設(shè)定抵推部件4222的位置，以使抵推部件4222的垂直高度與待調(diào)整的金屬基元402的垂直高度一致，并在水平方向上推動(dòng)抵推部件4222，抵推部件4222抵推金屬基元402從而對(duì)金屬基元402的水平位置進(jìn)行調(diào)整。
[0100]通過(guò)上述方式，可完成金屬基元402在水平平面上的第一方向上的位置調(diào)整。類似地，通過(guò)相互配合的第二個(gè)定位基準(zhǔn)設(shè)定機(jī)構(gòu)和第二個(gè)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)可調(diào)整金屬基元402在水平平面上的第二方向上的位置。優(yōu)選地，第一方向與第二方向相互垂直。在堆垛完成后，多塊金屬基元的位置對(duì)齊，側(cè)面位于同一平面，形成一個(gè)整體。
[0101]為了將堆垛好的金屬基元的相對(duì)位置固定下來(lái)，堆垛單元還可包括焊接設(shè)備430。焊接設(shè)備430可以是焊接機(jī)器人，可對(duì)相鄰金屬基元之間的接縫進(jìn)行點(diǎn)焊，以使它們彼此固定連接?？蛇x擇地，對(duì)于點(diǎn)焊形成的凹凸不平的部位，可用制造系統(tǒng)的配修單元進(jìn)行打磨、修補(bǔ)等操作。作為圖9所示的焊接機(jī)器人的替換，焊接設(shè)備430也可以是真空電子束焊接設(shè)備，從而提供更高質(zhì)量的焊接。
[0102]封裝單元
[0103]封裝單元用于將金屬基元堆封裝在真空環(huán)境中，以便在隨后的高溫鍛焊過(guò)程中，保持金屬基元的表面以及相鄰金屬基元的交界面不被氧化，從而使鍛焊效果更好，并最終獲得高質(zhì)量的零件坯料。
[0104]因此，本發(fā)明的第四方面涉及一種用于金屬構(gòu)筑成形制造系統(tǒng)的封裝單元。接下來(lái)將結(jié)合圖11至圖14所示的實(shí)施例對(duì)制造系統(tǒng)的封裝單元進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0105]如圖11至14所示，示例性的封裝單元包括運(yùn)送設(shè)備510、封箱制作站520、封裝站530和控制站540。控制站540的配置可以與前文所述的控制站340，440類似。
[0106]運(yùn)送設(shè)備510與運(yùn)送設(shè)備410類似，例如，可包括可行走式磁力吊，其可通過(guò)磁力吸附金屬板501并將其運(yùn)送到封箱制作站520。優(yōu)選地，可控制磁力吊改變金屬板501在運(yùn)送過(guò)程中的定向。例如，所述運(yùn)送設(shè)備可包括:支架，安裝在支架上的導(dǎo)軌;可沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的升降機(jī);和磁力翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其配置為保持所述金屬板并將所述金屬板翻轉(zhuǎn)到預(yù)定定向。
[0107]如圖11所示，封箱制作站520包括:工作臺(tái)521;設(shè)置在工作臺(tái)521上的多跟定位柱522，它們被配置為對(duì)金屬板501進(jìn)行定位，以形成上端和下端均開口的箱體;和焊接設(shè)備523，其被配置將相鄰的金屬板501焊接成一體。
[0108]在圖11中，四個(gè)金屬板501已經(jīng)被預(yù)先定位的多個(gè)定位柱523限定在預(yù)定的位置上。雖然圖11中未示出所有的定位柱522，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，每塊金屬板501兩側(cè)都設(shè)有定位柱522，并且至少一側(cè)設(shè)置至少兩個(gè)定位柱，以將金屬板501定位在適當(dāng)?shù)奈恢?。然而，這僅是一種示例。在未示出的其他實(shí)施例中，每個(gè)金屬板501的兩側(cè)可分別僅設(shè)有一根定位柱，并且金屬板兩側(cè)的定位柱彼此相對(duì)并且具有足夠的寬度，以便將金屬板夾持在二者之間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定不同數(shù)目和形狀的定位柱，以實(shí)現(xiàn)金屬板的定位功能。
[0109]從圖11中可以看出，已經(jīng)定位好的四個(gè)金屬板501形成一個(gè)上端和下端均開口的箱體。箱體的上方還有一個(gè)在運(yùn)送設(shè)備(圖11中未示出)控制下正在下落(如圖11中的箭頭B所示)的第五金屬板501。該第五個(gè)金屬板501將落放在下方的四個(gè)金屬板501上，并且第五金屬板501的每個(gè)邊緣與一個(gè)相應(yīng)的下方金屬板的邊緣對(duì)準(zhǔn)。然后，焊接設(shè)備523將第五金屬板501與另外四個(gè)金屬板501的相互接觸的邊緣焊接在一起。這樣，箱體的上端將被封閉，從而獲得僅下方開口的箱體502(見圖12)。
[0110]需要說(shuō)明的是，構(gòu)成下方開口的箱體502的五個(gè)金屬板501可以是相同的金屬板，也可以是不同的金屬板。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，所有金屬板都是相同的正方形的金屬板，這樣將形成正方體的箱體502。在另一實(shí)施例中，構(gòu)成箱體502的側(cè)面的四個(gè)金屬板可以是相同的長(zhǎng)方形金屬板，而上述第五金屬板則具有正方形形狀。
[0111]作為一個(gè)示例，圖11中的工作臺(tái)521上設(shè)有多個(gè)孔形成的陣列，而定位柱522可設(shè)有與工作臺(tái)521上的孔向?qū)?yīng)的孔，并且通過(guò)螺栓等部件穿過(guò)定位柱522和工作臺(tái)521的孔，能夠?qū)⒍ㄎ恢?22固定到工作臺(tái)521。在其他未示出的實(shí)施例中，定位柱522和工作臺(tái)521可分別具有其他各種構(gòu)造，并且定位柱522可通過(guò)其他方式固定到工作臺(tái)521上。
[0112]如圖12所示，封裝站530包括工作臺(tái)531和焊接設(shè)備533。工作臺(tái)531上預(yù)先放置一塊金屬板501。堆垛好的多個(gè)金屬基元503放置在該金屬板501的中心位置，使得金屬板501的每一側(cè)均超出金屬基元503側(cè)面。該多個(gè)金屬基元503可以是在堆垛單元中已經(jīng)通過(guò)焊接連接在一起的多個(gè)金屬基元，并且從堆垛單元運(yùn)送到封裝單元中。
[0113]然而，在一個(gè)未示出的示例性實(shí)施例中，該封裝站也可以與堆垛單元400的堆垛工作站420合并。在該實(shí)施例中，工作臺(tái)531即為堆垛工作站420的工作臺(tái)423。也就是說(shuō)，可以直接在堆垛工作站420中執(zhí)行金屬基元的封裝操作，從而在堆垛金屬基元之后無(wú)需移動(dòng)堆垛并連接在一起的金屬基元。
[0114]再次回到圖12，在金屬基元503的上方，下端開口的箱體502正在運(yùn)送設(shè)備(圖12中未示出)的控制下沿箭頭C所示的方向緩緩下落。箱體502在下落過(guò)程中將箱體502下端的開口與金屬基元503對(duì)準(zhǔn)，使得堆垛好的金屬基元503隨著箱體502的下落而通過(guò)該開口進(jìn)入箱體502內(nèi)。結(jié)果，箱體502將下落并放置在工作臺(tái)531上的金屬板501上，并且箱體502的下端的每個(gè)邊緣與金屬板501的相應(yīng)邊緣對(duì)齊。隨后，焊接設(shè)備533(在封裝站530與堆垛工作站420合并的情況下，則為焊接設(shè)備430)將下端開口的箱體502與金屬板501焊接在一起，從而形成一個(gè)完整的封閉箱體504(圖13)。
[0115]為了使封裝后的金屬基元在隨后的鍛焊過(guò)程中處于真空環(huán)境下，優(yōu)選地，還需要對(duì)封閉的箱體內(nèi)部抽真空。因此，在示例性的實(shí)施例中，封裝單元還包括抽真空設(shè)備550(圖13和圖14)。抽真空設(shè)備550例如可以是真空栗或其他可用于抽真空的設(shè)備。為了便于對(duì)箱體抽真空，可以在構(gòu)成箱體的六塊金屬板中的一塊金屬板501上預(yù)先提供抽真空用的接口。
[0116]圖13示出了用抽真空設(shè)備對(duì)封閉的箱體進(jìn)行抽真空操作的工作原理圖。在圖13中，完整的封閉箱體504中封裝多個(gè)金屬基元503，相鄰的金屬基元503之間具有使它們彼此連接的多個(gè)焊點(diǎn)505。構(gòu)成封閉箱體504的一個(gè)側(cè)面的金屬板上設(shè)有抽真空用的接口 506，抽真空設(shè)備(例如真空栗)550連接到接口506，以對(duì)封閉箱體504的內(nèi)部抽真空，使得箱體504內(nèi)封裝的金屬基元503處于真空環(huán)境。然后，將接口 506封閉，以維持封閉箱體504內(nèi)的真空狀態(tài)。
[0117]圖14的方塊圖示意性地示出了封裝單元500的工作原理?？刂普?40可對(duì)封裝單元500的各項(xiàng)操作進(jìn)行控制。例如，控制站540控制運(yùn)送設(shè)備510以預(yù)定的定向提供多個(gè)金屬板501，使這些金屬板按照?qǐng)D11所示定位。然后，控制站540控制封箱制作站520的焊接設(shè)備523將各個(gè)金屬板焊接在一起形成下端開口的箱體502?？刂普?40繼續(xù)控制運(yùn)輸設(shè)備510將箱體502運(yùn)送到封裝站530 (或堆垛單元的堆垛工作站420)，并將箱體502套在金屬基元503周圍，然后控制站540控制封裝站530的焊接設(shè)備533焊接箱體502與金屬基元下方的金屬板501形成封閉箱體504。最后，控制站540控制抽真空設(shè)備550對(duì)封閉箱體504抽真空。
[0118]在一個(gè)未示出的實(shí)施例中，封裝站也可以不用單獨(dú)形成一端開口的箱體，而是直接將多個(gè)金屬板分別貼合金屬基元堆的每個(gè)表面并且相鄰的金屬板的邊緣緊密接合，然后通過(guò)焊接設(shè)備直接將這多個(gè)金屬板焊接起來(lái)以形成封裝金屬基元堆的封閉的箱體。
[0119]根據(jù)該實(shí)施例的封裝設(shè)備可包括:
[0120]工作臺(tái)，第一金屬板放置在該工作臺(tái)上，并且所述預(yù)定的金屬基元堆的底面放置在該第一金屬板上；
[0121]運(yùn)送設(shè)備，其配置為運(yùn)送多個(gè)金屬板并控制每個(gè)金屬板的定向；
[0122]定位設(shè)備，其配置為將所述多個(gè)金屬板中的每個(gè)金屬板定位成分別貼合所述預(yù)定的金屬基元堆的除所述底面之外的一個(gè)相應(yīng)的表面;和
[0123]焊接設(shè)備，其配置為將所述多個(gè)金屬板和所述第一金屬板焊接在一起以形成封裝所述預(yù)定的金屬基元堆的封閉的箱體。
[0124]在金屬基元僅簡(jiǎn)單的單向堆疊的情況下(如圖9和圖12所示)，可以將上例中的封裝單元進(jìn)行簡(jiǎn)化，以獲得另一示例性的實(shí)施例(未示出)。在該實(shí)施例中，封裝單元可包括:
[0125]運(yùn)送設(shè)備，其配置為運(yùn)送多個(gè)金屬板并控制每個(gè)金屬板的定向；
[0126]定位設(shè)備，其配置為將所述多個(gè)金屬板中的每個(gè)金屬板的上端與所述預(yù)定的金屬基元堆中的最上層金屬基元對(duì)齊，并且將每個(gè)金屬板的下端與所述預(yù)定的金屬基元堆中的最下層金屬基元對(duì)齊，并使得相鄰的金屬板的側(cè)邊彼此接合;和
[0127]焊接設(shè)備，將每個(gè)金屬板的所述上端和下端分別焊接到所述最上層金屬基元和最下層金屬基元，并將相鄰金屬板的側(cè)邊焊接在一起，使得所述多個(gè)金屬板、所述最上層金屬基元和所述最下層金屬基元形成封裝的箱體。
[0128]至此，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的用于金屬構(gòu)筑成形工藝的制造系統(tǒng)及其清洗單元、堆垛單元和封裝單元的構(gòu)造和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)上述系統(tǒng)及各個(gè)單元的具體配置和構(gòu)造做出各種顯而易見的修改和變型，這些修改和變型均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書中各權(quán)利要求的保護(hù)范圍確定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種清洗單元，其特征在于，所述清洗單元包括: 多個(gè)工作站;和 多個(gè)傳送機(jī)構(gòu)，所述多個(gè)傳送機(jī)構(gòu)配置為傳送金屬基元依次通過(guò)所述多個(gè)工作站。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)工作站包括: 第一工作站，其配置為清洗金屬基元的上表面和下表面； 第二工作站，其配置為清洗金屬基元的側(cè)表面； 至少一個(gè)第三工作站，其配置為在清洗金屬基元的上表面、下表面和側(cè)表面之后，對(duì)擦拭、沖洗和/或烘干所述金屬基元;和 控制站，其配置為控制第一工作站、第二工作站和第三工作站的操作。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述第一工作站包括: 第一框架； 相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)豎直導(dǎo)軌，所述兩個(gè)豎直導(dǎo)軌安裝在所述第一框架上； 兩個(gè)清潔輥，每個(gè)清潔輥水平地連接到所述兩個(gè)豎直導(dǎo)軌并能夠相對(duì)于兩個(gè)豎直導(dǎo)軌在豎直方向上運(yùn)動(dòng)； 兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)裝置，其配置為分別驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)清潔輥旋轉(zhuǎn);和 第二驅(qū)動(dòng)裝置，其配置為驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)清潔輥在豎直方向上移動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述第一工作站還包括: 至少一個(gè)傳感器，其配置為感測(cè)金屬基元的尺寸和形狀以及金屬基元相對(duì)于第一工作站的位置;和 多個(gè)噴嘴，其配置為向金屬基元的上表面和下表面噴射清洗流體。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述控制站配置為接收來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的信息并基于所述信息控制所述第一工作站的操作。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述第二工作站包括: 第二框架； 水平導(dǎo)軌，所述水平導(dǎo)軌安裝在所述第二框架上； 兩個(gè)清潔輥，其中至少一個(gè)清潔輥豎直地連接到所述水平導(dǎo)軌并能夠相對(duì)于所述水平導(dǎo)軌在水平方向上運(yùn)動(dòng)； 兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)裝置，其配置為分別驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)清潔輥旋轉(zhuǎn);和 第二驅(qū)動(dòng)裝置，其配置為驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)清潔輥在水平方向上移動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述第一工作站還包括: 至少一個(gè)傳感器，其配置為感測(cè)金屬基元相對(duì)于第一工作站的位置;和 多個(gè)噴嘴，其配置為向金屬基元的側(cè)表面噴射清洗流體。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述控制站配置為接收來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的信息并基于所述信息控制所述第二工作站的操作。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述第三工作站包括: 第三框架； 布置在所述第三框架上的流體管道;和 安裝在所述流體管道上多個(gè)噴嘴。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，所述第三工作站還包括安裝在所述第三框架上的至少一個(gè)傳感器，并且所述控制站配置為接收來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的信息并基于所述信息控制所述第三工作站的操作。11.一種用于金屬構(gòu)筑成形制造工藝的制造系統(tǒng)，其特征在于，該制造系統(tǒng)包括: 權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的清洗單元，其配置為對(duì)金屬基元進(jìn)行清洗； 堆垛單元，其配置為將清洗后的多個(gè)金屬基元堆垛成預(yù)定形狀； 封裝單元，其配置為將堆垛成預(yù)定形狀的所述多個(gè)金屬基元封裝成預(yù)制坯;和 鍛焊單元，其配置為對(duì)所述預(yù)制坯進(jìn)行鍛焊以獲得零件毛坯。
【文檔編號(hào)】B65G47/92GK105834574SQ201610083195
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月6日
【發(fā)明人】孫明月, 徐斌, 夏立軍, 李殿中
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院金屬研究所