一種下芯機設備的研發

王曉靜，姜 芊，孫鵬程

（1.河北省鑄造機械技術創新中心，河北保定 071000；2.保定維爾鑄造機械股份有限公司，河北保定 071000）

0 前言

鐵型覆砂自動生產線每個砂箱都需要下芯，有些砂芯的重量比較大，對下芯工人的技術要求也高。為適應鐵型覆砂自動生產線的生產要求，我公司開發研制了一種下芯機，實現了砂芯的運輸、自動下芯、更換卡具的功能，以下作簡要介紹。

1 下芯機

1.1 設備布局及工作流程

設備結構圖如圖1 所示：主要由下芯機機械手、機架、芯板、砂芯輸送輥道、卡具更換車、液壓系統和電氣控制系統等部分組成。

圖1 設備結構圖

機架支撐著下芯機機械手，使其帶著夾具在取芯位和下芯位之間移動，砂芯輸送輥道可將砂芯從制芯車間傳送到取芯位，并將芯板運回。夾具更換車，方便更換夾具。工作時，在放芯工位，砂芯由制芯機器人放到芯板上，然后通過砂芯輸送輥道運到下芯機取芯工位，砂芯被夾具取走，送到砂箱下芯工位，完成下芯；芯板通過砂芯運輸輥道送回放芯位，等待下次放芯。

1.1.1 下芯機機械手

下芯機機械手如圖2 所示：主要由行走裝置、固定框、浮動框、卡具等部分組成。行走裝置上安裝走輪及導向輪,通過齒輪齒條的傳動在機架上運動。升降油缸缸筒固定在行走框上，油缸下端和固定框中心連接，固定框的四角上通過浮動軸承和軸與浮動框連接，浮動框的下平面安裝卡具，卡具分成2 部分，上部分（安裝框）安裝夾緊裝置，抓取砂芯，下部分（定位框）安裝圓銷、扁銷，之間用導向桿連接。可以實現卡具從取芯位到下芯位的移動、垂直升降和水平浮動的功能。

圖2 下芯機機械手

1.1.2 砂芯輸送輥道

砂箱輸送輥道采用上下布置，如圖3 所示，上層運送帶砂芯的芯板，下層將空芯板運回；在兩端各有一個單層升降臺，用于上下層之間的轉運。在升降平臺上設有芯板定位裝置。在取芯工位處升降平臺上設有卡具取芯用定位銷套。

圖3 砂箱輸送輥道

輸送輥道均使用積放輥道，鏈傳動。在輸送前端設置限位氣缸。積放輥子內部具有摩擦環，一般輸送情況下起傳遞力矩作用，在物品受阻停止和積存的情況下，因運行阻力距超過限定的輥子工作力矩，可使摩擦環打滑。這樣使得積放輥道除具有一般動力式輥道的輸送性能外，還允許在驅動裝置照常運行的情況下，物品在輥道上停止和積存，而運行阻力無明顯增加。

當端部芯板在限位氣缸作用下停止運行時，其他后續托板隨之陸續停止并積累起來，直至布滿整段輥道。此時輥子軸繼續轉動，而輥輪不轉，棍子內部的摩擦環打滑，從而不會磨損托板底部。

1.2 工藝過程

砂芯輸送輥道將砂芯組輸送到下芯機取芯工位，托板定位裝置對其準確定位。下芯機取走砂芯后，升降平臺下降，將托板通過下層軌道輸送到放芯位的升降平臺上，托板定位裝置對其準確定位，升降平臺都升到上層輥道面，等待輸送下一個砂芯組。

砂箱進入到下芯工位，輥道上的定位裝置，對砂箱進行定位。同時提供給下芯機啟動信號，可使下芯機開始取芯、下芯。

下芯機在取芯工位處，接到可以動作的信號，下芯機油缸下降，取走砂芯。這個下降過程中，先是卡具定位銷插入升降平臺上的定位銷孔，然后卡具定位框與托板上平面接觸，隨之卡具安裝框沿導桿下降，直到卡具安裝框和定位框接觸，此時卡具已經到位，卡具夾緊砂芯，下芯機油缸收回，完成取芯。

下芯機機械手移動到砂箱下芯工位。下芯機升降油缸動作，砂芯下落，直到砂芯放入砂箱中，松開砂芯，完成下芯。這個下降過程中，先是卡具定位銷插入砂箱定位銷孔，然后卡具定位框與砂箱上平面接觸，隨之卡具安裝框沿導桿下降，直到卡具安裝框和定位框接觸，此時砂芯已經到位，卡具松開砂芯，即能完成下芯。

為防止砂箱高度誤差和托板高度誤差造成的卡具未到位，這里，當卡具安裝框和定位框接觸后，升降油缸會繼續下降5mm，卡具安裝框和浮動框脫離5mm，確保卡具到位。

下完芯后，機械手運行到取芯工位取芯，定位裝置等待下一個砂箱。

下芯機提供給造型線1 個信號，使下芯砂箱在整個下芯過程中不能動作。下芯完成，隨即信號消失，砂箱可以動作。

2 結論

作為鐵型覆砂自動生產線中重要的組成設備，該下芯機已試制成功并交付用戶，多項技術指標均符合用戶要求。用戶后來經過改制，去掉了組芯轉運車，延長了輸送輥道，并且增加一套下芯機行走裝置，可同時給兩道造型砂箱下芯，避免了更換夾具的麻煩，提高了生產效率。