一种下芯机设备的研发

王晓静，姜 芊，孙鹏程

（1.河北省铸造机械技术创新中心，河北保定 071000；2.保定维尔铸造机械股份有限公司，河北保定 071000）

0 前言

铁型覆砂自动生产线每个砂箱都需要下芯，有些砂芯的重量比较大，对下芯工人的技术要求也高。为适应铁型覆砂自动生产线的生产要求，我公司开发研制了一种下芯机，实现了砂芯的运输、自动下芯、更换卡具的功能，以下作简要介绍。

1 下芯机

1.1 设备布局及工作流程

设备结构图如图1 所示：主要由下芯机机械手、机架、芯板、砂芯输送辊道、卡具更换车、液压系统和电气控制系统等部分组成。

图1 设备结构图

机架支撑着下芯机机械手，使其带着夹具在取芯位和下芯位之间移动，砂芯输送辊道可将砂芯从制芯车间传送到取芯位，并将芯板运回。夹具更换车，方便更换夹具。工作时，在放芯工位，砂芯由制芯机器人放到芯板上，然后通过砂芯输送辊道运到下芯机取芯工位，砂芯被夹具取走，送到砂箱下芯工位，完成下芯；芯板通过砂芯运输辊道送回放芯位，等待下次放芯。

1.1.1 下芯机机械手

下芯机机械手如图2 所示：主要由行走装置、固定框、浮动框、卡具等部分组成。行走装置上安装走轮及导向轮,通过齿轮齿条的传动在机架上运动。升降油缸缸筒固定在行走框上，油缸下端和固定框中心连接，固定框的四角上通过浮动轴承和轴与浮动框连接，浮动框的下平面安装卡具，卡具分成2 部分，上部分（安装框）安装夹紧装置，抓取砂芯，下部分（定位框）安装圆销、扁销，之间用导向杆连接。可以实现卡具从取芯位到下芯位的移动、垂直升降和水平浮动的功能。

图2 下芯机机械手

1.1.2 砂芯输送辊道

砂箱输送辊道采用上下布置，如图3 所示，上层运送带砂芯的芯板，下层将空芯板运回；在两端各有一个单层升降台，用于上下层之间的转运。在升降平台上设有芯板定位装置。在取芯工位处升降平台上设有卡具取芯用定位销套。

图3 砂箱输送辊道

输送辊道均使用积放辊道，链传动。在输送前端设置限位气缸。积放辊子内部具有摩擦环，一般输送情况下起传递力矩作用，在物品受阻停止和积存的情况下，因运行阻力距超过限定的辊子工作力矩，可使摩擦环打滑。这样使得积放辊道除具有一般动力式辊道的输送性能外，还允许在驱动装置照常运行的情况下，物品在辊道上停止和积存，而运行阻力无明显增加。

当端部芯板在限位气缸作用下停止运行时，其他后续托板随之陆续停止并积累起来，直至布满整段辊道。此时辊子轴继续转动，而辊轮不转，棍子内部的摩擦环打滑，从而不会磨损托板底部。

1.2 工艺过程

砂芯输送辊道将砂芯组输送到下芯机取芯工位，托板定位装置对其准确定位。下芯机取走砂芯后，升降平台下降，将托板通过下层轨道输送到放芯位的升降平台上，托板定位装置对其准确定位，升降平台都升到上层辊道面，等待输送下一个砂芯组。

砂箱进入到下芯工位，辊道上的定位装置，对砂箱进行定位。同时提供给下芯机启动信号，可使下芯机开始取芯、下芯。

下芯机在取芯工位处，接到可以动作的信号，下芯机油缸下降，取走砂芯。这个下降过程中，先是卡具定位销插入升降平台上的定位销孔，然后卡具定位框与托板上平面接触，随之卡具安装框沿导杆下降，直到卡具安装框和定位框接触，此时卡具已经到位，卡具夹紧砂芯，下芯机油缸收回，完成取芯。

下芯机机械手移动到砂箱下芯工位。下芯机升降油缸动作，砂芯下落，直到砂芯放入砂箱中，松开砂芯，完成下芯。这个下降过程中，先是卡具定位销插入砂箱定位销孔，然后卡具定位框与砂箱上平面接触，随之卡具安装框沿导杆下降，直到卡具安装框和定位框接触，此时砂芯已经到位，卡具松开砂芯，即能完成下芯。

为防止砂箱高度误差和托板高度误差造成的卡具未到位，这里，当卡具安装框和定位框接触后，升降油缸会继续下降5mm，卡具安装框和浮动框脱离5mm，确保卡具到位。

下完芯后，机械手运行到取芯工位取芯，定位装置等待下一个砂箱。

下芯机提供给造型线1 个信号，使下芯砂箱在整个下芯过程中不能动作。下芯完成，随即信号消失，砂箱可以动作。

2 结论

作为铁型覆砂自动生产线中重要的组成设备，该下芯机已试制成功并交付用户，多项技术指标均符合用户要求。用户后来经过改制，去掉了组芯转运车，延长了输送辊道，并且增加一套下芯机行走装置，可同时给两道造型砂箱下芯，避免了更换夹具的麻烦，提高了生产效率。