CN104525875A - 伺服控制高速多工位制芯机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伺服控制高速多工位制芯机，其结构包括底座、立柱、旋转工作台、伺服电机驱动装置、模具举升机构、下顶芯机构、辅助定位机构、上梁架、上开模机构、射砂机构、吹气机构以及其他辅助机构，芯盒模具安装于回转工作台上，可同时安装三套芯盒模具，下顶件气缸、合模气缸安装于底座中，立柱支撑连接上梁架，上开模机构、储砂料斗、气包、射砂头盒吹气头等设置在上梁架上。本发明结构紧凑，设备操作简便，PLC自动控制，日常维护方便，制芯效率高，一个制芯循环仅需16秒左右。

Description

伺服控制高速多工位制芯机

技术领域

本发明涉及一种制芯设备，具体地说是一种伺服控制高速多工位制芯机。

背景技术

制芯设备是铸造工艺砂芯制作生产过程必不可少的设备之一。制芯设备工作原理是由制芯设备的相关部件驱动芯盒模具的开合动作，利用压缩空气将已经混合好的芯砂瞬间射入芯盒的型腔内，此过程的时间一般约在3-5秒，然后将经过预热的三乙胺（或其它催化气体）吹入芯盒型腔，芯砂即可在芯盒型腔里短时间（5-10秒）内硬化，然后砂芯经由制芯机的顶出机构将砂芯从芯盒模具中顶出取走。

现有制芯设备主要是由机架、上部射砂头、吹气头、上开模机构、芯盒上模、芯盒下模、下芯盒工作台以及各种驱动机构等组成，上部射砂头和吹气头由气缸或油缸驱动，沿机架上 的导轨往复直线运动，使射砂头或吹气头分别到达芯盒模具的上方，分别进行射砂和吹气操作；芯盒上模固定于上开模机构上，由举升油缸驱动，进行开合模的上下运动；芯盒下模安装于下芯盒工作台上，由工作台移动机构驱动下芯盒工作台和芯盒前后移动。与上述机械结构相配合，设置电控系统和液压系统。

采用上述结构的制芯机的主要缺点是：1、每台设备仅能安装一套模具，生产品种单一，生产效率低下；2、射砂头、吹气头的往复运动，精度要求高，使用维护不便，机械结构复杂，易产生机械故障；3、芯盒上模与芯盒下模分别安装在设备的不同部位上，定位精度不易保证，易产生错模问题；4、对于目前已经大批大量生产的汽车刹车盘铸造用砂芯，国内外缺少专用制芯设备，用于汽车刹车盘铸造用砂芯通用类制芯设备的生产效率低，不能满足铸造企业的生产需要；5、设备整体结构比较复杂，维护困难。

发明内容

本发明的目的就是提供一种伺服控制高速多工位制芯机，以解决现有制芯机安装模具少和生产效率低下的问题。

本发明是这样实现的：一种伺服控制高速多工位制芯机，在一个矩形底座的顶面设置有旋转工作台，在所述底座的内部设置有用以驱动所述旋转工作台绕台面中心转动的伺服电机，在所述旋转工作台上以台面中心为圆心的一个圆周上均布有三个芯盒支架，所述芯盒支架用以固定安装砂芯模具的芯盒下模；在所述底座的四角分别固定有立柱，上梁架支撑连接在四个所述立柱的上端。

在所述上梁架的顶面固定安装有储砂料斗，在所述储砂料斗的下口设置有控制出料与否的闸阀；在所述上梁架的底部设置有射砂头，所述射砂头与所述上梁架顶部的所述储砂料斗相连通；在所述底座中设置有芯盒第一举升气缸，所述芯盒第一举升气缸与所述上梁架上的所述射砂头的位置上下相对，并可与所述旋转工作台上旋停到芯盒射砂工位处的所述芯盒支架的位置上下相对，用以将所述旋转工作台上旋停到芯盒射砂工位处的所述芯盒支架以及固定于所述芯盒支架中的芯盒模具一同上顶，使盒芯模具与所述射砂头紧密接触，通过盒芯模具上的进砂孔完成芯盒射砂操作。

在所述上梁架的顶面固定安装有气包，在所述上梁架的底部设置有吹气头，在所述上梁架上穿接有供气管路，所述供气管路连通所述气包与所述吹气头；在所述底座中设置有芯盒第二举升气缸，所述芯盒第二举升气缸与所述上梁架上的所述吹气头的位置上下相对，并可与所述旋转工作台上旋停到芯盒吹气工位处的所述芯盒支架的位置上下相对，用以将所述旋转工作台上旋停到芯盒吹气工位处的所述芯盒支架以及固定于所述芯盒支架中的芯盒模具一同上顶，使芯盒模具与所述吹气头紧密接触，通过芯盒模具上的进砂孔完成芯盒吹气操作。

在所述上梁架的顶面固定安装有上开模机构，所述上开模机构位于所述上梁架前部的缺口上方，以使所述上开模机构穿过所述上梁架的缺口，深入到所述上梁架的下部空间，对所述旋转工作台上旋停到开模取件工位处的所述芯盒支架中的芯盒模具的芯盒上模实施上拉开模的芯盒开模操作。

在所述底座中设置有下顶芯气缸，所述下顶芯气缸与所述上梁架上的所述上开模机构的位置上下相对，并可与所述旋转工作台上旋停到开模取件工位处的所述芯盒支架的位置上下相对，以在所述旋转工作台上旋停到开模取件工位处的所述芯盒支架中的芯盒模具开模后，将制作好的砂芯向上顶出芯盒模具的芯盒下模，完成砂芯顶出操作。

所述上开模机构包括上开模气缸、气缸支架和上模悬挂机构，所述气缸支架固定在所述上梁架上，所述上开模气缸安装在所述气缸支架上，所述上模悬挂机构与所述上开模气缸的活塞杆相连接，在所述上开模气缸的驱动下，通过上下移动完成芯盒开模操作。

本发明将制芯工序中的芯盒射砂、芯盒吹气和开模取件三个工位布置于一个圆形旋转工作台上，旋转工作台由回转支撑机构支撑，由伺服电机驱动控制转动角度，位置精确。在旋转工作台的上述三个工位上的芯盒支架上可安装三个相同或不同的芯盒模具，以生产相同或不同的砂芯产品。芯盒射砂、芯盒吹气、开模取件可在三个工位分别进行，互不影响。除旋转工作台由伺服电机驱动外，其余的射砂、吹气和开合模等动作均由气缸驱动。

本发明特别适合于汽车刹车盘铸造产品的砂芯制作，并且同样适合于其它盘类砂芯的制作。本发明与现有制芯机相比具有以下优点：

1、旋转工作台上可以同时安装三套制芯模具，并且制芯模具仅需与芯盒支架连接即可，安装方便，定位可靠。

2、在旋转工作台上的三个工位上可对应安排芯盒射砂、芯盒吹气和开模取件三个工艺操作，三个工位分别同时进行，生产效率提高至少三倍。

3、芯盒上模与上开模机构为浮动悬挂连接，芯盒上模与芯盒下模的合模精度仅由芯盒模具的本身确定，因此，对制芯设备的精度要求降低。

4、一台设备有三个操作工位，并由一人操作，减少了用工人数，降低了人工成本，提高产品的市场竞争力。

本发明结构紧凑，设备操作简便，PLC自动控制，日常维护方便，制芯效率高，一个制芯循环仅需16秒左右。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的正面视图。

图3是底座及旋转工作台部分的结构示意图。

图中：1、底座，3、旋转工作台，4、辅助定位装置，5、立柱，6、上梁架，7、上开模机构，8、储砂料斗，9、气包，10、芯盒上模，11、芯盒下模，12、芯盒第二举升气缸，13、下顶芯气缸，14、回转支撑机构，15、滑套，16、射砂头，17、吹气头，18、芯盒支架，19、V型槽。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括底座1、立柱5、旋转工作台3、伺服电机驱动装置、模具举升机构、下顶芯机构、辅助定位机构、上梁架6、上开模机构7、射砂机构、吹气机构以及其他辅助机构等。

底座1是用钢板、型钢等焊接制成的矩形框体，在底座1内设置有下顶芯气缸13、芯盒第一举升气缸、芯盒举升气缸12及相应的位置控制装置等，在底座1的中间部位设置有回转支撑机构14（图2），用以支撑连接旋转工作台3底部的转动轴。旋转工作台3由回转支撑机构予以支撑，由伺服电机驱动，控制旋转角度和停位，以完成芯盒在射砂、吹气和开模取件三个工位的动作循环。在底座1的四角固定连接四根立柱5，立柱5的顶部支撑连接上梁架6，立柱5与底座1和上梁架6的连接均为螺栓连接。在上梁架6的顶面安装有上开模机构7、气包组件、储料料斗8和供气系统等，在上梁架6的底面安装有射砂头16和吹气头17等（图2）。

上开模机构7由上开模气缸、导柱滑套、气缸支架和上模悬挂机构等部分组成，上开模气缸通过气缸支架支撑连接在上梁架6上，上模悬挂机构通过导柱导套、连接板等连接在上开模气缸的活塞杆上，在上开模气缸的驱动下进行上下移动，带动芯盒上模10上下移动，完成芯盒开模操作。

图3中，旋转工作台3为圆形盘架，在旋转工作台3上以台面中心为圆心的一个圆周上均布有三个芯盒支架18，芯盒支架18是通过滑套15（图2）连接于旋转工作台3上的。图1中，芯盒下模11通过紧固件固定安装安于芯盒支架18上，在机架左后方的芯盒射砂工位和右后方的芯盒吹气工位上的芯盒支架18，可在芯盒第一举升气缸以及芯盒第二顶升气缸13的驱动下实现上下运动，位于机架前部的开模取件工位上的芯盒支架，可在支架内部设置的芯盒顶杆以及下顶芯气缸13的驱动下，顶起芯盒下模11中的砂芯，便于操作工人搬取砂芯，完成取件操作。

本发明可通过PLC控制器进行控制，可进行自动/手动运行，特别适合于汽车刹车盘铸造用砂芯的制作。

为保证旋转工作台3的旋转角度的精度，消除伺服电机传动系统齿轮间隙引起的位置误差，在底座1上安装有辅助定位装置4（图1），由气缸驱动的插销可在旋转工作台3转停后插入设置在旋转工作台3边沿上的三个V型槽19（图3）中的其中一个，以达到精确定位旋转工作台3的目的。

在上梁架6顶面固定安装的储砂料斗8的下口安装有闸阀，以控制出料与否。在上梁架6底部设置的射砂头16与上梁架顶部的储砂料斗8相连通，在底座1中设置的芯盒第一举升气缸（未图示）与上梁架6上安装的射砂头16的位置上下相对，并可与旋转工作台3上旋停到芯盒射砂工位处的芯盒支架18的位置上下相对，以将该芯盒支架以及固定于该芯盒支架中的芯盒模具一同上顶，使芯盒模具与射砂头16紧密接触，通过芯盒模具上的进砂孔完成芯盒射砂操作。

在上梁架6上穿接有供气管路，供气管路连通气包9与吹气头17，供气管路还连通到储砂料斗8中，以提供射砂气流。在底座1中设置的芯盒第二举升气缸12与上梁架6上的吹气头17的位置上下相对，并可与旋转工作台3上旋停到芯盒吹气工位处的芯盒支架18的位置上下相对，以将该芯盒支架以及固定于该芯盒支架中的芯盒模具一同上顶，使芯盒模具与吹气头紧密接触，通过芯盒模具上的进砂孔完成芯盒吹气操作。

在上梁架6的顶面固定安装的上开模机构7位于上梁架6前部的缺口上方，使上开模机构7的上模悬挂机构穿过上梁架上的缺口，深入到上梁架的下部空间，悬浮连接芯盒上模10，并在上开模气缸的驱动下，通过上模悬挂机构带动芯盒上模10上下移动，完成芯盒开模操作。

在底座1中设置的下顶芯气缸13与上梁架6上的上开模机构7的位置上下相对，并与旋转工作台3上旋停到开模取件工位处的芯盒支架18的位置上下相对，以在该芯盒支架18中的芯盒模具开模后，将经吹气固化而制作好的砂芯向上顶出芯盒下模11，完成砂芯顶出操作。

本发明的工作原理及工作过程是：混制好的料砂加入到顶部的储砂料斗8中，再通过蝶阀的控制，被加入射砂筒中，借助压缩空气将料砂射入芯盒模具的型腔内，伺服电机驱动旋转工作台3转动，将该芯盒转送到芯盒吹气工位，芯盒模具中的砂芯经吹气后硬化，此后，该芯盒被转送至开模取件工位，上开模机构7打开芯盒上模，下顶芯气缸13顶出制好的砂芯，操作工人将砂芯取下。其它两套芯盒模具依此工作模式进行循环。各个动作运行通过PLC控制器自动控制。安装砂芯模具从机体的前面进行，三套砂芯模具顺序安装。设备工作时，机体前方的操作工位是开模取件工位，后面两个工位，左后方的是芯盒射砂工位，右后方的是芯盒吹气工位，三个操作工位同时动作，互不影响，因此大大提高了设备工作效率。

Claims (2)

1.一种伺服控制高速多工位制芯机，其特征是，在一个矩形底座的顶面设置有旋转工作台，在所述底座的内部设置有用以驱动所述旋转工作台绕台面中心转动的伺服电机，在所述旋转工作台上以台面中心为圆心的一个圆周上均布有三个芯盒支架，所述芯盒支架用以固定安装砂芯模具的芯盒下模；在所述底座的四角分别固定有立柱，上梁架支撑连接在四个所述立柱的上端；

在所述上梁架的顶面固定安装有储砂料斗，在所述储砂料斗的下口设置有控制出料与否的闸阀；在所述上梁架的底部设置有射砂头，所述射砂头与所述上梁架顶部的所述储砂料斗相连通；在所述底座中设置有芯盒第一举升气缸，所述芯盒第一举升气缸与所述上梁架上的所述射砂头的位置上下相对，并可与所述旋转工作台上旋停到芯盒射砂工位处的所述芯盒支架的位置上下相对，用以将所述旋转工作台上旋停到芯盒射砂工位处的所述芯盒支架以及固定于所述芯盒支架中的芯盒模具一同上顶，使盒芯模具与所述射砂头紧密接触，通过盒芯模具上的进砂孔完成芯盒射砂操作；

在所述上梁架的顶面固定安装有气包，在所述上梁架的底部设置有吹气头，在所述上梁架上穿接有供气管路，所述供气管路连通所述气包与所述吹气头；在所述底座中设置有芯盒第二举升气缸，所述芯盒第二举升气缸与所述上梁架上的所述吹气头的位置上下相对，并可与所述旋转工作台上旋停到芯盒吹气工位处的所述芯盒支架的位置上下相对，用以将所述旋转工作台上旋停到芯盒吹气工位处的所述芯盒支架以及固定于所述芯盒支架中的芯盒模具一同上顶，使芯盒模具与所述吹气头紧密接触，通过芯盒模具上的进砂孔完成芯盒吹气操作；

在所述上梁架的顶面固定安装有上开模机构，所述上开模机构位于所述上梁架前部的缺口上方，以使所述上开模机构穿过所述上梁架的缺口，深入到所述上梁架的下部空间，对所述旋转工作台上旋停到开模取件工位处的所述芯盒支架中的芯盒模具的芯盒上模实施上拉开模的芯盒开模操作；

在所述底座中设置有下顶芯气缸，所述下顶芯气缸与所述上梁架上的所述上开模机构的位置上下相对，并可与所述旋转工作台上旋停到开模取件工位处的所述芯盒支架的位置上下相对，以在所述旋转工作台上旋停到开模取件工位处的所述芯盒支架中的芯盒模具开模后，将制作好的砂芯向上顶出芯盒模具的芯盒下模，，完成砂芯顶出操作。

2.根据权利要求1所述的双工位壳芯机，其特征是，所述上开模机构包括上开模气缸、气缸支架和上模悬挂机构，所述气缸支架固定在所述上梁架上，所述上开模气缸安装在所述气缸支架上，所述上模悬挂机构与所述上开模气缸的活塞杆相连接，在所述上开模气缸的驱动下，通过上下移动完成芯盒开模操作。