CN104985152A - 离心铸造全自动生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离心铸造全自动生产线，解决现有盘类零件无法实现自动化生产的技术问题。其包括支座、转台、浇铸机构、取上模机器人、取料机器人、零件测试平台、筛选机器人，转台上有模具孔，第一工作位处转台的下方有第一变速电机、第一加热机构，第二工作位处转台的下方有第二变速电机，第四工作位处转台的下方有刹车机构；第四工作位与第五工作位之间设置有上模水平度检测机构；第四工作位与第五工作位之间或者在第五工作位处还设置有温度检测传感器；第五工作位处转台的下方设置有第五变速电机和第五加热机构，第六工作位处有脱模剂喷洒机构。整个生产线是一个闭环全自动生产线，无需手工操作，提高生产效率，降低劳动强度。

Description

离心铸造全自动生产线

技术领域

本发明属于自动化生产领域，主要应用于离心铸造生产过程。

背景技术

离心铸造技术是一种利用离心力，让金属液进入高速旋转的型筒内，在离心力作用下冷却、成型以及获取金属铸件的铸造技术。其主要特点有：不使用砂芯即可铸出中空筒形和环形铸件及不同直径和长度的铸管，生产效率高、生产成本低；某些件不需任何浇冒口，提高了金属液的利用率；金属液在离心力下凝固，组织细密，较轻的渣、氧化物等夹杂在离心力作用下将浮出金属本体；在确定的铸件壁厚范围内，能获得从金属型型壁到铸件内壁的定向凝固组织。

目前制备盘类零件采用离心浇筑系统没有实现自动化；盘类零件浇铸工艺过程主要由以下几道工序组成：将转子和模具安装在转轴上，加热模具；利用人工从保温炉中取出铁水，利用行车吊运坩埚至离心浇注口上方、调整坩埚与浇冒口的位置、浇铸；将铁水注入模具的浇口后离心机高速旋转。

现存系统存在的问题主要包括：

(1)非自动效率低下。

(2)手工操作，劳动强度大。

(3)铁液存在外泄情况，原因是不能定量定速的浇注。

(4)不能根据工件的质量，定量确定浇注铁水的数量。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心铸造全自动生产线，解决现有盘类零件无法实现自动化生产的技术问题。

本发明的技术解决方案是：

离心铸造全自动生产线，其特殊之处在于：包括支座、位于支座上的由电机驱动旋转的转台，所述转台上沿圆周均匀设置有用于放置模具的6个模具孔，6个模具孔分别对应6个工作位；以地面为参照物，按照转台旋转的方向依次设定6个工作位依次是第一工作位、第二工作位、第三工作位、第四工作位、第五工作位、第六工作位；

第一工作位处转台的下方设置有第一变速电机以及用于加热第一工作位处的模具的第一加热机构，第一变速电机能够带动位于第一工作位处的模具旋转；

第二工作位处转台的下方设置有第二变速电机，第二变速电机能够带动位于第二工作位处的模具旋转；

第四工作位处转台的下方设置有用于阻止位于第四工作位处的模具旋转的刹车机构；

第四工作位与第五工作位之间设置有用于检测模具的上模是否水平的上模水平度检测机构；第四工作位与第五工作位之间或者在第五工作位处还设置有用于检测经过第四工作位与第五工作位之间的模具温度的温度检测传感器；

第五工作位处转台的下方设置有第五变速电机以及第五加热机构，所 述第五变速电机能够(通过齿轮)带动位于第五工作位处的模具旋转；

第六工作位处设置有脱模剂喷洒机构；

所述离心铸造全自动生产线还包括用于向第一工作位处的模具内浇铸铁水的浇铸机构；用于抓取/放下与第四工作位对应的转台上的上模的取上模机器人，用于将第四工作位对应的模具中零件取走的取料机器人，用于检测零件重量的零件测试平台，用于将重量合格零件取走的筛选机器人。

所述取上模机器人包括支架，支架上固定有取上模气缸、取上模气缸的伸缩端通过XY补偿机构与用于抓取上模的气爪连接。

所述XY补偿机构包括与取上模气缸的伸缩端固定连接的连接板、4个与连接板固定连接的拉簧挡板、上滑块、下滑块、4个或者8个拉簧以及十字滑轨，十字滑轨包括固定连接的上滑轨和下滑轨，所述上滑块固定于连接板的下表面，上滑块与十字滑轨的上滑轨滑动配合，下滑块与十字滑轨的下滑轨滑动配合，气爪固定于下滑块上，十字滑轨的四端分别通过1个或者2个拉簧与一个拉簧挡板的内壁固定连接。

上述刹车机构包括刹车气缸以及由刹车气缸驱动张开或者收缩的抱臂，所述抱臂可以将模具的下端抱紧。

上述上模水平度检测机构包括用于发出水平方向红外线的红外线发射单元、用于接收红外线发射单元发出的红外线的红外线接收单元以及报警器，所述红外线接收单元与报警器电连接。

脱模剂喷洒机构为一个喷枪。

浇铸机构包括关节型机器人以及保温炉，关节型机器人从保温炉中舀取铁水，所述关节型机器人的小臂上安装有用于测量保温炉中铁水的高度 的激光测距传感器。

所述浇铸机构还包括防护机构，所述防护机构包括防护支架以及固定于防护支架上的防护板，所述防护板上设置有圆孔，所述圆孔的圆心与第一工作位处模具上的浇注孔的圆心位于同一垂线上。

本发明的优点是：

本发明的整个生产线是一个闭环全自动生产线，无需手工操作，提高生产效率，降低劳动强度。本发明能够自动确定浇注铁水的质量，避免了铁液外泄情况的发生，提高整条生产线的安全级别；自动运输铁水，并能实时检测保温炉中铁水的高度；自动实现模具转速调整；自动监测模具温度并能自动加热模具；自动取出零件产品，自动监测产品质量并能根据设定筛选出不合格产品，自动清除制造过程中的废弃物。

附图说明

图1为本发明整体结构俯视图；

图2为本发明转台的主视图；

图3为本发明转台的俯视图；

图4取上模机器人的主视图；

图5为XY补偿机构的主视图；

图6为图5的左视图；

图7为图5的俯视图；

其中：1-关节型机器人；2-防护机构；3-取上模机器人；4-刹车机构；5-零件测试平台；6-取料机器人；7-筛选机器人；8-上模水平度检测机构；9-脱模剂喷洒机构；10-转台；11-从动齿轮；12-旋转轴；13-支座；14-减 重孔；15-第五加热机构；16-取上模气缸；17-气爪；18-上模；19-XY补偿机构；20-连接板；21-拉簧挡板；22-十字滑轨；23-拉簧。

具体实施方式

下面结合附图对离心铸造全自动生产线的结构进行说明。

如图2，离心铸造全自动生产线包括支座13、位于支座13上的由电机驱动旋转的转台10，为了满足工作位的需求，并提高生产效率，转台10上沿圆周均匀设置有6个模具孔，每个模具孔内分别容纳有1个模具，6个模具孔分别对应6个工作位，6个工作位是以地面为参照物设定的，按照转台10旋转方向，依次为第一工作位、第二工作位、第三工作位、第四工作位、第五工作位、第六工作位。

第一工作位处转台10的下方设置有第一变速电机以及用于加热第一工作位处的模具的第一加热机构。第一变速电机通能够过齿轮带动位于第一工作位处的模具旋转，具体的，第一变速电机的输出端连接有主动齿轮，第一工作位处的模具通过旋转轴12与从动齿轮11连接，主动齿轮与从动齿轮11能够啮合，当第一变速电机启动，第一变速电机的输出端带动主动齿轮旋转，从而带动从动齿轮11旋转，进而带动模具旋转。

第二工作位处转台10的下方设置有第二变速电机，第二变速电机能够通过齿轮带动位于第二工作位处的模具旋转，带动方式与第一变速电机的带动方式相同。第二工作位实现模具转速调整，防止转速由第一工作位运动至第二工作位时转速降低。

如图1，第四工作位处转台10的下方设置有用于阻止位于第四工作位 处的模具旋转的刹车机构4。

第四工作位与第五工作位之间设置有用于检测模具的上模18是否水平的上模水平度检测机构8；第四工作位与第五工作位之间或者在第五工作位处还设置有用于检测经过第四工作位与第五工作位之间的模具温度的温度检测传感器。

第五工作位处转台10的下方设置有第五变速电机以及第五加热机构15，所述第五变速电机能够通过齿轮带动位于第五工作位处的模具旋转，带动方式与第一变速电机的带动方式相同。

第六工作位处设置有脱模剂喷洒机构9。

如图1，所述离心铸造全自动生产线还包括用于向第一工作位处的模具内浇铸铁水的浇铸机构，浇铸机构位于第一工作位的附近；所述离心铸造全自动生产线还包括用于抓取/放下与第四工作位对应的转台10上的上模18的取上模机器人3，用于检测零件重量的零件测试平台5，用于将第四工作位对应的模具中零件取走的取料机器人6，用于将重量合格零件取走的筛选机器人7，取上模机器人3、零件测试平台5、取料机器人6、筛选机器人7均位于第四工作位的附近。

支架上固定有取上模气缸16、取上模气缸16的伸缩端通过XY补偿机构19与用于抓取上模18的气爪17连接，气爪17选择三爪气爪17。XY补偿机构19包括与取上模气缸16的伸缩端固定连接的连接板20、4个与连接板20固定连接的拉簧挡板21、上滑块、下滑块、拉簧23以及十字滑轨23，十字滑轨23包括固定连接的上滑轨和下滑轨，假设上滑轨所在直线为x方向，下滑轨所在直线为y方向，所述上滑块固定于连接板20的下表面， 上滑块与十字滑轨23的上滑轨滑动配合，下滑块与十字滑轨23的下滑轨滑动配合，气爪17固定于下滑块上，上滑轨的两端分别对应1个拉簧挡板21，下滑轨的两端分别对应1个拉簧挡板21，十字滑轨23的四端分别通过拉簧23与相对应的拉簧挡板21的内壁固定连接。

本发明中的XY补偿机构19可以补偿X、Y方向偏差，确保气爪17的中心对准模具的中心。取上模气缸16向下运动，到达指定高度，三爪气爪17收缩，从而夹紧上模18；取上模气缸16向上运动，将上模18取出。当取上模机器人3将上模18放置到下模具上，因为上模18具之间具有导向锥度；若+X方向的空隙较小，则上模18具之间挤压力将导致滑轨中的滑块向该方向移动。X方向和Y方向协调运动可以补偿在整个平面内的偏差。

上述刹车机构4包括刹车气缸以及由刹车气缸驱动张开或者收缩的抱臂，所述抱臂可以将模具的下端抱紧。

上述上模水平度检测机构8包括用于发出水平方向红外线的红外线发射单元、用于接收红外线发射单元发出的红外线的红外线接收单元以及报警器，所述红外线接收单元与报警器电连接。

脱模剂喷洒机构9为一个喷枪。

浇铸机构包括关节型机器人1以及保温炉，关节型机器人1可以从市场直接采购，所述关节型机器人1的小臂上安装有用于测量保温炉中铁水的高度的激光测距传感器，关节型机器人1从保温炉中舀出铁水浇铸到第一工作位处的模具中。

为了防止浇铸铁水时，铁水溅到转台10上，所述浇铸机构还包括防护机构2，所述防护机构2包括防护支架以及固定于防护支架上的防护板，所 述防护板上设置有圆孔，所述圆孔的圆心与第一工作位处模具上的浇注孔的圆心位于同一垂线上。

为了减轻整机重量，减轻整机负荷，节约能源，在转台10、连接板20、拉簧挡板21、零件测试平台5等位置可以设置相应的减重孔14。

本发明的生产线适合生产圆盘类零件，涉及的模具由上模18和下模两部分构成。以只加工一个零件为例，即转台10上6个模具孔中只放1个模具，介绍本发明的工作流程：

待浇铸的模具首先位在第一工作位处，关节型机器人1从保温炉中取出铁水，倒进模具中；然后，位于第一工作位处转台10下方的第一变速电机通过齿轮带动模具高速旋转，为了防止高温铁水刚倒入时与模具温差过大，也为了防止模具中的铁水在自转中冷却，采用第一加热装置对此时位于第一工作位的模具进行加热。第一加热装置可以采用现有技术中喷枪来实现。

转台10旋转，模具从第一工作位转到第二工作位，转台10下方的第二变速电机过齿轮带动模具继续旋转，以便铁水在旋转中形成致密的结构。

转台10旋转，模具从第二工作位旋转到第三工作位，第三工位，模具在惯性及摩擦阻力的作用下将慢慢减速，同时慢慢冷却。

转台10旋转，模具从第三工作位旋转到第四工作位，第四工作位处设置有刹车机构4，模具旋转将完全停止。取上模机器人3将上模18取出，取料机器人6将零件从模具中取出，放至零件测试平台5上，然后取上模机器人3将上模18放回。零件测试平台5称取零件质量，重量合格的零件被筛选机器人7取走至零件测试平台5后端，若重量不合格，零件测试平 台5底部的气缸动作，将不合格零件放至另外的地方。

转台10旋转，模具从第四工作位旋转到第五工作位，在经过第四工作位与第五工作位之间时，上模水平度检测机构8的红外线发射单元发出水平的红外线，如果上模18放的位置正，则红外线接收单元可以接收到红外线，报警器不报警，转台10继续旋转，如果上模18放的位置不正，则红外线接收单元接收不到红外线，报警器报警，转台10停转，人工介入处理，将上模18放正。在第五工作位处，通过温度检测传感器检测模具的温度，如果温度比设定温度低，第五加热机构15启动加热；若温度比设定温度高，第五加热机构15不启动。

转台10旋转，模具从第五工作位旋转到第六工作位，脱模剂喷洒机构9工作，为下一轮零件的加工做准备。

本发明可以编程由控制系统进行闭环控制，零件测试平台5测量铸造出零件的质量，将测量结果反馈给控制系统，如果零件测试平台5测量出零件的质量过高，控制系统据此调整第一工作位关节型机器人1拿取坩埚的角度和下探的深度，减少舀出的铁水质量，如果零件测试平台5测量出零件的质量过低，控制系统据此调整坩埚的角度和下探的深度，增加舀出的铁水质量；第五工作位处通过温度检测传感器检测模具的温度，如果温度比设定温度低，控制系统控制第五加热机构15启动加热；若温度比设定温度高，第五加热机构15不启动，本领域的技术人员根据设计需求无需花费创造性劳动，就能编程实现闭环控制。

Claims (8)

1.离心铸造全自动生产线，其特征在于：包括支座、位于支座上的由电机驱动旋转的转台，所述转台上沿圆周均匀设置有用于放置模具的6个模具孔，6个模具孔分别对应6个工作位，以地面为参照物，按照转台旋转的方向依次设定6个工作位依次是第一工作位、第二工作位、第三工作位、第四工作位、第五工作位、第六工作位；

第一工作位处转台的下方设置有第一变速电机以及用于加热第一工作位处的模具的第一加热机构，第一变速电机能够带动位于第一工作位处的模具旋转；

第二工作位处转台的下方设置有第二变速电机，第二变速电机能够带动位于第二工作位处的模具旋转；

第四工作位处转台的下方设置有用于阻止位于第四工作位处的模具旋转的刹车机构；

第四工作位与第五工作位之间设置有用于检测模具的上模是否水平的上模水平度检测机构；第四工作位与第五工作位之间或者在第五工作位处还设置有用于检测经过第四工作位与第五工作位之间的模具温度的温度检测传感器；

第五工作位处转台的下方设置有第五变速电机以及第五加热机构，所述第五变速电机能够带动位于第五工作位处的模具旋转；

第六工作位处设置有脱模剂喷洒机构；

所述离心铸造全自动生产线还包括用于向第一工作位处的模具内浇铸铁水的浇铸机构；用于抓取/放下与第四工作位对应的转台上的上模的取上模机器人，用于将第四工作位对应的模具中零件取走的取料机器人，用于检测零件重量的零件测试平台，用于将重量合格零件取走的筛选机器人。

2.根据权利要求1所述的离心铸造全自动生产线，其特征在于：所述取上模机器人包括支架，支架上固定有取上模气缸、取上模气缸的伸缩端通过XY补偿机构与用于抓取上模的气爪连接。

3.根据权利要求2所述的离心铸造全自动生产线，其特征在于：所述XY补偿机构包括与取上模气缸的伸缩端固定连接的连接板、4个与连接板固定连接的拉簧挡板、上滑块、下滑块、拉簧以及十字滑轨，十字滑轨包括固定连接的上滑轨和下滑轨，所述上滑块固定于连接板的下表面，上滑块与十字滑轨的上滑轨滑动配合，下滑块与十字滑轨的下滑轨滑动配合，气爪固定于下滑块上，十字滑轨的四端分别通过拉簧与一个拉簧挡板的内壁固定连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的离心铸造全自动生产线，其特征在于：所述浇铸机构包括关节型机器人以及保温炉，所述关节型机器人的小臂上安装有用于测量保温炉中铁水高度的激光测距传感器。

5.根据权利要求4所述的离心铸造全自动生产线，其特征在于：所述浇铸机构还包括防护机构，所述防护机构包括防护支架以及固定于防护支架上的防护板，所述防护板上设置有圆孔，所述圆孔的圆心与第一工作位处模具上的浇注孔的圆心位于同一垂线上。

6.根据权利要求1-3任一所述的离心铸造全自动生产线，其特征在于：所述刹车机构包括刹车气缸以及由刹车气缸驱动张开或者收缩的抱臂，所述抱臂可以将模具的下端抱紧。

7.根据权利要求1-3任一所述的离心铸造全自动生产线，其特征在于：所述上模水平度检测机构包括用于发出水平方向红外线的红外线发射单元、用于接收红外线发射单元发出的红外线的红外线接收单元以及报警器，所述红外线接收单元与报警器电连接。

8.根据权利要求1-3任一所述的离心铸造全自动生产线，其特征在于：所述脱模剂喷洒机构为一个喷枪。