CN113145821B - 双金属制动鼓离心浇铸生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双金属制动鼓离心浇铸生产线，包括制动鼓外壳加热装置、离心浇铸机、铁水给料装置、上料机械手、下料机械手。制动鼓外壳加热装置为多工位旋转式加热装置，至少设置一加热工位。离心浇铸机为多工位旋转式离心浇铸机，设置多组具有翻转功能的单体离心浇铸机组，至少设置一浇铸工位。铁水给料装置对应设置在离心浇铸机的浇铸工位处；上料机械手和下料机械手吊装在加热装置、离心浇铸机的上方；工件在生产线运行顺序为进料线、上料机械手、加热装置、上料机械手、离心浇铸机、下料机械手、出料线。

Description

双金属制动鼓离心浇铸生产线

技术领域

本发明涉及一种离心浇铸生产线，特别是一种用于双金属制动鼓的离心浇铸生产线。

背景技术

目前在载重汽车上使用的制动鼓一般是灰铸铁的，较为先进的是一种双金属制动鼓，是在钢制的圆筒形外壳内离心浇铸一层灰铸铁摩擦层。这种双金属制动鼓具有钢制材料的结构稳定性好、机械强度高、抗撕裂性能好的优点，延长使用寿命。同时具备灰铸铁制动鼓的良好的摩擦制动性能，还可以降低整体重量，实现轻量化的目的。

双金属制动鼓虽然可以降低重量、提高强度、延长使用寿命，但是由于是双层的不同金属材料制成，需要采用不同的原材料和不同的工艺来制作外壳层和摩擦层。导致工艺过程复杂，质量控制的难度也相应增加。

目前常用的双金属制动鼓的制造过程首先是以钢板或者其它方法制作出钢制材料的制动鼓外壳，接着加热制动鼓外壳，在离心浇铸机上离心浇铸灰铸铁层。为了使浇铸的灰铸铁层厚度适宜、密度均匀、结合度良好，在离心浇铸过程中需要很好的控制浇铸和降温等参数。如浇铸转速、外壳温度、铁水温度、浇铸速度、铁水用量等，同时还需要控制浇铸后的降温速度等指标。当然最关键的还是如何提高生产效率，提高单位时间产能，以达到预期的经济目的。

为了提高生产效率，许多厂家都在研发双金属制动鼓的离心浇铸流水线设备。

如图10所示，是国外常用的一种八工位离心浇铸生产线，设置旋转大盘，并在旋转大盘上设置八组卧式离心浇铸机组。该八工位离心浇铸生产线第一工位处设置一套上料机器人系统，用于制动鼓外壳上料；在第二工位处配备一套加热系统，用于制动鼓外壳加热；在第三工位处设置铁水供料机器人，用于向为离心浇铸提供铁水浇铸；在第八工位处设置一套下料机器人系统，用于制动鼓下料。结合上述外围设备，便形成一套完整的离心浇铸生产线，以大盘旋转实现流水线作业。

具体过程为在第一工位处，上料机器人从流水线输送装置上抓取水平放置的制动鼓外壳，经过翻转后再以垂直状态下放置到卧式离心浇铸机组上锁紧固定，大盘旋转进入第二工位。

在第二工位处，加热系统的加热线圈向离心浇铸机组移动，套设到锁定在离心浇铸机组上的制动鼓外壳外围，为制动鼓外壳加热，加热完成后线圈退出，大盘旋转进入第三工位。

在第三工位处，离心浇铸机组卧式旋转，同时浇铸铁水供料机器人系统将铁水浇包送入制动鼓外壳内部，倾倒铁水进行离心浇铸，离心浇铸完成后，大盘继续旋转至第四工位。

在第四工位处，离心机继续旋转，依靠旋转降温。接着在第五工位、第六工位和第七工位，均为旋转降温工位，最后旋转至第八工位处。

在第八工位处下料机器人抓取离心机上的制动鼓翻转后水平放置到输送装置上，完成单件制动鼓的离心浇铸过程。

上述流水线中设备分布集中度高，能基本满足制动鼓流水线浇铸生产，但是存在下述缺陷：

一是上下料机器人系统、铁水给料机器人系统由于需要进行复杂的翻转安装作业，导致机器人系统运行复杂，设备成本较高，每套机器人系统成本高达数十万美元，国内企业难以承受。

二是加热系统中，加热线圈需要往复运动，需要较为复杂的接线结构。由于需要将加热线圈套设到制动鼓外壳外侧，导致制动鼓外壳不能施行包覆锁紧定位，只能从中间安装孔压紧定位。这种定位方式在离心浇铸时制动鼓外壳处于暴露状态，容易因高温高速离心浇铸变形损坏，影响成品率。

三是因为加热装置占用离心大盘工位，其它工位如降温工位数量会相应减少，为了赢得更多的制动鼓降温时间，需要延长大盘的旋转时间，导致单位时间产能受到影响。

四是采用卧式离心机组，只能进行卧式作业，不论是上下料、浇铸，还是降温都是在卧式状态进行的，上下料时必须进行精准的操作才能完成。

为了提高生产效率，降低设备成本和简化结构，保证产品质量，本发明人设计了一种双金属制动鼓离心浇铸生产线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双金属制动鼓的离心浇铸生产线，可以实双金属现制动鼓的快速离心浇铸作业。

本发明的双金属制动鼓离心浇铸生产线，包括制动鼓外壳加热装置、离心浇铸机、铁水给料装置、上料机械手、下料机械手；所述制动鼓外壳加热装置为多工位旋转式加热装置，至少设置一加热工位；所述离心浇铸机为多工位旋转式离心浇铸机，设置多组具有翻转功能的单体离心浇铸机组，至少设置一浇铸工位；所述铁水给料装置对应设置在离心浇铸机的浇铸工位处；上料机械手和下料机械手吊装在加热装置、离心浇铸机的上方；工件在生产线运行顺序为进料线、上料机械手、加热装置、上料机械手、离心浇铸机、下料机械手、出料线。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述多工位加热装置设置上料工位和下料工位，多工位离心浇铸机设置上料浇铸工位，所述进料线具有下料端工位，所述上料机械手吊装在多工位加热装置上料工位和下料工位及制动鼓离心浇铸机浇铸工位和进料线下料端工位上方，以单一机械手在四个工位之间往复移动抓取操作。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述上料机械手包括抓取机械手和吊轨，抓取机械手设置在吊轨上并往复移动；所述吊轨为直线型吊轨，所述进料线下料端工位、加热装置上料工位、加热装置下料工位、离心浇铸机上料浇铸工位呈直线排列。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述下料机械手设置吊轨和抓取机械手，设置在多工位离心浇铸机的下料工位和出料线上料端工位上方；所述吊轨设置旋转摆动装置。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述离心浇铸机为多工位离心浇铸机，设置有至少五组单体离心浇铸机组的旋转大盘，所述单体离心浇铸机组在旋转大盘上呈环形、等弧度、等径排列，所述单体离心浇铸机组设置翻转机构，通过翻转机构进行立式和卧式的状态转换。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述离心浇铸机设置与单体离心浇铸机组数量对应的工位；所述工位为旋转大盘对应的固定区域，不随旋转大盘变化，至少包括有上料浇铸工位、离心降温工位、卸料工位、离心清洁工位和上料准备工位；以浇铸过程所在工位定义为一号工位，依次顺时针排列为二号工位、三号工位至N号工位；所述每一单体离心浇铸机组随旋转大盘的旋转依次交替的位于一号工位至N号工位。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述离心浇铸机设置十组相同的单体离心浇铸机组，每一单体离心浇铸机组可进行立式和卧式的状态转换；所述工位数量为十个。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述工位中一号工位设定为上料浇铸工位，二号工位到六号工位为离心降温工位，七号工位或者八号工位为卸料工位，九号工位为离心清洁工位，十号工位为上料准备工位。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述单体离心浇铸机组设置工件锁紧夹具、离心旋转机构和状态转换机构，所述每一单体离心浇注机组设置独立的控制系统。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述制动鼓加热装置包括至少一加热工位及两组或两组以上的工件运送装置；所述加热工位设置加热线圈，所述工件运送装置设置工件定位机构，所述两组或两组以上的工件运送装置可交替循环的将工件运送至加热工位的加热线圈内,；所述加热工位兼做下料工位。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述制动鼓加热装置还包括上料工位和预热工位，所述预热工位设置预热线圈；所述上料工位、预热工位和加热工位固定设置；所述工件运送装置为三组，分别可移动交替循环的对应于上料工位、预热工位和加热工位，并将工件交替循环运送至预热工位的预热线圈和加热工位的加热线圈内；所述工件运送装置设置自转装置，工件预热或加热时工件运送装置带动工件自转。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述上料工位、预热工位和加热工位同平面、同心、等径、等弧度设置在一固定盘上；所述工件运送装置同平面、同心、等径、等弧度设置在一旋转盘上；所述固定盘与旋转盘上下同轴线水平平行设置，旋转盘设置旋转装置和升降装置；所述旋转盘通过旋转实现工件运送装置交替循环的垂直对应于上料工位、预热工位和加热工位；所述旋转盘通过升降装置实现工件运送装置交替循环的定位于上料工位、预热工位和加热工位处。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述上料工位、预热工位和加热工位同平面、同心、等径、等弧度设置在一固定盘上；所述工件运送装置同平面、同心、等径、等弧度设置在一旋转盘上；所述固定盘与旋转盘上下同轴线水平平行设置，旋转盘设置旋转装置；所述每一工件运送装置设置升降装置；所述旋转盘通过旋转实现工件运送装置交替循环的垂直对应于上料工位、预热工位和加热工位；所述工件运送装置的升降装置实现工件运送装置交替循环的定位于上料工位、预热工位和加热工位处。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述铁水给料装置包括铁水浇包、翻转装置及移动装置；所述铁水浇包设置在翻转装置上；所述翻转装置设置在移动装置上，所述移动装置至少具有直线往复移动机构，设置在一水平轨道上并沿水平轨道移动；所述直线往复移动机构与翻转装置之间设置有铁水计量装置。

上述所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线中，所述移动装置具有直线往复移动机构和旋转往复摆动机构；所述翻装置装设在旋转往复摆动机构上；所述旋转往复摆动机构设置在直线往复移动机构上；所述水平轨道为吊装轨道；所述铁水计量装置设置在翻转装置与旋转往复摆动机构之间。

上述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，与现有技术中的生产线相比具有以下进步：

一、设置独立的具有预热和加热过程的三工位加热装置，可以实现制动鼓外壳均匀加热，补偿因厚度造成的温度差，有利于提高产品成品率。同时释放离心浇铸机上的操作工位空间，可以增加降温工位数量和降温时间，达到较好的降温效果。

二、使用具有翻转功能的十工位离心浇铸机，实现了立式上下料，避免离心浇注机组卧式上下料的准确度问题，简化设备结构，降低设备成本。

三、将制动鼓外壳由内部锁紧改为外部锁紧，可以有效的保持离心浇铸过程中工件的稳定性，避免产生高温离心变形。

附图说明

图1是实施例1的生产线平面布置图；

图2是实施例1生产线中三工位加热装置的运行状态之一；

图3是实施例1生产线中三工位加热装置的运行状态之二；

图4是实施例1生产线中的铁水给料装置立体结构示意图；

图5是实施例1生产线中十工位离心浇铸机侧视结构示意图；

图6是实施例1生产线中十工位离心浇铸机俯视结构示意图；

图7是实施例1生产线中十工位离心浇铸机工位布置结构示意图；

图8和图9是实施例1生产线中的单体离心浇铸机组的翻转结构正面和侧面结构示意图；

图10是现有技术中的一种离心浇铸生产线平面布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的双金属制动鼓离心浇铸生产线结构进行详细说明，附图和实施例只为解释技术方案使用，并不用于限定保护范围。

实施例1：

如图1所示，是本实施例的双金属制动鼓离心浇铸生产线平面布置结构示意图。生产线主体设备是旋转式三工位制动鼓加热装置3，旋转式十工位双金属制动鼓离心浇铸机6和铁水给料装置5。外围辅助设备包括输送进料线1、输送出料线9、直线型四工位抓取机械手2和两工位抓取机械手7。

其中的三工位加热装置3设置有上料工位311、预热工位312和加热工位313，加工工位兼做下料工位。十工位离心浇铸机6设置一号工位到十号工位，一号工位标号66，其余工位按顺时针排列，不设标号。一号工位66定义为上料浇铸工位、二号至六号或者七号工位定义为离心降温工位、七号或者八号工位定义为卸料工位、八号或者九号工位定义为离心清洁工位、十号工位定义为上料准备工位。铁水给料装置5设置在离心浇铸机6的上料浇铸工位即一号工位66处。

上述结构中，进料线1端部工位、加热装置3的上料工位311、加热工位313和离心浇铸机6的上料浇铸工位66呈直线型排列。直线型四工位抓取机械手2吊装设置在进料线1端部工位、加热装置上料工位311、加热工位313和离心浇铸机上料工位66的上方。抓取机械手2移动的设置在机械手吊轨4上，机械手吊轨4为直线型吊轨。该直线型四工位抓取机械手2的四个工位分别位于进料线1端部工位、加热装置上料工位311、加热工位313和离心浇铸机上料工位66的位置。

下料机械手为两工位机械手，包括抓取机械手7和吊轨8，抓取机械手吊装在吊轨8上。位于出料线9端部工位和离心浇铸机6的卸料工位上方，在出料线9的端部工位设置一抓取工位，另在离心浇铸机6的卸料工位设置一抓取工位。为了适应抓取工位的变化，吊轨8设置摆动装置，该摆动装置以出料线9的上料端工位为转动点往复摆动，进而可以使抓取机械手7在离心浇铸机处抓取工位的位置变化。

其中：如图2、图3所示，三工位制动鼓加热装置3包括固定部分和转动部分，固定部分与转动部分同轴线设置。

其中的固定部分包括一水平设置的固定盘31，并在固定盘31上设置三个固定工位，分别为上料工位311、预热工位312和加热工位313，其中的加热工位313兼做下料工位使用。上述三个固定工位以固定盘31的中心为圆心，以相同的半径等弧度环形排列，三个工位之间的弧度均为120度。

其中上料工位311无需特殊结构，是在固定盘31上开设的开孔，该开孔具有保证工件制动鼓穿过的尺寸。

预热工位312也开设与上料工位311相同的开孔，并在该开孔的位置设置中频预热线圈315，预热线圈315固定在线圈框架上，线圈框架还设置有供电装置，以保证预热线圈315固定设置在该预热工位312处，并为预热线圈315提供加热电力。预热线圈315仅设置在需要预热的部位，比如制动鼓外壳需要浇铸时温度较高的部位或者制动鼓外壳厚度较大的部位。预热线圈315的匝数较少，功率也可以较低，目的是补偿加热时的温度差。预热的目的是保证在加热完成后各部位温度尽量均匀一致，或者较厚部位温度较高。

加热工位313也开设与上料工位311相同的开孔，设置中频加热线圈314，该中频加热线圈314加热功率较大，匝数较多，加热线圈314分布在制动鼓外壳的筒身部全部部位，用于制动鼓外壳快速升温。加热线圈314固定设置在线圈框架上，线圈框架固定设置在固定盘31上。加热线圈314的电力也通过预热线圈框架及供电装置供应。

之所以需要设置预热工位和预热线圈，是为了避免使用单一的加热装置为制动鼓外壳加热时，具有波浪型结构的制动鼓外壳产生波浪温差，或者是因浇铸层厚度不同及制动鼓外壳厚度不同造成厚度温差。

三工位制动鼓加热装置3的转动部分设置一旋转盘32，旋转盘32设置在固定盘31的下方，也是水平设置的状态，与固定盘31平行，且旋转盘32的中心轴线与固定盘31的中心轴线重合。旋转盘32在轴线处设置驱动装置323，驱动装置323具有旋转驱动功能和升降驱动功能，不仅可以驱动旋转盘32轴向转动，还可以驱动旋转盘32进行往复升降运动，这里称旋转盘32的水平转动为公转。旋转盘32也与固定盘31对应，在以轴心为圆心，以相同的半径等弧度环形排列设置三组移动工件运送装置321，工件运送装置321之间的弧度均为120度。通过旋转盘32的旋转，可以将三组工件运送装置321分别对应定位于固定盘31的下方，且分别循环的与上料工位311、预热工位312和加热工位313对应。

三组工件运送装置设置在旋转盘32上，工件运送装置321本身也各自设置水平自转装置322。这种结构可以实现工件运送装置321本身可以以自身的转动轴进行水平转动，这种转动称其为自转。

转动部分设置在支撑结构体上，旋转盘32在驱动装置323的驱动下进行升降往复运动，实现旋转盘32的上升和下降，旋转盘32与固定盘31之间的垂直距离的变化，实现旋转盘32在水平高位和水平低位之间的状态转换。同时本实施例中的旋转盘32的转动方向为逆时针。

如图3所示，当旋转盘32位于水平高位时，三组工件运送装置321以分别的定位于上料工位311、预热工位312和加热工位313处。此时位于上料工位311处的工件运送装置用于接收机械手转运过来的欲加热制动鼓外壳，并将其定位在该运送装置上。位于预热工位312处的工件运送装置将定位的制动鼓外壳送入预热线圈315内，进行工件预热。位于加热工位313处的工件运送装置将定位的制动鼓外壳送入加热线圈314内加热。但是这仅是一个工作循环中的具体状态，由于旋转盘32是转动的，因而工件运送装置321与固定工位之间的关系是动态交替变化的。

如图2所示，而当旋转盘32位于水平低位时，工件运送装置321随旋转盘32位于水平低位从而脱离固定盘31上的固定工位，此时再逆时针转动旋转盘32到120度后，便可再次将旋转盘32上升，进而可以实现工件运送装置321与固定工位之间的循环交替变化，实现流水线作业。

由于工件运送装置321分别各自设置自转装置322，因而可以实现工件运送装置321的自转，工件运送装置321的自转可以实现制动鼓外壳在预热工位312和加热工位313内的自转，使预热加热更加均匀。

三工位加热装置3的运作过程是，旋转盘32每逆时针旋转120度便有一次上升的动作，上升时将运送的制动鼓外壳分别送入预热工位312和加热工位313处。其中的上料工位311用于接受新上料制动鼓外壳。预热工位312用于预热制动鼓外壳，加热工位313用于加热制动鼓，并在该加热工位313实现下料操作。经过上述三转三升降，每一个制动鼓外壳从上料、预热、加热到下料经过一个完整的循环，完成制动鼓加热过程。

如图5、图6和图7所示，是本实施例生产线中的十工位双金属制动鼓离心浇铸机6的具体结构。本实施例的十工位双金属制动鼓离心浇铸机6主体为一旋转大盘62，旋转大盘62设置在中央轴64上，并可以以该中央轴64为轴水平旋转。为了给旋转大盘62提供旋转动力，在旋转大盘62的边缘设置旋转驱动装置63，通过旋转驱动装置63以齿轮传动模式实现旋转大盘62的旋转。

在旋转大盘62上，按照等弧度、等径的状态设置十组单体离心浇铸机组61。该些单体离心浇铸机组61为具有翻转机构的离心浇铸机组，即单体离心浇铸机组61的离心旋转轴线可以在水平和垂直状态之间转换，进而实现单体离心浇铸机组61在卧式状态和立式状态之间的状态转换。其中卧式状态时为浇铸状态，立式状态时为上下料状态，每一单体离心浇铸机组61的翻转机构及离心旋转均为独立控制。

单体离心浇铸机组61的结构见图4、图8和图9所示，单体离心浇铸机组61设置有工件锁紧夹具611和离心旋转机构616。工件锁紧夹具611设置在离心旋转机构616上，离心旋转机构616可以驱动工件锁紧夹具611进行离心旋转。

如图8、图9所示，单体离心浇铸机组61还设置有翻转机构，翻转机构包括翻转齿轮612、翻转主轴613、液压缸615和偏心齿轮614。翻转齿轮612固定设置在单体离心浇铸机组61的中间部位，以有利于保持单体离心浇铸机组61翻转时的平衡。翻转齿轮612设置在翻转主轴613上，翻转主轴613转动的设置在离心浇铸机组支架65上，单体离心浇铸机组支架65固定设置在旋转大盘62上。上述的结构可以实现单体离心浇铸机组61以翻转主轴613为轴进行翻转动作。为控制单体离心浇铸机组61的翻转角度并定位，该翻转机构还设有液压缸615和偏心齿轮614。其中的液压缸615的一端铰接在离心浇铸机组固定支架65上，另一端铰接在偏心齿轮614上，该铰接点为悬浮点。偏心齿轮614的另一端铰接到离心浇铸机组固定支架65上，偏心齿轮614与翻转齿轮612啮合。在液压缸615进行压力操作时，液压缸615驱动偏心齿轮614转动一个角度，偏心齿轮614再驱动翻转齿轮612转动同样一个角度，进而实现翻转齿轮612的旋转，带动单体离心浇铸机组61翻转，实现翻转功能。单体离心浇铸机组61的翻转角度与液压缸615的伸长长度和偏心齿轮614的转动角度相关，当控制液压缸615驱动偏心齿轮614的转动角度转动90度并定位时，便可以实现单体离心浇铸机组61的90度翻转，实现单体离心浇铸机组61的立式、卧式之间的状态转换。当控制翻转角度大于90度时，则可以实现卧式并向下倾斜状态的角度定位。

如图8、图9所示，本实施例的单体离心浇铸机组61的工件锁紧夹具611是一种外部包覆锁紧的夹具，其作用是从工件外围锁紧，保证离心浇铸时工件不发生形状变化。锁紧夹具611的具体结构为本领域技术人员公知常识，无需赘述。

如图7所示，本实施例的十工位离心浇铸机6共设置十个单体离心浇铸机组61，将旋转大盘62的外围空间区域，分为固定的十个工位区域，分别定义为一号工位至十号工位，其中一号工位66为上料浇铸工位。如图7所示的分布状态。其中的单体离心浇铸机组61通过的旋转大盘62的顺时针旋转，可以交替的位于第一至第十号工位之间，且可循环交替定位。

把一号工位66定义为上料浇铸工位，单体离心浇铸机组61运行到一号工位66的位置时进行上料和浇铸操作。具体过程是：在该一号工位处单体离心浇铸机组61处于立式状态，不离心旋转，此时经过抓取机械手2将已经加热的制动鼓外壳运送至该单体离心浇铸机组单体61上，在工件锁紧夹具611内锁紧固定，接着马上进行90度翻转，将单体离心浇铸机组61由立式状态翻转为卧式状态，开始离心旋转。此时通过铁水给料装置5向旋转的制动鼓外壳内定量浇铸灰铸铁，完成离心浇铸工作。

完成浇铸工作后，该旋转大盘2旋转一个工位位置，一号工位66为下一单体离心浇铸机组进行上料、翻转和浇铸操作。已经浇铸完成的单体离心浇铸机组61进入二号工位位置，并继续进行卧式离心旋转，目的是通过离心旋转以自然风冷的形式为浇铸完成的制动鼓降温。为了保证制动鼓的降温效果，可以把二号工位至六号工位都定义分配给降温工位使用，进行离心降温，也可以增加离心降温工位的数量，压缩其它操作过程。在浇铸完成的制动鼓在二号工位至六号工位运行降温期间，其它单体离心浇注机组中的五组依次通过一号工位上料、翻转和浇铸。

已经浇铸完成的制动鼓经五个工位降温后，单体离心浇铸机组61运行至七号工位，在该七号工位，单体离心浇铸机组61再次翻转为立式状态，浇铸好的制动鼓开口向上。此时停止离心旋转，以抓取机械手7将制动鼓取走下料，完成一个制动鼓的浇铸流程。当然，还可以根据浇铸的制动鼓的不同型号需要不同降温时间的特性，可以将七号工位也定义为降温工位，而将八号工位作为下料工位使用。

卸料后的单体离心浇铸机组61运行至八号工位，在该八号工位，单体离心浇铸机组61再次翻转为卧式状态，再次启动离心旋转，在离心旋转过程中将在浇铸过程中产生的碎屑和氧化物通过旋转的离心力甩脱除去，实现离心清洁的作用。在该工位进行离心清洁的过程中，可以设定单体离心浇铸机组61的翻转角度大于90度，也就是向下倾斜一定角度，更容易实现杂物的去除。当将八号工位作为卸料工位时，离心旋转清洁工位的工作将在九号工位完成。

离心清洁过程可以直接持续到九号工位，当运行至十号工位后，再次使单体离心浇铸机组61翻转至立式状态，并停止离心旋转，准备进入一号工位再次接收制动鼓外壳工件，进行下一轮浇铸。

本实施例中的十工位离心浇铸机，由于设置了十个工位和十组单体离心浇注机组。因而可以将1-6个工位分配给离心降温使用，可以实现浇铸后的制动鼓充分的匀速降温，降温后的制动鼓可以直接卸料到后续工序。无需对浇铸后的制动鼓采取喷水降温措施，能够保证浇铸后的工件质量。

由于在一号工位直接上料后马上进行离心浇铸，缩短上料后的时间，避免加热好的制动鼓外壳大幅降温造成产品质量影响。

设置单体离心浇铸机组翻转机构，可以实现单体离心浇铸机组运行中的状态转换，及时在立式和卧式之间转换，实现立式上料、立式下料、卧式浇铸和卧式清洁的功能。避免上、下料过程中的工件翻转操作，降低机械手的操作难度，降低机械手制造和维护成本，缩短操作时间。

由于本实施例的十工位离心浇铸机是外设加热装置的结构，因而可以在浇铸时从外围包覆锁紧工件，避免工件在浇铸过程中形变过大的问题。

上述的十工位离心浇铸机以每36秒生产一件产品为例，旋转大盘的旋转速度为每一个周期360秒，当六个工位用于降温时，降温时间为216秒。而同样是36秒一个工件的速度，图10所示的现有技术中的八工位离心浇铸机，使用四个工位降温，大盘旋转一个周期是288秒，降温时间是144秒。降温效果明显不及本发明的十工位离心浇铸机。而如果要达到四个工位降温时间达到216秒的话，大盘旋转周期将达到432秒，54秒才会生产出一件产品。

如图1所示，在对应于十工位离心浇铸机6的一号工位66的浇铸工位处，设置有浇铸铁水给料装置5。

如图4所示，铁水给料装置5的结构为在一吊轨上设置水平移动装置，水平移动装置设置直线往复移动机构，直线往复移动机构上再设置旋转往复摆动机构，旋转往复摆动机构上再设置翻转装置，在翻转装置上设置铁水浇包。因而铁水浇包可以翻转、可以旋转往复摆动，还可以直线往复移动，实现铁水浇包的多维度运动。同时在上述装置上还设置计量装置用于计量铁水重量，实现定位、定量浇铸和自动控制。

首先设置一吊轨，吊轨设置轨道51，并在吊轨上设置可以沿轨道51水平直线往复移动的移动机箱52，移动机箱52设置与轨道51对应的移动结构。移动机箱52还设置有移动驱动装置，构成直线往复移动机构，这一机构实现移动机箱52在吊轨上进行直线往复移动。

在移动机箱52上设置摆动驱动装置54，并在移动机箱52下端部设置一摆动盘53，该摆动盘53依靠摆动转驱动装置54驱动而可进行旋转往复摆动。摆动驱动装置54和摆动盘53构成旋转往复摆动机构。

摆动盘53下侧固定设置计量箱55，计量箱55内设置拉压力传感器作为铁水计量装置，计量箱55下端固定连接翻转机箱56，翻转机箱56设置一横向的翻转轴58，翻转轴58轴向固定连接铁水浇包59。为了实现翻转轴58的翻转，在翻转机箱56设置翻转驱动装置57，翻转驱动装置57驱动翻转轴做90-180度翻转操作。

上述的结构可以实现铁水浇包59的直线往复移动、旋转往复摆动和轴向翻转动作，进而可以实现离心浇铸的铁水给料。

具体的，旋转往复摆动机构启动使铁水浇包59摆动一个角度，脱离吊轨轴线后接收铁水，铁水计量装置计量铁水量后自动控制铁水箱塞杆开关。塞杆关闭后摆动机构驱动铁水浇包59返回吊轨轴线并移送至离心浇铸工位翻转铁水浇包59将铁水浇铸到制动鼓外壳上。

如图1所示的布置结构，三工位加热装置3的加热工位313靠近十工位离心浇铸机6的上料浇铸工位，即一号工位66。三工位加热装置3的上料工位311则靠近进料线1端部工位。其中上料工位311、加热工位313和十工位离心浇铸机的浇铸工位66设置在同一直线上。抓取机械手2设置在位于上述四点一线的吊轨4上，使用单一的抓取机械手2通过程序控制，可以实现三工位加热装置3的上料、下料及十工位离心浇铸机的上料操作三个动作。

具体的，首先是抓取机械手从进料线1的端部工位抓取制动鼓外壳上升后移动到三工位加热装置3的上料工位311处再下降释放制动鼓外壳至工件运送装置321固定。抓取机械手2再次上升移动至三工位加热装置3的加热工位313上方，下降抓取该工位上加热完毕的制动鼓外壳上升，再移动至十工位离心浇铸机6的一号工位66上，下降释放制动鼓外壳后，再次移动返回进料线1的端部工位，进入下一轮操作。

下料机械手7则设置在吊轨8上，其作用是抓取十工位离心浇铸机6上七号工位或者八号工位的制动鼓放置在出料线9上。吊轨8可以设置摆动机构，用于将机械手7在定位在七号工位或者八号工位之上方，并可以通过摆动转换，实现十工位离心浇铸机的下料位置转换。

本实施例的离心浇铸生产线的离心浇铸过程如下：

一、通过抓取机械手2将进料线1端部工位的制动鼓外壳水平运送至靠近三工位加热装置3的上料工位311处，三工位加热装置3运行至上料程序，以机械手2抓取制动鼓外壳并放置在三工位加热装置3的上料工位311处的工件运送装置321上固定定位。

二、在三工位加热装置3中进过三次升降和三次转动的操作，制动鼓外壳加热到预定的温度，且运行至加热和下料工位313时，再以机械手2抓取制动鼓外壳，运送至十工位离心浇铸机6的上料浇铸工位66上的单体离心浇铸机组上锁紧。

三、在十工位离心浇铸机的上料浇铸工位66锁紧制动鼓外壳后，开始进行十工位的运转，经过翻转、离心浇铸、离心降温后以机械手7卸料至出料输送装置上，进入下一轮工序。

本发明的上述生产线，可以提高单位时间的产能，大量降低设备成本，有效保证产品质量。

Claims (12)

1.一种双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：包括制动鼓外壳加热装置、离心浇铸机、铁水给料装置、上料机械手、下料机械手；所述制动鼓外壳加热装置为多工位旋转式加热装置，至少设置一加热工位；所述离心浇铸机为多工位旋转式离心浇铸机，设置多组具有翻转功能的单体离心浇铸机组，至少设置一浇铸工位；所述铁水给料装置对应设置在离心浇铸机的浇铸工位处；上料机械手和下料机械手吊装在加热装置、离心浇铸机的上方；工件在生产线运行顺序为进料线、上料机械手、加热装置、上料机械手、离心浇铸机、下料机械手、出料线；

所述制动鼓外壳加热装置设置三个工位及三组工件运送装置；三个工位为上料工位、预热工位和加热工位，同平面、同心、等径、等弧度设置在一固定盘上；所述预热工位设置预热线圈，加热工位设置加热线圈，所述加热工位兼做下料工位；所述工件运送装置为同平面、同心、等径、等弧度设置在一旋转盘上；所述工件运送装置设置自转装置和工件定位机构，工件预热或加热时工件运送装置带动工件自转；所述固定盘与旋转盘上下同轴线水平平行设置，旋转盘设置旋转装置和升降装置；所述旋转盘通过旋转实现工件运送装置交替循环的垂直对应于上料工位、预热工位和加热工位；所述旋转盘通过升降装置实现工件运送装置交替循环的定位于上料工位、预热工位和加热工位处；

所述单体离心浇铸机组设置有工件锁紧夹具和离心旋转机构，工件锁紧夹具设置在离心旋转机构；单体离心浇铸机组还设置有翻转机构，翻转机构包括翻转齿轮、翻转主轴、液压缸和偏心齿轮，翻转齿轮固定设置在单体离心浇铸机组的中间部位，翻转齿轮设置在翻转主轴上，翻转主轴转动的设置在离心浇铸机组支架上，单体离心浇铸机组支架固定设置在旋转大盘上；液压缸的一端铰接在离心浇铸机组固定支架上，另一端铰接在偏心齿轮上，该铰接点为悬浮点，偏心齿轮的另一端铰接到离心浇铸机组固定支架上，偏心齿轮与翻转齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述多工位旋转式加热装置设置上料工位和下料工位，多工位离心浇铸机设置上料浇铸工位，所述进料线具有下料端工位，所述上料机械手吊装在多工位加热装置上料工位和下料工位及制动鼓离心浇铸机浇铸工位和进料线下料端工位上方，以单一机械手在四个工位之间往复移动抓取操作。

3.根据权利要求2所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述上料机械手包括抓取机械手和吊轨，抓取机械手设置在吊轨上并往复移动；所述吊轨为直线型吊轨，所述进料线下料端工位、加热装置上料工位、加热装置下料工位、离心浇铸机上料浇铸工位呈直线排列。

4.根据权利要求1-3任何一项所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述下料机械手设置吊轨和抓取机械手，设置在多工位离心浇铸机的下料工位和出料线上料端工位上方；所述吊轨设置旋转摆动装置。

5.根据权利要求1所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述离心浇铸机为多工位离心浇铸机，设置有至少五组单体离心浇铸机组的旋转大盘，所述单体离心浇铸机组在旋转大盘上呈环形、等弧度、等径排列，所述单体离心浇铸机组设置翻转机构，通过翻转机构进行立式和卧式的状态转换。

6.根据权利要求5所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述离心浇铸机设置与单体离心浇铸机组数量对应的工位；所述工位为旋转大盘对应的固定区域，不随旋转大盘变化，至少包括有上料浇铸工位、离心降温工位、卸料工位、离心清洁工位和上料准备工位；以浇铸过程所在工位定义为一号工位，依次顺时针排列为二号工位、三号工位至N号工位；所述每一单体离心浇铸机组随旋转大盘的旋转依次交替的位于一号工位至N号工位。

7.根据权利要求6所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述离心浇铸机设置十组相同的单体离心浇铸机组，每一单体离心浇铸机组可进行立式和卧式的状态转换；所述工位数量为十个。

8.根据权利要求7所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述工位中一号工位设定为上料浇铸工位，二号工位到六号工位为离心降温工位，七号工位或者八号工位为卸料工位，九号工位为离心清洁工位，十号工位为上料准备工位。

9.根据权利要求1-3、5-8任何一项所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述单体离心浇铸机组设置工件锁紧夹具、离心旋转机构和状态转换机构，所述每一单体离心浇注机组设置独立的控制系统。

10.根据权利要求1-3、5-8任何一项所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述铁水给料装置包括铁水浇包、翻转装置及移动装置；所述铁水浇包设置在翻转装置上；所述翻转装置设置在移动装置上，所述移动装置至少具有直线往复移动机构，设置在一水平轨道上并沿水平轨道移动；所述直线往复移动机构与翻转装置之间设置有铁水计量装置。

11.根据权利要求10所述的双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：所述移动装置具有直线往复移动机构和旋转往复摆动机构；所述翻转装置装设在旋转往复摆动机构上；所述旋转往复摆动机构设置在直线往复移动机构上；所述水平轨道为吊装轨道；所述铁水计量装置设置在翻转装置与旋转往复摆动机构之间。

12.一种双金属制动鼓离心浇铸生产线，其特征在于：包括制动鼓外壳加热装置、离心浇铸机、铁水给料装置、上料机械手、下料机械手；所述制动鼓外壳加热装置为多工位旋转式加热装置，至少设置一加热工位；所述离心浇铸机为多工位旋转式离心浇铸机，设置多组具有翻转功能的单体离心浇铸机组，至少设置一浇铸工位；所述铁水给料装置对应设置在离心浇铸机的浇铸工位处；上料机械手和下料机械手吊装在加热装置、离心浇铸机的上方；工件在生产线运行顺序为进料线、上料机械手、加热装置、上料机械手、离心浇铸机、下料机械手、出料线；

所述制动鼓外壳加热装置设置三个工位及三组工件运送装置；三个工位为上料工位、预热工位和加热工位，同平面、同心、等径、等弧度设置在一固定盘上；所述预热工位设置预热线圈，加热工位设置加热线圈，所述加热工位兼做下料工位；所述工件运送装置为同平面、同心、等径、等弧度设置在一旋转盘上；所述工件运送装置设置自转装置和工件定位机构，工件预热或加热时工件运送装置带动工件自转；所述固定盘与旋转盘上下同轴线水平平行设置，旋转盘设置旋转装置；所述每一工件运送装置设置升降装置；所述旋转盘通过旋转实现工件运送装置交替循环的垂直对应于上料工位、预热工位和加热工位；所述工件运送装置的升降装置实现工件运送装置交替循环的定位于上料工位、预热工位和加热工位处；

所述单体离心浇铸机组设置有工件锁紧夹具和离心旋转机构，工件锁紧夹具设置在离心旋转机构；单体离心浇铸机组还设置有翻转机构，翻转机构包括翻转齿轮、翻转主轴、液压缸和偏心齿轮，翻转齿轮固定设置在单体离心浇铸机组的中间部位，翻转齿轮设置在翻转主轴上，翻转主轴转动的设置在离心浇铸机组支架上，单体离心浇铸机组支架固定设置在旋转大盘上；液压缸的一端铰接在离心浇铸机组固定支架上，另一端铰接在偏心齿轮上，该铰接点为悬浮点，偏心齿轮的另一端铰接到离心浇铸机组固定支架上，偏心齿轮与翻转齿轮啮合。

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