铸管承口砂芯无托盘传输、存储与发送生产线的制作方法

1.本发明涉及一种与射芯机和离心机铸管机配套的用于对铸管承口砂芯进行自动取芯、涂敷、码放、传输、烘干、存储与发送的砂芯周转处理生产线，属于铸管生产技术领域。


背景技术：

2.离心铸造球墨铸铁管的品种规格跨度较大，铸管公称直径涉及dn80-1200/dn1100-3000。每浇铸一根铸管就需要消耗相应规格的一个砂芯，随着离心铸管机生产效率的不断提高及生产规模的不断扩大，砂芯需求量在不断提高，大多铸管生产线都配置了三乙胺法冷芯盒射芯机，制芯生产效率已超过离心铸管机的效率。然而射芯机与离心铸管机之间的衔接严重制约着铸管生产效率的提高，同时对铸管质量、运营成本有着很大不良影响。
3.目前的砂芯生产工艺流程为：
4.1.备料至相应料仓(砂、双组份树脂、三乙胺、涂料等)；
5.2.混砂机配制芯砂；
6.3.射芯机射芯；
7.4.三乙胺气体发生器向芯盒内吹胺，砂芯硬化后开模；
8.砂芯射成硬化开模后还需要完成：取芯、上涂料、码放、烘干、入库存储及出库发送至铸管机上芯位等过程，砂芯在这些过程中的周转工耗已远远超过砂芯生产本身的工耗，而且还要产生10％以上的砂芯破损报废。
9.目前，从射芯机芯盒中取芯、上涂料、码放、烘干、入库存储及出库发送均采用托盘或芯框存储、行车吊运传输方式，这种方式要占用大量存芯托盘和存芯框，周转过程中，托盘与芯框的自身周转要占用一多半功耗，同时人工装框还要造成一定比例的砂芯损耗，影响铸管精度。


技术实现要素：

10.本发明针对目前铸管生产中砂芯周转技术装备存在的不足，提供一种可充分提高转运效率，同时可大幅度降低功耗与砂芯损耗的铸管承口砂芯无托盘传输、存储与发送生产线。
11.本发明的铸管承口砂芯无托盘传输、存储与发送生产线，采用以下技术方案：
12.该生产线，包括取芯桁架机器人、烘干链板传输机、入库桁架机器人、储存架、出库桁架机器人、发送升降平台、送芯机器人、砂芯承接链板输送机以及装芯机器人；取芯桁架机器人安装在射芯机与烘干链板传输机之间，烘干链板传输机穿过烘干炉进入砂芯库存区，入库桁架机器人与出库桁架机器人设置在砂芯库存区内，砂芯库存区内设置有储存架，入库桁架机器人与烘干链板传输机衔接，出库桁架机器人与送芯机器人衔接，送芯机器人安装在送芯轨道上运行，发送升降平台设置在送芯轨道下方，送芯轨道与砂芯承接链板传输机衔接，砂芯承接链板传输机设置于铸管机一侧，并与装芯机器人衔接。在装芯机器人和
砂芯承接链板传输机可以设置在铸管机工作平台上。
13.所述取芯桁架机器人实现砂芯的抓取、升降、横向移动、纵向移动与倾翻，取芯桁架机器人的动力末端设置有升降机构和抓取机构，所述升降机构包括升降电机、丝杠、移动座和抓取座，移动座上设置有导向杆，导向杆套装在固定于移动座上的导向套中，导向杆上部连接有驱动电机，导向杆下部与抓取机构连接，抓取机构包括抓取座以及连接在抓取座上的抓取爪，移动座上设置有与丝杠连接的螺母，丝杠与升降电机的转轴连接。所述抓取爪通过摆动轴连接在抓取座上，摆动轴与摆动机构连接，摆动机构可直接采用电机，电机带动摆动轴偏转，抖落多余砂粒等杂物。所述抓取爪上设置有气囊，伸入砂芯内腔后，充气涨开，撑紧砂芯，实现抓取。
14.所述入库桁架机器人的动力末端设置有升降机构和取芯叉，升降机构连接在移动架上，取芯叉固定连接在升降机构上，所述升降机构包括升降架和卷扬机，升降架上设置有升降导轨，升降导轨上设置有升降滑块，升降滑块与移动架连接，卷扬机安装在移动架上，其牵引绳与升降架连接，所述取芯叉安装在升降架上。所述取芯叉为由单根叉密排而成，单根叉之间的间隔与链板输送机中链板的间隔距离一致，单根叉的宽度小于链板间隔。所述移动架上设置有悬浮压板(通过吊绳连接)。所述悬浮压板处于防护笼中，防护笼设置在移动架上。
15.所述储存架是在底撑上焊接密排的格栅而成。
16.上述生产线中的取芯叉中的单根叉、储存架中的格栅以及链板输送机(储存芯链板输送机和砂芯承接链板输送机)中的链板均为密排结构，单根叉及其间隔、格栅及其间隔、链板及其间隔是相互匹配的，取芯叉的各单根叉可以置于储存架中的各格栅之间以及链板输送机的链板之间。
17.整个生产线由plc控制器控制。取芯桁架机器人完成取芯、浸涂、码放及废芯放置四个工序，取芯桁架机器人抓取射芯机开模后射成的砂芯，人工进行检测，无缺陷的砂芯输送到涂料池处，对抓取在取芯桁架机器人上的砂芯浸涂上涂料，完成浸涂后再码放在烘干链板传输机上。码放的砂芯在烘干链板传输机上运行，穿过烘干炉进行烘干。入库桁架机器人将烘干链板传输机上的烘干后的码垛砂芯叉起后存放于砂芯储存库地面上的储存架上，并做品种、时间与位置记忆。出库桁架机器人将所需规格的砂芯从砂芯储存库中取出，放置到发送升降平台上升起，由送芯机器人抓取后放置于砂芯承接链板输送机上，砂芯承接链板输送机将砂芯输送到装芯机器人的取芯位置。装芯机器人抓取砂芯送入铸管机。
18.本发明的生产线设置于射芯机与铸管机之间，用于将射芯机射成开模后砂芯的取出、上涂料、码放、烘干、入库存储及出库发送，采用无托盘传输及存储方式，可充分提高转运效率，同时可大幅度降低功耗与砂芯损耗。通过砂芯传输链板机、存储格栅床与周转搬运叉三者的有机结合，实现了多种规格砂芯的无托盘成批垛传输存储与周转。
附图说明
19.图1是本发明生产线的整体结构示意图。
20.图2是本发明中取芯桁架机器人的结构示意图。
21.图3是本发明中入库桁架机器人的结构示意图。
22.图4是图3的左视图。
23.图5是本发明中储存架的结构示意图，其中(a)是主视图，其中(b)是俯视图，(c)是左视图。
24.其中：1.取芯桁架机器人，2.砂芯，3.支柱，4.烘干链板传输机，5.烘干炉，6.入库桁架机器人，7.储存架，8.出库桁架机器人，9.发送升降平台，10.送芯机器人，11.砂芯承接链板输送机，12.装芯机器人，13.送芯轨道，14.铸管机工作平台，15.出入库桁架；
25.101.升降电机，102.丝杠，103.导向杆，104.螺母，105.移动座，106.抓取座，107.取芯桁架，108.左移减速机，109.右移减速机，110.同步带，111.上连扳，112.抓取爪，113.气囊，114.摆动轴；
26.601.升降架，602.升降导轨，603.卷扬机，604.升降座，605.悬浮压板，606.防护笼，607.取芯叉，608.移动架，609.升降轮，610.牵引绳，611.单根叉，612.纵向移动轮，613.纵向驱动轴，614.纵向轨道；
27.701.底撑，702.格栅。
具体实施方式
28.本发明旨在提出一套成批铸管承口砂芯传输、存储与发送的生产线，设置于射芯机与铸管机之间，用于将射芯机射成开模后砂芯的取出、上涂料、码放、烘干、入库存储及出库发送，其技术方案采用无托盘传输及存储方式，可充分提高转运效率，同时可大幅度降低功耗与砂芯损耗。
29.如图1所示，本发明的铸管承口砂芯无托盘传输、存储与发送的生产线，包括取芯桁架机器人1、烘干链板传输机4、烘干炉5、入库桁架机器人6、储存架7、出库桁架机器人8、发送升降平台9、送芯机器人10、砂芯承接链板输送机11以及装芯机器人12。取芯桁架机器人1设置于射芯机一侧，在取芯桁架107上运行(参见图2)，取芯桁架107架设在支柱3上。取芯桁架107设置于射芯机与烘干链板传输机4之间，烘干链板传输机4穿过烘干炉5，其进料端和出料端分别置于取芯桁架107尾段和出入库桁架15首段的下方。入库桁架机器人6和出库桁架机器人8在出入库桁架15上运行，出入库桁架15处于砂芯库存区中，。送芯机器人10在高架的送芯轨道13上运行，送芯轨道13可安装在厂房立柱内侧。送芯轨道13高于出入库桁架15，砂芯储存库内排布有储存架7。发送升降平台9设置在送芯轨道13首段的下方，送芯轨道13延伸至铸管机工作平台14的上方。砂芯承接链板输送机11和装芯机器人12位于铸管机一侧，可安装在铸管机工作平台14上。
30.整个生产线由plc控制器控制，具体过程如下所述。
31.取芯桁架机器人1设置于射芯机前，负责完成取芯、浸涂、码放及废芯放置四个工序。取芯桁架机器人1抓取射芯机开模后射成的砂芯2(参见图1)，射芯机芯盒开模后由取芯桁架机器人抓取砂芯，人工进行检测，将检测有缺陷的砂芯放置到废芯框中，将检测无缺陷的砂芯输送到涂料池处，对抓取在取芯桁架机器人1上的砂芯2浸涂上涂料，完成浸涂后再码放在烘干链板传输机4上。烘干链板传输机4伸出烘干炉5的进出两侧，码放的砂芯在链板输送机4上运行，穿过烘干炉5进行烘干。入库桁架机器人6将烘干链板传输机4上的烘干后的码垛砂芯叉起后存放于砂芯储存库地面上的储存架7(密排格栅床)上，并做品种、时间与位置记忆。
32.出库桁架机器人8在得到铸管机指令后，自动将所需规格的砂芯按所需数量从库
存砂芯中成批垛取出，放置到发送升降平台9上，然后发送升降平台9升起到预定高度，高架轨道上的送芯机器人10将发送升降平台9上的码垛砂芯进一步提升到预定高度后向发出指令的铸管机移动，传输到位缓停后，送芯机器人10自动下降，将砂芯放置于铸管机一侧的砂芯承接链板输送机11上，然后返回，启动砂芯承接链板输送机11将砂芯输送到装芯机器人12的取芯位置。装芯机器人12抓取砂芯送入铸管机。
33.以下详细叙述各部分的结构及功能。
34.取芯桁架机器人1在取芯桁架107上运行。采用现有桁架机器人的纵向移动机构和横向移动机构。取芯桁架机器人1的动力末端设置有升降机构和抓取爪。
35.升降机构采用丝杠螺母副的结构，包括升降电机101、丝杠102、移动座105和抓取座10，移动座105连接在取芯桁架107上，移动座105上设置有两根导向杆103，导向杆103套装在固定于移动座105上的导向套中，可在导向套中移动，两根导向杆103的上部通过上连扳111连接在一起，两根导向杆103的下部与抓取座106连接，抓取座106上设置有抓取爪112，抓取爪112通过摆动轴114连接在抓取座106上，抓取爪112上设置有气囊113，摆动轴114与摆动机构连接，摆动机构可直接采用电机。气囊113伸入砂芯内腔后，充气涨开，撑紧砂芯，电机带动摆动轴114偏转，抖落多余砂粒等杂物。移动座105上还设置有螺母104，丝杠102上端连接在升降电机101的转轴上并与螺母104通过螺纹连接，升降电机101安装在上连扳111上。升降电机101带动丝杠102转动，通过丝杠102与螺母104的传动使得丝杠102升降(螺母104固定不动)，升降电机101和两根导向杆103跟随丝杠102一起移动，丝杠102由两根导向杆103带动升降。
36.桁架机器人的横向移动机构参照图2，包括左移减速机108、右移减速机109和传动机构，左移减速机108和右移减速机109分别安装在取芯桁架107的两端，传动机构采用同步带传动，左移减速机108和右移减速机109的动力输出端均安装有同步带轮110，两个同步带轮110之间连接同步带，移动座105与同步带连接，左移减速机108或右移减速机109带动同步带运转，同步带带动移动座105在取芯桁架107上移动。纵向移动机构不再赘述。
37.烘干链板传输机4为现有技术，采用密封式链板输送机，步进式输送，用于将其上的码放砂芯向前输送至预定位置。
38.烘干炉5为现有技术，采用隧道式烘干炉，链板输送机4穿过隧道式烘干炉，一边向前输送一边烘干。
39.入库桁架机器人6采用现有桁架机器人的纵横运行机构，入库桁架机器人6采用现有桁架机器人的纵横运行机构，
40.在动力末端设置升降机构和取芯叉607，结构如图3和图4所示，升降机构安装在移动架608上，取芯叉607固定连接在升降机构上，升降机构连接在移动架608上。
41.移动架608采用现有桁架机器人的纵横移动机构在出入库桁架15上运行，具体是通过纵向驱动轴613安装有纵向移动轮612，纵向移动轮612安装在纵向驱动轴613上，纵向驱动轴613由纵向驱动电机(图中未画出)驱动运转，使移动架608在纵向轨道614上纵向移动。纵向轨道614上通过横向驱动轴安装有横向移动轮，横向移动轮安装在入库轨道15上(横向驱动轴和横向移动轮未画出)，横向驱动轴由横向驱动电机(图中未画出)驱动运转，使纵向轨道614在入库轨道15上横向移动。这样就实现了移动架608的纵向和横向移动，也就是实现了取芯叉607的纵向和横向移动。
42.升降机构包括升降架601和卷扬机603，升降架601呈门型结构，其上设置有升降导轨602，升降导轨602上设置有升降滑块604，升降滑块604与移动架608连接。升降架601上安装有升降轮609，卷扬机603安装在移动架608上，其牵引绳610与升降轮609连接，卷扬机603跟随移动架608移动，卷扬机603通过其牵引绳610带动升降架601升降。
43.取芯叉607安装在升降架601的下部。取芯叉607为密排结构，可适应dn80-1200全部规格的砂芯转运，取芯叉607中单根叉611之间的间隔与链板输送机中链板的间隔距离一致，单根叉611的宽度小于链板间隔10毫米，取芯叉607运行停止位置度小于5毫米，可确保插入链板间隔范围之内。
44.移动架608上设置有处于取芯叉607正上方的防护笼606，防护笼606内设置有悬浮压板605(通过吊绳连接在防护笼606顶部)。
45.入库桁架机器人6的运行过程如下所述。
46.通过移动架608的纵向和横向运动移动至烘干链板传输机4的上方，通过卷扬机603使取芯叉607下降，取芯叉607插入烘干链板传输机4中，取芯叉607的单根叉611处于链板输送机4中两链板间的空格中，当码放砂芯输送至取芯叉607上方时，通过卷扬机603使取芯叉607上升，码放砂芯由取芯叉607带动一起上升。码放砂芯升至预定高度后将悬浮压板605托起，上升的码放砂芯完全处于防护笼606中后，移动架608在入库轨道15上移动至储存位置上方，然后通过卷扬机603使取芯叉607下降，将码放砂芯置于储存架7上。输送过程中悬浮压板605压在码放砂芯上以及处于防护笼606中，可有效防止码放砂芯在转运过程中散垛。
47.码放砂芯置于储存架7上后，通过移动架608在纵向轨道614上的运动使取芯叉607退出储存架7，在卷扬机603带动下升起，再移动至烘干链板传输机4的上方进入下一次运行。
48.储存架7用于储存码放的砂芯，其结构如图5所示，是在底撑701上焊接密排的格栅702而成,由预定尺寸的c型钢排列组装而成，为密排格栅结构。格栅702的间隔及断面尺寸与取芯叉607匹配。
49.出库桁架机器人8与入库桁架机器人6一样在出入库轨道15上运行，用于将储存架7上储存的码放砂芯取出使用，进行铸管。出库桁架机器人8的结构与入库桁架机器人6是一样的，其取出码放砂芯的过程参见入库桁架机器人6。
50.发送升降平台9为现有技术，可采用液压发送升降平台，用于承接出库桁架机器人8抓取的码放砂芯，并将码放砂芯升起至。当需要改变砂芯输送方向时，可采用升降旋转平台。
51.送芯机器人10在高架的送芯轨道13上运行，用于将发送升降平台9上的码放砂芯输送至砂芯承接链板输送机11上。送芯机器人10的动力末端设置有与入库桁架机器人6一样的结构的移动架、升降机构和取芯叉，送芯机器人10只是在送芯轨道13上往复运行，移动架的移动方式与现有桁架机器人一样。
52.砂芯承接链板输送机11安装在铸管机工作平台14上，为现有技术，采用密封式链板输送机，用于承接送芯机器人10送来的码放砂芯，并输送至装芯机器人12处。
53.装芯机器人12采用现有通用的抓取机器人，用于抓取砂芯承接链板输送机11输送过来的砂芯，并送至铸管机的上芯工位。采用与取芯桁架机器人1中一样的抓取座106和抓
取爪。
54.取芯桁架机器人1抓取砂芯2后并完成浸涂，然后码放于烘干链板传输机4上，启动烘干链板传输机4将垛好的码放砂芯移入烘干炉4，烘干后的砂芯出炉后由入库桁架机器人6完成入库储存。砂芯使用时，由出库桁架机器人8出库，送芯机器人10完成将成批砂芯发送至离心铸管机，最后由装芯机器人12送至铸管机的上芯工位。
55.上述生产线通过密排取芯叉607、链板输送机(储存芯链板输送机4和砂芯承接链板输送机11)与密排格栅结构的储存架7三者有机结合，再配套结构一致的入库桁架机器人6、出库桁架机器人8和送芯机器人10，便可适于从小到大各种规格砂芯的成批垛周转传输存储与发送。实现了多种规格砂芯的无托盘成批垛传输存储与周转。