CN100562385C - 直线铸型机用合金自动浇注装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线铸型机用合金自动浇注装置，包括熔体箱和设置于所述熔体箱底部并与所述熔体箱内腔连通的一根或多根浇注管，还包括一主控制器以及一设置在所述熔体箱顶部的气缸，所述的气缸的活塞杆与一带塞头的塞杆连接，所述塞杆延伸至所述浇注管的入口起到开闭浇注管的作用，所述的气缸通过一受所述主控制器控制的电磁阀与气源接通。本发明主要用于铅钙合金等熔体的浇注，能最大限度的减少合金熔体在浇注过程中的氧化，保障了浇注产品成分的合格，提高了浇注精度，而且自动化程度高，浇注效率高，节能降耗。

Description

直线铸型机用合金自动浇注装置

技术领域

本发明属于机电一体化领域，涉及一种直线铸型机用合金自动浇注装置。

背景技术

目前的铅钙合金浇铸采用人工方式，这种生产方式存在人工劳动强度大、不安全、生产成本较高的问题。在此背景下，有些企业尝试采用自动化程度较高的直线铸型机生产铅钙合金，但由于在生产过程中，合金熔体因不能精确定量控制造成熔体回流，从而合金成分氧化严重，导致铸锭成分不合格。因此，要实现铅钙合金在直线铸型机上的生产，必须解决一项关键技术——使合金低氧化的自动浇注技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种直线铸型机用合金自动浇注装置以防止熔体回流、避免合金熔体过度氧化以及提高浇注效率。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种直线铸型机用合金自动浇注装置，包括熔体箱和设置于所述熔体箱底部并与所述熔体箱内腔连通的浇注管，其特征在于：还包括一主控制器以及一设置在所述熔体箱顶部的气缸，所述的气缸活塞杆连接一用于控制所述浇注管开闭的带塞头的塞杆，所述塞杆延伸至所述浇注管的入口，所述的气缸通过一受所述主控制器控制的电磁阀与气源接通；所述熔体箱顶部设置有一根一端连接有熔体泵、另一端延伸至所述熔体箱内腔的补液管；所述的直线铸型机用合金自动浇注装置还包括一恒液位控制机构，所述的恒液位控制机构包括一浮球、一安装于所述熔体箱上方的拉线式位移传感器、一变频控制器以及一用于驱动所述熔体泵的熔体泵电机，所述浮球浮动于所述熔体箱的熔体液面并与所述拉线式位移传感器的拉线连接；所述的拉线式位移传感器获取的位移信号输出到所述的变频控制器，所述的变频控制器输出一定频率的电压驱动所述的熔体泵电机。

该直线铸型机用合金自动浇注装置还包括一连接所述熔体箱的驱动机构，所述驱动机构为1)电机和减速器机构、2)气动机构或3)液压驱动机构。用以实现熔体箱的旋转式往复运动或直线式往复运动。

直线铸型机用合金自动浇注装置包括的所述电磁阀、气缸和浇注管结构为多组，每一个所述的气缸活塞杆通过与其相连的塞杆延伸至一个所述浇注管的入口，每一个所述的气缸通过一所述的电磁阀与气路接通，每一个所述的电磁阀的开启和关闭均受所述的主控制器控制。

直线铸型机用合金自动浇注装置还包括一安装于所述熔体箱底部并与所述熔体箱内腔连通的排液管以及一安装于所述熔体箱顶部并垂直伸入所述熔体箱内腔的排液机构；所述的排液机构包括手柄、排液塞杆、轴套、定位螺母，所述排液塞杆套装在所述轴套上一端延伸至所述排液管的入口，另一端连接所述手柄，所述定位螺母外周固定在所述轴套内，中心螺孔旋装在所述排液塞杆上。

另外的改进，直线铸型机用合金自动浇注装置包括的主控制器还包括一个连接用于检测所述浇注管与铸模相对位置的传感器输入端口。

具体的，直线铸型机用合金自动浇注装置的主控制器为PLC或单片机或DSP或FPGA或CPLD或ARM控制器之一。

所述的主控制器用于控制所述电磁阀的开闭以及电磁阀的开启时间，从而控制浇注管对铸模的浇注量；还用于控制驱动机构的动作以控制熔体箱的旋转角速度，使得浇注管的平移速度与直线铸型机铸模速度同步，以保障浇注的完成。用于熔体箱旋转的驱动机构包括一电机以及一与该电机传动连接的减速机，所述的减速机输出轴驱动熔体箱旋转。具体为：变频电机为动力源，通过减速器减速，带动连接熔体箱底部的传动轴转动，传动轴带动熔体箱旋转。

也可以采用平移驱动机构控制熔体箱直线往复运动，具体可用三种形式实现：(1)电机和减速器机构(“电机+减速器”)、(2)气动机构和(3)液压驱动机构。

对于“电机+减速器”机构，其原理是：电机驱动一个末级为齿轮/齿条传动的减速器，使电机的旋转运动减速并转化为直线运动，减速器的齿条轴与浇注系统连接，从而驱动浇注系统直线往复运动。

气动机构、液压驱动机构的驱动原理是：将气缸或液压缸固定，其活塞杆一端与熔体箱相连，活塞杆在气动机构或液压驱动机构驱动下实现熔体箱(浇注装置)直线往复运动。

主控制器通过对电机或气动系统电磁阀或液压系统电磁阀的控制，可以实现浇注系统与铸型机铸模的同步及快速返回运动。所述的恒液位控制机构用于控制熔体箱内部液位的恒定，该机构中包含的浮球、安装于所述熔体箱上方的拉线式位移传感器用于液位检测，带控制器的变频器根据该液位检测信号以及预设的液位值以及控制策略输出一定频率的电压给熔体泵电机，熔体泵电机驱动与所述补液管连通的熔体泵向所述熔体箱泵入熔体，从而实现熔体箱内部液位的动态恒定。所述的气缸和浇注管结构为多组，一般为2~8组，用于同时对多个铸模进行浇注以提高生产效率。安装于所述熔体箱底部并连通该熔体箱内腔的排液管以及安装于熔体箱顶部的排液机构，其共同配合动作，用于排出在浇注完成之后熔体箱中还未排尽的熔体。如果拉线式位移传感器出现故障，可以通过液位报警传感器来控制熔体箱内熔体的最高液位。该液位报警传感器为一个接近开关，在浮球和拉线式位置传感器之间连接有一个浮球拉杆，当该浮球拉杆与该液位报警传感器接近到一定程度时，则输出报警信号到变频控制器。用于检测浇注管与铸模是否对齐的位置传感器安装于直线铸型机上，其检测的信号输出到主控制器中，以保障浇注管与铸模可靠对齐。该浇注装置的控制系统可以是基于PLC、单片机、工业控制计算机等技术建立。

本发明的浇注装置对所有含易氧化元素的合金均适用。如含钙合金、含锶合金等。

本发明的有益效果有：

(1)提高浇注质量。采用一体、封闭式旋转浇注小车和恒液位控制技术，减少了熔体与空气的接触，避免了熔体回流，最大限度的减少了合金熔体在浇注过程中的氧化，保障了浇注产品成分的合格，由此实现了铅钙等合金在直线铸型机上的生产；采用主控制器控制进行精确定量浇注，提高了浇注精度。

(2)提高浇注效率。该浇注装置可同时浇注多个锭模，为生产效率进一步提高提供条件。

(3)实现浇注自动化。采用主控制器对浇注装置进行控制，控制变频电机实现熔体箱的旋转或平移，控制气缸阀门的开闭和开启时间，实现对铸模的浇注的精确流量控制，而且有恒液位控制机构保障熔体箱液位恒定，无需人工干预，实现了整个浇注过程的自动化。

(4)节能降耗。避免了原有熔体的回流损失的热量，避免了电机空转消耗的热量，因此在保证浇注质量的前提下实现节能降耗。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图；

图2为本发明实施例1的浇注装置与铸型机配合工作示意图；

图3为本发明实施例1的恒液位控制机构的原理示意图；

图4为本发明排液机构的结构示意图；

图5为本发明实施例1的主控制器连接关系示意图；

图6为本发明实施例2的驱动机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明所采用的一种直线铸型机用合金自动浇注装置为图2所示的浇注小车17，该浇注小车17放置于支撑平台12上，涉及的用于浇注的合金熔体为铅钙合金熔体。该浇注小车17采用1.1kw变频电机15驱动，通过斜齿-螺旋锥齿减速器14减速，带动传动轴13转动，传动轴13带动熔体箱2旋转，通过变频器调节变频电机15的转速，从而控制熔体箱2在旋转时浇注管1的平移速度(即浇注管1的角速度在铸模运动方向上的速度分量)与直线铸型机16铸模速度保持同步，以保障浇注的完成；用于检测浇注管与铸模对齐的位置传感器安装在铸型机16或铸模上，其传感器的输出端连接主控制器PLC的一个输入端，当位置传感器检测到浇注管1的浇注口与直线铸型机16铸模对应(对齐)时，通过PLC系统启动浇注小车17、同时开启气缸3进行浇注直到达到规定锭重，浇注完成后延时跟踪一段时间，保证浇注管1中熔体流尽，之后返回起点，等待下一次启动信号。浇注小车17设计有4个浇注管1，可以同时对直线铸型机16上的4个铸模进行浇注，铸锭的重量是通过控制4个气缸3的开启时间实现的，4个气缸3的开启时间通过与控制系统连接的触摸屏可在线单独调节，由此可在各流道流量变化时保障各浇注锭重达到标准重量。

为了降低铅钙合金在浇注过程中的氧化、并保障浇注流量稳定，设计了熔体箱恒液位控制机构，该控制机构的结构示意图如图1所示，其检测与控制过程如图3所示。一拉线式位移传感器6与放置在熔体箱2中的浮球机构(包括浮球9和浮球连杆8)连接，检测熔体箱2中液位的变化，拉线式位移传感器6检测到的液位数据(对应一个电压信号)送入变频控制器中，与该变频控制器预先设定的液位值对应的电压值进行比较，其差值作为该变频控制器的输入量，该变频控制器根据一定的控制策略(如PID控制、模糊控制等控制策略)输出具有该频率的电压信号驱动熔体泵电机，从而通过补液管4泵入一定的熔体到熔体箱2，实现液位的恒定，使熔体不回流到冶金锅，降低合金氧化。如果拉线式位移传感器6出现故障，可以通过连接PLC主控制器的液位报警传感器7来控制熔体箱2内熔体的最高液位。该液位报警传感器7为接近开关，当浮球拉杆8接近该开关，则输出一个报警信号到变频控制器，变频控制器根据该报警信号可以停止熔体泵电机运行或者降低熔体泵电机的转速，以控制熔体箱2的液位降低到最高液位以下。

浇注机构部分的结构与原理：熔体箱2的内腔与浇注管1相通，为了控制熔体的浇注，通过一个气缸活塞杆20开/闭浇注管1的入口，通过控制气缸3活塞的上下运动来控制熔体浇注的时间，从而达到控制浇注量的目的。如图5所示，气缸3由气源(即压力起源)驱动，活塞杆20在气动系统驱动下作上下运动。与气缸3相连的气路中安装有一电磁阀，此电磁阀用于打开或关闭与气缸相连的气路，由此控制气缸的活塞杆20作上下运动。而电磁阀的开/关是由主控制器PLC控制的，包括开/关的时间长短均由主控制器PLC确定(时间长短事先通过人工主控制器PLC中进行设定)。

排液机构部分的结构与原理：在浇注完成之后，如果熔体箱2的熔体还未排尽，可以将剩余熔体通过控制排液机构从排液管11排出。如图1和图4，排液管11与熔体箱2底部焊接，且与熔体箱2内腔连通，排液机构包括手柄5、排液塞杆10、轴套19、定位螺母18，所述排液塞杆10套装在所述轴套19上，一端延伸至所述排液管11的入口，另一端连接所述手柄5，所述定位螺母18外周固定在所述轴套19内，中心螺孔旋装在所述排液塞杆10上。排液的具体过程为：人工旋动手柄4、排液塞杆10随着一起旋转，在螺母18的配合下即可实现塞杆的向上(或下)运动，从而打开或关闭排液管11入口以实现排液控制。排液塞杆10与排液管11的入口配合，在浇注装置工作时排液塞杆10塞紧排液管11的入口，不排液；需要排液时，旋动排液机构的手柄5，排液塞杆10抬起，排液管11放流。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别在于熔体箱底部的传动机构，实施例2中，熔体箱2底部的传动机构用于熔体箱2在与铸型机16运行方向平行的直线方向上作往复的平移运动，并且其平移与该铸型机16铸模移动保持同步。如图6，该传动机构主要包括：电机21、联轴器22、带齿轮/齿条机构的减速器23、与浇注小车17连接的齿条轴24等，具体工作原理是：电机21驱动一带齿轮/齿条机构的减速器23，减速器23完成减速并将旋转运动转化为直线运动，通过减速器的齿条轴24带动浇注小车作直线往复运动，通过主控制系统对电机21的控制，可实现浇注小车17与铸型机16铸模的同步运动和快速返回。

Claims (6)

1、一种直线铸型机用合金自动浇注装置，包括熔体箱和设置于所述熔体箱底部并与所述熔体箱内腔连通的浇注管，其特征在于：还包括一主控制器以及一设置在所述熔体箱顶部的气缸，所述的气缸活塞杆连接一用于控制所述浇注管开闭的带塞头的塞杆，所述塞杆延伸至所述浇注管的入口，所述的气缸通过一受所述主控制器控制的电磁阀与气源接通；所述熔体箱顶部设置有一根一端连接有熔体泵、另一端延伸至所述熔体箱内腔的补液管；所述的直线铸型机用合金自动浇注装置还包括一恒液位控制机构，所述的恒液位控制机构包括一浮球、一安装于所述熔体箱上方的拉线式位移传感器、一变频控制器以及一用于驱动所述熔体泵的熔体泵电机，所述浮球浮动于所述熔体箱的熔体液面并与所述拉线式位移传感器的拉线连接；所述的拉线式位移传感器获取的位移信号输出到所述的变频控制器，所述的变频控制器输出一定频率的电压驱动所述的熔体泵电机。

2、如权利要求1所述的一种直线铸型机用合金自动浇注装置，其特征在于：还包括一连接所述熔体箱的驱动机构，所述驱动机构为1)电机和减速器机构、2)气动机构或3)液压驱动机构。

3、如权利要求1所述的一种直线铸型机用合金自动浇注装置，其特征在于：所述的电磁阀、气缸和浇注管结构为多组，每一个所述的气缸活塞杆通过所连接的塞杆延伸至一个所述浇注管的入口，每一个所述的气缸通过一所述的电磁阀与气路接通，每一个所述的电磁阀的开启和关闭均受所述的主控制器控制。

4、如权利要求1所述的一种直线铸型机用合金自动浇注装置，其特征在于：还包括一安装于所述熔体箱底部并与所述熔体箱内腔连通的排液管以及一安装于所述熔体箱顶部并垂直伸入所述熔体箱内腔的排液机构；所述的排液机构包括手柄、排液塞杆、轴套、定位螺母，所述排液塞杆套装在所述轴套上一端延伸至所述排液管的入口，另一端连接所述手柄，所述定位螺母外周固定在所述轴套内，中心螺孔旋装在所述排液塞杆上。

5、如权利要求1所述的一种直线铸型机用合金自动浇注装置，其特征在于：所述的主控制器还包括一个连接用于检测所述浇注管与铸模相对位置的传感器输入端口。

6、如权利要求1至5之一所述的一种直线铸型机用合金自动浇注装置，其特征在于：所述的主控制器为PLC或单片机或DSP或FPGA或CPLD或ARM控制器之一。

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