CN101932397B - 控制自动浇注设备的方法以及用于该方法的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制自动浇注设备的方法并且还提供了用于该方法的系统，所述自动浇注设备能够按期望的顺序浇注熔化金属。该控制自动浇注设备的方法包括通过三个伺服电动机浇注熔化金属，该三个伺服电动机分别由PLC驱动和控制并且起到使浇包倾斜、升起以及前后移动的作用，其特征在于，该方法包括：通过由PLC给出的指令连续地驱动伺服电动机来将熔化金属从浇包浇注到模具中，同时通过测量重量的装置来测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量，以及通过PLC来计算浇包中的熔化金属的重量的改变，并且，该方法包括当加速力作用在浇包上时不考虑通过测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量的装置所获得的测量结果而进行熔化金属的浇注。

Description

控制自动浇注设备的方法以及用于该方法的系统

技术领域

本发明涉及一种控制自动浇注设备的方法以及一种用于该方法的系统。更具体地，涉及控制自动浇注设备的方法，其中，通过在PLC的控制下驱动的三个伺服电动机按顺序执行浇注熔化金属的操作，并且其中，伺服电动机起到使浇包倾斜、提升以及相对于模具前后移动的作用。本发明还涉及用于该方法的系统。

背景技术

在现有技术领域中，一类通过倾斜浇包浇注熔化金属的典型传统的自动浇注设备为如下的设备，包括：

倾斜浇包的驱动装置；

检测浇包部分的重量的装置，该浇包部分包括浇包和浇包中的熔化金属；以及

通过驱动装置控制浇包的倾斜角度的装置，首先，通过基于从检测重量的装置获得的数据来计算金属的流速，并且然后，通过控制流速使其达到预定值，

其中，通过将熔化金属的浇注速度保持在预定值并且无需使用任何特殊的浇包，可以执行金属的浇注使其对应于在模具侧预定的模制的速度(日本专利申请公开文献No.H04-46665)。

(专利文献：日本专利申请公开文献No.H04-46665)。

发明内容

利用上述自动浇注设备执行驱动装置的控制驱动的试验，以观察如果通过由具有预先安装程序——该程序控制浇注操作——的微型计算机对其进行控制，是否能够按期望的顺序执行将熔化金属从浇包浇注到模具中。

然而，利用如上所述的传统的自动浇注设备具有如下问题：1)如果浇包以加速度移动，则因为由于浇包得到的加速度而导致的附加力，所以检测浇包部分总重重量——包括浇包中的熔化金属的重量——的装置无法测量浇注的熔化金属的准确量，以及2)然后，传统的自动浇注设备无法按期望的顺序浇注。这是因为附加力将会作用在检测浇包部分——包括浇包和浇包中的熔化金属——的重量的装置上。

为了解决以上问题，本发明旨在提供一种控制自动浇注设备的方法以及一种用于该方法的系统，其中，自动浇注设备按期望的顺序将熔化金属浇注到模具中。

为了实现上述目的，本发明的控制自动浇注设备的方法包括通过三个伺服电动机浇注熔化金属，该三个伺服电动机分别由PLC驱动和控制并且起到使浇包倾斜、提升以及相对于模具前后移动的作用，其特征在于，该方法包括：通过由PLC给出的指令连续地驱动伺服电动机来将熔化金属从浇包浇注到模具中，同时通过测量重量的装置来测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量，以及通过PLC来计算浇包中的熔化金属的重量的改变，并且，该方法包括当加速力作用在浇包上时不考虑通过测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量的装置所获得的测量结果而进行熔化金属的浇注。

另外，为了实现上述目的，本发明的控制自动浇注设备的方法包括在PLC的控制下分别驱动三个伺服电动机，使浇包相对于模具前后移动并通过第一倾卸台和第二倾卸台倾斜，以及按顺序浇注熔化金属，其特征在于，该方法包括：通过由PLC给出的指令连续地驱动伺服电动机来将熔化金属从浇包浇注到模具中，同时通过测量重量的装置来测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量，以及通过PLC来计算浇包中的熔化金属的重量的改变，并且，该方法包括当加速力作用在浇包上时不考虑通过测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量的装置所获得的测量结果而进行熔化金属的浇注。

本发明的效果

因此，本发明的控制自动浇注设备的方法具有极佳的实际效果，例如，由此能够按期望的顺序将熔化金属浇注到模具中的效果。这是因为，如从上述的说明中清楚地看到，通过采用本发明的方法，当加速力作用在浇包上时，自动浇注设备可以连续地浇注熔化金属，而不考虑通过测量重量的装置所获得的测量结果，并且，因此操作不受由浇包的加速所导致的附加力的影响。该方法包括通过由PLC给出的指令连续地驱动三个伺服电动机来将熔化金属从浇包浇注到模具中，同时，通过测量重量的装置来测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量，以及通过PLC来计算浇包中的熔化金属的重量的改变。

措辞“当加速力作用在浇包上时”指的是时间段(a)和(b)的总和，时间段(a)为其中，当浇包开始在正方向上倾斜时或者当基于通过测量重量的装置测量的结果来改变驱动伺服电动机的指令时，伺服电动机产生加速，时间段(b)为载荷传感器放大器的响应中的延迟。

具体实施方式

实施例1

下面基于附图详细地描述本发明的自动浇注设备的一个实施方式。

如图1所示，本发明的自动浇注设备A包括：

浇包1；

支撑轴2，该支撑轴2在浇包的重心处支撑浇包；

具有减速器的第一伺服电动机(未图示)，所述伺服电动机通过滑轮和滚子链将转矩提供给该支撑轴2；

提升框架3，该提升框架3在横向上呈T形并且在其端部处具有支撑轴2；

车辆5，该车辆5支承提升框架3，所述框架3能够通过支撑柱4上下移动；

附接于提升框架3的滚珠丝杠机构(未图示)，所述机构提升和降低提升框架3；

第二伺服电动机(未图示)，该第二伺服电动机通过包括两个皮带轮和皮带的传动装置连接于滚珠丝杠机构的螺纹螺杆；

设置用于车辆5并设置在地上的齿条齿轮机构(未图示)，所述机构通过在正反方向上转动车辆5的齿轮来移动车辆5；

具有减速器的第三伺服电动机(未图示)，所述伺服电动机在正反方向上转动齿轮；

第一记录装置，该第一记录装置记录由浇包1进行浇注的操作的顺序，该浇包1通过在PLC控制下的三个伺服电动机的连续驱动进行操作；

作为测量重量的装置的载荷传感器(未图示)，该载荷传感器在PLC的控制下测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量；

计算装置，该计算装置在PLC的控制下基于由载荷传感器获得的测量结果来计算提供给三个伺服电动机的指令，并且将它们传送给三个伺服电动机；以及

第二记录装置，该第二记录装置记录载荷传感器进行测量的时间长度以及应当被忽略的时间长度，并且，在PLC的控制下基于第一记录装置中记录的数据和由计算装置获得的计算结果来计算该时间长度。

第一记录装置、计算装置以及第二记录装置设置在PLC(可编程逻辑控制器)6内。将由载荷传感器给出的值进行调整，从而在预先减去浇包的重量和倾斜设备的总重量的情况下其仅反映浇包中的熔化金属的重量。

利用由此构成的自动浇注设备来执行浇注熔化金属的试验。即，按顺序执行浇注操作，其中，自动浇注设备通过分别由PLC控制的三个伺服电动机驱动，并且使浇包倾斜、提升和降低以及相对于模具前后移动。图2以图表的形式示出试验的结果。

上面的图表示出浇包的倾斜角度，而下面的图表示出由载荷传感器给出的熔化金属的值。

如从图2中的图表可以看到，在段“a”中——其对应于“浇注开始之前”，浇包的重量没有改变。段“a”示出浇包中的熔化金属的固定的重量，54.05kg。在段“b”中——其对应于“浇注开始之后的检测”，浇包1的倾斜的角速度降低，并且，重量的变化变得缓和。在重量达到预定的水平之后，“b”中的速度已变成“c”中的速度。但是因为“b”和“c”之间的速度存在很小的差别，所以载荷传感器没有显示严重的影响。

然而，段“c”在中间示出重量的明显波动。在该波动出现之前，阻止浇包在Z轴方向上的上下移动，以便防止从较高的位置进行浇注。然而，注口末端的高度已经变得足够低，从而开始浇包的上下运动的调整。因此明显地，由该浇包的上下运动导致的加速已经作用在载荷传感器上。在各个段“c”和“d”的一个端部处，速度已经降低。当上下运动的速度降低时，由载荷传感器测量的重量趋向于示出暂时低于真实重量的值。因此，如果基于由此获得的重量的值进行判断，则操作将产生浇包的不正确的运动。为了防止浇包的这种不正确的运动，本发明的自动浇注设备采用不考虑由载荷传感器获得的如下重量的方法，所述重量是在给出改变浇包的运动速度的指令之后的一定时间长度内所获得的重量。在本试验中，该时间长度设定为0.7秒。

在段“e”中，为了防止机械噪声干扰由载荷传感器执行的测量，停止浇包的倾斜。当重量达到预定值时，浇包开始相反的倾斜运动，并且最终停止浇注。因为浇包开始突然的相反倾斜，所以载荷传感器然后显示明显的过载。接下来，在段“g”中，倾斜停止，但是在重量中有一些波动。虽然在图表中没有示出，但是它们是由在浇包1的Y方向上的相对于模具的前后运动引起的。在波动平息之后，重量为48.59kg，表示已经浇注的熔化金属的重量是5.46kg。

在该试验中，要浇注的熔化金属的目标重量设定在5.48kg。因此误差率为0.36％。在不同的条件下执行的其它试验中，误差率通常不超过大约3％。

另外，通过在PLC 6中提供第三记录装置，其中，在浇包最终停止浇注之前当浇包1暂时停止浇注熔化金属时第三记录装置记录熔化金属的重量，并且，其中当浇包1开始相反的倾斜运动时第三记录装置也记录熔化金属的重量，在浇包最终停止浇注之前浇注设备可以暂时停止，从而使得加速以及马达的机械噪声都不会影响载荷传感器。

这样使得本发明的自动浇注设备能够在不受加速力或机械噪声的影响的情况下连续地执行浇注，加速力将作用在浇包上，机械噪声将影响载荷传感器。因此，能够将准确量的熔化金属浇注到模具中。

实施例2

基于图3至6，详细地描述本发明的自动浇注设备的另一实施方式。

图3示出自动浇注设备B，该自动浇注设备B具有第一旋转轴线θ1(在实施例2中，靠近浇包的流出位置的端部)和第二旋转轴线θ2(在实施例2中，靠近浇包的重心)，其从沿着Y轴移动的浇包102将熔化金属浇注到模具中。

模具101成一直线地布置在模制生产线L上。模具101间歇地移动。浇包102将熔化金属浇注到模具101中。自动浇注设备B用于该浇注。

自动浇注设备B包括：

下部车辆104，该下部车辆104安装在一对轨道104a上，并且能够借助于沿着模制生产线L布置的所述轨道上的轮104b移动；

上部车辆105，该上部车辆105安装在下部车辆104上，并且能够借助于在垂直于模制生产线L的方向(Y轴)上的辊子105a前后移动；

固定框架F，该固定框架F直立地置于上部车辆105上；

倾斜框架S，该倾斜框架S由固定框架F轴向地支撑；以及

支撑浇包102的装置，该支撑浇包102的装置由倾斜框架S轴向地支撑。

上部车辆105的运动(Y方向)、倾斜框架S的倾斜以及浇包102的倾斜都分别由用于前后运动的伺服电动机M105、用于倾斜框架S的倾斜运动的伺服电动机MS以及用于浇包102的倾斜运动的伺服电动机M102驱动。

置于L形臂107的水平构件107a上的浇包102设计成连同扇形框架G1以及臂107一起绕第一旋转轴线θ1倾斜，其中，倾卸台借助于扇形框架G1通过伺服电动机M102驱动，所述框架是支撑浇包102的装置并且所述框架由倾斜框架S轴向地支撑，L形臂107附接于扇形框架G1的侧面，并且扇形齿轮G2与伺服电动机M102的驱动齿轮106啮合。臂107——在其下方具有轮108——具有由轴支撑的轮108。倾斜的轮108还由导向装置109支撑，该导向装置109附接于倾斜框架S的侧面。至少在扇形框架G倾斜的区域提供该导向装置109。而且，至少在倾斜框架S倾斜的区域提供导向装置110，其设置在倾斜框架S的后面。倾斜框架S由轮111支撑，该轮111由框架F轴向地支撑。

自动浇注设备以如下方式构成：倾斜框架S——其由固定框架F轴向地支撑——本身借助于驱动电动机MS绕第二旋转轴线θ2倾斜。因此，浇包102不仅可以绕第一旋转轴线θ1倾斜，而且可以绕第二旋转轴线θ2倾斜，该第二旋转轴线θ2是不同于第一旋转轴线θ1的旋转轴线。这样使得在浇注熔化金属期间，通过绕第一旋转轴线θ1以及绕第二旋转轴线θ2倾斜浇包，可以调整浇包绕第一旋转轴线θ1和第二旋转轴线θ2倾斜的角度并且可以调整浇包沿着Y轴的运动的位置，该Y轴在水平面上垂直于模制生产线L。

三个伺服电动机——即用于前后运动的伺服电动机M105、用于倾斜倾斜框架的伺服电动机MS以及用于倾斜浇包的伺服电动机M102——对应于实施例1的三个伺服电动机，所述伺服电动机相对于模具驱动浇包。而且，由PLC控制的第一记录装置、测量重量的装置、计算装置、第二记录装置、第三记录装置等与实施例1中描述的相同。

2008年3月25日提交的基本日本专利申请No.2008-076922和2008年12月17日提交的基本日本专利申请No.2008-321217的全部内容在此处以参引的方式纳入本申请。

从该说明书的详细的描述中将更全面地理解本发明。然而，详细的描述和具体的实施方式阐述了本发明的期望的实施方式，并且仅出于说明的目的而进行描述。基于详细的描述，各种可能的变化和改型对于本领域的技术人员将是显而易见的。

申请人并不意于献予公众任何公开的实施方式。在公开的变化和改型中，从等同替代原则的意义上说，没有逐字地落入本权利要求的范围内的变化和改型因此构成本发明的一部分。

除非在这里另外指出或者与上下文明显矛盾，否则冠词“一种”、“该种”以及说明书与权利要求中的相似的指示对象的使用应理解成涵盖单个和多个。除非另外声明，任何和全部的实施例或者在这里提供的示例性的语言(例如，“例如”)的使用仅意在更好地阐述本发明，而不限制发明的范围。

附图说明

图1是本发明的自动浇注设备的一个实施方式的略图。

图2示出使用图1的自动浇注设备的浇注试验的结果。

图3是本发明的自动浇注设备的一个实施方式的前视图。

图4是图3的自动浇注设备的侧视图。

图5是沿线E1-E1的图4的自动浇注设备的横截面图。

图6是沿线E2-E2的图4的自动浇注设备的横截面图。

附图标记列表

1，102    浇包

6         PLC

A，B      自动浇注设备

θ1       第一旋转轴线

θ2       第二旋转轴线

Claims (8)

1.一种用于控制自动浇注设备的方法，所述自动浇注设备用于通过三个伺服电动机执行浇注熔化金属的操作，所述三个伺服电动机分别由PLC驱动和控制并且起到使浇包倾斜、提升以及相对于模具前后移动的作用，

其中，

所述方法包括当加速力作用在所述浇包上时，不考虑通过测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量的装置所获得的测量结果而执行所述浇注熔化金属的操作，“当加速力作用在所述浇包上时”指的是当所述浇包开始在正方向上倾斜时或者当基于通过测量重量的装置测量的结果来改变驱动所述伺服电动机的指令时所述伺服电动机产生加速的时间段(a)与载荷传感器放大器的响应中的延迟的时间段(b)；以及

其中，

所述方法包括：将熔化金属从所述浇包浇注到所述模具中，所述浇包通过由所述PLC给出的指令连续驱动的所述伺服电动机进行操作；同时通过测量重量的装置来测量包括所述三个伺服电动机的重量的所述自动浇注设备的重量；以及通过所述PLC来计算所述浇包中的熔化金属的重量的改变。

2.一种用于控制自动浇注设备的方法，所述自动浇注设备用于通过三个伺服电动机执行浇注熔化金属的操作，所述三个伺服电动机分别由PLC驱动和控制并且起到使浇包倾斜、提升以及前后移动的作用，以便浇注所述浇包中的准确量的熔化金属，

其中，

所述方法包括：将熔化金属从所述浇包浇注到模具中，所述浇包通过在由所述PLC给出的指令下连续驱动的所述三个伺服电动机进行操作；同时通过测量重量的装置来测量包括所述三个伺服电动机的重量的所述自动浇注设备的重量；通过所述PLC来计算所述浇包中的熔化金属的重量的改变；以及在所述浇包开始相反的倾斜并且随后所述浇包最终停止浇注之前，暂时停止所述浇包的倾斜，从而使得加速以及马达的机械噪声都不会影响载荷传感器。

3.一种在PLC的控制下用于执行如权利要求1所述的用于控制自动浇注设备的方法的系统，其中，所述系统包括：

三个伺服电动机，所述三个伺服电动机起到使浇包倾斜、提升以及相对于所述模具前后移动的作用；

第一记录装置，所述第一记录装置记录所述浇包的操作顺序，所述浇包通过所述三个伺服电动机的连续驱动进行操作；

测量重量的装置，所述测量重量的装置测量包括所述三个伺服电动机的重量的所述自动浇注设备的重量；

计算装置，所述计算装置基于由所述测量重量的装置获得的测量结果来计算对所述三个伺服电动机的指令，并且将它们传送给所述三个伺服电动机；以及

第二记录装置，所述第二记录装置记录所述测量重量的装置测量重量的时间长度以及应当被忽略的时间长度，基于所述第一记录装置中的记录数据和由所述计算装置获得的计算结果来计算所述时间长度。

4.一种在PLC的控制下用于执行如权利要求2所述的用于控制自动浇注设备的方法的系统，其中，所述系统包括：

三个伺服电动机，所述三个伺服电动机起到使浇包倾斜、提升和降低以及相对于所述模具前后移动的作用；

记录装置，所述记录装置记录由所述浇包进行的浇注操作的顺序，所述浇包通过所述三个伺服电动机的连续驱动进行操作；

测量重量的装置，所述测量重量的装置测量包括所述三个伺服电动机的重量的所述自动浇注设备的重量；

计算装置，所述计算装置基于由所述测量重量的装置获得的测量结果来计算对所述三个伺服电动机的指令，并且将它们传送给所述三个伺服电动机；以及

另一记录装置，在所述浇包最终停止浇注之前，当所述浇包暂时停止执行浇注熔化金属时，所述另一记录装置记录熔化金属的重量，并且，当所述浇包开始相反的倾斜时所述另一记录装置也记录熔化金属的重量。

5.根据权利要求1或2所述的方法，通过所述方法，所述三个伺服电动机起到使所述浇包通过第一倾卸台和第二倾卸台倾斜的作用。

6.一种用于控制自动浇注设备的方法，所述自动浇注设备通过三个伺服电动机执行浇注熔化金属的操作，所述三个伺服电动机分别由PLC驱动和控制，并且起到使浇包相对于模具前后移动并通过第一倾卸台和第二倾卸台倾斜的作用，

其中，所述方法包括：通过在由PLC给出的指令下连续地驱动所述伺服电动机来将熔化金属从所述浇包浇注到所述模具中，同时测量包括所述三个伺服电动机的重量的所述自动浇注设备的重量，以及通过所述PLC来计算所述浇包中的熔化金属的重量的改变；并且

其中，所述方法包括当加速力作用在所述浇包上时，不考虑通过测量包括三个伺服电动机的重量的自动浇注设备的重量的装置所获得的测量结果而执行所述浇注熔化金属的操作，“当加速力作用在所述浇包上时”指的是当所述浇包开始在正方向上倾斜时或者当基于通过测量重量的装置测量的结果来改变驱动所述伺服电动机的指令时所述伺服电动机产生加速的时间段(a)与载荷传感器放大器的响应中的延迟的时间段(b)。

7.一种在PLC的控制下用于执行如权利要求6所述的用于控制自动浇注设备的方法的系统，其中，所述系统包括：

三个伺服电动机，所述三个伺服电动机起到使浇包相对于所述模具前后移动并通过第一倾卸台和第二倾卸台倾斜的作用；

第一记录装置，所述第一记录装置记录所述浇包的操作顺序，所述浇包通过所述三个伺服电动机的连续驱动进行操作；

测量重量的装置，所述测量重量的装置测量包括所述三个伺服电动机的重量的所述自动浇注设备的重量；

计算装置，所述计算装置基于由所述测量重量的装置获得的测量结果来计算对第一伺服电动机至第三伺服电动机的指令，并且将它们传送给所述三个伺服电动机；以及

第二记录装置，所述第二记录装置记录所述测量重量的装置测量重量的时间长度以及应当被忽略的时间长度，基于所述第一记录装置中的记录数据和由所述计算装置获得的计算结果来计算所述时间长度。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述系统包括：

三个伺服电动机，所述三个伺服电动机起到使浇包相对于所述模具前后移动并通过第一倾卸台和第二倾卸台倾斜的作用；

第三记录装置，所述第三记录装置适于在所述浇包最终停止浇注之前，当停止所述浇包的倾斜并将所述浇包的倾斜角度维持恒定时，记录所述熔化金属的重量，并且，所述第三记录装置也在所述浇包开始相反的倾斜时记录所述熔化金属的重量。

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