CN108971475B - 一种使用门式自动浇铸机进行浇铸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种门式自动浇铸机，采用倾转式浇铸机的工作方式，在合理控制浇铸速度的同时保证浇包中的浇熔体准确地注入浇口杯中，其工作方式简单，工作原理合理，控制方法简单易行，相比现有技术中的倾转式自动浇铸机，具有更高的系统可靠性、极大地提高了工作效率。

Description

一种使用门式自动浇铸机进行浇铸的方法

技术领域

本发明涉及一种使用门式自动浇铸机进行浇铸的方法，具体涉及一种可自动调整浇铸位置的门式自动浇铸机， 属于浇铸机技术领域。

背景技术

随着我国铸造业生产力的不断发展，对铸造装备自动化水平的要求也越来越高。铸造业 作为我国制造业最为基础的部分，所涉及的铸件产品工艺质量、设备自动化程度深刻地反应着我国的制造业水平，浇铸机作为全自动造型线不可或缺的配套设备，与人工浇铸 相比，能改善工人的操作环境，提高生产效率。当前绝大部分规模较大的铸造厂家实用的核心铸造设备全部是国外产品，本土的铸造装备与国外产品之间的设计水平还有很大的差距。为大量铸造装备工作者开发出一种倾转门式自动浇铸机来改善车间的工作环境以提高生产效率，是非常必要的。

当前自动浇铸机大致分为：底注式浇铸机、气压式浇铸机、倾转式浇铸机，底注式浇铸 机的出铁水位置在浇包底部，通过塞杆的升降来启动和停止浇注，气压式浇铸机工作原 理为向密封的保温浇铸炉内通入压力介质，铁水在压力的作用下，从熔池上升至浇铸溜槽，再从前方的浇铸口流出，浇向下方砂型，倾转式浇铸机指的是浇包以某一特定位置 作为转轴进行倾转，使熔体流出，完成浇铸工作。

因此，本发明提出一种新的门式自动浇铸机，其采用倾转式浇铸机的工作方式，在合理 控制浇铸速度的同时保证浇包中的浇熔体准确地注入浇口杯中，其工作方式简单，工作 原理合理，计算方法简单易行，相比现有技术中的倾转式自动浇铸机，具有更高的系统可靠性、极大地提高了工作效率。

发明内容

本发明涉及一种门式自动浇铸机，其采用倾转式浇铸机的工作方式，能够准确控制浇包 中的浇熔体准确地注入浇口杯中，而不需要复杂的控制算法或特殊的浇包外形设计。 本发明采取以下技术手段实现：

门式自动浇铸机采用本领域现有的门式浇铸机框架，包括三大部分，第一部分大车装置， 整个大车装置采用三合一减速机驱动使大车在Y向滑轨上运行；第二部分移动浇铸梁， 移动浇铸梁采用卷扬式变频电机驱动，通过滑轮组实现Z向平衡升降功能；第三部分钢 水包小车，钢水包小车通过三合一变频减速电机在移动浇铸梁的轨道上沿X向横向移动。

把坐标系的坐标原点定在其中一侧的大车滑轨缓冲器上，坐标系中各坐标轴按浇铸机三 大运行机构运行方向进行定义，其中，1)钢水包小车运行方向定义为X轴，从左侧滑轨中心线沿着X轴方向到钢水包横向中心线的位置为Y值，2)大车运行方向为Y轴， 坐标原点沿着Y轴方向到钢水包纵向中心线的行程为Y值，3)移动浇铸梁上钢水包小 车起升运行方向定义为Z轴。大车滑轨上平面到钢水包下平面的行程为Z值。

每个模具都利用位置传感器进行标识，门式自动浇铸机的PLC控制系统在收到模具位置 信息后需要通过储存在PLC控制系统里的数据进行结算，转换成以mm为单位的坐标值。 随后，PLC控制系统会启动门式自动浇铸机的大车、移动浇铸梁和钢水包小车运行至目标位置。PLC控制系统会对位置传感器所标识的位置信息和目标位置进行比较、修正， 直到误差达到预设阈值范围内。这样，PLC控制系统就将钢水包运行到模具所需要浇铸 的位置上。

在浇铸过程中需要严格控制控制钢水包的位置以使钢水可以准确注入模具中，如果钢水 未能准确注入模具中，会使模具型腔中吸入杂质和气体，从而造成铸造缺陷，而现有技 术很少关注此问题或者解决问题的技术手段过于复杂。本发明针对此问题提出了一种简 单易行的解决方法。

钢水包小车包括底板、两个侧板、背板，两个侧板相向设置并固定安装在底板上，背板 与底板和两个侧板固定连接，在两个侧板的上端设置有用于安装钢水包的两个枢轴的槽 孔，钢水包可以通过两个侧板悬挂在钢水包小车上，并可以绕两枢轴摆动；背板上设置 有用于连接液压缸缸体的铰接点，铰接点设置的高度与钢水包轴线垂直于水平面时的最 高点高度相同。

钢水包为圆柱筒形，在圆柱筒的筒身外部径向对称设置有两个枢轴；两个枢轴的轴线与 钢水包顶的垂直距离为钢水包外圆直径的二分之一，在钢水包的上端与钢水包小车背板 相对的一侧设置有用于连接液压缸活塞端的铰接点；钢水包的一个枢轴上设置有角度传 感器，用于测量液压缸驱动钢水包浇铸时枢轴的旋转角度，将其发送至PLC控制系统。

进一步地，两个相向设置的侧板的槽孔中可以安装有轴承，钢水包的两个枢轴与轴承的 内圈配合，使得的旋转更加灵活。

钢水包运行到模具所需要浇铸的位置后开始浇铸，浇铸过程中液压缸活塞杆伸长驱动钢 水包绕枢轴旋转，而在钢水包旋转过程中，实际浇铸口的位置已经改变，此时需要根据 钢水包倾斜的角度计算出钢水包浇铸口偏移的距离，并通过PLC控制系统控制三合一减 速机驱动使大车在Y向滑轨上运行补偿钢水包Y向的偏差，使得钢水包的浇铸口始终能够对准模具，准确注入。

三合一减速机驱动使大车在Y向滑轨上运行补偿钢水包Y向的偏差的公式为：

其中Δy为补偿偏差，R为钢水包 外圆半径，θ为枢轴旋转角度，其取值范围为0-90度。

具体计算过程如下，θ所对应的弦长

而弦长L在Y方向的投影 长度

本发明具有如下优点

(1)浇铸过程中严格控制控制钢水包的位置以使钢水可以准确注入模具中，避免模具 型腔中吸入杂质和气体，从而造成铸造缺陷。

(2)机械结构结构简单，算法易实现，降低了自动浇铸机的复杂程度，节约了成本。

附图说明

图1所示为现有技术中的门式自动浇铸机

图2所示为本发明的钢水包小车

图3所示为钢水包运动示意图

图4所示为不同视角下的钢水包浇注口

1、大车，2、移动浇铸梁，3、钢水包小车，4、钢水包，5、卷扬式变频电机，

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具 体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外需要说明的是，为了便于描 述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

实施例一

图1是现有技术中的门式自动浇铸机，包括三大部分，第一部分大车装置，第二部分移 动浇铸梁，第三部分钢水包小车。图2是本发明的钢水包小车，钢水包采用倾转工作方式，图3是本发明钢水包运动轨迹示意图，示出如何计算推导补偿偏差，图4是不同视 角下的钢水包浇注口，钢水包内侧设置的浇注口使得钢水控制更加方便。

门式自动浇铸机采用本领域现有的门式浇铸机框架，包括三大部分，第一部分大车装置， 整个大车装置采用三合一减速机驱动使大车1在Y向滑轨上运行；第二部分移动浇铸梁 2，移动浇铸梁2采用卷扬式变频电机驱动，通过滑轮组实现Z向平衡升降功能；第三部分钢水包小车3，钢水包小车3通过三合一变频减速电机在移动浇铸梁的轨道上沿X 向横向移动。

把坐标系的坐标原点定义在其中一侧的大车1滑轨缓冲器上，坐标系中各坐标轴按浇铸 机三大运行机构运动方向进行定义，其中，1)钢水包小车3运行方向定义为X轴，从左侧滑轨中心线沿着X轴方向到钢水包横向中心线的位置为X值，2)大车1运行方向 为Y轴，坐标原点沿着Y轴方向到钢水包4纵向中心线的行程为Y值，3)移动浇铸梁2 上钢水包小车3起升运行方向定义为Z轴。大车1滑轨上平面到钢水包4下平面的行程 为Z值。

每个模具都利用位置传感器进行标识，门式自动浇铸机的PLC控制系统在收到模具位置 信息后需要通过储存在PLC控制系统里的数据进行结算，转换成以mm为单位的坐标值。 随后，PLC控制系统会启动门式自动浇铸机的大车、移动浇铸梁和钢水包小车运行至目标位置。PLC控制系统会对位置传感器所标识的位置信息和目标位置进行比较、修正， 直到误差达到预设阈值范围内。这样，PLC控制系统就将钢水包运行到模具所需要浇铸 的位置上。

在浇铸过程中需要严格控制控制钢水包的位置以使钢水可以准确注入模具中，如果钢水 未能准确注入模具中，会使模具型腔中吸入杂质和气体，从而造成铸造缺陷，而现有技 术很少关注此问题或者解决问题的技术手段过于复杂。本发明针对此问题提出了一种简 单易行的解决方法。

本发明钢水包小车3包括底板31、两个侧板33、背板32，两个侧板33相向设置并固定 安装在底板31上，背板32与底板31和两个侧板33固定连接，在两个侧板33的上端 设置有用于安装钢水包4的两个枢轴42的槽孔，钢水包4可以通过两个侧板33悬挂在 钢水包小车3上，并可以绕两枢轴42摆动；背板32上设置有用于连接液压缸6缸体的 铰接点，铰接点设置的高度与钢水包4轴线垂直于水平面时的最高点高度相同。

两个侧板、背板以及底板采用焊接的方式固定连接，相比于使用电机直接驱动钢水包旋 转的方式，这种方式结构强度更高，更加安全可靠。

钢水包4为圆柱筒形，在圆柱筒的筒身外部径向对称设置有两个枢轴42；两个枢轴42 的轴线与钢水包4上端的垂直距离为钢水包外筒直径的二分之一，在钢水包4的上端与钢水包小车3背板32相对的一侧设置有用于连接液压缸6活塞端的铰接点；钢水包的 一个枢轴上设置有角度传感器43，用于测量液压缸6驱动钢水包4浇铸时枢轴42的旋 转角度，将其发送至PLC控制系统。

由图4可知，钢水包4内侧设置浇铸口，浇铸口为设置在筒壁内侧的楔形缺口，楔形缺 口上部与钢水包4外筒壁邻接，这样的设置可以进一步减小在钢水包上设置外凸的浇铸口所带来的位置偏差。

进一步地，两个相向设置的侧板33的槽孔中可以安装有轴承，钢水包4的两个枢轴42 与轴承的内圈配合，使得的旋转更加灵活。

钢水包4运行到模具所需要浇铸的位置后开始浇铸，浇铸过程中液压缸6活塞杆伸长驱 动钢水包4绕枢轴42旋转，而在钢水包4旋转过程中，实际浇铸口的位置已经改变， 此时需要根据钢水包4倾斜的角度计算出钢水包浇铸口偏移的距离，并通过PLC控制系 统控制三合一减速机驱动使大车1在Y向滑轨上运行补偿钢水包Y向的偏差，使得钢水 包4的浇铸口始终能够对准模具，准确注入。

三合一减速机驱动使大车1在Y向滑轨上运行补偿钢水包Y向的偏差的公式为：

其中Δy为补偿偏差，R为钢水包外圆半径， θ为枢轴42旋转角度，其取值范围为0-90度。

具体计算过程如下，θ所对应的弦长

而弦长L在Y方向的投影长度

由图3可知，在液压缸6驱动钢水包4旋转0-90度时，钢水包上的A点沿圆弧形轨迹运动至A’，钢水包上的B点沿圆弧形轨迹运动至B’，钢水包旋转90度后轴线由铅直方 向变为水平方向。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对 本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记 载的技术方案进行改进，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种使用门式自动浇铸机进行浇铸的方法，门式自动浇铸机包括：大车装置、移动浇铸梁、钢水包小车；大车装置采用三合一减速机驱动，使大车在Y向滑轨上运行；移动浇铸梁采用卷扬式变频电机驱动，通过滑轮组实现移动浇铸梁Z向平衡升降功能；钢水包小车，钢水包小车通过三合一变频减速电机在移动浇铸梁的轨道上沿X向横向移动；每个模具都利用位置传感器进行标识，门式自动浇铸机的PLC控制系统在收到位置传感器发出的模具位置信息后通过储存在PLC控制系统里的数据进行结算，将传感器信号转换成以毫米为单位的坐标值，然后PLC控制系统启动门式自动浇铸机的大车、移动浇铸梁和钢水包小车运行至目标位置，PLC控制系统对位置传感器所标识的位置信息和目标位置进行比较和修正，直到误差达到预设阈值范围内，PLC控制系统就将钢水包运行到模具所需要浇铸的位置上；钢水包小车包括底板、两个侧板、背板，两个侧板相向设置并固定安装在底板上，背板与底板和两个侧板固定连接，在两个侧板的上端设置有用于安装钢水包的两个枢轴的槽孔，钢水包通过两个侧板悬挂在钢水包小车上，并绕两枢轴摆动；背板上设置有用于连接液压缸缸体的铰接点，铰接点设置的高度与钢水包轴线垂直于水平面时的最高点高度相同；钢水包为圆柱筒形，在圆筒的筒身外部径向对称设置有两个枢轴；两个枢轴的轴线与钢水包顶部的垂直距离与钢水包外筒半径相等，在钢水包的上端与钢水包小车背板相对的一侧设置有用于连接液压缸活塞端的铰接点；钢水包的一个枢轴上设置有角度传感器，用于测量液压缸驱动钢水包浇铸时枢轴的旋转角度，将其发送至PLC控制系统；钢水包内侧设置浇铸口，浇铸口为设置在筒壁内侧的楔形缺口，楔形缺口上部与钢水包外筒壁邻接；其特征在于：

钢水包运行到模具所需要浇铸的位置后开始浇铸，浇铸过程中PLC控制系统控制液压缸活塞杆伸长驱动钢水包绕枢轴旋转，而在钢水包旋转过程中，实际浇铸口的位置发生改变，此时根据钢水包旋转倾斜的角度计算出钢水包浇铸口偏移的距离，并通过PLC控制系统控制三合一减速机驱动使大车在Y向滑轨上运行补偿钢水包Y向的偏差，使得钢水包的浇铸口始终能够对准模具，准确注入；三合一减速机驱动使大车在Y向滑轨上运行补偿钢水包Y向的偏差的公式为：

其中Δy为补偿偏差，R为钢水包外筒半径，θ为枢轴旋转角度，其取值范围为0-90度。

2.如权利要求1所述的一种使用门式自动浇铸机进行浇铸的方法，其特征在于，两个相向设置的侧板的槽孔中安装有轴承，钢水包的两个枢轴与轴承的内圈配合。

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