CN114505471A - 一种多自由度浇铸机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多自由度浇铸机，包括横向轨道以及沿横向轨道移动的横向行走机构，横向行走机构上设置有纵向轨道，纵向行走机构沿纵向轨道移动，纵向行走机构上设置有回转台，回转台上安装有立柱，立柱另一端与机械臂铰接，第一油缸的两端分别连接在立柱和机械臂上以控制机械臂相对立柱张开的角度，机械臂另一端铰接有立板，第二油缸的两端分别连接在机械臂和立板上以控制立板相对机械臂张开的角度，立板的前端设置有支撑架；所述支撑架上设置有滑轨以及沿滑轨滑动的电磁搅拌器。

Description

一种多自由度浇铸机

技术领域

本发明涉及浇铸设备的技术领域，特别涉及一种多自由度浇铸机，其自动化程度高，可应用于例如铸钢、铸铁、铝合金、镁合金、铜合金、球墨铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁、灰铸铁等金属的浇铸工序。

背景技术

传统的金属铸造行业属于劳动密集型行业，其劳动强度大、工作环境恶劣、操作的难度大且危险系数较高。

为了解决这一问题，提高铸造过程中的自动化程度，现有技术提出了多种自动化的浇铸机，但是现有的自动化浇铸机大多是关注于浇包的自动翻转控制，而忽略由于浇铸完成后铸型和铸件重量较大，无法快速移出浇铸工位而导致浇铸工作无法快速连续的进行。

基于上述问题，本发明提出一种自动化水平较高的多自由度浇铸机，可以用于金属的浇铸，配合现有的浇包使用，极大的提高生产效率、降低人力成本、改善工作环境。

发明内容

本发明提供一种自动化水平较高的多自由度浇铸机，其可以实现铸型空间位置的调节以及运输，能够将待浇铸的铸型运送至浇铸工位，调整铸型的位置确保铸型浇口对准浇包的倾倒口，并且能够将浇铸完成的铸型和铸件运送离开浇铸工位，以便于下一个待浇铸铸型及时到位浇铸，从而提高浇铸过程的自动化程度和生产效率。特别的，该多自由度浇铸机设计有电磁搅拌器，可以在浇铸过程中进行电磁搅拌，促进金属液成分均一，避免成分偏析，并且有利于金属液充型充分和铸造缺陷的减少，因此，本发明的多自由度浇铸机特别适用于大型、厚壁的铸件。

下面详细介绍实现本发明技术目的的技术手段。

本发明提供一种多自由度浇铸机，包括横向轨道以及沿横向轨道移动的横向行走机构，横向行走机构上设置有纵向轨道，纵向行走机构沿纵向轨道移动，纵向行走机构上设置有回转台，回转台上安装有立柱，立柱另一端与机械臂铰接，第一油缸的两端分别连接在立柱和机械臂上以控制机械臂相对立柱张开的角度，机械臂另一端铰接有立板，第二油缸的两端分别连接在机械臂和立板上以控制立板相对机械臂张开的角度，立板的前端设置有支撑架；所述支撑架上设置有滑轨以及沿滑轨滑动的电磁搅拌器。

横向行走机构能够进行横向的行走移动，纵向行走机构能够进行纵向的行走移动，回转台能够带动机械臂在360°范围内转动，从而，可以控制支撑架横向移动、纵向移动、360°范围回转；第一油缸能够控制机械臂围绕立柱旋转，第二油缸能够控制立板围绕机械臂旋转，在第一油缸、第二油缸控制下可以实现支撑架的升降以及角度的调整，即本发明的浇铸机使其支撑架具有5个运动自由度，可以实现待浇铸铸型在横向位置、纵向位置、周向位置、高度、角度的调整，进而，实现待浇铸铸型浇口与浇包倾倒口的快速对中，该浇铸机能够对待浇铸铸型以及浇铸完成的铸型进行运输，在浇铸完成后能够及时将浇铸完成的铸型移开浇铸工位，并将下一个待浇铸铸型送入工位进行浇铸，极大的提高了浇铸生产的连续性以及自动化水平，加快了生产节奏，提高了生产效率。

电磁搅拌器在浇铸过程中进行工作，能够对充型的金属液在凝固过程中进行搅拌，优化凝固动力学条件，有效减少铸件的成分偏析现象，并且电磁搅拌有利于气体等杂质的上浮并且有利于金属液充分充型，极大的避免了铸造缺陷的出现，特别是对于大型、厚壁的铸件，其凝固动力学条件较差，易出现成分偏析且铸造缺陷难以控制，通过设置电磁搅拌器，可以有效改善大型、厚壁铸件的铸造条件，提高铸造质量。

作为对上述多自由度浇铸机的进一步改进，在支撑架上表面设置有凹槽，所述滑轨设置在凹槽内，并且所述滑轨的上表面不高于支撑架的上表面。通过将滑轨设置在凹槽内并限定滑轨和支撑架的位置关系，既能够保证电磁搅拌器的自由滑动，又不影响支撑架上表面的平整性，从而不会影响铸型在支撑架上放置后的稳定性。

作为上述多自由度浇铸机的进一步改进，所述电磁搅拌器设置有1个以上，优选2-6个，通过设置多个电磁搅拌器，可以在浇铸时将各个电磁搅拌器均匀的布置在铸型周围，从而提高电磁搅拌改善成分偏析和铸造质量的效果，作为非限定性的描述，电磁搅拌器可以选择为直线型电磁搅拌器 (即线性电磁搅拌器)。

作为进一步的改进方案，所述滑轨围绕支撑架的边缘设置，各个电磁搅拌器均在该滑轨上滑动。将滑轨围绕支撑架的边缘设置，可以使各个电磁搅拌器自由的围绕支撑架边缘滑动，进而能够结合具体的铸型布置各电磁搅拌器的位置，扩大电磁搅拌施用的范畴，另外，在支撑架拐角的位置的滑轨采用圆弧过渡形式，从而可以使电磁搅拌器沿着滑轨自由的滑动。

作为进一步的改进方案，所述电磁搅拌器的高度均是可调节的，这样对于不同高度的铸型，通过调节电磁搅拌器的高度均可以施用电磁搅拌处理，并且对于不同高度位置厚度不同的铸型，也能够差异化的调整各个电磁搅拌器的高度，从而确保不同铸型、同一铸型的不同位置均能够得到良好的电磁搅拌处理。高度的调节可以是手动的，例如采用带有锁紧螺栓的滑套，也可以是电动的，例如采用液压推杆、电推杆等。

作为进一步的改进方案，所述支撑架的两侧还设置有液压支腿。在支撑架调整好位置开始浇铸后，铸型的重量随着浇铸的进行会越来越重，在大的力矩下，支撑架后方的机械臂和立柱等容易产生微小的形变，特别对于大型重量高的铸件，随着浇铸过程的进行，机械臂和立柱的形变会逐步加大，导致铸型浇口的位置发生变化，容易出现浇包倾倒口与铸型浇口位置偏离的情况，影响浇铸金属液的准确性。因此，在支撑架的两侧设置液压支腿，当支撑架位置调整好后，下放液压支腿，使液压支腿的底部下探到浇铸工位的工作面(例如地面)上，从而对支撑架形成额外支撑，即便在大型铸件浇铸过程中铸型重量增大，在液压支腿的支撑下，铸型浇口的位置也不会发生改变。确保了浇铸过程铸型位置的稳定性，提高了生产效率，特别适用于重型铸件的浇铸。

另外，作为非限定性的描述，液压支腿的下探位置可以借助肉眼观察来通过手工操作控制；也可以在液压支腿的下方设置行程开关，在液压支腿下探时，当液压支腿接触到地面产生压力时液压支腿的下行动力被切断，从而可以快速的确保液压支腿下探到位，行程开关可以采用压力触控开关，通过液压支腿下方的受到的压力来控制电路的启闭，也可以采用机械式的弹性触点开关，当液压支腿接触到工作面时开关的触点被弹起，从而停止下行行程。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了上述多自由度浇铸机在金属浇铸中的应用，所述金属包括但不限于铸钢、铸铁、铝合金、镁合金、球墨铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁、灰铸铁等，本发明的多自由度浇铸机，移动灵活，自动化水平高，可以有效改善浇铸作业环境，提高浇铸生产效率。特别是对于大型、厚壁的铸件，电磁搅拌器能够有效的改善成分偏析、减少气孔等铸造缺陷，有效提高铸件的铸造质量，拓宽了该多自由度浇铸机的适应工况和应用范畴。

作为本发明的第三个方面，本发明还提供了一种金属浇铸方法，该金属浇铸方法通过前述的多自由度浇铸机实施，作为非限定性的描述，所述金属可以为铸钢、铸铁、铝合金、镁合金、球墨铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁、灰铸铁等。通过该浇铸机实施的浇铸方法，作业自动化水平高，可以有效改善浇铸作业环境，提高浇铸生产效率。特别是对于大型、厚壁的铸件，电磁搅拌器能够有效的改善成分偏析、减少气孔等铸造缺陷，有效提高铸件的铸造质量。

本发明的有益技术效果如下。

1、通过机构配合设置，使得本发明的多自由度浇铸机支撑架具有5个运动自由度，可以实现待浇铸铸型在横向位置、纵向位置、周向位置、高度、角度的调整，进而，实现待浇铸铸型浇口与浇包倾倒口的快速对中，该浇铸机能够对待浇铸铸型以及浇铸完成的铸型进行运输，在浇铸完成后能够及时将浇铸完成的铸型移开浇铸工位，并将下一个待浇铸铸型送入工位进行浇铸，极大的提高了浇铸生产的连续性以及自动化水平，加快了生产节奏，提高了生产效率。

2、设置了电磁搅拌器，电磁搅拌器能够对充型的金属液在凝固过程中进行搅拌，优化凝固动力学条件，有效减少铸件的成分偏析现象，并且电磁搅拌有利于气体等杂质的上浮去除并且有利于金属液充分充型，极大的避免了铸造缺陷的出现，特别是对于大型、厚壁的铸件，其凝固动力学条件较差，易出现成分偏析且铸造缺陷难以控制，通过设置电磁搅拌器，可以有效改善大型、厚壁铸件的铸造条件，提高铸造质量。

3、各个电磁搅拌器沿在支撑板边缘设置的轨道自由滑动，能够结合具体的铸型布置各电磁搅拌器的位置，扩大电磁搅拌施用的范畴。

4、在支撑板两侧设置了液压支腿，在浇铸过程中对支撑架形成额外支撑，即便在大型铸件浇铸过程中铸型重量增大，铸型浇口的位置也不会发生改变。确保了浇铸过程铸型位置的稳定性，提高了生产效率，特别适用于重型铸件的浇铸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的多自由度浇铸机示意图；

图2为实施例1的支撑板位置俯视图；

图3为实施例1的多自由度浇铸机浇铸过程示意图(铸型未示出)。

附图标记：

1-横向导轨；2-横向行走机构；3-第一滚轮；4-纵向轨道；5-纵向行走机构；6-第二滚轮；7-回转台；8-立柱；9-第一油缸；10-机械臂；11-立板； 12-第二油缸；13-支撑架；14-立杆；15-滑套；16-电磁搅拌器；17-液压支腿；18-凹槽；19-滑轨；20-滑块；21-支撑杆；22-支腿部。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体的实施例做进行进一步说明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供一种多自由度浇铸机，包括横向轨道1 和横向行走机构2，横向行走机构2下部设置有第一滚轮3，第一滚轮3能够带动横向行走机构2沿横向轨道1移动。

横向行走机构2上设置有纵向轨道4，纵向行走机构5下部设置有第二滚轮6，第二滚轮6能够带动纵向行走机构5沿纵向轨道4移动。

纵向行走机构5上设置有能够360°旋转的回转台7，回转台7上安装有立柱8，立柱8另一端与机械臂10铰接，第一油缸9的两端分别连接在立柱8和机械臂10上以控制机械臂10相对立柱8张开的角度，机械臂10 另一端铰接有立板11，第二油缸12的两端分别连接在机械臂10和立板11 上以控制立板11相对机械臂10张开的角度，立板11的前端设置有支撑架13。

支撑架13上围绕其边缘设置由首尾相连的凹槽18，凹槽18内铺设有首尾相连的滑轨19，滑轨19的上表面不高于支撑架13的上表面，滑轨19 上设置有4个可以自由滑动的滑块20，每个滑块20上设置一根立杆14，立杆14位圆柱形，带有锁紧螺栓的滑套15套设在立杆14上，电磁搅拌器 16通过支撑杆21连接在滑套15上，且支撑杆21为可伸缩的杆件，这样，立杆14可以围绕着支撑架13在滑轨19上进行滑动，电磁搅拌器16可以在立杆14上升降调整高度，也可以围绕立杆14转动调整朝向和角度，还可以沿着支撑杆21伸缩，调整与立杆14之间的距离，从而针对不同的铸型均可以将电磁搅拌器16调整至最佳的位置实施电磁搅拌处理，提高了设备的兼容性和适用范围，电磁搅拌器16选择为线性电磁搅拌器。

支撑架13的两侧还设置有液压支腿17，当支撑架13位置调整好后，下放液压支腿17，如图3所示，使液压支腿17的支腿部22底部下探到浇铸工位的工作地面上，从而对支撑架13形成额外支撑，即便在大型铸件浇铸过程中铸型重量增大，在支腿部22的支撑下，铸型浇口的位置也不会发生改变。确保了浇铸过程铸型位置的稳定性，提高了生产效率，特别适用于重型铸件的浇铸。

上述多自由度浇铸机在使用时，首先操作横向行走机构2将多自由度浇铸机移动至待浇铸铸型大概位置，然后操作纵向行走机构5、回转台7、第一油缸9、第二油缸12将支撑架13对准铸型，通过人工搬运或机械吊装、叉升将铸型移动至支撑架13上，然后操作横向行走机构2将多自由度浇铸机移动至浇包大概位置，操作纵向行走机构5、回转台7、第一油缸9、第二油缸12将支撑架13上的铸型的浇口对准浇包的倾倒口，之后操作液压支腿17，使其支腿部22下放其底部接触到浇铸工位的地面，然后根据待浇铸铸型位置、高度等调整立杆14、滑套15、支撑杆21从而调整电磁搅拌器16的位置，使电磁搅拌器16均匀围绕且贴近待浇铸铸型设置，之后开始倒包浇铸同时开启电磁搅拌器16进行电磁搅拌处理。

浇铸完成后，收起液压支腿17的支腿部22，此时由于铸型内部尚未完全凝固，可以保持电磁搅拌器16的位置继续进行搅拌，操作横向行走机构 2将浇铸完成的铸型移动至存放区域，具体的位置可以通过纵向行走机构5、回转台7、第一油缸9、第二油缸12进行调整，待凝固过程接近终了，关闭电磁搅拌器，并且在滑轨19上滑动各个立杆14将所有的电磁搅拌器16 移动至支撑架13靠近立板11的位置，然后通过人工搬运或机械吊装、叉升将铸型移出支撑架13，然后进入下一个铸型的搬运和浇铸工序。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (9)

1.一种多自由度浇铸机，其特征在于：所述多自由度浇铸机包括横向轨道以及沿横向轨道移动的横向行走机构，横向行走机构上设置有纵向轨道，纵向行走机构沿纵向轨道移动，纵向行走机构上设置有回转台，回转台上安装有立柱，立柱另一端与机械臂铰接，第一油缸的两端分别连接在立柱和机械臂上以控制机械臂相对立柱张开的角度，机械臂另一端铰接有立板，第二油缸的两端分别连接在机械臂和立板上以控制立板相对机械臂张开的角度，立板的前端设置有支撑架；所述支撑架上设置有滑轨以及沿滑轨滑动的电磁搅拌器。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度浇铸机，其特征在于，支撑架上表面设置有凹槽，所述滑轨设置在凹槽内。

3.根据权利要求2所述的一种多自由度浇铸机，其特征在于，所述滑轨的上表面不高于支撑架的上表面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种多自由度浇铸机，其特征在于，所述电磁搅拌器设置有1个以上，优选2-6个。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种多自由度浇铸机，其特征在于，所述滑轨围绕支撑架的边缘设置，各个电磁搅拌器均在该滑轨上滑动。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种多自由度浇铸机，其特征在于，所述电磁搅拌器的高度均是可调节的。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种多自由度浇铸机，其特征在于，所述支撑架的两侧还设置有液压支腿。

8.权利要求1-7任一项所述的多自由度浇铸机在金属浇铸中的应用，所述金属包括铸钢、铸铁、铝合金、镁合金、铜合金、球墨铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁、灰铸铁等。

9.一种金属浇铸方法，其特征在于，所述金属浇铸方法通过权利要求1-7任一项所述的多自由度浇铸机实施。

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