CN117718456B - 一种多功能特种铸造平台及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多功能特种铸造平台及其工作方法，包括基座、铸造台、三个调整组件、驱动机构以及控制器；调整组件转动安装于基座，调整组件顶部的驱动端与铸造台进行铰接，且三个调整组件的铰接位置沿铸造台的圆周方向等距分布；驱动机构与调整组件的传动端进行连接；控制器适于根据指令控制驱动机构同步驱使各调整组件带动铸造台进行离心铸造或重力铸造。本申请的有益效果：通过控制器对调整组件的运动方式进行控制，使得铸造台可以连续的水平圆周转动来实现离心铸造过程，以及通过铸造台的多方向倾斜来实现重力铸造的翻转过程。本申请可以集离心铸造和重力铸造的功能于一身，从而在降低成本的同时，可以适应更广泛的实际加工需求。

Description

一种多功能特种铸造平台及其工作方法

技术领域

本申请涉及金属铸造加工技术领域，尤其是涉及一种多功能特种铸造平台及其工作方法。

背景技术

常见的特种铸造方式有消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造和离心铸造等。其中，离子铸造主要用于进行管状或环状态零件的铸造加工；消失模铸造和金属型铸造等可以统称为重力铸造，在重力铸造过程中，对于复杂零件往往需要对模具进行倾斜翻转。

现有的特种铸造设备在进行使用时存在以下的缺陷：

（1）对于重力铸造，现有的重力铸造设备往往只能够在单一平面内进行超过90°的翻转，而无法或很难进行多平面的翻转。

（2）现有的铸造设备基于不同的铸造方式，往往是相互独立的；即不同的铸造方式采用不同的铸造设备，这就导致设备之间的通用性较差，进而导致设备成本的增加。

基于此，现在急需对现有用于特种铸造的设备进行改进。

发明内容

本申请的其中一个目的在于提供一种能够解决上述背景技术中至少一个缺陷的多功能特种铸造平台。

本申请的另一个目的在于提供一种能够解决上述背景技术中至少一个缺陷的多功能特种铸造平台的工作方法。

为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种多功能特种铸造平台，包括基座、铸造台、三个调整组件、驱动机构以及控制器；所述铸造台用于安装进行铸造的模具且位于所述基座的上方；所述调整组件转动安装于所述基座，所述调整组件顶部的驱动端与所述铸造台进行铰接，且三个所述调整组件的铰接位置沿所述铸造台的圆周方向等距分布；所述驱动机构安装于所述基座并与所述调整组件的传动端进行传动连接；所述控制器与所述驱动机构电连接，所述控制器适于根据指令控制所述驱动机构同步驱使各所述调整组件带动所述铸造台水平连续转动，进而进行模具的离心铸造，或者控制所述驱动机构差速驱使各所述调整组件带动所述铸造台进行多方向的倾斜，进而进行模具的重力铸造。

优选的，所述调整组件包括第一支撑板和第二支撑板；所述第一支撑板通过下端绕所述基座的中轴线进行转动安装，所述第二支撑板通过下端与所述第一支撑板的上端铰接，所述第二支撑板的上端与所述铸造台进行铰接；在进行离心铸造时，各所述第一支撑板同步转动且相邻的夹角保持不变，以使得被所述第二支撑板支撑的所述铸造台保持水平转动；在进行重力铸造时，各所述第一支撑板的转速不同导致相邻的夹角发生变化，进而各所述第二支撑板通过绕对应的所述第一支撑板进行不同角度的转动以带动所述铸造台进行倾斜。

优选的，所述第一支撑板通过下端设置的转动件转动安装于所述基座；各所述调整组件所对应的所述转动件进行依次套接，且各所述转动件的长度不同，以使得所述驱动机构分别与各所述转动件单独进行配合，进而所述驱动机构通过驱使各所述转动件同步转动以进行离心铸造，或所述驱动机构通过驱使各所述转动件差速转动以进行重力铸造。

优选的，各所述转动件上均安装有蜗轮，三个所述蜗轮同心设置且于轴向进行间隔分布；所述驱动机构包括三个第一电机，所述第一电机沿所述基座的圆周方向等距安装，且所述第一电机通过输出端安装的蜗杆轴与对应的所述蜗轮进行配合，以使得所述转动件通过蜗轮蜗杆配合进行转动。

优选的，所述多功能铸造平台还包括检测模块和平衡机构；所述检测模块和所述控制器进行电连接，所述检测模块用在进行离心铸造时检测所述铸造台的平衡状态，并在动不平衡时向所述控制器发送平衡信号；所述平衡机构安装于所述铸造台的底部并与所述控制器进行电连接，所述控制器适于根据接收的平衡信号控制所述平衡机构对所述铸造台进行平衡调整。

优选的，所述平衡机构包括三个沿所述铸造台径向延伸的位移组件，以及对应安装于所述位移组件的三个配重块；所述控制器适于根据接收的平衡信号控制各所述位移组件驱使相应的所述配重块移动计算的距离。

优选的，所述检测模块包括多个传感器；所述传感器为压力传感器并安装于所述第二支撑板与所述铸造台的连接位置，所述压力传感器适于根据所述铸造台在不同位置的压力差进行动不平衡状态的判断；或者，所述传感器为位移传感器并安装于所述铸造台的背部，所述位移传感器适于根据所述铸造台与所述基座的距离幅度变化来进行动不平衡状态的判断。

一种多功能特种铸造平台的工作方法，包括如下步骤：

S100：向控制器输入需要进行的模式指令；

S200：若模式指令为离心铸造，则控制器将控制三个第一电机驱使对应的转动件进行同步转动，以使得铸造台进行连续的水平圆周转动；

S300：若模式指令为重力铸造，则控制器将控制三个第一电机进行不同转速的转动，以使得铸造台通过调整组件的结构进行倾斜。

优选的，步骤S200包括如下过程：

S210：控制器先控制三个第一电机同步驱使铸造台进行低速转动；

S220：检测模块对低速状态下的铸造台进行动不平衡检测；若出现动不平衡，则进行步骤S230，否则直接进行步骤S240；

S230：控制器根据检测模块的反馈计算各配重块进行平衡调整所需移动的距离，进而控制位移组件带动配重块移动相应的距离；

S240：控制器再控制三个第一电机同步驱使铸造台进行离心铸造所需的高速转动。

优选的，步骤S230包括如下具体过程：

S231：以位移组件的延伸方向将铸造台进行区域划分；

S232：控制器根据检测模块的反馈确定偏心质量的位置以及平衡点所处的区域；

S233：根据平衡点所处区域侧壁对应的配重块的质量计算配重块的对应移动距离；

S234：控制器根据计算的移动距离控制相应的移动组件进行动作。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

本申请通过控制器对调整组件的运动方式进行控制，使得铸造台可以连续的水平圆周转动来实现离心铸造过程，以及通过铸造台的多方向倾斜来实现重力铸造的翻转过程。相比较传统的铸造设备，本申请可以集离心铸造和重力铸造的功能于一身，从而在降低成本的同时，可以适应更广泛的实际加工需求。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中铸造台水平时与调整组件的配合结构示意图。

图3为本发明中调整组件的分解状态示意图。

图4为本发明基座的结构示意图。

图5为本发明中调整组件配合安装于基座的局部结构示意图。

图6为本发明中驱动机构的安装结构示意图。

图7为本发明中驱动机构与调整组件传动配合的局部结构示意图。

图8为本发明中进行重力铸造翻转时的状态示意图。

图9为本发明中铸造台倾斜时与调整组件的配合结构示意图。

图10为本发明中平衡机构的结构安装示意图。

图11为本发明中平衡机构进行平衡调整的简化示意图。

图12为本发明进行工作时的流程示意图。

图中：基座100、安装架110、定位座120、铸造台200、导向轨210、压紧机构300、调整组件41、第一支撑板411、第二支撑板412、转动件413、螺纹段4130、第一转套4131、第二转套4132、转轴4133、蜗轮414、螺母415、驱动机构42、第一电机420、蜗杆轴421、平衡机构5、第二电机51、丝杆轴52、滑块53、控制器61、传感器62。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请的一个方面提供了一种多功能特种铸造平台，如图1至图12所示，其中一个优选的实施例包括：基座100、铸造台200、三个调整组件41、驱动机构42以及控制器61。基座100用于整个特种铸造平台的稳定安装。铸造台200位于基座100的上方，铸造台200用于安装进行铸造的模具；则可以通过控制铸造台200的动作状态来带动模具进行相应的离心铸造或重力铸造。调整组件41转动安装于基座100，调整组件41可以通过顶部的驱动端与铸造台200进行铰接，且三个调整组件41的铰接位置沿铸造台200的圆周方向等距分布；三个调整组件41可以通过速度以及位置关系来驱使铸造台200进行相应的动作。驱动机构42安装于基座100并与三个调整组件41的传动端进行传动连接，从而驱动机构42可以通过驱使调整组件41为铸造台200的动作提供动力。控制器61与驱动机构42电连接，控制器61可以根据接收的模式指令来控制驱动机构42驱使调整组件41进行相应动作。

具体的说，在需要对模具进行离心铸造时，控制器61可以控制驱动机构42同步驱使各调整组件41，以使得各个调整组件41之间保持相对静止，且整体可以绕基座100的中轴线带动铸造台200进行水平连续转动，进而可以使位于铸造台200上的模具通过高速的圆周转动来实现离心铸造。在需要对模具进行重力铸造时，控制器61可以控制驱动机构42差速驱使各调整组件41，以使得各个调整组件41之间在圆周方向上相比较初始位置产生角度偏移，进而再结合调整组件41的结构变化可以带动铸造台200进行倾斜，则铸造台200上的模具将相应的发生倾斜来实现模具重力铸造所需的角度翻转。并且，通过调整组件41之间的角度偏移的值不同，可以实现铸造台200进行不同方向的倾斜，进而带动模具进行多方向的翻转来提高重力铸造的质量。相比较传统的铸造设备，本申请可以集离心铸造和重力铸造的功能于一身，从而在降低成本的同时，可以适应更广泛的实际加工需求。

可以理解的是，三个调整组件41位于底部的传动端的转动轴线相同，均为基座100的中轴线。则三个调整组件41在轴向的投影将向着基座100的径向进行延伸；对于调整组件41顶端至基座100中轴线的距离取决于所需的铸造台200的尺寸；三个调整组件41可以和驱动机构42进行单独驱动。

为了方便理解，下面可以结合具体的铸造模式进行详细的说明。

一、对于离心铸造，需要对模具进行高速稳定的圆周转动；且铸造台200需要带动安装的模具进行高度转动，且在转动的过程中，铸造台200需要保持水平，从而可以保证离心铸造的产品质量。

对于铸造台200的水平圆周转动，可以分解为两个动作。动作一：铸造台200需要保持水平；动作二：铸造台200需要进行圆周转动。

对于动作一，只需保证三个调整组件41之间的夹角保持相等；即如图2所示，三个调整组件41中，相邻两个调整组件41在轴向的投影的夹角为α=120°。此时三个调整组件41对铸造台200的支撑结构相同，所以铸造台200在三个相等且方向相同的支撑力下形成三角稳定支撑结构以保持水平。

对于动作二，只需驱动机构42驱使三个调整组件41绕基座100的中轴线进行同向的转动，则调整组件41将共同驱使铸造台200进行单向的圆周转动。则结合上述的动作一，只需控制驱动机构42驱使三个调整组件41以相同的速度进行同向转动，从而铸造台200在进行圆周转动的同时，由于三个调整组件41之间保持夹角为α=120°的相对静止，则铸造台200在转动的过程中可以始终保持水平。

二、对于重力铸造，为了保证重力铸造的产品质量，在重力铸造时需要对模具进行倾斜翻转，以确保金属液在能够在重力作用下充满型腔的全部区域。由上述内容可知，在三个调整组件41的夹角保持为α=120°时，铸造台200将在三角支撑结构下保持水平稳定。那么将三个调整组件41之间的夹角进行改变，以使得三个调整组件41之间的夹角不全相等时，铸造台200将在三个调整组件41形成的支撑结构下保持倾斜；且根据三个调整组件41之间的夹角的差值的不同，铸造台200倾斜的程度以及方向也不相同，进而可以实现对铸造台200上的模具进行重力铸造的多方向翻转，从而可以实现对复杂零件的重力铸造并提高铸造质量。

对于三个调整组件41之间的夹角差值的形成，可以是驱动机构42对三个调整组件41进行同向但不同转速的驱使，即三个调整组件41之间的转速存在差值。则在相同的时间段内，三个调整组件41绕基座100中轴线转动的角度范围不同，进而相邻调整组件41之间的夹角将发生变化，使得三个调整组件41所形成的三个相邻的夹角不全相等。同时，在调整组件41转动的过程中，调整组件41自身的结构也将发生变化，从而铸造台200将在调整组件41进行差速转动且自身结构进行适应性变化的结果下进行倾斜；且从理论上来说，结合调整组件41的不同差速值以及自身结构变化，铸造台200可以做到相对于模具任意方向的倾斜。

综上所述，本申请的特种铸造平台只需对调整组件41的转速进行控制，即可实现重力铸造所需的模具翻转，以及离心铸造所需的高速水平转动。相比较传统单一功能的铸造设备，本申请具有多种功能以满足不同的特种铸造需求，从而在降低成本的同时还可以适应更广泛的实际加工需求并保证铸造质量。

应当知道的是，控制器61的具体结构和工作原理为本领域技术人员所公知，驱动机构42驱使调整组件41进行转动的速度依靠控制器61进行控制。

本实施例中，如图1所示，铸造台200上安装有用于模具固定的压紧机构300，即模具可以通过压紧机构300被紧固于铸造台200上，以确保铸造台200在带动模具进行转动或倾斜时，模具不会发生脱落。压紧机构300在铸造台200上为可拆卸安装，压紧机构300的具体结构可以根据实际的铸造模式进行设置并更换；而对于重力铸造和离心铸造所需的压紧机构300的具体结构为本领域技术人员所公知，故不在此进行详细的阐述。

本实施例中，能够在差速转动下利用自身结构变化实现铸造台200倾斜的调整组件41的具体结构有多种，其中一种结构如图3、图8和图9所示，调整组件41包括第一支撑板411和第二支撑板412；第一支撑板411通过下端绕基座100的中轴线进行转动安装，第二支撑板412通过下端与第一支撑板411的上端铰接，第二支撑板412的上端与铸造台200的侧部进行铰接。在进行离心铸造时，各第一支撑板411同步转动且相邻的夹角保持不变，以使得被第二支撑板412支撑的铸造台200保持水平转动。在进行重力铸造时，各第一支撑板411的转速不同导致相邻的夹角发生变化，进而各第二支撑板412通过绕对应的第一支撑板411进行不同角度的转动以带动铸造台200进行相应的倾斜。

应当知道的是，第一支撑板411为满足与基座100的转动安装以及与第二支撑板412的连接，第一支撑板411为弯折结构；即第一支撑板411包括连续的水平段和倾斜段；第一支撑板411通过水平段的端部绕基座100的中轴线进行转动安装，且水平段沿基座100的径向进行延伸；倾斜段相比较水平段进行向上的翘起设置，即倾斜段与水平段存在倾斜角，该倾斜角为直角或钝角，一般来说，倾斜角的具体取值为90°~150°。同时，对于第二支撑板412可以采用直板结构也可以采用弯折结构，具体的结构可以根据第一支撑板411的具体设置结构以及第二支撑板412与铸造台200的铰接方向进行确定。

还应当知道的是，第二支撑板412的上端即为调整组件41与铸造台200铰接的驱动端；通过将三个第二支撑板412与铸造台200的铰接位置沿铸造台200的圆周方向进行等距分布，可以在铸造台200处于水平时，三个调整组件41可以在铸造台200的三个方向对铸造台200进行稳定的支撑，进而可以保证铸造台200的结构稳定性。对于第一支撑板411和第二支撑板412的结构尺寸可以结合实际的铸造场景进行强度分析来计算得到。

本实施例中，如图4和图5所示，调整组件41还包括固定安装于第一支撑板411下端的转动件413，第一支撑板411通过转动件413转动安装于基座100。各调整组件41所对应的转动件413进行依次套接，且各转动件413的长度不同，以使得驱动机构42分别与各转动件413单独进行配合，进而驱动机构42通过驱使各转动件413同步转动以进行离心铸造，或驱动机构42通过驱使各转动件413差速转动以进行重力铸造。

应当知道的是，由于三个调整组件41具需要绕基座100的中轴线进行转动安装，则作为三个调整组件41传动端的转动件413之间必然需要进行套接。则为了方便理解，三个转动件413根据位置关系可以分别为：位于最外层的第一转套4131，位于中间层的第二转套4132，以及位于最内层的转轴4133。

为了确保驱动机构42能够对每个调整组件41进行单独的驱动，则需要将三个调整组件41对应的转动件413的长度设置的不同。具体的说，第二转套4132的长度大于第一转套4131的长度，以使得第二转套4132相对于第一转套4131伸出一节；转轴4133的长度大于第二转套4132的长度，以使得转轴4133相对于第二转套4132伸出一节。则驱动机构42可以和第一转套4131进行配合，以及分别与第二转套4132和转轴4133伸出的一节进行配合来实现三个调整组件41的单独驱动。

具体的，如图4和图5所示，基座100的中部固定安装有安装架110，第一转套4131转动安装于安装架110，第二转套4132转动安装于第一转套4131，转轴4133转动安装于第二转套4132。三个转动件413之间通过相互转动套接，可以实现相互独立的转动。

本实施例中，如图4和图5所示，在三个第一支撑板411通过下端的转动件413进行安装时，根据三个转动件413的安装关系，三个第一支撑板411的下端将在竖直方向进行叠加设置，以确保三个转动件413之间能够相互套接。具体的说，按照转动件413从外到内的位置关系，相应的第一支撑板411的下端将由下向上进行叠加。则只需通过对转轴4133进行轴向的移动限位，可以确保三个调整组件41均被轴向移动限位。

应当知道的是，为了保证铸造台200的结构运行稳定，需要对铸造台200的窜动进行限制，即调整组件41对应的第一支撑板411只能够进行圆周转动，不允许进行沿基座100中轴线的轴向移动。若将每个转动件413都利用限制结构进行轴向移动的限制，将导致转动件413的结构设计复杂，且影响驱动机构42与转动件413的配合结构是设置。而根据转动件413的套接关系，三个第一支撑板411在轴向的叠加位置关系被确定，则可以通过只对转轴4133进行轴向移动限制即可实现对所有的第一支撑板411进行轴向移动的限制。即转轴4133受到轴向移动限制后，位于最上方的第一支撑板411的下端将对位于其下方的第一支撑板411的下端均产生轴向移动限制。

具体的，对转轴4133进行轴向移动限制的结构有多种，其中一种结构如图4和图5所示，基座100的中部固定安装有定位座120；转轴4133的下端穿过定位座120并设置有螺纹段4130，则通过螺母415与螺纹段4130的旋合并与定位座120的内侧进行并紧来实现对转轴4133的轴向移动进行限制。

可以理解的是，为了保证调整组件41在轴向移动被限制后能够顺畅的进行圆周转动，如图5所示，可以在安装架110的上端中心以及在定位座120的内侧中心均安装推力轴承。则在进行调整组件41与基座100的安装时，第一转套4131可以和安装架110上端中心的推力轴承相抵，与转轴4133下端螺纹配合的螺母415可以和定位座120内侧中心的推力轴承相抵，进而在调整组件41转动时，通过推力轴承的转动来保持调整组件41的转动顺畅。

本实施例中，对于驱动机构42与调整组件41进行单独驱动的具体结构有多种，其中一种结构如图3、图5至图7所示，各转动件413上均安装有蜗轮414，三个蜗轮414同心设置且按照三个转动件413的结构设置于轴向进行间隔分布。驱动机构42包括三个第一电机420，第一电机420沿基座100的圆周方向等距安装，且第一电机420通过输出端安装的蜗杆轴421与对应的蜗轮414进行配合，以使得转动件413通过蜗轮414蜗杆配合进行转动。

应当知道的是，在铸造台200进行重力铸造的倾斜时，铸造台200施加于调整组件41的压力将驱使调整组件41产生绕基座100中轴线进行转动的趋势。但为了保证铸造台200在铸造过程中的稳定性，调整组件41在无驱动机构42的驱使下将不允许进行转动。为了实现这一功能，本实施例将第一电机420与转动件413通过蜗轮蜗杆进行配合，从而利用蜗轮蜗杆的自锁可以在第一电机420停机的情况下保证调整组件41无法进行转动。

为了方便理解，下面将结合调整组件41的具体结构对铸造台200进行不同铸造模式的工作过程进行详细的说明。

初始时，如图1和图2所示，第一电机420均处于停机状态，且三个第一支撑板411之间保持夹角α=120°，则三个第二支撑板412相对于第一支撑板411保持相同的结构状态，进而铸造台200可以保持水平，且调整组件41通过蜗轮蜗杆结构处于锁定状态。

当需要进行离心铸造时，将模具安装铸造台200并通过压紧机构300进行压紧后；三个第一电机420在控制器61的控制下将进行相同转速的输出（默认三个第一电机420与对应转动件413利用蜗轮蜗杆传动的传动比相同），则三个第一支撑板411之间将保持相对静止的绕基座100的中轴线进行同步转动；由于第一支撑板411之间的位置关系未发生变化，则对应的三个第二支撑板412之间也不会发生位置关系变化，进而铸造台200将携带被压紧的模具进行水平圆周转动以实现离心铸造。

当需要进行重力铸造时，以铸造台200进行如图8和图9所示的倾斜为例。在铸造台200处于初始状态下完成模具的安装和压紧后，三个第一电机420在控制器61的控制下将以不同的转动进行输出。从第一支撑板411的旋转角度范围来看，如图9所示；最快输出转速对应的第一支撑板411与中间输出转速对应的第一支撑板411之间的夹角由α减少至α-β，最慢输出转速对应的第一支撑板411与中间输出转速对应的第一支撑板411之间的夹角也由α减少至α-β，则最快输出转速对应的第一支撑板411与最慢输出转速对应的第一支撑板411之间的夹角由α增大至α+2β。在第一支撑板411之间的位置关系发生变化后，第二支撑板412与相应的第一支撑板411之间的位置关系也发生变化，由于三个第二支撑板412之间的位置变化不同，则铸造台200将进行如图8所示的倾斜。在铸造台200进行倾斜保持的过程中，调整组件41通过蜗轮蜗杆结构处于锁定状态，以保证铸造台200的结构稳定。

本实施例中，如图1和图10所示，多功能铸造平台还包括检测模块和平衡机构5。检测模块和控制器61进行电连接，检测模块用在进行离心铸造时检测铸造台200的平衡状态，并在动不平衡时向控制器61发送平衡信号。平衡机构5安装于铸造台200的底部并与控制器61进行电连接，控制器61在接收的平衡信号后，可以控制平衡机构5对铸造台200进行平衡调整。

应当知道的是，在进行离心铸造时，铸造台200的具体转速可以根据所需铸造的零件尺寸来进行确定的；一般来说，离心铸造所需的转速在几百甚至上千转每分钟。并且模具的重量一般都比较的重，从而在出现偏心质量时，偏心质量通过高速旋转所产生的离心惯性力是很大的，这将会对铸造台200的稳定旋转形成干涉，进而导致离心铸造出的产品质量不合格。所以，本实施例设置了平衡机构5以及检测模块，利用检测模块对铸造台200的平衡状态进行检测，并根据检测的平衡状态结构来控制平衡机构5对铸造台200进行平衡。

具体的，平衡机构5的具体结构有多种，其中一种结构如图10所示，平衡机构5包括三个沿铸造台200径向延伸的位移组件，以及对应安装于位移组件的三个配重块；控制器61可以根据接收的平衡信号控制各位移组件驱使相应的配重块移动计算的距离。

应当知道的是，位移组件的设置也可以是大于三个，则相应的配重块的数量也大于三个。但是考虑到成本以及位移组件自身重量对铸造台200的结构影响，本实施例中优选采用三个位移组件以及三个对应的配重块。

还应当知道的是，三个位移组件的具体安装位置需要满足全面覆盖的要求，即任意一个位移组件的反向延长线必须位于另外两个位移组件之间的夹角区域。如图10所示，本实施例优选将三个位移组件之间的夹角均设置为相等的120°，即三个位移组件可以将铸造台200进行三等分。

可以理解的是，通过将平衡机构5安装于铸造台200的下端面，可以将铸造台200、模具、压紧机构300以及平衡机构5所形成的整个的重心平衡在铸造台200上，通过降低重心来提高模具旋转时的稳定性，进而可以适当的降低不平衡对离心铸造的影响；并且在重心下移并靠近平衡机构5后，对于铸造台200的不平衡调整可以只考虑静平衡。

本实施例中，位移组件的具体结构有多种，其中一种结构如图10所示，位移组件包括第二电机51、丝杆轴52以及滑块53。第二电机51固定安装于铸造台200的下端面；丝杆轴52的一端连接第二电机51的输出端，另一端转动安装于铸造台200的下端面；滑块53配合安装于丝杆轴52并与铸造台200下端面上设置的平行于丝杆轴52的导向轨210进行滑动配合。滑块53自身可以作为配重块，或将配重块安装于滑块53上；从而控制器61可以根据计算的结果控制第二电机51转速设定的圈数以驱使丝杆轴52带动滑块53移动计算的距离。

本实施例中，检测模块包括多个传感器62；根据检测的方式不同，传感器62的种类也不同。为了方便理解，下面可以通过两种检测方式进行说明，但不限于这两种方式。

方式一：传感器62为压力传感器并安装于第二支撑板412与铸造台200的连接位置；压力传感器62可以根据铸造台200在不同位置的压力差进行动不平衡状态的判断。

具体的说，若铸造台200处于平衡状态，则理论上三个压力传感器所检测的压力值应该是相等的，或者差值在设定的误差范围内。若铸造台200处于不平衡状态时，则三个压力传感器所检测的压力值将不同，或者说差值超过设定的阈值范围。

为了获得偏心质量的具体位置，可以根据压力传感器至铸造台200中心的连线将铸造台200进行区域划分。则铸造台200处于不平衡态时，其偏心质量位于两个压力值较大的压力传感器所对应的区域范围内，具体的位置可以根据压力传感器的具体测量值进行计算得到。

方式二：传感器62为位移传感器并安装于铸造台200的背部，位移传感器根据铸造台200与基座100的距离幅度变化来进行动不平衡状态的判断。

具体的说，若铸造台200处于平衡状态，则理论上多个位移传感器所检测到的铸造台200安装位置至基座100的距离相等，或者差值在设定的误差范围内。若铸造台200处于不平衡状态时，多个位移传感器对应的铸造台200安装位置至基座100的距离将不相等，或者差值超过设定的误差范围。其中，导致不平衡的偏心质量位于检测距离最短的位移传感器的安装位置至铸造台200中心的连线上；具体的位置可以根据位移传感器的具体测量值进行计算得到。

本申请中，第一电机420和第二电机51的具体结构和工作原理均为本领域技术人员所公知，且优选采用伺服电机。伺服电机可以快速的对控制器61的信号进行响应，且速度控制精度较高。

本申请的另一个方面提供了一种多功能特种铸造平台的工作方法，如图12所示，其中一个优选的实施例包括如下步骤：

S100：向控制器61输入需要进行的模式指令。

S200：若模式指令为离心铸造，则控制器61将控制三个第一电机420驱使对应的转动件413进行同步转动，以使得铸造台200进行连续的水平圆周转动。

S300：若模式指令为重力铸造，则控制器61将控制三个第一电机420进行不同转速的转动，以使得铸造台200通过调整组件41的结构进行倾斜。

本实施例中，步骤S200包括如下过程：

S210：控制器61先控制三个第一电机420同步驱使铸造台200进行低速转动。

S220：检测模块对低速状态下的铸造台200进行动不平衡检测；若出现动不平衡，则进行步骤S230，否则直接进行步骤S240。

S230：控制器61根据检测模块的反馈计算各配重块进行平衡调整所需移动的距离，进而控制位移组件带动配重块移动相应的距离。

S240：控制器61再控制三个第一电机420同步驱使铸造台200进行离心铸造所需的高速转动。

可以理解的是，本实施例将离心铸造的过程分为两个阶段，即检测平衡阶段以及正常的离心工作阶段。若铸造台200在进行离心铸造的初始阶段就采用高速旋转，若铸造台200存在偏心质量，则在高速旋转下将产生较大的离心惯性力，进而可能会导致铸造台200产生较大的跳动而影响使用安全。所以在检测平衡阶段可以对铸造台200进行低速旋转，以降低偏心质量所带来的危害影响。一般来说，检测平衡阶段在铸造台200转动几十圈甚至几圈的情况下就可以完成对偏心质量的定位，然后控制器61可以在极端的时间内计算出配重块所要移动的距离值，进而位移组件的第二电机51可以迅速启动并驱使滑块53到达指定位置；即检测平衡阶段的时间一般只需几秒钟，不会对整个离心铸造过程产生较大的影响。

本实施例中，步骤S230包括如下具体过程：

S231：以位移组件的延伸方向将铸造台200进行区域划分。

S232：控制器61根据检测模块的反馈确定偏心质量的位置以及平衡点所处的区域。

S233：根据平衡点所处区域侧壁对应的配重块的质量计算配重块的对应移动距离。

S234：控制器61根据计算的移动距离控制相应的移动组件进行动作。

为了方便理解，下面可以通过如图11所示的其中一种偏心质量的平衡调整的简化示意图对上述过程进行说明。

根据位移组件的延伸方向，可以将铸造台200划分为如图11中所示的X0Y、X0Z以及Y0Z三个坐标区域。假设偏心质量m₀位于X0Z区域，且偏心质量m₀距离铸造台200中心点0的距离为R，则偏心质量m₀在转速为ω时所产生的离心惯性力可以定义为G₀=m₀ω²R。则相应的偏心质量m₀所对应的平衡质量m₀´所处的位置可以将偏心质量m₀至0点的连线反向延长R距离得到，即平衡质量m₀´所对应的离心惯性力G₀´位于X0Y平面内。从而根据力的平行四边形定则，可以将离心惯性力G₀´进行分解为X轴上的分力G₁以及Y轴上的分力G₂；进而根据公式G₁=m₁ω²r₁以及G₂=m₂ω²r₂，在X轴上配重块的质量m₁以及Y轴上配重块的质量m₂已知的情况下，可以分别计算出X轴上的配重块在完成平衡调整时与中心点0的距离r₁，以及Y轴上的配重块在完成平衡调整时与中心点0的距离r₂。则根据配重块初始位置距离中心点0的距离可以计算出位移组件需要驱使配重块进行移动的距离。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要 求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种多功能特种铸造平台，其特征在于，包括：

基座；

铸造台；所述铸造台用于安装进行铸造的模具且位于所述基座的上方；

三个调整组件；所述调整组件转动安装于所述基座，所述调整组件顶部的驱动端与所述铸造台进行铰接，且三个所述调整组件的铰接位置沿所述铸造台的圆周方向等距分布；

驱动机构；所述驱动机构安装于所述基座并与所述调整组件的传动端进行传动连接；以及

控制器；所述控制器与所述驱动机构电连接，所述控制器适于根据指令控制所述驱动机构同步驱使各所述调整组件带动所述铸造台水平连续转动，进而进行模具的离心铸造，或者控制所述驱动机构差速驱使各所述调整组件带动所述铸造台进行多方向的倾斜，进而进行模具的重力铸造；

所述调整组件包括：

第一支撑板；所述第一支撑板通过下端绕所述基座的中轴线进行转动安装；以及

第二支撑板；所述第二支撑板通过下端与所述第一支撑板的上端铰接，所述第二支撑板的上端与所述铸造台进行铰接；

在进行离心铸造时，各所述第一支撑板同步转动且相邻的夹角保持不变，以使得被所述第二支撑板支撑的所述铸造台保持水平转动；

在进行重力铸造时，各所述第一支撑板的转速不同导致相邻的夹角发生变化，进而各所述第二支撑板通过绕对应的所述第一支撑板进行不同角度的转动以带动所述铸造台进行倾斜；

所述第一支撑板通过下端设置的转动件转动安装于所述基座；各所述调整组件所对应的所述转动件进行依次套接，且各所述转动件的长度不同；

所述驱动机构分别与各所述转动件单独进行配合，进而所述驱动机构通过驱使各所述转动件同步转动以进行离心铸造，或所述驱动机构通过驱使各所述转动件差速转动以进行重力铸造；

各所述转动件上均安装有蜗轮，三个所述蜗轮同心设置且于轴向进行间隔分布；

所述驱动机构包括三个第一电机，所述第一电机沿所述基座的圆周方向等距安装，且所述第一电机通过输出端安装的蜗杆轴与对应的所述蜗轮进行配合，以使得所述转动件通过蜗轮蜗杆配合进行转动。

2.如权利要求1所述的多功能特种铸造平台，其特征在于，还包括：

检测模块；所述检测模块和所述控制器进行电连接，所述检测模块用在进行离心铸造时检测所述铸造台的平衡状态，并在动不平衡时向所述控制器发送平衡信号；以及

平衡机构；所述平衡机构安装于所述铸造台的底部并与所述控制器进行电连接；所述控制器适于根据接收的平衡信号控制所述平衡机构对所述铸造台进行平衡调整。

3.如权利要求2所述的多功能特种铸造平台，其特征在于：所述平衡机构包括三个沿所述铸造台径向延伸的位移组件，以及对应安装于所述位移组件的三个配重块；

所述控制器适于根据接收的平衡信号控制各所述位移组件驱使相应的所述配重块移动计算的距离。

4.如权利要求2所述的多功能特种铸造平台，其特征在于：所述检测模块包括多个传感器；

所述传感器为压力传感器并安装于所述第二支撑板与所述铸造台的连接位置，所述压力传感器适于根据所述铸造台在不同位置的压力差进行动不平衡状态的判断；

或者，所述传感器为位移传感器并安装于所述铸造台的背部，所述位移传感器适于根据所述铸造台与所述基座的距离幅度变化来进行动不平衡状态的判断。

5.一种如权利要求3或4所述的多功能特种铸造平台的工作方法，其特征在于，包括如下工作步骤：

S100：向控制器输入需要进行的模式指令；

S200：若模式指令为离心铸造，则控制器将控制三个第一电机驱使对应的转动件进行同步转动，以使得铸造台进行连续的水平圆周转动；

S300：若模式指令为重力铸造，则控制器将控制三个第一电机进行不同转速的转动，以使得铸造台通过调整组件的结构进行倾斜。

6.如权利要求5所述的多功能特种铸造平台的工作方法，其特征在于，步骤S200包括如下过程：

S210：控制器先控制三个第一电机同步驱使铸造台进行低速转动；

S220：检测模块对低速状态下的铸造台进行动不平衡检测；若出现动不平衡，则进行步骤S230，否则直接进行步骤S240；

S230：控制器根据检测模块的反馈计算各配重块进行平衡调整所需移动的距离，进而控制位移组件带动配重块移动相应的距离；

S240：控制器再控制三个第一电机同步驱使铸造台进行离心铸造所需的高速转动。

7.如权利要求6所述的多功能特种铸造平台的工作方法，其特征在于：步骤S230包括如下具体过程：

S231：以位移组件的延伸方向将铸造台进行区域划分；

S232：控制器根据检测模块的反馈确定偏心质量的位置以及平衡点所处的区域；

S233：根据平衡点所处区域侧壁对应的配重块的质量计算配重块的对应移动距离；

S234：控制器根据计算的移动距离控制相应的移动组件进行动作。