CN117920980B - 一种有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于有色冶金设备技术领域，公开一种有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置，模具本体内设模腔且设有顶杆孔，顶杆孔滑动设有顶杆，模具本体下方固定有内置行程传感器的顶升油缸，各顶升油缸活塞杆与顶杆连接；每个控制回路与一个顶升油缸对应，控制回路的电磁换向阀进油口Ⅰ与供油管连通且回油口Ⅰ与回油管连通，比例减压阀进油口Ⅱ与电磁换向阀第一出油口连通且出油口与顶升油缸无杆腔连通，顶升油缸有杆腔与电磁换向阀第二出油口连通，电磁换向阀、比例减压阀及行程传感器与控制器信号连接。本发明设置行程传感器与比例减压阀配合控制器实现油缸同步，具有结构紧凑、简单可靠、同步效果好、顶升平稳的特点。

Description

一种有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置的控制方法

技术领域

本发明涉及有色冶金设备技术领域，具体涉及一种结构紧凑、简单可靠、同步效果好、顶升平稳的有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置的控制方法。

背景技术

有色金属冶炼合格后，一般通过将金属熔体注入铸锭模，冷凝形成具有一定断面形状和尺寸的铸锭，然后才能经塑性加工得到各种用途的型材。目前，如铝锭、锌锭等有色金属铸锭多采用模腔呈底小口大的倒凸字形结构铸锭模，并在模腔两侧的台阶上分别放置下大上小的锥台形销钉，然后在合金熔体浇铸冷却后，吊装机通过牵引销钉将铸锭及模具提起，然后用大锤把模具搞掉以实现铸锭脱模，随后再将销钉砸掉后形成铸锭成品。如此脱模方式不仅劳动强度大、脱模效率低，而且还容易造成模具变形乃至破损，推高了生产成本。为此，也有通过技术创新，逐步采用空心浇铸模，并在浇铸模的模腔内设置可上下滑移的顶杆，通过底部的液压油缸来推动顶杆实现铸锭自动脱模，既能降低脱模的劳动强度和提高脱模效率，而且还能避免模具变形以延长模具的使用寿命。

由于有色金属的铸锭一般为长条形，为了能够平稳、可靠的脱模，需要沿铸锭长度方向至少设置两个顶杆及对应的配套油缸。但由于铸锭沿长度方向的重量分布及与模腔的粘结力都存在一定的差异，因此沿长度方向各顶升点的顶升力难以保持一致，从而会导致铸锭上升时难以保持整体平稳上升状态，而且各油缸的活塞杆大小也存在一定的制造误差及摩擦系数差异，也会导致相同压力下的顶升速度不同，从而进一步加剧铸锭上升时的不平稳。铸锭不平稳上升即铸锭呈倾斜顶升状态，而铸锭倾斜角度过大不仅容易导致其与模腔形成剐蹭而造成模腔损伤，严重时还会导致铸锭卡死在模腔内而难以脱模。

为解决双油缸乃至多油缸运动同步性和稳定性问题，现有技术一般是将各油缸的无杆腔通过连接管路直接连通，或者将各油缸的无杆腔与有杆腔通过管路进行串联，以均衡各油缸之间的顶升压力，从而试图实现各油缸运动的同步性和平稳性。但在实际工作中，由于铸锭的重量及粘结力分布不均匀，而且也受各油缸制造误差及摩擦力差异，导致各油缸的顶升力并不相同，因此各油缸的无杆腔相互连通的技术方案并不能解决问题。为此，现有技术中多采用分流集流阀或压力传感器等检测、反馈控制技术来实现多油缸同步。但当油液通过分流集流阀时，管路布置较为复杂，而且能量损失较大，同时双油缸乃至多油缸的同步精度受分流集流阀的分流进度影响较大，慢速时分流精度差。而采用压力传感器实现同步时，虽然能够保证各油缸的压力差，但与各油缸无杆腔直接连通或无杆腔与有杆腔串联方案相同，也不能解决铸锭顶升时的同步性和稳定性问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种结构紧凑、简单可靠、同步效果好、顶升平稳的有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置的控制方法。

本发明是这样实现的：包括方形结构的模具本体，所述模具本体内设置有敞口的模腔，所述模腔底部间隔设置有至少两个贯穿模具本体的顶杆孔，所述顶杆孔内滑动配装有顶杆，所述模具本体的下方固定设置有与顶杆孔数量对应的顶升油缸，各顶升油缸的活塞杆顶端分别与对应的顶杆可拆卸的固定连接，所述顶升油缸内设置有行程传感器；

还包括供油管、回油管、相互并联并与顶升油缸数量对应的控制回路、控制器，每个控制回路与一个顶升油缸对应，所述控制回路包括电磁换向阀、比例减压阀，所述电磁换向阀的进油口Ⅰ与供油管连通且回油口Ⅰ与回油管连通，所述比例减压阀的进油口Ⅱ与电磁换向阀的第一出油口连通且出油口通过供油支管与顶升油缸的无杆腔连通，所述顶升油缸的有杆腔通过回油支管与电磁换向阀的第二出油口连通，所述电磁换向阀、比例减压阀及行程传感器分别与控制器信号连接。

进一步的，所述比例减压阀的出油口处还设置有压力传感器，所述压力传感器与控制器信号连接。

进一步的，所述顶升油缸的有杆腔一端与模具本体的底端固定连接，所述行程传感器固定设置在顶升油缸的无杆腔端面且感应部件向内延伸并与活塞杆耦合。

进一步的，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀或三位四通电磁比例换向阀，所述电磁换向阀的第一出油口流量小于第二出油口的流量。

进一步的，所述供油支管与回油支管之间还连通设置有双向液压锁。

进一步的，所述电磁换向阀的进油口Ⅰ与回油口Ⅰ之间还连通设置有双向平衡阀。

进一步的，所述顶杆孔面向模腔一侧设置有斜倒角或圆弧倒角，所述顶杆的顶端设置有可与斜倒角或圆弧倒角贴合的密封头。

进一步的，所述顶杆在密封头下方部分的外接圆直径不大于顶杆孔的内径，所述顶升油缸的活塞杆直径小于顶杆孔的内径。

进一步的，所述顶杆的下端设置有与密封头同轴的螺孔，所述顶升油缸的活塞杆顶端与顶杆的螺孔螺纹连接。

进一步的，所述模具本体在顶杆孔的下端固定设置有中空水冷的油缸座，所述油缸座贯穿设置有与顶杆孔同轴的导向孔，所述顶升油缸固定设置在油缸座的底端且活塞杆滑动贯穿导向孔与顶杆可拆卸的固定连接。

本发明的有益效果：

1、本发明通过设置与各顶升油缸对应的控制回路，在顶升油缸的无杆腔进油管路上设置比例减压阀配合顶升油缸上的行程传感器，控制器接收行程传感器采集的位移信息，经分析处理后向比例减压阀发送调压指令，从而可及时调节对应顶升油缸的顶升速度，形成位移和流量的闭环反馈调节，实现各油缸之间同步顶升，既能有效减轻铸锭刮伤模腔，而且也杜绝了铸锭卡死在模腔内而难以脱模的问题。

2、本发明通过行程传感器来监控位移量以调节顶升速度，不仅解决了铸锭重量及粘结力分布不均导致的顶升压力不同的问题，而且还克服了顶升油缸制造误差及摩擦力不同导致顶升速度不一致的问题，有效提高了顶升的平稳性。

3、本发明通过在顶升油缸的无杆腔油路上设置电磁换向阀，不仅通过控制器能够控制油缸的运动方向，而且通过配合比例减压阀可实现在顶升时以高压小流量向无杆腔供油，从而可确保顶升时对铸锭形成足够大的推力并保持顶升平稳，而在铸锭脱模后以低压大流量向有杆腔供油使顶杆快速归位，可提高铸锭模具的周转效率，相较传统高、低压供油系统可有效简化结构和降低供油的配套成本。

4、本发明在比例减压阀的出油口处设置与控制器连接的压力传感器，既能避免油缸的进油压力过大而导致管路爆破，又能与行程传感器配合形成相互验证，能够有效减少乃至避免油缸及管路泄漏导致油液损失和铸锭卡死，提高了装置的整体可靠性。

5、本发明在供油支管与回油支管之间连通设置双向液压锁，使顶升油缸的活塞杆根据需要能够将铸锭顶升并稳定停留在设定高度，从而便于铸锭起吊操作。

6、本发明在电磁换向阀的进油口Ⅰ与回油口Ⅰ之间设置双向平衡阀，既能平衡阀体前后的流量并防止返流，同时还能稳定供油与回油管路中油液的压力波动，从而提高顶升油缸顶升时的平稳性。

综上所述，本发明具有结构紧凑、简单可靠、同步效果好、顶升平稳的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的控制回路原理图；

图中：1-模具本体，11-模腔，12-顶杆孔，13-斜倒角，2-顶升油缸，21-行程传感器，22-活塞杆，3-顶杆，31-密封头，4-供油管，5-回油管，6-控制回路，61-电磁换向阀，62-比例减压阀，63-压力传感器，64-供油支管，65-回油支管，66-双向液压锁，67-双向平衡阀，7-油缸座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，本发明包括方形结构的模具本体1，所述模具本体1内设置有敞口的模腔11，所述模腔11底部间隔设置有至少两个贯穿模具本体1的顶杆孔12，所述顶杆孔12内滑动配装有顶杆3，所述模具本体1的下方固定设置有与顶杆孔12数量对应的顶升油缸2，各顶升油缸2的活塞杆22顶端分别与对应的顶杆3可拆卸的固定连接，所述顶升油缸2内设置有行程传感器21；

还包括供油管4、回油管5、相互并联并与顶升油缸2数量对应的控制回路6、控制器，每个控制回路6与一个顶升油缸2对应，所述控制回路6包括电磁换向阀61、比例减压阀62，所述电磁换向阀61的进油口Ⅰ与供油管4连通且回油口Ⅰ与回油管5连通，所述比例减压阀62的进油口Ⅱ与电磁换向阀61的第一出油口连通且出油口通过供油支管64与顶升油缸2的无杆腔连通，所述顶升油缸2的有杆腔通过回油支管65与电磁换向阀61的第二出油口连通，所述电磁换向阀61、比例减压阀62及行程传感器21分别与控制器信号连接。

所述比例减压阀62的出油口处还设置有压力传感器63，所述压力传感器63与控制器信号连接。

所述控制器为PLC或工控机及其必要的外围电路。

如图1所示，所述顶升油缸2的有杆腔一端与模具本体1的底端固定连接，所述行程传感器21固定设置在顶升油缸2的无杆腔端面且感应部件向内延伸并与活塞杆22耦合。

如图2所示，所述电磁换向阀61为三位四通电磁换向阀或三位四通电磁比例换向阀，所述电磁换向阀61的第一出油口流量小于第二出油口的流量。

所述供油支管64与回油支管65之间还连通设置有双向液压锁66。

所述电磁换向阀61的进油口Ⅰ与回油口Ⅰ之间还连通设置有双向平衡阀67。

如图1所示，所述顶杆孔12面向模腔11一侧设置有斜倒角13或圆弧倒角，所述顶杆3的顶端设置有可与斜倒角13或圆弧倒角贴合的密封头31。

所述顶杆3在密封头31下方部分的外接圆直径不大于顶杆孔12的内径，所述顶升油缸2的活塞杆22直径小于顶杆孔12的内径。

所述顶杆3的下端设置有与密封头31同轴的螺孔，所述顶升油缸2的活塞杆22顶端与顶杆3的螺孔螺纹连接。

所述模具本体1在顶杆孔12的下端固定设置有中空水冷的油缸座7，所述油缸座7贯穿设置有与顶杆孔12同轴的导向孔，所述顶升油缸2固定设置在油缸座7的底端且活塞杆22滑动贯穿导向孔与顶杆3可拆卸的固定连接。

如图1和2所示，顶升过程如下：

1、铸锭顶升：启动装置，在模腔11内有色金属铸锭凝固后，控制器控制各控制回路6中的电磁换向阀61向顶升油缸2的无杆腔进油，此时顶升油缸2的有杆腔排出油液并回流到回油管5中，控制器实时采集各顶升油缸2的行程传感器21的位移信息，经分析处理后向比例减压阀62发送调压指令，从而及时调节对应顶升油缸2的顶升速度，实现同一铸锭下各顶升油缸2推动顶杆3同步伸出从模腔11中顶出铸锭；铸锭到达预定顶升高度后，控制器控制电磁换向阀61切换到静止位置，顶升油缸2的油液在双向液压锁66的作用下，使顶升油缸2的活塞杆22稳定停留在设定高度，从而便于铸锭起吊操作。

2、油缸缩回：铸锭起吊后，控制器控制电磁换向阀61向顶升油缸2的有杆腔进油，此时顶升油缸2的无杆腔排出油液并回流到回油管5中，各顶升油缸2的活塞杆22拉动顶杆3缩回，同时控制器实时采集各顶升油缸2的行程传感器21的位移信息，待检测到顶杆3缩回并使密封头31抵紧顶杆孔12的斜倒角13或圆弧倒角面时，控制电磁换向阀61切换到静止位置，此时模具处于待浇筑状态；由于电磁换向阀61处于静止位置，顶升油缸2的油液在双向液压锁66的作用下保持静止，从而可保证有色金属熔体浇筑时及浇筑后未凝固时，密封头31与顶杆孔12都能紧密贴合而处于密封状态，可避免有色金属熔体进入到顶杆3与顶杆孔12之间而导致后期难以脱模的问题。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置的控制方法，其特征在于，包括

铸锭顶升：启动装置，在模腔（11）内有色金属铸锭凝固后，控制器控制各控制回路（6）中的电磁换向阀（61）向顶升油缸（2）的无杆腔进油，此时顶升油缸（2）的有杆腔排出油液并回流到回油管（5）中，控制器实时采集各顶升油缸（2）的行程传感器（21）的位移信息，经分析处理后向比例减压阀（62）发送调压指令，从而及时调节对应顶升油缸（2）的顶升速度，实现同一铸锭下各顶升油缸（2）推动顶杆（3）同步伸出从模腔（11）中顶出铸锭；铸锭到达预定顶升高度后，控制器控制电磁换向阀（61）切换到静止位置，顶升油缸（2）的油液在双向液压锁（66）的作用下，使顶升油缸（2）的活塞杆（22）稳定停留在设定高度，从而便于铸锭起吊操作；

油缸缩回：铸锭起吊后，控制器控制电磁换向阀（61）向顶升油缸（2）的有杆腔进油，此时顶升油缸（2）的无杆腔排出油液并回流到回油管（5）中，各顶升油缸（2）的活塞杆（22）拉动顶杆（3）缩回，同时控制器实时采集各顶升油缸（2）的行程传感器（21）的位移信息，待检测到顶杆（3）缩回并使密封头（31）抵紧顶杆孔（12）的斜倒角（13）或圆弧倒角面时，控制电磁换向阀（61）切换到静止位置，此时模具处于待浇筑状态；由于电磁换向阀（61）处于静止位置，顶升油缸（2）的油液在双向液压锁（66）的作用下保持静止，从而可保证有色金属熔体浇筑时及浇筑后未凝固时，密封头（31）与顶杆孔（12）都能紧密贴合而处于密封状态，可避免有色金属熔体进入到顶杆（3）与顶杆孔（12）之间而导致后期难以脱模的问题；

所述装置包括方形结构的模具本体（1），所述模具本体（1）内设置有敞口的模腔（11），所述模腔（11）底部间隔设置有至少两个贯穿模具本体（1）的顶杆孔（12），所述顶杆孔（12）内滑动配装有顶杆（3），所述模具本体（1）的下方固定设置有与顶杆孔（12）数量对应的顶升油缸（2），各顶升油缸（2）的活塞杆（22）顶端分别与对应的顶杆（3）可拆卸的固定连接，所述顶升油缸（2）设置有行程传感器（21）；

所述装置还包括供油管（4）、回油管（5）、相互并联并与顶升油缸（2）数量对应的控制回路（6）、控制器，所述控制回路（6）包括电磁换向阀（61）、比例减压阀（62），所述电磁换向阀（61）的进油口Ⅰ与供油管（4）连通且回油口Ⅰ与回油管（5）连通，所述比例减压阀（62）的进油口Ⅱ与电磁换向阀（61）的第一出油口连通且出油口通过供油支管（64）与顶升油缸（2）的无杆腔连通，所述顶升油缸（2）的有杆腔通过回油支管（65）与电磁换向阀（61）的第二出油口连通，所述电磁换向阀（61）、比例减压阀（62）及行程传感器（21）分别与控制器信号连接；

所述电磁换向阀（61）为三位四通电磁换向阀或三位四通电磁比例换向阀，所述电磁换向阀（61）的第一出油口流量小于第二出油口的流量；

所述比例减压阀（62）的出油口处供油支管（64）上还设置有压力传感器（63），所述压力传感器（63）与控制器信号连接；

所述顶升油缸（2）的有杆腔一端与模具本体（1）的底端固定连接，所述行程传感器（21）的本体固定设置在顶升油缸（2）的无杆腔端面且感应部件向内延伸并与活塞杆（22）耦合；

所述供油支管（64）与回油支管（65）之间还连通设置有双向液压锁（66）；

所述电磁换向阀（61）的进油口Ⅰ连通的管路与回油口Ⅰ连通的管路之间还连通设置有双向平衡阀（67）；

所述顶杆孔（12）面向模腔（11）一侧设置有斜倒角（13）或圆弧倒角，所述顶杆（3）的顶端设置有可与斜倒角（13）或圆弧倒角贴合的密封头（31）。

2.根据权利要求1所述有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置的控制方法，其特征在于所述顶杆（3）在密封头（31）下方部分的外接圆直径不大于顶杆孔（12）的内径，所述顶升油缸（2）的活塞杆（22）直径小于顶杆孔（12）的内径。

3.根据权利要求1所述有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置的控制方法，其特征在于所述顶杆（3）的下端设置有与密封头（31）同轴的螺孔，所述顶升油缸（2）的活塞杆（22）顶端与顶杆（3）的螺孔螺纹连接。

4.根据权利要求1所述有色金属铸锭自动脱模油缸同步顶升装置的控制方法，其特征在于所述模具本体（1）在顶杆孔（12）的下端固定设置有中空水冷的油缸座（7），所述油缸座（7）贯穿设置有与顶杆孔（12）同轴的导向孔，所述顶升油缸（2）固定设置在油缸座（7）的底端且活塞杆（22）滑动贯穿导向孔与顶杆（3）可拆卸的固定连接。