CN219503676U - 一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，包括调节机构；所述调节机构输出第一线性自由度调节并联机构方位调节；所述并联机构输出以环形阵列形式排布的至少三个第二线性自由度，共同调节检测组件进行万向方位调节；所述检测组件用于检测浇铸的短波红外区域的辐射强度；本实用新型通过使用光谱技术对铸铝消失模的浇注温度和流速进行检测；光谱技术可以实时、准确地测量铝液的温度和流速，使铸造工艺得以精细化控制。其次，光谱技术可以实现非接触式测量，不需要直接接触铝液，避免了传统方法中可能存在的污染和安全隐患。另外，光谱技术还能够提供更为详细的铝液成分分析，从而更好地指导铸造工艺的优化和调整。

Description

一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置

技术领域

本实用新型涉及消失模技术领域，特别涉及一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置。

背景技术

铸铝消失模的连续浇铸工艺是铸造技术的一种先进形式，它将传统的铸造和现代科技相结合，利用消失模铸造技术来生产高精度、高质量的铝合金件。这种铸造工艺适用于铝合金汽车零件、工程机械配件、航空航天零部件等领域。

铸铝消失模的连续浇铸工艺是一种高效、精密的铸造工艺，它采用连续生产的方式，可以大大提高生产效率和产品的一致性。其中消失模铸造需要使用特殊的陶瓷或石膏模具，这些模具可以用来生产高精度和复杂形状的铝合金件。模具的设计和制造是铸造工艺中至关重要的一环，需要根据产品的要求和生产工艺的需求进行精确的设计和制造。

在传统技术中，具体来说，铸铝消失模连续浇铸工艺包括：

(1)确定合适的浇注温度和速度：铝合金在浇注时需要保持一定的温度，同时也需要适当的浇注速度。因此可以测试不同的浇注温度和速度，以确定最佳的浇注参数，以保证铸造过程的质量和效率。

(2)在浇注温度和速度都确定的基础上，确保消失模的稳定性：在连续浇铸的过程中，消失模需要保持稳定性以避免变形和破裂。通过检查消失模的形状和尺寸来确定消失模的稳定性，并对其进行必要的修整和加强。

(3)确定最佳的铝合金组成：铝合金的组成对其性能有着重要的影响，因此可以通过测试不同组成的铝合金，以确定最佳的组成比例和配方，以提高铝合金的强度、硬度和耐腐蚀性等性能。

综上可得知，铸铝消失模连续浇铸工艺的核心点在于确定合适的浇注温度和速度，因为它决定了其它工艺的实施与具体质量控制。

传统技术对铸铝消失模的浇注温度和速度进行检测通常是通过经验来进行调整，例如根据铝合金的特性以及模具的尺寸和结构等因素进行估算和调整。这种方式的缺点是经验主观性强，可能存在误差，而且不能及时调整，导致铸造品质不稳定。

为此，提出一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；

本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，包括调节机构；所述调节机构输出第一线性自由度调节并联机构方位调节；所述并联机构输出以环形阵列形式排布的至少三个第二线性自由度，共同调节检测组件进行万向方位调节；所述检测组件用于检测浇铸的短波红外区域的辐射强度，并将所述辐射强度转换为光谱信号，判断浇铸温度及流速。

在上述实施方式中：上述的第一线性自由度和第二线性自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动检测组件进行多端自由度的联动化驱动及工艺检测，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

其中在一种实施方式中：所述调节机构包括桁架、滑动配合于所述桁架外表面的移动台；所述移动台上安装有所述并联机构；所述移动台的滑动由安装于所述桁架上的线性模组输出所述第一线性自由度进行方位调节。

在上述实施方式中：通过上述的移动台及桁架之间的机械联动及相互配合，通过输出第一线性自由度进行多端联动及其配合的形式，带动并联机构进行指定功能的运载及其驱动；基于上述驱动模式，并联机构及检测组件则可对外部浇注点进行流速与温度检测的作业。

在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述线性模组包括第一动力件，所述第一动力件驱动齿轮齿条组件中的齿轮旋转，齿轮啮合于所述齿轮齿条组件的齿条；所述第一动力件固定连接于所述移动台，所述齿条固定连接于所述桁架。

其中在一种实施方式中：所述并联机构包括机架及以环形阵列形式排布的三个铰副组件，所述铰副组件均输出所述第二线性自由度并分别驱动连接架的外部环形阵列的三个方位点，驱动所述连接架进行万向角度调节；所述连接架的外表面安装有所述检测组件。

在上述实施方式中：通过上述的多组铰副组件之间的机械联动及相互配合，通过驱动连接架进行多端联动及其配合的形式，带动连接架运载检测组件；基于上述驱动模式，检测组件则可对外部浇注点进行流速与温度检测的作业。

在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述并联机构还包括第二动力件；所述第二动力件固定连接于所述移动台，所述第二动力件用于调节所述机架的水平角度。

其中在一种实施方式中：所述铰副组件包括第三动力件；所述第三动力件驱动角度调节第一铰臂的一端，所述第一铰臂的另一端铰接于第二铰臂的一端，所述第二铰臂的另一端铰接于所述连接架的外表面。

在上述实施方式中：为实现上述第一线性自由度及第二线性自由度对其所适配的结构部件进行驱动作业的模式；其中，转动驱动的自由度起始输出点可搭配一轴承与外部相对固定的结构进行连接，以实现支撑；线性自由度本身的行程量前后端均设置有一滑块组件，以适配该线性自由度运行导向的平稳性，并规范该线性自由度的运行轨迹满足理论设计需求

其中在一种实施方式中：所述检测组件包括光谱传感器。所述检测组件还包括激光发射器。光谱传感器负责进行光谱检测，而激光发射器负责发射激光，辅助光谱传感器进行实施；

其中，在上述实施方式中：第一动力件、第二动力件和第三动力件均优选为伺服电机，通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式，以实现上述元件的指定化驱动，实现调节机构、并联机构之间的联动控制，以满足相关驱动及调节作业需求。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、本实用新型通过使用光谱技术对铸铝消失模的浇注温度和流速进行检测；光谱技术可以实时、准确地测量铝液的温度和流速，使铸造工艺得以精细化控制。其次，光谱技术可以实现非接触式测量，不需要直接接触铝液，避免了传统方法中可能存在的污染和安全隐患。另外，光谱技术还能够提供更为详细的铝液成分分析，从而更好地指导铸造工艺的优化和调整；

二、本实用新型通过调节机构和并联机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用时通过输出多个不同方位及其驱动模式的自由度输出，实现光谱技术可以对不同方位的浇注点进行方位调节，扩大检测方位及其精确度，有效满足实际应用及其实用性需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本实用新型的一视角立体结构示意图；

图2为本实用新型的另一视角立体结构示意图；

图3为本实用新型的调节机构立体结构示意图；

图4为本实用新型的图3的A区放大视角立体结构示意图；

图5为本实用新型的并联机构和检测组件立体结构示意图。

附图标记：1、调节机构；101、桁架；102、移动台；103、第一动力件；104、齿轮齿条组件；2、并联机构；201、第二动力件；202、机架；203、第三动力件；204、第一铰臂；205、第二铰臂；206、连接架；3、检测组件；301、激光发射器；302、光谱传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制；

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在现有技术中，对铸铝消失模的浇注温度和速度进行检测通常是通过经验来进行调整，例如根据铝合金的特性以及模具的尺寸和结构等因素进行估算和调整。这种方式的缺点是经验主观性强，可能存在误差，而且不能及时调整，导致铸造品质不稳定；为此，请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案以解决上述技术问题：一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，包括调节机构1；调节机构1输出第一线性自由度调节并联机构2方位调节；并联机构2输出以环形阵列形式排布的至少三个第二线性自由度，共同调节检测组件3进行万向方位调节；检测组件3用于检测浇铸的短波红外区域的辐射强度，并将辐射强度转换为光谱信号，判断浇铸温度及流速。

在本方案中，上述的调节机构1、并联机构2和检测组件3为本具体实施方式提供的装置中的主体功能性机构；在上述机构的基础上调节机构1的桁架1桁架101固定连接于外部环境；具体的，桁架101作为整体装置的基准支撑结构，为上述装置提供了针对外部环境配合的基础，并可适配外部工作人员对其进行保养、调节及相关零部件的装配等常规机械养护作业。

具体的，通过桁架101对上述机构的支撑，可将整体装置安放并应用于铸铝消失模的浇注生产场地中，使得本装置整体作为一个附加的工序于现有的铸铝消失模的浇注工序中，实现对铸铝消失模的生产制备提供工艺检测的功能；

需要指出的是，桁架101的安装的高度、宽度等参数需根据实际场地进行适配选型，其为非限定性的；

在本方案中，上述的第一线性自由度和第二线性自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动检测组件3进行多端自由度的联动化驱动及工艺检测，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图3～4：调节机构1包括桁架101、滑动配合于桁架101外表面的移动台102；移动台102上安装有并联机构2；移动台102的滑动由安装于桁架101上的线性模组输出第一线性自由度进行方位调节。

在本方案中，通过上述的移动台102及桁架101之间的机械联动及相互配合，通过输出第一线性自由度进行多端联动及其配合的形式，带动并联机构2进行指定功能的运载及其驱动；基于上述驱动模式，并联机构2及检测组件3则可对外部浇注点进行流速与温度检测的作业。

具体的，线性模组包括第一动力件103，第一动力件103驱动齿轮齿条组件104中的齿轮旋转，齿轮啮合于齿轮齿条组件104的齿条；第一动力件103固定连接于移动台102，齿条固定连接于桁架101；

在使用时，第一动力件103驱动齿轮旋转，齿轮啮合齿条，带动移动台102、并联机构2和检测组件3进行方位调节，为检测方位提供更多空间调节的实施措施。

优选的，第一动力件103为第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴与齿轮固定连接。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图5：并联机构2包括机架202及以环形阵列形式排布的三个铰副组件，铰副组件均输出第二线性自由度并分别驱动连接架306的外部环形阵列的三个方位点，驱动连接架306进行万向角度调节；连接架306的外表面安装有检测组件3。

在本方案中，通过上述的多组铰副组件之间的机械联动及相互配合，通过驱动连接架206进行多端联动及其配合的形式，带动连接架206运载检测组件3；基于上述驱动模式，检测组件3则可对外部浇注点进行流速与温度检测的作业。

具体的，铰副组件包括第三动力件203；第三动力件203驱动角度调节第一铰臂204的一端，第一铰臂204的另一端铰接于第二铰臂205的一端，第二铰臂205的另一端铰接于连接架306的外表面；

在应用时，第三动力件203驱动第一铰臂204进行角度调节，第一铰臂204带动第二铰臂205驱动于连接架306的一端。多个第三动力件203驱动第一铰臂204进行角度调节，进而能够控制连接架306进行万向角度调节；具体的，其角度参数基于不同的第三动力件203输出不同的行程量决定。同时并联机构2还包括第二动力件201；第二动力件201固定连接于移动台102，第二动力件201用于调节机架202的水平角度。通过上述驱动模式，能够为检测组件3的检测方位提供更多空间调节的实施措施。

综上，检测组件3实现了大体方位的位置调节、水平角度调节及相对万向角度的调节，可以检测浇注点的任意方位的具体情况。

优选的，第二动力件201和第三动力件203分别优选为第二、第三伺服电机，其各自的输出轴分别与机架202、第一铰臂204固定连接。

可以理解的是，铰副组件的数量越多，则万向角度调节的精度越高，因此其数量可以基于实际情况选型调配。

具体的，本装置的外部还设有一控制器，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了上文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。

优选的，控制器为PLC控制器，通过梯形图、顺序功能图、功能块图、指令表或结构文本的等常规PLC控制的模式完成上述控制需求；需要指出的是，其编程所驱动的电器元件或其它动力元件的运行启停时间间距、转速、功率等输出参数是非限定性的；具体的，依据实际使用需求进行相关驱动控制上的调节。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图5：检测组件3包括光谱传感器302。检测组件3还包括激光发射器301。光谱传感器302负责进行光谱检测，而激光发射器301负责发射激光，辅助光谱传感器302进行实施；

具体的，其检测原理为：当铝液被浇注时，会在短波红外区域产生较强的辐射。利用光谱传感器302可以检测到铝液辐射出的光谱信号，并将其转换为温度值。因此，通过测量铝液的光谱信号，可以确定其浇注温度。对于浇注速度的检测而言，当铝液流动时，会发生多普勒效应，导致辐射出的光谱线发生移位。通过测量这种移位，可以计算出铝液的流速，从而确定其浇注速度。

进一步的，检测组件3的具体检测步骤：

S1、确定测量位置：通过调节机构1和并联机构2驱动检测组件3到达相应的位置，即铸铝消失模的浇注口处或其它合适的位置上；

S2、激光发射器301发射激光光束：将激光光束从激光光源发射出去，照射到铝液流动的方向上，激发铝液表面反射回来的光信号。

S3、收集反射光信号：光谱传感器302通过光学探头收集反射回来的光信号，并将其送入光谱传感器302进行分析。

S4、计算多普勒移位：根据多普勒效应原理，将铝液表面反射回来的光信号与激光光源发射出的光信号进行比较，可以计算出反射信号的多普勒移位。

S5、计算流速：通过测量多普勒移位的大小和方向，可以计算出铝液的流速。

具体公式：

v＝(Δλ×c)/(2×λ×cosθ)

其中：

v：流速，单位为m/s。

Δλ：多普勒移位，单位为nm。

c：光速，单位为m/s。

λ：激光波长，单位为nm。

θ：夹角余弦值。

为了验证该公式与上述驱动模式的可行性，下文将进行一个场景模拟：

示例性的：

当前场景有一铸铝消失模连续浇铸；

检测组件3到达相应的位置，通过光谱传感器302检测浇铸的短波红外区域的辐射强度，并将辐射强度转换为光谱信号，判断浇铸温度；

同时，激光发射器301使用波长为532nm的激光照射铝液，夹角为30度，多普勒移位为0.5nm。

根据上述公式，铝液的流速：

v＝(Δλ×c)/(2×λ×cosθ)v

＝(0.5×10^-9m×3×10^8m/s)/(2×532×10^-9m×cos30°)v≈0.31m/s

因此，当激光波长、夹角和多普勒移位已知时，可以通过上述公式计算出铝液的流速。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例

为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的示例性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。

本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：

S1、将调节机构1装配到指定位置；

S2、通过调节机构1和并联机构2驱动检测组件3到达相应的位置，即铸铝消失模的浇注口处或其它合适的位置上；

S3、通过光谱传感器302检测浇铸的短波红外区域的辐射强度，并将辐射强度转换为光谱信号，判断浇铸温度；

S4、激光发射器301发射激光光束，照射到铝液流动的方向上，激发铝液表面反射回来的光信号；

S5、计算多普勒移位：根据多普勒效应原理，将铝液表面反射回来的光信号与激光光源发射出的光信号进行比较，可以计算出反射信号的多普勒移位；通过测量多普勒移位的大小和方向，可以计算出铝液的流速。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，其特征在于，包括调节机构(1)；

所述调节机构(1)输出第一线性自由度调节并联机构(2)方位调节；

所述并联机构(2)输出以环形阵列形式排布的至少三个第二线性自由度，共同调节检测组件(3)进行万向方位调节；

所述检测组件(3)用于检测浇铸的短波红外区域的辐射强度，并将所述辐射强度转换为光谱信号，判断浇铸温度及流速。

2.根据权利要求1所述的铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，其特征在于：所述调节机构(1)包括桁架(101)、滑动配合于所述桁架(101)外表面的移动台(102)；

所述移动台(102)上安装有所述并联机构(2)；

所述移动台(102)的滑动由安装于所述桁架(101)上的线性模组输出所述第一线性自由度进行方位调节。

3.根据权利要求2所述的铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，其特征在于：所述线性模组包括第一动力件(103)，所述第一动力件(103)驱动齿轮齿条组件(104)中的齿轮旋转，齿轮啮合于所述齿轮齿条组件(104)的齿条；

所述第一动力件(103)固定连接于所述移动台(102)，所述齿条固定连接于所述桁架(101)。

4.根据权利要求2所述的铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，其特征在于：所述并联机构(2)包括机架(202)及以环形阵列形式排布的三个铰副组件，所述铰副组件均输出所述第二线性自由度并分别驱动连接架(306)的外部环形阵列的三个方位点，驱动所述连接架(306)进行万向角度调节；

所述连接架(306)的外表面安装有所述检测组件(3)。

5.根据权利要求4所述的铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，其特征在于：所述并联机构(2)还包括第二动力件(201)；

所述第二动力件(201)固定连接于所述移动台(102)，所述第二动力件(201)用于调节所述机架(202)的水平角度。

6.根据权利要求4所述的铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，其特征在于：所述铰副组件包括第三动力件(203)；

所述第三动力件(203)驱动角度调节第一铰臂(204)的一端，所述第一铰臂(204)的另一端铰接于第二铰臂(205)的一端，所述第二铰臂(205)的另一端铰接于所述连接架(306)的外表面。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，其特征在于：所述检测组件(3)包括光谱传感器(302)。

8.根据权利要求7所述的铸铝消失模连续浇铸工艺检测装置，其特征在于：所述检测组件(3)还包括激光发射器(301)。