一種定量金屬液真空汲取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種定量金屬液真空汲取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在各種壓鑄行業(yè)中，普遍使用的是湯勺S湯的方式進行給湯，這種取湯方式 存在著金屬液容易被氧化、表層低質(zhì)湯液容易被S到、湯量精度低、初次設(shè)置取湯量復(fù)雜等 缺點。為了克服現(xiàn)有取湯方式的缺陷，中國專利CN103153501A公開了用于計量熔料的裝置 和方法以及鑄造機的發(fā)明專利，計量容器下降到熔爐中，并且計量容器的熔體打開-關(guān)閉 器件被驅(qū)動打開位置，直到預(yù)定的時間周期結(jié)束或由重量傳感器探測到計量容器中到達預(yù) 定的熔體填充量時，熔料停止從熔爐攝取到計量容器中，其中計量容器的熔體打開-關(guān)閉 器件被驅(qū)動阻斷位置。
[0003] 然而，上述現(xiàn)有專利還存在以下缺陷：
[0004] 1)該重量傳感器通過浮力測液位的方法無法監(jiān)控湯罐的內(nèi)部密閉情況，判斷真空 系統(tǒng)是否漏氣。
[0005] 2)當取湯量較大時，計量容器內(nèi)金屬液的液位較高，重量傳感器受到熱福射越大， 但一般重量傳感器的使用環(huán)境溫度為_35°C~70°C，極易超過使用溫度范圍，使得重量傳 感器計量誤差增大。
[0006] 3) -般來說，重量傳感器在量程的20 %~80 %范圍內(nèi)使用比較準確，這使得在 選用重量傳感器量程不能太大，根據(jù)結(jié)構(gòu)及汲取的金屬液重量，一般選用的量程為50kg~ 250kg否則精度誤差就增大，成本也增加。根據(jù)市場上各家重量傳感器的性能，重量傳感器 安全過載范圍為150% FS，即滿量程的1. 5倍；極限過載范圍為300% FS，即滿量程的3倍。 如果在使用過程中，對湯罐部件進行維修，例如清除湯罐入口的鋁渣、對湯罐部件松動的螺 釘進行緊固等操作，由于力臂的放大作用，極易超過重量傳感器的極限載荷，造成重量傳感 器損壞，必須將湯罐部件與重量傳感器脫離才能進行維修，或者設(shè)計防過載結(jié)構(gòu)。而如果不 使用重量傳感器，則裝置的剛度、強度則會大幅增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種定量金屬液真空汲取裝置，具有 取湯精度高，所取金屬液氧化少，純凈度高和維修方便的優(yōu)點。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種定量金屬液真空汲取裝置，包括位移機 構(gòu)和真空定量取湯裝置，所述位移機構(gòu)上裝設(shè)有真空定量取湯裝置以驅(qū)動真空定量取湯裝 置作三維位移；
[0009] 所述真空定量取湯裝置包括真空發(fā)生裝置、供氣裝置、壓力檢測器和湯罐組件，所 述真空發(fā)生裝置與湯罐組件連接，所述真空發(fā)生裝置用于抽取湯罐組件內(nèi)的氣體使罐內(nèi)金 屬液高度上升；所述壓力檢測器與湯罐組件連接，所述壓力檢測器用于監(jiān)測罐內(nèi)氣體的壓 力；所述供氣裝置與湯罐組件連接，用于將惰性氣體向罐內(nèi)填充以保護金屬液不被氧化及 控制金屬液的釋放。
[0010] 作為上述方案的改進，所述真空發(fā)生裝置包括真空發(fā)生器、電磁閥A、流量計、調(diào)節(jié) 閥，所述電磁閥A、真空發(fā)生器、調(diào)節(jié)閥和流量計依次連接。
[0011] 作為上述方案的改進，所述調(diào)節(jié)閥為多級節(jié)流閥、單級節(jié)流閥或比例閥中的一種。
[0012] 作為上述方案的改進，所述供氣裝置依次包括惰性氣體容器、電磁閥B以及單向 節(jié)流閥，所述供氣裝置接入在真空發(fā)生裝置與湯罐組件連接管道上。
[0013] 作為上述方案的改進，所述湯罐組件包括湯罐、閥芯以及氣缸，所述閥芯設(shè)于湯罐 內(nèi)，氣缸與閥芯連接使閥芯在湯罐內(nèi)軸向移動；所述湯罐下端設(shè)有取湯口，所述閥芯下移至 取湯口時與取湯口配合套接。
[0014] 作為上述方案的改進，所述位移機構(gòu)為XY軸機械手。
[0015] 作為上述方案的改進，所述XY軸機械手包括立柱焊接件、橫梁部件和直線模組， 所述橫梁部件橫向設(shè)于立柱焊接件上，且橫梁部件設(shè)有導(dǎo)軌、滑塊和橫向移動支架；
[0016] 所述直線模組通過固定橫向移動支架上與橫梁部件相連并在橫梁部件上滑動，所 述真空定量取湯裝置設(shè)置在直線模組上可做縱向移動。
[0017] 作為上述方案的改進，所述壓力檢測器為壓力傳感器。
[0018] 實施本實用新型，具有如下有益效果：
[0019] 本實用新型所述定量金屬液真空汲取裝置根據(jù)質(zhì)量m與壓力P的函數(shù)關(guān)系，在取 湯時只需停留在取湯點，再通過湯罐內(nèi)壓力小于大氣壓，使得金屬液上升進入湯罐內(nèi)，壓力 檢測器測得壓力值與目標質(zhì)量對應(yīng)的P值相同或?qū)y得湯罐當前壓力值換算成的當前汲 取金屬液質(zhì)量達到目標質(zhì)量時，則可實現(xiàn)精確取湯。由于壓力檢測器無需接近熔爐的液面， 因此其使用環(huán)境的溫度相對平穩(wěn)，不易超出使用溫度范圍，誤差小，精度高，避免現(xiàn)有技術(shù) 傳感器超出使用溫度范圍而造成計量誤差大的問題。并且，由于壓力傳感器始終監(jiān)測整個 取湯過程中湯罐內(nèi)的內(nèi)部密閉情況，可及時發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)或充氣系統(tǒng)是否漏氣，可靠性強。
[0020] 另外，利用真空將金屬液汲取在湯罐內(nèi)，到達喂湯點再釋放，可減少金屬液與外界 空氣的接觸，金屬液不易被氧化，減少氧化物的產(chǎn)生，雜質(zhì)少，純度高。
[0021] 最后，本實用新型所述裝置沒有裝設(shè)重量傳感器，裝置剛性好強度高。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本實用新型一種定量金屬液真空汲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是本實用新型一種定量金屬液真空汲取裝置的氣路原理圖；
[0024] 圖3是本實用新型所述湯罐組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖4是本實用新型所述湯罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖5是本實用新型所述XY軸機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新 型作進一步地詳細描述。
[0028] 現(xiàn)有普遍使用的是湯勺S湯的方式進行給湯，這種取湯方式存在著金屬液容易被 氧化、表層低質(zhì)湯液容易被S到、湯量精度低、初次設(shè)置取湯質(zhì)量復(fù)雜等缺點。而現(xiàn)有專利 公開了一種計量熔料的裝置和方法，采用重量傳感器探測計量容器中熔體的填充量，容易 超出超過使用溫度范圍，使得重量傳感器計量誤差增大，而且對湯罐部件進行維修時，由于 力臂的放大作用，極易超過重量傳感器的極限載荷，造成重量傳感器損壞。
[0029] 為此，本實用新型改變現(xiàn)有方法及裝置的取湯構(gòu)思和結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用對湯罐抽真 空，使得湯罐內(nèi)的氣壓低于外界大氣壓，在大氣壓作用下將金屬液往湯罐內(nèi)壓，湯罐內(nèi)的金 屬液高度上升。而根據(jù)m= P XV，就可以確定湯罐內(nèi)金屬液的質(zhì)量，同時湯罐的內(nèi)部壓力 P= Pgh。可知，取湯質(zhì)量與湯罐內(nèi)部的壓力、湯罐尺寸存在函數(shù)關(guān)系。由于湯罐是規(guī)則 容器，因此高度h與體積V之間也存在函數(shù)關(guān)系，通過推導(dǎo)可得到質(zhì)量m與壓力P的函數(shù)關(guān) 系，由此當設(shè)定一個目標取湯量時，可換算成對應(yīng)的罐內(nèi)壓力，而罐內(nèi)壓力可以根據(jù)壓力檢 測器檢測，于是當壓力檢測器讀數(shù)達到對應(yīng)質(zhì)量的壓力時，即可汲取到設(shè)定的取湯質(zhì)量。
[0030] 如圖1和圖2所示，本實用新型所述定量金屬液真空汲取裝置包括位移機構(gòu)和真 空定量取湯裝置200,所述位移機構(gòu)上裝設(shè)有真空定量取湯裝置200以驅(qū)動真空定量取湯 裝置200作三維位移；
[0031] 所述真空定量取湯裝置200包括真空發(fā)生裝置4、供氣裝置5、壓力檢測器6和湯 罐組件7,所述真空發(fā)生裝置4與湯罐組件7連接，所述真空發(fā)生裝置4用于抽取湯罐組件 7內(nèi)的氣體使罐內(nèi)金屬液高度上升；所述壓力檢測器與湯罐組件7連接，所述壓力檢測器用 于監(jiān)測罐內(nèi)氣體的壓力來確定湯罐組件7內(nèi)金屬液的質(zhì)量；所述供氣裝置5與湯罐組件7 連接，用于將惰性氣體向罐內(nèi)填充以保護金屬液不被氧化及控制金屬液的釋放。
[0032] 優(yōu)選地，所述壓力檢測器為壓力傳感器6。
[0033] 具體地，圖3為本實用新型所述湯罐組件7的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 湯罐組件7主要用于盛裝金屬液，如圖3,湯罐組件7包括湯罐71、閥芯72以及氣 缸73,所述閥芯72設(shè)于湯罐71內(nèi)，氣缸73與閥芯72連接使閥芯72在湯罐71內(nèi)軸向移 動；所述湯罐71下端設(shè)有取湯口 711，所述閥芯72下移至取湯口 711時與取湯口 711配合 套接。
[0035] 當需要打開湯罐組件7的取湯口 711時，氣缸73上提帶動閥芯72上移，從而使閥 芯72與取湯口 711解除套接，取湯口 711敞開，金屬液8可自由進出湯罐71 ;當需要關(guān)閉 湯罐組件7的取湯口 711時，氣缸73推動閥芯72使閥芯72與取湯口 711配合套接，封閉 湯罐71。
[0036] 需要說明的是，本實用新型湯罐71由倒圓臺和圓筒構(gòu)成，金屬液進入湯罐71的體 積可通過湯罐71的體積計算。如圖4所示，根據(jù)湯罐71結(jié)構(gòu)示意圖，可知!^^!^、(！均為 常數(shù)。
[0037] 當金屬液高度h小于倒圓臺高度比時，由于圓臺大面半徑R隨h的改變而改變， 因此根據(jù)倒圓臺與圓筒所成夾角α，得到R = htana，金屬液的體積為：
[0039] 應(yīng)當注意的是，在計算金屬液體積時需扣除閥芯72體積π Xr2Xh。
[0040] 當金屬液高度h大于倒錐高度比時，金屬液的體積為：
[0042] 而根據(jù)m = P XV，就可以確定湯罐71內(nèi)金屬液8的重量。由于湯罐71的內(nèi)部壓 力P= P gh?？芍|(zhì)量與湯罐71內(nèi)部的壓力、湯罐71尺寸存在如下函數(shù)關(guān)系。
[0043] 當目標取湯質(zhì)量m小于或等于金屬液浸滿倒圓臺時的質(zhì)量
時，則m與p的函數(shù)關(guān)系為：
[0044] 將（1)式代入m = P XV，
[0047] 代入⑶式得到h可通過m = P XV得 至Ij，從而求得對應(yīng)P值。
[0048] 當目標取湯質(zhì)量m大于金屬液浸滿倒圓臺時的質(zhì)量
時，則m與p的函數(shù)關(guān)系為：
[0049] 將⑵式代入m = P XV，
常數(shù)。
[0053] 通過上述質(zhì)量m與壓力P的函數(shù)關(guān)系式，可根據(jù)目標質(zhì)量m計算出對應(yīng)湯罐壓力 P2，從而在取湯時，只要測得湯罐當前壓力為目標質(zhì)量對應(yīng)壓力值P2時或?qū)y得湯罐當前 壓力值換算成的當前汲取金屬液質(zhì)量達到目標質(zhì)量時，即可判斷取湯到量。當取湯到量時 需停止抽真空，并瞬時通過氣缸73推動閥芯72封閉湯罐。
[0054] 另外，如圖2所示，所述真空發(fā)生裝置4和氣栗由同一個氣源提供動力，且在總輸 氣管上設(shè)有氣源三聯(lián)件10,該氣源三聯(lián)件10包括空氣減壓閥、過濾器、油霧器三大件，減壓 閥可對氣源進行穩(wěn)壓，使氣源處于恒定狀態(tài)，可減小因氣源氣壓突變時對閥門或執(zhí)行器等 硬件的損