用于流變壓鑄過程的漿料自動(dòng)化輸送裝置及其工作方式的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半固態(tài)金屬材料加工領(lǐng)域，尤其涉及一種用于流變壓鑄過程的漿料自動(dòng)化輸送裝置及其工作方式。
【背景技術(shù)】
[0002]半固態(tài)壓鑄是半固態(tài)成形技術(shù)中的一個(gè)重要分支，分為流變壓鑄和觸變壓鑄兩種。流變壓鑄是將制備好的半固態(tài)金屬漿料直接轉(zhuǎn)移到壓射室進(jìn)行壓鑄的方法。觸變壓鑄需要將漿料凝固成坯，再按照鑄件的重量對(duì)坯料切割成塊并進(jìn)行二次加熱，達(dá)到預(yù)定的溫度后轉(zhuǎn)移到壓射室進(jìn)行成形的方法。由于流變壓鑄流程短、材料損失少、節(jié)能低耗，易被中小型企業(yè)所接受，因此研究開發(fā)利用半固態(tài)漿料直接進(jìn)行加工成形的短流程、一體化的流變成形(Rheoforming)技術(shù)已成為半固態(tài)加工技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。流變楽料制備過程中，凝固組織的細(xì)化均勻化是提高金屬材料品質(zhì)和性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)金屬材料短流程最終形成型加工的技術(shù)基礎(chǔ)，為了解決這一問題目前國(guó)內(nèi)外對(duì)熔體的處理有機(jī)械攪拌、電磁攪拌、超聲振動(dòng)等熔體處理方法等來提高熔體的質(zhì)量。
[0003]流變壓鑄這種短流程、一體化的流變成形技術(shù)不但對(duì)半固態(tài)漿料的質(zhì)量提出了更高的要求，而且要求這種高質(zhì)量的半固態(tài)漿料能夠穩(wěn)定、連續(xù)的供給，以滿足工業(yè)應(yīng)用的需要。因此漿料輸送的方法也層出不窮，目前有輸液管式熔體輸送、葉片栗式熔體輸送以及雙螺旋式熔體輸送以及機(jī)械手式熔體輸送裝置。但是目前以上熔體輸送方法與裝置都不能很好的將熔體漿料制備到最終壓鑄成型這一全過程完全的結(jié)合起來，無法應(yīng)用于流變壓鑄的連續(xù)生產(chǎn)過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種用于流變壓鑄過程的漿料自動(dòng)化輸送裝置，其特征在于，該裝置包括工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、輸送裝置操作平臺(tái)系統(tǒng)以及湯勺。
[0005]所述工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)包括工業(yè)機(jī)器人主體7、機(jī)器人防護(hù)服8及機(jī)器人底座9;工業(yè)機(jī)器人主體包括機(jī)器人手臂7、機(jī)器人控制柜4與機(jī)器人示教盒5;工業(yè)機(jī)器人手臂7采用承載重量為20kg-50kg的六軸搬運(yùn)機(jī)器人，重復(fù)定位精度< ±0.08mm，第一軸運(yùn)動(dòng)范圍不小于±170°，第二軸運(yùn)動(dòng)范圍不小于+133°至-95°，第三軸運(yùn)動(dòng)范圍不小于+76°至-166°，第四軸運(yùn)動(dòng)范圍不小于±180°，第五運(yùn)軸動(dòng)范圍不小于±133°，第六軸運(yùn)動(dòng)范圍不小于±360°，能實(shí)現(xiàn)空間上下左右前后的靈活定位以及湯勺的360°旋轉(zhuǎn);所述機(jī)器人防護(hù)服9用來保護(hù)機(jī)器人手臂;所述機(jī)器人底座8與工業(yè)機(jī)器人主體固定，用來支撐工業(yè)機(jī)器人主體。
[0006]所述輸送裝置操作平臺(tái)系統(tǒng)包括人機(jī)顯示觸摸屏2、手動(dòng)操作按鈕3、內(nèi)置于機(jī)器人控制柜的PLC CPU與溫度檢測(cè)控制模塊6、熔體處理溫度傳感器12以及熔化爐溫度傳感器14ο
[0007]所述湯勺的勺柄11為曲柄結(jié)構(gòu)，螺栓穿過勺柄11上的連接孔17將勺柄11與機(jī)器人第六軸連接起來，湯勺勺口平面與機(jī)器人第六軸法蘭的中心面重合確保澆注時(shí)倒料路徑，卡箍16固定在勺體10上，湯勺承重量< 10kg。
[0008]所述機(jī)器人底座是機(jī)器人第六軸與湯勺伸入熔體中進(jìn)行g(shù)料所做支撐機(jī)構(gòu)，同時(shí)起到了機(jī)器人手臂在S料、熔體處理、澆注整個(gè)過程中各個(gè)設(shè)備與機(jī)器人工作高度的配合作用；機(jī)器人底座的底板和上蓋板采用201111]1-301]11]1的(>)235鋼板，立柱采用601111]1\601]11]1至100mmX 10mm方鋼，底板支架采用80#至120#的槽鋼，配有M20的地腳螺栓，機(jī)器人底座能承受機(jī)器人以及負(fù)載的總重量為300kg-700kg，機(jī)器人底座總高度根據(jù)舀湯時(shí)湯勺的角度與第六軸加勺柄的長(zhǎng)度確定。
[0009]所述機(jī)器人防護(hù)服采用纖維織物與鍍鋁薄膜的復(fù)合材料制作，機(jī)器人防護(hù)服內(nèi)設(shè)金屬支架，能支持機(jī)器人手臂的水平及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0010]所述勺柄11與卡箍16采用304不銹鋼，勺體10采用耐熱高密質(zhì)陶瓷或者鈦合金制成。
[0011 ] 一種流變壓鑄過程的漿料自動(dòng)化輸送裝置的工作過程為:
[0012]步驟I通過機(jī)器人示教盒5設(shè)定機(jī)器人手臂7的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0013]步驟2在輸送裝置操作平臺(tái)的人機(jī)顯示觸摸屏2上設(shè)定輸送過程工藝:設(shè)定需要舀熔體重量;設(shè)定熔化爐15內(nèi)合金熔體被S出溫度，熔化爐溫度傳感器14對(duì)熔化爐15進(jìn)行檢測(cè)，未達(dá)到溫度時(shí)PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6控制熔化爐15加熱，達(dá)到溫度時(shí)加熱停止并且進(jìn)行熔體g出；設(shè)定熔體處理時(shí)間或者熔體處理完畢湯勺內(nèi)熔體的溫度；設(shè)定壓鑄合模力及合模速度；
[0014]步驟3PLCCPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6對(duì)整個(gè)過程涉及到設(shè)備進(jìn)行自檢:機(jī)器人7是否準(zhǔn)備就緒、熔體處理裝置13是否準(zhǔn)備就緒、壓鑄機(jī)I是否準(zhǔn)備就緒，如果準(zhǔn)備就緒則顯示輸送過程可以開始；
[0015]步驟4按下手動(dòng)操作按鈕3中的啟動(dòng)按鈕，PLCCPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6與機(jī)器人示教盒5進(jìn)行通訊，控制機(jī)器人手臂7按照編程設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡開始熔體輸送，勺體10先浸入熔化爐內(nèi)舀出熔體，將勺體10移動(dòng)到熔體處理裝置13下方并由下方申入到熔體處理裝置13當(dāng)中，PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6控制熔體處理裝置13啟動(dòng)，通過熔體處理溫度傳感器12檢測(cè)熔體溫度，并進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)熔體溫度或時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，PLC CPU控制熔體處理裝置13停止同時(shí)湯勺勺體10移出熔體處理裝置，機(jī)器人手臂7控制勺體10移動(dòng)到壓鑄機(jī)澆料口，根據(jù)編程軌跡進(jìn)行澆注，澆注完畢PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6控制壓鑄機(jī)I壓鑄啟動(dòng)，壓鑄完成后壓鑄機(jī)I開模，PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6自檢進(jìn)行下一個(gè)熔體輸送過程；
[0016]在上述過程中人機(jī)顯示觸摸屏2記錄了工作過程中的工藝并對(duì)熔化爐15內(nèi)以及熔體處理過成中的溫度變化實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與記錄;在輸送過程中遇到緊急情況時(shí)需要按下手動(dòng)操作按鈕3中的急停按鈕。
[0017]所述PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6中的PLC采用西門子S7-200或FX3U-48MR，溫度采集模塊采用三菱FX2N-4AD-TC或西門子6ES7331-7KF02-0AB0模塊進(jìn)行溫度采集。
[0018]有益效果
[0019]與傳統(tǒng)的熔體輸送機(jī)構(gòu)相比本發(fā)明的自動(dòng)化程度高，能完全實(shí)現(xiàn)合金熔體漿料的自動(dòng)化輸送，即從g料到熔體處理再到澆注的整個(gè)過程，同時(shí)在輸送過程中可以根據(jù)調(diào)節(jié)機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的局部工藝的調(diào)整。由于湯勺勺柄位于湯勺底部，機(jī)械手臂可以將湯勺從熔體處理裝置的下端送入熔體處理裝置中，在湯勺的周圍以及上方留有足夠的空間可以對(duì)熔體進(jìn)行處理，因此此種機(jī)構(gòu)可適用于電磁攪拌熔體處理、機(jī)械攪拌熔體處理以及超聲振動(dòng)熔體處理，同時(shí)由于勺柄的曲柄設(shè)計(jì)可以最大程度的縮小澆注時(shí)湯勺的倒料行程，以及機(jī)器人手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，增加整個(gè)機(jī)械的穩(wěn)定性，非常適用于半固太流變成形。湯勺采用勺柄與勺體分體式設(shè)計(jì)，在勺柄承重范圍內(nèi)可以靈活更換內(nèi)徑不同的勺體來澆注不同的零件。
【附圖說明】
[0020]圖1是本法明的一種用于流變壓鑄過程的漿料自動(dòng)化輸送裝置；
[0021]圖2是本發(fā)明中湯勺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]標(biāo)記說明:1-壓鑄機(jī);2-人機(jī)顯示觸摸屏;3-手動(dòng)控制按鈕;4-機(jī)器人控制柜;5-機(jī)器人示教盒;6-PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊;7-機(jī)器人手臂；8-機(jī)器人底座;9-機(jī)器人防護(hù)服；I O-勺體；11-勺柄；12-熔體處理溫度傳感器；13-熔體處理裝置；14-熔化爐溫度傳感器;15-熔化爐；16-卡箍;17-連接孔。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024]如圖1所示是本法明的一種用于流變壓鑄過程的漿料自動(dòng)化輸送裝置，用于半固態(tài)流變壓鑄時(shí)的熔體輸送。該裝置包括:工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，輸送裝置操作平臺(tái)與特制湯勺。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)包括:工業(yè)機(jī)器人主體(包括機(jī)器人手臂7、機(jī)器人控制柜4與示教盒5)、機(jī)器人防護(hù)服9、機(jī)器人底座8;輸送裝置操作平臺(tái)包括:人機(jī)顯示觸摸屏2、手動(dòng)操作按鈕3、PLC CPU與溫度檢測(cè)控制模塊6，熔體處理溫度傳感器12和熔化爐溫度傳感器14;湯勺由勺柄11、卡箍16與勺體10組成。
[0025]在工作的過程中機(jī)器人手臂7第六軸通過連接孔17與湯勺勺柄11螺栓連接，從而帶動(dòng)湯勺的上下左右前后直線運(yùn)動(dòng)以及空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人通過自帶示教盒5進(jìn)行機(jī)器人夾持湯勺運(yùn)動(dòng)軌跡的編程。人機(jī)顯示觸摸屏2與PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)模塊6進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對(duì)整個(gè)自動(dòng)化輸送過程所涉及到的工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與數(shù)據(jù)記錄;示教盒5通過機(jī)器人控制柜4與PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6進(jìn)行通訊，PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6通過控制熔化爐15加熱啟動(dòng)停止、熔體處理裝置13啟動(dòng)停止、壓鑄機(jī)I啟動(dòng)停止、開合模與機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，完成整個(gè)自動(dòng)化熔體輸送過程。其中溫度傳感器14檢測(cè)熔化爐內(nèi)熔體溫度是否達(dá)到工藝設(shè)定值，溫度傳感器12檢測(cè)熔體處理過程湯勺內(nèi)熔體溫度是否達(dá)到設(shè)定值，并將模擬量信號(hào)傳輸?shù)絇LC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6中，由PLC CPU以及PLC溫度檢測(cè)控制模塊6根據(jù)設(shè)定工藝控制機(jī)器