铝合金车轮强力铸造加液系统

本发明属于铝合金车轮铸造领域，是专门用于为铝合金车轮强力铸造或重力铸造实现定量浇铸铝液的专用设备。

目前，国内外铝合金车轮生产方法主要以铸造工艺为主，常用的铸造工艺为低压铸造和重力铸造，其中重力铸造采用人工的加液方式将铝液从保温炉中取出并浇注至模具型腔中，工人劳动强度大、难以实现自动化，并且料液的浇注量难以准确控制，生产中经常出现浇不足或者浇口过大等缺陷，对铸件的成品率及材料利用率造成较大影响。强力铸造工艺是一种重力式中心浇铸、以推注方式进行强力加压补缩的新型铸造工艺，与传统重力铸造和低压铸造相比具有密度高、强度高和延伸率高的显著优点，本发明针对强力铸造工艺的特点，发明了自动加液系统。

针对铝合金车轮强力铸造工艺加液自动化问题，本发明公布了一种铝合金车轮强力铸造加液系统，本系统由三自由度机器人（1-1）和集自动加液控制、自动定量称重、自动测温、过滤和料液保温等功能于一体的加液浇杯（1-5）组成，其特征之处在于：发明了以气缸为动力的锥塞式（2-5）开关，实现了铝液浇铸的自动开闭；在机器人（1-1）手臂与料筒上盖间设置拉力传感器（1-4）实现铝液的自动称重；在加液浇杯（1-5）的底部设置了便于装卸的过滤网（4-2）装置；在筒盖上设置了铝液温测装置（1-6），内、外筒之间设置了补温加热装置（2-2），本发明为具有自动称重功能、自动开关功能、铝液过滤功能、温度监测功能、铝液保温功能和自动配送功能于一体的铸造加液系统，对于实现铸造生产自动化具有重要实用价值。

本项发明的铝合金车轮强力铸造加液系统，其机器人本体特征在于：机器人（1-1）是架空式的，具有沿铸造机间的左右方向运动、向铸造机中心的前后方向运动和沿高度方向的提升运动三个自由度，每个压铸机正面支撑出两根短梁将一根带有两根水平直线导轨（3-7）和一根齿条（3-8）的长梁（3-12）架在空中，机器人滑座垂直安装板（3-９）通过滑块（3-15）与安装在长梁（3-12）上下面上的的两根直线导轨（3-7）相联接，由安装在滑座水平安装板（3-13）上的伺服电机（3-11）带动齿轮（3-14）与长梁上的齿条（3-8）啮合来实现机器人滑座沿长梁的水平运动，用于实现各个铸造机与保温炉间的沿左右方向水平运送，滑座垂直安装板（3-9）上的直线导轨滑块（3-2）与垂直提升方管（3-6）上的直线导轨（3-10）相联，装在垂直安装板（3-9）上的提升电机（3-4）经齿轮（3-3）带动安装在提升方管（3-6）上的齿条（3-5）用以实现垂直方向的升降运动，提升方管（3-6）的下端安装带有滚针支撑的两瓣式支撑座（3-1），安装在支撑座（3-1）内的气缸（3-17）驱动由滚针支撑的手臂（3-18）实现前后方向的运动，手臂（3-18）的前端安装加液浇杯（1-5）。

本发明的铝合金车轮强力铸造加液系统，其上料加液过程是自动化的，方法特征体现在：机器人（1-1）带动加液浇杯(1-5)移至保温炉出料口处等待，收到铸造机的上料请求，加液浇杯（1-5）出液口开关在关闭状态下打开保温炉的出液口，料液经缓冲入料器(1-3)流入浇杯（1-5)中，测重装置(1-4)对料液进行称重测量，当检测到料液重量达到预设重量后保温炉出料口关闭，加液停止，浇杯（1-5）由机器人（1-1）带动移至铸造模具的进液口位置，使浇杯（1-5）出液口与模具加液口对准，提升气缸（1-2）带动锥形塞(2-5)向上运动，使浇杯出料口打开，料液经过滤网（4-2）流进模具入口，放空浇杯（1-5）内全部铝液，机器人（1-1）手臂抬起、退出铸造机回到加热炉出液口位置等待加液，至此完成一轮加液，等待铸造机新的上料请求，本加液系统可同时为多台铸造机服务，整个加液过程中补温装置(2-2)根据测温装置（1-6）测得的料液温度及时对料液进行补温，保证了料液在铸造过程中的流动性。

本发明的铝合金车轮强力铸造加液系统，所述的加液浇杯出口开关，其特征之处在于：加液浇杯的内杯底（2-6）为锥形件，其中心带有上大下小的锥形通孔，加液时该通孔用于铝水的流出，向桶内加铝液直至放出铝液前该锥形通孔由一锥形塞(2-5)封堵，锥形塞(2-5)的上下运动是由安装在加液浇杯上盖（2-4）上的气缸（1-2）驱动来实现的。

权利要求1所述的铝合金车轮强力铸造加液系统，所述的加液浇杯的自动称重功能，其特征之处体现在：该加液杯装置设有自动称量系统，该系统由3只称重传感器（1-4）实现，称重传感器（1-4）通过下端面的螺钉孔均布地紧固在加液杯上盖（2-4）之上，称重传感器（1-4）通过上端的螺钉孔与刚性支架相紧固，刚性支架侧面设有与机器人（1-1）手臂的安装接口，3只称重传感器（1-4）依据加入的铝液量发出的4-20mA模拟量信号经求和运算传至加液控制系统，当称重传感器（1-4）输出的量值达到设定的量值时，保温炉上的加液开关关闭，将加液浇杯（1-5）移入模具加液口处，对准后打开开关并放空浇杯（1-5）内全部铝液，由于浇杯内的铝液是根据铸造机的请求液量装入的，全部放空即实现了铝液的定量浇铸。

本发明的铝合金车轮强力铸造加液系统，所述的加液浇杯的测温功能，其特征之处在于：所述的测温装置（1-6）设在加液浇杯上盖（2-4）上，可对料液温度进行测量并输出4-20mA模拟量信号。

本发明的铝合金车轮强力铸造加液系统，所述的加液浇杯的保温补热功能，其特征之处在于：所述的加液浇杯本体（1-5）为双层结构，内胆（2-3）的外壁设有加热电热丝（2-2），当测得的铝液温度低于设定的下限值时，电热丝（2-2）通电加热，达到设定的上限值时，电热丝（2-2）停止加热。

本发明的铝合金车轮强力铸造加液系统，所述的加液浇杯所具有的过滤功能，其特征之处在于：在加液浇杯出口位置设置了过滤装置，该过滤装置由铰链（4-5）、扣盖（4-6）和弹性卡簧（4-1）组成，铰链（4-5）将扣盖（4-6）和筒底（4-3）铰接地连在一起，与扣盖（4-6）相连的弹性卡簧（4-1）通过与筒底（4-3）上的卡槽相卡合，将过滤网（4-2）固定在扣盖（4-6）和筒底（4-3）的安装槽内，具有结构简单、开合方便、易于更换的特点。

本发明的铝合金车轮强力铸造加液系统，具有加液浇杯的入料缓冲功能，其特征之处在于：在浇杯(1-5)内安装带有与接液口相连的倾斜式通道，用以缓冲由保温炉出来的铝液，加液时缓冲击式入料器(1-3)可对料液进行导流，使料液较为平稳流入浇杯(1-5)中，减少了接料过程的卷气。

本专利产生的有益效果在于：1）架空式机器人结构简单、重量轻、无用功耗小、不占用地面空间，一台机器人可为多台铸造机服务；2）方便地实现了多台铸造机铝液的定量浇铸；3）对于提高强力铸造铸造工艺的稳定性实现自动化具有关键作用。

图1为本发明的强力铸造加液系统构成示意图。

图２为本发明铸造加液筒结构示意图。

图３为上料机器人结构示意图。

图４为本发明的过滤网结构示意图。

图１中所示的加液设备结构主要包括：上料机器人（1-1）、提升气缸（1-2）、缓冲入料器（1-3）、测重装置（1-4）、浇杯（1-5）、测温装置（1-6）。

图２中所示的加液筒结构主要包括：外筒（2-1）、电热丝（2-2）、内胆（2-3）、上盖（2-4）、锥形塞（2-5）、内胆底（2-6）。

图３中所示的上料机器人结构主要包括：支撑座（3-1）、垂直导轨滑块（3-2）、垂直电机齿轮（3-3）、提升电机（3-4）、垂直齿条（3-5）、提升方管（3-6）、水平直线导轨（3-7）、水平齿条（3-8）、滑座垂直安装板（3-9）、垂直导轨（3-10）、水平伺服电机（3-11）、长梁（3-12）、滑座水平安装板（3-13）、水平电机齿轮（3-14）、滑块（3-15）、连接板（3-16）、气缸（3-17）、手臂（3-18）。

图４中所示的过滤网安装结构主要包括: 弹性卡簧（4-1）、过滤网（4-2）、筒底（4-3）、固定螺钉（4-4）、铰链（4-5）、扣盖（4-6）。

以下结合附图就具体实施方式进行详细说明（本实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明作出的任何限定）。

结合附图1、附图2、附图3及附图4对本发明中铝合金轮毂铸造加液设备的结构和工作过程进行详细说明。

本发明加液设备的测重装置是通过安装于上料机器人（1-1）手臂与料筒上盖（2-4）间的拉力传感器（1-4）实现对料液重量的测量，当达到预设置重量后停止加液，实现了定量加液。

本发明的机器人是架空式的，具有三个自由度，滑座水平安装板（3-13）通过四个滑块（3-15）与安装在长梁（3-12）上的水平直线导轨（3-7）相联接，由安装在滑块上的水平伺服电机（3-11）带动齿轮（3-14）与长梁上的水平齿条（3-8）啮合来实现滑座水平安装板（3-13）的左右水平运动，用于实现各个铸造机与保温炉间的左右水平运动，垂直滑块（3-9）上的垂直导轨滑块（3-2）与垂直提升方管（3-6）上的垂直方向导轨（3-10）相联，装在滑座垂直安装板（3-9）上的提升电机（3-4）经齿轮（3-3）带动安装在提升方管（3-6）上的垂直齿条（3-5）用以实现升降运动，提升方管（3-6）的下端安装两瓣式支撑座（3-1），支撑座（3-1）内装有气缸（3-17）驱动的前后方向运动的方管手臂（3-18），手臂（3-18）的前端安有加液浇杯（1-5）。

本发明加液筒结构为内胆（2-1）和外筒（2-3）的双层结构，中间为电热丝（2-2）缠绕结构，可随时对料液进行补温，保证了料液在铸造过程中的流动性；本发明的测温装置（1-6）位于加液筒（1-5）上方，工作过程中可对料液温度进行测量，配合补温装置（2-2）对料液进行补温。

本发明加液设备包括缓冲击式入料器（1-3），接料时可对料液进行导流，使料液可较为平稳地流入浇杯中，从而减少卷气现象的发生。

本发明加液设备的提升装置包括提升气缸（1-2）、锥形塞（2-5），提升气缸（1-2）可带动锥形塞（2-5）沿竖直方向运动，从而完成出液和加液过程中的开合运动。

本发明加液设备具有料液过滤功能，过滤结构如图3所示，料液流经过滤网（4-2）进入模具型腔，过滤网（4-2）安装于扣盖（4-6）中，扣盖（4-6）结构简单、开合方便，过滤网（4-2）容易更换。

本发明加液设备的工作过程为：收到铸造机的加液请求，位于保温炉出料口的铝液浇杯（1-5）的提升气缸（1-2）带动锥形塞（2-5）向下运动将出料口封住，此时测温装置（1-6）和测重装置（1-4）开启，对料液进行测量，料液经缓冲击式入料器（1-3）平稳地流入浇杯（1-5）中，当测重装置（1-4）检测到料液重量达到预设置重量后停止加液，在加液过程中扣盖（4-6）打开，进行过滤网（4-2）更换，加液完毕后上料机器人（1-1）手臂带动浇杯（1-5）移动至模具的进液口位置，随后提升气缸（1-2）带动锥形塞（2-5）向上运动，出料口随之打开，料液经过滤网（4-2）过滤后流进模具型腔，加液完毕后上料机器人（1-1）手臂带动浇杯（1-5）移出加液区，回至保温炉加液处，一个加液循环的过程完毕，等待铸造机的下一循环要料请求。