一种定量金属液真空汲取装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及铸造技术领域，尤其涉及一种定量金属液真空汲取装置。
【背景技术】
[0002] 目前，在各种压铸行业中，普遍使用的是汤勺S汤的方式进行给汤，这种取汤方式 存在着金属液容易被氧化、表层低质汤液容易被S到、汤量精度低、初次设置取汤量复杂等 缺点。为了克服现有取汤方式的缺陷，中国专利CN103153501A公开了用于计量熔料的装置 和方法以及铸造机的发明专利，计量容器下降到熔炉中，并且计量容器的熔体打开-关闭 器件被驱动打开位置，直到预定的时间周期结束或由重量传感器探测到计量容器中到达预 定的熔体填充量时，熔料停止从熔炉摄取到计量容器中，其中计量容器的熔体打开-关闭 器件被驱动阻断位置。
[0003] 然而，上述现有专利还存在以下缺陷：
[0004] 1)该重量传感器通过浮力测液位的方法无法监控汤罐的内部密闭情况，判断真空 系统是否漏气。
[0005] 2)当取汤量较大时，计量容器内金属液的液位较高，重量传感器受到热福射越大， 但一般重量传感器的使用环境温度为_35°C~70°C，极易超过使用温度范围，使得重量传 感器计量误差增大。
[0006] 3) -般来说，重量传感器在量程的20 %~80 %范围内使用比较准确，这使得在 选用重量传感器量程不能太大，根据结构及汲取的金属液重量，一般选用的量程为50kg~ 250kg否则精度误差就增大，成本也增加。根据市场上各家重量传感器的性能，重量传感器 安全过载范围为150% FS，即满量程的1. 5倍；极限过载范围为300% FS，即满量程的3倍。 如果在使用过程中，对汤罐部件进行维修，例如清除汤罐入口的铝渣、对汤罐部件松动的螺 钉进行紧固等操作，由于力臂的放大作用，极易超过重量传感器的极限载荷，造成重量传感 器损坏，必须将汤罐部件与重量传感器脱离才能进行维修，或者设计防过载结构。而如果不 使用重量传感器，则装置的刚度、强度则会大幅增加。
【发明内容】
[0007] 本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种定量金属液真空汲取装置，具有 取汤精度高，所取金属液氧化少，纯净度高和维修方便的优点。
[0008] 为了解决上述技术问题，本实用新型一种定量金属液真空汲取装置，包括位移机 构和真空定量取汤装置，所述位移机构上装设有真空定量取汤装置以驱动真空定量取汤装 置作三维位移；
[0009] 所述真空定量取汤装置包括真空发生装置、供气装置、压力检测器和汤罐组件，所 述真空发生装置与汤罐组件连接，所述真空发生装置用于抽取汤罐组件内的气体使罐内金 属液高度上升；所述压力检测器与汤罐组件连接，所述压力检测器用于监测罐内气体的压 力；所述供气装置与汤罐组件连接，用于将惰性气体向罐内填充以保护金属液不被氧化及 控制金属液的释放。
[0010] 作为上述方案的改进，所述真空发生装置包括真空发生器、电磁阀A、流量计、调节 阀，所述电磁阀A、真空发生器、调节阀和流量计依次连接。
[0011] 作为上述方案的改进，所述调节阀为多级节流阀、单级节流阀或比例阀中的一种。
[0012] 作为上述方案的改进，所述供气装置依次包括惰性气体容器、电磁阀B以及单向 节流阀，所述供气装置接入在真空发生装置与汤罐组件连接管道上。
[0013] 作为上述方案的改进，所述汤罐组件包括汤罐、阀芯以及气缸，所述阀芯设于汤罐 内，气缸与阀芯连接使阀芯在汤罐内轴向移动；所述汤罐下端设有取汤口，所述阀芯下移至 取汤口时与取汤口配合套接。
[0014] 作为上述方案的改进，所述位移机构为XY轴机械手。
[0015] 作为上述方案的改进，所述XY轴机械手包括立柱焊接件、横梁部件和直线模组， 所述横梁部件横向设于立柱焊接件上，且横梁部件设有导轨、滑块和横向移动支架；
[0016] 所述直线模组通过固定横向移动支架上与横梁部件相连并在横梁部件上滑动，所 述真空定量取汤装置设置在直线模组上可做纵向移动。
[0017] 作为上述方案的改进，所述压力检测器为压力传感器。
[0018] 实施本实用新型，具有如下有益效果：
[0019] 本实用新型所述定量金属液真空汲取装置根据质量m与压力P的函数关系，在取 汤时只需停留在取汤点，再通过汤罐内压力小于大气压，使得金属液上升进入汤罐内，压力 检测器测得压力值与目标质量对应的P值相同或将测得汤罐当前压力值换算成的当前汲 取金属液质量达到目标质量时，则可实现精确取汤。由于压力检测器无需接近熔炉的液面， 因此其使用环境的温度相对平稳，不易超出使用温度范围，误差小，精度高，避免现有技术 传感器超出使用温度范围而造成计量误差大的问题。并且，由于压力传感器始终监测整个 取汤过程中汤罐内的内部密闭情况，可及时发现真空系统或充气系统是否漏气，可靠性强。
[0020] 另外，利用真空将金属液汲取在汤罐内，到达喂汤点再释放，可减少金属液与外界 空气的接触，金属液不易被氧化，减少氧化物的产生，杂质少，纯度高。
[0021] 最后，本实用新型所述装置没有装设重量传感器，装置刚性好强度高。
【附图说明】
[0022] 图1是本实用新型一种定量金属液真空汲取装置的结构示意图；
[0023] 图2是本实用新型一种定量金属液真空汲取装置的气路原理图；
[0024] 图3是本实用新型所述汤罐组件的结构示意图；
[0025] 图4是本实用新型所述汤罐的结构示意图；
[0026] 图5是本实用新型所述XY轴机械手的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型作进一步地详细描述。
[0028] 现有普遍使用的是汤勺S汤的方式进行给汤，这种取汤方式存在着金属液容易被 氧化、表层低质汤液容易被S到、汤量精度低、初次设置取汤质量复杂等缺点。而现有专利 公开了一种计量熔料的装置和方法，采用重量传感器探测计量容器中熔体的填充量，容易 超出超过使用温度范围，使得重量传感器计量误差增大，而且对汤罐部件进行维修时，由于 力臂的放大作用，极易超过重量传感器的极限载荷，造成重量传感器损坏。
[0029] 为此，本实用新型改变现有方法及装置的取汤构思和结构设计，采用对汤罐抽真 空，使得汤罐内的气压低于外界大气压，在大气压作用下将金属液往汤罐内压，汤罐内的金 属液高度上升。而根据m= P XV，就可以确定汤罐内金属液的质量，同时汤罐的内部压力 P= Pgh。可知，取汤质量与汤罐内部的压力、汤罐尺寸存在函数关系。由于汤罐是规则 容器，因此高度h与体积V之间也存在函数关系，通过推导可得到质量m与压力P的函数关 系，由此当设定一个目标取汤量时，可换算成对应的罐内压力，而罐内压力可以根据压力检 测器检测，于是当压力检测器读数达到对应质量的压力时，即可汲取到设定的取汤质量。
[0030] 如图1和图2所示，本实用新型所述定量金属液真空汲取装置包括位移机构和真 空定量取汤装置200,所述位移机构上装设有真空定量取汤装置200以驱动真空定量取汤 装置200作三维位移；
[0031] 所述真空定量取汤装置200包括真空发生装置4、供气装置5、压力检测器6和汤 罐组件7,所述真空发生装置4与汤罐组件7连接，所述真空发生装置4用于抽取汤罐组件 7内的气体使罐内金属液高度上升；所述压力检测器与汤罐组件7连接，所述压力检测器用 于监测罐内气体的压力来确定汤罐组件7内金属液的质量；所述供气装置5与汤罐组件7 连接，用于将惰性气体向罐内填充以保护金属液不被氧化及控制金属液的释放。
[0032] 优选地，所述压力检测器为压力传感器6。
[0033] 具体地，图3为本实用新型所述汤罐组件7的结构示意图。
[0034] 汤罐组件7主要用于盛装金属液，如图3,汤罐组件7包括汤罐71、阀芯72以及气 缸73,所述阀芯72设于汤罐71内，气缸73与阀芯72连接使阀芯72在汤罐71内轴向移 动；所述汤罐71下端设有取汤口 711，所述阀芯72下移至取汤口 711时与取汤口 711配合 套接。
[0035] 当需要打开汤罐组件7的取汤口 711时，气缸73上提带动阀芯72上移，从而使阀 芯72与取汤口 711解除套接，取汤口 711敞开，金属液8可自由进出汤罐71 ;当需要关闭 汤罐组件7的取汤口 711时，气缸73推动阀芯72使阀芯72与取汤口 711配合套接，封闭 汤罐71。
[0036] 需要说明的是，本实用新型汤罐71由倒圆台和圆筒构成，金属液进入汤罐71的体 积可通过汤罐71的体积计算。如图4所示，根据汤罐71结构示意图，可知!^^!^、(！均为 常数。
[0037] 当金属液高度h小于倒圆台高度比时，由于圆台大面半径R随h的改变而改变， 因此根据倒圆台与圆筒所成夹角α，得到R = htana，金属液的体积为：
[0039] 应当注意的是，在计算金属液体积时需扣除阀芯72体积π Xr2Xh。
[0040] 当金属液高度h大于倒锥高度比时，金属液的体积为：
[0042] 而根据m = P XV，就可以确定汤罐71内金属液8的重量。由于汤罐71的内部压 力P= P gh。可知，取汤质量与汤罐71内部的压力、汤罐71尺寸存在如下函数关系。
[0043] 当目标取汤质量m小于或等于金属液浸满倒圆台时的质量
时，则m与p的函数关系为：
[0044] 将（1)式代入m = P XV，
[0047] 代入⑶式得到h可通过m = P XV得 至Ij，从而求得对应P值。
[0048] 当目标取汤质量m大于金属液浸满倒圆台时的质量
时，则m与p的函数关系为：
[0049] 将⑵式代入m = P XV，
常数。
[0053] 通过上述质量m与压力P的函数关系式，可根据目标质量m计算出对应汤罐压力 P2，从而在取汤时，只要测得汤罐当前压力为目标质量对应压力值P2时或将测得汤罐当前 压力值换算成的当前汲取金属液质量达到目标质量时，即可判断取汤到量。当取汤到量时 需停止抽真空，并瞬时通过气缸73推动阀芯72封闭汤罐。
[0054] 另外，如图2所示，所述真空发生装置4和气栗由同一个气源提供动力，且在总输 气管上设有气源三联件10,该气源三联件10包括空气减压阀、过滤器、油雾器三大件，减压 阀可对气源进行稳压，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对阀门或执行器等 硬件的损