一种熔融金属液的自动定量称重装置及定量称重方法与流程

本发明专利涉及冶金设备制造技术领域，尤其涉及一种熔融金属液的自动定量称重装置及定量称重方法。

背景技术：

在冶金行业中，开采完矿石后要在高温炉内熔炼，以得到所需的合金液，随后浇注合金液到模具，当浇注的合金液量较低时，溶液在模具型腔内得不到补缩，容易形成缩松缩孔，形成铸造缺陷，当浇注的合金液量较高时，容易造成合金液的浪费，因此，定量称重熔融金属液对提高铸件质量、节约资源和保护环境都具有重要的现实意义。此外，也很多冶金工厂以及科研院所在熔炼合金时，往往进行配料计算，例如铝合金的备料，先对铝锭切削加工，再以铝锭重量为计算依据进行下料，不仅费时费力，而且对合金液除气除渣时，还会损失部分合金的量。

因此，冶金行业中精确定量称重是合金液浇注过程中亟待解决的问题，这对提升工作效率、提高铸件质量和节约材料都具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明专利的目的在于提供一种熔融金属液的自动定量称重装置及方法，浇注金属液时，可以实现对金属液即时浇注和即时定量称量，提升工作效率，提高铸件质量以及节约材料。

本发明专利采用以下技术方案：一种熔融金属液的自动定量称重装置，其特征在于，包括支架、通过一转轴活动设置在所述支架上的平衡板、活动设置在所述平衡板一端的浇注桶、设置在所述平衡板另一端的砝码盛放盒以及与所述浇注桶连接的浇注桶驱动机构；所述浇注桶通过转轴偏心设置在所述平衡板上，所述浇注桶的重心位于所述平衡板外部；所述浇注桶驱动机构包括用于限制所述浇注桶翻转的定位组件和用于释放所述限位组件的触发组件。

还包括与所述触发组件配合使用的金属球循环机构。

所述定位组件包括竖直设置在所述平衡板上的定位齿轮、与所述定位齿轮两侧啮合的固定杆和滑动杆，所述固定杆和所述滑动杆一端均设置有与所述定位齿轮啮合的弧形齿条，所述固定杆另一端与所述浇注桶固定连接，所述平衡板上开设有与所述滑动杆配合使用的限位滑槽，所述滑动杆另一端上端面设置有档杆，位于所述档杆一端所述滑动杆与所述限位滑槽之间设置有拉伸弹簧。

所述触发组件包括中部活动设置在所述平衡板上的转杆，所述转杆一端抵在所述档杆外侧，所述转杆另一端设置有承接盒，靠近所述砝码盛放盒一端所述平衡板通过一支撑杆设置有金属球释放槽，所述金属球释放槽的出口位于所述承接盒的正上方，所述金属球释放槽内放置有金属球。

还包括用于限制所述平衡板旋转角度的限位组件；所述限位组件包括齿轮和与所述齿轮固定连接的u型限位杆，所述u型限位杆另一端能够抵在所述平衡板的下端面；所述支架上开设有与所述齿轮啮合的齿轮凹槽。

所述平衡板的两侧均设置有配重块盛放盒。

所述浇注桶通过一支撑架设置在所述平衡板上，所述浇注桶与所述支撑架之间还设置有扭簧。

所述金属球循环机构包括用于承接完成触发动作的金属球的承接组件。

位于所述金属球释放槽一侧所述平衡板下方所述支架上设置有横臂；所述承接组件包括设置在所述平衡板上端面的导向槽和设置在所述横臂上的承接槽；所述承接盒远离所述浇注桶一侧敞开，所述承接盒底面向所述承接盒敞开一侧向下倾斜；所述导向槽的终端能够与所述承接槽的起始端对接。

所述承接槽由敞开的起始端向封闭的终端逐渐向下倾斜，所述承接槽靠近终端一侧底面设置有圆形通孔，所述圆形通孔的直径略大于所述金属球的直径，所述承接槽的圆形通孔中心线与所述顶杆中心线一致。

所述金属球循环机构还包括用于将所述金属球回放到所述金属球释放槽的回放组件；所述承接槽的末端底部设置有圆形通孔，所述圆形通孔直径小于所述金属球的直径。

所述回放组件包括依次铰接的第一连杆、第二连杆、第三连杆和顶杆；所述第一连杆另一端与所述平衡板下端面铰接，所述第二连杆中间部位与所述横臂铰接；所述顶杆上端能够依次穿过所述横臂和所述承接槽的圆形通孔，所述顶杆上端设置有弧形凹槽。

所述回放组件还包括设置在所述横臂上且起始端封闭、终端敞开的回放槽，所述回放槽靠近起始端一侧底面设置有圆形通孔，所述圆形通孔的直径略大于所述金属球的直径，所述回放槽的圆形通孔中心线相对于所述顶杆中心线向所述回放槽终端方向偏移；所述回放槽底面由初始端向终端逐渐向下倾斜；所述金属球释放槽初始端设置有与所述回放槽的终端对接的进球口。金属球释放槽起始端的底部设置有弧形凹槽，防止金属球由于遇到外力而滚落。

本发明还公布了一种熔融金属液定量称重的方法，所述方法包括：

步骤s1：获取预制铸件的重量，根据预制铸件的重量将等量的配重块放置在平衡板的配重块盛放盒内，平衡板发生倾斜，浇注桶铰接在平衡板上且保持水平；

步骤s2：将熔融金属液浇筑到被定位的浇注桶内，当熔融金属液的重量逐渐增加至平衡板出现反向倾斜时，偏心设置在平衡板边缘的浇注桶才会被释放并在自身重力的作用下发生旋转，浇注桶内的熔融金属液浇筑至模具中；同时，金属球在金属球循环机构的作用下回到金属球释放槽的初始端；

步骤s3：当浇注桶内的熔融金属液倒空后，浇注桶下方的扭簧克服浇注桶自重带动浇注桶复位。

其中，所述s2，具体为：

步骤s201:当熔融金属液的重量增加至平衡板出现反向倾斜之前，滑动杆被转杆一端抵住不能移动，使得滑动杆另一端的弧形齿轮与定位齿轮啮合，与定位齿轮另一侧啮合的固定杆克服浇注桶产生的扭矩力保持平衡；

步骤s202：当熔融金属液的重量逐渐增加至平衡板出现反向倾斜时，平衡板上释放槽内的金属球，随着平衡板的反向倾斜由释放槽的初始端滚至终端并掉落在位于转杆一端的承接盒内；

步骤s203：承接盒在金属球的重力下向下运动，转杆另一端在杠杆的作用下向上运动并释放滑动杆，滑动杆在拉伸弹簧的带动下移动并远离与弧形齿轮啮合的定位齿轮，与定位齿轮啮合的固定杆被释放；与固定杆固定连接的浇注桶在自身重力的作用下发生旋转；

步骤s204：金属球在下压承接盒后进入平衡板的导向槽内，当浇注桶内的熔融金属液倒入模具时，平衡板再次复位并发生倾斜，金属球由导向槽滚入倾斜的承接槽内，并落入承接槽的圆形通孔处；

步骤s205：平衡板在熔融金属液逐渐减少的情况下继续向下倾斜，依次带动第一连杆、第二连杆、第三连杆运动，最终带动顶杆向上运动穿过承接槽的圆形通孔将金属球顶起至回放槽内，在金属球进入回放槽的圆形通孔并继续向上运动的过程中，回放槽初始端的侧壁挤压金属球，金属球脱离顶杆顺利进入倾斜的回放槽内，此时，平衡板已倾斜至最低端；金属球由回放槽的起始端运动至终端并顺利进入释放槽内。

本发明的有益效果为：本发明能够定量称重熔融金属液，做到即时定量称重和即时浇注，既能节约时间，避免熔炼之前切削加工合金，又防止金属液的过量浇注和在模具中不充分的充型，达到合金液浇注的精准化和节约化。最后，本发明的装置机构简便轻巧，易于拆装，操作简便，可以用于不同情况下熔融金属液的定量称重和浇注；其中，本装置还设置有金属球循环机构，能够将金属球自动送回金属球释放槽的初始端，减少人工操作。

附图说明

图1为本发明专利实施例1和实施例2的结构示意图。

图2为本发明专利实施例1和实施例2的后视图。

图3为图1中a部的局部放大图。

图4为图1中b部的局部放大图。

图5为图2中c部的局部放大图。

图6为本发明实施例1中滑动杆的结构示意图。

其中，附图标记为：1、支架；2、平衡板；3、浇注桶；4、金属球释放槽；5、砝码盛放盒；6、配重块盛放盒；7、固定杆；8、定位齿轮；9、滑动杆；10、挡杆；11、承接盒；12、转杆；13、拉伸弹簧；14、齿轮；15、u型限位杆；16、回放槽；17、承接槽；18、顶杆；19、第三连杆；20、第二连杆；21、横臂；22、第一连杆；23、导向槽。

具体实施方式

为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

实施例1

本发明实施例提供了一种熔融金属液的自动定量称重装置，如图1、图2和图6所示，包括支架1、通过一转轴活动设置在支架1上的平衡板2、活动设置在平衡板2一端的浇注桶3、设置在平衡板2另一端的砝码盛放盒5以及与浇注桶3连接的浇注桶驱动机构；浇注桶3用来承接外界浇包或坩埚中的熔融金属液，通过转轴偏心设置在平衡板2上，其重心位于平衡板2外部。浇注桶驱动机构包括用于限制浇注桶3翻转的定位组件和用于释放所述限位组件的触发组件。

还包括与所述触发组件配合使用的金属球循环机构。

参照图3和图4，定位组件包括竖直设置在平衡板2上的定位齿轮8、与定位齿轮8两侧啮合的固定杆7和滑动杆9，固定杆7和滑动杆9一端均设置有与定位齿轮8啮合的弧形齿条，固定杆7另一端与浇注桶3固定连接，平衡板2上开设有与滑动杆9配合使用的限位滑槽，滑动杆9另一端上端面设置有档杆10，位于档杆10一端滑动杆9与限位滑槽之间设置有拉伸弹簧13。

触发组件包括中部活动设置在平衡板上的转杆12，转杆12一端抵在档杆10外侧，转杆12另一端设置有承接盒11，靠近砝码盛放盒5一端平衡板通过一支撑杆设置有金属球释放槽4，金属球释放槽4的出口位于承接盒11的正上方，金属球释放槽4内放置有金属球。其中，挡杆10和转杆12均为圆柱状，这样挡杆10和转杆12均为点接触，减少摩擦力；金属球释放槽4的起始端设置有弧形凹槽，保证当平衡板倾斜到一定角度时金属球才会开始滚动，减少由于使用前调整平衡或其他操作时导致金属球误落的可能性。

参照图5，本装置还包括用于限制所述平衡板2旋转角度的限位组件；限位组件包括齿轮14和与齿轮14固定连接的u型限位杆15（或齿轮14圆面上开设有与u型限位杆15端部配合的方形凹槽，u型限位杆15插接在齿轮14的方形凹槽内），u型限位杆15另一端能够抵在平衡板2的下端面；支架1上开设有与齿轮14啮合的齿轮凹槽（图4中能够看出但未标注）。当平衡板2旋转一定角度后，碰到u型限位杆15，u型限位杆15停止旋转，防止平衡板2旋转过大的角度导致液体飞溅；另外，还可通过旋转齿轮14调整u型限位杆15的位置，进而间接调整平衡板2的旋转角度。

平衡板2的两侧均设置有配重块盛放盒6，用于盛放配重块；先通过配重块调整平衡板平衡，随后放置砝码，根据杠杆原理测量熔融金属液重量。

浇注桶3通过一支撑架设置在平衡板2上，浇注桶3与支撑架之间还设置有扭簧，设置扭簧的目的是使浇注桶在浇注完后能够仅靠自身重力的情况下及时复位；其中，浇注桶3的设置高度高于熔融金属液的高度，避免金属球未落入承接盒11前平衡板2发生倾斜时熔融金属液提前洒落。

金属球循环机构包括用于承接完成触发动作的金属球的承接组件。

位于金属球释放槽一侧所述平衡板2下方支架上设置有横臂21；承接组件包括设置在平衡板上端面的导向槽23和设置在横臂21上的承接槽17；承接盒11远离所述浇注桶3一侧敞开，承接盒11底面向承接盒敞开一侧向下倾斜；导向槽23的终端能够与承接槽17的起始端对接。

承接槽17由敞开的起始端向封闭的终端逐渐向下倾斜，承接槽17靠近终端一侧底面设置有圆形通孔，圆形通孔的直径略大于金属球的直径，承接槽17的圆形通孔中心线与顶杆18中心线一致。

金属球循环机构还包括用于将金属球回放到金属球释放槽4的回放组件；承接槽17的末端底部设置有圆形通孔，圆形通孔直径小于金属球的直径。

回放组件包括依次铰接的第一连杆22、第二连杆20、第三连杆19和顶杆18；第一连杆22另一端与平衡板2下端面铰接，第二连杆20中间部位与横臂21铰接；顶杆18上端能够依次穿过横臂21和承接槽17的圆形通孔，顶杆18上端设置有弧形凹槽。

回放组件还包括设置在横臂上且起始端封闭、终端敞开的回放槽16，回放槽16靠近起始端一侧底面设置有圆形通孔，圆形通孔的直径略大于金属球的直径，回放槽16的圆形通孔中心线相对于顶杆中心线向回放槽终端方向偏移；回放槽16底面由初始端向终端逐渐向下倾斜；金属球释放槽4初始端设置有与回放槽16的终端对接的进球口。金属球释放槽4起始端的底部设置有弧形凹槽，防止金属球由于遇到外力而滚落。

熔融金属液的自动定量称重装置的工作过程为：

通过在平衡板2两端的配重块盛放盒6中放置配重块，使平衡板2处于水平位置；获取预制铸件的重量，根据预制铸件的重量将等量的砝码放置在平衡板2一端的砝码盛放盒5内，平衡板2发生倾斜，浇注桶3铰接定位在平衡板2上；

将熔融金属液浇注到被定位的浇注桶3内，当熔融金属液的重量增加至平衡板2出现反向倾斜之前，滑动杆9一端的档杆10被转杆12一端抵住不能移动，使得滑动杆9另一端的弧形齿轮与定位齿轮8啮合，与定位齿轮8另一侧啮合的固定杆7克服浇注桶产生的扭矩力保持平衡；

当熔融金属液的重量逐渐增加至平衡板2出现反向倾斜时，金属球释放槽4倾斜，槽内的金属球自然释放，随着平衡板2的反向倾斜由释放槽4的初始端滚至终端并掉落在位于转杆12一端的承接盒11内；

承接盒11在金属球的重力下向下运动，转杆12另一端在杠杆的作用下向上运动并释放滑动杆9，滑动杆9在拉伸弹簧13的带动下移动并脱离与弧形齿轮啮合的定位齿轮8，与定位齿轮8啮合的固定杆7被释放；与固定杆7固定连接的浇注桶3在自身重力的作用下发生旋转，浇注桶3内的熔融金属液浇注至模具中；当浇注桶3内的熔融金属液倒空后，浇注桶3下方的扭簧克服浇注桶自重带动浇注桶3复位。

金属球在下压承接盒11后进入平衡板2的导向槽23内，当浇注桶3内的熔融金属液倒入模具时，平衡板2再次复位并发生倾斜，金属球由导向槽23滚入倾斜的承接槽23内，并落入承接槽23的圆形通孔处。

平衡板2在熔融金属液逐渐减少的情况下继续向下倾斜，依次带动第一连杆22、第二连杆20、第三连杆19运动，最终带动顶杆18向上运动穿过承接槽17的圆形通孔将金属球顶起至回放槽16内，在金属球进入回放槽16的圆形通孔并继续向上运动的过程中，回放槽16初始端的侧壁挤压金属球，金属球脱离顶杆18顺利进入倾斜的回放槽16内，此时，平衡板2已倾斜至最低端；金属球由回放槽16的起始端运动至终端并顺利进入金属球释放槽4内。

浇注完毕清理设备，手动将拉动档杆10并用转杆12抵住档杆10；将金属球再次放到金属球释放槽的初始端；熔融金属液一次定量称量的流程结束且装置完全复位，重复上述操作，即可完成下一次浇注。

实施例2

本发明实施例提供了一种熔融金属液的自动定量称重方法，所述方法包括：

步骤s1：获取预制铸件的重量，根据预制铸件的重量将等量的配重块放置在平衡板的配重块盛放盒6内，平衡板2发生倾斜，浇注桶3铰接在平衡板2上且保持水平；

步骤s2：将熔融金属液浇筑到被定位的浇注桶3内，当熔融金属液的重量逐渐增加至平衡板2出现反向倾斜时，偏心设置在平衡板2边缘的浇注桶3才会被释放并在自身重力的作用下发生旋转，浇注桶3内的熔融金属液浇筑至模具中；同时，金属球在金属球循环机构的作用下回到金属球释放槽的初始端；

步骤s3：当浇注桶3内的熔融金属液倒空后，浇注桶3下方的扭簧克服浇注桶自重带动浇注桶3复位。

其中，所述s2，具体为：

步骤s201:当熔融金属液的重量增加至平衡板2出现反向倾斜之前，滑动杆9被转杆12一端抵住不能移动，使得滑动杆9另一端的弧形齿轮与定位齿轮8啮合，与定位齿轮8另一侧啮合的固定杆7克服浇注桶产生的扭矩力保持平衡；

步骤s202：当熔融金属液的重量逐渐增加至平衡板2出现反向倾斜时，平衡板上释放槽内的金属球，随着平衡板的反向倾斜由释放槽的初始端滚至终端并掉落在位于转杆12一端的承接盒11内；

步骤s203：承接盒11在金属球的重力下向下运动，转杆12另一端在杠杆的作用下向上运动并释放滑动杆9，滑动杆9在拉伸弹簧13的带动下移动并远离与弧形齿轮啮合的定位齿轮8，与定位齿轮8啮合的固定杆7被释放；与固定杆7固定连接的浇注桶3在自身重力的作用下发生旋转；

步骤s204：金属球在下压承接盒11后进入平衡板2的导向槽23内，当浇注桶内的熔融金属液倒入模具时，平衡板2再次复位并发生倾斜，金属球由导向槽滚入倾斜的承接槽17内，并落入承接槽17的圆形通孔处；

步骤s205：平衡板2在熔融金属液逐渐减少的情况下继续向下倾斜，依次带动第一连杆22、第二连杆20、第三连杆19运动，最终带动顶杆18向上运动穿过承接槽17的圆形通孔将金属球顶起至回放槽16内，在金属球进入回放槽16的圆形通孔并继续向上运动的过程中，回放槽16初始端的侧壁挤压金属球，金属球脱离顶杆18顺利进入倾斜的回放槽16内，此时，平衡板2已倾斜至最低端；金属球由回放槽16的起始端运动至终端并顺利进入释放槽4内。

浇注完毕后，浇注桶在扭簧的作用下已经归位，清理设备并手动将拉动档杆10并用转杆12抵住档杆10，将金属球再次放到金属球释放槽的初始端；此时，熔融金属液一次定量称量的流程结束，装置完全复位，等待下一次浇注。

为了便于理解本实施例的方法，可结合附图1-6。

本发明专利熔融金属液的自动定量称重装置及方法，能够定量称重熔融金属液，做到即时定量称重和即时浇注，既能节约时间，避免熔炼之前切削加工合金繁琐操作，又防止金属液的过量浇注或在模具中不充分的充型，达到合金液浇注的精准化和节约化。最后，本发明的装置机构简便轻巧，易于拆装，操作简便，可以用于不同情况下熔融金属液的定量称重和浇注。

本发明专利未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明专利的限制，本发明专利也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明专利的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明专利的保护范围。