稀土金属锭检测装置及稀土金属锭分选系统的制作方法

1.本实用新型属于检测设备技术领域，涉及一种稀土金属锭检测装置及稀土金属锭分选系统，尤其涉及金属镨、金属钕、金属镧和镨钕合金的检测装置及分选系统。


背景技术：

2.稀土金属作为一种重要的工业原料，具有广泛的用途，其中金属镨、金属钕、金属镧和镨钕合金产品通常以金属锭的形式生产加工。国家标准《gb/t20892-2020镨钕金属》给出的检验方法为化学成分分析方法，包括：稀土总量的测定gb/t14635，镨、钕及稀土杂质含量的测定gb/t26417和非稀土杂质的测定gb/t12690。上述测定方法虽然准确，但是操作较为繁琐，适合产品出厂或验收检验。生产过程中的质量控制，需要更为便捷高效的检测方法和设备。
3.公布号为cn113533332a的中国发明申请，公开了一种基于断面图像特征的镨钕合金定性质检的方法及装置，首先采用液压剪将矩形块状的待检测镨钕合金剪断；采用工业相机对剪断后镨钕合金的断面进行拍照，获取待检测镨钕合金的断面图像；对所述断面图像进行处理，提取所述断面图像的变质区域面积和变质程度，作为第一断面组织特征；将所述第一断面组织特征与预先存储的标准断面特征进行匹配，根据匹配程度定性判断待检测镨钕合金是否合格。该方法虽然能够快速定性检测镨钕金属，但仍然存在一些缺陷：一是需要将待检测镨钕合金剪断；二是将断面图像与标准断面的比对过程具有较强的主观性，判断较为模糊，难以用数值客观定量判断。


技术实现要素：

4.本实用新型的一个目的是提供一种稀土金属锭检测装置，基于客观数值标准快速对稀土金属质量做出初步判断，这一目的通过以下技术方案得以实现。
5.稀土金属锭检测装置，其特征在于，包括：台钻及进给机构和钻头、固定板、夹紧座和控制柜，安装在固定板上的扭矩测试仪、伺服电机和伺服减速机；夹紧座与台钻的主轴相连；伺服电机和伺服减速机连接，伺服减速机和扭矩测试仪连接，扭矩测试仪和进给机构连接；进给机构设有工作面感应器以及上限位、下限位和原点位定位传感器；控制柜设有plc控制器，plc控制器分别与台钻和扭矩测试仪连接。夹紧座和定位传感器共同作用，实现上限位、下限位和原点的定位功能。工作过程中，进给机构的工作面感应器能够感应稀土金属锭，避免误操作；同时进给机构的上限位、下限位和原点位定位传感器，保证钻孔动作不超出进给范围，从而使扭矩测试仪获得设定钻孔深度范围内的扭矩数值。
6.进一步地，所述稀土金属为金属镨、金属钕、金属镧或镨钕合金。
7.发明人通过不懈研究发现，影响稀土金属质量的杂质主要是冶炼过程中混入的碳元素，杂质碳元素含量所影响的稀土金属直观物理性能是硬度，杂质碳元素含量越高、硬度越大；而硬度可以用台钻钻孔的扭矩来量度：硬度越大，扭矩越大。基于上述原理，发明人研究出本实用新型的稀土金属锭检测装置，通过台钻在稀土金属锭表面钻孔，并测量设定钻
孔深度范围内钻孔时台钻的扭矩，即可根据扭矩数据对镨钕金属质量做出初步判断。
8.进一步地，扭矩测试仪采集钻头钻入稀土金属锭表面以下3-10mm的扭矩数值。
9.测量需要避开金属锭表面，一般采集在钻入金属锭表面3mm以下的数据(例如表面以下3-10mm的位置)，原因是金属锭表面覆盖有一层较薄的熔盐，导致测量不准。由于每块金属锭的厚度不同，plc需要进行运算处理，判断刚接触金属的位置(0mm位置)。刚接触金属位置的判断方法是：启动运行后，plc和扭矩测试仪实时通讯读取扭矩数据；此时的数据一般在0.5n
·
m之内，接触到金属时，扭矩数据急剧增大，plc记录此时伺服电机的位置(0mm位置)，并以此位置为基准，计算出3mm的位置和10mm钻检结束的位置。此过程中plc和扭矩传感器都在实时通讯，并进行数据处理，舍弃0-3mm的扭矩，并比较出3-10mm中的最大扭矩数据，作为判断改金属质量好坏的依据。
10.进一步地，还包括人机界面，人机界面包括显示屏和控制按钮，人机界面与台钻和扭矩测试仪连接，控制台钻开启和关闭，并实时显示扭矩数值，整个数据采集过程会形成扭矩曲线在显示屏上显示。更进一步地，所述显示屏为触控屏，控制按钮在触控屏内。
11.进一步地，还包括计算机及扭矩数据库，计算机与扭矩测试仪连接，扭矩数据库存储扭矩实时测试数据和标准稀土金属的扭矩数据。通过将实时测试数据与标准稀土金属的扭矩数据对比，即可将被测稀土金属的质量分级。分级具体操作过程为：采用化学分析方法分析金属锭，选取处于不同质量分级临界值的金属锭作为标准金属锭。多次测量标准金属锭钻孔扭矩，采集大量数据，并对数据进行统计分析，去掉不合理的数据取出平均值，建立标准稀土金属的扭矩数据库。后续测量必须和数据采集时采用同样的条件和参数，包括钻头的大小(例如φ5.3mm)、钻头旋转的速度(例如335r/min)、钻头进给的速度(例如1400r/min)、钻头钻入的深度范围(例如3-10mm)。
12.本实用新型的另一目的是提供一种稀土金属锭分选系统，这一目的通过以下技术方案得以实现。
13.稀土金属锭分选系统，其特征在于，包括上述稀土金属锭检测装置，还包括分选操作平台、伺服电缸、多个分选推料气缸及电磁阀、分选传送带和多个收料箱，台钻、伺服电缸、多个分选推料气缸和分选传送带放置在分选操作平台上，分选传送带和分选推料气缸分别与plc控制器连接。
14.分选系统操作过程为：伺服电缸推动稀土金属锭来到台钻钻头下方，台钻钻孔同时扭矩测试仪测量并记录钻孔时的扭矩。plc控制器根据扭矩数值判定质量等级并记录每块金属的质量等级，plc控制器控制分选传送带定时间隔运行和停止，控制每次输送的距离为一块金属的宽度。钻孔后的稀土金属锭被推送到分选传送带上，当输送至对应等级的收料箱前面时，plc根据之前的记录，控制对应气缸的电磁阀，驱动气缸动作，推动金属至收料箱中，完成分选。
15.本实用新型具有以下有益技术效果：稀土金属锭检测装置基于扭矩数据，快速初步判定稀土金属质量；稀土金属锭分选系统基于稀土金属锭检测装置判定结果，自动将稀土金属锭分选入相应等级的收料箱；检测和分选都非常便捷、高效、客观。
附图说明
16.图1是稀土金属锭检测装置的示意图。
17.图2是稀土金属锭分选系统的示意图。
18.附图标记：1-台钻，2-扭矩测试仪，3-伺服电机，4-夹紧座，5-伺服减速机，6-稀土金属锭，7-固定板，8-分选推料气缸，9-伺服电缸，10-分选操作平台，11-分选传送带，12-收料箱，13-控制柜。
具体实施方式
19.下面结合说明书附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型的保护范围。
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.实施例1
23.稀土金属锭检测装置，如图1所示，包括台钻1及进给机构和钻头，固定板7和夹紧座4，安装在固定板7上的扭矩测试仪2、伺服电机3、伺服减速机5和控制柜13，以及人机界面、计算机及扭矩数据库(图中未画出)。伺服电机3和伺服减速机5连接，伺服减速机5和扭矩测试仪2连接，扭矩测试仪2和进给机构连接；进给机构设有工作面感应器以及上限位、下限位和原点位定位传感器；控制柜13设有plc控制器，plc控制器分别与台钻1和扭矩测试仪2连接。人机界面与台钻1和扭矩测试仪2连接，控制台钻1开启和关闭，并实时显示扭矩数值。计算机与扭矩测试仪2连接，扭矩数据库存储扭矩实时测试数据和标准稀土金属的扭矩数据。
24.稀土金属锭检测装置的工作过程为：将稀土金属锭6放置在台钻1钻头下方，开启伺服电机3，带动台钻1钻头在稀土金属锭6表面钻孔，同时扭矩测试仪2测量并记录钻孔时的扭矩，根据扭矩数值快速判断稀土金属锭的质量。计算机通过将实时测试数据与标准稀土金属的扭矩数据对比，即可将被测稀土金属锭6的质量分级。
25.实施例2
26.稀土金属锭分选系统，如图2所示，包括实施例1的镨钕检测装置，还包括分选操作平台10、伺服电缸9、多个分选推料气缸8、分选传送带11和多个收料箱12。台钻1、伺服电缸9、多个分选推料气缸9和分选传送带11放置在分选操作平台10上，伺服电缸9推动稀土金属锭6来到台钻1钻头下方，台钻1钻孔同时扭矩测试仪2测量并记录钻孔时的扭矩，根据扭矩
数值判定质量等级。钻孔后的稀土金属锭6被推送到分选传送带11上，根据所判定的质量等级，分选推料气缸9将稀土金属锭6推入相应的收料箱12。
27.实施例3
28.取镨钕合金锭，按照《gb/t20892-2020镨钕金属》规定的方法，测定化学成分。分别选择质量等级为优、合格、不合格的镨钕合金锭，采用实施例1的稀土金属锭检测装置检测扭矩值。检测条件为：钻头的大小φ5.3mm、钻头旋转的速度335r/min、钻头进给的速度1400r/min、钻头钻入的深度范围3-10mm。多次检测取平均值，得出在该检测条件下判定镨钕合金锭质量的扭矩数值标准如表1所示。
29.表1判定镨钕合金锭质量的扭矩数值标准
30.质量等级优合格不合格扭矩数值t(n
·
m)t≤99《t《10.5t≥10.5
31.生产的镨钕合金锭，采用实施例2的稀土金属锭分选系统分选。根据表1确定的扭矩数值标准，将镨钕合金锭分选装入相应等级的收料箱内。
32.实施例4
33.取镨金属锭，采用化学分析方法测定化学成分。分别选择质量等级为优、合格、不合格的镨金属锭，采用实施例1的稀土金属锭检测装置检测扭矩值。检测条件为：钻头的大小φ5.3mm、钻头旋转的速度335r/min、钻头进给的速度1400r/min、钻头钻入的深度范围3-10mm。多次检测取平均值，得出在该检测条件下判定镨金属锭质量的扭矩数值标准如表2所示。
34.表2判定镨金属锭质量的扭矩数值标准
35.质量等级优合格不合格扭矩数值t(n
·
m)t≤9.59.5《t《11t≥11
36.生产的镨金属锭，采用实施例2的稀土金属锭分选系统分选。根据表2确定的扭矩数值标准，将镨金属锭分选装入相应等级的收料箱内。
37.实施例5
38.取钕金属锭，采用化学分析方法测定化学成分。分别选择质量等级为优、合格、不合格的钕金属锭，采用实施例1的稀土金属锭检测装置检测扭矩值。检测条件为：钻头的大小φ5.3mm、钻头旋转的速度335r/min、钻头进给的速度1400r/min、钻头钻入的深度范围3-10mm。多次检测取平均值，得出在该检测条件下判定钕金属锭质量的扭矩数值标准如表3所示。
39.表3判定钕金属锭质量的扭矩数值标准
40.质量等级优合格不合格扭矩数值t(n
·
m)t≤88《t《10t≥10
41.生产的钕金属锭，采用实施例2的稀土金属锭分选系统分选。根据表3确定的扭矩数值标准，将镨钕金属锭分选装入相应等级的收料箱内。
42.实施例6
43.取镧金属锭，采用化学分析方法测定化学成分。分别选择质量等级为优、合格、不合格镧金属锭，采用实施例1的稀土金属锭检测装置检测扭矩值。检测条件为：钻头的大小
φ5.3mm、钻头旋转的速度335r/min、钻头进给的速度1400r/min、钻头钻入的深度范围3-10mm。多次检测取平均值，得出在该检测条件下判定镧金属锭质量的扭矩数值标准如表4所示。
44.表4判定镧金属锭质量的扭矩数值标准
45.质量等级优合格不合格扭矩数值t(n
·
m)t≤8.58.5《t《10.5t≥10.5
46.生产的镧金属锭，采用实施例2的稀土金属锭分选系统分选。根据表4确定的扭矩数值标准，将镧金属锭分选装入相应等级的收料箱内。
47.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的保护范围由权利要求书及其等同技术方案限定。