专利名称：低熔点合金填充及回收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械设备技术领域，具体讲是一种低熔点合金填充及回收装置。
背景技术：
低熔点合金的熔化温度低、性能稳定、回收方便，所以在管材、型材的弯曲工艺中常作为填料使用，以简化弯曲工艺中的工装设计、缩短工装设计周期，具有较高的使用价值和明显的经济效益，同时在提高产品的质量方面也有其独到之处。管材和型材弯曲成形过程中常出现弯曲塌陷和变形，为获得一定形状及精度的弯曲件，在实际生产中常采用填充具有一定强度和韧性的低熔点合金作为支撑，但目前在低熔点合金的填充、融化和回收等一系列工位上都采用人工方式来完成，周期长、效率低，存在一系列弊端，具体表现在于(I)当大批量生产时，若人工方式填充、熔化和回收，这些工位多是分开处理的，填充所需要的低熔点合金的量大，周转资金大，生产成本高，且存在占地面积大、生产周期长和工序复杂等缺点；( 2 )采用人工填充操作A、低熔点合金采用水浴加热熔化，填充时经常有水伴随浇铸进去，造成填充不均匀及水泡夹杂，若水泡正好位于管壁处，就会造成局部无支撑，如果水泡较大且正好位于变形区域，会造成该处无支撑而变形无控制，严重影响成形质量；B、传统的先填充再缓慢冷却方式，凝固收缩大，管材与低熔点合金易分离，填充不紧实，弯曲变形大，废品率较高，特别是靠近工件端部最后浇铸的低熔点合金凝固收缩最为严重；其次，先填充后再缓慢冷却凝固，生产周期长，生产效率低。C、填充时需多人合作，自动化程度低，生产效率低，人工成本高。D、低熔点合金中铅、镉等元素属有毒物质，长期工作有害身体健康。(3)回收方式采用水浴融化，温水能量使用率不高，低熔点合金回收效率低下；低熔点合金与管材是否完全分离完全靠人工来判断，费时费力，加大了工人的工作量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种能够自动化填充及回收低熔点合金的低熔点合金填充及回收装置，进而避免了人工填充及回收低熔点合金所产生的一系列弊端。本发明的技术方案是，本发明低熔点合金填充及回收装置，它包括水箱、转盘、浇口、冷却喷头、可从转盘上取放工件的第一机械手、可从浇口下取放工件的第二机械手、可带动冷却喷头沿工件中的低熔点合金填充方向移动的第三机械手；水箱内设有安装座和水温保持单元，转盘与安装座可转动连接，转盘的转动平面与水平面相交；浇口和水箱间设有用于连通浇口与水箱的可开闭的连接管，连接管一端与水箱底部连接，连接管另一端与浇口连接；冷却喷头位于浇口下方，并呈可围绕工件外壁的环形，冷却喷头与第三机械手连接。、
本发明的工作原理是，水箱内预设一定量的低熔点合金和水以进行连续作业，由于低熔点合金的密度要大于水的密度，低熔点合金沉在水底，所以低熔点合金与水之间会出现分层，即低熔点合金位于水箱底部，水位于低熔点合金上面；因转盘的转动平面与水平面相交，所以转盘一部分位于水面以下；回收过程通过第一机械手，填充有低熔点合金的工件能够被自动放置在转盘的露出于水面的部分上，放好工件后，转盘转动以带动工件落入水中，利用水温，工件中的低熔点合金将会融化并从工件流出进入水箱后沉到水箱底部，转盘继续转动将水中工件带出水面，第一机械手将这个工件带离转盘，然后放上下一个工件，以此周而复始来进行回收过程，转盘转动有利于带动水的流动，不仅使工件中的低熔点合金始终能够接触到温度较高的水，且有利于低熔点合金流出；填充过程通过第二机械手，未填充有低熔点合金的工件能够被自动放 置在浇口下，可开闭的连接管打开来将水箱底部的低熔点合金引流至工件需填充的部位，填充的同时，第三机械手带动冷却喷头沿工件中的低熔点合金填充方向移动，环形冷却喷头喷射的冷却水所覆盖的平面与低熔点合金的填充横截面基本位于同一平面，就这样，边填充边冷却，填充完后，可开闭的连接管关闭，同时第二机械手将填充好低熔点合金的工件取出，然后放入下一个未填充有低熔点合金的工件，以此周而复始来进行填充过程；通过填充过程和回收过程的衔接，就能够进行连续作业，且水箱内总是会有一定量的低熔点合金，从而使水被隔离，不会因填充消耗低熔点合金使水进入需填充低熔点合金的工件中，即利用了低熔点合金的隔离作用。采用上述结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点本发明各部件的协调工作，完全实现了自动化，避免了人工填充及回收低熔点合金所产生的一系列弊端，即具体表现在于(I)当大批量生产时，围绕本发明组织的生产线各工位能够较为集中，填充所需要的低熔点合金能够用回收的部分直接补充，对所需要的低熔点合金的总量的要求降低，周转资金小，生产成本低，且占地面积小、生产周期短和工序变简单等优点；(2)A、利用低熔点合金的隔离作用，避免填充时经常有水伴随浇铸进去，这样就不会造成填充不均匀及水泡夹杂，保证了成形质量；B、由于边填充边冷却，凝固收缩小，管材与低熔点合金不易分离，填充紧实，弯曲变形好，废品率较低，同时，边填充边冷却还使得生产周期缩短，生产效率提高；C、填充实现自动化，生产效率高，人工成本降低；D、低熔点合金中铅、镉等元素属有毒物质，在填充和回收时避免了工作人员因太靠近而身体健康受到影响；(3)由于直接将工件浸入水中，低熔点合金直接与水接触，水温的能量使用率较高，低熔点合金回收效率提高；低熔点合金与管材分离彻底，无需人工判断。作为改进，所述水箱包括溶解箱和支撑箱，溶解箱安放在支撑箱中；所述安装座设于溶解箱中，所述连接管和水温保持单元均设于支撑箱中；所述溶解箱设有倒圆台形底部；所述连接管一端与水箱底部连接是指连接管一端与底部连接，这样，倒圆台形底部就像一个漏斗，能够迅速引流低熔点合金至通向连接管的出口，且少量的低熔点合金就能够覆盖出口，隔离水的同时，对预留的低熔点合金的量的要求较低；溶解箱和支撑箱均填充有水，支撑箱的水温能够保证流经连接管的低熔点合金仍然是处于可流动状态；水温保持单元位于支撑箱，避免了与溶解箱的低熔点合金直接接触的可能；综合上述，更利于本发明性能的提闻。作为进一步改进，它还包括一出多分流管；连接管一端与隔板连接是指，分流管一端与隔板最低点连接，分流管另一端与各连接管连接，这样就能够同时填充多个工件，进一步提闻生广效率。作为进一步改进，所述溶解箱的内侧面设有喷丸层，喷丸层下边缘与底部11边缘接壤，喷丸层的高度的取值范围为闭区间[5cm，20cm]，当低熔点合金的上平面高于喷丸层下边缘，且由于喷丸层为粗糙面，这样，利用粗糙面，就能够彻底防止低熔点合金伴着水一起流入工件，使得低熔点合金隔离水的 作用将更加有效。作为进一步改进，所述水箱设有盖子，盖子设有可供转盘的一部分露在盖子外的开口，盖子有利于水的保温，较为节能，也可以尽可能防止异物掉入水箱中。作为进一步改进，所述转盘包括支柱、十字形支杆、设于支杆周向各末端的座体，支柱的上部周向均布有四个凹陷，支杆上设有可进出所述凹陷的弹珠；转盘与安装座可转动连接是指，支柱与安装座固定连接，支杆与支柱可转动连接，这样，十字形支杆重量较轻，转动灵活，支杆周向有四个末端，能够同时放上四个工件，此外，弹珠能够进行限位，使末端定位准确。作为进一步改进，当弹珠落入凹陷，所述各末端中处于最高点的末端与支杆转动面的最高点相偏离，由于弹珠落入凹陷，弹珠就起限位作用，只要所述末端与最高点不重合，即偏离最高点，那么当放上填充有低熔点合金的工件，因填充有低熔点合金的工件的重量较重，所以，利用重量产生的一个转动力矩，填充有低熔点合金的工件就能够克服弹珠限位作用，使弹珠从凹陷中滚出，从而推动十字形支杆转动，而回收后剩下的空的工件因重量不够，不会推动十字形支杆转动，因此十字形支杆转动无需额外提供动力，非常节能。作为进一步改进，所述转盘周向设有若干桨叶，桨叶沿转盘周向均匀分布，这样，若干桨叶构成一个叶轮，当转盘转动时，桨叶也被带动，桨叶与水接触时，会给转盘施加一个反向力，这个反向力能够用于控制转盘的转速，使得转盘的转动速度为可控。作为进一步改进，转盘的转动平面与水平面的夹角的取值范围为闭区间[60° ,85° ]，这些夹角更有利于转盘利用工件自重来转动，同时也方便取放工件。
图I是本发明低熔点合金填充及回收装置的结构示意图。图2是本发明低熔点合金填充及回收装置的部分爆炸示意图。图3是本发明低熔点合金填充及回收装置的局部仰视图。图4是本发明低熔点合金填充及回收装置的转盘的结构示意图。图5是本发明低熔点合金填充及回收装置的转盘的爆炸示意图。图6是本发明低熔点合金填充及回收装置的转盘的半剖视示意图。图7是本发明低熔点合金填充及回收装置的转盘的爆炸示意图。图中所示，I、溶解箱，2、支撑箱，3、浇口，4、冷却喷头，5、第一机械手，6、第二机械手，7、第三机械手，8、安装座，9、水温保持单元，10、连接管，11、底板，12、喷丸层，13、盖子，14、开口，15、分流管，16、支柱，17、支杆，18、座体，19、凹陷，20、弹珠，21、轴套，22、电磁阀，23、桨叶，24、圆盘座，25、喷嘴。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明低熔点合金填充及回收装置，它包括水箱、转盘、浇口 3、冷却喷头4、可从转盘上取放工件的第一机械手5、可从浇口 3下取放工件的第二机械手6、可带动冷却喷头4沿工件中的低熔点合金填充方向移动的第三机械手7 ;水箱内设有安装座8和水温保持单元9，转盘与安装座8可转动连接，转盘的转动平面与水平面相交；浇口 3和水箱间设有用于连通浇口 3与水箱的可开闭的连接管10，连接管10 —端与水箱底部连接，连接管10另一端与浇口 3连接；冷却喷头4位于浇口 3下方，并呈可围绕工件外壁的环形，冷却喷头4与第三机械手7连接。 所述水箱包括溶解箱I和支撑箱2，溶解箱I安放在支撑箱2中；所述安装座8设于溶解箱I中，所述连接管10和水温保持单元9均设于支撑箱2中；所述溶解箱I设有倒圆台形底部11 ;所述连接管10 —端与水箱底部连接是指连接管10 —端与底部11连接。它还包括一出多分流管15 ;连接管10 —端与隔板11连接是指，分流管15 —端与隔板11最低点连接，分流管15另一端与各连接管10连接。所述溶解箱I的内侧面设有喷丸层12，喷丸层12下边缘与底部11边缘接壤，喷丸层12的高度的取值范围为闭区间[5cm，20cm]，本例中，喷丸层12的高度为15cm。所述水箱设有盖子13,盖子13设有可供转盘的一部分露在盖子13外的开口 14。所述转盘包括支柱16、十字形支杆17、设于支杆17周向各末端的座体18，支柱16的上部12周向均布有四个凹陷19，支杆17上设有可进出所述凹陷19的弹珠20，弹珠20由弹簧顶住；转盘与安装座8可转动连接是指，支柱16与安装座8固定连接，支杆17与支柱16可转动连接；所述座体18为四个，在弹珠起限位作用时，这四个座体18中正好有一个通过开口 14露在盖子13外，而其他三个座体18则位于盖子13下。当弹珠20落入凹陷19，所述各末端中处于最高点的末端与支杆17转动面的最高点相偏离。所述转盘周向设有若干桨叶23，桨叶23沿转盘周向均匀分布，本例中，所述转盘设有用于安装桨叶23的环形圆盘座24，桨叶23垂直环形圆盘座24表面安装。转盘的转动平面与水平面的夹角的取值范围为闭区间[60° ,85° ]，本例中，所述夹角为75°。所述水箱安装有液位计，以方便观察和控制水的高度。现有技术的机械手比较丰富，所述第一机械手5、第二机械手6和第三机械手7均可采用现有技术，本例中，所述第一机械手5能够实现升降、回转以及水平移动，具体由电机驱动丝杆、回转气缸以及直线移动气缸实现；所述第二机械手6能够实现水平移动，具体由电机驱动丝杆实现，丝杆带动托盘，工件置于托盘上；所述第三机械手7能够实现升降，具体由伺服气缸实现。所述浇口 3、冷却喷头4和连接管10均为四个，连接管10环形部分设有多个喷嘴25，这多个喷嘴25沿环形依序分布，喷水方向为向环形中心喷射。所述连接管10上安装有电磁阀22，通过电磁阀来控制连接管10的开闭。
为减少磨损，同时灵活转动,支杆17与支柱16可转动连接处设有轴套21,轴套21上端面低于所述凹陷19，即轴套21不会干涉弹珠20的运动。所述水温保持单元9为外部套有防水导热壳体的电阻丝加热单元。所述第一机械手5、第二机械手6、第三机械手7、水温保持单元9、冷却喷头4的供水、电磁阀22所采用的相关控制单元，既可以分开设置，相互并列，也可以由一个控制单元集中控制，但不管是分开还是 集中，均可采用现有技术的单片机或者PLC等控制技术，为常规，在这里就不加以详述。
权利要求
1.一种低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，它包括水箱、转盘、浇口(3)、冷却喷头(4)、可从转盘上取放工件的第一机械手(5)、可从浇口(3)下取放工件的第二机械手(6)、可带动冷却喷头(4)沿工件中的低熔点合金填充方向移动的第三机械手(7);水箱内设有安装座(8)和水温保持单元(9)，转盘与安装座(8)可转动连接，转盘的转动平面与水平面相交；浇口(3)和水箱间设有用于连通浇口(3)与水箱的可开闭的连接管(10)，连接管(10) —端与水箱底部连接，连接管(10)另一端与浇口(3)连接；冷却喷头(4)位于浇口(3)下方，并呈可围绕工件外壁的环形，冷却喷头(4)与第三机械手(7)连接。
2.根据权利要求I所述的低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，所述水箱包括溶解箱(I)和支撑箱(2)，溶解箱(I)安放在支撑箱(2)中；所述安装座(8)设于溶解箱(I)中，所述连接管(10)和水温保持单元(9)均设于支撑箱(2)中；所述溶解箱(I)设有倒圆台形底部(11);所述连接管(10) —端与水箱底部连接是指连接管(10) —端与底部(11)连接。
3.根据权利要求2所述的低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，它还包括一出多分流管(15);连接管(10) —端与底部(11)连接是指，分流管(15) —端与底部(11)最低点连接，分流管(15)另一端与各连接管(10)连接。
4.根据权利要求2所述的低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，所述溶解箱(I)的内侧面设有喷丸层(12)，喷丸层(12)下边缘与底部(11)边缘接壤，喷丸层(12)的高度的取值范围为闭区间[5cm，20cm]。
5.根据权利要求I所述的低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，所述水箱设有盖子(13)，盖子(13)设有可供转盘的一部分露在盖子(13)外的开口(14)。
6.根据权利要求I所述的低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，所述转盘包括支柱(16)、十字形支杆(17)、设于支杆(17)周向各末端的座体(18)，支柱(16)的上部(12)周向均布有四个凹陷(19)，支杆(17)上设有可进出所述凹陷(19)的弹珠(20);转盘与安装座(8)可转动连接是指，支柱(16)与安装座(8)固定连接，支杆(17)与支柱(16)可转动连接。
7.根据权利要求6所述的低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，当弹珠(20)落入凹陷(19)，所述各末端中处于最高点的末端与支杆(17)转动面的最高点相偏离。
8.根据权利要求I所述的低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，所述转盘周向设有若干桨叶(23)，桨叶(23)沿转盘周向均匀分布。
9.根据权利要求I所述的低熔点合金填充及回收装置，其特征在于，转盘的转动平面与水平面的夹角的取值范围为闭区间[60° ,85° ]。
全文摘要
本发明公开了一种能够自动化填充及回收低熔点合金的低熔点合金填充及回收装置，它包括水箱、转盘、浇口(3)、冷却喷头(4)、可从转盘上取放工件的第一机械手(5)、可从浇口(3)下取放工件的第二机械手(6)、可带动冷却喷头(4)沿工件中的低熔点合金填充方向移动的第三机械手(7)；水箱内设有安装座(8)和水温保持单元(9)，转盘与安装座(8)可转动连接，转盘的转动平面与水平面相交；浇口(3)和水箱间设有用于连通浇口(3)与水箱的可开闭的连接管(10)，连接管(10)一端与水箱底部连接，连接管(10)另一端与浇口(3)连接；冷却喷头(4)位于浇口(3)下方，并呈可围绕工件外壁的环形。
文档编号B21D9/16GK102641926SQ20121011324
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者俞凯逸, 刘 文, 李继强, 莫伟伟, 马挺, 马文筝 申请人:浙江大学宁波理工学院