用于流变压铸过程的浆料自动化输送装置及其工作方式的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半固态金属材料加工领域，尤其涉及一种用于流变压铸过程的浆料自动化输送装置及其工作方式。
【背景技术】
[0002]半固态压铸是半固态成形技术中的一个重要分支，分为流变压铸和触变压铸两种。流变压铸是将制备好的半固态金属浆料直接转移到压射室进行压铸的方法。触变压铸需要将浆料凝固成坯，再按照铸件的重量对坯料切割成块并进行二次加热，达到预定的温度后转移到压射室进行成形的方法。由于流变压铸流程短、材料损失少、节能低耗，易被中小型企业所接受，因此研究开发利用半固态浆料直接进行加工成形的短流程、一体化的流变成形(Rheoforming)技术已成为半固态加工技术的主要发展趋势之一。流变楽料制备过程中，凝固组织的细化均匀化是提高金属材料品质和性能的关键环节，是实现金属材料短流程最终形成型加工的技术基础，为了解决这一问题目前国内外对熔体的处理有机械搅拌、电磁搅拌、超声振动等熔体处理方法等来提高熔体的质量。
[0003]流变压铸这种短流程、一体化的流变成形技术不但对半固态浆料的质量提出了更高的要求，而且要求这种高质量的半固态浆料能够稳定、连续的供给，以满足工业应用的需要。因此浆料输送的方法也层出不穷，目前有输液管式熔体输送、叶片栗式熔体输送以及双螺旋式熔体输送以及机械手式熔体输送装置。但是目前以上熔体输送方法与装置都不能很好的将熔体浆料制备到最终压铸成型这一全过程完全的结合起来，无法应用于流变压铸的连续生产过程。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提出了一种用于流变压铸过程的浆料自动化输送装置，其特征在于，该装置包括工业机器人系统、输送装置操作平台系统以及汤勺。
[0005]所述工业机器人系统包括工业机器人主体7、机器人防护服8及机器人底座9;工业机器人主体包括机器人手臂7、机器人控制柜4与机器人示教盒5;工业机器人手臂7采用承载重量为20kg-50kg的六轴搬运机器人，重复定位精度< ±0.08mm，第一轴运动范围不小于±170°，第二轴运动范围不小于+133°至-95°，第三轴运动范围不小于+76°至-166°，第四轴运动范围不小于±180°，第五运轴动范围不小于±133°，第六轴运动范围不小于±360°，能实现空间上下左右前后的灵活定位以及汤勺的360°旋转;所述机器人防护服9用来保护机器人手臂;所述机器人底座8与工业机器人主体固定，用来支撑工业机器人主体。
[0006]所述输送装置操作平台系统包括人机显示触摸屏2、手动操作按钮3、内置于机器人控制柜的PLC CPU与温度检测控制模块6、熔体处理温度传感器12以及熔化炉温度传感器14ο
[0007]所述汤勺的勺柄11为曲柄结构，螺栓穿过勺柄11上的连接孔17将勺柄11与机器人第六轴连接起来，汤勺勺口平面与机器人第六轴法兰的中心面重合确保浇注时倒料路径，卡箍16固定在勺体10上，汤勺承重量< 10kg。
[0008]所述机器人底座是机器人第六轴与汤勺伸入熔体中进行g料所做支撑机构，同时起到了机器人手臂在S料、熔体处理、浇注整个过程中各个设备与机器人工作高度的配合作用；机器人底座的底板和上盖板采用201111]1-301]11]1的(>)235钢板，立柱采用601111]1\601]11]1至100mmX 10mm方钢，底板支架采用80#至120#的槽钢，配有M20的地脚螺栓，机器人底座能承受机器人以及负载的总重量为300kg-700kg，机器人底座总高度根据舀汤时汤勺的角度与第六轴加勺柄的长度确定。
[0009]所述机器人防护服采用纤维织物与镀铝薄膜的复合材料制作，机器人防护服内设金属支架，能支持机器人手臂的水平及旋转运动。
[0010]所述勺柄11与卡箍16采用304不锈钢，勺体10采用耐热高密质陶瓷或者钛合金制成。
[0011 ] 一种流变压铸过程的浆料自动化输送装置的工作过程为:
[0012]步骤I通过机器人示教盒5设定机器人手臂7的运动轨迹；
[0013]步骤2在输送装置操作平台的人机显示触摸屏2上设定输送过程工艺:设定需要舀熔体重量;设定熔化炉15内合金熔体被S出温度，熔化炉温度传感器14对熔化炉15进行检测，未达到温度时PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6控制熔化炉15加热，达到温度时加热停止并且进行熔体g出；设定熔体处理时间或者熔体处理完毕汤勺内熔体的温度；设定压铸合模力及合模速度；
[0014]步骤3PLCCPU以及PLC温度检测控制模块6对整个过程涉及到设备进行自检:机器人7是否准备就绪、熔体处理装置13是否准备就绪、压铸机I是否准备就绪，如果准备就绪则显示输送过程可以开始；
[0015]步骤4按下手动操作按钮3中的启动按钮，PLCCPU以及PLC温度检测控制模块6与机器人示教盒5进行通讯，控制机器人手臂7按照编程设定的运动轨迹开始熔体输送，勺体10先浸入熔化炉内舀出熔体，将勺体10移动到熔体处理装置13下方并由下方申入到熔体处理装置13当中，PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6控制熔体处理装置13启动，通过熔体处理温度传感器12检测熔体温度，并进行计时，当熔体温度或时间达到设定值时，PLC CPU控制熔体处理装置13停止同时汤勺勺体10移出熔体处理装置，机器人手臂7控制勺体10移动到压铸机浇料口，根据编程轨迹进行浇注，浇注完毕PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6控制压铸机I压铸启动，压铸完成后压铸机I开模，PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6自检进行下一个熔体输送过程；
[0016]在上述过程中人机显示触摸屏2记录了工作过程中的工艺并对熔化炉15内以及熔体处理过成中的温度变化实现在线实时监测与记录;在输送过程中遇到紧急情况时需要按下手动操作按钮3中的急停按钮。
[0017]所述PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6中的PLC采用西门子S7-200或FX3U-48MR，温度采集模块采用三菱FX2N-4AD-TC或西门子6ES7331-7KF02-0AB0模块进行温度采集。
[0018]有益效果
[0019]与传统的熔体输送机构相比本发明的自动化程度高，能完全实现合金熔体浆料的自动化输送，即从g料到熔体处理再到浇注的整个过程，同时在输送过程中可以根据调节机器人手臂运动轨迹实现整个过程的局部工艺的调整。由于汤勺勺柄位于汤勺底部，机械手臂可以将汤勺从熔体处理装置的下端送入熔体处理装置中，在汤勺的周围以及上方留有足够的空间可以对熔体进行处理，因此此种机构可适用于电磁搅拌熔体处理、机械搅拌熔体处理以及超声振动熔体处理，同时由于勺柄的曲柄设计可以最大程度的缩小浇注时汤勺的倒料行程，以及机器人手臂的转动角度，增加整个机械的稳定性，非常适用于半固太流变成形。汤勺采用勺柄与勺体分体式设计，在勺柄承重范围内可以灵活更换内径不同的勺体来浇注不同的零件。
【附图说明】
[0020]图1是本法明的一种用于流变压铸过程的浆料自动化输送装置；
[0021]图2是本发明中汤勺的结构示意图。
[0022]标记说明:1-压铸机;2-人机显示触摸屏;3-手动控制按钮;4-机器人控制柜;5-机器人示教盒;6-PLC CPU以及PLC温度检测控制模块;7-机器人手臂；8-机器人底座;9-机器人防护服；I O-勺体；11-勺柄；12-熔体处理温度传感器；13-熔体处理装置；14-熔化炉温度传感器;15-熔化炉；16-卡箍;17-连接孔。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0024]如图1所示是本法明的一种用于流变压铸过程的浆料自动化输送装置，用于半固态流变压铸时的熔体输送。该装置包括:工业机器人系统，输送装置操作平台与特制汤勺。工业机器人系统包括:工业机器人主体(包括机器人手臂7、机器人控制柜4与示教盒5)、机器人防护服9、机器人底座8;输送装置操作平台包括:人机显示触摸屏2、手动操作按钮3、PLC CPU与温度检测控制模块6，熔体处理温度传感器12和熔化炉温度传感器14;汤勺由勺柄11、卡箍16与勺体10组成。
[0025]在工作的过程中机器人手臂7第六轴通过连接孔17与汤勺勺柄11螺栓连接，从而带动汤勺的上下左右前后直线运动以及空间旋转运动，机器人通过自带示教盒5进行机器人夹持汤勺运动轨迹的编程。人机显示触摸屏2与PLC CPU以及PLC温度检测模块6进行数据交换，对整个自动化输送过程所涉及到的工艺参数进行设定，实时数据显示与数据记录;示教盒5通过机器人控制柜4与PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6进行通讯，PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6通过控制熔化炉15加热启动停止、熔体处理装置13启动停止、压铸机I启动停止、开合模与机器人的动作进行联动，完成整个自动化熔体输送过程。其中温度传感器14检测熔化炉内熔体温度是否达到工艺设定值，温度传感器12检测熔体处理过程汤勺内熔体温度是否达到设定值，并将模拟量信号传输到PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6中，由PLC CPU以及PLC温度检测控制模块6根据设定工艺控制机器