專利名稱：低壓壓鑄設備及其操作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1和12所述的低壓壓鑄設備和權利要求16所述的操作方法以及權利要求17所述的永久鑄模。
除了大質量引起系統(tǒng)很大慣性外，當壓鑄?；蛴谰描T模更換時缺乏靈活性是已知設備又一缺點。永久鑄模必須從機械手上卸下，相應又要花費于組裝上。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是基于提供一種避免上述缺點的低壓壓鑄設備，機械手的機械設計簡單，各個工作部之間的輸送迅速，而且又能降低能量消耗。
達到這一目的是通過具有權利要求1和12特點的低壓壓鑄設備，操作該類型低壓壓鑄設備具有權利要求16特點的方法以及具有權利要求17特點的永久鑄模。從相關的權利要求，說明和附圖中將可看出本發(fā)明有效改進的地方。
在至少具有一鑄造部和至少再有一工作部，最好是插芯部，脫模部，噴拋部和浸冷和/或噴淋部的低壓壓鑄設備，在本發(fā)明的第一方案中存在至少一臺第一設計的第一操作裝置和至少有一臺第二設計的第二操作裝置。第一操作裝置適合輸送閉合的永久鑄模，第二操作裝置適合輸送敞開的永久鑄模，即每一操作裝置都能滿足規(guī)定完成的作用。
第一設計的操作裝置最適合于閉合功能和輸送閉合的永久鑄模。永久鑄模最好被接受筒接受，該筒至少從兩邊包圍閉合的永久鑄模，最好接近精密配合。永久鑄模的兩半彼此相對壓緊，而且永久鑄模被閉合機構固定在筒內，該機構包括，例如，至少一個閉合活塞。因為閉合活塞只是把永久鑄模夾緊在接受筒里，短的行程足以滿足，故所需的機械費用很低。不需要用第一操作裝置作為打開永久鑄模的手段。在澆鑄過程中，永久鑄模保持在第一操作裝置上。
第二設計的操作裝置最適合于輸送敞開的永久鑄模。由于永久鑄模在敞開狀態(tài)下在需要在敞開狀態(tài)下進行處理的工作部之間運動，因而節(jié)省了時間。第二操作裝置有兩個緊固件，該緊固件的每一個用于固定永久鑄模的一半，被固定的永久鑄模的每一半彼此相隔一定距離，而且最好相互定向平行。根據要進行的方法工步，敞開的永久鑄模轉移到工作部，作進一步處理，例如轉移到插芯部，或在相應的工步過程中，例如在永久鑄模石墨化過程，仍然固定在操作裝置上。
由于功能上的最佳設計，操作裝置沒有活動件和剛性大型導向件，基本上都能完成所需。在必要的地方，用工作部上的固定敞開和/或閉合裝置直接產生開/閉運動。
在本發(fā)明的第二方案中，鑄造部規(guī)定有一夾緊裝置，用來接受帶連接件的永久鑄模，該連接件在澆鑄過程中合并永久鑄模的兩半。此外，還有一夾持和輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少有一操作裝置，并通過嚙合連接件，用來接受永久鑄模和在一工作部與鑄造部或與另外的工作部之間運送永久鑄模，永久鑄模再用鑄造部上的夾緊裝置進行轉移或拾取。所以，永久鑄模不固定夾緊在機械手上，而是在各個工作部內或它們之間被移動。另外還有可能按照本發(fā)明第一方案，使用第一或第二設計的操作裝置。最好用靜配合和夾緊方式接受永久鑄模的固定夾緊裝置，在鑄造部施加所需閉合力。由于不論鑄件形狀如何，永久鑄模外部尺寸都統(tǒng)一，例如它至少具有預定的厚度，所以夾緊裝置實際上可用單件制造，永久鑄模插入其中，必要時，用較小力夾緊。夾緊裝置不必移動。借助于操作裝置永久鑄模插入夾緊裝置并從夾緊裝置中取出。在實際輸送工作中，不需要為合并永久鑄模的兩半施加高強度的力。所以，例如操作裝置可有一非常輕的夾持和輸送裝置，該裝置僅使永久鑄模的兩半輕輕地相互壓緊，以保持它們的閉合狀態(tài)。例如，所用操作裝置也可以是機械人。總而言之，操作裝置不必采用像迄今成為慣例的機械手時那樣緊固耐用，因為必須運動的質量較輕。所以在設計方面要更加簡單和便宜。
由于永久鑄模不固定地連接到能達到所有工作部的通用操作裝置，故本發(fā)明的設備完全可以是模塊結構。必要時，可引入另外的工作部或進行改進，從而提高設備的適應性。
另外，本發(fā)明的兩個方案可以組合，例如，通過用第一和第二設計的操作裝置輸送閉合或敞開狀態(tài)的永久鑄模，并轉移到鑄造部上的固定夾緊裝置。這樣第一設計的操作裝置可以制造的更加輕巧。
在本發(fā)明的設備中，最好使用外形標準化的永久鑄模。這種型式的永久鑄模具有，例如，包括實際鑄件模的主體和連接件，例如，呈側法蘭或板形式連接其上的連接件，這些連接件這樣布置，即永久鑄模的空間尺寸，至少在一個空間方向，不受主體尺寸的制約。這樣使有可能采用許多不同的壓鑄模和不花費設計就可任意更換。操作裝置的緊固件或裝置，夾緊裝置和其他開閉裝置可安裝同一標準的夾持系統(tǒng)，該系統(tǒng)使之有可能以所需方式操作永久鑄模，例如在澆鑄過程中壓在一起，再拉開和旋轉以冷卻等。所以第一操作裝置接受筒的深度最好與閉合狀態(tài)永久鑄模的兩半連接件的間距相匹配。在所有情況下，操作裝置都要連接一臺傳動裝置，而能相互獨立地運動。操作裝置最好能沿直線導軌移動，并且在高度方面可以調整。
本發(fā)明有效改進的地方是永久鑄模有編碼，該編碼能表示永久鑄模的型式，例如鑄件的形狀。這可用在各個工作部上合適的讀出裝置讀出，并通過相應的信號傳送到系統(tǒng)控制裝置，該裝置可以是中央控制，也可以是局部控制。系統(tǒng)控制裝置向工作部提供控制工作過程所需的數(shù)據。作為示例，在鑄造部設定適合鑄件形狀的預定壓力曲線，即時變壓力分布。作為示例，在石墨化部為達到隨壓鑄模而定的預定時間進行冷卻。作為示例，在清理部，移動清理噴嘴通過隨壓鑄模而變的敞開的永久鑄模。編碼最好是機械式的，例如，用一排插銷，但是也可用其他一些方式產生，例如條型碼或數(shù)據載體。緊固耐用的機械編碼即使在澆鑄過程中經常發(fā)生的有點不干凈工作條件下使用也能可靠地讀出。
每個工作部最好配備局部控制裝置，該裝置控制局部工步。有關的處理數(shù)據最好在中央控制裝置輸入并由局部控制裝置請求。


圖13-15表示本發(fā)明第二方案的設備各個工作部；圖16a-c表示本發(fā)明永久鑄模與夾持和輸送系統(tǒng)各種連接的方式視圖。
圖1c-e表示一種微小改進的永久鑄模3。在板5中之一布置編碼39，在此例中是一排短插銷，它可通過合適的讀出裝置讀出，例如機械掃描。板5上有一孔口41，用于頂桿汽缸48通過(圖14a)。該汽缸移動頂桿板42，通過該板將鑄件從其模具中推出。
圖1a，b和2a，b表示兩種型式的操作裝置1、10，該裝置用在本發(fā)明第一方案的低壓壓鑄設備上。適合輸送閉合的永久鑄模3的第一操作裝置1，具有一框架2，該框架其橫斷面呈U形，并構成接受筒35，它三面敞開?？蚣?的側壁2a，2b支承閉合裝置6，在本例中該裝置在所有情況下都具有4個液壓傳動的閉合汽缸7。如圖4所示，操作裝置1、10在所有情況下，都連接傳動裝置17，并利用該裝置它們可沿導軌18作水平運動和垂直運動。由于垂直運動框架2可置于直立狀態(tài)下閉合的永久鑄模3上，因此要使被接受的上述鑄模在接受筒35內稍微有點游隙。它由嵌入連接件4上的開口8中的閉合汽缸7進行固定。固定操作所需的閉合汽缸7行程很小，只有數(shù)毫米(大約10-20mm)。第一操作裝置1不再有活動件，所以制造所花結構費用不多。閉合裝置6將閉合的永久鑄模3夾持在第一操作裝置1內，并在澆鑄過程中將其夾持在一起。
示于圖3a，b的第二操作裝置10，適合輸送敞開的永久鑄模的兩半3a，3b，該兩半永久鑄模彼此相隔一定距離，而且對準中心相互平行。此外，該裝置還有一個U形框架11，其側壁11a，11b的間距大于第一操作裝置1的框架2側壁距離。每個側壁11a，11b有一個夾緊裝置12，在此情況下，該夾緊裝置又包括緊固件13和夾持汽缸14，前者與連接件4的插銷15相互作用；后者則與切口8相互作用。永久鑄模的兩半3a，3b被夾緊裝置12夾持在第二操作裝置10內。永久鑄模是這樣被接受的，即第二操作裝置10從上面被置于直立敞開的永久鑄模3上，然后移動夾持汽缸14完成。除閉合汽缸外，其他的夾持機構也可以接受。在此例中，如同在第一操作裝置1中，除了閉合汽缸外，也沒有活動件。
圖4表示本發(fā)明作為直線布置的低壓壓鑄設備最佳結構。沿直線，最好每隔一定間隔，布置鑄造部19和另外的工作部，這里有插芯部20、脫模部21、永久鑄模更換部22、清理部23和石墨化部24，在鑄造部19與插芯部20之間是等待位置22’；如果當時沒有永久鑄模在更換，也可使用永久鑄模更換部上面的地區(qū)作為等待位置。圖的左邊部分表示鑄造部19旋轉90°的側視圖。壓鑄設備設有第一操作裝置1和兩個第二操作裝置10，10’，在所有情況下，它們都連接傳動裝置17，該傳動裝置使操作裝置1、10、10’沿直線導軌18向前移動，而且還使操作裝置的高度得到調整。操作裝置1、10、10’可以相互獨立地移位。它們的運動由控制裝置(未示出)來控制。由于永久鑄模沒有固定地連接專用操作裝置，故也利于在本直線布置中有可能使用三臺操作裝置。與已知的設備相比，這將大大提高設備的循環(huán)時間。
圖11a，b具體說明永久鑄模運動的一個實例。根據該例，第一操作裝置1在插芯部接受閉合的永久鑄模，并將它移到鑄造部19，然后再到脫模部21。閉合的永久鑄模轉移到脫模部21，在該脫模部被打開，而后取出鑄件，這時第一操作裝置已經回到插芯部，以便拾取新的永久鑄模。在脫模部21，第二操作裝置10拾取空的永久鑄模并在敞開狀態(tài)下輸送到清理部23，并轉移到后者，在此轉移后，第二操作裝置10移到等候位置22’。最后，清理好的永久鑄模再由第二操作裝置10’從清理部23拾取過來，并移入石墨化部24，在石墨化期間，仍然保持在第二操作裝置10’上。然后，再移到插芯部20，在此又重新開始循環(huán)。在圖11a中可以看到在此期間進行的另外兩臺操作裝置的運動情況?？傊?，三個永久鑄模有可能同時操作，而且在40-60秒左右，有可能達到設備的循環(huán)時間。由于每個永久鑄模在三次循環(huán)時間后回到鑄造部19，所以不必增加另外的加熱工步，就把永久鑄模保持在所需溫度。測量永久鑄模的溫度，并通過沖洗或噴淋時間保持恒溫。
圖5-10慨略地描述了各個工作部的構造。下面文中所闡述的只是它們有別于已知工作部構造的地方。圖5所示鑄造部19的構造帶有感應爐，與現(xiàn)有技術一致。永久鑄模借助于第一操作裝置1被置于爐的冒口25上，上述操作裝置還施加所需閉合力，使永久鑄模的兩半3a，3b閉合。
圖6a-b所示的插芯部20包括滑架27，它能向導軌18(圖4)方向作橫向運動，并使開閉裝置26與其這樣連接，即它可圍繞水平軸轉動。在停放狀態(tài)(圖6a左邊部分)開閉裝置可接受呈敞開形式的永久鑄模3。永久鑄模被開閉裝置26夾持在連接件4上。這慨略地示于圖6c-d永久鑄模3從上面置于夾持汽缸14’上，該缸嵌入板5上的下切口8。然后，閉合汽缸7’進入板5上的側切口8，致使后者被夾緊。由于開閉裝置26旋轉90°(圖6a右邊部分)，永久鑄模的兩半3a，3b進入水平位置，從而可手動插入砂型。最后，永久鑄模3被閉合，同時開閉裝置向回旋轉，進入停放位置。在這種狀態(tài)下，第一操作裝置1可拾取閉合的永久鑄模。圖6b表示圖4慨略所示的插芯部視圖，而圖6a表示相對于該圖旋轉90°的視圖。
圖7中的脫模部21從第一操作裝置1接受閉合的永久鑄模，并借助于內部開閉裝置26’將其打開，從而可用頂桿裝置將鑄件28頂出取下。然后，永久鑄模在敞開狀態(tài)下被拾取。
敞開的永久鑄模被第二操作裝置10轉移到圖8所示的清理部，在外殼30內它有一適合敞開永久鑄模的接受裝置。永久鑄模按照程序進行噴拋或沖洗。然后，永久鑄模被另外的第二操作裝置10’拾取，并送到圖9所示的石墨化部24，在那里與操作裝置10’一起下降，在內用噴淋裝置31噴洗，然后使永久鑄模再次升起。
圖10所示永久鑄模更換部22包括滑架32和滑架33，前者用來將永久鑄模運走更換，后者則用于運入新的預加熱永久鑄模。這些滑架均可相對于導軌18(圖4)方向作橫向運動。在準備更換的永久鑄模已放下，滑架32則移向旁邊，以便使滑架33利用滑架32原來占有的位置，而永久鑄模兩半3a，3b被控制在敞開狀態(tài)。
圖12表示本發(fā)明第二方案的低壓壓鑄設備平面圖。該設備具有鑄造部19，脫模和清理部21/23，永久鑄模更換部22，附有插芯部20的冷卻和沖洗部以及移動永久鑄模用的夾持和輸送系統(tǒng)。夾持和輸送系統(tǒng)包括三臺操作裝置，該操作裝置沿著布置成三角形的導軌18運動。永久鑄模3示于圖1a-e，各個工作部則示于圖13-15。
圖13a，b分別表示鑄造部19的側視圖和平面圖，該鑄造部本身眾所周知，并具有一個夾緊裝置43。夾緊裝置43有一個矩形連續(xù)框架43a，該框架在其內部設有接受件44，用來接受永久鑄模3的連接件4。永久鑄模3從上面被導入夾緊裝置43。此外，在鑄模被導入后，將永久鑄模3夾緊在夾緊裝置43的夾緊件，可設置用來夾緊永久鑄模3。夾緊裝置43固定到垂直定向的旋轉立柱45上，并可圍繞垂直樞軸轉動，也在垂直方向移位。
圖14a-c分別表示脫模和清理部21/23與輸送方向垂直的側視圖(圖14a)，頂視圖(圖14b)和在輸送方向的側視圖(圖14c)。設有從上面可接近永久鑄模3的開閉裝置26。開閉裝置26具有緊固件13，該緊固件又嚙合永久鑄模3連接件4的側板5。正如在輸送方向所見，在此例中緊固件13的間距可以改變，致使永久鑄模的兩半3a，3b可以拉開，以便取出鑄件進行清理(半永久鑄模的一半以3b’虛線表示)。接受裝置26的開閉運動靠汽缸46完成。導桿27用來引導水平方向的緊固件13。頂桿汽缸48用來移動頂桿板42，它的細節(jié)示于圖1c-d，并用來排出模具中的成品鑄件28，以便能被脫模裝置51拾取。脫模后，清理噴嘴29沿敞開的永久鑄模件3a，3b移動。噴嘴29的運動可隨壓鑄模的變化進行控制。該工作部還有一個噴拋裝置49。
圖15a，b分別表示具有插芯部的冷卻和沖洗部側視圖和平面圖。永久鑄模3位于開閉裝置26’內。該裝置的緊固件13基本上按照與鑄造部19或清理部相同的方式設計的，并且再次嚙合永久鑄模的兩半3a，3b的連接件4。緊固件13移動分開，以便打開永久鑄模3(如虛線所示)和圍繞水平軸D1、D1’旋轉，致使永久鑄模的兩半3a，3b在冷卻和沖洗浴35中浸冷。在與垂直的永久鑄模的兩半3a，3b一起旋轉回到起始位置后，整個開閉裝置26’再圍繞另一水平軸D2旋轉(虛線表示另一位置)。在該位置，型芯被置于永久鑄模的下半模3a上，永久鑄模3閉合，開閉裝置26’往回旋轉，永久鑄模3在垂直方向被夾持和輸送系統(tǒng)取出。
圖16a-c表示本發(fā)明永久鑄模與操作裝置的連接方式，該裝置可用于本發(fā)明第二方案和本發(fā)明第一方案的閉合輸送。操作裝置包括水平板53，在該板的下面布置緊固件13’，該緊固件之間凈寬可以改變。它們的突出部嵌入連接件4的插銷15上的相應凹槽里。這樣，永久鑄模在水平和垂直兩個方向被固定，并在輸送過程中保持閉合狀態(tài)。
權利要求
1.一種低壓壓鑄設備，其至少具有一個鑄造部(19)，至少還有一個工作部(20、21、22、23、24)和至少一個輸送永久鑄模(3)的操作裝置(1、10、10’)，該鑄模包括永久鑄模的兩半(3a，3b)，其中存在至少一臺第一設計的第一操作裝置(1)，其適合輸送閉合的永久鑄模(3)，且存在至少一臺第二設計的第二操作裝置(10、10’)，其適合輸送敞開的永久鑄模(3)。
2.如權利要求1所述的低壓壓鑄設備，其特征在于第一操作裝置(1)這樣布置，即，它能從和/或至鑄造部(19)輸送閉合的永久鑄模(3)，和第二操作裝置(10、10’)這樣布置，即，它能從和/或至另一工作部(20、21、22、23、24)輸送敞開的永久鑄模(3)。
3.如權利要求1或2所述的低壓壓鑄設備，其特征在于第一操作裝置(1)具有一接受筒(35)和一閉合機構(6)，接受筒(35)的橫斷面與閉合的永久鑄模(3)橫斷面相匹配，使得永久鑄模(3)可被接受筒(35)接受，而閉合機構(6)能將被接受筒(35)接受的永久鑄模(3)的永久鑄模的兩半(3a，3b)彼此相互地壓在一起。
4.如權利要求3所述的低壓壓鑄設備，其特征在于第一操作裝置(1)除閉合機構(6)外，不包括任何活動件。
5.如權利要求3或4所述的低壓壓鑄設備，其特征在于所述閉合機構(6)至少包括一個液壓操作的閉合汽缸(7)。
6.如上述權利要求中任一項所述的低壓壓鑄設備，其特征在于所述第二操作裝置(10、10’)具有兩個夾緊裝置(12)，它們分別用于夾持永久鑄模的兩半(3a，3b)，這樣，使永久鑄模的兩半(3a，3b)彼此相隔一定距離，并且最好相互平行。
7.如權利要求6所述的低壓壓鑄設備，其特征在于夾緊裝置(12)包括一夾持機構，該機構用于夾住永久鑄模的兩半(3a，3b)。
8.如權利要求6或7所述的低壓壓鑄設備，其特征在于第二操作裝置(10、10’)除夾緊裝置(12)外，不包括任何活動件。
9.如上述權利要求中任何一項所述的低壓壓鑄設備，其特征在于操作裝置(1、10、10’)都能相互獨立地被驅動。
10.如上述權利要求中任何一項所述的低壓壓鑄設備，其特征在于至少插芯部(20)和脫模部(21)具有一敞開和/或閉合裝置(26、26’)，該裝置能接受永久鑄模且能敞開和/或閉合鑄模。
11.如上述權利要求中任何一項所述的低壓壓鑄設備，其特征在于至少有一臺第一設計的操作裝置(1)和至少有兩臺第二設計的操作裝置(10、10’)。
12.一種低壓壓鑄設備，其具有至少一個鑄造部(19)和至少還有一個工作部(19、20、21、22、23、24)，其中鑄造部(19)設有一夾緊裝置用來接受具有連接件(4)的永久鑄模(3)，并在澆鑄過程中，將永久鑄模的兩半(3a，3b)夾在一起，且其中至少有一臺操作裝置用以通過嚙合連接件(4)來接受永久鑄模(3)和用以在另一工作部與鑄造部(19)或另外的工作部之間輸送永久鑄模(3)，永久鑄模(3)通過鑄造部(19)上的夾緊裝置被轉移或被拾取。
13.如上述權利要求中任何一項所述的低壓壓鑄設備，其至少具有一個帶主體(9、9’)的永久鑄模(3)和連接件(4)，主體包括實際的壓鑄模且連接件與永久鑄模相連，該連接件這樣布置，即，永久鑄模(3)的空間尺寸至少在一個空間方向不受主體(9、9’)尺寸的制約。
14.如權利要求13所述的低壓壓鑄設備，其特征在于每個永久鑄模的一半(3a，3b)設有至少有一個預定形狀和尺寸的連接件(4)，而且彼此相關的連接件(4)的空間位置不受主體(9、9’)尺寸的制約。
15.如上述權利要求中任何一項所述的低壓壓鑄設備，其特征在于另有以下工作部插芯部(20)、脫模部(21)、清理部(23)和石墨化部(24)。
16.如權利要求1至11中任何一項所述的低壓壓鑄設備操作方法，其中，第一操作裝置(1)把閉合狀態(tài)的永久鑄模(3)從插芯部(20)輸送到鑄造部(19)，并在澆鑄過程中使其保持閉合狀態(tài)，而在澆鑄后，在閉合狀態(tài)下將其轉移到脫模部(21)，在此，永久鑄模(3)被打開，且第二操作裝置(10、10’)從脫模部(21)拾取敞開的永久鑄模(3)，并在敞開狀態(tài)將它輸送到另一工作部(22、23、24)。
17.如上述權利要求中任何一項所述的低壓壓鑄設備用的永久鑄模，所述的永久鑄模具有包括實際壓鑄模的主體(9、9’)和與其相連的連接件(4)，連接件這樣布置，即永久鑄模的最大空間尺寸，至少在一個空間方向不受主體(9、9’)尺寸的制約。
18.如權利要求17所述的永久鑄模，其具有永久鑄模的兩半(3a，3b)，該永久鑄模的兩半每個設有至少有一個預定形狀和尺寸的連接件(4)，永久鑄模彼此相關的兩半(3a，3b)具有的連接件(4)的空間位置不受主體(9、9’)尺寸的制約。
19.如權利要求17或18所述的永久鑄模，其特征在于主體(9、9’)為立方形，并能分開成兩半，且連接件(4)是板(5)、支桿或其他連接零件，它們布置得在側面相對于主體(9、9’)彼此平行，并借助于插銷(34)與主體相連，且操作裝置可與它們嚙合，板(5)、支桿或其他連接零件不管主體(9、9’)的尺寸如何都具有相同的形狀，且彼此相隔同樣的距離。
20.如權利要求17至19中任何之一項所述的永久鑄模，其特征在于永久鑄模(3)具有鎖緊裝置用來合并永久鑄模的兩半(3a，3b)。
21.如權利要求17至20中任何一項所述的永久鑄模，其特征在于永久鑄模(3)具有編碼(39)，該編碼最好是機械式的或電子式的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓壓鑄設備，它至少有一個鑄造部(19)，至少再有一個工作部(20、21、22、23、24)和至少一個用于輸送永久鑄模(3)的操作裝置(1、10、10’)，該永久鑄模(3)具有永久鑄模的兩半個(3a，3b)。按照本發(fā)明的第一方案，至少有一臺第一設計的第一操作裝置(1)和至少有一臺第二設計的第二操作裝置(10、10’)。第一操作裝置適合輸送閉合的永久鑄模(3)，而第二操作裝置(10、10’)則適合輸送敞開的永久鑄模。本發(fā)明還涉及該類型低壓壓鑄設備的操作方法。按照本發(fā)明的第二方案，鑄造部具有夾緊裝置，在澆鑄過程中該夾緊裝置將閉合的永久鑄模夾持在一起。
文檔編號B22D17/22GK1392010SQ02120338
公開日2003年1月22日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權日2001年6月18日
發(fā)明者哈里·哈辛格 申請人:Kwc股份公司