权利要求
1.一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，其特征在于，
包括主体支撑与运动框架、一体化功能执行模块组、清底功能模块、电解槽工位单元以及智能控制系统，所述一体化功能执行模块组、所述清底功能模块、所述电解槽工位单元和所述智能控制系统分别设置在所述主体支撑与运动框架内;
所述主体支撑与运动框架包括立柱、纵梁、横梁、Y轴驱动模块和X轴驱动模块，四根所述立柱呈龙门桁架的支撑结构平行设置，两根平行布置的纵梁架设在立柱上，位于右侧的纵梁设置有Y轴驱动模块;所述横梁假设在两根纵梁之间，可沿Y轴方向移动，所述X轴驱动模块设置在横梁上;
所述一体化功能执行模块组包括支撑稳定座架、Z轴升降模块、四爪机械手、浇铸翻转装置、冷却模具和模具置换台，所述支撑稳定座架设置在横梁上，与横梁滑块固定连接，所述Z轴升降模块固定于支撑稳定座架上，四爪机械手连接于Z轴升降模块的末端;所述浇铸翻转装置同样固定于支撑稳定座架上，位于四爪机械手旁，所述冷却模具设置在浇铸工位内，可快速置换;所述模具置换台设置在龙门桁架结构的一侧，负责承载备用冷却模具。
2.如权利要求1所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，其特征在于，
所述清底功能模块包括清底转动模块和清底转头，所述清底转动模块安装Z轴升降模块下方，提供旋转动力;所述清底转头连接于清底转动模块末端，其工作端设计为梯形弧状结构。
3.如权利要求1所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，其特征在于，
所述电解槽工位单元包括阴极升降旋转装置和电解槽，所述阴极升降旋转装置和所述电解槽均布设在龙门桁架结构下方，每个电解槽对应配置一个阴极升降旋转装置。
4.如权利要求1所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，其特征在于，
所述浇铸翻转装置包括夹具总成、翻转模块和升降模块，所述夹具总成、所述翻转模块和所述升降模块依次连接，所述夹具总成包括夹具和驱动夹具开合的夹紧模块，所述夹紧模块采用电动驱动;
所述浇铸翻转装置还集成有称重传感器与温度传感器，所述称重传感器设置在浇铸翻转装置的底部，所述温度传感器指向冷却模具方向。
5.如权利要求1所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，其特征在于，
所述智能控制系统包括总控制柜和控制电脑，所述总控制柜和所述控制电脑设置在左侧立柱的外侧，与其余部件电性连接。
6.如权利要求1所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，其特征在于，
所述稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统还包括视觉定位模块，所述视觉定位模块设置在Z轴升降模块和四爪机械手之间，近距离正对电解槽以及坩埚操作区域。
7.一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的控制方法，用于控制如权利要求1至6任一项所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统上电及自检;
步骤2：横梁沿Y轴移动至初始工位，Z轴升降模块提升至最高位，浇铸翻转装置处于收回状态，清底机械模块处于非工作位置;
步骤3：控制系统发送指令至阴极升降旋转装置，将阴极提升并旋转至安全位置，避免与清底机械模块干涉;
步骤4：四爪机械手通过横梁和支撑稳定座架精确定位到目标电解槽上方，抓取装满熔融金属的坩埚并提出电解槽;
步骤5：横梁沿Y轴移动至浇铸工位，四爪机械手将坩埚移交至浇铸翻转装置的夹具中;
步骤6：夹紧模块闭合，稳固夹持坩埚，翻转模块在伺服电机驱动下缓慢翻转坩埚，将熔融金属倒入冷却模具中;
步骤7：熔融金属在冷却模具中进入冷却阶段，待金属完全凝固后，可置换的冷却模具连同成型铸件一并被移出浇铸工位，并转运至专用脱模区进行集中脱模处理，同时置换备用冷却模具;
步骤8：浇铸完成后，横梁移动回电解槽上方，清底机械模块下降至电解槽底部，清底转动模块驱动清底转头旋转，自适应清理槽底残渣;
步骤9：清底操作完成后，提升复位，横梁移动至下一电解槽工位，重复以上流程进行循环作业。
8.如权利要求所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的控制方法，其特征在于，
步骤6的执行过程中，称重传感器实时监测浇铸量，温度传感器监测金属温度，确保浇铸过程在设定工艺范围内。
9.如权利要求所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的控制方法，其特征在于，
控制执行过程中，系统实时监测各传感器数据，如发现重量异常、温度超限、位置偏差情况，立即暂停作业并发出报警，提示操作人员干预。
说明书
技术领域
背景技术
[0002]目前，稀土电解槽的出金属(提锅)作业多采用行走轴式提锅机器手或人工操作完成。传统行走轴式机器手存在以下缺陷：
[0003]功能单一：通常仅能完成抓取和移动坩埚的动作，后续的浇铸、冷却、电解槽清底等工序需要其他设备或人工介入，工艺流程分散，自动化程度低。
[0004]效率低下：由于各工序分离，操作周期长，无法实现高效连续生产，尤其无法满足同时对多个电解槽(如一拖四)进行高效作业的需求。
[0005]定位精度与稳定性不足：行走轴式结构在重载情况下可能产生晃动，影响抓取和浇铸的精准性，存在安全风险。
[0006]人工依赖与工作环境恶劣：浇铸、清底等环节仍需人工操作，工人暴露在高温、有毒有害气体的恶劣环境中，对健康危害大。
发明内容
[0007]本发明的目的在于提供一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统及控制方法，旨在解决现有的稀土电解系统出金属依靠人工及简单机械效率低下的技术问题。
[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，包括主体支撑与运动框架、一体化功能执行模块组、清底功能模块、电解槽工位单元以及智能控制系统，所述一体化功能执行模块组、所述清底功能模块、所述电解槽工位单元和所述智能控制系统分别设置在所述主体支撑与运动框架内;
[0009]所述主体支撑与运动框架包括立柱、纵梁、横梁、Y轴驱动模块和X轴驱动模块，四根所述立柱呈龙门桁架的支撑结构平行设置，两根平行布置的纵梁架设在立柱上，位于右侧的纵梁设置有Y轴驱动模块;所述横梁假设在两根纵梁之间，可沿Y轴方向移动，所述X轴驱动模块设置在横梁上;
[0010]所述一体化功能执行模块组包括支撑稳定座架、Z轴升降模块、四爪机械手、浇铸翻转装置、冷却模具和模具置换台，所述支撑稳定座架设置在横梁上，与横梁滑块固定连接，所述Z轴升降模块固定于支撑稳定座架上，四爪机械手连接于Z轴升降模块的末端;所述浇铸翻转装置同样固定于支撑稳定座架上，位于四爪机械手旁，所述冷却模具设置在浇铸工位内，可快速置换;所述模具置换台设置在龙门桁架结构的一侧，负责承载备用冷却模具。
[0011]其中，所述清底功能模块包括清底转动模块和清底转头，所述清底转动模块安装Z轴升降模块下方，提供旋转动力;所述清底转头连接于清底转动模块末端，其工作端设计为梯形弧状结构。
[0012]其中，所述电解槽工位单元包括阴极升降旋转装置和电解槽，所述阴极升降旋转装置和所述电解槽均布设在龙门桁架结构下方，每个电解槽对应配置一个阴极升降旋转装置。
[0013]其中，所述浇铸翻转装置包括夹具总成、翻转模块和升降模块，所述夹具总成、所述翻转模块和所述升降模块依次连接，所述夹具总成包括夹具和驱动夹具开合的夹紧模块，所述夹紧模块采用气动/电动驱动;
[0014]所述浇铸翻转装置还集成有称重传感器与温度传感器，所述称重传感器设置在浇铸翻转装置的底部，所述温度传感器指向冷却模具方向。
[0015]其中，所述智能控制系统包括总控制柜和控制电脑，所述总控制柜和所述控制电脑设置在左侧立柱的外侧，与其余部件电性连接。
[0016]其中，所述稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统还包括视觉定位模块，所述视觉定位模块设置在Z轴升降模块和四爪机械手之间，近距离正对电解槽以及坩埚操作区域。
[0017]本发明还提出了一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的控制方法，用于控制所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，包括下列步骤：
[0018]步骤1：稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统上电及自检;
[0019]步骤2：横梁沿Y轴移动至初始工位，Z轴升降模块提升至最高位，浇铸翻转装置处于收回状态，清底机械模块处于非工作位置;
[0020]步骤3：控制系统发送指令至阴极升降旋转装置，将阴极提升并旋转至安全位置，避免与清底机械模块干涉;
[0021]步骤4：四爪机械手通过横梁和支撑稳定座架精确定位到目标电解槽上方，抓取装满熔融金属的坩埚并提出电解槽;
[0022]步骤5：横梁沿Y轴移动至浇铸工位，四爪机械手将坩埚移交至浇铸翻转装置的夹具中;
[0023]步骤6：夹紧模块闭合，稳固夹持坩埚，翻转模块在伺服电机驱动下缓慢翻转坩埚，将熔融金属倒入冷却模具中;
[0024]步骤7：熔融金属在冷却模具中进入冷却阶段，待金属完全凝固后，可置换的冷却模具连同成型铸件一并被移出浇铸工位，并转运至专用脱模区进行集中脱模处理，同时置换备用冷却模具;
[0025]步骤8：浇铸完成后，横梁移动回电解槽上方，清底机械模块下降至电解槽底部，清底转动模块驱动清底转头旋转，自适应清理槽底残渣;
[0026]步骤9：清底操作完成后，提升复位，横梁移动至下一电解槽工位，重复以上流程进行循环作业。
[0027]可选的，步骤6的执行过程中，称重传感器实时监测浇铸量，温度传感器监测金属温度，确保浇铸过程在设定工艺范围内。
[0028]可选的，控制执行过程中，系统实时监测各传感器数据，如发现重量异常、温度超限、位置偏差情况，立即暂停作业并发出报警，提示操作人员干预。
[0029]本发明提供了一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统及控制方法，系统包括主体支撑与运动框架、一体化功能执行模块组、清底功能模块、电解槽工位单元以及智能控制系统，其中一体化功能执行模块组、清底功能模块、电解槽工位单元和智能控制系统分别设置在所述主体支撑与运动框架内，主体支撑与运动框架呈龙门桁架结构设置，本发明将稀土电解中提锅、浇铸、冷却、清底四大功能集成于同一龙门桁架式机架的一体化承载平台上，通过多传感信息融合与智能控制，系统能够自动完成坩埚提取、熔融金属浇铸、冷却成型及电解槽底部清理的全流程作业，显著减少人工在高温、高危环境下的暴露，提高生产安全性与效率。此外，系统设计可同时服务于四个稀土熔盐电解槽工位，适用于现有稀土金属电解生产线的自动化升级与改造。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本发明一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的整体架构示意图。
[0032]图2是本发明一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的浇铸翻转-冷却出金属部件部分的结构示意图。
[0033]图3是本发明一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的执行坩埚抓取与转移的核心部件的结构示意图。
[0034]图4是本发明一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的清底功能模块部分的结构示意图。
[0035]图5是本发明的主体功能部件与桁架布置的结构示意图。
[0036]图6是本发明一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的工作流程示意图。
[0037]1-立柱、2-纵梁、3-横梁、4-Y轴驱动模块、5-X轴驱动模块、6-支撑稳定座架、7-Z轴升降模块、8-四爪机械手、9-浇铸翻转装置、10-冷却模具、11-模具置换台、12-清底转动模块、13-清底转头、14-阴极升降旋转装置、15-电解槽、16-总控制柜、17-控制电脑、18-阴极、19-夹具、20-夹紧模块、21-翻转模块、22-升降模块、23-称重传感器、24-温度传感器、25-视觉定位模块。
具体实施方式
[0038]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039]请参阅图1至图4，本发明提供了一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，包括主体支撑与运动框架、一体化功能执行模块组、清底功能模块、电解槽工位单元以及智能控制系统，所述一体化功能执行模块组、所述清底功能模块、所述电解槽工位单元和所述智能控制系统分别设置在所述主体支撑与运动框架内;本发明中设置有四个电解槽工位;
[0040]所述主体支撑与运动框架包括立柱1、纵梁2、横梁3、Y轴驱动模块4和X轴驱动模块5，四根所述立柱1呈龙门桁架的支撑结构平行设置，为整个系统提供稳定的支撑。两根平行布置的纵梁2架设在立柱1上，位于右侧的纵梁2设置有Y轴驱动模块4;所述横梁3假设在两根纵梁2之间，可沿Y轴方向移动，所述X轴驱动模块5设置在横梁3上;
[0041]其中，Y轴驱动模块4包含安装于纵梁2上的导轨、滑块、丝杆以及Y轴步进电机，用于驱动横梁3沿电解槽排列的Y轴方向精确移动。
[0042]X轴驱动模块5包含集成于横梁3内部的导轨、横梁3滑块、丝杆以及X轴步进电机，用于驱动横梁3滑块沿X轴方向移动。
[0043]所述一体化功能执行模块组包括支撑稳定座架6、Z轴升降模块7、四爪机械手8、浇铸翻转装置9、冷却模具10和模具置换台11，所述支撑稳定座架6设置在横梁3上，与横梁3滑块固定连接，所述Z轴升降模块7固定于支撑稳定座架6上，四爪机械手8连接于Z轴升降模块7的末端;所述浇铸翻转装置9同样固定于支撑稳定座架6上，位于四爪机械手8旁，所述冷却模具10设置在浇铸工位内，可快速置换;所述模具置换台11设置在龙门桁架结构的一侧，负责承载备用冷却模具10。
[0044]在本实施方式中，支撑稳定座架6作为横梁3上的核心承载平台，与横梁3滑块固定连接。
[0045]Z轴升降模块7固定于支撑稳定座架6上，其内部采用气缸实现机械爪垂直方向的驱动。
[0046]四爪机械手8：连接于Z轴升降模块7的末端，用于抓取电解完成后的高温坩埚。Z轴升降模块7驱动其升降，以完成插入电解槽抓取和提升坩埚的动作。
[0047]浇铸翻转装置9同样固定于支撑稳定座架6上，位于四爪机械手8旁。其用于接收四爪机械手8抓取的坩埚，并执行翻转动作，将熔融稀土金属倒入冷却模具10中。
[0048]冷却模具10用于接收和冷却熔融金属。模具置换台11设置于所述龙门桁架结构的一侧。模具置换台11用于承载四个备用冷却模具10，构成冷却模具10的缓存与交换站。实现了冷却模具10的集中管理、快速置换与循环使用，使得浇铸、冷却、模具置换工序得以高效衔接。该装置显著减少了生产线的等待时间，确保了系统能够近乎连续地运行，极大提升了整体生产效率与自动化程度，是实现“一拖四”高效协同生产的关键组成部分之一。
[0049]所述清底功能模块包括清底转动模块12和清底转头13，所述清底转动模块12安装Z轴升降模块7下方，提供旋转动力;所述清底转头13连接于清底转动模块12末端，其工作端设计为梯形弧状结构，更好贴合电解槽底部的几何形状，实现高效的清底作业。
[0050]所述电解槽工位单元包括阴极升降旋转装置14和电解槽15，所述阴极升降旋转装置14和所述电解槽15均布设在龙门桁架结构下方，每个电解槽15对应配置一个阴极升降旋转装置14。
[0051]在本实施方式中，电解槽15为稀土电解反应发生的主体设备。阴极升降旋转装置14独立控制每个电解槽15的阴极18的升降和旋转。电解完成后，阴极18上升并旋转移开，为四爪机械手8让出操作空间。
[0052]所述智能控制系统包括总控制柜16和控制电脑17，所述总控制柜16和所述控制电脑17设置在左侧立柱1的外侧，与其余部件电性连接。总控制柜16内置PLC、伺服驱动器、电源等，为整个系统提供动力和控制。控制电脑17作为上位机，运行智能控制软件，实现人机交互、过程监控、配方管理和数据记录。
[0053]进一步的，系统中浇铸翻转-冷却出金属的功能由冷却模具10与浇铸翻转装置9实现，冷却模具10与浇铸翻转装置9共同固定于所述横梁3下方，位于所述四爪机械手8一侧，用于接收其抓取的高温坩埚并完成浇铸与冷却作业。
[0054]所述浇铸翻转装置9包括夹具总成、翻转模块21和升降模块22，所述夹具总成、所述翻转模块21和所述升降模块22依次连接，所述夹具总成包括夹具19和驱动夹具19开合的夹紧模块20，所述夹紧模块20采用气动/电动驱动;夹紧模块20优选采用气缸，以确保对坩埚柄部或侧壁的稳定、可靠夹持。
[0055]翻转模块21，与所述夹具总成传动连接;该模块优选由内部伺服电机驱动，能够精确控制夹具总成及坩埚在0至180度范围内进行翻转运动，从而将坩埚内的熔融金属平稳、准确地倾倒入冷却模具10中。
[0056]升降模块22与所述翻转模块21固定连接，用于驱动整个翻转机构沿垂直方向运动;其优选采用内部气缸实现驱动，用以适配不同高度的坩埚抓取位与浇铸位，并在非工作状态下提升机构以避让空间。
[0057]进一步地，浇铸翻转装置9还集成了称重传感器23与温度传感器24：所述称重传感器23集成于所述浇铸翻转装置9底部内置，用于实时监测夹持状态下坩埚的整体重量，其数据上传至控制系统，用以判断金属产出量、浇铸完成情况(重量不再变化)以及是否存在异常。所述温度传感器24指向冷却模具10方向，用于实时监测熔融金属的浇铸温度及模具的冷却温度，为过程控制提供关键数据依据，确保浇铸工艺在最佳温度区间内进行。
[0058]所述冷却模具10以可快速置换的方式安装于浇铸工位。具体地，该冷却模具10通过模块化设计，可便捷地安装于固定基座上，从而能够根据生产计划、金属品种或规格的变化进行快速更换。这一可置换设计极大地提升了生产线的灵活性与连续性，当一个模具完成浇铸并进入冷却阶段时，可立即置换上另一个备用模具以进行后续浇铸作业，显著缩短生产节拍，提高生产效率。
[0059]执行坩埚抓取与转移的核心部件，其采用悬垂式布局，自上而下包括：
[0060]顶部的支撑稳定座架6：作为该组件的安装基板，与横梁3滑块固定连接，将机械臂的载荷传递至龙门桁架。
[0061]中部的Z轴升降模块7：该模块的内部升降驱动模块，驱动优选采用气压传动系统(即气缸)。外部隔热板保护气缸和导轨，内部气缸活塞杆的伸缩运动为机械臂提供垂直方向(Z轴)的动力，驱动下方的机械手执行插入电解槽15抓取坩埚和提升出炉的动作。气压传动具有结构简单、维护方便、成本低廉且适用于高温环境(不易如液压油般燃烧或泄漏)的优点。
[0062]视觉定位模块25是本系统实现精准自动化作业的核心传感部件之一，设置在Z轴升降模块7和四爪机械手8之间，近距离正对电解槽15及坩埚操作区域。该模块通过工业相机实时采集电解槽15内部图像，并利用机器视觉算法进行图像处理与分析，主要用于识别电解槽15口精确中心位置、坩埚柄部的实时姿态以及抓取后坩埚是否发生倾斜或粘连异常。其获取的空间坐标与姿态数据直接上传至中央PLC控制系统，用于引导四爪机械手8进行精准的抓取路径规划与位姿调整，从而有效避免因人工操作或纯机械定位导致的精度不足、碰撞风险等问题。
[0063]末端的四爪机械手8采用双柱支撑、四爪开闭的构型。两个支撑柱提供了良好的抗扭和抗侧翻稳定性，确保重载下的安全。四个抓爪呈对称分布，通过联动机构实现同步开合。
[0064]此外，清底功能模块是实现电解槽15高效清理与维护的核心执行机构，由清底转动模块12和清底转头13构成。清底转动模块12作为动力源，需提供稳定的旋转运动及足够的扭矩以克服槽底结壳阻力。鉴于电解槽15高温、多粉尘的恶劣工况，以及清渣作业对运动可控性(如转速可调、启停平稳)的要求，选用高转矩密度的紧凑型伺服电机作为驱动方案。清底转头13采用梯形弧状结构设计，确保与槽底几何形状良好贴合。整体上，清底功能模块在伺服驱动的精准控制下，能够自适应执行高效、柔性的清理作业，显著提升清底效果与设备耐久性。机械手与提锅机械臂共用同一悬架，可将清底转头13自适应伸入电解炉内有效清除金属残渣及沉底，并将金属残渣带入熔浆中再次电解。
[0065]综上，请参阅图5，本发明通过一个刚性稳定的支撑稳定座架6，将提锅机械臂、浇铸翻转装置9与清底机械手这三个功能模块紧凑地集成于同一承载平台上。此种布局使得三大功能单元共享同一套高精度的X-Y-Z三维运动系统，无需单独为每个功能配置移动机构，极大地简化了整体机械结构。在作业时，悬架装置可携带这三个模块整体移动至任意目标电解槽15上方，依次或按需执行提锅、浇铸、清底任务，避免了功能模块分散带来的空间干涉和多次定位误差，确保了工艺流程的连续性与高效性。这种“功能集中、一体移动”的布局是系统能够实现“一拖四”高效协同作业、缩短作业周期并保证定位精度的结构性基础。
[0066]进一步的，本发明还提出了一种稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统的控制方法，用于控制所述的稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统，包括下列步骤：
[0067]步骤1：稀土熔盐电解桁架式多功能出金属系统上电及自检;
[0068]步骤2：横梁沿Y轴移动至初始工位，Z轴升降模块提升至最高位，浇铸翻转装置处于收回状态，清底机械模块处于非工作位置;
[0069]步骤3：控制系统发送指令至阴极升降旋转装置，将阴极提升并旋转至安全位置，避免与清底机械模块干涉;
[0070]步骤4：四爪机械手通过横梁和支撑稳定座架精确定位到目标电解槽上方，抓取装满熔融金属的坩埚并提出电解槽;
[0071]步骤5：横梁沿Y轴移动至浇铸工位，四爪机械手将坩埚移交至浇铸翻转装置的夹具中;
[0072]步骤6：夹紧模块闭合，稳固夹持坩埚，翻转模块在伺服电机驱动下缓慢翻转坩埚，将熔融金属倒入冷却模具中;
[0073]步骤7：熔融金属在冷却模具中进入冷却阶段，待金属完全凝固后，可置换的冷却模具连同成型铸件一并被移出浇铸工位，并转运至专用脱模区进行集中脱模处理，同时置换备用冷却模具;
[0074]步骤8：浇铸完成后，横梁移动回电解槽上方，清底机械模块下降至电解槽底部，清底转动模块驱动清底转头旋转，自适应清理槽底残渣;
[0075]步骤9：清底操作完成后，提升复位，横梁移动至下一电解槽工位，重复以上流程进行循环作业。
[0076]步骤6的执行过程中，称重传感器实时监测浇铸量，温度传感器监测金属温度，确保浇铸过程在设定工艺范围内。
[0077]控制执行过程中，系统实时监测各传感器数据，如发现重量异常、温度超限、位置偏差情况，立即暂停作业并发出报警，提示操作人员干预。
[0078]请参阅图6，以下结合系统运行步骤和实际操作进行详细说明：
[0079]一、系统启动与初始化
[0080](一)系统上电与自检：总控制柜上电后，PLC系统启动自检程序，检查各轴驱动器、传感器、气缸及伺服电机状态是否正常。控制电脑显示系统状态界面，操作人员通过人机界面选择运行模式(如自动、手动、调试)。
[0081](二)初始化定位：横梁沿Y轴移动至初始工位(如1号电解槽上方)，Z轴升降模块提升至最高位，浇铸翻转装置处于收回状态，清底机械手(清底机械模块)处于非工作位置。
[0082]二、提锅操作流程
[0083](一)阴极避让：控制系统发送指令至阴极升降旋转装置，将阴极提升并旋转至安全位置，避免与机械手干涉。
[0084](二)机械手定位与抓取X轴和Y轴步进电机驱动横梁和支撑稳定座架精确定位于目标电解槽上方。Z轴升降模块带动四爪机械手下降，插入电解槽中，抓取装满熔融金属的坩埚。抓取完成后，Z轴上升，将坩埚提出电解槽。
[0085]三、浇铸与冷却操作
[0086](一)转移至浇铸工位：横梁沿Y轴移动至浇铸工位，四爪机械手将坩埚移交至浇铸翻转装置的夹具中。
[0087](二)浇铸过程：夹紧模块闭合，稳固夹持坩埚。翻转模块在伺服电机驱动下缓慢翻转坩埚，将熔融金属倒入冷却模具中。称重传感器实时监测浇铸量，温度传感器监测金属温度，确保浇铸过程在设定工艺范围内。
[0088](三)冷却与移出：熔融金属在冷却模具中进入冷却阶段，可通过自然冷却或辅以风冷系统加速固化。待金属完全凝固后，可置换的冷却模具连同成型铸件一并被移出浇铸工位，并转运至专用脱模区进行集中脱模处理。与此同时，空的备用冷却模具被迅速置换至浇铸工位，以即刻投入下一次浇铸作业。
[0089]四、清底操作
[0090](一)清底准备：浇铸完成后，横梁移动回电解槽上方，清底机械手下降至电解槽底部。
[0091](二)清底执行：清底转动模块驱动清底转头旋转，自适应清理槽底残渣。清理过程中，吸渣管同步工作，将残渣吸走回收，避免二次污染。
[0092]五、系统复位与循环作业
[0093](一)复位与准备下一周期：清底完成后，清底机械手提升复位，横梁移动至下一电解槽工位，重复上述流程。系统支持四工位循环作业，实现连续生产。
[0094](二)异常处理与报警：系统实时监测各传感器数据，如发现重量异常、温度超限、位置偏差等情况，立即暂停作业并发出报警，提示操作人员干预。
[0095]本发明具有以下有益效果：
[0096](一)与现有技术相比，本发明提供的稀土电解一拖四自动提锅出炉-浇铸冷却-清底一体化集成系统及智能控制方法，具有以下显著有益效果：
[0097]实现了自动化与高度集成化：本发明首创地将提锅、浇铸、冷却、清底四大功能模块集成于同一龙门桁架式机架的一体化承载平台上，通过智能控制系统协调作业，实现了从电解完成到清底就绪的自动化操作。彻底改变了传统技术中各工序分散、依赖人工干预的作业模式，解决了工艺流程割裂、自动化程度低的根本问题。
[0098](二)大幅提升生产效率与设备利用率：系统采用“一拖四”的设计理念，一套设备可高效服务于四个电解槽工位，通过多工位轮询调度和连续循环作业，极大地缩短了单炉作业周期，消除了工序间的等待时间。实际应用表明，生产效率可提升40%以上，满足了现代化连续生产的需求。
[0099](三)显著提高作业安全性与改善劳动条件：系统通过精准的视觉定位与运动控制避免了人工操作的不确定性，并通过与阴极机构的强制安全互锁逻辑，彻底杜绝了人机交叉作业可能带来的机械碰撞、高温熔体飞溅、触电等重大安全风险。将操作人员从高温、有毒有害的恶劣环境中解放出来，极大降低了职业健康危害。
[0100](四)保证产品质量一致性与工艺稳定性：通过集成称重、温度、视觉等多传感器并采用闭环反馈控制，系统能够实时监测并精准控制提锅、浇铸、清底等关键工艺参数(如浇铸量、浇铸温度、清底力度)，确保了每一炉产品的一致性和稳定性，有效减少了因人工操作误差导致的产品质量波动和杂质污染，成品合格率提升至99%以上。
[0101](五)具备优异的柔性化与智能化水平：系统上位机软件支持配方管理功能，可灵活适配氧化镨钕、金属钕、镨、镝、铽等不同稀土金属的生产工艺，并通过数据记录与分析功能为工艺优化提供决策支持，满足了多品种、柔性化生产的升级需求。
[0102]以上所揭露的仅为本发明一种或多种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
说明书附图(6)
