CN104043790A - 线性运动的砂型造型机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于由砂形成砂型的造型机，包括：支承框架；上砂箱，用于制造上砂型；下砂箱，用于制造下砂型；模板，所述模板用于布置在上砂箱和下砂箱之间，用于在上砂型和下砂型中形成图形；挤压站，所述挤压站包括挤压头部，所述挤压头部被接收于容纳上砂型的上砂箱的开口端部处；以及至少一个促动器，所述促动器安装在上砂箱和支承框架中的每一个上，所述促动器能伸展和能缩回，以便相对于挤压头部驱动上砂箱。

Description

线性运动的砂型造型机

技术领域

本发明通常涉及自动模板造型机，用于形成在铸造中使用的砂型，更特别是涉及在这种砂型制造设备中的、用于充装和稳定下砂箱和/或上砂箱的装置。

背景技术

铸造使用自动模板造型机，用于形成砂型。形成的砂型随后充装熔融金属材料，冷却，再分开以便释放金属铸件。现有技术有多种用于该目的的系统，包括转让给本受让人（Hunter Automated MachineryCorporation）的多个现有技术系统，包括Hunter的美国专利No.3406738、Hunter的美国专利No.3506058、Hunter的美国专利No.4890664、Hunter的美国专利No.4699199、Hunter的美国专利No.4840218、Hunter的美国专利No.6622722和Hunter的美国专利No.7210515。这些专利文献的全部内容结合到本申请中，作为参考，就像本发明可以包含或用于这些类型的造型系统。另外还参考这些专利文献来了解现有技术的附加细节和知道本发明的可能用途。尽管前述发明有明显的优点，并使得现有技术前进为增加了能够进行自动砂造型的速度和效率，但是还有进一步改进自动造型机的空间，这是本发明的主题。

发明内容

本发明的总体目的是提供一种用于由砂形成砂型的改进造型机。根据本发明的示例造型装置包括：支承框架；上砂箱，用于制造上砂型；下砂箱，用于制造下砂型；以及模板，该模板用于布置在上砂箱和下砂箱之间，通常固定在下砂箱上，用于在上砂型和下砂型中形成图形。造型机包括挤压站，该挤压站有挤压头部，该挤压头部接收于上砂箱的开口端部处。挤压站包括可伸展和可缩回的促动器，例如气动或液压活塞，安装在上砂箱和下砂箱以及支承框架之间，用于相对于挤压头部驱动上砂箱和下砂箱。造型机还包括下砂箱充装站，该下砂箱充装站与挤压站水平相邻。在造型机的操作过程中，下砂箱周期性地在挤压站和下砂箱充装站之间来回移动。具有砂测量料斗（该砂测量料斗具有砂排出口）的料斗车布置成可在支承框架上面运动，以便将砂添加给上砂箱和下砂箱，从而产生砂型。

根据本发明的造型机支承框架能够包括在挤压站处的竖直圆柱形框架支腿，上砂箱通过圆柱形线性运动滑动器而可运动地安装在各圆柱形框架支腿上。以类似方式，造型机挤压站包括压板台组件，该压板台组件由液压促动器来驱动，其中，压板台在操作状态中升高和承载下砂箱、模板以及与上砂箱的底表面接触的砂型，从而下砂箱、模板和上砂箱朝着挤压头部被驱动，并通过圆柱形线性运动滑动器而可运动地安装在各圆柱形框架支腿上。各圆柱形线性运动滑动器能够包括圆柱形壳体，该圆柱形壳体包围圆柱形轴承，该圆柱形轴承环绕相应竖直框架支腿的外周延伸。

在本发明的一个或多个实施例中，料斗车通过一个或多个线性运动滑动器而相对于支承框架在用于使得上砂箱装满砂的挤压站和用于使得下砂箱装满砂的下砂箱充装站之间水平移动。各线性运动滑动器能够包括安装在支承框架或料斗车上的圆柱形轴以及可滑动地绕圆柱形轴安装的线性运动轴承。该线性运动轴承布置在与料斗车或支承框架连接的轴承壳体中。线性运动滑动器能够包括补偿机构，该补偿机构能够由于挤压头部的运动而引起位移，以便在砂型制造操作过程中接触补偿机构的上部框架止动器。

造型机能够包括在充装站的旋转托架，该旋转托架在充装过程中接收和保持下砂箱。板供给器能够布置成与旋转托架相邻，用于将底部板插在充装的下砂箱上面。在本发明的一个或多个实施例中，该板供给器包括一个或多个无杆缸，该无杆缸与支承框架连接，用于使得底部板相对于旋转托架运动。各无杆缸优选是可枢转地安装在板供给器的板供给器头部板上。板供给器能够包括板供给器头部板，该板供给器头部板可枢转地安装在无杆缸的滑架上，例如通过在板供给器头部板和滑架之间的轴承。滑架能够与活塞磁性连接，该活塞在无杆缸的相应缸中运动。

在本发明的一个或多个实施例中，造型机包括：喷雾头，例如用于向模板施加释放剂，该喷雾头布置在充装站中；以及喷雾蒸气排空装置，该喷雾蒸气排空装置布置在旋转托架或喷雾头中的至少一个附近。喷雾头能够包括喷嘴，该喷嘴定向成朝着旋转托架，用于在模板进入旋转托架中时在该模板上喷射释放剂，且排空装置优选是布置在喷雾头和旋转托架之间的喷雾区域中或周围。排空装置能够包括与真空源连接的管，例如与排空管组合的内置真空泵。包括旋风分离器或水分离器中的至少一个的分离装置也能够与管组合地使用，以便使得一些或全部捕获的释放剂蒸气与管中的空气分离。在本发明的一个实施例中，排空装置另外或者可选择地包括管端部，该管端部与形成于下砂箱的内部板和模板之间的间隙组合，例如用于在将与模板接触的点附近收集喷雾蒸气。

附图说明

图1是表示本发明实施例的造型机的局部示意图。

图2-5表示了图1的造型机的特殊方面。

图6-8是根据本发明实施例的造型机的示意图。

具体实施方式

图1总体表示了根据本发明一个实施例的自动模板造型机。这种类型的机器为本领域普通技术人员公知，并在整个铸造业中广泛使用。考虑到不同类型的造型机或其它这种机器的很多细节为已知，并大致在前述专利（这些专利被结合到本申请中，作为参考）中表示，因此机器的总体操作将有限地说明，并将特别集中于本发明对该机器的特殊改进，这将在本文中介绍和要求保护。

如图1中所示，造型机10包括支承框架12。支承框架12的不同部分提供为用于不同的工作站，这些工作站包括下砂箱充装站14以及砂型挤压和释放站16。造型机10包括可运动料斗车18，该可运动料斗车18包括砂测量料斗20，该砂测量料斗20装满砂。砂测量料斗20有可打开和关闭的排出口22，该排出口22用于与上砂箱24和下砂箱26对齐以及将砂分别排出至上砂箱和下砂箱中。在图1的特殊实施例中，可运动料斗车18通过线性滑动器30而附接在框架上。如图1和2中所示，各线性滑动器30包括轴承壳体31，该轴承壳体31例如通过螺栓和/或焊接而与料斗车18连接，并包围线性运动轴承32。轴承能够是任意合适的线性运动轴承。轴承沿圆柱形轴33运动，该圆柱形轴33通过螺栓和/或焊接而附接在框架12上。任意合适类型、尺寸和结构的线性运动滑动器和/或轴承都适合用于料斗车18和框架12之间。

料斗车18沿支承框架12的顶部部分水平地线性往复运动，例如通过气动或液压活塞、机械链驱动和/或无杆缸（该无杆缸与线性滑动器30分离或成一体）。料斗车18自动地在砂型挤压和释放站16和下砂箱充装站14之间来回移动。这样交替和连续地将砂料斗20定位在砂型挤压和释放站16处（以便充装上砂箱24）以及下砂箱充装站14处（以便充装下砂箱26）。在机器10的全部连续造型操作过程中，上砂箱24总是布置在砂型挤压和释放站16处，而下砂箱26（和通常固定在该下砂箱上的模板28）在两个站14、16之间来回运送。为了方便在两个站之间来回地水平循环，提供了辊30，下砂箱26适合放置在该辊30上并在两个站之间滚转。

在下砂箱充装站14处，下砂箱26接收于旋转托架35中，该旋转托架35上下翻转，以使得下砂箱26的开口端44朝向砂料斗20的排出口22，从而使得下砂箱26能够装满砂。在下砂箱26装满砂后，它能够再通过旋转托架32而翻转至竖立位置，然后移动至砂型挤压和释放站16，在该砂型挤压和释放站16中，它与上砂箱装配。上砂箱24通过连接在框架12和上砂箱24之间的一个或多个促动器25而降低到适当位置。一旦就位，上砂箱24再装满砂、被挤压，然后拆卸，以便释放形成的上砂型和下砂型34、36。形成的砂型34、36再输出至下游的砂型处理设备，该砂型处理设备用于接收熔融金属以便生产金属铸件。

砂型挤压和释放站16包括多个相对普通的部件，这些部件包括：挤压头部38，该挤压头部38用于接收于上砂箱的开口端部40中；以及压板台42，该压板台42接收下砂箱44的底部板43。如图所示，挤压头部38和压板台42相对于彼此相反设置，在二者之间具有足够的空间，以接收用于形成砂型的型箱组件。优选地，该压入（plunging）轴线竖直对准，如图所示，压板台42竖直地位于挤压头部38的下面。压板台42由压板液压缸46驱动，该压板液压缸46可操作成升高和降低压板台42。当砂箱组件装配为形成和压紧上砂型和下砂型34、36时，液压缸46还能够操作成挤压容纳于上砂箱和下砂箱24、26中的上砂型和下砂型34、36。液压缸46还能够操作成使得压板台42处于不同高度，以便于释放下砂型36以及装配形成的下砂型36与上砂型34。

在本发明的一个实施例中，上砂箱24和/或下砂箱26例如通过压板台42和/或液压缸组件而由线性运动滑动器50支承在框架12上，例如如图3中所示。线性运动滑动器50各自包括大致圆柱形的轴承壳体52，该轴承壳体52包围圆柱形线性轴承，该圆柱形线性轴承环绕框架12的一个竖直圆柱形框架支腿54并在该框架支腿54上运动。圆柱形框架支腿54（类似于轴33）优选是由合适线性运动的材料（例如不锈钢）来制造。轴承能够由任意合适的材料形成，例如不锈钢和/或复合塑料。在操作过程中和在压力施加于挤压腔室16中的模具上的情况下，轴承的圆柱形形状以及圆柱形轴承环绕支腿54的延伸部分提供了对挤压站16的附加支承。

如图2中所示，圆柱形轴承壳体52包括附接延伸部分56，用于与相应上砂箱24或下砂箱支承件连接，例如通过螺栓和/或焊接。滑动器50能够包括可选的、在轴承的各端部处的擦拭器组件58，例如与支腿54接触的柔性环，以便减少或消除轴承由于可能积累于竖直支腿54上的灰尘或细砂的污染。如本领域技术人员所知，遵循这里提供的教导，根据需要和特殊造型机结构，多种尺寸、形状和结构将适用于线性运动滑动器以及相应的轴承和其它部件。

图1表示了下砂箱26装满砂和处于挤压站16中。在砂充装过程中，下砂箱26位于充装站14内。下砂箱26附接在模板28上，并通过旋转托架32而翻转，以便将模板28定位在朝下位置，从而在其上接收砂。料斗车18定位成如图1中所示，以便使得下砂箱26装满砂。在充装之后，底部板43从板供给器60运动至下砂箱开口端部44的上面。底部板43允许旋转托架翻转充装后的下砂箱26，用于运动至挤压站16。

在本发明的一个实施例中，板供给器60包括一个或多个无杆缸62，用于使得底部板43运动。如图1和4中所示，各无杆缸62包括安装在空心缸66上的滑架64。活塞组件可运动地布置在缸66内，且优选是包括磁体或其它合适机构，以便使得内部活塞与外部滑架64连接。当压缩空气交替地在相对端处进入缸时，空气压力使得活塞运动。在活塞和滑架64之间的连接使得该滑架64与活塞在缸66内的运动相应地沿缸66的外部运动。使用无杆缸62能够用于代替气动活塞和凸轮从动器轴承（或者其它等效轴承）的组合，从而减少运动部件的数目以及频繁更换（由于这些多个运动部件的磨损）的需求。

如图4中所示，滑架64与板供给器60的板供给器头部板70的托架延伸部分68连接。当滑架64沿缸66来回运动时，滑架64使得板供给器头部板70运动，该板供给器头部板70再沿轨道72将底部板43推动至在朝向上的下砂箱开口端部44上面的位置中，由此闭合开口端部44，用于传送至挤压站16。在本发明的一个实施例中，板供给器头部板70的托架68与滑架64可枢转地连接。当下砂箱26在充装站14中充装时，额外的砂通常沉积在下砂箱26上，从而使得砂在开口端部44处延伸至下砂箱顶部上面。因此，底部板43由板供给器60推动穿过该多余的砂，且底部板43将该多余的砂推出下砂箱26。当底部板43穿过该多余砂延伸时，砂能够稍微向上地改变底部板43的运动轨迹，从而在无杆缸62上施加不希望的力，特别是在缸66的薄壁上。托架68的枢转连接降低和/或消除了该向上应力和/或运动向无杆缸62的传递。在一个实施例中，如图4中所示，托架68通过轴承74而安装在滑架64上，且托架68和机架64支承轴承的销轴76。

在本发明的特殊实施例中，释放剂施加在模板28上，例如在下砂箱26接收砂之前。示例的释放剂提供为商标名（General Chemical Corp.，Brighton，MI）。释放剂优选是作为喷雾而施加在模板28上。如图1中所示，砂型制造机器能够包括喷雾头80，该喷雾头80包括一个或多个喷嘴或等效结构，用于在模板28返回充装站14时或之后将释放剂施加在模板28上。在本发明的一个实施例中，造型机10包括喷雾蒸气排空装置，用于减少或消除由于喷雾头80产生的释放剂蒸气。在图1的实施例中，排空装置82优选是布置在喷雾区域85的一部分的周围，例如邻近和/或附接在旋转托架35和/或下砂箱26上。如图1的实施例中所示，排空装置82位于旋转托架35的下面，因此，当下砂箱26在旋转托架35内时在下砂箱26的下面。排空装置82包括收集管84，该收集管84沿至少一侧和/或在该至少一侧下面延伸，该至少一侧优选是两侧，且优选是沿旋转托架35的全部四侧。收集管84能够为任意合适的尺寸和材料，例如PVC塑料，并包括其中的收集孔86，该收集孔86向内朝向喷雾区域85。任意合适的数目、尺寸、形状和结构都可用于收集孔86。

收集管84通过合适的管路而与真空源88连接，该真空源88在管84中产生负压，从而将蒸气从喷雾区域85吸入收集管84中。任意合适的真空源或泵能够用作真空源88。在一个示例实施例中，真空源88是或者包括内置真空（inline vacuum），例如来自Exair（Cincinnati,OH）的螺纹管线真空（threaded line vac）。真空源将收集的蒸气和/或烟气吸入排空装置82中，该排空装置82将烟气排出至合适区域或排出至收集装置90。收集装置能够是过滤器和/或其它合适的收集或过滤装置。在本发明的一个实施例中，收集装置90是或包括分离装置。示例分离装置包括但不局限于：气旋分离器和/或水分离器，例如离心水分离器。收集装置优选是除去或浓缩蒸气颗粒或烟气，从而由排出至环境中的空气中减少或消除蒸气或烟气。

图5表示了根据本发明一个实施例的排空装置的另外或可选实施例。图5表示了下砂箱26的侧面的剖视图。下砂箱的一些已知实施例包括内部板92，该内部板92与下砂箱的端部27偏离间隔距离A。距离A是一英寸的一小部分，例如大约0.01至0.02英寸。偏离提供了在内部板92和模板28之间的较小间隙，从而允许气流通过例如管94，因此降低了吸力，并促进在挤压站16中的砂型从下砂箱26释放。在该发明的一个实施例中，排空装置包括真空管96，该真空管96能够通过94产生真空压力，并通过内部板92的偏离间隙除去喷雾蒸气和/或烟气。多种可选的尺寸、形状和结构可用于该另外的下砂箱排空装置。

图6-8是根据本发明一个实施例的造型机10的示意图。图6是造型机10的侧视图，图7是沿图6中的线7-7的剖视图，图8是造型机10的局部俯视图。

造型机10包括支承框架12，该支承框架12至少局部确定下砂箱充装站14和砂型挤压和释放站16。造型机10包括可运动料斗车18，该料斗车18包括装满砂的砂料斗20。砂料斗20有可打开和关闭的排出口22，该排出口22用于分别与上砂箱24和下砂箱26对齐和将砂排出到上砂箱和下砂箱中。可运动料斗车18通过线性滑动器30而附接在框架上。各线性滑动器30包括轴承壳体31，该轴承壳体31与料斗车18连接，并包围线性运动轴承32。轴承沿附接在框架12上的圆柱形轴33运动。

在下砂箱充装站14处，下砂箱26接收于旋转托架35中，该旋转托架35使得下砂箱26上下翻转，从而使得下砂箱26能够装满砂。在下砂箱26装满砂之后，它再次通过旋转托架35而翻转至竖立位置，然后通过辊30而运动至砂型挤压和释放站16，在该砂型挤压和释放站16中，它与上砂箱24装配。上砂箱24通过连接于框架12和上砂箱24之间的一个或多个促动器25而降低到适当位置。

砂型挤压和释放站16包括：挤压头部38，该挤压头部38用于接收于上砂箱的开口端部40中；以及压板台42，该压板台42接收下砂箱44的底部板43。压板台42由压板液压缸46驱动，该压板液压缸46可操作成升高和降低压板台42。上砂箱24和压板台42组件各自通过线性运动滑动器50而支承在框架12上。各线性运动滑动器50包括大致圆柱形的轴承壳体52，该轴承壳体52包围圆柱形线性轴承，该圆柱形线性轴承环绕框架12的一个竖直不锈钢圆柱形框架支腿并在该支腿上运行。

在砂充装过程中，下砂箱26定位在充装站14中。下砂箱26附接在模板28上，并通过旋转托架35而翻转，以便将模板28定位在朝下位置，从而在其上接收砂。料斗车18定位成如图6中所示，以便使得下砂箱26装满砂。在充装后，压板43（也称为底部板）沿轨道72从板供给器60运动至下砂箱开口端部44上面。压板43使得旋转托架能够翻转充装后的下砂箱26，用于运动至挤压站16。

板供给器60包括用于使得底部板43运动的一个或多个无杆缸62。如图6和7中所示，各无杆缸62包括安装在空心缸66上的滑架64。滑架64与板供给器60的板供给器头部板70的托架延伸部分68连接。当滑架64沿缸66来回运动时，滑架64使得板供给器头部板70运动，该板供给器头部板70再沿轨道72将底部板43推动至朝上的下砂箱开口端部44上面的适当位置中，从而关闭开口端部44，用于输送至挤压站16。板供给器头部板70的托架68通过轴承74而与滑架64可枢转地连接。

因此，本发明的造型机具有改进的线性部件运动。本发明减少了运动部件，例如通过使用线性轴承和/或无杆缸，并提供了蒸气排空装置，该蒸气排空装置提高了操作人员的条件。

这里示例公开的本发明可以在没有任何元件、部分、步骤、部件或组分（该组分并没有在这里特别公开）的情况下实施。

尽管在前述详细说明中已经对于本发明的特定优选实施例介绍了本发明，且多个细节为了说明目的而提出，但是本领域技术人员应当知道，本发明容易有另外的实施例，且这里所述的特定细节能够在并不脱离本发明的基本原理的情况下进行相当大的变化。

Claims (16)

1.一种用于由砂形成砂型的造型机，包括：

支承框架；

上砂箱，用于制造上砂型；

下砂箱，用于制造下砂型；

模板，所述模板用于布置在上砂箱和下砂箱之间，用于在上砂型和下砂型中形成图形；

挤压站，所述挤压站包括挤压头部，所述挤压头部被接收于容纳上砂型的上砂箱的开口端部处；以及

至少一个促动器，所述促动器安装在上砂箱和支承框架中的每一个上，所述促动器能伸展和能缩回，以便相对于挤压头部驱动上砂箱。

2.根据权利要求1所述的造型机，其中：支承框架包括在挤压站处的竖直的圆柱形框架支腿，上砂箱通过圆柱形线性运动滑动器而能运动地安装在各圆柱形框架支腿上。

3.根据权利要求2所述的造型机，还包括：

压板台，所述压板台由液压促动器来驱动，其中，压板台在操作状态下被升高和承载与上砂箱的底表面接触的下砂型，其中，压板台通过圆柱形线性运动滑动器而能运动地安装在各圆柱形框架支腿上。

4.根据权利要求3所述的造型机，其中：各圆柱形线性运动滑动器包括圆柱形壳体，所述圆柱形壳体包围圆柱形轴承，所述圆柱形轴承环绕相应的竖直的圆柱形框架支腿的外周延伸。

5.根据权利要求1所述的造型机，还包括：下砂箱充装站，所述下砂箱充装站与挤压站水平相邻，在造型机的操作过程中，下砂箱在挤压站和下砂箱充装站之间来回循环移动；以及料斗车，所述料斗车具有砂料斗，所述砂料斗具有砂排出开口，所述料斗车通过线性运动滑动器而在用于使得上砂箱装满砂的挤压站和用于使得下砂箱装满砂的下砂箱充装站之间水平移动。

6.根据权利要求5所述的造型机，其中：线性运动滑动器包括安装在支承框架上的圆柱形轴以及可滑动地绕圆柱形轴安装的线性运动轴承，所述线性运动轴承布置在与料斗车连接的轴承壳体中。

7.根据权利要求1所述的造型机，还包括：

旋转托架，所述旋转托架在充装过程中接收下砂箱；以及

板供给器，所述板供给器与旋转托架相邻，并用于将底部板插在下砂箱上面，所述板供给器包括无杆缸，所述无杆缸与支承框架连接。

8.根据权利要求7所述的造型机，其中：无杆缸能枢转地安装在板供给器的板供给器头部板上。

9.根据权利要求7所述的造型机，其中：板供给器包括供给器头部板，所述供给器头部板能枢转地安装在无杆缸的滑架上。

10.根据权利要求9所述的造型机，其中：供给器头部板通过轴承而安装在滑架上。

11.根据权利要求1所述的造型机，还包括：

下砂箱充装站，所述下砂箱充装站与挤压站水平相邻，所述下砂箱充装站包括用于使得下砂箱旋转的旋转托架；

喷雾头，所述喷雾头布置在充装站中；以及

喷雾蒸气排空装置，所述喷雾蒸气排空装置布置在旋转托架或喷雾头中的至少一个附近。

12.根据权利要求11所述的造型机，其中：喷雾头包括喷嘴，所述喷嘴定向成朝着旋转托架，喷雾蒸气排空装置布置在喷雾头和旋转托架之间的喷雾区域中或喷雾区域周围。

13.根据权利要求11所述的造型机，其中：喷雾蒸气排空装置包括与真空源连接的排空管。

14.根据权利要求13所述的造型机，其中：真空源是与排空管组合的内置真空泵。

15.根据权利要求13所述的造型机，还包括：分离装置，所述分离装置包括旋风分离器或水分离器中的至少一种，所述分离装置与排空管组合。

16.根据权利要求13所述的造型机，其中：管端部与形成于下砂箱的内部板和模板之间的间隙组合。