一种自动射芯机的制作方法

本申请属于铸造设备领域，具体涉及一种自动射芯机。

背景技术：
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在铸造行业中，砂型生产越来越广泛，特别是机械造型作业，大量采用铁模覆砂进行制芯，常用的制芯设备为射芯机，射芯机具有节约砂芯成本，砂芯通气性好，低发气量铸件表面光洁，精度高，机械性能好等优点。射芯机适用于热芯盒和冷芯盒两种，射芯机的工作原理是将以液态或固态热固性树脂为粘结剂的芯砂混合料射到芯盒模具内，芯砂在模具内硬化后将之取出，得到型芯。在室温下，通过吹气使砂芯在芯盒内快速硬化成型的制芯方法叫冷芯盒法。冷芯盒是一种高效制造砂芯的工艺，具有高效、节能、劳动条件好等优点，现已广泛用于铸造生产中。在铸造生产中，对砂芯的要求很高，砂芯要有足够的强度、精确的尺寸和光滑的表面，常规的冷心盒射芯机一般包括射砂机构、芯盒夹紧定位机构和液压、电气、制气部分。现有技术中公开的射芯机把改进重点放在实现射芯机的自动化或整个设备的精度以及使用便利等提高工作效率方面，而忽略了一些对过程中细节的改善，从而影响得到的型芯的质量。

在CN2075082213U中公开了一种冷芯盒射芯机，包括加砂装置和储气装置，其特征在于：还包括摆动装置、芯盒、压紧机构、顶芯装置、射砂小车、吹气小车、机架和工作小车；压紧机构包括压紧机构上部和压紧机构下部，压紧机构上部、加砂装置和储气装置均固定安装在机架的顶部，压紧机构上部设置在加砂装置和储气装置之间，压紧机构下部设置在射砂小车和吹气小车的上方，压紧机构下部通过压紧机构上部安装在机架上；加砂装置和储气装置设置在射砂小车和吹气小车的上方，储气装置与摆动装置的一端相连，加砂装置与摆动装置的另一端相连，摆动装置与吹气小车连接，摆动装置与射砂小车连接，吹气小车位于靠近储气装置的一侧，加砂装置位于靠近射砂小车的一侧。该申请通过摆动装置左右摆动，带动射砂小车和吹气小车左右运动，使得射砂小车周期性在加砂装置下接料，吹气小车周期性在储气装置下接气。该申请中吹气小车直接将气体吹入芯盒中，在吹气步骤中并没有做改善，这样直充式的吹气存在气体与砂芯无法均匀接触的问题，直接影响到型芯的质量。

在CN106734976A公开了一种冷芯盒射芯机，包括：射砂机构、电气部分、机座、气体发生器、液压系统和围屏，所述电气部分、机座、气体发生器和液压系统均位于所述围屏内，所述围屏的正前侧壁上设置有开口，所述开口处设置有移门，射砂机构位于机座的上部，所述机座包括两条气垫移动导轨、顶升工作台和移动工作台，所述移动工作台位于所述顶升工作台的上方，所述两条气垫移动导轨分别位于所述移动工作台下表面的两侧。通过上述方式，该冷芯盒射芯机将电气控制系统、液压系统和气体发生器统一放置到围屏内，占地面积小，液压系统内采用比例阀调速，调速精度高，移动工作台下面设置有两条气垫移动导轨，耐磨、导向性好，设备运行平稳可靠，运动精度高，但是该申请中气体发生器吹入芯砂时也是直充式进气，也存在气体与砂芯无法均匀接触的问题。

在CN106903271A公开了一种全自动射芯机，其包括模具和向模具中射入芯砂射芯装置，所述模具分为上模中模和下模，所述模具相对的两侧面均设置有控制中模和下模开合的锁扣机构。所述全自动射芯机还包括：固化装置，其包括固化机架、吹气机构和分模机构；脱模装置，其包括脱模机架、提升模具的提升机构、将提升后的模具翻转的翻转机构和使模具中的型芯脱模的顶出机构；移动装置，其由伺服电机驱动，使模具分别在射芯装置、固化装置、脱模装置的工位精确定位或水平往返移动；接料装置，其用于自动输送从所述脱模装置中得到的型芯；PLC控制系统，其控制所述射芯装置、固化装置、脱模装置、移动装置、接料装置中的各个驱动电机和气缸以实现自动运行，但是，该申请中的吹气机构也没有对气体流速以及进气量和进气均匀性作出改善。

现有技术中公开的冷芯盒射芯机对吹气装置以及吹气的方式均没有进行改善，这样吹入模具的气体不均匀，导致砂芯与气体反应固化程度不同，得到的型芯的质量不佳，而且也无法控制吹入气体的流速以及气体量，自动化程度并不高。

技术实现要素：
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为了解决上述问题，本申请提出了一种自动射芯机，包括机架以及设在机架上的工作台，工作台用于提供型芯生成的场所，在工作台的上部设有供砂装置和供气装置，供砂装置用于为工作台提供芯砂，供气装置用于提供芯砂固化的反应气氛，供气装置包括吹气机构主架和设在吹气机构主架上的供气动力部，吹气机构主架底端设置有推气板，推气板包括第一推气板和第二推气板，第一推气板设置于第二推气板上方，第一推气板与第二推气板具有一空腔，空腔与外部气源相连，空腔与工作台配合设置，第一推气板与第二推气板之间通过回位部件密封活动相连，第一推气板与供气动力部相连，第二推气板上具有与空腔配合设置的若干通孔。

本申请采用冷芯盒射芯机，芯砂固化所需反应气氛为NH3(如用氨水加热产生等方式)等可以使芯砂反应得到固化的气体；在向芯砂中吹气时，先将气体吹入空腔中，吹气机构主架推动第一推气板向下运动，同时将空腔中的气体通过第二推气板上的通孔吹入芯砂中与芯砂反应将芯砂固化。本申请通过设置第一推气板与第二推气板控制进入芯砂中气体的流量和流速等参数，进而控制芯砂固化的速度；另一方面通过通孔可以使气体均匀的进入芯砂中。

回位部件可以是弹性件例如弹簧等，也可以是油缸等，只要是本领域技术人员可以实现第一推气板按要求向下运动，推动气体进入芯砂，以及气体进入芯砂后第一推气板向上运动恢复原位置的装置均可。

通孔的数量以及方向等参数可以根据实际生产中生产型芯所需的条件进行调控。

优选地，所述工作台包括用于放置模具的操作台、与操作台配合设置的压紧机构和至少两个夹紧装置；夹紧装置中的其中两个分别位于操作台两侧相对设置，所述夹紧装置用于在水平方向夹紧模具；所述压紧机构设在操作台上方，所述压紧机构用于在竖直方向压紧模具。

若有两个夹紧装置，则夹紧装置设置在操作台的相对两侧，夹紧装置一端固定连接于机架上，另一端与模具配合设置，当模具放置到位时，夹紧装置从模具相对两侧夹紧模具使得模具更稳固；压紧机构设置在操作台上方，当模具放置到位时，压紧机构底部的上模板会压到模具上，主要作用是将模具牢固的固定在工作台上。本申请通过夹紧装置在水平方向固定模具，通过压紧机构在竖直方向压紧模具，从而使模具牢固的固定在设定的位置上，更利于型芯的制备。

优选地，供砂装置包括加砂装置和射砂机构，加砂装置固定安装于机架顶部并位于操作台上方；射砂机构包括上压射砂装置和移动射砂装置，上压射砂机构固定安装于机架顶部并位于操作台上方，移动射砂装置位于上压射砂机构与操作台之间。

加砂装置的作用是提供一个从外部进砂的进砂通道，芯砂通过加砂装置到达移动射砂装置，移动射砂装置一方面起到储存芯砂的作用，另一方面提供了将芯砂射入模具的通道；在射砂过程中，首先上压射砂装置提供射砂所需电气等动力，利用上压射砂装置提供的动力将移动射砂装置中储存的芯砂射入模具中，完成射砂工作。

优选地，供气动力部包括顶芯板和若干供气活塞缸；供气活塞缸与机架固连，供气活塞缸的活塞杆伸出活塞缸与顶芯板固连；顶芯板设置于第一推气板上方。

顶芯板的设置是为了更方便、更高效的推动第一推气板，从而推动空腔中气体通过第二推气板上的通孔均匀的进入模具中与芯砂进行反应，最终将芯砂固化形成型芯。在具体实施中，也不仅限于使用活塞缸这一种方式，可采用任何本领域技术人员可实施的方式，只要在吹气阶段使顶芯板按照设定的速度推动第二推气板实现上下运动即可。

优选地，所述吹气机构主架底端与第二推气板活动连接，所述吹气机构主架底部至少相对布置的两侧设置有第一凸块，所述第二推气板设置有与第一凸块配合设置的第二凸块；在吹气机构主架上设置用于将第一凸块与第二凸块相连的连接装置，所述连接装置包括一活塞缸，在活塞缸两端分别设置有长柄勾形构件，长柄勾形构件包括长柄端和勾形端，所述长柄端与活塞缸铰接连接，勾形端内侧与第一凸块以及第二凸块配合设置，所述长柄端内侧设置有圆环件，在长柄端两侧分别配合设置有第一活动轴和第二活动轴，所述圆环件套合于长柄端内侧的第一活动轴中，长柄端另一侧的第二活动轴与长柄端外侧抵接连接。

本申请通过连接装置将吹气机构主架与推气板活动连接在一起，其中连接装置中的活塞缸可采用双缸活塞缸，活塞缸中左端的活塞杆向左运动，就会带动左边的长柄勾形构件向上运动，勾形端就会离开凸块左端卡扣部位，接下来，活塞缸中右端的活塞杆向右运动，带动右边的长柄勾形构件向上运动，勾形端就会离开凸块右端卡扣部位，这样推气板就脱离开吹气机构主架；同理通过双缸活塞缸的活塞杆左右运动，使两侧的长柄勾形构件活动将第一凸块和第二凸块卡扣连接。长柄端两侧设置的活动轴以及长柄端内侧设置的圆环件的作用都是为了控制长柄勾形构件的运动轨迹，使得勾形端更高效的卡扣或离开凸块。在具体实施中，第一推气板的横截面积可以比第二推气板的横截面积小，更方便连接。

优选地，压紧机构包括压紧机构主架和若干压紧活塞缸，压紧活塞缸与机架固连，活塞杆伸出压紧活塞缸与压紧机构主架相连，在压紧机构主架底端设置有上模板，压紧机构主架底端内侧设置至少两个活塞缸，压紧机构主架通过活塞缸与上模板活动卡接连接，上模板的横截面积大于模具的横截面积。

本申请中压紧构件主架通过压紧活塞缸实现上下运动，从而带动上模板上下运动，当工作台到位时，上模板下降落到模具上压紧模具，当出模时，上模板上升离开模具。

优选地，上模板上设置有通孔，上模板通孔与第二推气板上的通孔配合设置。

上模板上的通孔必须和第二推气板上的通孔对应，否则在吹气时无法顺利将气体送入模具中。

优选地，在机架底部设置第一滑轨，工作台在第一滑轨上滑动；在机架上部设置第二滑轨，吹气机构主架和移动射砂装置在第二滑轨上滑动，吹气机构主架和移动射砂装置相连接。设置第一滑轨和第二滑轨就是为了实现自动化，提高自动化程度。

优选地，还包括清砂翻转机构，加砂装置底部设有与上模板配合设置的出砂板，出砂板活动设置在加砂装置底部，清砂翻转机构包括与出砂板抵接设置的承接板，在承接板远离机架的端部设有若干与出砂板侧部抵接的挡板，在承接板远离机架的两侧分别设有翻转活塞缸，翻转活塞缸的另一端与机架铰接相连。

出砂板在完成加砂工作后，板上会残留没用过的芯砂，这时就需要清除掉，出砂板到达清砂翻转机构上的承接板，通过活塞缸将承接板翻转，同时有挡板挡着出砂板防止其掉落，这时就可以顺利将出砂板上残留的芯砂清除掉。

优选地，还包括下顶芯机构，下顶芯机构设置于工作台下方，下顶芯机构包括下顶芯机构主架和若干顶芯活塞缸，下顶芯机构主架顶端设置有下模板，顶芯活塞缸一端与机架固连，顶芯活塞缸另一端伸出的活塞杆与下模板固连。

通过活塞缸提供动力，就可以带动活塞杆上的下模板向上运动，就可以顺利将模具中制备好的型芯顶出，方便将型芯取下。下模板一方面起到顶出型芯的作用，另一方面起到在下方固定模具的作用。

本申请能够带来如下有益效果：

1.本申请可控制吹入芯砂中气体的流速和吹入气体量，从而控制得到的型芯的质量。

2.本申请使得吹入芯砂中的气体更均匀，提高型芯的质量。

3.本申请提高了整个设备的自动化程度。

4.本申请具有使用便利、可靠，经济性强的特点；

5.本申请具有操作简单、安全性强、实用性强、适合推广使用的特点。

附图说明：

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请中一种自动射芯机结构示意图；

图2为图1中的一种自动射芯机结构左视图；

图3为图1中局部放大示意图；

图4为吹气机构主架上的连接装置结构示意图；

图5为本申请中第二推气板结构示意图；

图6为本申请中上模板与压紧机构主架活动连接示意图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本申请进行详细阐述。

如图中所示，为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在第一个实施例中，如图1和图2所示，一种自动射芯机中的的机架1、用于提供型芯生成的场所的工作台2、用于为工作台2提供芯砂的供砂装置、用于提供芯砂固化时反应气氛的供气装置均可采用现有技术中的相关装置设备，例如可参照CN2075082213U中公开的一种冷芯盒射芯机，该申请中的机架(相当于本申请中的机架1)、工作小车、压紧机构和夹紧装置(三个装置加起来相当于本申请中的工作台2)、加砂装置、射砂小车和储气装置(三个个装置加起来相当于本申请中的供砂装置)、吹气小车(相当于本申请中的供气装置)。

使用本申请制备型芯时，首先将模具放置在工作台，通过加砂装置4将芯砂注入到模具中，之后再通过供气装置将所需气体均匀注入到芯砂中，使芯砂固化形成型芯。

本申请中供气装置包括吹气机构主架3和设在吹气机构主架3上的供气动力部，供气动力部主要是为了给吹气机构的工作提供动力，推动第一推气板311 运动。

如图3所示，在本申请中在吹气机构主架3下设置推气板31，其中推气板 31包括第一推气板311和第二推气板312，其中第二推气板312与吹气机构主架3活动相连，而第一推气板311位于第二推气板312上方，且第二推气板312 与吹气机构主架3并不接触。两块推气板311、312之间设置有可容纳气体的空腔313，两块推气板311、312之间通过回位部件314密封活动相连，回位部件314可以是弹性部件，也可以是活塞缸等设置。在吹气时，将气体吹入空腔 313中，供气动力部提供动力用来推动第二推气板312向下运动，推动空腔313 中的气体通过第二推气板312上的通孔进入模具中，使得气体与芯砂反应将芯砂固化得到型芯。吹气结束后，第一推气板311通过回位部件314又恢复到最开始的位置。本申请通过推气板31的设置，通过控制第一推气板311的运动速度就可以控制进入芯砂的气体的流速和气体量，通过第一推气板311上通孔的设置就可以使得进入芯砂的气体更均匀，从而提高得到型芯的质量。

在第一个实施例的基础上，如图2所示，本申请中工作台2包括用于放置模具的操作台21、与操作台21配合设置的压紧机构221和至少两个夹紧装置 23也可以参照现有技术的装置，例如参照CN2075082213U中公开的一种冷芯盒射芯机中的压紧机构上部(相当于本申请中的压紧机构221)、夹紧装置。

如图6所示，本申请中的压紧机构22包括压紧机构主架221和若干压紧活塞缸，压紧活塞缸主要作用是为了使压紧机构主架221实现上下运动，也可采用本领域技术人员可实现的其他实施装置，例如上下滑道设置等。压紧活塞缸与机架1固连，活塞杆伸出压紧活塞缸与压紧机构主架221相连，在压紧机构主架221底端设置有上模板222，压紧机构主架221底端内侧设置至少两个活塞缸223，压紧机构主架221通过活塞缸223与上模板222活动卡接连接，压紧机构主架221底端内侧设置的活塞缸223的作用主要是为了使上模板222 活动卡接于压紧机构主架221底端，将上模板222与压紧机构主架221底端活动相连的方式并不仅限于本申请中通过活塞缸223卡接的方式，还可以使用其他本领域技术人员可实现的方式，只要满足实现上模板222上下运动，并能实现单独取放上模板222即可。

上模板222的横截面积大于模具的横截面积的目的是为了上模板222与压紧机构主架221更方便灵活的实现活动卡接连接，对模具起到压实作用的主要部件是上模板222。另外，上模板222上设置有通孔，上模板222通孔与所述第二推气板312上的通孔配合设置，上模板222上通孔的设置是为了顺利将气体吹入芯砂中。

本申请中的供砂装置包括加砂装置4和射砂机构5，加砂装置4固定安装于机架1顶部并位于操作台21上方；射砂机构5包括上压射砂装置51和移动射砂装置52，上压射砂机构51固定安装于机架1顶部并位于操作台21上方，移动射砂装置52位于上压射砂机构51与操作台21之间。上压射砂机构51主要作用是提供射砂工作所需的电气等动力。

在供砂阶段，先将芯砂通过加砂装置4注入到移动射砂装置52中，上压射砂机构51提供动力下，将移动射砂装置52中的芯砂注入到模具中。

如图3所示，本申请中的供气动力部包括顶芯板315和若干供气活塞缸；供气活塞缸与机架1固连，供气活塞缸的活塞杆伸出活塞缸与顶芯板315固连；顶芯板315设置于第一推气板311上方。顶芯板315的设置是为了更方便的推动第一推气板311，至于顶芯板315实现上下运动的方式并不仅限于活塞缸，可以是其他本领域技术人员可实现的方式。

本申请中在机架1底部设置第一滑轨6，工作台2在第一滑轨6上滑动；在机架1上部设置第二滑轨7，吹气机构主架3和移动射砂装置52在第二滑轨 7上滑动，吹气机构主架3和移动射砂装置52相连接。第一滑轨6的设置是为了更方便的装取模具，第二滑轨7的设置其实是为了整个射砂几操作更自动化，将吹气机构主架3和移动射砂装置52相连接并设置成最合适的距离相连接，然后将这两个装置放置在同一条滑轨上，那么两个装置的运动只需要一个控制装置就可以完成多项工作，不需要分别设置动力件和控制件，使得整个装置更加自动化，工作更高效。

首先将模具放置在操作台21上，操作台在第一滑轨6上运动到位，接着将上模板222落下并压在模具上，再将两侧的压紧装置23运动到位从水平方向固定模具，在供砂时，先将移动射砂装置52通过第二滑轨7移动到加砂装置4下方接砂，接好后恢复原位，通过上压射砂装置51提供动力将砂子注入模具中，之后再将吹气机构主架3移动到模具上进行吹气的步骤。

本申请中还包括清砂翻转机构8，加砂装置4底部设有与上模板222配合设置的出砂板，出砂板活动设置在加砂装置4底部，清砂翻转机构8包括与出砂板抵接设置的承接板，在承接板远离机架1的端部设有若干与出砂板侧部抵接的挡板，在承接板远离机架1的两侧分别设有翻转活塞缸，翻转活塞缸的另一端与机架1铰接相连。实现翻转出砂板的装置不一定仅限于活塞缸，也可以采用本领域技术人员可实现的其他装置，甚至都不需要是翻转形式进行清砂，可以在加砂板上设置一个漏板或者是在加砂板上设置可活动的部分，只要是可以完成清砂工作的设置均可。

如图2所示，本申请中还包括下顶芯机构9，下顶芯机构9设置于工作台 2下方，下顶芯机构9包括下顶芯机构主架91和若干顶芯活塞缸92，下顶芯机构主架91顶端设置有下模板，顶芯活塞缸92一端与机架1固连，顶芯活塞缸92另一端伸出的活塞杆与下模板固连。

下顶芯机构9的设置一方面是为了在型芯制备结束后方便将型芯从模具中顶出，另一方面，在型芯制备过程中，可以起到从下方固定模具的作用。

如图4和图5所示，本申请中的吹气机构主架3底端与第二推气板312活动连接，吹气机构主架3底部至少一侧设置有第一凸块32，第二推气板312 设置有与第一凸块32配合设置的第二凸块3121；在吹气机构主架3上设置用于将第一凸块32与第二凸块3121相连的连接装置，连接装置包括一活塞缸33，在活塞缸33两端分别设置有长柄勾形构件34，长柄勾形构件34包括长柄端 341和勾形端342，长柄端341与活塞缸33铰接连接，勾形端342内侧与第一凸块32以及第二凸块3121配合设置，长柄端341内侧设置有圆环件343，在长柄端341两侧分别配合设置有活动轴35，圆环件343套合于长柄端341内侧的活动轴35中，长柄端341另一侧的活动轴35与长柄端341外侧抵接连接。

本申请通过连接装置将吹气机构主架3与第二推气板312活动连接在一起，其中连接装置中的活塞缸33可采用双缸活塞缸也可采用两个单缸活塞缸，活塞缸33中左端的活塞杆向左运动，就会带动左边的长柄勾形构件34向上运动，勾形端341就会离开凸块左端卡扣部位，接下来，活塞缸33右端的活塞杆向右运动，带动右边的长柄勾形构件34向上运动，勾形端341就会离开凸块右端卡扣部位，这样第二推气板312就脱离开吹气机构主架3；同理通过双缸活塞缸33的活塞杆左右运动，使两侧的长柄勾形构件34活动将第一凸块32 和第二凸块3121卡扣连接。长柄端341两侧设置的活动轴35以及长柄端341 内侧设置的圆环件343的作用都是为了控制长柄勾形构件34的运动轨迹，使得勾形端341更高效的卡扣或离开凸块。

本申请中加砂装置4与加砂板之间的连接也可采用如吹气机构主架3与第二推气板312之间的活动连接方式。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。