自动造型机的挤压台的制作方法

专利名称：自动造型机的挤压台的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于形成铸造厂中使用的砂模的自动分型板造型 机，更具体地讲，涉及根据本发明的不同方面的、在这种模型制造设备中用于稳定下砂箱(drag flask)的装置和/或便于从上砂箱(cope flask)释 放上模(cope mold)的装置。
背景技术：
铸造厂使用自动分型板造型机来形成砂模。接着用熔化的金属材料来 填充所形成的砂模，冷却，然后使砂模分裂，以释放金属铸件。已存在几 种用于这种目的的现有系统，包括转让给本受让者(HunterAutomated Machinery Corporation,亨特自动机器有限公司)的几种现有系统，转让 给本受让人的所述几种现有系统包括转让给亨特的第3406738号美国专 利、第3506058号美国专利、第4890664号美国专利、第4699199号美国专 利、第4840218号美国专利以及第6622722号美国专利。因为本发明可以并 入或用于上述类型的造型系统中，因此通过引用的方式将这些专利文献的 整个公开内容合并于此。为了对当前技术发展水平提供附加的详细描述， 会对上述专利文献进行附加的引用，以了解本发明的潜在应用性。尽管前 述发明已经具有显著的进步并且提高了技术发展水平以使自动型砂造型 中涉及的速度和效率被提高，然而，对于本发明的主题一自动造型机一来 说仍然具有一定的改进空间。

发明内容
本发明的第一方面致力于一种可释放的锁，用于防止在挤压和压縮包 含在上砂箱和下砂箱中的砂的过程中压台和下砂箱之间相对横向运动。这 种锁机构使成型的上模和下模不对准的可能性最小化，其中所述不对准可
能由下砂箱的相对横向移动或偏移导致，而所述下砂箱的相对横向移动或 偏移是由于机械振动或者其它这样的原因而引起。根据本发明的这个方面，造型机包括上砂箱，用于制造上模；下砂箱，用于制造下模(drag mold); 模板，当在挤压位置时所述模板位于所述上砂箱和所述下砂箱之间。所述 造型机还包括挤压头，在挤压位置中所述挤压头被容纳在所述上砂箱的 开口端处(所述上砂箱总体上在所述挤压头和所述模板之间延伸)；以及压台，在挤压位置中所述压台被容纳在所述下砂箱的开口端处(所述下砂 箱总体上在所述压台和所述模板之间延伸)。根据本发明的这个方面，所 述造型机还包括锁，在挤压位置时所述锁位于所述压台和所述下砂箱之 间，以防止所述压台和所述下砂箱之间的相对横向运动。关于此，本发明的又一方面在于，所述锁可以包括以横向隔开的关系 安装到所述压台上的至少一个并且优选地为两个或更多个致动器，和与所 述下砂箱构成整体的相应的结构。每个致动器包括销(其可以为流体动力 缸的轴)，所述销可线性运动，从而与制动结构中的相应的一个制动结构 进入接合或者脱离接合，从而在处于挤压位置期间提供锁。每个制动结构 可以包括孔，并且优选地为锥形盲孔。这里进一步描述和要求保护进一步 优选的特征和设置。根据本发明的不同方面，公开了一种从上砂箱释放上模的新方法。这 方面总体上包括安装到上砂箱上的致动器，该致动器相对于挤压头驱动上 砂箱。根据本发明的这个方面， 一种用于以砂形成上模和下模的造型机包括支架；上砂箱，用于制造上模；下砂箱，用于制造下模；以及模板， 所述模板适于定位在所述上砂箱和所述下砂箱之间，用于在所述上模和所 述下模中形成图形化的腔。在机器的上模释放模式中，挤压头容纳在所述 上砂箱的开口端处。至少一个致动器安装到所述上砂箱和所述支架上。所 述致动器是可延伸和可收缩的，以相对于所述挤压头驱动所述上砂箱，从 而便于释放所述上模。从下面结合附图的详细描述中，本发明的其它方面、目的和优点将变 得更加清楚。


图l是示出本发明的实施例的造型机以及本发明可应用于其中的环境 的示例的局部示意性正视图。图2至图12是在图1中示出的这种造型机的相关部件的局部示意性侧视图，所述相关部件包括在图l中示出的造型机的挤压台和砂模释放台(在 一些图中示出相邻的台)，其中，每个图顺序地示出了这种造型机的促进 砂模形成和释放的操作周期中的不同的时间段。虽然将结合特定的优选实施例来描述本发明，但是这不是为了将本发 明限于这些实施例。相反，目的在于覆盖包括在所附权利要求限定的本发 明的精神和范围内的所有替换、修改和等同物。
具体实施方式
转向图l，以示意的形式示出了自动分型板造型机10的示例性实施例。除了这里论述的创造性改进之外，所示出的机器与该专利申请的本受让者一亨特自动机器有限公司一制造的并可以购买到的HMP型造型机相似。这 些类型的机器对本领域普通技术人员来说是公知的，并且被整个铸造工业 界广泛使用。考虑到下面的事实不同类型的HMP机器或者其它的这样的 机器的许多细节是公知，并且也已经在通过引用结合的前面提到的专利中 大概示出，因此将限制对该机器的一般操作的论述，而将特别关注这里论 述和要求保护的对机器10的特别创造性的改进。如在图l中所示，造型机10包括支架12。支架12的不同部分提供给不 同的工作台，所述工作台包括下砂箱填充台14和模挤压释放台16。造型机 10包括可运动的漏斗车18，可运动的漏斗车18包括填充有砂的砂斗20。砂 斗20具有可打开和关闭的卸料口22，卸料口22适于与上砂箱24和下砂箱26 对齐，并将砂单独地卸到上砂箱24和下砂箱26中。漏斗车18沿着支架12 的顶部水平地线性往复。漏斗车18在模挤压释放台16和下砂箱填充台14 之间自动地前后移位。这交替且连续地将砂斗20定位在模挤压释放台16 处来填充上砂箱和定位在下砂箱填充台14处来填充下砂箱。在机器10的所 有连续造型操作期间，上砂箱24总位于模挤压释放台16处，而下砂箱26 (以及通常固定到下砂箱26的模板28)在两个台14和16之间前后移动。为 了便于在所述两个台之间水平地前后循环，设置辊子30，下砂箱26适于跨
置在所述辊子30上，所述辊子30在所述两个台之间滚动。在下砂箱填充台14处，下砂箱容纳在翻转吊架32中，翻转吊架32将下 砂箱翻转朝下，使得下砂箱26的开口端44面对砂斗20的卸料口22，允许用 砂填充下砂箱26。在用砂填充下砂箱之后，可以通过翻转吊架32再次将下 砂箱翻转成正向位置，然后移动到模挤压释放台16，下砂箱在模挤压释放 台16处与后来填充有砂的上砂箱组合，受挤压，然后拆卸，以释放所形成 的上模34和下模36。然后将所形成的模34和36输出到下游模处理设备，用 于接收熔化的金属，以生产金属铸件。模挤压释放台16包括几个较常用的部件，所述常用的部件包括挤压 头38，适于容纳在上砂箱的开口端40中；以及压台42，适于容纳在下砂箱 的开口端44中。如所示出的，挤压头38和压台42彼此相对地布置，在挤压 头38和压台42之间设置足够的空间来容纳用于形成砂模的模砂箱组件。优 选地，纵摇轴如所示出地与垂直地位于挤压头38下面的压台42垂直对齐。 压台42由压台液压缸46致动，可操作压台液压缸46来使压台42上升和下 降。当组装砂箱组件来形成和压縮上模34和下模36时，也可以操作液压缸 46来挤压包含在上砂箱24中的上模34和包含在下砂箱26中的下模36。还可 以操作液压缸46来将压台42定位在不同的高度，从而便于释放下模36以及 便于装配所形成的下模36和上模34，这在其余的专利附图中更详细地示 出。根据本发明的一方面，设置了用于选择性地将压台42锁至下砂箱26 的锁，以防止在模挤压操作过程中压台42相对于致动/纵摇轴相对横向运动。虽然所述锁可以采用不同的形式，但是所述锁的优选实施例包括至少 一个销48和至少一个相应的制动件(detent) 50。根据示出的优选实施方 式，销48是气缸52的轴。气缸52的桶54通过安装托架56安装到压台42。虽 然可以设置一个气缸，但是优选地以并排的关系设置两个具有单独的销48 的气缸。这种结构可以沿着造型机10的相同出口端设置，这就是为什么只 有一个缸52和销48被示出在图1中，因为另一个被藏在所示一个的后面。 可选地，此结构也可以如在本专利申请的其余附图中所示地布置，或者以 其它可操作的构造布置。制动件50可以如所示出地与下砂箱26构成一体，并可以通过刚性安装 到下砂箱26的单独的制动件块体58而被设置。在这个实施例中，通过孔设置制动件50，所述孔可以为通孔，或者更优选地为锥形盲孔60，所述锥形 盲孔60与缸轴/销48的相应的锥形端部62对齐。每个气缸52可以通过流体压力操作，从而使它的轴/销48延伸到压台 42的顶表面之上，或者使它的轴/销48缩回到压台42的顶表面之下。这允 许所形成的砂模从造型机10滑出，从而防止受到阻碍。每个气缸52还设置 有适当的压力释放或者允许压縮，使得缸体的最大力远小于下砂箱26的重 力，以防止下砂箱被提离压台42。在此方式中，汽缸用作空气弹簧，以对销弹性定位。其它的弹性装置(例如机械弹簧)可以代替这个特征和功能。转向本发明的另一方面，可以看出上砂箱由液压缸或气缸64垂直地支 承。优选地，设置两个或更多个气缸64，并且为了平衡的目的，这些气缸 被设置在上砂箱24的相对侧。每个缸64的一端安装到支架12，并且垂直向 下延伸，其第二端垂直地支撑上砂箱24。为了将每个缸64的第二端安装到 上砂箱24，设置了安装托架66。安装托架66刚性安装到上砂箱24，并枢接 到缸64的轴的端部。独立地驱动上砂箱24，使其与压台42分离，因而，可 以操作流体动力缸64，来相对于挤压头38垂直地提升上砂箱24，以有助于 释放上模34，同时靠着挤压头38合并形成闭合模。在大概了解本发明的实施例的情况下，将参照图2至图12来关注本发 明实施例的潜在的可操作的特征。这些附图示出了造型周期中不同的时间 段或阶段，并被顺序标号。再转向图2，该图示出了单个砂模造型周期中下砂箱26已经被填充砂 (这先前在图1中所示的下砂箱填充台14处进行)的时间点。下砂箱26位 于压台42的顶部，将先前的模输出造型机用于后面的处理。还示出的是， 上砂箱24以基本上对齐的方式垂直地隔开设置在下砂箱的上方。在这个位 置的上砂箱24是通过两个气缸64垂直地升起的，从而通过支架12的顶部而 被支撑。还是在这个位置，漏斗车18被示出在位置之外，其中，挤压头38 从模挤压释放台16移开，并且砂斗20的卸料口22与上砂箱24的开口端40 对齐。在这个位置，锁可以被释放(但准备接合)，各个气缸52的销48缩 回到压台42的顶表面之下。向前移动程序，并转向图3，气缸52将它们各自的锁定销48驱动使其 与形成到制动件块体58中的相应的锥形盲孔60接合。这将下砂箱26锁到压 台42上，并防止下砂箱26相对于压台42水平移动或偏移。这更好地确保和 保持整个模压縮和形成循环过程中的适当对齐。另外，如图3所示，己经 通过合适的致动器将模锁销68致动，使其突出在压台的顶表面之上，并突 出到内腔和包含在下砂箱26内的砂中。与此同时，压台气缸46升起并已经 将下砂箱26和由下砂箱26携载的模板28升高成与上砂箱24接合，其中通过 合适的销和孔对齐机构来帮助对齐。还需指出的是压台气缸46的动力比 上砂箱缸64的动力大，因而可以克服上砂箱缸的动力来垂直向上驱动整个 模砂箱组件。可以提供合适的压力释放值或其它气控来设置可由上砂箱缸 64施加的最大偏置力，或者可选地，可以使用气动流体的压縮特性来实现 这个特征。转向图4，示出了循环中的后面的阶段，现在砂已经被倾卸到上砂箱 24中，并在模板28的顶侧之上。此刻，包含在上砂箱24和下砂箱26中的砂 包括疏松的未压縮的砂，该砂修补并构成上模34和下模36的总体轮廓。转向图5，示出了更后面的阶段，漏斗车18被向内移回，以将挤压头 38对齐在上砂箱24和上模34之上。进一步沿着移动，图6示出了垂直向上 地突出到下砂箱的底部开口端44中的压台42中的压台液压缸46，所述压台 液压缸46使得对包含在上砂箱24和下砂箱26中的砂料的挤压更容易，其中 挤压头38被容纳到上砂箱的顶部开口端40中。压台42与挤压头38相对抗地 工作，以压縮疏松的砂料并将砂料形成为上模34和下模36的期望的成型形 状。在这个步骤中，通常通过振动机械使用振动，使材料抖动以确保在各 模34和36的成型的砂料内不出现气穴和气隙。有益的是通过锁定销48 和制动件块体58设置的锁防止下砂箱26的轻微错位或偏离运动(否则会发 生机械振动)，从而更好地保证正确地对齐，以确保适当的图案以及这些 图案的适当对齐能够形成在各个上模和下模中。比较图5和图6，应该指出 的是由于压台42向上移动并向内突出到下砂箱26中，所以每个气缸52 的锁定销48己经稍微縮回到气缸的各桶54中。作为一个特征，每个气缸52 被设置成提供较低的压力，以一般用作空气弹簧，使得每个销与形成到制 动件块体58中的相应的锥形盲孔60弹性接合。这可以通过适当的释压气控
和/或通过压縮包含在气缸52的桶54内的可压缩空气来实现。或者，这也 可以通过其它装置，例如合适的机械弹簧和其它的偏置机械等来实现。以这种方式，锁定销48可以被认为是可垂直地自由运动的，以适应下砂箱26 和压台42之间的各种相对垂直高度变化。
另外，气缸52上的力设定值还可以被以集体水平(collective level) 设置成小于并远小于下砂箱26的重力，使得与图2和图3相比，当如所示出 的那样销首先与相应的锥形盲孔60接合时，气缸52和锁定销48不将下砂箱 26提离压台42。还通过相配合的锥形表面实现了正确的对齐，所述相配合 的锥形表面包括锁定销48的锥形端62和锥形盲孔60的锥形内表面。
转回到造型循环， 一旦已经形成和压縮上模34和下模36，压台液压缸 46就降低压台，直到下砂箱26如图7所示停留在外部下砂箱辊30上。由于 摩擦力和压縮力，上模34保持悬在上砂箱24内。现在下砂箱被垂直地支承 并保留在下砂箱辊30上，如图8所示的进一步缩回压台42使得从下砂箱26 剥离下模36。这可以利用接合下模36的底侧的压台锁销68来实现。如图8 所示，然后锁定销48可以被縮回和驱动到压台42的顶表面的下面。此刻， 下模36停留在压台42上，并且压台锁销68也可以被縮回。
一旦下模从下砂箱26剥离并下降到下砂箱辊30的下面，就不存在阻碍 了，因而下砂箱26可以向下砂箱填充台移回，在此处，下砂箱26位于吊架 中，以被旋转并再次填充砂料，如图9所示。
转向图IO，下模36在压台42上被升起，与上模34接合。此刻，根据本 发明该实施例的又一方面，参照图ll，上砂箱缸64被致动以相对于挤压头 38提升上砂箱24，从而从上模34取出和剥离上砂箱24。上模34由挤压头相 对地顶着，这导致上模34保留在下模36上的稳定位置中。优点在于不需 要拉开上砂箱或者向下垂直地驱动挤压头。相反，挤压头38可以在垂直尺 度上保持稳定，从而实现上模的释放。在上模34从上砂箱24释放的情况下， 现在形成的上模34保留在下模36之上的模可以在压台42上通过压台液压 缸下降到一个高度，所述一个高度是适于将现在形成的模输出到下游模处 理设备的高度，如图12所示。
这里引用的所有参考文件，包括出版物、专利申请和专利，通过引用 结合在这里，就好像每个参考文件单独并具体地通过引用结合在这里，并
且全部阐述于此。在描述发明的上下文中(特别是在权利要求的上下文中)，所使用的 单数词语以及相似的对象应被理解为既覆盖单数形式又覆盖复数形式，除 非这里指出不是这样或者上下文明显与此矛盾。词语"包含"、"具有"、"包 括"和"含有"应该理解为开放式(即，指"包括，但不限于")，除非指出不 是这样。这里对值的范围的叙述只是为了用作单独引用落入该范围内的每 个单值的简要方法，除非这里明确指出不是这样，每个单值结合在说明书 中，就好像其单独在这里描述一样。这里描述的所有方法可以以任何合适 的次序执行，除非这里指出不是这样，或者上下文朋显与此矛盾。使用的 任何和所有例子或者这里提供的示例性语言(如，"例如")只是为了更好 地示出本发明，而不是对本发明的范围进行限制，除非作出相反的要求。 本说明书中的语言不应被理解为表示任何对于本发明的实施很重要但却 没有要求保护的元件。这里描述了本发明的优选实施例，包括发明者实施本发明所了解的最 佳模式。在阅读了上述描述的基础上，那些优选实施例的变型对本领域技 术人员来说是明显的。发明者期望本领域技术人员适当地采用这些变型， 发明者打算与这里具体描述不同地实施本发明。因此，本发明包括适用的 法律所允许的对权利要求中描述的内容的所有修改和等同物。此外，本发 明包括上述元件在其所有可能的变型中的任何组合，除非这里明确指出不 是这样或者上下文明显与此矛盾。
权利要求
1. 一种造型机，包括 上砂箱，用于制造上模； 下砂箱，用于制造下模；模板，在挤压位置时所述模板位于所述上砂箱和所述下砂箱之间；挤压头，在挤压位置时所述挤压头被容纳在所述上砂箱的开口端处， 所述上砂箱总体上在所述挤压头和所述模板之间延伸；压台，在挤压位置时所述压台被容纳在所述下砂箱的开口端处，所述 下砂箱总体上在所述压台和所述模板之间延伸；和锁，在挤压位置时所述锁位于所述压台和所述下砂箱之间，防止所述 压台和所述下砂箱之间的相对横向运动。
2. 根据权利要求l所述的造型机，其中，所述锁包括以横向隔开的关 系安装到所述压台的至少两个致动器，和与所述下砂箱构成整体的至少两 个制动结构，每个致动器具有销，所述销可线性运动，从而与所述制动结 构中的相应的一个制动结构接合或者脱离接合。
3. 根据权利要求2所述的造型机，其中，每个制动结构包括孔，每个 致动器的销可移动进入所述孔中的相应的一个孔或者从相应的孔出来。
4. 根据权利要求3所述的造型机，其中，每个孔包括与所述致动器之 一的销的锥形端互补的锥形盲孔。
5. 根据权利要求4所述的造型机，其中，每个致动器包括流体缸，每 个流体缸具有受压状态，所述受压状态为与所述制动结构中的相应的一个 制动结构相对抗地弹性推动这种致动器的销，使得在所述压台和所述下砂 箱之间相对靠近和远离的相对运动期间，所述销从所述流体缸縮回和延 伸，以适应所述相对运动。
6. 根据权利要求5所述的造型机，其中，在挤压位置时，所述上砂箱、 所述下砂箱和所述模板在垂直方向上装配，所述挤压头和所述压台垂直相 对、以便实施分别进入上述上砂箱和所述下砂箱的挤压运动，其中，所述 下砂箱的重力足对抗施加的流体动力以使所述销从延伸的位置縮回到所 述流体缸中的相应的一个中。
7. 根据权利要求l所述的造型机，其中，所述造型机包括挤压台、与 所述挤压台水平相邻的下模填充台以及具有砂斗的漏斗车，所述上砂箱位 于所述挤压台中，所述下模填充台包括旋转吊架，所述旋转吊架适于使所 述下砂箱旋转，以便于所述下砂箱填充砂，在所述造型机的操作期间，所 述下砂箱在所述挤压台和所述下模填充台之间前后循环移动，所述砂斗具 有卸砂口 ，所述漏斗车在用于以砂填充所述上砂箱的挤压台和用于以砂填 充所述下砂箱的下模填充台之间水平地移动。
8. 根据权利要求l所述的造型机，进一步包括压台锁销，在挤压位置 时所述压台锁销从所述压台突出到所述下砂箱的内腔中，以接合所述下 模，其中，在所述压台和所述下砂箱之间的锁在所述下砂箱的外部。
9. 根据权利要求l所述的造型机，其中，所述锁包括单独安装到所述 下砂箱的协作构件，所述压台包括销和制动件，所述销可运动到所述制动 件中或者从所述制动件中运动出来。
10. 根据权利要求9所述的造型机，进一步包括用于偏置所述销的装置。
11. 根据权利要求10所述的造型机，其中，所述偏置装置包括气缸， 进一步包括将所述气缸固定到所述压台的安装托架，所述安装托架横向突 出到所述压台的外围的外部，以使所述销横向偏离所述压台。
12. 根据权利要求9所述的造型机，其中，所述销由所述压台携载， 并相对于所述压台的模支承表面横向分隔开，其中，所述制动件与所述下 砂箱构成整体，并包括可滑动地、可拆装地容纳所述销的孔。
13. 根据权利要求12所述的造型机，其中，所述销包括锥形端，并且 其中所述孔是锥形盲孔。
14. 根据权利要求9所述的造型机，其中，所述锁布置在所述下砂箱 的外部。
15. —种用于以砂形成上模和下模的造型机，包括-支架；上砂箱，用于制造上模； 下砂箱，用于制造下模； 模板，适于定位在所述上砂箱和所述下砂箱之间，用于在所述上模和 所述下模中形成图案；挤压头，所述挤压头在上模释放状态下被容纳在所述上砂箱的开口端处；至少一个致动器，其安装到所述上砂箱和所述支架中的每个上，所述 致动器是可延伸和可收缩的，以相对于所述挤压头驱动所述上砂箱。
16. 根据权利要求15所述的造型机，其中，在所述造型机的所述上模 释放状态下，所述上模包含在所述上砂箱中，所述挤压头接触所述上模的 顶表面，其中，所述致动器向所述挤压头驱动上砂箱，以从所述上砂箱释 放所述上模。
17. 根据权利要求16所述的造型机，进一步包括由液压致动器驱动的 压台，其中，在操作状态下，所述压台被升高并且非常接近于所述上模底 表面地或者与所述上模底表面相接触地携载下模，使得当所述上砂箱被驱 动向所述挤压头时，所述上模被支承在所述下模的顶部。
18. 根据权利要求15所述的造型机，其中，所述至少一个致动器包括 被布置成安装到所述上砂箱的相对的横侧上的至少两个流体缸。
19. 根据权利要求18所述的造型机，进一步包括安装托架，每个安装 托架具有安装到所述上砂箱的一端以及枢轴地安装到所述流体缸的第二^山顺。
20. 根据权利要求15所述的造型机，其中，所述造型机包括挤压台、 与所述挤压台水平相邻的下模填充台以及具有砂斗的漏斗车，所述上砂箱 位于所述挤压台中，所述下模填充台包括旋转吊架，所述旋转吊架适于使 所述下砂箱旋转，在所述造型机的操作期间，所述下砂箱在所述挤压台和 所述下模填充台之间前后循环移动，所述砂斗具有卸砂口，所述漏斗车在 用于以砂填充所述上砂箱的挤压台和用于以砂填充所述下砂箱的下模填 充台之间水平地移动，当所述致动器向所述挤压头驱动上砂箱时，所述挤 压头与所述漏斗车构成一体并相对于所述上砂箱静止。
全文摘要
一种自动分型板造型机，包括用于产生成型的砂模的上砂箱、模板和下砂箱。设置锁来在单个砂造型序列的期望阶段中将下砂箱锁到造型机的压台上。下砂箱和压台之间的锁可以包括致动销，该致动销与相应的制动结构接合，防止下砂箱相对于压台横向移动，所述制动结构例如为与下砂箱构成一体的锥形孔。此外，设置上砂箱致动器，所述上砂箱致动器垂直支承并且可操作地相对于所述挤压头提升所述上砂箱，从而有助于从所述上砂箱释放所述上模。
文档编号B22C15/00GK101124056SQ200580041942
公开日2008年2月13日 申请日期2005年12月5日 优先权日2004年12月6日
发明者威廉姆·A·亨特 申请人:亨特自动机器有限公司