用于对翻砂铸件除芯的具有铝合金套壳的除芯振动器或气锤的制作方法

本发明涉及气动振动器，在工业中还公知为气锤，该气锤用于对由铝、钢以及铁合金制成的铸件进行除芯。

背景技术：

出于本说明书的目的，术语“除芯”一般指的是将砂材料从翻砂铸件移除。

并且，出于本说明书的目的，术语“铸件”指的是通过使金属在合适的模具中进行铸造所获得的部件/物体。

专利WO2007006936描述了气锤或除芯振动器。

振动器或锤包括套壳，该套壳包括用于使压缩空气进入和排出的孔。在套壳内具有机械组件，该机械组件包括气缸，活塞在压缩空气的作用下在气缸内滑动。所述活塞与冲击器相接触，该冲击器进而撞击待经受除芯的铸件。

所述锤包括连接凸缘，该连接凸缘允许锤通过诸如凹头螺钉之类的紧固件被锚固至除芯机。

现有技术的锤的所述套壳由铸铁制成以确保所需的强度特性。

特别地在高性能除芯锤的领域中，如下锤是不公知的：在锤中，套壳由除了铸铁之外的材料制成。

所述套壳被制成为一个单体式铸件。

铸铁的使用显著地增大了锤的总重量，并且为了制成用于容纳机械组件的中空孔，则需要较多的铣削工作，并且因此需要更多的劳动量。

铸铁的使用还由于材料的刚度和所导致的不利的振动阻尼而在应力耐受度方面存在某些限制，振动能够传播至与锤或振动器相关联的除芯机。

还公知的是，这些锤被使用在温度非常高的不利的环境中。在这种工作状态下，操作者必须快速地执行其任务。因此，需要将除芯锤能够容易地连接至除芯机并且能够从除芯机容易地移除该除芯锤，如在专利EP1995002A2中描述的除芯锤一样。

根据现有技术的解决方案证明是难以实现的，因为各个压缩空气入口回路和出口回路设置在不同的区域中，因而需要更多的工作来将各个空气回路连接和断开连接。

而且，锤必须在高温下操作，并且存在如下风险：当压缩空气进气时产生活塞运动的机构可能被扩展，从而导致部件之间的摩擦增大，结果是锤的效率降低，并且需要周期性的保养。

除芯锤需要在施加的力和活塞振动频率方面的高性能，以便确保对金属或合金铸件进行快速且准确的除芯。

锤的性能主要通过不断地监视排出气缸的空气的脉冲频率而检查。这种检查类型是便宜的，但存在许多不确定性。

还存在其他检查方法，检查方法能够监视打击体在气缸内的振动频率。这种检查是借助于位于套壳表面的传感器来实现的。通常，所述传感器连接至位于锤外部的处理电路。

所述传感器不被保护，并且因此，当移除锤时，所述传感器会经受例如由冲击导致的损坏。

在本领域中目前不存在包括防冲击的一体式传感器的锤；实际上，由于套壳被制成为一个单件并且套壳的形状由必须应用有这种锤的机器的制造商强制的标准规定，对这种传感器没有保护措施。

技术实现要素：

本发明旨在通过提供一种具有由特殊铝合金制成的锤套壳的改进的除芯振动器或锤来解决上文提到的技术问题中的一个或更多个问题，以为了达到减小锤的总重量同时使锤的机械性能基本上不变的目的。

本发明的一个方面涉及具有如在所附权利要求1中阐述的特征的锤。

附图说明

根据锤的至少一个示例性且非限制性的实施方式的下列描述并且根据附图，锤的各个特征和优点将变得明显，在附图中：

图1A和图1B示出了根据本发明的锤或振动器的不同的视图；特别地，图1A示出了具有相关联的测量回路的锤，以及图1B示出了根据本发明的除芯振动器或锤的侧视图；

图2A和图2B示出了图1的锤或振动器，特别地，图2A是分解图，并且图2B是沿着竖向平面的侧视截面图；

图3示出了图2A和图2B的锤或振动器的套壳的侧视图；

图4A至图4D示出了图3的套壳的一些后视图；特别地，图4A是沿着平面4A-4A的截面图，图4A示出了出口开口与排出管道之间的连接；图4B是沿着平面4B-4B的截面图，该图4B示出了排出管道、用于测量回路的壳体，以及测量管道；图4C是沿着平面4C-4C的截面图，该图4C示出了排出管道、排出室以及用于通信线的通道之间的连结；图4D是套壳的后部的视图，其中，用于各个回路的孔是可见的。

具体实施方式

参照上文列出的附图，气锤或除芯振动器2适于对翻砂铸件进行除芯。

锤2包括套壳3，套壳3进而包括：内室32；用于使压缩空气进入的入口回路4以及用于使压缩空气排出的出口回路5。

所述锤2通过非限制性的示例还包括连接凸缘36，锤2能够通过连接凸缘36连接至除芯机。优选地，所述连接凸缘36被包括在套壳3中以作为一体件。

套壳的实施方式中的一个示例通过图3、图4A至图4D以示例的方式示出。

锤2还包括运动机构7，该运动机构7用于在压缩空气的作用下产生往复移动的振动运动。

根据本发明的锤2的套壳3由基于铝的合金制成。

在示例性但非限制性的实施方式中，所述运动机构设置成使得该运动机构在压缩空气的作用下能够沿着轴线“Z”——该轴线“Z”优选地是锤2本身的纵向轴线——在缩回位置与工作位置之间进行线性运动。

如例如在图2A至图2B中的示例性实施方式中能够观察到的，运动机构7设置在套壳3的内室32内。

锤或振动器2还包括连接至所述运动机构7的冲击器或打击器6，该冲击器或打击器6用于与待被除芯的铸件相接触。所述冲击器或打击器6构成锤2的第一端部。

所述运动机构7适于对冲击器或打击器6施加振动运动，以用于实现最优的除芯效果的目的。

所述运动机构7还适于使所述冲击器6沿着所述轴线“Z”至少以线性的方式移动。

锤或振动器2还包括：至少一个封闭元件62，使得运动机构7被保持在套壳3的内室32内；以及至少一个衬套64，所述至少一个衬套64用于保持冲击器或打击器6与所述运动机构7之间的连接。

所述封闭元件62优选地是板，该板被紧固至套壳3的第一端部。所述封闭元件62包括通孔622。在一种示例性但非限制性的实施方式中，封闭元件62包括多个小孔或喷嘴(未示出)。所述孔适于引导空气射流朝向冲击器或打击器6。来自专用的供给装置的空气流过孔并且将沙子和污垢从锤移除，从而防止了锤的早期劣化。所述孔或喷嘴优选地围绕以通孔622为圆心的圆周设置。而且，所述孔或喷嘴可以定形成使得产生相对于所述轴线“Z”成角度的空气射流，以用于将空气朝向气缸72引导。包括如上文所述的封闭元件的锤2特别地适于应用于旋转除芯机。

通过非限制性的示例，所述运动机构7包括头部71、气缸72以及打击体73，该头部71用于适当地引导空气流，该打击体73适于在所述气缸72的内腔722内滑动。运动机构包括弹性元件74，比如螺旋弹簧。

所述弹性元件74适于在运动机构7上施加力，使得所述运动机构7根据压缩空气的运动保持在缩回位置与工作位置中的任一者中，如由本领域普通技术人员所公知的。所述冲击器或打击器6连接至所述气缸72的第一端部。在所述连接位置处，设置有至少一个衬套64。所述气缸72穿过包括在封闭元件62中的孔622。当所述气缸72沿着所述轴线“Z”移动以在缩回位置与工作位置之间切换时，所述气缸72在所述孔722中滑动。所述孔622的形状设置成使得孔622防止了当锤2在操作时的气缸相对于气缸72的所述轴线“Z”的任何不合需要的倾斜。

位于所述气缸72的第二端部处的所述头部71适于将空气的一部分引导到气缸72的内腔722中，以使得所述打击体73运动。打击体73在气缸72内的运动产生了气缸72的振动运动。如本领域技术人员公知的，所述振动运动被传递至冲击器或打击器6。

随着引导至套壳3的内室32中的、用于使运动机构7移动的空气借助于出口回路5排气，所述空气通过包括在所述出口回路5中的出口开口51而从套壳3的内室32排出。

已经进入气缸72的内腔722的空气通过形成在所述气缸72中的排气通孔724从所述内腔722排出。

由于运动机构7对于本领域技术人员而言是公知的，所以在文中没有进一步描述运动机构7。

在优选的实施方式中，所述衬套64由两个可组装的半壳部构成，例如在图2A中所示的。而且，所述衬套由聚酯纤维橡胶材料例如弹性片(adiprene)制成。

在一种示例性但非限制性的实施方式中，锤2自身包括用于测量运动回路7的振动频率的测量回路8。

对构造进行更详细地描述，所述套壳3被制成为一个单件，该单件优选地包括所述连接凸缘36。所述套壳通过使用模铸或冷铸工艺而制成。

如上文提到的，在根据本发明的锤2中，套壳3由铝合金制成。

所述铝合金的比重高于或等于2.60kg/dm³(千克每立方分米)。所述铝合金的比重还低于或等于2.85kg/dm³。

根据本发明的合金的这种独特的比重范围远低于铸铁的特有的比重7kg/dm³的近似值，铸铁是在现有技术中使用的用于制造所述套壳的材料。该合金使得减轻了锤2的总重量的大约三分之二。

所述合金具有至少83％的重量百分比的铝。

所述合金具有低于98％的重量百分比的铝。

概括而言，合金的比重包括在介于2.64kg/dm³与2.86kg/dm³之间，优选地介于2.65kg/dm³与2.85kg/dm³之间。并且，铝的重量百分比包括在介于83％与98％之间，优选地在91％与96％之间。

优选地，合金包括至少一种碱土化学元素，例如镁。

另外，合金优选地包括半导体化学元素，例如硅。

在优选的实施方式中，在用于制成根据本发明的套壳3的铝合金中，硅被用作半导体材料并且镁被用作碱土元素。

合金包括铝、硅和镁。

在一种可能的实施方式中，合金的重量百分比如下：

·铝 91.2％-95.8％

·硅 4％-8％

·镁 0.2％-0.8％。

概括而言，在铝合金的示例性实施方式中，硅的百分比包括在介于4％与8％之间，并且镁的百分比包括在介于0.2％与0.8％之间。

用于制成根据本发明的套壳3的铝合金可以包括与硅或镁相结合或代替硅或镁的一种或更多种金属元素，例如铜、锰、钛和锌。

在合金的一种可能的实施方式中能够使用的每种金属的重量的一些可能的百分比如下：

各种组分的百分比可以根据诸如待获得的比重之类的物理特性而变化。通过非限制性的示例，硅含量的减少将减小合金的比重。相反，向合金添加金属将增大合金的比重。

此外，硅提高了合金的铸造性能并且减小了合金的膨胀系数。锰提高了合金的机械强度和抗腐蚀性。

在优选的但非限制性的实施方式中，合金包括铝、硅、镁和钛，这些组分相对于合金的重量的重量百分比如下：

·介于91.87％与93.1％之间的铝；

·介于6.5％与7.5％之间的硅；

·介于0.3％与0.45％之间的镁；

·介于0.1％与0.18％之间的钛。

因此获得的合金的比重是2.66kg/dm³。

在替代性的实施方式中，百分比包括在介于0.1％与1.5％之间、优选地介于1％与1.5％之间的铜被添加。

出于本发明的目的，应该考虑的是，包含在合金中除了铁和钛之外的总体杂质包括在介于0.03％与0.2％之间、优选地为0.1％。

在替代性的实施方式中，百分比介于0.1％与0.1％之间、优选地介于0.3％与0.75％之间的锰被添加。

在替代性的实施方式中，百分比介于0.1％与10％之间、优选地不大于0.75％的锌被添加。

根据本发明的另一替代性的实施方式，铝合金包括铝、铜、镁、硅，这些组分相对于合金的重量的重量百分比如下：

·介于92.35％与94.1％之间的铝；

·介于4.5％与5.5％之间的硅；

·介于0.4％与0.65％之间的镁；

·介于1％与1.5％之间的铜。

合金的这种实施方式具有2.71kg/dm³的比重。

根据本发明的另一替代性的实施方式，铝合金包括铝、铜、镁、硅，这些组分相对于合金的重量的重量百分比如下：

·介于91.62％与92.9％之间的铝；

·介于6.5％与7.5％之间的硅；

·介于0.5％与0.7％之间的镁；

·介于0.1％与0.18％之间的钛。

合金的这种实施方式具有2.66kg/dm³的比重。

根据本发明的另一替代性的实施方式，铝合金包括铝、镁、硅和锰，这些组分相对于合金的重量的重量百分比如下：

·介于92.95％与94.65％之间的铝；

·介于4.2％与5.5％之间的硅；

·介于0.6％与0.8％之间的镁；

·介于0.55％与0.75％之间的锰。

合金的这种实施方式具有2.65kg/dm³的比重。

根据本发明的铝合金还具有如下机械性能：

单元断裂载荷，该单元断裂载荷包括在介于170N/mm²与350N/mm²之间，优选地介于180N/mm²与340N/mm²之间，更优选地介于180N/mm²与340N/mm²之间；

屈服载荷，该屈服载荷包括在介于90N/mm²与350N/mm²之间，优选地介于220N/mm²与280N/mm²之间；

根据UNI规格的应变，该应变包括在2.5％与12％之间、优选地介于4％与9％之间；

通过球形压头确定的布氏硬度，该布氏硬度包括在HB＝50与HB＝140之间，优选地介于HB＝80与HB＝100之间。

如本领域的技术人员所公知的，上文提到的机械特性会根据合金制造过程而变化，特别地根据铸件的物理状态、以及铸件所经受的老化处理和硬化处理而变化，该铸件可以是砂型或冷硬铸件。

根据本发明的铝合金的凝固和融化范围为550摄氏度至640摄氏度，优选地范围为550摄氏度至625摄氏度。

如上文提到的所述套壳3包括入口回路4和出口回路5。

入口回路4包括入口连接器41，该入口连接器41允许将锤2连接至压缩空气回路。

所述入口连接器41位于锤2的与冲击器或打击器6所处的端部相反的第二端部处，并且位于套壳3的与冲击器或打击器6所处的端部相反的第二端部处。

所述出口回路5包括用于将锤2连接至空气回收回路的出口连接器54。

在根据本发明的锤2的优选的但非限制性的实施方式中，所述出口连接器54在锤2的第二端部处邻近于入口连接器41定位。

出口回路5包括：形成在气缸3中的出口开口51以及排出管道52，当运动机构7启动时，空气通过出口开口51排出，该排出管道52从所述出口开口51向上延伸到锤2的所述第二端部、特别地延伸到套壳3的第二端部。所述出口开口51和排出管道52形成在套壳3自身中，特别地形成在套壳3的对内室32进行限定的边缘中。特别地，所述排出管道52以难以接近的方式结合到套壳3中。

优选地，所述排出管道52定形为关于与排出管道52的纵向延伸部垂直的平面至少部分地环绕套壳3的内室32，因此，该排出管道52用作用于套壳3的冷却回路并且/或用作设置在套壳3的所述内室32中的运动机构7的冷却回路。

在一种可能的实施方式中，所述排出管道52的截面定形为像是圆形冠状形状的一部分。所述排出管道52的形状的一个实施方式示出在图4A至图4D中。

在一种示例性实施方式(未示出)中，所述排出管道可以具有圆形截面，因此，该排出管道仅用作排出管道，然而，该排出管道仍然集成在套壳3中。

优选地，出口回路5包括第一室510，该第一室510用于通过将出口开口51与排出管道52结合在一起而将出口开口51布置成与排出管道52流体连通。所述第一室510可以是邻近于出口开口51形成的封闭的室或凹部，使得所述第一室510将所述出口开口51连接至所述排出管道52。在一种示例性且非限制性的实施方式中，所述第一室是适于将出口开口连接至所述排出管道的渐缩式管道部分。

出口回路5还包括排出室53，该排出室53用于将排出管道52与出口连接器54流体连通。所述排出室允许将所述排出管道52连接至出口连接器54。在优选的实施方式中，所述排出室具有至少一个圆形部分，所述至少一个圆形部分允许例如借助于带螺纹件将出口连接器紧固至出口回路5。在一种示例性但非限制性的实施方式中，所述排出室53是将所述排出管道连接至出口连接器54的渐缩式管道部分。

所述出口连接器54优选地是独立元件，该独立元件例如借助于带螺纹件连接至形成于套壳3中的孔。

图2B示出了运动机构7的一种示例性实施方式，其中，本领域的普通技术人员能够直观地看出被压缩的空气流动，被压缩的空气通过入口回路而进入以便使锤2移动并且通过所述出口回路5排出。

如能够清晰地观察到的，供给到入口连接器41中的压缩空气进入进气室42。所述进气室具有可变体积，该可变体积取决于运动机构7在套壳3的内室32内在缩回位置与工作位置之间的运动。

当压缩空气进入所述进气室42时，压缩空气在运动机构7上施加推力，从而将运动机构7从缩回位置朝向工作位置切换。

所述压缩空气通过包括在所述头部71中的进气管道而被引入到气缸72的内室722中，从而使得打击体在气缸72内振荡，如本领域的普通技术人员公知的。

运动机构7的振荡并且特别地打击体73的振荡致使空气被朝向出口回路5引导。

特别地，存在允许压缩空气从套壳3的内室32排出的出口开口51。

由出口开口51导引的空气被带动通过排出管道朝向空气回收回路。

在出口连接器与排出管道52之间存在所述排出室53，出口连接器允许将锤连接至空气回收回路(未示出)。

如上文提到的，在优选的但非限制性的实施方式中，根据本发明的锤2包括用于测量运动机构7的振动频率的测量回路8。

所述测量回路8包括用于测量运动回路7的振动频率的至少一个传感器。

在一个可能的实施方式中，所述测量回路8适于测量套壳3的内室32内部的压力。

在优选的实施方式中，所述测量回路8适于检测打击体73在气缸72中的滑动运动。这种测量能够借助于位置传感器或滑动传感器直接地进行。这种测量还能够借助于能够检测由打击体73在气缸72中的运动引起的压力变化的传感器来间接地进行。优选的实施方式采用伸长式传感器，该伸长式传感器能够检测由根据打击体73在气缸72中的滑动运动引发的交替空气流导致的电导体的变形。例如在意大利专利申请RN2005A000024中描述了所述测量回路8和用于获取测量数据的方法的一种可能的实施方式。

所述测量回路8包括处理电路(未示出)和供给线路82，该处理电路封装在保护壳84中，用于接收由所述至少一个传感器传递的电信号，该供给线路82用于传导来自所述测量回路8的电信号并且/或将电信号传导至所述测量回路8。

所述供给线路82允许所述测量回路8连接至外部控制回路(未示出)，通信线能够将所获得的数据传递至外部控制回路。

根据本发明的锤包括通道37，通道37形成在套壳3中并且通向锤2的第二端部——特别地通向所述套壳3的第二端部——并且在入口连接器41的附近。

所述供给线路82能够布置在所述通道37中，以用于保持锤的整个连接部在锤的第二端部处对中。所述通道37优选地以难以接近的方式结合到对套壳3的内室进行限定的壁中。

在附图中所示的实施方式中，根据本发明的锤2的套壳3包括形成在套壳3自身的外表面中的壳体35，壳体35的外轮廓对测量回路8进行封装，特别地对保护壳84进行封装。

所述壳体35的形状与外部保护壳84的形状互补，使得外部保护壳84能够容纳在壳体35中。

所述壳体35中具有至少一个紧固部，该紧固部允许将测量回路8紧固至锤2，特别地允许将测量回路8紧固至套壳3。

测量回路8以及特别地外部保护壳84借助于诸如螺钉或螺栓之类的紧固件被紧固至锤。

所述壳体35形成在气缸3中如下部分中：连接凸缘36从该部分延伸。

甚至更优选地，所述壳体35形成在连接凸缘36的起始平坦部分处，在该起始平坦部分处，连接凸缘36开始从套壳3的轮廓突出，如例如在图1A、图1B、图2A、图3和图4B中能够观察到的。

优选地，通道37从所述壳体35开始，用于测量回路8的供给线路82能够布设在通道37内。

此外，在所述壳体35处，套壳3包括测量管道34，通过测量管道34，测量回路8能够进行测量以确定运动机构7的振动频率。

所述管道34使外部环境与套壳3的内室32通信。测量回路8的所述传感器设置在所述测量管道34附近。

在优选的实施方式中，所述传感器定位在所述测量管道34上、更优选地定位在通道34与所述壳体35分离的位置处。

特别地，所述传感器设置在对处理电路进行封装的保护壳84的底部面上，由打击体73在气缸72中的振荡产生的空气射流通过适当的孔口能够作用在传感器上。

所述壳体的形状与测量回路8的所述保护壳84互补。

在优选的实施方式中，所述壳体35具有平行六面体形状，所述壳体35特别地适于接纳测量回路8的也具有平行六面体轮廓的保护壳84。

所述壳体35适于封围测量回路8的保护壳84的至少五个面。

在优选的但非限制性的实施方式中，所述套壳3具有呈长菱形截面的大致筒形形状，如例如在图4A至图4D中能够观察到的。

上文描述的特别的铝合金对套壳3的整个结构提供了更好的应力耐受度以及针对不合需要的振动的更好的阻尼特性。

由于气动连接件和电连接件均位于锤的后部中、在锤的第二端部处、特别地在套壳3的第二端部处，根据本发明的锤提供了良好的操作特性。

由于供给线路82——例如电缆——能够借助于连接器连接至延伸线缆，测量回路能够被安装于根据本发明的锤2以及从锤2快速地移除。

此外，空气出口回路5已经设计成用于确保对内部部件的更好的冷却，特别地确保对运动机构7的更好的冷却。

本发明的一种特别重要的方面涉及测量回路8以及特别地传感器，优选地伸长式传感器，该伸长式传感器用于检测锤2的操作频率，特别地检测打击体的振动频率。在根据本发明的锤2中，所述测量回路8设置在合适的壳体中以保护测量回路不受冲击并且阻止测量回路8掉落。

所述连接凸缘36包括多个孔361，诸如凹头螺钉之类的紧固件能够插入通过多个孔361以用于以可移除的方式将锤紧固至除芯机。

所述连接凸缘36包括分隔元件362，该分隔元件362用于分隔紧固区域。这种分隔元件362还定形成能够抵接诸如符合ISO标准的螺钉和螺栓之类的紧固件的头部。

由于根据本发明的锤或振动器2针对所涉及的应力具体设计和分析的结构和材料，该锤或振动器2是非常有效且坚固的。

附图标记

除芯振动器或锤 2

套壳 3

内室 32

测量管道 34

壳体(传感器) 35

连接凸缘 36

连接孔 361

分隔元件 362

通道(传感器线缆) 37

入口回路 4

入口连接器 41

进气室 42

出口回路 5

出口开口 51

第一室 510

排出管道 52

排出室 53

出口连接器 54

冲击器或打击器 6

封闭元件 62

孔 622

衬套 64

运动机构 7

头部 71

气缸 72

内腔 722

排气孔 724

弹性元件 74

打击体 73

测量回路 8

供给线路 82

保护壳 84