砂箱锁紧及负压对接设备以及系统的制作方法

1.本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及砂箱锁紧及负压对接设备和系统。


背景技术：

2.铸造，作为一门基础工业技术，在制造业发挥着不可替代的核心基础作用。从航天、航空、船舶、核电、水电、汽车、轨道交通到人们日常生活都离不开铸造工业的支持。
3.对于任何铸造方式(例如v法铸造)来讲，锁箱和负压都是必不可少的环节。现阶段铸造生产所采用的砂箱的锁紧操作及砂箱的负压对接切换操作彼此独立且都采用人工方式进行。其中，在锁箱过程中，人工锁箱的力量分布不均衡且耗时较长，使型砂发生形变，导致工作效率不高；使用人工进行负压对接操作，也会增加工作时长，导致工作效率低的问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供砂箱锁紧及负压对接设备，用以克服现有技术中采用人工锁紧和负压切换导致的工作效率低的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种砂箱锁紧及负压对接设备，包括：砂箱本体，包括上砂箱和下砂箱，上砂箱和下砂箱相互配合；负压箱把单元，其设置在所述砂箱本体上，用以配合机械手向砂箱本体提供负压；夹紧机构，其设置在所述砂箱本体上，用以对上砂箱和下砂箱进行锁紧。
6.进一步地，所述负压箱把单元包括负压固定箱把和负压旋转箱把；其中，所述负压固定箱把设置在所述上砂箱上，所述负压旋转箱把设置在所述下砂箱上，所述负压固定箱把和负压旋转箱把的底部均设置有与机械手的负压对接口进行对接的对接口，且所述负压固定箱把和负压旋转箱把的内部均设置有连通到砂箱本体内部的通道，对接口和通道彼此连通。
7.进一步地，所述夹紧机构包括上滑轨、下滑轨、斜楔装置、锁紧装置和可伸缩装置，其中，所述上滑轨设置在上砂箱的下部，所述下滑轨设置在下砂箱的上部，斜楔装置能够沿上滑轨和下滑轨移动，锁紧装置安装在砂箱本体用于与斜楔装置契合，可伸缩装置的一端安装在砂箱本体上，另一端连接至斜楔装置。
8.进一步地，所述斜楔装置包括第一斜楔件和第二斜楔件，所述第一斜楔件和第二斜楔件均呈u形，且第一斜楔件和第二斜楔件的上支腿卡合在上滑轨上，第一斜楔件和第二斜楔件的下支腿卡合在下滑轨上。
9.进一步地，所述锁紧装置包括第一锁紧件和第二锁紧件，其分别固定在上砂箱和下砂箱二者上，用以分别与第一斜楔装置和第二斜楔装置配合。
10.进一步地，所述可伸缩装置包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的一端固定在上滑轨或下滑轨上，另一端固定在第一斜楔件上，所述第二弹簧的一端固定在上滑轨或下滑轨上，另一端固定在第二斜楔件上。
11.进一步地，所述上砂箱上还设有从上砂箱的上部延伸到上砂箱的下部的引导装置，其用以将液压油缸引导到指定位置。
12.进一步地，还包括定位件，其包括位于上砂箱和下砂箱中的一者上的圆销座，以及位于上砂箱和下砂箱中的另一者上的销孔。
13.本发明还提供一种砂箱锁紧及负压对接系统，包括：根据前述的砂箱锁紧及负压对接设备、抽气设备以及驱动设备，其中，抽气设备包括负压箱和机械手，机械手包括柔性连接杆和吊臂，柔性连接杆从负压箱伸出，使得吊臂能够与负压箱把单元对接，吊臂上具有负压对接口和连接负压对接口与吊臂的弹簧，其中，驱动设备包括液压油缸，其连接至负压箱并能够相对于负压箱做上下移动，液压油缸包括能够从其两端伸缩的伸缩气缸。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明采用的砂箱箱把为负压式箱把，能够有效避免在翻箱时或起箱时人工对接负压的时间过长。
15.进一步地，本发明采用的夹紧机构，能够有效避免锁箱时因人工锁箱力量不均衡导致砂箱内部的型砂发生形变。
16.进一步地，本发明通过采用液压油缸配合斜楔装置进行紧锁的方式实现了锁紧度可调性，能够有效避免在自锁紧时因液压油缸的推力过大导致砂箱无法进行起箱作业。
17.进一步地，本发明通过在砂箱本体上设置相互配合的定位件，能够有效地避免上砂箱和下砂箱因无法快速准确地进行长度方向上的定位而导致合箱时间过长的问题。
18.进一步地，斜楔装置固定有可伸缩装置的一端，可伸缩装置的另一端设置在砂箱本体上，用以开箱时拉动斜楔装置使其归位。
19.进一步地，当翻箱时或起箱时，机械手下降到与负压旋转箱把的位置或与负压旋转箱把的位置对应的位置而进行负压对接，从而减少人工负压切换的时间。
附图说明
20.图1为根据本发明一个实施例的砂箱锁紧及负压对接设备的示意图。
21.图2为根据本发明一个实施例的机械手的吊臂与负压旋转箱把相配合的示意图。
22.图3为根据本发明一个实施例的夹紧机构的示意图。
23.图4为根据本发明一个实施例的砂箱锁紧及负压对接系统的示意图。
24.图5为根据本发明一个实施例的机械手的示意图。
具体实施方式
25.为使本发明的目的和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非用于限定本发明。
26.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非限制本发明的保护范围。
27.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.请参阅图1，其所示为本发明一个实施例的砂箱锁紧及负压对接设备的示意图。如图所示，砂箱锁紧及负压对接设备100包括砂箱本体、定位件3、负压旋转箱把4、负压固定箱把5和夹紧机构。优选地，砂箱锁紧及负压对接设备100 还包括引导装置7。以下，对上述各个结构进行具体描述。
30.砂箱本体包括下砂箱1和上砂箱2，下砂箱1和上砂箱2能够相互配合，并在外力作用下对接在一起或彼此分开。
31.定位件3位于砂箱本体的一个侧面(从图1所示的方向观看，为左侧)，用来辅助上砂箱2和下砂箱1在长度方向(图1所示的x方向)上的定位。定位件 3的位置不做特殊限制，还可以位于砂箱本体的另一个侧面(从图1所示的方向观看，为右侧)或两个侧面均设置定位件。定位件3包括设置在下砂箱1上的销孔和设置在上砂箱2上的销子(例如圆柱型销子)。当合箱时，上砂箱2上的圆柱型销子可以插入下砂箱1上的销孔中(即，二者重合)，从而实现下砂箱1与上砂箱2在水平方向(图1所示的x方向)上的定位。本领域技术人员可以理解，其他形式或结构的定位件3也是允许的，例如定位件3包括设置在下砂箱1 上的销子和设置在上砂箱2上的销孔等。
32.负压旋转箱把4和负压固定箱把5用于在起箱和翻箱作业时向砂箱本体提供负压。如图1所示，负压旋转箱把4固定在下砂箱1上。优选地，负压旋转箱把4一般呈圆柱状，从下砂箱1的正面突出设置，以便与机械手的吊臂(后述) 对接以获得负压。如图2所示，具体地，负压旋转箱把4的内部具有连通到砂箱本体内部的通道20和与机械手连通的对接口14，通道20和对接口14相互连通，机械手提供的负压可以通过对接口14和通道20进入砂箱本体的内部。一般地，负压旋转箱把4包括2个箱把，其相对于砂箱本体的垂直中线对称地安置在下砂箱1的正面。
33.负压固定箱把5固定在上砂箱2上。优选地，负压固定箱把5一般呈圆柱状，从上砂箱2的正面突出设置，以便与机械手的吊臂对接以获得负压。具体地，负压固定箱把5的内部也具有与负压旋转箱把4的通道20和对接口14类似的通道和对接口，用于向砂箱本体内部提供负压，在此不做赘述和图示。一般地，负压固定箱把5包括2个箱把，其相对于砂箱本体的垂直中线对称地安置在上砂箱2的正面。翻箱时，机械手吊臂上的负压对接口对接负压旋转箱把4的对接口 14；而起箱时，机械手吊臂上的负压对接口对接负压固定箱把5的对应对接口。
34.如图1所示，负压旋转箱把4的2个箱把和负压固定箱把5的2个箱把分别在垂直方向(图1所示的y方向)上对齐，以在与机械手的吊臂连接时免于额外地调整机械手吊臂之间的距离。
35.夹紧机构包括上滑轨6、下滑轨9、斜楔装置8、锁紧装置12和可伸缩装置 13。以下结合图3进一步详细地描述夹紧机构的细节。
36.上滑轨6设置在上砂箱2的下部，下滑轨9设置在下砂箱1的上部，上滑轨 6与下滑轨9相互平行地设置，以使得后述的斜楔装置8能够被安装到上滑轨6 与下滑轨9上并沿二
者水平移动(图1所示的x方向)。在设置后述的引导装置 7的情况下，上滑轨6可以被设置为包括第一上滑轨61和第二上滑轨62，从图 1的方向观看，第一上滑轨61设置在砂箱本体的左侧，第二上滑轨62设置在砂箱本体的右侧，且两者相对于砂箱本体的垂直中线对称。类似地，下滑轨9可以被设置为包括第一下滑轨91和第二下滑轨92，从图1的方向观看，第一下滑轨 91设置在砂箱本体的左侧，第二下滑轨92设置在砂箱本体的右侧，且两者相对于砂箱本体的垂直中线对称。
37.斜楔装置8被设置为能够沿上滑轨6与下滑轨9水平移动。如图3所显示的，斜楔装置8包括第一斜楔件81和第二斜楔件82，从图1的方向观看，第一斜楔件81设置在砂箱本体的左侧，第二斜楔件82设置在砂箱本体的右侧。第一斜楔件81呈u形(如图3的a
‑
a和b
‑
b所最佳显示的)，u形结构的上支腿从第一斜楔件81的上方伸出并可以卡合在上滑轨6上，u形结构的下支腿从第一斜楔件81的下方伸出并可以卡合在下滑轨9上，上支腿与下支腿彼此不接触。第二斜楔件82具有与第一斜楔件81相同的构造，在此不做赘述。
38.锁紧装置12设置在砂箱本体上并位于上滑轨6与下滑轨9的外侧。锁紧装置12固定(例如，焊接)在砂箱本体上(上砂箱2或下砂箱1均可)。锁紧装置12包括第一锁紧件121和第二锁紧件122。从图1的方向观看，第一锁紧件 121设置在砂箱本体的左侧，第二锁紧件122设置在砂箱本体的右侧。如图3所最佳显示的，第一锁紧件121和第二锁紧件122的下表面具有倾斜的角度，这便于第一斜楔件81和第二斜楔件82分别嵌套于第一锁紧件121和第二锁紧件122，以实现锁紧上砂箱2和下砂箱1的目的。
39.可伸缩装置13包括第一伸缩件131和第二伸缩件132，从图1的方向观看，第一伸缩件131设置在砂箱本体的左侧，第二伸缩件132设置在砂箱本体的右侧。第一伸缩件131的右端和第二伸缩件132的左端相对于砂箱本体固定，具体可以固定在砂箱本体、上滑轨或下滑轨上。第一伸缩件131的左端连接至第一斜楔件81，第二伸缩件132的右端连接至第二斜楔件82。优选地，第一伸缩件131 和第二伸缩件132为圆柱拉伸弹簧。
40.返回参见图1，引导装置7设置在上砂箱2上，优选位于上砂箱2的中央位置，且从上砂箱2的顶部延伸到上砂箱2的底部。引导装置7用于引导后述的液压油缸到达指定位置。指定位置是指使得液压油缸到达能够接触到斜楔装置8的位置(例如，与斜楔装置8在水平方向上对齐的位置)，从而能够驱动斜楔装置 8沿着导轨(上滑轨6和下滑轨9)做水平运动。
41.本发明还提供砂箱锁紧及负压对接系统200，其包括前文所述的砂箱锁紧及负压对接设备、抽气设备和驱动设备。
42.以下参照图2、图4和图5详细描述抽气设备的细节。如图2、图4和图5 所示，抽气设备包括负压箱30和机械手40。机械手40包括2条柔性连接杆41、 42和连接在各柔性连接杆末端的吊臂43、44。柔性连接杆41、42例如可以为吊链连接环。吊臂43的末端是旋转轴承45，吊臂44的末端也具有类似的旋转轴承，砂箱箱把插入轴承中即可实现砂箱箱把与吊臂的铰接。吊臂在未与砂箱箱把连接时可自由活动，当进行起箱翻箱作业时，吊臂可方便地与砂箱箱把进行对接；在起箱过程中，砂箱的重力将吊臂拉直。各柔性连接杆的顶部具有连接螺杆(如图5所示的46)，2条柔性连接杆41、42经由连接螺杆均从负压箱30垂直伸出，使得其各自的吊臂43、44可分别与负压旋转箱把4的两个箱把或者负压固定箱把5的两个箱把对接。各吊臂上具有负压对接口50，其通过弹簧60连接到吊臂上。负压箱30可经由柔性连接杆和吊臂对砂箱本体进行抽气，从而实现负压供给由造型小车切换至由砂箱负压箱把提供。
43.以下参照图4详细描述驱动设备的细节。驱动设备包括液压油缸11，其也连接至负压箱30，并可相对于负压箱30做上下移动。液压油缸11包括可从其两端伸缩的伸缩气缸111(又称，活塞杆)。就位后，伸缩气缸111的两端可与斜楔装置8(81、82)对接。
44.本发明所述砂箱锁紧及负压对接系统的合箱操作的具体工作流程为：上砂箱2和下砂箱1合箱后，控制液压油缸11沿引导装置7下降到锁箱位置(即，与斜楔装置8中心线水平位置)，之后液压油缸11的伸缩气缸111被启动，向两侧推动斜楔装置8使之与锁紧装置12契合，从而锁紧砂箱本体。
45.本发明所述砂箱锁紧及负压对接系统的起箱操作的具体工作流程为：控制机械手运动至起箱位置后下行至起箱限位，使得机械手的2条吊臂分别连接到负压固定箱把5的2个箱把，并使得各吊臂上的负压对接口与负压固定箱把5上的负压对接口彼此对接。此过程使得，负压供给由造型小车切换至由负压固定箱把5 提供。之后，垂直升起机械手，则吊臂上的负压对接口可与负压固定箱把5的对接口自动压实契合。液压油缸11沿着引导装置7下降到其两端分别与第一斜楔件和第二斜楔件对接。启动液压油缸11使得其推动第一斜楔件向左侧移动的同时推动第二斜楔件向右侧移动，从而使得第一斜楔件与第一锁紧件彼此锁紧，且第二斜楔件与第二锁紧件彼此锁紧。此过程使得，上砂箱与下砂箱彼此锁紧。
46.本发明所述砂箱锁紧及负压对接系统的翻箱操作的具体工作流程为：控制机械手运动至起箱位置后下行至起箱限位，使得机械手的2条吊臂分别连接到负压旋转箱把4的2个箱把，并使得各吊臂上的负压对接口与负压旋转箱把4上的负压对接口彼此对接。此过程使得，负压供给由造型小车切换至由负压旋转箱把4 提供。之后，垂直升起机械手，则吊臂上的负压对接口可与负压旋转箱把4的对接口自动压实契合。液压油缸11沿着引导装置7下降到其两端分别与第一斜楔件和第二斜楔件对接。启动液压油缸11使得其推动第一斜楔件向左侧移动的同时推动第二斜楔件向右侧移动，从而使得第一斜楔件与第一锁紧件彼此锁紧，且第二斜楔件与第二锁紧件彼此锁紧。此过程使得，上砂箱与下砂箱彼此锁紧。
47.所述砂箱的打箱作业完成后，铸件与型砂脱落，上砂箱与下砂箱之间的间隙变小，使得斜楔装置8与砂箱本体之间的摩擦力也减小。此时，斜楔装置8会在可伸缩装置13的作用下被拉回原位，使得上砂箱与下砂箱之间不再被锁紧。然后，控制液压油缸11通过引导装置7上升脱离砂箱本体。
48.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
49.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。