本发明的一个方面涉及具有自动夹紧机构的模具砂箱组件，以在自动 成型机的模具砂箱组件中夹紧模板。装置包括：上砂箱；下砂箱；和模板， 所属模板适宜于在上砂箱和下砂箱之间定位(其上具有模型以在砂型中产 生空腔)。所述装置进一步包括至少一个自动夹紧机构(优选地在对侧有 两个或更多个自动夹紧机构以平衡)用于把模板夹紧至上砂箱和下砂箱至 少之一。自动夹紧机构包括驱动夹紧件的执行器。所述执行器安装至上和 下砂箱之一上，并具有释放位置和夹紧位置。所述夹紧件在夹紧位置夹紧 模板并允许在释放位置释放模板。
本发明也把任何专利的自动模型手动装置一并作为参考，并结合其他 这种自动成型手动装置。
本发明的另一方面涉及用于将两个或多个主体夹在一起的新颖的夹 紧装置。此装置包括第一夹紧支座(first clamp abutment)和沿轴延伸并 通过第一夹紧支座的杆。所述杆包括提供第二夹紧支座的夹紧头。第一和 第二夹紧支座在夹紧位置彼此接合。第一和第二夹紧支座在释放位置沿轴 分离并有角度地放置。组合旋转和线性执行器有效地促进在夹紧支座之间 相对线性转换和旋转以在被夹紧和释放位置之间移动。
当根据附图通过详细的说明，本发明的其他方面、目的和优势将更明 显。

图1是根据本发明第一实施例的包括自动夹紧机构的模具砂箱组件 的等角视图，在模箱组件中，夹紧装置把模板在上砂箱和下砂箱之间固定。
图2是图1所示的模具砂箱组件和自动夹紧机构的侧面图(以部分截 面图显示)；
图3是图2的部分切除的横截面。
图4是自动夹紧机构和相关部件的解剖透视组件视图；
图5是自动夹紧机构的开槽衬套的末端视图；
图6是图5所示的开槽衬套的横截面；
图7-10是自动夹紧机构的夹紧杆的侧、顶、底视图；
图11和12是分别在夹紧和释放位置所示的自动夹紧机构的横截面；
图11a和12a分别是在夹紧和释放位置的图11和12所示的的夹紧装 置的部分放大俯视图。
图13是包含根据第一实施例去除细节以更好地说明本发明的自动模 板成型机的部分示意说明图；
图14是根据本发明的第二实施例包含自动夹紧机构的模具砂箱组件 的侧视图，其中夹紧装置可释放地把模板固定至下砂箱。
图15和16是图14的一部分的放大截面图，分别通过所示夹紧和释 放位置的不同的位置，更好地说明图14所示的夹紧装置之一；
图15a和16a是分别在夹紧和释放位置处的夹紧装置的顶视放大试 图。
图17是说明在第二实施例中夹紧装置的流体执行器怎样被调节的示 意图。
图18是包括第一实施例的调节的模板成型装置的部分示意图。
虽然本发明将根据一定的优选的实施例被说明，但是并不是仅限于这 些实施例。相反，在被发明所附的权利要求所确定的精神和范围内，包含 所有可选择的方法、修改和等同物。

参照图1-13，本发明的第一实施例作为安装在下砂箱组件的夹紧机构 10被说明，所述夹紧机构10用于可释放地把下砂箱12和上砂箱14固定 在一起，进而夹紧模板16。模板16携带模型，所述模型被设计以在上砂 箱和下砂箱内制成空腔，然后填充熔融金属并被冷却以制成铸造金属。
夹紧机构10特别适于在美国专利6622722中所示和图13所述的自动 成型制造机中依次固定和释放上砂箱14和下砂箱12。如图13所示，夹 紧机构10代替砂箱组件上的螺母和螺杆，并且能够消除自动螺丝起子并 在装置框架上定位执行器。然而，可以理解，夹紧机构10可具有除了图 13和其它附图所示的以外的其它应用。
参照图2-3和图11-12，自动夹紧机构10包括执行器，所述执行器图 在优选实施例所示可采取组合旋转和线性液压缸18的形式。液压缸18在 图11-12所示的释放和夹紧位置之间驱动通常以20表示的夹紧组件(包 括对面的夹紧支座)。液压缸18包括圆筒22、在圆筒22种线性可滑动和 旋转的活塞24、和从圆筒22的一个末端突出的密封轴26。活塞24把圆 筒22的中空内部分成上流体室28和下流体室30。安装进入上流体室28 和下流体室30的管接头32、43使流体连通进入或从圆筒22出来以提供 液压调节。
优选实施例的执行器提供线性和旋转移动。如图4、11-12所示，液 压缸18包括在圆筒22和活塞24的上凸轮段部分36之间的凸轮机构。凸 轮机构可包括：凹槽形凸轮轨道38，所述凸轮轨道38制入活塞24的上 段部分36；和执行突出部分40，所述执行突出部分40制在上管接头32 的末端，所述管接头32被接入凸轮轨道38。凹槽形凸轮轨道38足够深， 从而还作为流体通道以在上管接头32和上室28之间提供流体相通。在由 相对的室28、30的可选择的增压所产生的压力差响应活塞的线性运动过 程中，执行突出部分40与凸轮轨道38接合，并自动引起在预定角位置之 间活塞的逐渐旋转。凸轮轨道38的上和下段可偏移90度，如图所示，这 依次引起在充分延伸的和充分缩回位置之间90度旋转，所述充分延伸的 和充分缩回位置相应于释放和夹紧位置。
安装托架42把液压缸18安装在下砂箱12。安装托架42被固定至下 砂箱12并把液压缸18固定在垂直位向上，从而调节轴26垂直向上突出。 安装托架42也水平地分离液压缸18和夹紧组件20，从而为模板16提供 足够的间隙以定位在适当的位置。模板可被固定至垫板44上。垫板44具 有大的中心开口以允许模板16的板形充分地暴露在砂箱组件的内部。垫 板44也包括一个通孔，圆柱体18的轴26通过此通孔穿过。
在本实施例中，夹紧组件20包括：夹紧杆48，所述夹紧杆48安装 至圆柱杆或轴26上(所述轴26组合形成延伸杆)；和开槽衬套50，所述 开槽衬套50通过上安装托架52安装至上砂箱14。夹紧杆48或者是如图 所示的管套形的元件，通过肩带54固定至轴26上，或者是制有圆柱轴 26的整体形式。夹紧杆48在界面处楔入轴26中以防止他们之间的相对 旋转。这为夹紧杆48提供了预定角取向，所述夹紧杆48依赖液压缸18 的位置。
夹紧杆46包括夹紧头56，所述夹紧头56提供向外突出的肩部58。 肩部58提供夹紧支座以向开槽衬套50夹紧。肩部在调节轴周围有角度地 分离并以间隙60分离。倒角面62、64设在夹紧头56的前和后侧面。当 接合时，倒角面62、64倾向居中并沿调节轴保持夹紧杆和头56的轴向对 中，以更好地确保理想的正确释放和夹紧。
开槽衬套50能压配合和/或固定(例如，用预定的螺杆)在上安装托 架52内制成的埋头孔中。开槽衬套50包括带有一对相对平坦壁和一对相 对的部分圆形壁狭缝开口66。夹紧头56的肩部结构具有适于狭缝开口60 的构造，从而夹紧头56能够通过狭缝开口线性地滑动，从而以与图12所 示的释放位置以适当的角取向释放。夹紧杆46具有适于中心开口66的相 对平坦壁之间的距离的直径，从而夹紧杆46能在衬套50内线性地滑动和 旋转。开槽衬套50也包括肩部68，所述肩部68提供反夹紧支座以与由 夹紧头56所提供的肩部58配合。
液压缸18相对开槽衬套50在夹紧和释放位置之间线性地驱动夹紧头 56，如图11和12。当在图12所示的释放或延伸位置时，开槽衬套的肩 部68和夹紧头56的肩部58沿轴轴向分离，而且也也彼此相对90度旋转， 从而上砂箱14和下砂箱12可垂直地被拖出以分解模具砂箱组件。释放或 延伸位置松开模板16并允许模板16适当地转换。
在模具砂箱拆卸过程中，夹紧头56和开槽衬套50的相对肩部68、 58有角度地偏移，从而夹紧头56光滑地滑动通过开槽衬套。优选地设置 导销72用于引导拆卸。导销72相对液压缸18和夹紧杆46平行地安装至 下安装托架42上。每个导销72可滑动地与导向衬套72接合，所述导向 衬套72相对开槽衬套50平行地安装在下砂箱托架52上。导销72具有一 个削面，更具体地是锥形端部以在线性移动过程中自动对准。在夹紧头 56上的倒角62、64也提供对准作用，如在开槽衬套50上的倒角74。
当模具砂箱垂直地与在下和上砂箱12、14之间成锥形的模板16装配 时，模板16能通过把液压缸18向图11所示的夹紧的位置拉回而在它们 之间被稳定地夹住。从延伸位置至缩回位置移动的液压缸18把旋转夹紧 头48旋转90度，从而开槽衬套的肩部68和夹紧头56的肩部58彼此对 准。此外，移动的末端引起在开槽衬套的肩部和夹紧头56的肩部58之间 的夹紧接合。倒角74、64帮助确保在夹紧接合过程中适当的对中和对准。
如图13所示，夹紧砂箱组件已被包含于自动模板成型机80。在这种 成型机80中，一个或更多模具砂箱组件(包括上和下砂箱12、14)在砂 填充位置和模具砂箱的组装/拆卸和成型释放位置88之间的转盘84上进 行循环旋转，如美国专利6622722进一步的详细说明。由于转盘84在相 反的方向上向后和向前旋转(对于一个方向)，所以通向液压缸18的液压 衬套(未出示)被转盘84携带并沿下砂箱12移动。
本发明的另一个实施例如图14-17所示。在本实施例中，一个和优选 的多个夹紧机构110被安装至下砂箱112以夹紧其上的模板116，上砂箱 114然后能被组装以完成砂箱的组装。在本实施例中，不象以前的实施例， 当砂模被顺序地用相同的模板制成时，夹紧机构110不能运行，但是，相 反当希望用不同的模板更换此模板时(例如在不同工作之间转换)，夹紧 机构110是可运行的。因此此夹紧机构110提供快速的模板转换特性并消 除了大量的手工劳动及与转换模板相关的停工期。
本实施例的夹紧机构110也可包括混合旋转和线性执行器118，所述 执行器118可与第一实施例的液压缸18相同或相似。执行器118具有如 图16所示的延伸位置和图15所示的缩回位置，其线性移位和角度移位 90度。夹紧机构110也包括固定至执行器118的轴122的夹紧头120。夹 紧头120提供凸缘支座124，所述凸缘支座124向外突出并提供肩部以接 合模板116。凸缘支座124不在夹紧头120周围延伸，而是相对执行器轴 122具有预定角取向，从而提供如图15所示的夹紧位置和图16所示的释 放位置。为了容纳夹紧头120，上砂箱114包括余隙空间126以提供间隙 并防止当夹紧机构110在缩回位置(优选地也在延伸位置)时被干扰。
为了在下砂箱112上安装模板116，下砂箱112垂直地定位，从而提 供水平平坦的上表面128(或可选择地水平取向从而上表面128位于垂直 面)。在垂直定位的位置，夹紧执行器118处于延伸的位置，从而夹紧头 120的凸缘支座124面向侧面或远离下砂箱112的中心如图16和16a所 示。通过夹紧头120的旋转，间隙空间设在不同夹紧机构110的夹紧头 120之间，以垂直地把模板116调整在下砂箱112的上表面128上。
优选地提供定位元件用于在上表面128上导向、定位和对中模板116， 例如一个或更多导销130和相应的衬套132。导销130优选地安装至下砂 箱112的主体上并向上垂直地突出，在上表面128的上面提供锥形的尖端。 当执行器被延伸时导销130也优选地在夹紧头120上面突出，从而在将模 板116放置在下砂箱112上的过程中，模板116典型地不与夹紧机构110 接触或干扰。相应的出砂孔134或这种出砂元件设在上砂箱114上，从而 当下砂箱112和上砂箱114被组装时，导销通过(clear)上砂箱114。
在模板116放置的过程中，相应的衬套132被安装在模板116内制成 的孔中并且可滑动地接收在销130上。衬套132的内径设有与在或接近上 表面128出的导销130外径非常相近的内径，从而在下砂箱112上使模板 116设有适当的位置和中心。
一旦模板116定位在下砂箱112上，夹紧机构110能够被驱动至图15 所示的缩回夹紧位置。执行器118的缩回运动旋转并线性驱动每个夹紧头 120的凸缘支座124使其在模板的上表面上或与其接合(所述上表面设有 共同运转的夹紧支座)。这把模板116固定至下砂箱112上。当需要去除 模板116时，上面的步骤以相反的顺序进行。具体地，夹紧机构110的执 行器118被调节至延伸或释放位置以释放模板116。然后模板116能被垂 直地从下砂箱112卸下(lift off)。
流动示意图如图17，示意地说明夹紧机构110的执行器118的执行。 接合电磁阀136流体地连接至每个执行器118的上室。每个电磁阀136、 138可操作地把它们各自的室也连接至排出槽/污水槽(或在空气情况下的 排气口)和高压流体源(例如液压泵或压力罐上)。如果为了保持夹紧机 构110在压力损失或其他失效下仍在夹紧位置，弹簧(未出示)也可放置 在每个执行器118的上室内。
第二个实施例的夹紧机构110特别应用于Hunter HMP et seq.模型成 型装置140，其部分示意说明如图18。可附加参照美国专利5022512、 484028和4890664。应该指出，夹紧机构10的第一实施例能够用于把模 板夹紧至下砂箱，其中，开槽衬套可直接安装至模板。
此处所有被引述的参考文献，包括专利出版物、专利应用和专利，无 论每一个参考文献是单独并具体地被说明还是作为整体提出，这里一并作 为参考。
在说明本发明的上下文中的(特别是在下面的权利要求书中)术语“一 个”和“所述”及其他相似的附图标记的使用旨在覆盖单数和复数，除非 其它说明或明显的上下文矛盾。术语“包括”、“具有”“含有”和“包含” 是为了说明广泛的术语(例如，意思是“包括，但不限于)除非另有说明。 这儿的数值范围叙述仅为了作为简单的方法说明在范围内的每个分离的 数值，除非有特别的说明，虽然每个分离的数值单独被引述，但也是整个 说明书的一部分。这所有说明的方法可以以任何适宜的顺序除非有特别的 说明或上下文有矛盾。此处任何实例或说明的语言(例如，“如”)的使用 仅旨在更好地说明本发明并不是限制本发明的范围，除非声明。在本说明 书中的语言不应解释为说明了任何没有声明的元件作为本发明实施的必 要元件。
这说明了本发明的优选实施例，包括发明人所知道的实施本发明的最 好的模式。对于本领域普通技术人员在阅读前述说明过程中，这些优选实 施例的多种变化是明显的。发明人期望本领域普通技术人员正确使用这些 变化，发明人旨在更多方式实施本发明而不仅仅以这具体说明的方式。因 此，本发明包括所有修改和在权利要求书中实用法律所允许的引述的所有 主题等价物。而且，在任何可能的变化中的上述元件的任何组合也包含于 本发明，除非特别声名或上下文有明显的矛盾。