具有往復(fù)式模具的滾子成型機(jī)器和在柱形坯件上形成圖案的方法
【專利說明】具有往復(fù)式模具的滾子成型機(jī)器和在柱形坯件上形成圖案的方法
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35USC§ 119(e)要求提交于2013年3月21日、標(biāo)題為“具有往復(fù)式模具的滾子成型機(jī)器”的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/803，855的優(yōu)先權(quán)，其整個(gè)內(nèi)容通過引用并入本文，就像其完全在本文指出一樣。
【背景技術(shù)】
[0003]該公開涉及滾子成型、圖案滾壓機(jī)器，其采用對(duì)稱的往復(fù)式模具。本公開進(jìn)一步涉及施加圖案至模具面之間捕獲的其他非支撐坯件的機(jī)構(gòu)。
[0004]利用往復(fù)式對(duì)稱模具在柱形坯件上冷成型螺紋、齒輪齒或者其他圖案，這代表了公知技術(shù)。例子可以見于美國專利N0.387，184,3, 793，866和4，712，410。這種機(jī)器尚未實(shí)現(xiàn)任何顯著長期的商業(yè)成功。一些機(jī)器是復(fù)雜以及笨重的。
[0005]具有滾壓螺紋的機(jī)用螺釘在工業(yè)上廣泛使用。它們典型地是使用存在多年的公知扁平模具技術(shù)形成的。通常使用的扁平滾壓模具包括位于靜止板上的靜止(短)模具以及與其呈面對(duì)面關(guān)系布置的位于往復(fù)滑動(dòng)件上的往復(fù)(長)模具。機(jī)器驅(qū)動(dòng)器將活動(dòng)模具推進(jìn)以產(chǎn)生螺紋形式。這些機(jī)器雖然可靠，但需要有經(jīng)驗(yàn)的操作員啟動(dòng)和運(yùn)行?，F(xiàn)在最通常使用的螺紋滾壓機(jī)器代表了很久之前開發(fā)的技術(shù)，其中重金屬部件受到磨損，并且通常需要貴的維修。
[0006]而且，前述螺紋滾壓機(jī)器包括插入指，插入指將坯件定位在模具面之間，使得移動(dòng)模具的推進(jìn)捕獲坯件以用于線性移動(dòng)通過模具面從而施加螺紋形式。模具面上的螺紋成型圖案與將坯件初始插入所述面之間的同步是螺紋成型的關(guān)鍵方案。采用的機(jī)器包括各種調(diào)節(jié)兀件以允許精調(diào)這些關(guān)鍵關(guān)系。
[0007]插入指的機(jī)構(gòu)代表了當(dāng)前螺紋成型裝備的主要元件。機(jī)器維修以及維護(hù)和替換這些部件顯著增加了商用緊固件制造的總體成本。
[0008]本公開針對(duì)先進(jìn)設(shè)計(jì)的冷成型裝備，利用了當(dāng)前可獲得的技術(shù)方案，諸如在再循環(huán)軸承上以及對(duì)稱往復(fù)式模具上操作的伺服馬達(dá)、帶驅(qū)動(dòng)器、輕質(zhì)滑動(dòng)件。本公開裝備的實(shí)施將革新螺接緊固件以及其他類似制造的柱形圖案產(chǎn)品的冷成型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]此處公開的滾壓機(jī)器使用往復(fù)、對(duì)稱的平板工具來在柱形坯件上形成圖案。雖然圖示了螺紋成型機(jī)器，但是公開的原理適用于在柱形坯件上形成任何圖案。
[0010]在代表實(shí)施例中，模具面構(gòu)造為具有螺紋圖案以在模具之間滾壓的柱形坯件上形成螺紋。使用對(duì)稱加工允許兩個(gè)模具同時(shí)移動(dòng)，這減小了完成將坯件處理成其螺紋形狀所用的循環(huán)時(shí)間。而且，當(dāng)坯件滾壓在兩個(gè)活動(dòng)模具之間時(shí)，其在固定位置繞其自身縱向軸線旋轉(zhuǎn)。坯件保持處于該固定位置的故障表明了可能未對(duì)準(zhǔn)，在坯件移過靜止模具的面的公知處理中不能檢測(cè)到信號(hào)。
[0011]本公開的布置與現(xiàn)在采用的通用方法和裝備的實(shí)質(zhì)不同在于，成功地商業(yè)生產(chǎn)柱形圖案產(chǎn)品，諸如螺旋螺紋緊固件。此處，該處理采用沿著平行路徑往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)相同螺紋成型模具。每個(gè)模具的面輪廓均包括所需形狀以確保操作接觸坯件以及漸進(jìn)的螺紋形成。顯著的是，對(duì)稱的往復(fù)式模具的構(gòu)造允許采用坯件插入機(jī)構(gòu)，這消除了需要開始指狀部和復(fù)雜模具正時(shí)、開始指狀部插入行程以及相關(guān)困難。
[0012]本公開此處包括往復(fù)式模具圖案成型機(jī)器，用于在具有柱形圖案接收表面的坯件的柱形表面上形成圖案，包括，底座；一對(duì)可滑動(dòng)構(gòu)件，其能夠在所述底座上往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及在縱向平面的相反兩側(cè)沿著平行于縱向平面的路徑能夠移動(dòng)；至少一對(duì)圖案成型模具，它們均具有引導(dǎo)邊緣和后邊緣以及呈面對(duì)關(guān)系安裝在所述可滑動(dòng)構(gòu)件上的圖案成型面；輸送及定位機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述模具的所述引導(dǎo)邊緣隔開的距離大于所述柱形圖案接收表面的直徑時(shí)，該輸送及定位機(jī)構(gòu)用于將坯件輸送以及定位在所述模具的所述引導(dǎo)邊緣之間；用于所述滑動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于使所述模具在完全收縮以及完全插入位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述模具的所述面布置成在所述柱形圖案接收表面的直徑對(duì)置表面上同時(shí)接合已被定位的所述坯件的所述柱形圖案接收表面，所述模具從所述完全收縮位置向所述完全插入位置的軸向平移引起所述坯件在所述圖案成型面之間繞其縱向中心旋轉(zhuǎn)，以將所述圖案施加在所述柱形圖案接收表面上，所述模具布置成在所述模具朝向所述完全插入位置的軸向平移期間支撐所述坯件。
[0013]在該方面，公開了在具有柱形圖案接收表面的坯件上形成圖案的方法，包括:提供一對(duì)圖案成型模具，這一對(duì)圖案成型模具均具有引導(dǎo)邊緣和后邊緣以及呈面對(duì)關(guān)系安裝的圖案成型面，用于在縱向平面的相反兩側(cè)在完全收縮以及完全插入位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)；將所述坯件的所述柱形圖案接收表面的位于縱向平面中的縱向中心定位成距所述模具的所述引導(dǎo)邊緣是等距的；所述模具的所述面與所述坯件在所述柱形圖案接收表面處同時(shí)接合，所述柱形圖案接收表面位于柱形圖案接收表面上的直徑相對(duì)表面處；所述模具朝向所述完全插入位置的軸向平移引起所述坯件繞其縱向中心旋轉(zhuǎn)以施加所述圖案至所述坯件的所述柱形圖案接收表面；以及在所述模具的所述軸向平移期間，通過所述模具的所述圖案成型面與所述坯件的所述圖案接收表面接合來支撐所述坯件。
[0014]本公開包括往復(fù)式模具滾子成型機(jī)器，用于在柱形坯件的外表面上形成圖案(諸如螺紋形式)，并且包括在適當(dāng)位置旋轉(zhuǎn)的坯件上操作的至少一組往復(fù)式模具。所述機(jī)器包括滑動(dòng)件以及軸承組合，所述軸承組合以支撐由通過中央處理單元控制的伺服馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)的模具帶。一機(jī)構(gòu)設(shè)置成輸送以及定位坯件以由模具接合。在一個(gè)形式中，所述機(jī)器包括多個(gè)模具組以在一個(gè)模具往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期期間生產(chǎn)多個(gè)部件。在另一形式中，所述機(jī)器采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)每個(gè)模具組。
【附圖說明】
[0015]圖1是結(jié)合本公開的原理的往復(fù)式模具滾子成型機(jī)器的立體圖。
[0016]圖2是本公開的滾子成型機(jī)器的示意圖，示出了對(duì)稱的往復(fù)式模具處于初始或者收縮位置。
[0017]圖3是類似于圖2的示意圖，示出了對(duì)稱的往復(fù)式模具處于中間位置。
[0018]圖4是類似于圖2和圖3的示意圖，示出了對(duì)稱的往復(fù)式模具處于最終或者插入位置。
[0019]圖5是圖1的裝置的一部分的立體圖，放大了比例示出圖示的滾子成型機(jī)器的坯件饋送布置的細(xì)節(jié)。
[0020]圖6是圖1的裝置的局部側(cè)視圖，圖示出坯件饋送機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
[0021]圖7是圖1的裝置的局部側(cè)視圖，圖示出坯件饋送機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
[0022]圖8是圖1的往復(fù)式模具滾子成型機(jī)器的修改形式的示意圖，示出了多組滾子成型模具。
[0023]圖9是圖8的往復(fù)式模具滾子成型機(jī)器的修改形式的示意圖，示出模具處于不同的位置。
[0024]圖10是往復(fù)式模具滾子成型機(jī)器的另一修改形式的俯視圖，與圖1的機(jī)器相比具有額外特征。
[0025]圖11是圖10的往復(fù)式模具滾子成型機(jī)器的局部俯視圖，放大了比例，圖示出坯件饋送布置。
[0026]圖12是圖10的往復(fù)式模具滾子成型機(jī)器的俯視圖，圖示出該實(shí)施例的特定優(yōu)勢(shì)。
[0027]轉(zhuǎn)至圖1，用立體圖示出了本公開的往復(fù)式模具滾子成型機(jī)器100。為了清晰起見，該機(jī)器以及其功能描述成從附圖中以200指代的細(xì)長坯件形成螺接機(jī)用螺釘。在這些附圖中，為了清楚說明起見，省去了坯件200的頭部，僅示出了具有要螺接的柱形外表面的柄部。但是，所公開的滾子成型機(jī)器以及其部件用于柱形坯件上的任何圖案成型。
[0028]機(jī)器100包括支撐在底座101上的一對(duì)靜止的細(xì)長軌道102。每個(gè)軌道用循環(huán)球軸承支撐往復(fù)的滑動(dòng)塊104?；瑒?dòng)件104均承載成型模具112。顯然地，滑動(dòng)件104和軌道102充分定尺寸為接收與坯件在螺紋滾壓期間的變形相關(guān)的側(cè)向或者橫向加載。
[0029]滑動(dòng)件104通過一對(duì)齒帶節(jié)段105和106連接以用于在軌道102上往復(fù)移動(dòng)。節(jié)段105繞著小齒輪107穿過，小齒輪107由安裝在底座101上的可逆伺服馬達(dá)110驅(qū)動(dòng)。節(jié)段106繞著惰輪108延伸，惰輪108可旋轉(zhuǎn)地支撐在底座101上。伺服馬達(dá)110的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)使得帶節(jié)段105和106在軌道104上軸向平移往復(fù)運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)件104。伺服馬達(dá)110的操作是響應(yīng)于接收來自操作員觸摸屏板111的指令的軟件通過中央處理單元(CPU) 109控制的。
[0030]來自操作員站111的輸入能夠根據(jù)需要定位滑動(dòng)件104(因此模具112)以確保對(duì)坯件的成型開始于處理的作業(yè)中心。利用相對(duì)于要成型的坯件并且相對(duì)于彼此適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的模具，施加期望圖案在坯件的外表面上。輸入控制器還能夠設(shè)定往復(fù)滑動(dòng)件104的路徑長度以及控制該機(jī)器的所有其他功能。
[0031]可逆伺服馬達(dá)110提供了驅(qū)動(dòng)力。顯然地，機(jī)器100的構(gòu)造使得可以采用人工操縱帶105和106來移動(dòng)滑動(dòng)件104。這種是伺服馬達(dá)110的通用性。而且，可以想到的是，單個(gè)機(jī)器可以包括多個(gè)滑動(dòng)塊，其中模具組沿著軌道102連接滑動(dòng)塊，以用于通過伺服馬達(dá)110同時(shí)操作。在這種布置中，可以同時(shí)形成多個(gè)部分。
[0032]在該公開中，提到“縱向”意味著沿著活動(dòng)模具的行進(jìn)路徑?！皺M向”意味著垂直于模具的作業(yè)面?！跋蚯啊币馕吨诳v向上沿著螺紋滾壓的方向，“向后”意味著相反方向。
[0033]圖2至圖4示意地圖示了本公開的一組對(duì)稱的往復(fù)式模具的構(gòu)造，這些往復(fù)式模具布置成在柱形坯件上滾壓螺旋螺紋(或者其他期望圖案)。本公開的布置當(dāng)然適于在柱形坯件的外表面上冷成型出任何重復(fù)圖案。
[0034]112表示的模具安裝在機(jī)器100中，位于在軌道102上縱向行進(jìn)的滑動(dòng)件104上，以在圖2表示的完全收縮或者加載位置以及圖4示出的完全插入或者卸除位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0035]在行進(jìn)的后方范圍(收縮位置)，模具112的引導(dǎo)邊緣114隔開的距離足夠以將柱形坯件200插入引導(dǎo)邊緣之間的空間。在模具的完全插入位置處，模具的后邊緣116經(jīng)過彼此并且隔開的距離足夠卸除成型部件。因而每個(gè)模具的行進(jìn)