专利名称：自动固定自冲孔螺母的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可自动地把自冲孔螺母固定在金属板上的装置，其中的自冲孔螺母可起到冲头的作用，它自身可对放置在敛缝模上的金属板进行咬合，以使自冲孔螺母和金属板集成一体。
现行技术中的可自动地把所谓的自冲孔螺母固定在金属板上的装置就象在日本实用新型专利中公开的那样，该实用新型专利的公开号是NO.55-55935。该类装置包括一个敛缝模和一个压力机压头，敛缝模用于支撑金属板，压力机压头通过一个连接件使冲头固定并使冲头与敛缝模相面对。该类装置进一步包括一个滑动导架(螺母存贮区)，该导架具有一个垂向孔和一个与垂向孔垂直延伸的螺母进给孔，冲头可在垂向孔中上下滑动。与导架相连的挠性滑槽与螺母进给孔相通。在该类装置中也设置了导柱，这样导架可相对于连接件在一个上限和一个下限之间垂向地移动。采用弹簧元件迫使导柱向下偏置，这样已通过螺母进给孔进入垂向孔的自冲孔螺母会受到冲头的冲击，从而，自冲孔螺母对金属板进行咬合，即冲孔并固定在该金属板上。
可自动地固定自冲孔螺母的装置通常包括在并且使用在包括其他冲压模具或工具的冲床中。螺母不是必须仅仅地固定在金属板的平面部分，有时还可以固定在L形、U形或类似形状的弯曲的底面或拉延而成的部分上。在后一种情况下，冲头必须在更大的距离内往复移动，这样导架也要非正常性地加长，加长的方法是提供一个鼻形的元件。
然而，如此加长的导架不可避免地要导致冲头和导柱的更大的垂向行程。在同一冲床中螺母固定装置和其他模具共同存在的情况下，向导架提供螺母的挠性滑槽必须设置得不与所述的其他模具相互干涉。其结果是，挠性滑槽在如此有限的空间内进行布置将很容易把扭转和/或弯曲应力传递给导架和/或导柱。因此，所述导柱和所述导架的垂向行程越大，它们在垂直方向上的往复运动就越不平滑。
进一步地说，在现行技术中，螺母固定装置是如此设计的，就是当导架的端面直接与所述金属板发生接触时，每个自冲孔螺母被冲击向一块金属板或金属薄板。因此，导架有时就会与金属板发生干涉，干涉的位置大致位于弯曲的底面或在范围小于所述导架的凹部四周，从而，就不能把螺母固定在所述的金属板上。
本发明的一个目的就是解决那些在现行技术的装置中固有的问题，更具体地说是提供一种新型装置，它甚至能够自动地把自冲孔螺母固定在任何弯曲的和拉伸的底面上，或固定在金属板上的狭小的凹部中。
为了达到这个目的，这里推荐一种装置，它是如此设计的，就是能够把自冲孔螺母自动地固定在一块金属板上，这块金属板就是所谓的工件，该装置包括一个敛缝模、一个冲头、一个滑动导架、一个挠性滑槽和一个支撑装置，敛缝模用于支撑金属板，冲头通过一连接件与压力机压头相连以与敛缝模相面对，滑动导架具有一个垂向孔和一个与垂向孔垂直延伸的螺母进给孔，冲头可以在该垂向孔中上下滑动，挠性滑槽与导架相连并且与螺母进给孔相通，支撑装置用于固定导架并允许导架相对于连接件上下滑动一个垂向的距离，该支撑装置通过一弹簧元件使滑动导架向下方偏置，这样通过进给孔已进入垂向孔的自冲孔螺母会受到冲头的冲击以与金属板咬合，即冲孔并且固定在金属板上。进一步地说，该装置的特征是包括一对夹紧夹具和一个工件抵触腿，夹紧夹具分别固定在冲头下端的两侧，工件抵触腿与垂向孔平行地延伸并且固定在导架的底面上，这样通过夹紧夹具冲头把螺母保持住，冲头将贯穿导架，然后沿着抵触腿下降直至螺母开始在金属板上冲孔并且固定在金属板上，该金属板就是所谓的工件。
尤其是，在所述冲头下端的远侧端固定着一个止动器，在这种状态下，当自冲孔螺母进入垂向孔时，由夹紧夹具夹紧的自冲孔螺母可以进行位置调节。也尤其是，从滑动导架上下垂的工件抵触腿在冲头下降的同时也可以对由夹紧夹具夹紧的螺母进行位置调节。贯通滑动导架的垂向孔的侧壁上可以有支撑元件，该支撑元件与冲头的两侧呈有效的滚动接触。
用于支撑可下降的滑动导架的支撑装置可以包括一个向上的导柱、一个导套和一个螺旋弹簧。导柱固定在滑动导架上以便与冲头平行地延伸。导套固定在连接元件上并且与导柱相配合，并允许导柱沿与所述导套的轴向方向移动。螺旋弹簧有间隙地配合在导柱和导套上，以使滑动导架向下方偏置。一种进一步的轴承元件可以理想地设置在所述导柱和导套的滑动接触面之间。
综上所述，在装置的操作过程中，当工件抵触腿与放置在敛缝模上的金属板发生接触时就停止不动了。用夹紧夹具夹紧着自冲孔螺母的冲头还将快速地贯穿滑动导架、沿着工件抵触腿向着金属板冲击。这样螺母的底面就起到了一种冲裁模的作用，就是咬合金属板并且除去一小片金属板，从而在金属板上形成了一个圆孔，与此同时，敛缝模将使金属板上的孔的周围发生塑性的和被迫的变形，以使自冲孔螺母紧固得不可移去。在这一过程中，工件抵触腿将发挥作用以对用夹紧夹具夹紧着的螺母进行位置调节，并使螺母在金属板上的一个正确的位置上进行冲孔。尤其是工件抵触腿的宽度与冲头的宽度相同，并且工件抵腿具有一个适当的长度，以使螺母能够固定在金属板上的任何弯曲的底面上或任何窄小的凹部中。
图1是用于固定自冲孔螺母的装置的前视图，本发明提供的该装置以横截面进行了部分地图示；图2是在图1中沿Z-Z线的横截面图；图3A至3C图示了与本装置共同使用的冲头，其中图3A是冲头的左侧视图；图3B是冲头的类似的右侧视图；和图3C是冲头的底视图；图4是放大的装置的前视图，以实例图示了螺母冲击金属板并固定在金属板上；和图5是与图4对应的前视图，图示了装置的另一个应用实例，并且部分地用横截面表示。
现在参照附图对本发明的几个实施例进行说明。
图1图示了这里所提供的一种装置，它可以自动地把所谓的自冲孔螺母固定在一块金属板“P”上。这种装置要与一个敛缝模1共同使用，金属板“P”就放置在敛缝模1上，这种装置包括一个冲头2，冲头2可以处于敛缝模1的表面上。滑动导架3具有一个垂向孔4和一个螺母进给孔5，垂向孔4是在导架3上形成的通孔，螺母进给孔5与该垂向孔垂直地延伸，冲头2可以在垂向孔4中上下往复地滑动。刚性架6的横截面呈弓形，它与导架3集成一体。刚性架6的远侧端与螺母进给孔5相通，所述刚性架的近侧端通过一个接头9与一个挠性滑槽7相连。在刚性架6中还容纳有一个可动滑槽8，这样，一系列的自冲孔螺母(以下简称“螺母”)“N”就可以经过可动滑槽的远侧开口8a和螺母进给孔5，从挠性滑槽7中一个接一个地被输送至垂向孔4中。
装载敛缝模1的模具夹具10和其他的下模具一起被固定在冲床的台面(没有图示出来)上。冲头2固定在冲头夹具(作为连接件)11上，冲头夹具11固定在垫板12上，垫板12又固定在压力机压头13上，其他的上模具(没有图示出来)也固定在压力机压头13上。这样，冲头就可以伴随着压力压头上下往复地移动。
滑动导架3配合在冲头2上，这样后者就容纳在所述导架的垂向孔4中。另一方面，与刚性架6集成一体的导柱14与所述冲头2平行地向上延伸。与冲头夹具11集成一体的导套15与导柱14相配合，并且允许导柱14上下滑动。因此，滑动导架3和刚性架6都可以相对于冲头2垂向地移动。固定在冲头夹具11上的销16与在导柱14的侧壁上形成的轴向槽17相接合，从而为导柱的往复运动确定了一个上限和一个下限。螺旋弹簧18有间隙地配合在导柱14和导套15上，该螺旋弹簧18迫使滑动导架3和刚性架6处于向下的位置上，以致于使它们处于如图1所示的最低位置上。数个小的滚动元件(称为滚珠)19在导柱14和导套15之间的狭小的间隙中循环运动，从而形成了所谓的“滚珠夹层”。这样的轴承结构能够保证导柱14的平滑的垂向往复运动，即使是某种程度的扭转和/或弯曲应力有可能传播至导柱14的情况下也是如此。
可动滑槽8的近侧端可通过销轴20相对于刚性架6转动。托架21的底部与销轴20的另一端相连，托架21的顶部与气动缸22的气动杆23相连。这个气动缸可以驱动可动滑槽的远侧开口8a移动一个小的垂向距离。当可动滑槽8保持在如图1中的实线所示的水平位置时，从挠性滑槽7传送来的螺母“N”将通过开口8a和螺母进给孔5输送至垂向孔4之中。另一方面，当开口8a上升至如图1中的假想线所示的上位时，所述开口8a将由冲2的近侧面而部分地关闭，从而就能使螺母的进给中断。可动滑槽8的这种由气动缸22所驱动的垂向位移将随着压力机压力机压头13的垂向往复运动而复位，这样螺母“N”就可以一个接一个地提供给导架3中的垂向孔4。也可以把数套所述结构的装置安装在同一冲床上，其中的一套或几套装置暂时休息式的不工作。当进行更换模具或把模具与共同使用的其他模具对准时，其中的几套或所有的装置也能够处于不工作状态。在这样的情况下，气动缸22可以独立于压力机压头13的垂向往复运动而独自进行操作，这样可动滑槽8的远侧开口8a就能保持在其上位处，以暂时停止进给螺母“N”。
固定在滑动导架3的底面上的工件抵触腿25与垂向孔4平行地向下伸出。工件抵触腿25具有一个平面的远侧端26，该远侧端26的宽度大致与冲头的宽度相同(如图2所示)。远侧端26在一个平面内延伸，该平面就是螺母进给孔5和垂向孔4的近侧壁所在的平面，这样由可贯穿于滑动导架3的垂向孔的冲头2所夹紧的螺母“N”就有了导向，直至其牢牢地固定在金属板“P”上。工件抵触腿的近侧具有一倾斜的刀刃状的下部，形成了一个窄的底面27。工件抵触腿的高度要与金属板(称为工件)的L形的弯曲部的高度“h”相对应。定位螺钉28可卸地固定着工件抵触腿25，这样工件抵触腿25就能够进行更换，以适应所述弯曲部的高度的任何变化。
然而，插入在滑动导架3的垂向孔4中的冲头2应足够长，以致于沿着工件抵触腿向下移动的冲头能够到达工件抵触腿的窄的底面27处，以冲击螺母“N”并使其固定在金属板上。在垂向孔4的上开口附近设置了一对辊29，每个辊29都可绕一水平轴30转动，水平轴30与滑动导架3集成一体(如图2所示)。冲头2的两侧都与辊29呈滚动接触，从而滑动导架能够相对于所述的冲头很容易地并且平滑地上下移动。
如图2和图3所示，一对夹紧夹具31和32分别固定在冲头2的下部的两侧。其中的一个夹紧夹具31固定在所述冲头的一侧，并且向下延伸至超过冲头的底面2a。另一个夹紧夹具32是一个可摆动的夹具，它与一块可摇动的基板34集成一体，基板34配合在长圆槽33中，长圆槽33在冲头的另一侧纵向地形成。凸台35从可摇基板的中间部上凸起，并与基坑36相接合，凸台35可通过销轴37在基坑36中相对于所述冲头的所述另一侧转动。后一个夹紧夹具32也有一个下端向下延伸至超过所述冲头的底面2a，后一个夹紧夹具被迫使趋向前一个夹紧夹具31，这是因为压缩弹簧39迫使基板趋于外侧，该压缩弹簧39容纳在另一个基坑38中，基坑38在长圆槽33的上部中形成。止动器40固定在冲头2下部的远侧端上，并位于邻近所述的夹紧夹具处，止动器40用于调节由夹紧夹具31和32所夹紧的螺母“N”的位置。止动器由一种绝缘材料制成，如FRP(称为纤维加强塑料)、陶瓷或类似的材料，以致于不会干扰螺母传感头42的功能，螺母传感头42将在下文详细说明。止动器40由螺钉41紧固在冲头2上，止动器40也有一个下端伸出冲头的底面2a。
螺母传感头42是一个接近探测仪，它嵌入在端盖43中，端盖43使滑动导架3封闭，螺母传感头42用于判断已输送至垂向孔4中的螺母“N”是否已处于接近冲头2的底面2a的位置。一旦探测到螺母已接近所述的底面，电信号就传送给控制器以驱动压力机压头13。
在操作过程中，如图1所进行的最佳图示，当螺母“N”到达接近冲头底面2a的位置并位于底面2a之下时，夹紧夹具将从螺母的两侧对螺母进行夹紧。止动器40将瞬时地调节螺母相对于冲头的位置。接下来，压力机压头13下降，从而使冲头2和滑动导架3下降。工件抵触腿25的窄的底面27将因此而抵靠在金属板(称为工件)“P”上并且停止下降。然而，冲头2通过滑动导架3的垂向孔4并且沿着工件抵触腿25的远侧26继续下降，同时压缩了螺旋弹簧18。远侧26将避免被夹紧夹具夹紧并且正在下降的螺母“N”发生不希望有的位置变化。冲头2将进一步下降直至螺母“N”与金属板“P”发生碰撞并且固定在金属板“P”上，如图4所示。当螺母按这种方式对金属板冲孔时，螺母“N”的下表面将起到冲裁模的作用，就是咬合金属板并且从金属板上除去一小片金属以形成一个圆孔。同时，敛缝模将在金属板“P”的孔的四周进行敛缝，以使螺母紧固得不能移去。如图5所示，假如有一个能容纳冲头2和工件抵触腿25的空间，即使是L形的金属板(称为工件)“P”，其上面有窄小的凹部45的情况下，该装置也能把螺母“N”牢牢在固定在金属板“P”上。
总之，该装置包括一对夹紧夹具31和32，这对夹紧夹具分别固定在冲头2下端的两侧，工件抵触腿25与垂向孔4平行地延伸并且固定在滑动导架3的底面上。因而，通过夹紧夹具夹紧螺母“N”的冲头将贯穿滑动导架3，然后沿着工件抵触腿25下降，直至螺母对金属板“P”进行冲孔并且固定在金属板“P”上。这样，自冲孔螺母可以固定在金属板上的任何弯曲的底面或任何窄小的凹部上。如权利要求3和4所述的结构对保持在夹紧夹具之间夹紧的螺母“N”的正确位置是有效的，这样从滑动导架中接长的冲头能够准确可靠地使螺母冲击金属板并固定在金属板上。
如权利要求5和7所述的另一结构使得滑动导架和导柱可以平滑地进行垂向移动。因而，即使冲头的行程加大也不会对螺母的固定作业产生副作用。
权利要求
1.一种自动地把自冲孔螺母固定在金属板上的装置，该装置包括一个敛缝模，用于支撑金属板；一个冲头，通过一连接件与压力机压头相连以使其与敛缝模相面对；一个滑动导架，具有一个垂向孔和一个与该垂向孔垂直延伸的螺母进给孔；冲头可以在垂向孔中上下滑动；一个挠性滑槽，与滑动导架相连并与螺母进给孔相通；一个支撑装置，用于固定滑动导架并允许滑动导架相对于连接件上下滑动一段垂向的距离；支撑装置通过弹簧元件使滑动导架向下方偏置，这样通过螺母进给孔已进入垂向孔的自冲孔螺母可受到冲头的冲击以与金属板相咬合，或者说对金属板进行冲孔并固定在金属板上；一对夹紧夹具(31，32)，分别固定在冲头(2)下端的两侧；和一个工件抵触腿(25)，与垂向孔(4)平行地延伸并且固定在滑动导架(3)的底面上，这样通过夹紧夹具(31，32)使螺母(N)保持夹紧的冲头(2)可贯穿滑动导架(3)，然后沿着工件抵触腿(25)下降，直至螺母对金属板(P)进行冲孔并且固定在金属板(P)上。
2.如权利要求1所述的装置，其中的一个夹紧夹具(31)是固定的，另外一个夹紧夹具(32)是可摆的，通过一套弹性元件(34-39)，可摆的夹紧夹具被迫使趋向固定的夹紧夹具。
3.如权利要求1或2所述的装置，它进一步包括一个止动器(40)，该止动器(40)固定在冲头(2)下端的远侧端，在这种状态下，自冲孔螺母由夹紧夹具夹紧，并能够进行位置调节。
4.如权利要求1、2或3所述的装置，其中的工件抵触腿(25)的宽度与冲头(2)的宽度相同，以致于在冲头下降的同时，被夹紧夹具(31，32)夹紧的螺母可以进行位置调节。
5.如权利要求1至4中任何一条所述的装置，贯通滑动导架(3)的垂向孔(4)的侧壁上具有支撑元件(29)，支撑元件(29)分别与冲头(2)的两侧呈滚动接触。
6.如前述权利要求1至5中的任何一条所述的装置，其中的用于支撑可下降的滑动导架(3)的支撑装置包括一个向上的导柱(14)、一个导套(15)和一个螺旋弹簧(18)，其中的导柱(14)固定在滑动导架(3)上以与冲头(2)平行地延伸，导套(15)固定在连接件(11，12)上并且与导柱(14)相配合，允许导柱沿着所述导套的轴向方向移动，螺旋弹簧(18)有间隙地与导柱(14)和导套(15)相配合，以使滑动导架(3)向下方偏置。
7.如权利要求6所述的装置，还进一步包括了一个轴承元件(19)，它设置在导柱(14)和导套(15)的滑动接触面之间。
全文摘要
一种自动固定自冲孔螺母的装置，其具有一对夹紧夹具和一个工件抵触腿，夹紧夹具分别固定在冲头下端的两侧，工件抵触腿沿与贯通滑动导架的垂向孔平行的方向延伸。工件抵触腿固定在滑动导架的底面上并从此下垂，因而通过夹紧夹具夹紧螺母的冲头将贯穿滑动导架，然后沿着工件抵触腿下降，直至螺母对金属板进行冲孔固定在金属板上。同样自冲孔螺母可以固定在金属板上的任何弯曲的底面上或任何窄小的凹部中。
文档编号B23P19/02GK1112043SQ9510199
公开日1995年11月22日 申请日期1995年2月10日 优先权日1994年2月10日
发明者新城启氏 申请人:新城制作所有限公司