专利名称：以手工拆卸、冲头长度调整和替换的多冲头及冲模组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲头及冲模的领域，更具体地说，涉及到多冲头及冲模组件， 其适用于板材冲压或成型用的冲压机。
背景技术：
在冲头及冲模的领域，特别是在工件-例如金属板冲压或成型的高速自动 化成型和冲压设备的领域，尤其是在自动化转塔式冲床的情况下，冲床由计 算机操作以循序地快速进行一系列的冲压或成型操作。所述冲床本身不构成 本发明的一部分，这些冲床通常会设置对齐的上及下转塔，并且在冲压工序 之间会间歇地转动和换位。所述转塔可容纳多达一打或更多的分离冲头，其 顺序地用于进行特定的操作。多冲头式冲压机或"多头冲床"是指在一单壳 体或组件内具有若干个冲头。当一冲头由冲压压头从上击打时， 一在所述组 件之内的单个的被选冲头元件或冲头嵌入件向下通过所述工件以进行冲压操 作，与此同时，其它冲头(未被选择的那些)保持不动。当释出后，冲头嵌 入件通过设置在冲头组件中的弹簧回縮。
现有的多冲头有若干缺点。有些是不适合用于单工位式冲头的标准加工 设备，因为它们需要具有特定结构的工位或者是不能用于标准设备一诸如著 名的"厚转塔"式加工设备的特定工具。另外的缺点为拆卸冲头组件所涉及 的时间、劳力及不便之处，因为将它们拆开需要用手工工具。因此，在诸如
在美国专利6,675,688和7， 032， 812所示的现用的那些多冲头中，冲锤、 齿轮和连接部件全都要用板手或其它工具拆卸以便可拆除、调节或替换冲头 或磨损的内部部件。此外，在工作期间，当冲头组件快速地由一个位置转换
7到另一位置时，振动或冲击负荷将会偶尔地震动一或多个待用冲头，使其提 升到其正常静止位置之上，足以使其撞击冲压压头。在发生该情况时，当然 会严重地损害设备的冲头或其它部件。位于意大利Schio的Matrix公司制 造了一种厚转塔式冲头，诸如没有中心轴的'/2"工位冲头，但当冲头在冲床 计算机控制下于工位之间快速地转移时，其中一个闲置冲头可能偶尔会震动 到足以向上弹零点几吋，在以此方式提升时，冲头可能会意外地撞击压头， 使机器损坏。因此，本领域没有正确的方法来避免部件于工作期间意外地互 撞所导致的损毁。在先的多冲头的另外一个缺点为一或多个待用冲头有可能 在现用冲头通过工件时弄花或划花工件的顶部。模架也容易发生应力裂缝。
发明内容
鉴于现有技术的这些和其它的缺点，本发明的其中一个目的为提供一种 改进的多冲头及冲模组件，其适合广泛地用于各种各样使用标准加工设备一 包括 〃厚转塔〃 式加工设备的冲床，而不是限用于特殊的加工设备装置。
本发明的另一目的为提供一种改进的多冲头及冲模组件，其使到有可能 在不使用工具下进行手工拆卸、冲头长度调整一即技术维护、调节以及冲头 替换。
本发明的另一目的为在冲头组件于连续的工作位置之间快速地换位时防 止待用冲头或相关设备的损毁。
本发明的又一目的为在现用冲头通过工件时防止待用冲头撞击、划花或 弄花工件。
本发明的再一目的为在冲头通过冲模时降低或排除模架上的由重复冲击 力引起的应力。
本发明提供一种改进的多冲头及冲模组件，其适合设置来工作于高速的、 计算机控制的具有将运动传递给一保持于冲头组件内的选定冲头的冲压压头 的冲床以进行冲压或成型操作。所述多冲头组件具有多个周向地设置的可选 择地操作的冲头，其可滑动地安装以在多冲头组件内独立地运动，并在通过压头移到工作位置时与工件接触。在工作时，冲头在冲程之间快速地换位以 便可选择地由压头撞击，以致于在一个冲头被驱动到工作位置时，至少一个 其它冲头保持待用状态。在本发明的一个方面中，工件保护器包括冲头升降 器，其与每一冲头在操作上相关联，以在现用冲头由压头移动到有效一即工 作位置时将每一待用冲头支承于上升位置，从而防止冲压中的板材或其它工 件被划花或弄花。本发明的另一方面为在冲头组件上提供手工可拆除的保持 件，可用手将其在冲头释放和冲头保持两位置之间移动以便在工作时将冲头 保持于多冲头组件之内，同时允许在不用手工工具下将冲头移除及调整。本 发明的又一方面为通过将冲模的支承分布在与冲模接触的两不同的冲模部件 之间以便降低当压头驱动冲头通过工件时在模架上的冲击应力，从而防止以 前会在模架中发生的应力开裂。
参照以下的附图和对实施例的详细叙述，就会更佳地理解本发明的这些 和其它更多的详细及具体的目的，但本发明的几种变型包括在所附的权利要 求书内。
图1所示为一根据本发明的冲头及冲模组件的透视图。
图2所示为一以较大比例尺示出的其中一个冲头的侧立视图。
图3所示为以图2中的线3-3截取的纵剖视图。
图4所示为以图1中的线4-4截取的局部纵剖视图。
图5所示为以图1中的线5-5截取的用稍为放大的比例尺示出压头
驱使冲头通过工件到一工作位置并进入冲模的纵剖视图。
图6所示为一类似图5的用稍为縮小的比例尺示出在其内縮位置的压
头与在其提升的静止位置的所有冲头的局部剖视图。
图7所示为将冲头及冲模组件局部地分离的示出该在一使冲头可用手 移除的开启位置的冲头保持件的顶平面图。
图8所示为一类似图7的示出该在一使冲头保持在冲头组件内的关闭位置的冲头保持件的视图。
图9所示为冲头组件的一将冲头移除以示出冲头导向槽的顶平面图。
图10所示为以图9中的线10-10截取的冲头组件的纵剖视图。
图11所示为一以放大的比例尺示出冲模组件的一在工作位置的冲模和 一定位成插入模架的第二冲模的顶分解透视图。
具体实施例方式
如图1所示，由数字10概括地示出的冲头和冲模组件包括多冲头组件 或多冲头12以及在工作期间于冲头组件12之下定位的多冲模组件14。冲 头组件12包括支承于壳体17内的上工具架16，其如图所示以其下端贯穿 上冲压转塔20的开口的常规方式安装于在工作期间的上冲床转塔20上。 而冲床和其转塔本身则并不构成本发明的任何部分。如图1所示，工具架16 设有垂直槽16a ，其通过销19 (图5)固定在壳体17上以将所有冲头30 以预定的角度方向保持在所述组件的中心轴的周围。在工作时，壳体17和 多冲头组件12在压头40的每一动作之间以常规方式绕着纵中心轴快速地 转动以进行将在下文中详述的预定冲压程序。可滑动地安装在工具架16的 中心垂直孔18的为冲头架22，其具有用于中心轴26的中心孔24以及在 这种情况下，每个孔可容纳一个冲头30的八个周向地相隔的垂直孔28。冲 头架22通过在中心设置的弹簧34和八个周向地定距相隔的垂直地设置的 螺旋弹簧32 (图7)以向上方向可伸性地偏置，两种弹簧都安装在工具架16 和冲头架22之间。图7中移除了重迭部份以示出其中一个弹簧32的上 端。弹簧34由一组环形弹簧元件组成，即是盘形弹簧(图5)。
参照图2和3，可见每个冲头包括两构件，具有键30d的上传动构件 30和具有键30e的下冲头前端构件30b。冲头前端通过螺纹连接36与上 构件可延伸地连接，使到可按要求来调节冲头30的长度，尤其是进行长度 调整可容纳当冲头变尖时从冲头尖端30c除去的材料。
要安装冲头30，可将冲头保持件66转到开启位置。操作员然后将沖头传动键30d与冲头前端键30e对齐以进行安装。然后，如图所示，使冲头 滑进正确位置，而键就在选定的键槽之内。冲头前端中的键滑入冲头架22之 内的键槽并且在冲头传动键滑入冲头架键槽之内时继续向下穿入工具架16 中的对齐的键槽。
在开始组装时，该些键是对齐的以确保冲头键进入工具架16的槽，防 止冲头悬在冲头架和工具架之间的空间中。那也是它们唯一需要对齐的时候。 如果需要，有些工位可以只用于圆形冲头。该些工位只需要工具架16中有 一条槽，但冲头架22可具有更多的键槽以使冲头长度调整能够细调。
要调整冲头的长度，操作员可将冲头保持件66 (将会在下文中详述)旋 转到开启位置并向上提升冲头组件30直到冲头传动键30d被提升到冲头架 中的槽之外。操作员然后可转动冲头传动件30a,同时使冲头前端保持不动 以进行冲头长度的调整。冲头前端的键30e需要与工具架16中的槽保持啮 合，但冲头传动件30a中的键30d则可以进入若干的平行的周向相隔槽的 任何一个之内。这允许精密调整，因为无需旋转一整转。
要完全地移除冲头组件，操作员只需将冲头保持件66转到开启位置并 直接将冲头组件12拉出，其中无需对齐任何键。当移除后，每一冲头传动 键30d将会自其所在的槽中出来，而冲头前端键30e将会从其所在的槽中 出来并直接从在冲头架中与其对齐的槽中退出。
在工作时，具有径向延伸凸起部40a的冲压压头40被猛烈地向下驱动 以击打选定的其中一个冲头30 (在该情况下如图5所示为右边的冲头30) 的顶面，以便驱动中心轴26和冲头30以及冲头架22向下克服八个支承 弹簧32和盘形弹簧34的弹簧力到工具架16内。当图5所示的在右边的 冲头30下降时，该在下自由端的尖端30c向下穿过模板44，然后通过工 件46并在最后通过冲模48的模腔。
在冲床工作时，冲头组件12和冲模组件14绕着一纵轴转到选定位置 并通过以传统方式分别伸入槽60和62之内的两位置控制指状件(图5) 56和58绕着它们的共中心轴不断地保持对齐。位置控制指状件56和58在作为冲床的部件(未示出)且本身不构成本发明的任何部份的计算机的控
制下转动以便循序地把不同的选定冲头相继地放在压头40的凸起部40a 之下，所述凸起部在工作期间快速地上下移动而不是侧向移动或绕纵轴转动， 以致于可在工件46中提供由具有不同形状和定向(图11)的冲压开口构 成的预定图案。
多冲头组件12的润滑作用由设置在压头40中的加油器(未示出)提 供并通过滑油管道26a和其它的径向延伸的管道给冲头30上油。在中心轴 26的顶端的管道26a的周围通过0形胶环26b来密封。
现在将会参照图1、 4、 5和7-9更详细地叙述冲头保持装置，图中所 示的冲头保持件包括装在冲头组件12的上端以在冲头架上用手转动的冲头 保持环66。为了限制角位移，冲头保持环66 (图1)中设有周向槽70与 从工具架16伸出所述槽的螺钉头72以限制保持环66的旋转运动。如图 4所示，冲头保持环66的选定位置由弹簧加载的球74保持，该球在螺钉 头72到达该槽70的每一端部时会进入两个凹部76的其一之内以便将保 持环66设置在如图8所示的冲头保持(关闭)位置或者是如图7所示的 冲头释放(开启)位置。图7和9可最佳地示出，冲头保持环66在八个 周向相隔的中心凸耳66a之间设有八条槽68，所述凸耳在锁定位置时与自 每一冲头30径向延伸的突起部67的顶端接合，从而限制冲头的向上运动 以便在工作期间将冲头保持于冲头组件12之内。要移除冲头30或调整长 度或斜度、改变或使冲头尖锐化，操作员不需使用工具，而是要用手转动冲 头保持环66，以使冲头与槽68对齐，从而就可用手而无需使用工具来移除 冲头。由于尖锐化和长度调整可在不使用工具下完成，冲头的维护、调整和 替换可大大地简化，而且可縮短停工时间。除此之外，保持环可防止现用冲 头在冲头及冲模组件于快速的运动序列期间从一个位置快速地移到另一位置 时被推向上以及在有些情况下被震向上，幅度足以使它们能够撞击机器的其 它部件。业已发现，冲头保持环的锁定作用可有效地防止在过去偶然会发生 的当冲头在冲程期间意外地弹入压头的路径之内所导致的机器部件的损毁。
12现在具体参照图9和10，其所示的工件保护器包括多个垂直地设置的
周向地分布的冲头升降销80，其通过压縮弹簧82在冲头导向器16的垂直 孔内可滑动地安装及可伸縮地向上位移。当冲头30不起作用时，冲头升降 销80将每一待用冲头一诸如在图10右边的待用冲头提升到冲头架22的 表面之上约之处。不过，当压头撞击其中一个冲头的顶端时，现用冲头 和其冲头升降销80被驱动向下与其中一个升降弹簧82的压力相抵，而凸 起部67则保持与冲头架22的顶端对齐。这样，在现用冲头被压头44移 到工作位置时，每一冲头升降销80和弹簧82皆支承一个靠着止动凸耳 66a的待用冲头。结果，升降销防止了板材工件46被尖端30c和待用冲头 弄花或划花。
现在将具体参照图1、 5、 10和11来叙述多冲模组件14和有关结构。 多冲模组件14包括模座50，其在工作时保持在下冲床转塔52a之内并在 上冲头组件12下面成一直线。模座50设有支承模架52的中心孔，该模 架在该情况下具有八个垂直的周向地定距相隔的孔54，在该情况下，每一孔 具有径向延伸的垂直地设置的定位槽56，其用于自每一冲模48侧向地延伸 的定位销58。业已叙述，位置控制臂58与可于下转塔52a中转动地安装的 套筒61接合并继而用键固定到模座14上。套筒61结合入轴承63中，其 作为其部件之一用螺栓与转塔52a连接。
用于每一冲模48的孔54在其下端具有支承凸缘55，其向中心凸出并 仅部份地绕着孔(约220° )，使每一孔的中心在每一冲模48下敞开。如图5 和11所示，模座50具有面向上的肩部51,其与凸缘55的顶端对齐，以 致于冲模48的支承分布在模架52和模座50之间。业已发现，冲模支承 的该种分布可降低模架52的冲击损害和可能的应力开裂，因为模座50吸 收了部分的冲击力。
因此，本发明有可能用手一即是无需使用手工工具来拆卸冲头和冲模组 件，从而使冲头的移除、调整、延展和替换可按需要全部都不使用工具。除 此之外，保持环66将冲头可靠地固定以防止它们在工作期间被震或弹向上的幅度足以使它们撞击到压头或冲床的任何其它部件。冲头升降销80还与
保持环66的凸耳66合作以将冲头定位，同时冲头升降销80也防止待用 冲头在工作期间意外地划花、弄花或损害工件的上表面。在冲头连续地穿过 工件和冲模时，对冲模的冲击不会损害模架，因为冲模的支承分散在模座50 和模架52之间。
要操作本发明，首先可将多冲头和冲模组件10载入适用的市售冲床的 称为 〃自动转位〃 工位之内，其中的由计算机控制的从一个工位到另一工位 的冲压运动根据预定的程序启动压头并通过指状件56和58转动所述冲头 和冲模组件，其中每一携带选定的冲头组件12和冲模组件14的工位在冲 压压头40之下转动。通过自动转位工位控制器(未示出)，冲头组件12和 冲模组件14然后绕着它们的共中心轴转到选定的正确的多冲头工位。金属 板工件也按照惯例转位到其选定的位置。在压头40启动之后，下一冲头和 冲模组件然后会转动以将一选定的冲头30放置在压头的凸起部40a之下。
本领域的技术人员一旦理解了本文所述的原理，本发明的在所附权利要 求的保护范围之内的许多变型就会变得显而易见。
权利要求
1.一种多冲头及冲模组件，其适合设置于具有将运动传递给所述组件内的冲头的冲压压头的冲床内以进行冲压或成型操作，所述的多冲头及冲模组件包括冲头组件，其具有多个可选择地操作的冲头，它们安装于周向相隔的位置上，在所述冲头组件内可独立地运动以在工作位置时与工件接合；所述冲头排列成可选择地由压头撞击，以致于一个冲头进入工作位置，而至少一个其它冲头保持待用状态；工件保护器，其包括与每一所述冲头在操作上相关联的冲头升降器，以在现用冲头由压头驱动到工作位置时支承每一待用冲头，从而防止其中一个所述待用冲头的尖端弄花所述工件。
2. 如权利要求1所述的多冲头及冲模组件，其特征在于每一冲头具 有两构件，包括在其上端的冲头传动构件以及在下端的冲头前端构件，所述 冲头前端构件与冲头传动构件可延伸地连接以便调节所述冲头的长度，而且 每一所述冲头与一个所述升降器接合。
3. 如权利要求1所述的多冲头及冲模组件，其特征在于包括冲头保持 件，为手动其安装成可在于冲头释放和冲头保持位置之间，以在冲头保持位 置时将所述冲头保持于所述冲头组件之内，并且确定由所述升降器达到的上 冲头位置。
4. 如权利要求1所述的多冲头及冲模组件，其特征在于所述冲头升降器包括多个可滑动地安装于所述冲头组件的销，每一销的一部份在操作上 与其中一个冲头接合以及以将冲头升到其工作位置上的方向使每一销可縮性地偏置。
5. —种多冲头及冲模组件，其适合设置于具有将运动传递给所述组件内 的冲头的冲压压头的冲床内以进行冲压或成型操作，所述的多冲头及冲模组件包括冲头组件，其具有多个可选择地操作的冲头，为独立移动其安装在所述 冲头组件内以在工作位置时与工件独立地接合；所述冲头配置成可选择地由压头撞击，以致于一个冲头进入到工作位置 时，至少一个其它冲头在待用状态；冲头保持件，为手动其安装在冲头释放和冲头保持位置之间的所述冲头 组件上，以在用手把所述冲头保持件移到所述冲头保持位置时将所述冲头保 持于所述冲头组件之内。
6. 如权利要求5所述的多冲头及冲模组件，其特征在于每一冲头具 有两构件，包括在其上端的冲头传动构件以及在下端的冲头前端构件，所述 冲头前端构件与冲头传动构件可延伸地连接以在用手把所述冲头保持件移到 冲头释放位置时可调节所述冲头的长度。
7. 如权利要求5所述的多冲头及冲模组件，其特征在于包括冲头升降 器，所述冲头升降器包括多个升降销，其可滑动地安装于所述冲头组件内， 每一升降销的一部份在操作上与其中一个冲头接合以及以将冲头升到其工作 位置上的方向使每一升降销可縮性地偏置，所述工作位置设于由所述冲头保 持件保持的所述冲头保持位置之下。
8. —种多冲头及冲模组件，其适合设置于具有将运动传递给所述组件内 的冲头的冲压压头的冲床内以进行冲压或成型操作，所述的多冲头及冲模组 件包括冲头组件，其具有多个可选择地操作的冲头，为独立移动其安装在所述冲头组件内以便在工作位置时与工件接合；所述冲头配置成可选择地由压头撞击，以致于一个冲头进入到工作位置， 而至少一个其它冲头在待用状态；多冲模组件，其具有与所述冲头组件对齐的模架，模架的孔将冲模保持 在每一所述冲头之下以及其中心凸缘部份地绕着每一冲模孔延伸以支承每一 冲模的第一部份；以及多模座，其围绕所述模架，所述模座包括与每一冲模的第二部份接合用 的面向上的肩部以为每一冲模提供部份支承，从而降低当所述压头驱动所述 冲头通过工件和所述冲模时所述模架上的冲击应力。
9. 如权利要求8所述的多冲头及冲模组件，其特征在于具有工件保护器，其包括冲头升降器，其与每一所述冲头在操作上相关联以在现用冲头由 压头驱动到工作位置时支承待用冲头，从而在其中一个所述冲头通过由所述 模架和所述模座两者支承的其中一个冲模时防止弄花用冲头尖端冲压的工 件。
10. 如权利要求8所述的多冲头及冲模组件，其特征在于所述冲头由 所述模架保持以致于所述冲头通过所述冲模的路径在所述凸缘和所述模座的 肩部之间延伸。
11. 如权利要求8所述的多冲头及冲模组件，其特征在于每一冲模具 有下表面，每一下表面靠在所述凸缘上以及每一下表面的第二部份靠在所述 模座的肩部上。
12. 如权利要求8所述的多冲头及冲模组件，其特征在于每一冲头在 操作上与冲头升降器接合，所述冲头升降器以将每一冲头升到其工作位置上 的方向可縮性地偏置；以及每一冲头设置在所述模架之上，以致于在所述压头驱动所述冲头通过所述冲模时，移向工作位置的冲头的路径在所述凸缘和所述肩部之间；以及所述冲模具有下表面，所述下表面的一部份靠在所述凸缘上以及所述下 表面的第二部份靠在所述模座的所述肩部上。
13. —种多冲头及冲模组件，其适合设置于具有将运动传递给所述组件 内的冲头的冲压压头的冲床内以进行冲压或成型操作，所述的多冲头及冲模 组件包括冲头组件，其具有多个可选择地操作的冲头，为独立移动其安装在所述冲头组件内以在工作位置时与工件接合；所述冲头配置成可选择地由压头撞击，以致于一个冲头进入到工作位置，而至少一个其它冲头保持待用状态；工件保护器，其包括冲头升降器，其与每一所述冲头在操作上相关联以 在现用冲头由压头驱动到工作位置时支承每一待用冲头，从而防止其中一个所述待用冲头的尖端弄花所述工件；冲头保持件，为手动其安装在冲头释放和冲头保持位置之间的在所述冲 头组件上，以在用手把所述冲头保持件移到所述冲头保持位置时将所述冲头 保持于所述冲头组件之内；多冲模组件，其具有与所述冲头组件对齐的模架，模架的架将冲模保持 在每一所述冲头之下以及其支承件支承每一冲模的第一部份；以及多模座，其围绕所述模架，所述模座包括用于与每一冲模的第二部份接合的部件以为每一冲模提供部份支承，从而降低当所述压头驱动所述冲头通 过工件和所述冲模时所述模架上的冲击应力。
14. 如权利要求13所述的多冲头及冲模组件，其特征在于所述冲头 保持件包括可用手转动的环，其具有多个周向相隔的中心凸耳并配置成在关 闭位置时将每一冲头保持于所述冲头组件之内，所述的环可移动到在所述冲 头之间的冲头释放位置。
15. —种多冲头及冲模组件，其适合设置于具有将运动传递给所述组件 内的冲头的冲压压头的冲床内以进行冲压或成型操作，所述的多冲头及冲模 组件包括冲头组件，其具有多个可选择地操作的冲头，为独立移动其安装于周向 相隔的位置以在工作位置时与工件接合；所述冲头设置成可选择地由压头撞击，以致于在一个冲头被驱动到工作 位置时，至少一个其它冲头保持待用状态；所述冲头可滑动地安装在模架中，所述模架可縮性地由弹性件支承在工 具架上，以致于在工作时，所述冲床的压头与选定的冲头以及与所述模架连 接的连接件接合，为的是使所述模架和所述选定的冲头向下驱动到有效的冲 压位置，同时压縮所述的弹性件；以及工件保护器，其包括可縮性地偏置的冲头升降器，其弹性地以向上方向 使每一所述冲头支承在冲头组件上。
16. 如权利要求15所述的多冲头及冲模组件，其特征在于由在每一 升降器和所述工具架之间连接的弹簧以向上方向可縮性地使每一冲头升降器偏置，为的是在冲压操作期间将每一未选择的冲头保持于上升位置。
17. 如权利要求15所述的多冲头及冲模组件，其特征在于包括冲头保 持件，为手动其安装在冲头释放和冲头保持位置之间的所述冲头组件上，以 在冲头保持位置时将所述冲头保持于所述冲头组件之内，并且确定由所述升 降器达到的上冲头位置。
全文摘要
一种具有工件保护器的多冲头及冲模组件，其包括与每一所述冲头在操作上相关联以在现用冲头由压头驱动到有效-即工作位置时支承每一待用冲头的冲头升降器，从而防止冲压中的板材或其它工件被划花或弄花。为了排除对手工工具和手工装配和拆卸的需要，在冲头组件上设置手工可拆除的保持件，可用手将其在冲头释放和冲头保持两位置之间移动以便在工作时将冲头保持于多冲头组件之内。为了防止以前会在模架中发生的应力开裂，每一冲模的支承分布在与冲模接触的两不同的冲模部件之间，从而降低当压头驱动冲头通过工件时在模架上的冲击应力。
文档编号B26D5/08GK101528427SQ200780038706
公开日2009年9月9日 申请日期2007年6月7日 优先权日2006年10月19日
发明者B·M·瑟吉斯, J·C·施奈德 申请人:梅特精密加工股份有限公司