滚子凸轮的制作方法

专利名称:滚子凸轮的制作方法
发明领域本发明涉及一般空中凸轮(aerial cam)和模具安装凸轮(die-mount cam)，特别涉及对具有耐磨板的模具安装凸轮的改进，这种凸轮可以用来进行高精度地装配，并且能提供改善的承载性能和长期的使用寿命。
现有技术因为很多大型压力机只能在垂直方向上施加力，所以已经采用了不同机构来充分使用垂直力的分量以便在其它方向上提供有用的力。这些力用来操作工具进行制造过程，例如打孔、切边、冲压和弯曲。
在这些机构中最常用的就是空中凸轮和模具安装(die-mount)凸轮。它们通常包括三个基本部分。一个上部连接到压力机的上模座上，一个下部连接到下模座上。一个中间部分，或者叫做滑块可以在上部和下部之间滑动，刀具就固定在中间部分上。如果上部是一个凸轮联轴器且下部是一个驱动器，那么机构一般就是一个空中凸轮。如果上部是一个驱动器而下部是一个凸轮联轴器，那么机构一般就是一个模具安装凸轮。
当上部被压力机朝着下部垂直施加力的时候，滑块及其所连接的工具被沿着非垂直方向驱动。如果工具是一个打孔机，它就会在压力机的推动下通过一个工件被驱动，工件是例如一个金属板。由于滑块在复位弹簧所提供的分离力的作用下收缩，打孔机通常会从金属板上移开。但是复位弹簧会产生故障，这样的故障会导致滚子凸轮和工件损坏。最好也不过，发生故障的复位弹簧需要更换，这样也会导致压力机停工。
耐磨板用于彼此接触的滑动面之间来减少摩擦并增加部件的寿命。耐磨板必须能承受压力机施加的额定凸轮部件力，并能消耗摩擦产生的热量。耐磨板通常是通过螺栓固定的，由于滑动面被反复压在一个耐磨板上并反复在上面滑动，螺栓就会受到应力作用，这就会产生螺栓松动的危险。这样就会造成压力机停工并且损坏滚子凸轮和工件。而且，如同名字所表示的那样，耐磨板会随着使用而磨损，并且必须定期更换，这就需要拆卸和重装的时间。
很多空中凸轮和模具安装(die-mount)凸轮都带有某种耐磨板，这种耐磨板的工作表面是侧向垂直的。这些耐磨板给滑块提供支撑，但是给滑块的侧向平移或垂直震动以很小阻力。滑块的任意的平移量或震动量都会导致引导刀具向其所需目标时的成比例误差量。
通常，现有的空中凸轮和模具安装(die-mount)凸轮的外形要足够高，以阻止其在小型压力机中使用。很多凸轮在用于这种目的的复位弹簧发生堵塞或断开的时候并不收缩其滑块。
发明简述本发明的一个目的是提供一种改良的滚子凸轮，其包括部件能初次调整、随后保持比例耐磨板载荷分布。本发明的滚子凸轮具有一个滑块，其具有一对平行的间隔的下部滑动表面位于第一平面，还有一对平行的间隔的上部滑动表面位于第二平面，第一平面平行于第二平面且位于第二平面的上面。滚子凸轮还包括一个凸轮联轴器，其具有一对导向下部耐磨板可滑动地支撑一对下部滑动表面，还有一对上部耐磨板可滑动地支撑上部滑动表面。下部滑动表面侧向朝着彼此向下倾斜，导向下部耐磨板具有侧向倾斜表面，其余下部滑动表面平行并引导下部滑动表面。一个凸轮滚子被滑块可旋转地支撑，并可以通过沿着凸轮联轴器移动滑块使驱动器向下运动。一对固定螺钉被凸轮联轴器支撑，这样固定螺钉向前移动的时候，一对导向下部耐磨板中的一个就被朝着另一个侧向推动，并与该对下部滑动表面中的一个接触，来进行初次调整，然后保持比例耐磨板载荷分配。
滚子凸轮还包括一个驱动器，其具有一个线性曲面，相对于垂直方向倾斜来根据驱动器的向下移动来沿着凸轮联轴器推动滑块。一个作用在滑块和凸轮联轴器之间的弹性部件将滑块压回到初始位置。另外，正复位部件安装在驱动器上，以便使线性曲面与也安装在滑块上的保持板啮合，从而保证滑块缩回。
滑块沿着在凸轮联轴器中的通道移动。上部耐磨板固定在凸轮联轴器顶部通道的边缘上。导向下部耐磨板的侧面容纳在通道底部，端板固定在凸轮联轴器和上部耐磨板中的凹槽中。将该对耐磨板定位在两个平面内就增加了它们的总表面积，因此就增加了它们的承载能力和寿命。倾斜的导向下部耐磨板还增加了它们的总表面积，并有助于增加滑块的侧面稳定性。将耐磨板安装在分开的表面内也便于制造具有相同承载能力的、更窄的滚子凸轮。
滚子凸轮的结构还提供一种方便的方法来组装它，特别是便于调整和组装导向下部耐磨板。使用容纳了导向下部耐磨板的凹槽安装端板就不需要使用固定装置，例如螺钉，这样就减少了固定件在应力作用下发生松动的可能性。
图1是一个滚子凸轮的透视图，表示了一个驱动器、一个凸轮控制器、一个滑块和一个凸轮联轴器的组合；图2是图1的滚子凸轮的分解图，是从相反方向显示的，包括调整固定螺丝钉和一个气体弹簧；图3是图1的滚子凸轮的侧视图，部分被隐藏线表示；图4是图3中滚子凸轮的侧视图，部分被隐藏线表示并且部分已经剥开；图5是沿着图4的线5-5的截面图；图6是图3中一个向上倾斜的凸轮联轴器和滚子凸轮的滑块的侧视图7是图3中一个向下倾斜的凸轮联轴器和滚子凸轮的滑块的侧视图。
优选实施例描述图1表示了一个模具安装的滚子凸轮10的透视图，其包括一个凸轮驱动部件或凸轮联轴器12、一个刀具夹紧部件或滑块14、和一个驱动器16。凸轮联轴器12通常是通过螺栓固定在压力机(未示出)的下模座19上，螺栓穿过螺栓孔20。驱动器16类似地固定在压力机(未示出)的上模座21上。
滑块14具有一个前端部26和一个后端部28，滑块插入凸轮联轴器12和驱动器16之间。滑块14用来能根据压力机提供的垂直向下力的分量在一条沿着凸轮联轴器12的线性通道移动，该通道与压力机的上模座21的垂直通道成所需角度。在滑块14的前端部26上安装有一个典型的刀架30，能固定任意数量的公知刀具，例如打孔器或切边器(均未示出)。
如图2中的细节所示，其中图2是分解图，并且是图1中的模具安装的滚子凸轮10的反向视图，驱动器16具有第一侧32(图1)和第二侧34(图2)，和一个线性凸轮表面36(图1)，该表面与垂直方向成锐角α(图1)设置。第一和第二正复位弹簧38和40使用例如螺钉42的固定件安装在滑块14的对应一侧。在固定正复位弹簧38和40的螺钉42的远端固定有对应的复位凸缘44和45，它们从驱动器16的对应侧面侧向向外伸出。
如图5所示，其中图5是沿着图4的线5-5的截面图，滑块14包括一个上部46、一个中部48和一个下部50。如图1和2以及图5所示，滑块14的上部46容纳了一个长的开口空腔52。空腔52是位于两个平行的、垂直的、第一和第二平行侧壁54和56之间。侧向延伸的凸轮滚子轴58(图2)是被支撑在第一和第二平行侧壁54和56之间，凸轮滚子60被轴向支撑以便绕着凸轮滚子轴58旋转。
图1到4表示了长形的第一和第二保持板62、64，它们使用例如螺丝钉66的固定件安装在滑块14的对应第一和第二侧壁54和56的外表面上。如图3和4所示，第一保持板62伸过凸轮滚子60与第一正复位部件38啮合。如图2和3所示，在第一保持板62的部分分解图中，第一保持板62的内侧具有一个去除部分，该部分形成了一个线性曲面65。线性曲面65基本上与第一正复位部件38的第一复位凸缘44平行，以便当驱动器16向上移动的时候，与第一复位凸缘44啮合。虽然该特征没有示出，但是第二保持板64与第一保持板62结构相反，以便与第二正复位部件40的复位凸缘45啮合。
如图2和5所示，滑块14的下部50具有第一和第二平行侧68和70，它们与中部48垂直分开。在滑块14向后部分上，滑块14的上部46和下部50的侧向厚度小于中部48的宽度，分别形成第一和第二凸缘状突起72、74，它们在下部50上面沿着相反方向侧向伸展。凸缘状突起72和74的下表面构成了第一和第二上部滑动表面76和78。滑块14的下部50还具有一个下部中心滑动表面80，还具有第一和第二下部滑动表面82和84，它们从靠近下部中心滑动表面80的边缘倾斜侧向向上伸出，伸到位于对应第一和第二平行侧面68和70上的边缘，该边缘相对于下部中心滑动表面80成一个锐角β(图2)。
如图2所示，一个弹性部件，最好是一个气体弹簧86，安装在一个长孔88(图5)中，长孔位于滑块14的下部50的前端26中。气体弹簧86从孔88中伸出。
凸轮联轴器12大致为直立棱柱的形状，其具有一个纵向、开口的通道90，从凸轮联轴器12的前端92穿过上部伸到后端94。通道90是位于垂直的、第一和第二平行侧壁96和98之间，并且一个下部中心通道表面100在侧壁之间伸展。
第一和第二上部耐磨板102和104(第二上部耐磨板没有在图2中表示出来)，最好是自润滑的耐磨板，都具有大致矩形的截面，它们分别固定到第一和第二侧壁96和98的顶部，通过一定数量的公知固定装置例如螺栓106。第一和第二导向下部耐磨板108和110(图5)最好是自润滑的耐磨板，都具有大致楔形的截面，它们被下部中心管道表面100支撑，并且分别沿着侧壁96和98纵向伸展。第一和第二导向下部耐磨板108和110具有上部表面112和114，它们向下朝着彼此倾斜。
滑动表面是由比耐磨板更硬的材料制成。滑动表面通常用硬化钢制成，而耐磨板是用自润滑的青铜制成。最好，每个耐磨板都含有若干油盅。
第一和第二导向下部耐磨板108和110不是通过例如螺栓的固定件固定到位，螺栓例如穿过耐磨板并进入凸轮联轴器12。最好，它们是侧向位于侧壁96和98之间，垂直位于下部中心管道表面100和滑块14之间，并且纵向位于凸轮联轴器前板116和第一和第二凸轮联轴器后端板118和120之间。凸轮联轴器前板116被夹在位于凸轮联轴器12的前端92中的一个侧向凹槽122中，以及分别位于上部耐磨板102和104的侧向凹槽123和125中，前板116通过穿过板子的固定件例如螺栓128固定在凸轮联轴器12上，螺栓穿过前板116。第一和第二凸轮联轴器后端板118和120被夹在位于凸轮联轴器12的后端94中的侧向凹槽124和126中，以及分别位于上部耐磨板102和104的侧向凹槽127和129中，后端板通过穿过板子的固定件例如螺栓128固定槽中，螺栓穿过第一和第二后端板118和120。通过这种结构，槽就能够吸收可能使固定件松动的力。
第一和第二导向下部耐磨板108和110的侧向倾斜上部表面最好不是朝着彼此充分伸展来形成锐边，而是形成钝边130和132(图2和5)，它们在凸轮联轴器12的下部中心管道表面100和倾斜耐磨板表面112和114之间大致垂直伸展。一对固定螺钉134侧向伸展，通过第二侧壁98以便与第二导向下部耐磨板110接触。向前移动固定螺钉134就可以迫使第二导向下部耐磨板110朝着第一导向下部耐磨板108移动。
第一和第二上部耐磨板102和104侧向尺寸大于安装了它们的侧壁96和98，也大于侧向伸展到管道90上面的部分。因此，滑块14具有第一和第二凹槽103和105，它们的上表面分别构成了第一和第二上部滑动表面76和78的附加部分。更宽的耐磨板102和104增加了总的耐磨板表面积，并且它们在侧向凹槽103和105中的布置就使滑块14靠在凸轮联轴器12上。这就阻止了当驱动器16给滑块14的后端施加一个向下引导分量的时候，滑块14的前端向上摆动和滚动，这样就提高了刀具定位精度。
当模具安装滚子凸轮10初次组装，并且第一和第二上部滑动表面76和78以及滑块14的第一下部滑动表面82靠在第一和第二上部耐磨板102和104以及凸轮联轴器12的第一导向下部耐磨板108上的时候，固定螺钉134向前移动，这样第二导向下部耐磨板110就与第二下部滑动表面84接触。上述步骤提供了一种快速高效的方法来精确调整耐磨板在滚子凸轮组件附近的位置，而不需要磨损耐磨板，或使用精密加工来保证比例载荷分布。该步骤和滚子的结构也可以用来提供一种快速有效的方法在工作地点更换和调整耐磨板。
本领域的普通技术人员可以理解，可以安装一对侧向穿过第一侧壁96的第二固定螺钉(未示出)来朝着第二导向下部耐磨板110推动第一导向下部耐磨板108。这样，就要有一个小量的侧向位移来定位没有采用第二对固定螺钉的耐磨板。
在工作中，当驱动器16被垂直向下驱动的时候，驱动器16的凸轮表面36就给滑块14的凸轮滚子60施加一个向下的力。凸轮滚子60将向下力的一个分量传递给滑块14，方向是驱动滑块14并将安装在刀架30上的刀具(未示出)朝着一个工件(未示出)驱动。滑块14的第一和第二上部滑动表面76和78分别沿着第一和第二上部耐磨板102和104滑动；第一和第二下部滑动表面82和84分别沿着第一和第二导向下部耐磨板108和110移动。
随着驱动器16被向下驱动且滑块14向前移动，气体弹簧86就被压缩到凸轮联轴器12的前板116上。一个刀具，例如是一个打孔机(未示出)，通过一个工件(未示出)被施加力。当驱动器16升高的时候，气体弹簧施加一个力来拉回滑块14。如果滑块14没能缩回，与对应第一和第二保持板62和64的线性曲面65啮合的第一和第二正复位部件38和40就施加一个补充力来保证滑块14缩回。
只要用于凸轮联轴器12的、更宽的上部耐磨板102和104和导向下部耐磨板108和110，如图2所示，导致载荷可以分配在两套垂直移动的耐磨板之间。这就允许它们总表面积增加，就可以增加其在载荷承载能力和寿命。因此，滚子凸轮就不必变宽，以便就可以如同具有相同总耐磨板表面积的凸轮部件一样管理载荷，但是处于相同平面，因此就可以在受限的工作位置更广泛应用。反过来，由于分配载荷的表面积更大，所以具有相同宽度的滚子凸轮可以管理更大载荷。倾斜的导向下部耐磨板108和110相对于具有相同宽度但没有倾斜的耐磨板来说还可以提供更大的总表面积。这就不仅增加了它们的承载能力和寿命，而且还提供了更好的侧向稳定性，因此就提高了刀具的定位精度。
图6和7表示了具有凸轮联轴器12的模具安装滚子凸轮10，其示意性地安装在相对于水平面的向上和向下角度上。它们的操作与在上述幅图中的滚子凸轮10的操作类似；也就是说，压力机施加的向下力的分量就沿着工件(未示出)的方向给滑块14和一个安装在刀架30上的刀具(未示出)施力。向上和向下角度表示的是定位刀具来实现典型的操作，例如打孔、切边、冲压和弯曲。为了能够将凸轮联轴器12以不同角度安装在水平面上，保持板62和64、正复位部件38和40、和驱动器16可以用其它具有适当结构的部件代替。
对于本领域的普通技术人员可以理解的是，相反结构的滚子凸轮，也就是说，凸轮联轴器位于顶部且驱动器位于底部也是可以制造的。这样的结构可以是空中凸轮。
虽然已经表示和介绍了本发明的一些实施例，但是这些实施例并无法表示了介绍本发明的所有可能的形式。更好的，在说明书中所使用的词语是介绍性词语而不是限定性的，可以理解的是在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种变化。
权利要求
1.一种滚子凸轮包括一个驱动器，其具有与垂直方向倾斜的线性凸轮表面；一个滑块，其具有一对平行的间隔的下部滑动表面位于第一平面，还有一对平行的间隔的上部滑动表面位于第二平面，第二平面平行于第一平面且位于第一平面的上面；一个凸轮联轴器，其具有一对导向下部耐磨板可滑动地支撑一对下部滑动表面，还有一对上部耐磨板可滑动地支撑上部滑动表面，下部滑动表面侧向朝着彼此向下倾斜，导向下部耐磨板具有侧向倾斜表面，其与下部滑动表面平行并引导下部滑动表面；一个凸轮滚子被滑块可旋转地支撑，并可以通过沿着凸轮联轴器移动滑块使驱动器向下运动；和一对调整螺钉被凸轮联轴器支撑，这样固定螺钉向前移动的时候，一对导向下部耐磨板中的一个就被朝着另一个侧向推动，并与该对下部滑动表面中的一个接触，来进行初次调整，然后保持比例耐磨板载荷分配。
2.如权利要求
1所述的滚子凸轮，还包括一个弹性部件，当滑块向前移动的时候压缩，当驱动器向上移动的时候收缩滑块。
3.如权利要求
3所述的滚子凸轮，还包括一个正复位部件安装在驱动器的每一侧；一个保持板安装在滑块的每一侧，每个保持板具有一个线性曲面与垂直方向倾斜，每个正复位部件都与线性曲面中的一个啮合，以保证当驱动器向上移动的时候，滑块缩回。
4.如权利要求
3所述的滚子凸轮，其中凸轮联轴器具有一个前端和一个后端，大致为直立棱柱的形状，其具有一个纵向、开口的通道，从凸轮联轴器的前端穿过上部伸到后端，通道是位于垂直的、第一和第二平行侧壁之间，并且一个下部中心通道表面在侧壁之间伸展，凸轮联轴器还包括一个穿过凸轮联轴器前端的前板；和分别连接到第一和第二平行侧壁上的第一和第二后端板，第一和第二后端板中的每一个都垂直于开口通道的部分伸展，该对导向下部耐磨板的第一和第二导向下部耐磨板完全侧向容纳在第一侧壁和位于第二侧壁中的调整固定螺钉之间，垂直位于下部中心通道表面和滑块之间，纵向前板和第一和第二后端板之间。
5.如权利要求
4所述的滚子凸轮，其中第一和第二上部耐磨板固定在对应的通道第一和第二侧壁上部，每个上部耐磨板都在通道的侧向部分上朝着另一个伸展，滑块在第一和第二上部滑动表面的下面具有第一和第二侧向槽，来容纳对应的第一和第二上部耐磨板，随着槽沿着凸轮联轴器的向前移动，槽减小了滑块垂直的和侧向的移动。
6.如权利要求
5所述的滚子凸轮，其中凸轮联轴器前板和第一和第二后端板安装到凸轮联轴器对应端部和上部耐磨板的侧向凹槽中，同时也通过穿过板的固定件固定到凸轮联轴器上，槽吸收了可能引起固定件松动的力，并且结构也便于更换和调整导向下部耐磨板。
7.如权利要求
6所述的滚子凸轮，其中滑动表面是由比耐磨板更硬的材料制成。
8.如权利要求
6所述的滚子凸轮，其中滑动表面用硬化钢制成，而耐磨板是用自润滑的青铜制成。
9.如权利要求
6所述的滚子凸轮，其中每个耐磨板都含有若干油盅来润滑上部表面。
专利摘要
一个滚子凸轮在上平面带有一对滑动表面和一对耐磨板，在下平面带有一对侧向倾斜滑动表面和一对侧向倾斜导向耐磨表面。导向耐磨板纵向容纳在端板之间，以避免使用螺钉来固定耐磨板，螺钉在应力作用下可能松动。调整固定螺钉用来侧向调整导向耐磨板，正复位部件用来在收缩弹簧所提供的力之外再提供一个刀具收缩力。
文档编号B26D5/16GK1997466SQ20058001767
公开日2007年7月11日 申请日期2005年4月21日
发明者埃里克·D·菲蒂祖奎韦滋 申请人:安科拉米纳美国有限公司