CN113302008B - 具有旋转冲床的机械工具 - Google Patents

Abstract

一种工具***具有用于施加真空吸引以便将紧固件保持在工具的工作端的装置。空心推杆销中的空腔具有侧向端口，其用于专门提供位于真空吸引源与紧固件之间的气道。在本发明的其他实施例中，推杆销具有紧固件夹持爪，该夹持爪采取可在通向空腔的推杆销中的侧向通道内移动的球体的形式。通过工具主体上的外弹性带使球体向内偏置抵靠紧固件，外弹性带环绕推杆销。当适于安装磁释放类型紧固件时，推杆销的底端具有减小的直径，以***磁释放紧固件中。紧固件接纳面板由砧座支承，该砧座具有磁体，由此紧固件在被压入面板中时从推杆销被释放。

Description

具有旋转冲床的机械工具

相关申请

本申请是非临时专利申请，与2018年11月15日提交、名称为“Machine Toolingwith Rotary Punch and Magnetic Anvil”、序号为62/767,702的临时专利申请相关，特此要求其优先权。

技术领域

本公开描述三种类型的旋转安装冲床以及一个磁释放砧座***，它们使得CNC加工中心的使用能够直接采用CNC加工中心来安装旋转安装紧固件。

背景技术

当前对于许多消费电子产品，为了美学和机械刚性而使用金属机壳。这些壳体可在高速CNC加工中心中产生。一旦机壳被切割，它被移动到其他位置以供硬件的组装，并且最终借助阳极氧化或其他外观工艺来加工。铆接紧固件频繁地用于这些机壳中，这可由于所涉及的大的安装力量而造成外观表面上的永久压痕。印痕是不可接受的。为了适应所涉及的大的力量，较厚区域或凸起部通常被机械加工到机壳中压入紧固件处。较厚区域更能够吸收大的应力，而不会将印痕转移到外观表面。不希望在机械加工之前必须使用较厚材料，因为机械加工时间和废料会显著增加。另外，当机壳为硬件安装准备就绪时，其必须在辅助机器中重新固定以供硬件附接，通常在另一个位置。

已知磁释放紧固件主要在服装行业用于将防盗标签附接到衣物，以防止零售环境中的零售商品盗窃。这些紧固件在一般硬件紧固件领域尚未获得广泛认可，但是它们具有许多可能用途。没有已知的用于将这种类型的紧固件组装到其他制造组件的自动***。

因此在紧固技术领域中需要改进生产用于非常薄的面板的紧固***的成本和效率。特别是，需要一种供电子产品中使用的金属机壳的紧固件，其具有充分的附接性能以及可接受的外观特性。也需要一种旋转安装紧固件的简化自动***。还需要一种自动组装***，其中可采用磁释放类型紧固件。

发明内容

为了满足紧固设备领域中的需要，设计了本发明的下列实施例。每个实施例均采用简化自动***中的旋转安装，所述简化自动***利用标准CNC加工中心，其中安装旋转冲床还提供单个紧固件拾取和放置的功能。

如本文所公开的，由于移位器的轴向投影面积的减小，旋转安装的使用大大减少了标准铆接紧固件受到的安装力量。减小面积的移位器的旋转仍然通过紧固件上的保持特征来推动金属，但是主要推力是扭矩，而不是轴向力。这大大地降低对非常薄的接纳面板的外观压印的严重性并且通常完全消除了压印。因为轴向力大大地减小，所以机壳面板的金属厚度也能够显著减小，从而节省废料和机器时间。可以使用辅助旋转安装机器，但是由于CNC加工中心具有扭矩和轴向力两个能力，所以消除了在第二位置重新固定的需要。当还消除了购买辅助安装机器的实际需要时，追加成本得以实现。

本发明的实施例采用将紧固件保持到安装工具的不同手段，包括真空吸引控制和摩擦夹持。在本发明的特定应用中，磁释放紧固件的使用被并入到自动组装过程中，该自动组装过程还利用旋转铆接。

更具体来说，本申请人设计了一种用于安装紧固件的工具***，其包括工具主体，该工具主体具有顶部驱动端和底部工作端，该工具主体以旋转轴线为中心。工作端上的多个螺旋移位器作用于工件，以便使工件的材料移位到紧固件上。在工具中处于工作端的空腔暂时保持待安装在工件上的紧固件。移位器包括以旋转轴线为中心的弓形斜面，并且每个移位器在斜面的最大与最小高度的点之间延伸。在一个实施例中，采用绕旋转轴线对称设置的三个相同的移位器。

工具***采用CNC机器，其用于在轴向移动工具主体的同时旋转工具主体。CNC机器还提取紧固件，并且将它横向地移动，以便将紧固件输送到安装位置。

在一个实施例中，工具***具有用于将真空吸引从来源施加到工具的顶端的装置，以及工具主体在顶端与底端之间具有气道，由此真空吸引在空腔中保持紧固件。在若干实施例中，紧固件保持空腔位于弹性偏置推杆销的末端，该弹性偏置推杆销作用在工具主体与紧固件之间，适于在安装紧固件到工件中的期间压在紧固件上。推杆销具有弹簧，该弹簧作用在工具主体与推杆销的顶端之间。当采用真空吸引时，推杆销可以是空心的，并且具有侧向端口，其用于专门提供真空吸引源与紧固件之间的气道。

在本发明的其他实施例中，推杆销具有紧固件夹持装置，所述紧固件夹持装置包括采取球体的形式的多个爪，球体可在通向推杆销的空腔的推杆销中的侧向通道内移动。球体被工具主体上的外弹性带向内偏置抵靠紧固件，该外弹性带环绕推杆销。优选地，弹性带的球体接合底端具有45度斜面。通道中的每个内端具有用于保持球体的收缩边缘。

在本发明的又一个实施例中，工具***能够安装磁释放类型紧固件。在这种情况下，工具主体具有轴向居中的推杆销，推杆销具有适于***磁释放紧固件的减小直径的底端，由此紧固件在传输到安装位置期间被保持到工具上。推杆销具有套圈，该套圈抵靠紧固件的顶部，以便使紧固件压靠接纳工件，工件优选地为具有盲接纳孔的面板。紧固件接纳面板由砧座支承，该砧座具有磁体，由此紧固件在被压入面板中时从推杆销被释放。在安装期间，紧固件底部的凸缘接纳由移位器从面板移位的冷材料流。

因此，本发明的主要目的是提供一种采用标准CNC机器中心的自动工具***中的旋转安装紧固件。另一目的是提供一种工具***，该工具***能够在安装过程中提取和放置磁释放类型紧固件。通过以下附图和若干实施例的描述，本发明工具***的这些及其他目的和优点将对本领域的技术人员是显而易见的。

附图说明

图1是紧固件输送***的左上等距视图。

图2是本发明的旋转安装工具的仰视平面图。

图3是合成图示，示出左图3A上的旋转安装工具的正视图以及右图3B所示的截面视图A-A。

图4是图3中的截面A-A的放大局部截面图。

图5是合成图示，示出具有待安装的紧固件销的旋转安装工具的三个截面图，由左至右为正视截面图5A、仰视平面图5B和最左侧的局部放大视图5C。

图6是与内螺纹紧固件结合使用的旋转安装工具的正视截面图。

图7是图7A和图7B的合成图示，图7A示出旋转安装工具与位于顶部的磁释放销夹持紧固件的部分截面；以及图7B示出底部的特写部分截面视图。

具体实施方式

图1示出用于为了旋转安装而将紧固件直接供应给CNC加工中心的本***。

紧固件从来源料斗到安装冲床的过程如下：

1.大量部件被松散地倒入振动供料斗15。

2.部件然后从料斗15被输出，由擒纵器和梭子分离，并且经由穿过机器护罩14中的小开口的柔性供给管或者刚性轨道17来供给。

3.随后，单个部件进入分段台12，在分段台12，单个部件被定位在精确位置13以供CNC冲床工具、例如本发明的工具提取。

4.最后，冲床或CNC床移动到由安装冲床工具保持的紧固件的位置。

现在参照图2，示出本发明的一个实施例的旋转移位器冲床工具22的头端的仰视平面图。在这个实施例中，采用三个旋转移位器25、26和27。在紧固件安装期间，当冲床工具22围绕轴线28旋转时，移位器被驱动抵靠金属接纳面板(未示出)。移位器实际上是螺旋形的，从高点21到低点23为楔形，并且围绕由轴线28限定的工具22的中心环形地弯曲。与全环移位器相比，移位器的截面面积在与安装面板的接触处减小。因此，对工具的每次旋转和轴向前进，所需要的安装力量的大部分是逐渐施加的，这减少了所需的总体最大轴向力。这个***需要比轴向地驱动移位器所需要的力更大的扭矩以旋转地将移位器推动穿过金属。如图3-7所述的下列实施例各自利用这种旋转紧固件的安装方法。

图3示出本发明的CNC冲床的正视图3A和侧视截面图3B，其中可以采用冲压真空吸引。如在图2中看到并且在图3A中所示的工具22，其在顶部驱动端30的大小经制作成由标准工具支架保持，使得工具22将采用CNC加工中心中的自动工具变更***来操作底部工作端38。参照图3B，模具弹簧35提供弹性限制力，该弹性限制力在冲床工具的工作端末端推动推杆销37。当旋转工具移向接纳面板时，冲床工具将旋转安装紧固件31压到盲平底安装孔的底部。在冲床工具与在该孔中被压靠面板的紧固件转动时，紧固件以及部分推杆销不会转动，因为它由位于弹簧35与推杆销37之间的推力轴承32与旋转运动隔离。弹簧上的压缩力以及因此将紧固件压到该孔的底部的力可通过转动冲床顶部的空心定位螺杆34来调整。从冲床顶部到头端穿过组件的空心气道提供一条路径，该路径让可控真空吸引33在安装之后提取、保持并且接着释放紧固件。

图4是图3B的底部的特写视图，并且示出工具工作端末端的更多细节，以及示出真空吸引33如何能够穿过推杆销37的侧壁中的侧向端口44转向空心压铆螺柱的边缘。这允许冲床工具22提取紧固件31而不会失去穿过由推杆销37的端壁43阻塞的压铆螺柱紧固件31的空心中心的吸力。因此，这种类型的冲床可与无论是空心还是实心的多种紧固件配合使用。在这个视图中也能够看到移位器41。

图5示出如应用于浮动销组件50的安装的工具***的不同视图，浮动销组件50包括在图5C的特写视图中更清楚地看到的保持器58和浮动销54。在这个应用以及许多其他应用中，不采用真空吸引，因为在一些情况下，可能难以或者不可能通过CNC铣床的主轴供应真空吸引源。这里所示的冲头末端不要求真空吸引提取和释放紧固件，但是取而代之采用摩擦夹持机构。

在这个实例中，极小直径的销54通过形成爪的任何适当材料的三个硬球体56的夹持压力来保持，所述爪被弹性体带52向内推。球体在横切到推杆销55中的圆筒通道内径向移动，推杆销55在其末端具有接纳紧固件销54的空腔。紧固件销54容易滑入工具53的推杆销55中，并且通过由球体56和弹性体带52产生的压力和摩擦来保持在其中，弹性体带52使球体56向内偏置且抵靠紧固件销。因为球体提供足够但非常有限的夹持力量，所以紧固件销54在安装之后同样容易滑出。在这个实施例中，弹性体衬套的垂直长度允许主要在向上方向的压缩。为了补偿，弹性带52的内侧边缘上的45度斜面向下和向内推球体56。推杆销55的内侧直径足够小，使得球体无法向内逸出，以及冲床主体53与推杆销之间的间隙比球体的直径窄，因此它们无法向外逸出。因此球体被完全抓住。

在自动安装过程期间，图5的工具首先移动到提取位置，其中浮动销组件50被***工具推杆销空腔60中，直到它在工具推杆销空腔60中居中并且由球体56夹持。这时销组件移动到面板59上方的安装位置，如在图5C中看到。然后，当工具53被旋转并且朝所述面板轴向地向下移动时，浮动销组件50被安装到面板中。通过这个运动，当推杆销55上的斜面使浮动销保持器58居中是，将浮动销保持器58压到所述面板。同时，工具主体53上的移位器57将所述面板的材料压入保持器的特征中，以便将它牢固地附接到面板。在这个动作期间，对所述紧固件销的夹持微弱得足以使工具在安装完成时容易地释放所述紧固件销，以及所述工具被向上移离所述安装位置。

因此，这个实例中的加工组件的真空吸引推杆销提供四个功能：

1.在必要时保持和释放所述紧固件销。

2.使所述紧固件销在所述冲床中居中。

3.使所述保持器在所述浮动销上居中。

4.在安装期间在所述保持器上向下压。

图6示出另一个冲床类型，所述冲床类型不要求真空吸引，并且使用由抵靠与紧固件66接触的三个球体67的弹性带65径向地提供的压力来夹持紧固件的外侧直径。在冲床主体61内而不是如在先前实施例中的推杆销63内接纳紧固件66。球体67被保持在冲床工具主体61的十字侧孔68中。在每个孔的内端的边缘64确保球体67无法完全进入冲床工具61的中心孔69。如图5中，球体67被弹性带65向外约束。当冲床61在分段部件66上向下推以将其提取时，推球体67被向外推抵抗对抗带65的弹力，直到该部件经过球体之间，所述球体接着将该部件保持在适当位置以供安装。一旦安装了紧固件，所述冲床可自由地向上拉离开所述紧固件。这种样式的冲床也适于实心销的安装。

图7示出用于磁释放夹持紧固件的冲床。一些夹持紧固件能够夹持销，并且然后采用磁体释放所述销。安装这种类型的紧固件也不需要真空吸引。在将这种类型的紧固件与这个加工应用配合使用时，CNC加工中心将冲床销***分段紧固件中并且将其拾取，而无须使用工具附接装置，因为所述紧固件本身夹持所述工具推杆销。一旦工件下方的砧座中的磁体被定位在安装所述磁体的所述紧固件上，其将被安装到所述紧固件中，所述磁体将脱离所述紧固件，从而释放所述冲床以完成安装，并且接着得到另一个紧固件。

图7A中，看到在被冲床工具73提取时的磁释放紧固件。所述工具具有推杆销71，该推杆销具有窄端，该窄端适于紧固件75。所述销如在先前实施例中所看到是弹簧偏置的(未示出)，并且由紧固件75内的球体夹持。冲床工具73具有如在图2中看到的旋转移位器77。

现在参照图7B，看到图7A的磁释放紧固件75被安装到接纳面板72中，接纳面板72在这个实施例中具有盲接纳孔。当所述紧固件位于所述孔中时，砧座74内的磁体76释放推杆销71上的对紧固件的夹持。在安装期间，工具73在将所述移位器轴向地压靠面板72时旋转，面板72由砧座74支承。由于所述紧固件已被释放，所以所述工具的旋转运动在所述紧固件被安装时没有传递给所述紧固件。通过所述工具的持续动作，移位器77在紧固件75的基底凸缘之上移动面板72的材料，因而将它附于所述面板。

虽然本文所述***具有许多方面，但是在这个实施例中磁释放砧座用来执行下列功能：

1.所述冲床可在标准CNC加工中心的自动工具变换器中分段。

2.所述冲床可提取和保持紧固件以传输到其安装位置。

3.所述冲床可使移位器旋转，以便在所述紧固件的凸缘之上推动金属，而同时维持所述紧固件静止。

4.所述冲床可在安装所述紧固件之后释放所述紧固件。

因此，从本发明的各个实施例的以上描述，对本领域的技术人员显而易见的是本发明的目的已经得到实现。从各个实施例的以上描述，本发明的其他目的和优点对本领域的技术人员是显而易见的，而本发明的其他目的和优点并不限于各个实施例的以上描述。应当理解的是，本发明应该仅受限于下列权利要求及其合法等效体。

Claims (17)

1.一种用于安装紧固件的工具***，其包括：

工具主体，其具有顶部驱动端和底部工作端，并且以旋转轴线为中心，其中所述工具***具有用于将真空吸引从真空吸引源施加到所述顶部驱动端的装置；

所述底部工作端上的多个螺旋移位器，其用于作用于工件；

在所述工具主体的底部工作端的空腔，其用于保持待安装在所述工件中的紧固件；以及

用于在轴向移动所述工具主体的同时旋转所述工具主体的装置，包括适于将选用的个别紧固件从提取点横向地移动到安装点的计算机数控机床。

2.如权利要求1所述的工具***，其特征在于，所述移位器包括以所述旋转轴线为中心的弓形斜面，并且每个移位器在所述斜面的最大与最小高度的点之间延伸。

3.如权利要求1所述的工具***，其特征在于，所述移位器是相同的，并且绕所述旋转轴线对称地设置。

4.如权利要求1所述的工具***，其特征在于，所述工具主体具有位于所述顶部驱动端与所述底部工作端之间的气道，由此所述真空吸引将所述紧固件保持在所述空腔中。

5.如权利要求4所述的工具***，其特征在于，所述空腔位于弹性偏置推杆销的末端，所述弹性偏置推杆销作用在所述工具主体与所述紧固件之间，并且适于在所述紧固件被安装到所述工件中的期间压在所述紧固件上。

6.如权利要求5所述的工具***，其特征在于，所述推杆销是空心的并且具有侧向端口，所述侧向端口用于专门提供位于所述真空吸引源与所述紧固件之间的气道。

7.如权利要求1所述的工具***，其特征在于，所述空腔位于弹性偏置推杆销的底端中，用于对所述紧固件施加向下的安装力量，并且具有作用在所述工具主体与所述推杆销的顶端之间的弹簧。

8.如权利要求7所述的工具***，其特征在于，所述推杆销具有紧固件夹持装置，所述紧固件夹持装置包括可在通向所述推杆销中的所述空腔的所述推杆销中的侧向通道内移动的多个球体。

9.如权利要求8所述的工具***，其特征在于，通过环绕所述推杆销的外弹性带使所述球体向内偏置抵靠所述紧固件。

10.如权利要求9所述的工具***，其特征在于，所述弹性带的球体接合底端具有45度斜面。

11.如权利要求1所述的工具***，其特征在于，所述工具主体具有可在所述工具主体中的侧向通道内移动的多个紧固件夹持球体。

12.如权利要求11所述的工具***，其特征在于，由环绕所述通道的弹性带向内偏置所述球体。

13.如权利要求12所述的工具***，其特征在于，所述通道中的每个通道的内端具有用于保持所述球体的收缩边缘。

14.如权利要求1所述的工具***，其特征在于，所述工具主体具有轴向居中的推杆销，所述推杆销具有缩小了直径的底端，所述底端适于***磁释放紧固件中，由此所述紧固件被保持到所述工具上。

15.如权利要求14所述的工具***，其特征在于，所述推杆销具有套圈，所述套圈抵靠所述紧固件的所述顶部。

16.如权利要求14所述的工具***，还包括用于支承紧固件接纳面板的砧座，所述砧座具有磁体，由此当所述紧固件在所述工具主体旋转期间被所述工具主体压入所述面板时，所述紧固件从所述推杆销被释放。

17.如权利要求16所述的工具***，其特征在于，所述紧固件在所述底部具有凸缘，以接纳来自被所述移位器移位的所述面板的冷材料流。