TWI520798B

TWI520798B - 自穿孔緊箝螺帽的製造裝置

Info

Publication number: TWI520798B
Application number: TW101117398A
Authority: TW
Inventors: 新城啟氏
Original assignee: 倍而速銷售股份有限公司
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2016-02-11
Also published as: CN102814455A; TW201313360A; JP5325934B2; EP2532455A1; US20120316001A1; EP2532455B1; JP2012250279A

Description

自穿孔緊箝螺帽的製造裝置

本發明是關於「使螺帽本身打入金屬板，並對所打入的孔的周緣部分施以型鍛(swaging)而固定於金屬板」之自穿孔緊箝螺帽的製造裝置，特別是關於：由本案的發明者以日本特公平8-29392號公報(專利文獻1)所提出，且經實施化之強大緊箝力所獲得之高應力型自穿孔緊箝螺帽製造裝置的改良。

上述日本特公平8-29392號公報所記載的自穿孔緊箝螺帽的製造裝置，是利用螺帽成型機實施，且具有以下的顯著優點：令用來劃分環狀溝，且形成相對向的之側壁面的雙方，對軸線形成傾斜，當使前述環狀溝形成朝內側擴大的榫槽(mortise)時，前述環狀溝的內側尺寸與外側尺寸的尺寸精度高，且前導部的衝打(punching)良好，可量產「能獲得穩定之強大緊箝力的高品質之高應力型自穿孔緊箝螺帽」，上述的環狀溝形成於「被設於外形呈四角型的螺帽本體的中央部，且端面可打入金屬板而作為衝頭」的筒狀前導部、及「沿著前述螺帽本體的外周緣形成突出，而圍繞該前導部」的側壁之間。

在採用螺帽成型機製造上述高應力型自穿孔緊箝螺帽的場合中，是形成將已完成了上述專利文獻1(日本特公平8-29392號公報)之第1~3圖所示的各鍛造步驟的螺帽胚料，押出至各步驟的壓模的前方，並由「沿著該壓模的前面附近往復移動的輸送機構」之相對向的一對觸指所把持，而移動至下一個步驟的壓模，執行後續的鍛造加工，然而，當將「已完成了上述專利文獻1的第2圖所示之衝孔及前導部擴大步驟的鍛造加工」的螺帽胚料，移送至第3圖所示的側壁傾斜鍛造步驟時，卻具有以下的問題。

第14圖及第15圖，是顯示將「已完成了上述專利文獻1(日本特公平8-29392號公報)的第2圖所示之衝孔及前導部擴大步驟」的螺帽胚料11從壓模31押出，而由「沿著壓模31的前面形成往復移動之輸送機構」的相對向的一對觸指39、39所把持之作業步驟的說明圖。兩觸指39、39是被圖面中未顯示的彈簧朝彼此接近的方向彈推，其間隔略小於螺帽胚料11的對邊尺寸。

在被配設於壓模31之凹部32的衝孔衝頭33的基部，設有外擴的錐形壁34，在外嵌配設於衝孔衝頭33之筒狀嵌入件35的端面，設有突出成圍繞錐形壁34的環狀突起36，筒狀嵌入件35被保持固定於托座37。

一旦由筒狀衝頭38按壓已***壓模31之凹部32的螺帽胚料11，該筒狀衝頭38與衝孔衝頭33將協同作動，衝孔加工「未貫穿螺帽胚料11的預備預鑽孔」並鍛造成型螺紋預鑽孔12，接著，在筒狀嵌入件35的環狀突起36已***環狀溝15的狀態下，前導部13的端面部分被錐形壁34朝半徑方向推壓擴張，使其周側壁面16對軸線形成傾斜，而使環狀溝15的剖面形狀形成內側擴張的榫槽，且前導部13的端面外側緣抵接於環狀突起36的內側面而受到限制(周側壁面16的端緣也同樣抵接於環狀突起36的內側面而受到限制)，藉由阻止過量的傾斜變形，可使前導部13的端面外徑，亦即環狀溝15的內側尺寸調整成正確的固定尺寸。

一旦螺紋預鑽孔12的衝孔及前導部13的擴大步驟結束，將如第14圖所示，首先筒狀衝頭38將後退而從壓模31脫離，且兩觸指39、39移動至壓模31的前面附近。此時，由衝孔衝頭33所衝裁的衝裁廢料片12c被收容於筒狀衝頭38的筒孔後除去。接著，如第15圖所示，衝孔衝頭33前進而從壓模31突出，一旦將螺帽胚料11頂起而將其壓入兩觸指39、39之間形成把持時，衝孔衝頭33將退回壓模31內，由兩觸指39、39所把持的螺帽胚料11被移送至下一個步驟的壓模前面。

另外，由於衝孔衝頭33之前端部33a的外徑d，與對螺帽胚料11衝孔形成之螺紋預鑽孔12的孔徑大致相同，因此當衝孔衝頭33退回壓模31內時，其前端部分33a與螺帽胚料11形成干涉，而產生將螺帽胚料11拉回壓模31內的應力。然而，在一般的作業運轉中，由於彈推兩觸指39、39的彈簧壓甚強因此不會造成影響，但在長時間的作業運轉中，有時兩觸指39、39之彈簧的彈推力減弱、或者衝孔衝頭33產生不平整或缺口等，上述的情形將成為要因，而在衝孔衝頭33後退時，將螺帽胚料11拉回壓模31內，無法將螺帽胚料11移送至後續步驟，而引發運轉停止之類的重大事故。

[專利文獻1]日本特公平8-29392

本發明，是將解決上述問題點作為目的所研發而成的發明，本發明的課題為提供一種自穿孔緊箝螺帽的製造裝置，該自穿孔緊箝螺帽的製造裝置構成：可利用配設成圍繞衝孔衝頭的4支頂出銷來取代衝孔衝頭，而將已完成衝孔及前導部擴大步驟的螺帽胚料頂出，並確實地壓入兩觸指之間形成把持，不會對前述螺帽胚料的移送造成阻礙。

為了解決上述的課題，本發明是採用螺帽成型機來鍛造成型高應力型自穿孔緊箝螺帽之螺帽胚料的自穿孔緊箝螺帽的製造裝置，該高應力型自穿孔緊箝螺帽的螺帽胚料，在外形呈四角型的螺帽本體之含有螺紋預鑽孔的中央部分，設有端面可打入金屬板而作為衝頭使用的筒狀前導部，並設有沿著前述螺帽本體的外周緣形成突出而圍繞前述前導部的側壁，且在前述前導部與前述側壁之間形成環狀溝，令用來劃分前述環狀溝之前述前導部的周側壁面與前述側壁對軸線形成傾斜，而使前述環狀溝形成朝內側擴大的榫槽，其特徵為形成下述的構造：利用4支頂出銷，將已完成「前述螺紋預鑽孔的衝孔及前述前導部的端面部分朝半徑方向按壓擴張，使劃分前述環狀溝之前述前導部的周側壁面形成傾斜而擴大」之鍛造步驟的前述螺帽胚料之對角方向的四個角落的端面頂出，並壓入「位於壓模的端面附近之輸送機構」的一對觸指之間。

請求項2的發明，是在本發明的製造裝置中，具體性地限定「利用螺帽成型機鍛造成型螺帽胚料之主要步驟的鍛造壓模‧衝頭」的構造，請求項2之自穿孔緊箝螺帽的製造裝置，是利用「具備：螺帽胚料用鍛造壓模‧衝頭；和衝孔及前導部擴大鍛造壓模‧衝頭；及側壁傾斜鍛造壓模‧衝頭的螺帽成型機」之自穿孔緊箝螺帽的製造裝置，該螺帽胚料用鍛造壓模‧衝頭具有「被配設成可在用來***經預先成型的胚料之壓模的凹部內，朝軸方向前進後退，且可被彈簧彈推至後退位置」的頂出銷，且在「外嵌於該頂出銷，且被固定配置於前述凹部之內側最內面」的第1筒狀嵌入件的端面設有環狀突起，另外，在面向前述壓模之衝頭的前端面，設有「用來形成螺紋預鑽孔之預備孔」的突出部，按壓已***前述凹部的前述胚料使其被前述衝頭與前述頂出銷所挾持，而使不會貫穿的前述預備孔成型，並將前述環狀突起壓入前述胚料，在外形呈四角型的螺帽本體之含有前述預備孔的中央部分，設有端面可打入金屬板而作為衝頭使用的筒狀前導部，並且設有「突出成沿著前述螺帽本體的外周緣而圍繞前述前導部」的側壁，在前述前導部與前述側壁之間形成環狀溝；該衝孔及前導部擴大鍛造壓模‧衝頭構成：在「被配設於用來*** 前述螺帽胚料的下一個步驟之壓模的凹部內」之衝孔衝頭的基部，設有朝外擴張的錐形壁，並在「外嵌配設於前述衝孔衝頭之第2筒狀嵌入件」的端面，設有可***前述環狀溝的環狀突起，利用「按壓前述螺帽胚料而***前述的下一個步驟之壓模的凹部」的筒狀衝頭與前述衝孔衝頭間之協同作動的作用，衝孔加工前述預備孔而使螺紋預鑽孔成型，藉由前述錐形壁將前述前導部的端面部分朝半徑方向按壓擴張，使用來劃分前述環狀溝之前述前導部的周側壁面形成傾斜，而使前述環狀溝形成朝內側擴張的榫槽，並使前述前導部的端面外周緣抵接於前述環狀突起的內側面而形成限制；該側壁傾斜鍛造壓模‧衝頭構成：具有「被配設成可在用來***衝孔及前導部已擴大的前述螺帽胚料之下下一個步驟的壓模的凹部內，朝軸方向前進後退，且可被彈簧彈推至後退位置」的頂出銷，在前述凹部的內側最內面設有可使前述螺帽胚料的前述側壁朝軸線側傾斜的錐形壁，在「配設於前述下下一個步驟的壓模之凹部的底部之第3筒狀嵌入件」的端面，設有用來***前述環狀溝的環狀突起，一旦利用面向前述下下一個步驟之壓模的衝頭來按壓前述螺帽胚料而***前述下下一個步驟之壓模的凹部時，將藉由前述錐形壁使前述側壁朝軸線側傾斜，而使前述環狀溝形成朝內側擴張的榫槽，並使朝軸線側傾斜之前述側壁的端面內側緣，抵接於前述環狀突起的外側面而形成限制，其特徵為：前述衝孔及前導部擴大壓模‧衝頭的前述衝孔衝頭與前述第2筒狀嵌入件被固定保持於前述下一個步驟之壓模的凹部內，且設有圍繞前述衝孔衝頭的4支頂出銷，藉由「按壓前述螺帽胚料而***前述下一個步驟之壓模的凹部」的前述筒狀衝頭、與前述衝孔衝頭之間的協同作動的作用，而以前述的4支頂出銷，將「已完成前述螺紋預鑽孔的衝孔與前述前導部的擴大」之前述螺帽胚料的對角方向之四個角落的端面予以頂出，並壓入「位於前述壓模之端面附近的輸送機構」的一對觸指之間。

請求項3的發明，是針對請求項2所記載之自穿孔緊箝螺帽的製造裝置，更具體地限定前述衝孔前導部擴大鍛造壓模‧衝頭的構造，其特徵為：前述衝孔衝頭與前述第2筒狀嵌入件，是透過托座而被固定保持於前述下一個步驟之壓模的凹部內，前述4支頂出銷，是在前述衝孔衝頭的周圍保持90度相位，且可朝軸方向前進後退地安裝於前述托座，並且可被彈簧彈推至後退位置，當位於後退位置時，前端面與前述第2筒狀嵌入件的前端面形成同一平面，且在前進時抵接於前述螺帽胚料之對角方向的四個角落的端面，而將該螺帽胚料予以頂出，並壓入前述一對觸指之間。

如以上所說明，本發明之自穿孔緊箝螺帽的製造裝置，由於形成：當利用螺帽成型機來鍛造成型螺帽胚料時，將螺紋預鑽孔的衝孔及前導部的端面部分朝半徑方向按壓擴張，而使用來劃分環狀溝之前述前導部的周側壁面形成傾斜，並以4支頂出銷將「已完成擴大鍛造步驟之前述螺帽胚料」的對角方向之四個角落的端面予以頂出，並且壓入「位於壓模之端面附近的輸送機構」的一對觸指之間的構造，因此前述螺帽胚料可確實且順利地從前述壓模被頂出，並由前述兩觸指所把持，不會有「對朝下一個步驟的移送造成影響(阻礙)」的疑慮。因此，能更有效率地量產「尺寸精度高，能獲得穩定之緊箝力」之高品質的高應力型四角自穿孔緊箝螺帽。

以下，根據圖面說明本發明的實施形態。

第1圖，顯示用來實施本發明之4段式螺帽成型機的重要部位，用來鍛造成型螺帽胚料之各鍛造步驟的壓模，亦即預備成型模51、螺帽胚料鍛造壓模52、衝孔及前導部擴大鍛造壓模53、以及側壁傾斜鍛造壓模54是保持相等間隔且並列於橫方向地組裝入模塊50。而針對在預備成型模51的前一步驟中，從捲料(coiled material)切斷一定尺寸的素材，並矯正其端面後供給至預備成型模51的技術手段，是現有螺帽成型機所標準配備之慣用的技術手段，因以省略其說明及圖式。

此外，配設有「沿著模塊50的前面附近，朝橫方向往復移動」的輸送機構55。由於該輸送機構55也是現有螺帽成型機所標準配備之慣用的技術手段，故省略詳細的說明，但如第1圖及第3圖所示，在沿著模塊50的前面附近朝橫方向往復移動的連結板56上，朝上下方向延伸的3支心軸57是保持「與各鍛造壓模51~54之間隔相等」的間隔，且被安裝成可在軸線的周圍轉動，在各心軸57將相對向的一對觸指58、58安裝成可朝橫方向移動的狀態，且可藉由板簧59、59的彈推而彼此接近。接著，僅由第1圖中被配設於預備成型模51前方的兩觸指58、58，如第4圖所示，當經預備成型的胚料10移動至鍛造壓模52的前方時形成180度的反轉，而剩餘的2組觸指58、58則形成朝橫方向平行移動。

第5圖，是顯示由上述的螺帽成型機所鍛造成型之各鍛造步驟的螺帽胚料11a、11b、11c，分別從各鍛造壓模52、53、54頂出並移送至下一個步驟的狀態。

螺帽胚料鍛造壓模52，被配設成：可在用來***已由預備成型模51預先鍛粗(upsetting)加工之胚料10(請參考第2圖)的凹部61內朝軸方向前進後退，且具有被彈簧63彈推至後退位置的頂出銷62，該頂出銷62是藉由配設於其後方的主銷64來對抗彈簧63而頂出。此外，在「外嵌於頂出銷62且被固定配置於凹部61之內側最內面」的第1筒狀嵌入件65的端面設有環狀突起66。另外，在被設成面向鍛造壓模52之衝頭67的前端面，設有用來成型螺紋預鑽孔之預備孔的突出部68。接著，按壓已***凹部61的胚料10使其被衝頭67與頂出銷62所挾持，而成型「不會貫穿之螺紋預鑽孔的預備孔12a、 12b」，並將環狀突起66壓入胚料10，而將「端面可打入金屬板而作為衝頭使用」的筒狀前導部13，成型於包含預備孔12a之螺帽本體的中央部分，並成型「與軸線平行地形成突出」的側壁14，而沿著螺帽本體的外周緣圍繞前導部13，並且鍛造成型「在前導部13與側壁14之間形成環狀溝15」的螺帽胚料11a(請參考第2圖)。以上述方式所鍛造成型的螺帽胚料11a，如第5圖所示，首先，使衝頭67從鍛造壓模52分離地形成後退之後，再由頂出銷62從鍛造壓模52頂出，並壓入相對向的一對觸指58、58之間形成把持(挾持)。

衝孔前導部擴大鍛造壓模53，在***螺帽胚料11a的凹部71內，隔著托座74固定保持著衝孔衝頭72、及外嵌配設於於該衝孔衝頭72的第2筒狀嵌入件73。在衝孔衝頭72的基部設有朝外擴張的錐形壁75，在第2筒狀嵌入件73的端面設有「***螺帽胚料11a之環狀溝15」的環狀突起76。另外，設有圍繞衝孔衝頭72的4支細長頂出銷77。該頂出銷77，在衝孔衝頭72的周圍配置成保持90度的相位(請參考第11圖)，並安裝成可貫穿第2筒狀嵌入件73及托座74而朝軸方向前進後退，並且可由彈簧78彈推至後退位置，當位於後退位置時，前端面形成：與第2筒狀嵌入件73的端面呈相同的平面、或者稍低一些(請參考第7~10圖)。4支頂出銷77，是藉由被配置於後方的主銷79來對抗彈簧78而朝前方頂出。另外，設有面向鍛造壓模53的筒狀衝頭80。接著，一旦由筒狀衝頭 80按壓螺帽胚料11a而***凹部71時，將如第8、9圖所示，藉由筒狀衝頭80與衝孔衝頭72間之協同作動的作用，打入形成預備孔12a、12b而成型螺紋預鑽孔12，並藉由衝孔衝頭72的錐形壁75將前導部13的端面部分朝半徑方向按壓擴張，使用來劃分環狀溝15之前導部13的周側壁面朝軸線形成傾斜，進而使環狀溝15的剖面形狀形成朝內側擴張的榫槽，並使前導部13的端面外周緣抵接於環狀突起76的內側面而形成限制，藉由防止過量的傾斜變形，將前導部13的端面外徑，也就是指將環狀溝15的內側尺寸調整成正確且固定的尺寸而鍛造成型螺帽胚料11b。此時，由衝孔衝頭72所衝裁而成的衝裁廢料片12c是收容於筒狀衝頭80的筒孔內後排出。以上述方式所鍛造成型的螺帽胚料11b，如第10圖所示，首先，使筒狀衝頭80從鍛造壓模53分離地形成後退，並使輸送機構55的一對觸指58、58移動至鍛造壓模53的前面附近。接著如第5圖所示，4支頂出銷77藉由主銷79來對抗彈簧78而頂出，並抵接於螺帽胚料11b之對角方向的四個角落的端面，而將該螺帽胚料11b從鍛造壓模53的凹部71頂出。一旦如上所述地利用4支頂出銷77將螺帽胚料11b頂出時，由於該螺帽胚料11b朝軸線方向被正確地頂出，因此不會對衝孔衝頭72形成干涉，可順利且確實地從凹部71被頂出，並壓入相對向的一對觸指58、58之間形成把持。

側壁傾斜鍛造壓模54，被配設成可在***「已擴大螺紋預鑽孔12之衝孔及前導部13的螺帽胚料11b」的凹部81內，朝軸方向前進後退，並具有「可被彈簧83彈推至後退位置」的頂出銷82，該頂出銷82是藉由被配設於其後方的主銷84來對抗彈簧83而頂出。此外，凹部81的內側最內面，設有「可促使螺帽胚料11b的側壁14朝軸線側形成傾斜」的錐形壁85。不僅如此，在「外嵌於頂出銷82，且固定配置於凹部81之內側最內面的第3筒狀嵌入件86」的端面，設有「與錐形壁85相對向且具有一定間隔，並***螺帽胚料11b之環狀溝15」的環狀突起87。另外，設有面向鍛造壓模54的衝頭88。接著，一旦由衝頭88按壓已***鍛造壓模54之凹部81的螺帽胚料11b(請參考第8~9圖)，將如第9圖所示，在第3筒狀嵌入件86的環狀突起87已***環狀溝15的狀態下，由錐形壁85促使側壁14朝軸線側形成傾斜，並使用來劃分環狀溝15的內側壁面17對軸線形成傾斜，使環狀溝15的剖面形狀形成朝內側擴張的榫槽，並使已傾斜之側壁14的內側端緣抵接於環狀突起87的外側面而受到限制，藉由防止過量的傾斜變形，將環狀溝15的外側尺寸調整成正確的固定尺寸。由以上所述的側壁傾斜鍛造壓模54所鍛造成型的螺帽胚料11c，如第10圖所示，在使衝頭88從鍛造壓模54分離地形成後退之後，如第5圖所示，由頂出銷82從鍛造壓模54的凹部81頂出後自由落下，而搬送至圖面中未顯示的攻螺紋(tapping)步驟。

第13圖顯示：對採用上述的方式所鍛造成型之螺帽胚料11c的螺紋預鑽孔12，加工母螺紋2後完成的高應力型四角自穿孔緊箝螺帽1。

1‧‧‧四角自穿孔緊箝螺帽

2‧‧‧螺紋孔

10‧‧‧胚料

11‧‧‧螺帽胚料

11a、11b、11c‧‧‧螺帽胚料

12‧‧‧螺紋預鑽孔

13‧‧‧前導部

14‧‧‧側壁

15‧‧‧環狀溝

50‧‧‧模塊

51‧‧‧預備成型模

52‧‧‧螺帽胚料鍛造壓模

53‧‧‧衝孔及前導部擴大鍛造壓模

54‧‧‧側壁傾斜鍛造壓模

55‧‧‧輸送機構

58、58‧‧‧一對觸指

59、59‧‧‧板簧

61‧‧‧凹部

62‧‧‧頂出銷

65‧‧‧第1筒狀嵌入件

66‧‧‧環狀突起

67‧‧‧衝頭

71‧‧‧凹部

72‧‧‧衝孔衝頭

73‧‧‧第2筒狀嵌入件

74‧‧‧托座

75‧‧‧錐形壁

76‧‧‧環狀突起

77‧‧‧頂出銷

80‧‧‧筒狀衝頭

81‧‧‧凹部

82‧‧‧頂出銷

85‧‧‧錐形壁

86‧‧‧第3筒狀嵌入件

87‧‧‧環狀突起

88‧‧‧衝頭

第1圖：是顯示用來實施本發明之螺帽成型機重要部位的前視圖。

第2圖：是顯示由上述螺帽成型機所鍛造成型之螺帽胚料的加工步驟流程的說明圖。

第3圖：是顯示將經上述螺帽成型機的各鍛造步驟所加工的螺帽胚料，依序移送至下一個步驟之輸送機構概略的俯視圖。

第4圖：是顯示上述的輸送機構從第1圖所示的位置移動之作動狀態的前視圖。

第5圖：是顯示由上述螺帽成型機所鍛造成型之螺帽胚料的各鍛造步驟完成後，從鍛造壓模頂出之狀態的鍛造壓模‧衝頭的重要部位橫向截斷俯視圖。

第6圖：是顯示已完成上述螺帽成型機之主要鍛造步驟的螺帽胚料，分別被移送至下一個步驟的狀態時，鍛造壓模‧衝頭的重要部位橫向截斷俯視圖。

第7圖：是顯示已完成上述螺帽成型機之主要鍛造步驟的螺帽胚料，分別被移送至下一個步驟之鍛造壓模前方的狀態時，鍛造壓模‧衝頭的重要部位橫向截斷俯視圖。

第8圖：是顯示在「已完成上述螺帽成型機之主要鍛造步驟的螺帽胚料，分別被移送至下一個步驟之鍛造壓模，並由衝頭所按壓而進行鍛造成型」的途中，鍛造壓模‧衝頭的重要部位橫向截斷俯視圖。

第9圖：是顯示已完成上述螺帽成型機之主要鍛造步驟的螺帽胚料，在分別已完成由下一個步驟的鍛造壓模與衝頭所進行之鍛造成型的狀態下，鍛造壓模‧衝頭的重要部位橫向截斷俯視圖。

第10圖：是顯示已完成第9圖所示之下一個步驟的鍛造壓模與衝頭所進行的鍛造成型後，使各鍛造步驟的衝頭從鍛造壓模分離地形成後退移動的狀態時，鍛造壓模‧衝頭的重要部位橫向截斷俯視圖。

第11圖：是上述螺帽成型機之衝孔及前導部擴大鍛造壓模的重要部位放大前視圖。

第12圖：是顯示利用4支頂出銷將「已利用上述螺帽成型機的衝孔及前導部擴大鍛造壓模‧衝頭，完成螺紋預鑽孔的衝孔與前導部擴大的螺帽胚料」頂出之狀態的說明圖。

第13圖：是顯示對本發明裝置所製造的螺帽胚料進行攻螺紋加工後所完成之四角自穿孔緊箝螺帽的立體圖。

第14圖：是顯示準備將「已完成日本特公平8-29392號公報的第2圖所示之衝孔及前導部擴大步驟」之螺帽胚料頂出的說明圖。

第15圖：是顯示將第14圖所示的螺帽胚料從鍛造壓模頂出，並由輸送機構之相對向的一對觸指所把持之狀態的說明圖。