一种球锁工具保持器嵌件和球锁工具保持器系统的制作方法

一种球锁工具保持器嵌件和球锁工具保持器系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求了申请号为62/754,632，申请日为2018年11月2日的美国临时专利申请的优先权，并通过引用将其完全合并至本技术中。
技术领域
3.本发明涉及用于工业冲头的保持器，尤其涉及一种球锁工具保持器嵌件和球锁工具保持器系统。一种球锁工具保持器嵌件利用了偏置球和嵌件内的冲头插孔边的弹簧机构。


背景技术：

4.现有的保持器通常依赖用户或客户的能力以提供冲孔与球锁组合的准确性。当制造所述球锁保持器时，所述冲孔与斜孔被精确地保持在万分之一英寸的位置。用户与客户，例如模具商店，通常无法控制使得产品正常工作所需要的公差。提供适于安装在客户制造的固定板或保持器块中的球锁嵌件组件是有利的。
5.来自发明人莫尔林(moellering)美国专利申请2007/0101849(下称“所述849 申请”)请求保护一种可插入式球锁保持器。该可插入式球锁保持器的一个实施例，所述849申请公开了扩大的头部嵌件，其具有冲孔与延伸入冲孔的球形止动件。在这个实施例中，冲孔的底座包括沉孔和定位销孔。斜孔延伸到冲孔中，并且还具有沉孔。
6.来自发明人乔尔克林(chaulklin)的美国专利us6,679,147(下称“所述147专利”) 教导了一种可插入式球锁冲头保持器，具有类似于量勺顶视图的横截面，包括圆孔部分和椭圆形锁壳部分。外周面仅围绕孔部从顶面到底面向内渐缩。所述147专利中的可插入式球锁冲头保持器看起来没有扩大的头部和恒定的横截面。
7.来自发明人理查德(richard)的美国专利us1,393,040(下称“所述040专利”) 教导了一种在上端具有环形凸缘所形成的冲头保持器，通过安装在环形凸缘上的部件被固定在冲板16上。中心孔形成于保持器中，从保持器的顶面延伸至底面。用于容纳球和弹簧的斜孔从顶面部分地延伸至中心孔内。保持器的横截面为圆形。此外，所述 040专利没有讨论接收多个保持器的保持器块。
8.美国专利us1,621,811和us1,938,440同样来自于所述040专利的发明人理查德 (richard)，均教导了了与所述040专利类似的工具保持器。


技术实现要素：

9.新的嵌件设计简化了嵌件固定器的制造，以适用于不够成熟以至于无法提供足够精确对准的冲孔和球锁的模具商店，使他们能够制造自己的固定器，并且仍然具有球锁机构的优点。嵌件固定器可以是一个简单的低合金钢块，具有带有沉孔的椭圆形或泪滴形孔，可以通过电火花加工(edm)或计算机数控(cnc)铣削工序轻松生产。新的嵌件设计有利于加快提供一个冲孔位置的工序，该工序通常发生在模具和固定器构造中。通过简单地用edm或
cnc机床在新位置加工非圆孔，建立新的冲孔位置，废弃旧孔。机加工即使在固定器或保持器处于硬化状态下也可以完成。
10.这种性质的嵌件可以非常有利地用于各种设备中。例如，这些嵌件被期望在“永久”(或“连续”)冲床中具有特定用途。永久式冲床在本领域是众所周知的。这些冲床的特点是包括多个永久定位的冲压工位，每个工位都适合在工件上执行给定的冲压或成形操作，工件从一个工位依次输送到另一个工位。但是本发明并不限于与永久型冲床一起使用，期望具有这种性质的实施例具有特定的优势。
11.本发明提供一种球锁工具保持器嵌件，其可以在保持器块中形成的开口或孔中被连接和移除。本设计包括具有非锥形非圆形的主体和扩大的头部的球锁工具保持器嵌件。保持器嵌件主体具有大致平坦的顶面与底面以及侧壁。侧壁具有大致细长的非圆形横截面。保持器嵌件主体的下部和上部各具有恒定的横截面，其中上部的横截面大于下部的横截面，从而形成扩大的肩部。
12.保持器嵌件主体可具有工具孔用于接收工具，该工具孔具有从保持器主体的顶面延伸至底面的恒定的横截面。
13.保持器嵌件主体还可具有与工具孔邻近的斜孔用于固定球锁，斜孔从顶面部分地延伸入工具孔。球锁可包括球和弹簧。保持器嵌件主体适于被保持器块接收，保持器块具有大致细长的带有沉孔的非圆形孔，使得保持器嵌件的扩大的肩部适配入沉孔内。
14.在一个实施例中，侧壁具有泪滴形状的横截面，并且保持器块的孔是泪滴形的。
15.本发明还提供了一种球锁工具保持器系统，包括至少一个根据本发明的一个实施例的球锁工具保持器嵌件以及保持器块，该保持器块具有至少一个大致细长的非圆形凹槽，凹槽具有限定于其中的沉孔，以紧密地接收至少一个球锁工具保持器嵌件。该沉孔被设计用于与至少一个球锁工具保持器嵌件的扩大的肩部啮合，使得至少一个球锁工具保持器嵌件不会从大致细长的非圆形凹槽中脱落。球锁工具保持器系统还包括背板，该背板适于与保持器块固定贴合使得至少一个球锁工具保持器嵌件、球锁以及工具得以保持位置。
16.在一些实施例中，保持器块包括多于一个大致细长的非圆形凹槽，其中限定有沉孔。
17.保持器块还可以包括多个螺丝孔，每个螺丝孔适于接收将背板固定至保持器块的螺丝。
附图说明
18.图1是根据本发明实施例的泪滴状冲头保持器嵌件的俯视图；
19.图2是图1中所示的嵌件的侧截面图；
20.图3是图1中所示的嵌件的透视图；
21.图4是带有泪滴状保持器嵌件的矩形块的俯视图；
22.图5是图4中沿直线4-4得到的侧截面图；以及
23.图6是冲头保持器组件的爆炸图。
具体实施方式
24.本发明提供了一种球锁工具保持器嵌件，可在形成于保持器块中的开口或孔中被
连接或移除。本设计包括一个带有扩大头的非锥形非圆形嵌件。该嵌件完全包围冲头插孔和与球锁冲头保持器相关的斜孔球。嵌件的非圆形形状的示例可以包括椭圆形、泪滴形、卵形或任何其他合适的形状。
25.图1-3展示了根据本发明一个实施例的泪滴形嵌件10。嵌件10包括一侧的冲孔或插孔12和另一侧与冲孔12邻近并部分延伸到冲孔12的斜孔14。斜孔用于容纳球锁机构。球锁可以是一个球和一个弹簧机构，在图1-3中未示出。图1-3中的嵌件10 可以称为嵌件主体。嵌件主体连同球和弹簧机构一起形成完整的嵌件。但是，为了简单起见，嵌件主体10在本技术中被称为嵌件。
26.参考图2，嵌件10具有大致平坦的顶面32和大致平坦的底面34。嵌件的俯视图的横截面可以是泪滴状、椭圆形、卵形或其他合适的形状。斜孔14对于各种嵌件可具有大致固定的宽度。冲孔12的宽度可以根据冲头的尺寸而变化。对于较小的冲头，嵌件可以是椭圆形的。对于更大的冲头，冲孔的尺寸更大，迫使带有冲孔的嵌件的一侧 28大于带有球的一侧30，从而看起来是泪滴形状。泪滴的形状可能因冲头的大小而异。非圆形形状可防止保持器插入保持器块后转动。一些非圆形形状，例如泪滴形状，也可以确保持器嵌件对于保持器块中的特定孔只能以一个方向插入。
27.嵌件的侧壁38大致是垂直的。嵌件10的侧剖视图看起来是矩形的，带有扩大的头部16。如图2所示，冲孔12的宽度是恒定的，从顶部32延伸到底部34。冲孔12 大致垂直于顶部32和底部34。斜孔14相对于x-x方向以一定角度定位，因此看起来像是斜插到冲孔12中。斜孔14斜插入冲孔12的部分用于容纳球18，这将参考下面的图5进行描述。嵌件10的底部相对于顶部32扩大，形成侧壁38的扩大部分或头部 16，与底部和周边肩部36相邻。
28.如图1所示，在俯视图中，头部16的横截面形状与嵌件的其余部分相似。如图2 所示，在侧视图中头部16的横截面呈矩形。然而，头部或肩部的俯视图横截面形状可能与嵌件的顶部的横截面形状不同。头部或肩部的俯视图横截面可以是任何形状，包括圆形、方形或其他形状。
29.图4-6展示了本发明的一个实施例，其中提供了具有多个嵌件的保持器组件50，每个嵌件符合如上所述的本发明的一个实施例。图6提供了该保持器组件的爆炸图，以及要插入冲孔中的工具24。保持器组件50适于可拆卸地将工具24保持在其操作位置。工具24可以是冲头、穿孔工具、或类似的工具。在其操作位置，工具24适于对工件(例如，一块金属板)执行冲孔或成形操作。工具24可包括凹槽或止动件48，以便在工具保持在插孔12中时与球18啮合。
30.块状保持器或固定器50为大致矩形并且形成若干螺栓孔42，用于将嵌件10连接到背板22。块50中还形成销钉孔40。通常，螺栓孔42和定位销孔40在块50的热处理之前形成，然后如有必要，在通过使用电火花加工(edm)或数控(cnc)方法形成椭圆形或泪滴形孔44时对螺栓孔42和定位销孔40进行精加工以利于精度。在同一块中可以形成若干椭圆形或泪滴形孔44，每个孔具有不同的位置和方向。客户可以在任何期望的布置中形成任意数量的孔。这将使客户能够轻松制造保持器块，将其配置为可保持基本上任何想要的工具布置。
31.为了确保正确的功能性，插孔和斜孔必须按照非常严格的公差来制造。本发明的这些改进的嵌件设计将两个孔完全集成到嵌件中，因此完全在嵌件制造商的控制下。
32.在图4所示的示例中，嵌件保持器50形成有泪滴形孔44，以接收泪滴形嵌件10 的
扩大的头部。泪滴形嵌件10具有冲孔或插孔12和斜孔14。如图5所示，斜孔14 容纳弹性偏置啮合构件20和放置在弹性偏置啮合构件20顶部的球8。在插孔中没有工具的情况下，球18部分伸入插孔中。当工具被插入插孔12并处于其操作位置时，弹性偏置啮合构件20被驱使与工具24的柄部啮合，且球18将被驱使与工具24的凹槽或止动件48啮合并配合。弹性偏置啮合构件20可以是弹簧或类似构件。插孔12 的底座由背板锁定。弹簧20也被背板锁定。泄放孔26从球14延伸至嵌件10的顶部 32。泄放孔26可用于插入拆卸工具(未示出)以将球移出与止动件48的啮合状态，从而将工具从插孔中拆下。
33.当泪滴形嵌件10适配到嵌件固定器50的泪滴形孔44内时，嵌件10的肩部36 将被孔44中的沉头孔46接收，以在嵌件被紧固到背板22时锁定扩大的头部16。
34.泪滴形配置防止嵌件的任何反向插入固定器，而椭圆形嵌件可能会在其固定器内发生这种情况。
35.保持器组件50可以以任何期望的方式连接到冲床的安装板(未示出)。例如，多个定位销可用于将保持器组件连接到冲床上。或者，可以使用多个帽螺钉。
36.将本保持器组件50安装到永久型冲床上是有利的。如上所述，永久型冲床的特征在于包括多个永久定位的冲压工位，每个冲压工位适于对从一个工位到另一个工位依次传送的工件执行给定的冲压操作。因此，本发明的一个实施例提供了一种永久型冲床，其上安装了具有本文所述性质的保持器组件50。
37.虽然嵌件在本文中被讨论为椭圆形或泪滴状，但是也可以使用其他非圆形形状，例如方形、矩形、三角形或其他避免插入后旋转的形状。对于一些实施例，优选的是，形状仅允许在一个方向上插入。例如，泪滴形状将插入限制为一个方向，而对称的椭圆形则不限制。嵌件上的头部可具有匹配的形状或使用不同的形状。对于一些实施例，优选泪滴状或椭圆形形状用于嵌件的主要部分并且可优选用于头部。
38.如本领域技术人员将清楚的，可以在不脱离本发明的范围或教导的情况下以各种方式改变本文所示和讨论的本发明的实施例。此外，一个实施例的元件和方面可以与另一实施例的元件和方面组合。以下权利要求，包括所有等同的内容，限定了本发明的保护范围。