CN103691829A - 用于金属片材的固定器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于固定金属片材（36）的固定器（13、13a、13b、13c、13d），该固定器包括基体（40）和盖子（50），基体（40）用于接合金属片材（36）的第一主表面（38b）的部分，盖子（50）用于接合金属片材（36）的第二主表面（38a）的部分，基体（40）和盖子（50）能够彼此接合，以固定二者之间的金属片材（36）。

Description

用于金属片材的固定器

技术领域

本发明涉及一种用于金属片材的固定器，特别地，涉及一种适用于固定用于（诸如在全自动或半自动金属成形系统中金属成形的）金属加工的至少一片金属的固定器。

背景技术

金属加工包括金属的成形、切削和连接。通过使物体变形（即不去除任何材料）来改变金属或工件（比如金属片材）进行成形过程。通过高温及压力和/或通过机械力或者他们所有来完成成形。在现有的用于金属成形的方法和系统的某些步骤中，比如冲压金属片材（比如约0.1mm厚的铜箔、约2mm厚的铝箔或不锈钢片材），需要直接固定并由工作人员接触金属片材，因此金属片材容易被污染。这也阻止了金属成形方法或系统的全自动。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于金属片材的固定器，该固定器能够缓解以上所述的缺点或者至少为行业和公众提供一种有用的选择。通过使用根据本发明的固定器，能够避免工作人员与金属片材接触，使得金属片材的污染最小化，并且金属成形方法或系统可以全自动化。另外，使用根据本发明的固定器还能增强金属成形工艺的效率并且有助于精确定位用于金属成形工艺的金属片材。

根据本发明，提供了一种用于固定至少一个金属片材的固定器，所述固定器包括适用于与金属片材的第一主表面的部分接合的第一固定件、适用于与金属片材的第二主表面的部分接合的第二固定件以及用于将所述第一固定件和所述第二固定件牢固地固定的装置，其中所述第一固定件和所述第二固定件能够彼此接合，以固定所述第一固定件和所述第二固定件之间的所述金属片材，并且所述固定装置包括与所述第一固定件接合的第一部件以及与所述第二固定件接合的第二部件。

附图说明

参考附图，仅通过举例的方法，现在将描述根据本发明的具体实施方式的用于固定至少一片金属片材的固定器，其中：

图1A是金属成形过程中根据本发明的将金属片材载入固定器的机器的俯视立体图；

图1B是图1A所示的机器的前视图；

图1C是图1A所示的机器的右视图；

图1D是图1A所示的机器的左视图；

图1E是图1A所示的机器的后视图

图1F是出于清楚的目的移除了一部分外壳的图1A所示的机器的后视立体图；

图2A是在图1A所示的机器中使用的承载架的前视立体图，其中在该承载架中只装载了一个根据本发明的固定器并且该承载架的侧门是打开的；

图2B是图2A所示的承载架装载满固定器的后视立体图；

图2C是图2B所示的承载架的前视立体图；

图2D是图2B所示的承载架的仰视图；

图2E是图2B所示的承载架的仰视立体图；

图2F是图2B所示的承载架移除了顶部的承载架的另一个前视立体图；

图2G是图2E所示的承载架的放大的仰视立体图；

图3是通过图1A所示的机器被载入固定器的金属片材的立体图；

图4A是图2A所示的承载架承载的处于分离状态的固定器的立体图；

图4B是图4A所示的固定器的立体剖视图；

图4C是图4B所示的固定器的放大的立体剖视图；

图5A是图4A所示的固定器在连接且锁定状态的立体剖视图；

图5B是图5A所示的固定器的放大的立体剖视图；

图6A是图5A所示的固定器在连接且解锁状态的立体剖视图；

图6B是图6A所示的固定器的放大的立体剖视图；

图7是使用了根据本发明的固定器的金属成形机器的俯视立体图；

图8是图7所示的机器移除了部分外壳的另一个俯视立体图；

图9是图7所示的机器的再一个俯视立体图；

图10是图9所示的机器的部分的立体图；

图11A是由固定器固定并且由冲压头作用的金属片材的俯视立体图；

图11B是由固定器固定并且由冲压头作用的金属片材的另一个俯视立体图；

图11C是由固定器固定并且由冲压头作用的金属片材的俯视图；

图11D是图11A所示的冲压头的俯视立体图；

图11E是图11A所示的冲压头的仰视立体图；

图11F是图11A所示的冲压头的侧视图；

图12A是图11A所示的冲压头的凹模的俯视立体图；

图12B是图12A所示的凹模的仰视立体图；

图13是由图11A所示的冲压头的下部作用的金属片材的俯视立体图；

图14是由图13所示的冲压头的底座件作用的金属片材的俯视立体图；

图15A是图14A所示的冲压头的底座件的俯视立体图；以及

图15B是图15A所示的底座件的仰视立体图。

具体实施方式

首先，参照图1A至图1F，显示了用于将工件（具体地，金属片材）载入固定器的机器，该机器整体标记为10。大致来说，所述载入机器10具有：（a）将空载的固定器（以下将进一步讨论）传送至装载位置的机构，（b）将工件载入处于装载位置的空载的固定器的机构，以及（c）将已装载的固定器传送离开所述装载位置的机构。

通过承载架12a、12b、12c、12d承载并传送锁定的固定器，其中所述固定器依次向上堆叠。在图1F中，显示了固定在所述承载架12a中的一个锁定的空载固定器13a。然后，承载架12a通过滚筒系统14传送至邻近平台16的位置，从而当承载架12b停留在平台16上时承载架12a中的空载固定器被传送至承载架12b。一旦空载固定器13b接收之后，承载架12b随后被间歇地沿垂直方向提升穿过机器10的工作台18中的孔，以将空载的固定器一个接一个地连续地提升穿过孔到达工作台18上方的预定高度。然后每个空载固定器（当空载固定器被提升至工作台18上方的工作高度时）被移动至第一工作平台22。

图1A显示了停留在第一工作平台22上的空载固定器13c。然后，第一机械手臂20拾取（比如通过多个爪子）固定器13c并将固定器13c放置在第二工作台24上。图1A显示了放置在第二工作平台24上的固定器13d。四个挡块26a、26b、26c、26d在工作台18上方延伸。在所述四个挡块26a、26b、26c、26d中，挡块26c和26d彼此垂直并且相对于工作台18固定；挡块26b和26c彼此垂直；挡块26a和26b彼此垂直，并且挡块26a和26b能够上下移动，以保证固定器13d在第二工作平台24上的合适位置，并且保证固定器13d在挡块26a、26b、26c、26d的边界中。

当锁定的固定器13d（该固定器13d由盖子和基体形成，以下将进一步讨论）在第二工作平台24上时，锁定的固定器13d解锁，从而允许所述盖子从基体释放并分离。然后，第一机械手臂20拾取（比如通过多个爪子）所述盖子。随后，第二机械手臂28拾取（比如通过吸力）诸如铜箔（其厚度可以为约0.1mm）、铝箔（其厚度可以为约2mm）或不锈钢片材的金属片材，并将其放置在固定器13d的基体上。当所述金属片材合适地放置在固定器13d的基体上时，第一机械手臂20将所述盖子放回所述基体上（因此金属片材接合在盖子和基体之间）。当通过摄像头发现金属片材36放置正确并且盖子50和基体40合适地彼此对准时，固定器13d被再次锁定，以牢固地固定金属片材36。然后，第三机械手臂29（如图1B）将所述锁定的负载的固定器从第二工作平台24移动至第三工作平台30。图1A显示了放置在第三工作平台30上的锁定的负载固定器13d。

然后，锁定的负载固定器13d被推进承载架12c内，承载架12c能够垂直地移动穿过工作台18上的孔。特别地，锁定的负载固定器连续地移动至承载架12c中，承载架12c间歇地向下移动，以允许锁定的负载固定器被传送至在工作台18上或在工作台18上方的相同高度的承载架12c中。然后，这些锁定的负载固定器被传送至用于输出的承载架12d。

图2A显示了承载架（整体标记为12），承载架12可以作为以上讨论的且图1A至图1F所示的承载架12a、12b、12c、12d。可以看到的是，多个肋条32从承载架12的两个相对的内壁34彼此相向延伸，以支撑和固定固定器13。

图2B和图2C显示一个接一个地堆叠满固定器13的承载架12。承载架12的顶部33设置有手柄31。图2B和图2C显示的手柄31位于下降位置。手柄31可以旋转至上升位置，其中手柄31从承载架12的顶部33大致向上延伸，以允许承载架12（与其所承载的任何固定器13一起）手动或通过机器运输。

在承载架12的前侧设置有条状的侧门35，该侧门35可以通过把手37的移动旋转。特别地，可以移动把手37以在关闭位置和打开位置之间旋转侧门35，在所述关闭位置侧门35关闭承载架12的前侧的一部分，在所述打开位置侧门35旋转离开所述关闭位置至少约90°。当侧门35处于关闭位置时，承载架12中的固定器13不能从承载架12中脱离；当侧门35处于打开位置时，承载架12中的固定器13能够从承载架12中脱离。

从图2D至图2G中可以看出，各个固定器13的一个角为倒角。这样的布置有助于保证固定器13位于承载架12中的合适位置。特别地，沿着承载架12的一个后部角的边缘是一排垂直的延伸至承载架12内的凸起39。通过这样的布置方式，只有对应的倒角与对应的凸起39直接地临接，固定器13才能够合适地并且完全地容纳在承载架12中。

图3显示了具有上主表面38a和相对的下主表面38b的金属片材36（作为将被固定器13固定的工件）的俯视立体图。

如图4A至图4C所示，固定器13由彼此能够接合的基体40和盖子50组成。如图4A和图4B所示，基体40设置有两个垂直的槽42和44，条状塑料材料42a和44a与各个槽42和44摩擦地接合。每个条状塑料材料42a和44a在基体40的上表面46上方延伸。

盖子50的下表面也设置有两个垂直的槽，以容纳在基体40的上表面46上方延伸的两个条状塑料材料42a和44a的一部分。这样的布置允许盖子50和基体40简单且准确地对准。

基体40具有大致为矩形且具有四个角的彼此连接的四个肋条48a、48b、48c、48d。当金属片材36放置在基体40上时，金属片材36的下主表面38b的一部分与肋条48a、48b、48c、48d连接。

关于盖子50，其也具有大致为矩形且具有四个角的彼此连接的四个肋条52a、52b、52c、52d。当金属片材36合适地放置并位于基体40上时，盖子50可以放置在金属片材36上，使得金属片材36的上主表面38a的部分与盖子50的肋条52a、52b、52c、52d连接。可以看到的是，当金属片材36被固定器13固定并且处于盖子50和基体40之间时，金属片材36的上主表面38a的主要部分暴露在外部环境，以用于后续的加工。

在承载架13的四个角的各个角附近是穿过基体40和盖子50延伸的锁定机构54。

图4C更清楚地显示，每个锁定机构54包括由盖子50携带的上部56和由基体40携带的下部58。上部56包括大致为圆柱形中空件56a和侧部螺钉56b。当侧部螺钉56b插入图4C所示的盖子50的邻近圆柱形中空件56a的位置，侧部螺钉56b可以防止（a）圆柱形中空件56a相对于盖子50围绕锁定机构54的上部56和下部58共同的纵向轴线P-P旋转，以及（b）圆柱形中空件56a相对于盖子50沿轴线P-P直线移动。图4C也清楚地显示了沿上部56的圆柱形中空件56a的外围边缘设置有槽60。应该注意的是，图4C是剖视图，沿上部56的圆柱形中空件56a的外围边缘在直径方向的相对位置具有对应的槽（未示出）。

关于下部58b，其包括外部大致为圆柱形的中空件58a、内轴58b、弹簧58c、侧部螺钉58d以及销58e。当侧部螺钉58d插入图4C所示的基体40的邻近外圆柱形中空件58a的位置时，侧部螺钉58d可以防止（a）外圆柱形中空件58a相对于基体40围绕轴线P-P旋转，以及（b）外圆柱形中空件58b相对于基体40沿轴线P-P直线移动。

内轴58b相对于外圆柱形中空件58a沿轴线P-P在下降位置（如图4C所示）和上升位置之间能够移动，在所述下降位置内轴58b位于下部58的外圆柱形中空件58a上，在所述上升位置内轴58b进一步插入上部56的外圆柱形中空件56a的内部。内轴58b被弹簧58c偏压至下降位置。当内轴58b位于其下降位置时，锁定机构54处于未锁定的状态。当承载架13的所有锁定机构54处于未锁定状态时，承载架13的盖子50和基体40也处于未锁定状态并且可以彼此分离。

内轴58b相对于上部56的外圆柱形中空件56a和下部58的外圆柱形中空件58a围绕轴线P-P也能够旋转。可以看到的是，由内轴58b携带用于同时移动的销58e在垂直于轴线P-P的方向上拉长并延伸。内轴58b相对于外中空件58a的旋转将导致销58e相对于外中空件58a的相应的旋转。

图5A和图5B显示了处于锁定状态的承载架13的锁定机构54，其中，盖子50和基体40彼此合适地对齐、接合并牢固地固定。特别地，参照图5B，内轴58b移动（以抵抗弹簧56c的偏压力）至其上升位置并相对于外中空件58a旋转90°（沿任何方向），以将销58e带入槽60内。在此位置，可以防止盖子50和基体40分离，并且二者被锁定以避免相对移动。

为了解锁承载架13，首先将内轴58b进一步推入上部56的外中空件56a中，然后将内轴58b相对于外中空件58a旋转90°（沿任何方向），以将销58e旋转相同的角度，从而将销58e移出槽60，并且销58e相对于外中空件58a所处的位置允许在弹簧56c的偏压力作用下将内轴58b移动至所述下降位置。特别地，图6A和图6B显示内轴58b处于下降位置，其中锁定机构54处于其未锁定状态。当所有的所述锁定机构处于未锁定状态时，盖子50和基体40能够彼此分离。

图7显示了根据本发明的金属成形机器，特别是冲压机的俯视立体图，该金属成形机器整体标记为100。如图8和图9更详细地显示，包括多个锁定且空载的固定器13（如上所述）的承载架12a放置在移动平台102上，移动平台102可以上升或下降穿过机器100的工作台106的孔104。当承载架12a中的最顶端的固定器13上升至工作台106上方的预定高度时，固定器13移动至第一工作平台108。然后，第一机械手臂110移动以拾取（比如通过多个爪子）锁定且负载的固定器13并将固定器13放置在第二工作平台112上，第二工作平台112可以将固定器13在x方向和y方向移动，以定位固定器13进行后续的冲压工艺。当固定器13被精确地定位后，向下驱动机器100的冲压头113，以冲压牢固地载入固定器13内且被固定器13固定的金属片材36。

在冲压动作之后，第二机械手臂114从第二工作平台112上拾取（通过多个爪子）装载有冲压的金属片材36的固定器13，并且将固定器13放置在第三工作平台116上。然后，将固定器13从第三工作平台116移动至停留在移动平台116上的承载架12b中。移动平台116能够上下移动穿过贯穿工作台106的孔120，以用于承载有固定冲压的金属片材36的锁定的固定器13的承载架12b的后续输出。

图10更详细地显示了用于移动锁定且负载的固定器13通过第一工作平台108、第二工作平台112和第三工作平台116的机构。如上所述，当承载架12a中的最顶端的固定器13被提升至工作台106上方的预定高度时，所述固定器13被移动至第一工作平台108。在所述固定器13被移动至第一工作平台108之后，移动平台102被提升至预定高度，以将下一个承载架12中的固定器13提升至工作台106上方的所述预定高度，以准备移动至第一工作平台108。

监视摄像机122位于固定器13在冲压步骤中所处的位置附近，以确定第二工作平台112、固定器13和由固定器13所固定的金属片材36在每次冲压动作之前处于合适的位置。如果不是，第二工作平台112沿x方向和/或y方向移动，以正确地设置固定器13和由固定器13固定的金属片材36。

冲压后，装载有冲压的金属片材36的固定器13被第二机械手臂114移动至第三工作平台116，以随后移动至承载架12b中。一旦固定器13被移动至承载架12b中，承载架12b向下移动穿过工作台106的孔120至预定的高度，以允许后续的固定器13的容纳空间。

图11A至图11C显示了冲压机100的冲压头113作用于由固定器13固定的金属片材36上的多个视图。冲压头113具有冲压模124和模固定件126。在图11D至图11F中更清楚地显示，模固定件126具有中间件127和连接件（abutment part）138。冲压模124、模固定件126的中间件127和模固定件126的连接件138通过多个螺栓132彼此接合。当被合适地安装时，冲压模124与中间件127保持接触以同时移动；冲压模124和模固定件126的中间件127相对于模固定件126的连接件138能够移动。

图12A和图12B分别显示冲压模124的俯视立体图和仰视立体图。冲压模124具有与机器100的驱动系统连接的头部128以及冲压并穿过金属片材36的冲压部130。头部128和冲压部130两者一体形成。

图13显示了受到模固定件126（移除了冲压头113的冲压模124）作用的金属片材36。四个螺栓132容纳穿过模固定件126。螺栓132相对于模固定件126的连接件138沿螺栓132各自的纵向轴线（即，沿双向箭头W-W的方向上下）能够移动。每个螺栓132都与弹簧134配合，弹簧134向上偏压相对应的螺栓132，即脱离模固定件126的连接件138。每个螺栓132具有放大的头部135，头部135容纳在冲压模124的头部128中的对应的椭圆形凹陷中。每个椭圆形凹陷137与尺寸小于椭圆形凹陷137的圆柱孔139接合。由于头部135的直径大于孔139，当螺栓132朝向模固定件126的连接件138向下移动时，冲压模124（以及冲压部130）和模固定件126的中间件127将被带动同步地向下移动。正常地，冲压模124和模固定件126的中间件127位于上部位置，在所述上部位置模固定件126的中间件127通过弹簧134的向上的偏压力与模固定件126的连接件138分离。

模固定件126的中间件127和连接件138中的每个都具有矩形的通孔，当冲压头113合适地安装时，中间件127和连接件138共同形成通孔136，以容纳相对移动穿过的冲压模124的冲压部130。特别地，冲压模124的冲压部130能够相对于通孔136且在通孔136中沿双向箭头W-W的方向上下移动，比如冲压金属片材36。冲压模124相对于模固定件126的连接件138向下移动所允许的距离为当冲压模124在其上部弹簧偏压位置时冲压模124的中间件127与模固定件126的连接件138间隔的距离。

如图13和图14所示，在冲压过程中，连接件138接触金属片材36的上主表面38a。图15A和图15B分别显示冲压头113的模固定件126的连接件138的俯视立体图和仰视立体图。可以看到的是，连接件138具有大致为矩形的头部140和具有大致为矩形的边缘状的底面144的向下逐渐倾斜的底部142。

为了冲压固定器13所固定的金属片材36，固定器13位于使得金属片材36将被加工的第一区域（被称为“工作区”）位于冲压头113下方。然后，冲压头113朝向金属片材36向下移动，直到模固定件126的连接件138的底部142的底面144（底面144朝向并与冲压模124分离）靠近金属片材36，并且沿垂直于金属片材36的上主表面的且在图11B中箭头D指示的方向向下在金属片材36上施加轻微稳定的压力。具体地，所述稳定的压力通过底面144沿着矩形的所述工作区的边缘施加。

在保持连接件138和金属片材36之间的连接以及稳定的压力作用在金属片材36上时，将冲压模124与螺栓132和模固定件126的中间件127一起同时从冲压模124的上部弹簧偏压位置（在此位置，冲压模124的成形部130不延伸穿过包括连接件138的底面144的平面）相对于模固定件126的连接件138向下移动并克服弹簧134向上的偏压力移动，以相对于模固定件126将冲压部130向下移动至更低的位置（在此位置，中间件127与模固定件126的连接件138接触，并且成形部130延伸穿过包括连接件138的底面144的平面）以冲压金属片材36，从而在金属片材36的第一工作区上施加用于成形金属片材36的第二向下压力（沿与图11B中的箭头D所示的方向相同的方向）。

用于成形金属片材36的第二向下压力在所述稳定的压力还作用在金属片材36上时施加在金属片材36上。另外，用于成形金属片材36的第二向下压力大于所述稳定的压力。

冲压之后，冲压模124通过弹簧134向上的偏压力返回其上部位置。然后，移动固定件13使得金属片材36的第二工作区位于冲压头113下方，以便后续的冲压，直到金属片材36所有必要的工作区均被冲压为止。

特别地发现，在冲压过程中，在金属片材36上施加稳定的压力能提高冲压的质量，并且具有较少的不良的撕裂作用。

还可以看出的是，通过本发明的方法，提高了冲压工艺的效率并且可以获得冲压金属片材的准确位置。

应当理解的是，以上仅说明了本发明可以实施的示例，并且在不脱离本发明的精神的情况下可以进行多种修改和/或改变。特别地，应当理解的是，在本文中，术语“金属”应该包括“合金”。

还应当理解的是，为了清楚地说明，在各个实施例中描述的本发明的特定特征可以结合在一个独立实施例中。相反地，出于简洁的目的，在一个独立实施例中描述的本发明的多个功能也可以分布在各个实施例或适当的子组合中。

Claims (13)

1.一种用于固定至少一个金属片材的固定器，该固定器包括：

第一固定件，该第一固定件适用于与金属片材的第一主表面部分接合，

第二固定件，该第二固定件适用于与所述金属片材的第二主表面部分接合，以及

用于将所述第一固定件和所述第二固定件牢固地固定的装置，

其中，所述第一固定件和所述第二固定件能够彼此接合，以固定所述第一固定件和所述第二固定件之间的所述金属片材，以及

其中，所述固定装置包括与所述第一固定件接合的第一部件以及与所述第二固定件接合的第二部件。

2.根据权利要求1所述的固定器，其中，所述第一部件包括第一中空件。

3.根据权利要求1所述的固定器，其中，所述第一部件包括侧部螺钉。

4.根据权利要求1所述的固定器，其中，所述第二部件包括第二中空件和内轴，其中，所述内轴相对于所述第二中空件能够移动。

5.根据权利要求4所述的固定器，其中，当所述第一固定件和所述第二固定件彼此对齐时，所述内轴能够在未锁定位置和锁定位置之间相对于所述第一中空件移动，在所述未锁定位置所述第一固定件和所述第二固定件能够相对于彼此移动，在所述锁定位置所述第一固定件和所述第二固定件锁定而不能相对移动。

6.根据权利要求5所述的固定器，其中，所述内轴被偏压至所述锁定位置。

7.根据权利要求5所述的固定器，其中，所述内轴通过旋转能够在所述锁定位置和所述未锁定位置之间移动。

8.根据权利要求4所述的固定器，其中，所述内轴能够相对于所述第二中空件沿轴向移动。

9.根据权利要求1所述的固定器，其中，所述第一固定件包括穿过两个相邻的肋条的两个垂直槽。

10.根据权利要求9所述的固定器，其中，每个所述槽与条状材料牢固地接合，所述条状材料在所述第一固定件的主表面上方延伸。

11.根据权利要求10所述的固定器，其中，所述第二固定件包括用于容纳所述条状材料的至少一部分的两个垂直槽。

12.根据权利要求1所述的固定器，其中，所述固定器的一个角为倒角。

13.根据权利要求1所述的固定器，其中，当所述金属片材被固定在所述第一固定件和所述第二固定件之间时，所述金属片材的所述第二主表面的至少一部分暴露于外界环境。

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