CN110014665A - 使模具轴向对齐的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了模具组和使用这种模具组的工具，其在模具闭合期间促进模具的轴向对齐。此外，描述了用于工具的钳口组，该钳口组在模具闭合期间促进钳口的轴向对齐。还描述了使用模具组和/或具有这种模具组的工具的相关方法。

Description

使模具轴向对齐的系统和方法
技术领域
本主题涉及特别是在工具的工作循环期间使工具的模具和/或钳口轴向对齐的系统和方法。特别地，本主题涉及采用对齐单元的模具组和压接工具。
背景技术
交联聚乙烯管(PEX)广泛用在用于输送饮用水的管道应用。在这种系统中，通常使用通过压接工具压接在适当的位置处的配件来进行连接。大多数装配系统是径向冲压系统。通过在带倒钩的凸形部件或其他部件(诸如，接头、T形适配器、歧管或阀)之上向内压缩PEX管来创建密封。使用压接工具使环或套筒定位在管道之上并且围绕管道的整个圆周永久地变形，以在管道和部件之间创建压缩密封。因此，压接工具径向地接合环，并且环中形成的压接轮廓由工具产生。这些系统的示例是满足ASTM F1807压接标准的那些系统。
尽管在许多方面令人满意，但是压接连接可能在环或套筒中形成的圆周压接区域或带中表现出尺寸的变化。在许多情况下，可能存在轴向可变性，其中压接区域的一部分未与压接区域的相邻部分对齐或“匹配”。因此，压接区域的一部分可能看起来相对于其相邻部分轴向“移位”。
可能存在于压接连接中的另一个尺寸的变化在于压接区域的直径。特别地，对于不同次的压接，直径尺寸可重复性可能很差。
这两个问题，即，压接的轴向可变性和不同次压接之间的直径尺寸可重复性，可能是由于压接工具的模具之间的很差的轴向对齐。因此，需要存在使模具轴向对齐从而减少出现所述问题的可能性的方法和单元。
发明内容
在本主题中，如下解决与先前的方法相关联的困难和缺点。
在一个方面，本主题提供了一种模具组，其包括第一模具，该第一模具限定远端、近端以及在远端和近端之间延伸的至少一个圆周压接表面。该模具组还包括第二模具，该第二模具限定近端、远端和在远端和近端之间延伸的至少一个圆周压接表面。第一模具和第二模具能够在打开状态和闭合状态之间定位在压接平面内。该闭合状态出现在第一模具的远端接触第二模具的远端，并且第一模具的圆周压接表面和第二模具的圆周压接表面形成闭合的圆形压接或基本上圆形的区域时。第一模具的远端包括在压接平面中的方向上延伸的凸形突出部，并且第二模具的远端包括沿第二模具的远端限定的凹形容纳区域。凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合凸形突出部。
在另一个方面，本主题提供了一种工具系统，其包括工具，该工具具有致动器和包括第一钳口和第二钳口的钳口组件。第一钳口和第二钳口能够在打开状态和闭合状态之间定位在压接平面内。工具系统还包括模具组，模具组适于放置和接合在第一钳口和第二钳口之间。模具组包括具有近端和远端的第一模具和具有近端和远端的第二模具。第一模具的远端包括在压接平面中的方向上延伸的第一凸形突出部，并且第二模具的远端包括沿第二模具的远端限定的凹形容纳区域。凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合凸形突出部。
在又一个方面，本主题提供了一种使用于钳口组件中的第一模具和第二模具轴向对齐的方法，所述钳口组件能够在打开状态和闭合状态之间定位。该方法包括在第一模具的远端中形成对齐单元，以及在第二模具的远端中形成对齐单元。
如将认识到的，本文所描述的主题能够具有其他不同的实施例，并且在不脱离所要求保护的主题的情况下，能够在各个方面对其若干细节进行修改。因此，附图和说明书应被视为是说明性的而非限制性的。
附图说明
图1示出使用者握住根据本主题的工具的实施例，并且描绘了工具及其钳口组件。
图2是图1的工具的钳口组件的示意图，示出了处于打开状态的钳口。
图3是工具和钳口组的局部立体图，该钳口组具有根据本主题的、处于完全打开状态的一对模具。
图4-6是当模具朝向闭合状态移动时，图3中所示的工具、钳口组和模具的局部立体图。
图7是图3-6的工具、钳口组和模具的局部立体图，示出处于闭合状态的模具。
图8是示出根据本主题的模具的实施例的立体图。
图9和图10是示出根据本主题的模具的远端和接合单元的端视图。
具体实施方式
本主题涉及工具和/或工具系统，其包括具有可选择性定位的钳口组件的压接或冲压工具，以及能够与工具一起使用以压接各配件或使各配件变形的一个或更多个模具组。在许多实施例中，模具组相对于工具是可插入的和可移除的。
在一个方面，本主题提供了模具组和/或钳口，其被配置成在模具和/或钳口的闭合期间(即，在工作循环期间)轴向对齐。在另一个方面，本主题提供了用于在工作循环(诸如，压接或冲压操作)期间使模具组或钳口轴向对齐的方法。
工具通常是电动的，并且在许多实施例中利用具有滚柱丝杠组件的致动器组件，该滚柱丝杠组件在启动时使冲头构件移位，该冲头构件继而致动钳口组件。图1示出具有钳口组件30的工具10，该钳口组件30能够如本文所描述的选择性打开和闭合。通常，钳口组件30能够附接到工具10以及从该工具10移除。然而，本主题包括其中钳口组件30通常不能从工具10脱离的压接工具。此外，尽管在许多实施例中，压接工具是电动的，但本主题还包括液压驱动、气动驱动和/或手动驱动的工具。此外，尽管压接工具10被描述为利用滚柱丝杠组件，但是应当理解，本主题包括利用用于驱动或推进冲头构件和/或闭合钳口组件的各机构的工具。尽管本主题的工具通常是电池驱动的，但应当理解，该工具能够包括用于将电力传输到工具的电线。这种使用电线的工具通常不包括电池。可替代地，这种无电池工具可以简单地包括提供电力的端口或其他插座。
参考图2，示出根据本主题的钳口组件30的实施例的示意性局部剖视图。图2示出包括第一钳口32、第二钳口34和钳口框架36的钳口组件30，每个钳口32、34分别通过钳口销31和33枢转地耦接到该钳口框架36。该钳口组件30还包括连杆组件，该连杆组件包括凸轮连杆构件38，该凸轮连杆构件38通过钳口销35枢转地固定到钳口32并且通过钳口销37枢转地固定到U型夹组件25。在电机和滚柱丝杠组件(未示出)的致动下，U型夹25沿着导槽66或在该导槽66内线性移位。该导槽66限定在一个或更多个框架构件内，诸如钳口组件30的框架构件36。
在许多实施例中，钳口组件30还包括杆42，杆42枢转地支撑在第一钳口32的钳口销31处。如本文更详细描述的，杆42被定位和配置成选择性地接触凸轮连杆构件38的区域。在执行压接或铆压操作使得在钳口32、34处于闭合状态之后，使用者能够通过按压杆42容易地打开钳口32、34。对杆42的按压将转矩施加到凸轮连杆构件38，凸轮连杆构件38继而使U型夹25线性移位以远离钳口32、34移动，从而打开钳口。使用者能够用一只手抓住诸如塑料管和/或配件等工件，并且用另一只手使配件与工具接合以完成压接。在图1中描绘了操作根据本主题的工具10时手的通常位置，其中使用者的拇指定位在杆42上并且食指在触发位置或其他方便的位置处。如图1和2中所示，使用者的拇指能够用于压下杆42，使凸轮连杆构件38围绕凸轮枢转销35转动并且打开钳口32、34，以在进行压接或铆压之前接合配件(未示出)。杆弹簧使杆42偏置，使得在钳口32的行程范围内，凸轮连杆构件38和杆42之间保持接触。应当领会，替代杆弹簧42或除杆弹簧42之外，本主题的工具能够利用大量的其它偏置构件以使杆42偏置。此外，应当理解，本主题包括没有任何这种偏置构件的钳口组件。
在许多实施例中，诸如图2中所示的钳口组件30之类的钳口组件包括一个或更多个突出构件46、48，其从一个或两个钳口(优选两个钳口)的工作面突出，并且配置成接合本文所描述的一个或更多个模具组中的相应容纳区域或凹部。在特定型式中，钳口32包括多个这种突出构件46，钳口34包括多个这种突出构件48。在某些实施例中，每个钳口包括分别从钳口的相对面延伸出的两个突出构件。该突出构件为模具组提供支撑，以在压接操作期间抵抗施加在模具上的力。在特别优选的型式中，突出构件46、48被配置成在压接操作期间专门抵抗施加在模具上的所有力，从而不将这种力施加在用于在未加载状态下将模具附接或固定到钳口32、34的销或其他保持构件上。
在2016年12月14日提交的美国申请第15/379,105号和2017年2月10日提交的美国申请第15/429,978号中，提供了工具10、钳口组件30以及工具10和钳口组件30的操作的另外细节和描述。应当领会，本主题决不限于所描述和所示的特定工具10和/或钳口组件30。相反，本主题包括使用各种不同的工具和/或钳口组件。
双模具组中的每个模具包括与另一个模具中的一个或更多个对应轮廓匹配的一个或更多个接合轮廓。通常，沿着每个模具中的轮廓或其部分提供了凸形和凹形特征，使得当模具接近闭合并且彼此接触时，凸形或凹形特征彼此接合使得模具轴向对齐和/或防止模具相对于彼此轴向移动。此外，已经发现在模具组中提供这种特征和使用用于压接的模具组，减少了与轴向可变性和/或直径尺寸可重复性相关联的问题的发生。已经发现在模具组中提供这种特征和使用用于压接的模具组，生产出彼此对齐的压接部或压接区域。
图3-7示出与通常的压接工具(未示出)相关联的钳口组30中的模具以及将模具从图3中所描绘的打开状态定位到图7中所示的闭合状态的实施例。具体地，模具被描绘为模具110和140，并且接合在工具的钳口32、34中。第一模具110示出为与第一钳口32接合，第二模具140示出为与第二钳口34接合。应当理解，本主题包括第二模具140与第一钳口32接合以及第一模具110与第二钳口34接合的布置。如本文更详细说明的，每个模具包括远端，该远端是位于钳口的最外端或区域处的端部或区域，通常离工具最远。并且，每个模具包括通常与远端相对的近端或区域。在图3-7中所描绘的实施例中，第一模具110具有远端114，第二模具140具有远端144。如将理解的，钳口32、34能够在诸如图3中所描绘的完全打开状态和如图7中所示的闭合状态之间定位在压接平面内。该压接平面通常被限定为平分钳口32、34并且与钳口及其主轴平行或共面地延伸的平面。关于本文所提到的模具和/或钳口的完全闭合状态，出现在并入钳口组件的模具之间的完全接触和接合时。通常，钳口的完全闭合状态出现在第一模具110的远端114接触第二模具140的远端144，和/或，第一模具110的圆周压接表面116和第二模具140的圆周压接表面146形成闭合的圆形的或基本上圆形的压接区域时。应当理解，模具形成圆形的或基本上圆形的压接区域。本文所使用的术语“基本上圆形的”指近似圆形的形状。在许多实施例中，术语“基本上圆形的”指类似于圆形的形状，其中，形状的最大跨度或距离为该形状的最小跨度或距离的大约101％到大约120％。
图8是根据本主题的模具组100以及模具110和140的立体图。模具110和140以隔离的方式示出并且从工具和钳口32、34移除，以便于描述模具的各特征。第一模具110包括前述远端114和相对的近端112。一个或更多个圆周压接表面116通常在模具110的端部112、114之间延伸。外周边118也在端部112、114之间延伸。模具110沿着远端114包括第一凸形突出部120和第一凹形容纳区域122。在某些实施例中，模具110还可以沿着近端112包括第二凸形突出部124和第二凹形容纳区域126。并且在特定实施例中，模具110包括一个或更多个接合构件130，每个接合构件130限定容纳槽132。容纳槽132的大小和形状设定为接合相应钳口的突出构件，诸如钳口32的突出构件46。
第二模具140包括前述远端144和相对的近端142。一个或更多个圆周压接表面146通常在模具140的端部142、144之间延伸。外周边148也在端部142、144之间延伸。模具140沿着远端144包括第一凸形突出部150和第一凹形容纳区域152。在某些实施例中，模具140还可以沿着近端142包括第二凸形突出部154和第二凹形容纳区域156。并且在某些实施例中，模具140包括一个或更多个接合构件160，每个接合构件130限定容纳槽162。该槽162的大小和形状设定为接合相应钳口的突出构件，诸如钳口34的突出构件48。
模具的凸形突出部(即，凸形突出部120、124、150和154)定向成使得模具110、140安装在钳口32、34中；每个凸形突出部在前述压接平面的方向上延伸或平行于前述压接平面延伸。然而，应当领会，本主题包括凸形突出部的其他定向和/或配置。
在本主题的特定型式中，凹形容纳区域中的一个或更多个的大小和形状设定为适配地接合相应的凸形突出部。具体地，第二模具140的第一凹形容纳区域152的大小和形状设定为适配地接合第一模具110的第一凸形突出部120。并且，第一模具110的第一凹形容纳区域122的大小和形状设定为适配地接合第二模具140的第一凸形突出部150。如果在模具的近端上使用对齐单元，则第二模具140的第二凹形容纳区域156的大小和形状设定为适配地接合第一模具110的第二凸形突出部124。并且，第一模具110的第二凹形容纳区域126的大小和形状设定为适配地接合第二模具140的第二凸形突出部154。
在本主题的某些型式中，模具的圆周压接表面没有任何对齐单元。因此，例如，第一模具110的圆周压接表面116没有凸形突出部120、124和凹形容纳区域122、126。并且，第二模具140的圆周压接表面146没有凸形突出部150、154和凹形容纳区域152、156。
图9和10示出并入钳口组件30中的模具组100的实施例，其中，模具组配置成在工作操作期间轴向对齐。图9示出模具在闭合之前未对齐。当模具110、140朝向闭合移动时，它们的接合轮廓导致模具在完全闭合状态下对齐，特别是轴向对齐，如图10中所示。对齐的出现是由于每个模具中的凸形和凹形特征的特别的接合轮廓。
本主题还包括利用和包括对齐单元的工具、钳口和/或钳口部件。因此例如，一对钳口的远端可以包括本文所描述的对齐单元。对齐单元并入钳口中使没有对齐单元的传统模具组能够与钳口一起使用，并且仍然实现本文所描述的对齐压接或冲压。
本主题还包括模具组，该模具组包括多于两个(2)的模具。也就是说，本主题包括具有总数为2到10或更多的模具的模具组。
本主题还提供了当并入如本文所描述的可定位的钳口组中时用于使模具轴向对齐的方法。该方法涉及在模具的相应区域中形成对齐单元。通常，这涉及在第一模具的远端中形成对齐单元，并且还在第二模具的远端中形成对齐单元。对齐单元能够采取各种形式。然而，在许多实施例中，对齐单元包括沿着第一模具的远端的凸形突出部和沿着第二模具的远端的凹形容纳区域。该对齐单元还可以包括沿着第二模具的远端的凸形突出部和沿着第一模具的远端的凹形容纳区域。凸形突出部和凹形容纳区域如本文所描述。在某些型式中，方法还包括沿着模具的近端形成这样的结构和特征。并且，应当理解，本主题包括在钳口的接合端区域而不是模具中形成这样的特征和/或结构。
根据本主题，已经发现使用如本文所描述的模具和/或钳口和/或方法明显减少了从不同压接带观察到的轴向可变性的量，以及减少了压接的整体可变性。此外，使用如本文所描述的模具和/钳口明显提高了压接的直径尺寸可重复性。压接带未对齐的直接结果是内部带和外部带之间的明显的直径差异。通过实施本文所描述的实施例的特征，内部带和外部带的一致性显著提高。
根据该技术的未来应用和发展，许多其他益处将无疑变得明显。
本文提出的所有专利、申请、标准和文章在此通过引用整体并入。
本主题包括本文所描述的特征和方面的所有可操作的组合。因此，例如，如果与一个实施例相关联地描述了一个特征并且与另一个实施例相关联地描述了另一个特征，则应理解的是，本主题包括具有这些特征的组合的实施例。
如上文所述，本主题解决了与先前策略、系统和/或设备相关联的许多问题。然而，应当领会的是，在不脱离如所附权利要求书中表达的所要求保护的主题的原理和范围的情况下，本领域技术人员可以为了解释本主题的性质而对本文中已经描述和图示的部件的细节、材料和布置做出各种改变。

Claims (22)

1.一种模具组，包括：
第一模具，其限定近端、远端以及在远端和近端之间延伸的至少一个圆周压接表面；
第二模具，其限定近端、远端以及在远端和近端之间延伸的至少一个圆周压接表面；
其中，第一模具和第二模具能够在打开状态和闭合状态之间定位在压接平面内，闭合状态出现在第一模具的远端接触第二模具的远端，并且第一模具的圆周压接表面和第二模具的圆周压接表面形成闭合的圆形或基本上圆形的压接区域时；
其中，第一模具的远端包括在压接平面中的方向上延伸的凸形突出部，并且第二模具的远端包括沿着第二模具的远端限定的凹形容纳区域，该凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合凸形突出部；
其中，凸形突出部和凹形容纳区域彼此接合，使得第一模具和第二模具轴向对齐，并且防止模具中的一个模具相对于另一个模具轴向移动。
2.根据权利要求1所述的模具组，其中，第一模具的圆周压接表面和第二模具的圆周压接表面均没有凸形突出部和凹形容纳区域。
3.根据权利要求1所述的模具组，其中，第一模具的近端包括在压接平面中的方向上延伸的凸形突出部，并且第二模具的近端包括沿着第二模具的近端限定的凹形容纳区域，第二模具的近端处的凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合第一模具的近端处的凸形突出部。
4.根据权利要求3所述的模具组，其中，第一模具的圆周压接表面和第二模具的圆周压接表面均没有第一模具的近端处的凸形突出部和第二模具的近端处的凹形容纳区域。
5.根据权利要求1所述的模具组，其中，第一模具包括限定容纳槽的接合构件。
6.根据权利要求5所述的模具组，其中，第二模具包括限定容纳槽的接合构件。
7.根据权利要求1所述的模具组，其中，第一模具限定在第一模具的近端和远端之间延伸的两个圆周压接表面。
8.根据权利要求7所述的模具组，其中，第二模具限定在第二模具的近端和远端之间延伸的两个圆周压接表面。
9.一种模具组，包括：
第一模具，其限定近端、远端以及在近端和远端之间延伸的至少一个圆周压接表面；
第二模具，其限定近端、远端以及在近端和远端之间延伸的至少一个圆周压接表面；
其中，第一模具和第二模具能够在打开状态和闭合状态之间定位在压接平面内，闭合状态出现在第一模具的远端接触第二模具的远端，并且第一模具的圆周压接表面和第二模具的圆周压接表面形成闭合的圆形或基本上圆形的压接区域时；
其中，第一模具的远端包括在压接平面中的方向上延伸的凸形突出部，并且第二模具的远端包括沿着第二模具的远端限定的凹形容纳区域，该凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合凸形突出部；
其中，第一模具的远端还包括凹形容纳区域，并且第二模具的远端还包括在压接平面中的方向上延伸的凸形突出部，第一模具的凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合第二模具的凸形突出部。
10.一种模具组，包括：
第一模具，其限定近端、远端以及在近端和远端之间延伸的至少一个圆周压接表面；
第二模具，其限定近端、远端以及在近端和远端之间延伸的至少一个圆周压接表面；
其中，第一模具和第二模具能够在打开状态和闭合状态之间定位在压接平面内，闭合状态出现在第一模具的远端接触第二模具的远端，并且第一模具的圆周压接表面和第二模具的圆周压接表面形成闭合的圆形或基本上圆形的压接区域时；
其中，第一模具的远端包括在压接平面中的方向上延伸的凸形突出部，并且第二模具的远端包括沿着第二模具的远端限定的凹形容纳区域，该凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合凸形突出部；
其中，第一模具的近端还包括凹形容纳区域，并且第二模具的近端还包括在压接平面中的方向上延伸的凸形突出部，第一模具的近端处的凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合第二模具的近端处的凸形突出部。
11.一种工具系统，包括：
工具，其具有致动器和包括第一钳口和第二钳口的钳口组件，其中，第一钳口和第二钳口能够在打开状态和闭合状态之间定位在压接平面内；
模具组，其适于放置和接合在第一钳口和第二钳口之间；
其中，模具组包括具有近端和远端的第一模具和具有近端和远端的第二模具；
其中，第一模具的远端包括在压接平面中的方向上延伸的第一凸形突出部，并且第二模具的远端包括沿着第二模具的远端限定的凹形容纳区域，该凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一模具和第二模具的闭合状态下适配地接合凸形突出部；
其中，凸形突出部和凹形容纳区域彼此接合，使得第一模具和第二模具轴向对齐，并且防止模具中的一个模具相对于另一个模具轴向移动。
12.根据权利要求11所述的工具系统，其中，致动器还包括滚柱丝杠组件。
13.根据权利要求11所述的工具系统，其中，致动器包括电动机。
14.根据权利要求11所述的工具系统，其中，第一模具的近端包括在压接平面中的方向上延伸的凸形突出部，并且第二模具的近端包括凹形容纳区域，第二模具的近端处的凹形容纳区域的大小和形状设定为在第一钳口和第二钳口的闭合状态下适配地接合第二模具的近端处的凸形突出部。
15.根据权利要求11所述的工具系统，其中，第一模具和第二模具均包括在每个模具的远端和近端之间延伸的圆周压接表面，并且第一模具的圆周压接表面和第二模具的圆周压接表面均没有凸形突出部和凹形容纳区域。
16.根据权利要求15所述的工具系统，其中，第一模具的圆周压接表面和第二模具的圆周压接表面均没有第一模具和第二模具的远端处的凸形突出部和凹形容纳区域。
17.根据权利要求11所述的工具系统，其中，第一模具包括限定容纳槽的接合构件。
18.根据权利要求17所述的工具系统，其中，第二模具包括限定容纳槽的接合构件。
19.根据权利要求11所述的工具系统，其中，第一模具限定在第一模具的近端和远端之间延伸的两个圆周压接表面。
20.根据权利要求19所述的工具系统，其中，第二模具限定在第二模具的近端和远端之间延伸的两个圆周压接表面。
21.一种使用于钳口组件中的第一模具和第二模具轴向对齐的方法，所述钳口组件能够在打开状态和闭合状态之间定位，所述方法包括：
在第一模具的远端中形成对齐单元；以及
在第二模具的远端中形成对齐单元；
其中，对齐单元包括沿着每个模具的凸形和凹形特征，使得当模具接近闭合状态并且彼此接触时，凸形和凹形特征彼此接合，使得模具轴向对齐并且防止模具相对于彼此轴向移动。
22.一种使用于钳口组件中的第一模具和第二模具轴向对齐的方法，所述钳口组件能够在打开状态和闭合状态之间定位，所述方法包括：
在第一模具的远端中形成对齐单元；以及
在第二模具的远端中形成对齐单元；
其中，第一模具中的对齐单元包括凸形突出部和凹形容纳区域，并且第二模具中的对齐单元包括凸形突出部和凹形容纳区域，第一模具的凹形容纳区域的大小和形状设定为在钳口组件的闭合状态下适配地接合第二模具的凸形突出部，并且第二模具的凹形容纳区域的大小和形状设定为在钳口组件的闭合状态下适配地接合第一模具的凸形突出部。
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