TWI589384B - 固定式壓床中的二段式沖壓機及將螺帽固定至主材料板體之方法 - Google Patents

Description

固定式壓床中的二段式沖壓機及將螺帽固定至主材料板體之方法

本發明係關於一種卡制於一板體基材中而尚可自由轉動之固定件。更具體地來說，其係關於一種用於高硬度板體基材之齊平安裝的防脫螺帽。

產業中長久已知需要一種可卡制於一板體而尚可自由轉動之螺帽，如此其可在無須額外的結構或裝配下，進行壓合-壓入。先前技術中的案例揭露於Bentrim所獲准的美國專利3,374,382號以及Mehlberg所獲准的美國專利5,842,894號之中。這些文件揭示了一個被齊平安裝於一板體背面的可旋轉防脫螺帽，其憑藉在該螺帽壓入時該板體的變形而受卡制。就本質上，這類螺帽要求所裝配的板體能具有相對較軟材質，從而該類螺帽本身所具備的特點將可令板體材料上成型一可將該螺帽卡設於板體之底切溝槽。而為了滿足用於較硬板體的可旋轉防脫螺帽之技術需求，如Fenech獲頒之美國專利6,932,044號所揭示內容，額外的結構，例如一位於板體背面之墊片，是被運用的。然而，這否定了板體背面上所預期的齊平安裝。

將防脫螺帽壓入相對堅硬材質以提供嵌平且剛性之裝配，需要有兩個步驟的程序，其中，首先令該板體變形，以形成大致上半球形或者底錐形的板體孔。而在分開進行的第二步驟中，一管型桿體從該螺帽的背側延伸出，插入通過該孔並於該板體之上進行擴口。該螺帽端 部的上方擴口部位，填充於第一步驟中該板體平面變形的背面缺空處，藉以完成嵌平式裝配。這種方法的例子揭示於Muller所獲准的美國專利5,423,645號。然而，在這些案例中，螺帽是不可旋轉的，而且其二次沖壓之需求，使得組裝程序代價高昂。

因此，本發明之一目的在於提供一個裝配於較大硬度板體之可旋式螺帽，其特別在於，該螺帽仍可嵌平或者稍嵌平於該板體背面。本發明之進一步目的為，運用一沖壓床的「一擊式」安裝，來達成此類固定件裝配的插置程序。

本發明之該些目的可經由制定一螺帽與平板的配置結構來達成，其允許該螺帽裝入一較硬材料之平板或板體的同時也得以自由旋轉，來提供該配裝材料之平整背面的嵌平或稍齊平安裝。該些結構的運用面能經由特別機具的開發而增加，該特別機具使先前的板體變形以及螺帽擴口等兩步驟程序，得以於該配裝壓床的一擊式衝程中完成。

更特別的是，申請人發明了一種二段式沖壓機，其允許用於將螺帽裝入主材料板體之一固定式壓床之中，其包括具有一內部軸向鏜孔之圓柱狀套筒，所述套筒具有軸向突伸出該套筒之第一端之沖壓環。一圓柱螺旋彈簧，其位於所述套筒之內且其第一端抵頂於所述套筒之內部朝內凸緣而運作。一中央沖模，其具有一柄部設置於該彈簧與該套筒之中以及一徑向延伸環部緊密地滑移 於所述之套筒鏜孔中。該環部包括有一表面抵於所述彈簧之第二端。該中央沖模具有一工作尖端部以及一相對的驅動端用以接合該壓床之一搖臂。該沖壓機包括了將所述中央沖模收置於所述套筒中之一手段，藉此所述套筒被彈性地偏壓遠離所述中央沖模的驅動端，而該套筒可相對該中央沖模移動於一延伸位置及一縮回位置間。當所述套筒位於該延伸位置時，所述沖壓環軸向伸出超過該中央沖模之尖端部。而在一力道施於所述中央沖模驅動端，而因壓縮該彈簧，令套筒處於該縮回位置時，所述套筒與中央沖模即受操作而以該尖端部軸向伸出超過該沖壓環。此處所述力道，是在該沖壓環對該主材料撞擊而收縮該套筒之後反作用產生。該尖端部係適用於抵頂該螺帽，從而藉由該螺帽的變形，於該螺帽的擴口邊角與該螺帽凸緣之間卡制該板體，將該螺帽強力配裝至該主材料板體上。

上述二段式沖壓機是一種被運用於將該螺帽固定至該主材料板體之方法，其將一沖模之一驅動端安裝於一壓床之垂直移動搖臂之中，該壓床具有一砧座位於所述搖臂之正下方。接著，將該沖壓機對準於一主材料板體上的孔，所述之孔軸向對準於該螺帽，該螺帽設於該壓床砧座之一容穴中且位在該板體相對於該壓床之一側上。該沖壓機隨即向下移動至與該板體相接觸，從而以一沖壓環壓軋該孔周緣的板體材料，該沖壓環位於所述沖壓機之受彈性偏壓而可縮回之套筒一端上。然後，在該搖臂的衝程期間，該沖壓機進一步向下移動，直至一 尖端部伸出超過所述沖壓環且與所述螺帽有一強力接觸，該尖端部位於所述沖壓機套筒內的該中央沖模上。藉此，該螺帽會受到擴口，而於該螺帽的擴口邊角與該螺帽凸緣之間卡制該板體。

在此目的下，於具體解釋本案之至少一實施例之前，應了解的是，本發明並非受限於其所建構的細部應用或者以下敘述或圖式中的元件安排。本發明可用於其他實施例且在各種不同的方式下實施或實現。並且，也應該了解的是，此處所運用的用語和術語，僅是用於說明目的，不應被視為限制。

如此，所屬技術領域中具有通常知識者將領略於本揭露所立足之概念，便易地將其作為實現本發明多個目的的其他結構、方法和系統的基礎。重要的是，從而，該等專利範圍，在未脫離本發明之精神及範疇下，應被認為包括至今為止的均等建構範圍。

現在請參照第1及2圖所示，其揭示該螺帽被運用以達成本發明之的目的。該螺帽(11)包括一凸緣(13)，其在下部具有一圓錐形凹陷或凹穴(15)，該凹陷或凹穴(15)從一向內向上縮減之外牆朝一向下延伸之管狀柄部(17)頂部延伸。螺帽包括有一普通螺紋通孔(14)和可扳轉平面(16)，該可扳轉平面(16)用以在安裝後供工具卡合以旋轉該螺帽。

現請參看第3圖，揭示該第1及2圖所示之螺帽(11)呈上下倒置(頭部朝下)位設在安裝工具砧座(23)的中央 杯部中。

第4圖揭示該往復運動之壓床搖臂(25)的底側，其顯示了該沖壓機在操作上的特點，即其包括一外套筒，該外套筒具有向下延伸之周圓沖壓環(22)。該套筒可在一中央沖模(24)之上滑動，該中央沖模(24)包括有一尖銳的錐形端。

現請參看第5a~5e圖，描繪於第1至4圖之螺帽(11)和砧座(23)，連同沖壓機(26)以截面方式呈現。在此圖中描繪了五個圖示以代表本發明的各個安裝步驟，其在此被標示為步驟(5a)到(5e)。步驟(5a)揭示一具有簡單圓孔之板體(12)，其孔內尺寸適用於穿過該固定件柄部。第5b圖顯示，該螺帽以頭部朝下方式，位設在如第3圖所示工具砧座的一中央杯狀容穴之中。第5c至5e圖揭示，第5a圖中的板體被放置於該砧座之上，且螺帽如第5b圖中所示地設置而對準於二段式沖壓機，該二段式沖壓機藉該沖壓機搖臂的單次衝程，依序地完成該板體與該螺帽的配裝。

第6圖是一裝配圖，其揭示該二段式沖壓機的組件。該安裝機具包括兩個對等元件。一外套筒(31)，包括一作用於該板體上之沖壓環(22)，以及一中央沖模(24)，該中央沖模(24)結合有一作用於該螺帽之圓錐形尖端部(35)。該外套筒(31)可滑動於該中央沖模之軸向延伸環部(32)之上，該環部(32)置入於該套筒上的緊迫圓柱形鏜孔(37)之中。該中央沖模的驅動端，被固定於該壓床搖臂。藉由彈簧手段(36)，該中心衝頭環部(32)往下彈性 偏壓於該外套筒(31)。該彈簧(36)係運作於該中央沖模環部(32)頂部與該套筒鏜孔(37)底部之內凸緣(30)之間，所述套筒鏜孔(37)同時容納了該中央沖模(24)以及該彈簧(36)。端蓋(38)，係螺設於該套筒鏜孔之開口端，以將該彈簧(36)及中央沖模(24)收置於該套筒鏜孔之內。這沖壓機總成係保持在第4圖所示壓床之往復式搖臂(25)之中。

再參看第5a~5e圖，在其所揭示的組合自由狀態下，該第一及第二段沖壓機組件之運作元件，係具有特定規格尺寸，從而在壓床搖臂下降時，該套筒之沖壓環可在該中央沖模接觸該螺帽柄部之前，先嵌入該板體材料。然後，如第5d圖所示，在該沖壓機藉由壓床而降低時，在沖壓機外部的周緣切邊向下壓迫該板體，從而該板體受到沖壓且其孔的邊角被軋入該螺帽凸緣底部的截錐狀凹穴中。進而，如第5e圖所示的沖壓，使得該板體推進至底而迫於該螺帽凸緣；該螺帽凸緣，經由該中央沖模壓縮彈簧進而持續往下移動並造成了該螺帽柄部上的向外擴口，從而受持固定於此處。該柄部的擴口端，經由嵌入該組裝孔周緣受沖壓凹陷處的空隙，抵於該凸緣並卡制該板體。

現請參看第7a、7b及7c圖，在對應的第7a、7b及7c圖中顯示關於第5c、5d及5e圖之上述安裝程序的更靠近之視圖。該安裝程序開始於組件對準，該等組件包括了該沖壓機套筒(31)與中央沖模(24)，相對於該板體(12)與位設在砧座(23)之容穴中的螺帽(11)。如第7b圖所示的該程序，該受彈簧偏壓的外套筒(31)首先藉由沖 壓環(22)沖壓該板體孔外側邊緣的板體材料，向下壓迫該板體(12)而進入該凸緣凹穴中。如第7c圖所示，在向下壓力反向增加該外套筒之彈簧拉力，而被克服時，該板體被推進至底。該中央沖模(24)隨即獨立於該外套筒(31)更進一步向下移動，並對該固定件桿體周緣邊角造成向外擴口，以於該螺帽的擴口邊角與該螺帽凸緣(13)之間卡制該板體(12)。如第8圖所示，柄部和其擴口(17)的長度，係剛好可確使該螺帽的端部完全地填入沖壓空隙(42)之中，而不會延伸突出於板體材料(12)上的周圍平面，藉此而提供一嵌平式的裝配。

因此，上面所述係僅被視為說明發明的原則。此外，由於本領域技術人員將易於產生許多修改及變化，因此，不希望本發明被受限至已揭示及描述的確切架構和運作中，且相對地，所有合理的改良以及均等物品，可被訴諸以涵攝在本發明範疇之中。

11‧‧‧螺帽

12‧‧‧板體

13‧‧‧凸緣

14‧‧‧普通螺紋通孔

15‧‧‧凹穴

16‧‧‧可扳轉平面

17‧‧‧柄部

22‧‧‧沖壓環

23‧‧‧砧座

24‧‧‧中央沖模

25‧‧‧搖臂

26‧‧‧沖壓機

31‧‧‧外套筒

32‧‧‧環部

35‧‧‧尖端部

36‧‧‧彈簧

37‧‧‧鏜孔

30‧‧‧內凸緣

38‧‧‧端蓋

5a‧‧‧步驟

5b‧‧‧步驟

5c‧‧‧步驟

5d‧‧‧步驟

5e‧‧‧步驟

第1圖為本發明之螺帽固定件之頂部前方等角視圖。

第2圖為第一圖所示之螺帽之底部左側等角視圖。

第3圖為本發明之該沖壓工具機底側之一底部前方等角視圖。

第4圖為該工具砧座連同如第1、2圖中所示位於該工具砧座中央容穴內之螺帽之一頂部前方等角視圖。

第5a~5e圖為連續性前方等高部分截面視圖，其代表該二段式機具沖壓之作動所顯示組裝程序中的五個步 驟。

第6圖為該沖壓機組件之剖面組合視圖。

第7a~7c圖為描繪第5a~5e圖中安裝程序之三個步驟的前視剖面放大視圖。

第8圖為頂部前方等比視圖，其揭示本發明機具與程序所完成之嵌平裝配結果。

11‧‧‧螺帽

12‧‧‧板體

13‧‧‧凸緣

15‧‧‧凹穴

17‧‧‧柄部

23‧‧‧砧座

24‧‧‧中央沖模

31‧‧‧外套筒

Claims (6)

1. 一種固定式壓床中的二段式沖壓機，其用於將一螺帽裝配入一主材料板體中，該沖壓機包括：一圓柱狀套筒，其具有一內部軸向鏜孔，所述套筒具有從第一端突出且沿軸向延伸的沖壓環；一彈簧，其位於所述套筒之內，所述彈簧以一第一端抵頂所述套筒內部一朝內凸緣而運作；一中央沖模，其具有一設置於所述彈簧與所述套筒之中的柄部，該柄部包括一徑向延伸環部，其可緊密地滑移於所述套筒鏜孔中，所述環部包括有一抵於所述彈簧之第二端的表面，所述中央沖模進一步具有一工作尖端部及一相對的驅動端，該驅動端可用以接合該壓床之一搖臂；一將所述中央沖模收置於所述套筒中之手段，藉此使所述套筒彈性地被偏壓遠離所述中央沖模的驅動端，而該套筒可相對該中央沖模於一延伸位置及一縮回位置間移動；且其中當所述套筒處於該延伸位置時，所述沖壓環軸向伸出超過該中央沖模之尖端部；而在該沖壓環對該主材料撞擊並於收縮該套筒後反作用產生之一力道，施於所述中央沖模驅動端，令套筒因壓縮該彈簧而處於該縮回位置時，所述套筒與中央沖模即受操作而以該尖端部軸向伸出超過該沖壓環。
2. 如申請專利範圍第1項所述之沖壓機，其中所述尖端部係適用於抵頂一螺帽，從而藉由該螺帽的變形，於 該螺帽的擴口邊角與該螺帽凸緣之間卡制該板體，將該螺帽強力配設至該主材料板體上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之沖壓機，其中所述收置所述中央沖模之手段為一端蓋，該端蓋以螺設方式結合於所述套筒上的內部螺紋部位，該內部螺紋部位佈設於該套筒上相對於該一端之一第二端。
4. 如申請專利範圍第3項所述之沖壓機，其中所述彈簧為一圓柱螺旋彈簧。
5. 一種將螺帽固定至主材料板體之方法，其步驟包括：提供一二段式沖壓機；將該沖壓機之一驅動端安裝於一壓床之垂直移動搖臂中，該壓床具有一位於所述搖臂之正下方的砧座；將該沖壓機對準於一主材料板體上的孔，所述孔軸向對準於一螺帽，該螺帽設於該壓床砧座之一容穴中且位在該板體相對於該壓床之一側上；在該搖臂的下衝程期間，移動所述沖壓機至與所述板體相接觸；以位於所述沖壓機之受彈性偏壓而可縮回之套筒一端上的一沖壓環壓軋該孔周緣的板體材料；以及在該搖臂的衝程期間進一步向下移動所述沖壓機，直至位於所述沖壓機套筒內的一中央沖模之一尖端部伸出超過所述沖壓環且與所述螺帽有一強力接觸，藉此該螺帽受到擴口，而於該螺帽的擴口邊角與該螺帽凸緣之間卡制該板體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該二段式沖壓機為申請專利範圍第1項中所述之沖壓機。