專利名稱：連續(xù)旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在能夠變形的帶中沖孔的方法和裝置，并且更為具體地，涉及用于在能夠變形的帶——例如用于制造鉛柵的鉛帶——中連續(xù)地沖壓出成列的孔的方法和裝置，所述鉛柵用于制造鉛酸蓄電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于對帶材沖孔的方法產(chǎn)生的問題包括生產(chǎn)速率低、廢料驅(qū)出不充分或者沒有廢料驅(qū)出、定位(indexing)精確度不夠、孔尺寸和間隔的容許誤差、以及最終產(chǎn)品的扭曲和損壞。原先，對能夠變形的帶的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔采用了具有兩個或三個軸桿的旋轉(zhuǎn)式設(shè)備，所述的每個軸桿都具有沿周向分布的均勻的成套陽工具或陰工具。將通過機(jī)械或電子方式使得相鄰軸桿之間的旋轉(zhuǎn)同步，且其相應(yīng)周緣工具之間將相互作用而在帶中沖出連續(xù)的孔柵。
已經(jīng)采用幾種工具構(gòu)造的實施方式。較為傳統(tǒng)的沖孔方法包括使成套工具往復(fù)運動，其中陽沖模和陰沖模對沖孔材料的一個部分進(jìn)行沖壓，然后，在進(jìn)行進(jìn)一步的沖孔之前，該材料必須被定位。
為了打出小的、緊密間隔的孔，已經(jīng)做出努力使用來自金屬、紙板和塑料工業(yè)中的旋轉(zhuǎn)沖孔技術(shù)。典型地，這些旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔方法形成相對較大或較長的孔，這些孔在待沖孔的材料上不經(jīng)常地間隔，允許使用在旋轉(zhuǎn)軸桿上沿周向相當(dāng)遠(yuǎn)地間隔開的陽沖模/陰沖模。在1985年8月13日授權(quán)的美國專利4,534,248以及在2001年5月17日公開的PCT專利申請PCT/CA00/01288代表這種技術(shù)。沖孔產(chǎn)生了廢料，這些廢料必須使用某種移除機(jī)構(gòu)從陰沖模上驅(qū)除或者除去。這些機(jī)械移除部件必須足夠牢固以耐受交變負(fù)載，但是，對于小的、密集的孔而言，軸桿上沒有足夠的空間用于任意類型的驅(qū)除機(jī)構(gòu)，不管其是牢固的或者是不牢固的。從而，這些系統(tǒng)很難實施并且很難適于打出密集的孔。
為了解決空間和移除部件的問題，嘗試了孔間距增加的多步驟沖孔。這要求通過一組工具來打出一組孔、然后將打過孔的材料相對于另一組沖模定位而打出第二組孔。各組工具位于不同的軸桿上，并且因為它們中的每一個都只需要打較少的孔，所以，沖模可以間隔得較遠(yuǎn)，從而為軸桿中的驅(qū)除機(jī)構(gòu)留下足夠的空間。然而，對待沖孔材料進(jìn)行從一組工具到下一組工具的定位、沒有折衷孔的尺寸以及間隔公差的問題仍然存在。由此，常常會有這樣的問題隨后的孔與第一組的孔之間的距離并不適當(dāng)，且容許誤差積聚起來。在期刊Sheet Metal Industries，1985年，第62卷第2期，第134-135頁出版的名稱為Rotary-Blanking的論文中證實了這個問題，在所述論文中闡明了以下結(jié)論“當(dāng)幾個工具安裝在周邊上時，輥子之間的協(xié)調(diào)配合仍然有待于解決?！眹L試了一步式的沖孔，以意圖避免進(jìn)行定位的需要。然而，不但打過孔的材料沒有被驅(qū)出，而且完成后的產(chǎn)品不容易從陽沖模之間剝落。格柵必須從陽沖模上強(qiáng)制地剝下，這對最終產(chǎn)品造成了破壞。而且，殘存的廢料將在陰軸桿上的孔內(nèi)積聚起來，并導(dǎo)致機(jī)構(gòu)被卡住，導(dǎo)致工具的損毀。一篇由Institute for Metal Forming and Casting，TechnischeUniversitat Munchen，Germany于1999年1月10日發(fā)表的名為“RotaryBlanking”論文陳述道“由于特定運動學(xué)條件的作用，剪切邊緣的質(zhì)量以及幾何精度必須作出一定的讓步?！边@篇論文還說“具有多行孔的產(chǎn)品——尤其是在進(jìn)給方向上結(jié)合有密集的孔的產(chǎn)品——只能通過旋轉(zhuǎn)式?jīng)_裁以很高的費用制造。在一方面，為了減少輥子的偏轉(zhuǎn)并提高工件的質(zhì)量，需要大的輥子直徑。在另一方面，沖孔的次數(shù)——其隨著輥子直徑和沖孔行數(shù)而增加——使得工具的維護(hù)變得非常昂貴。因此，旋轉(zhuǎn)式?jīng)_裁最有利的應(yīng)用是制造如下沖孔的、貫穿的金屬片產(chǎn)品這種產(chǎn)品具有一些長度與寬度的比率大的列和周線?！眰鹘y(tǒng)的非旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔處理以下的問題打出許多密集間隔的小孔。成功的方法采用了往復(fù)式的沖孔，其一次沖壓格柵的一個較大部分，然后在對格柵的另一部分進(jìn)行沖壓之前定位下游的能夠變形的帶材。這種分部的方法的生產(chǎn)速率是受限的，并且其與旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔相比而言是相對慢的，因為所述的過程是停止-繼續(xù)式的而不是連續(xù)的。為了對金屬進(jìn)行沖孔，這些往復(fù)式的沖床必須是牢固和強(qiáng)有力的；而且，由于機(jī)床振動引起的扭矩經(jīng)常地變化產(chǎn)生了噪音、精度以及震動的問題。在沖孔之間對帶材定位也導(dǎo)致了一組打過的孔和下一組孔之間的孔位置的不精確度。
在由鉛帶形成的格柵產(chǎn)品上，定位也具有一個下游效應(yīng)，原因是其在鉛帶的運動中導(dǎo)致了顛簸動作。這可能會損壞鉛帶或者不易于將格柵平穩(wěn)地集成到下一個加工階段中。
應(yīng)用到金屬工業(yè)中的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔經(jīng)常依賴于類似鋼和鋁的金屬的剪切性能，鋼和鋁不如鉛和其它軟材料那樣塑性地變形。即使在使用鋼和鋁時，這些旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔通常會留下毛口及不整齊的或粗糙的切口，這可以導(dǎo)致不能容許的誤差積累。
因此，本發(fā)明的一個主要目的在于提供一種用于在能夠變形的帶中高速地連續(xù)打出孔柵的方法和裝置，所述孔柵的孔列的公差等級高、并且間隔密集。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種兩階段的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔裝置，其可以自動定位而高速地制造均勻沖孔的格柵。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔機(jī)，其將連續(xù)地驅(qū)出廢料并容易地釋放打過孔的最終產(chǎn)品。本發(fā)明的再一個目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔機(jī)，其用于在能夠變形的材料中打出密集間隔的孔，所述材料特指金屬和金屬合金——例如鉛和鉛合金、鋁、黃銅、銅、鋼和鋅；塑料—例如聚酯薄膜(MylarTM)和乙烯化合物；紙板及類似的能夠變形的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方法和裝置大致上克服了現(xiàn)有技術(shù)中的問題并可以連續(xù)、高速地制造打過孔的帶，該打過孔的帶具有高等級公差及密集的孔列，同時良好地驅(qū)出廢料。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，第一對相對的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_模——一個為陰沖模而另一個為陽/陰沖?！谝粋€連續(xù)地進(jìn)給到?jīng)_模間的帶中沖出第一組的孔，而第二對相對的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_?！粋€為陽/陰沖模而另一個為陽沖?！诘谝唤M孔之間沖出第二組的孔，在沖出第一組和第二組孔的過程中，所述帶繞在共同的陽/陰沖模周圍而與兩對相對的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_模一起連續(xù)地定位所述帶，從而保證形成高等級公差的密集的孔。
從廣義上說，本發(fā)明的用于在旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔裝置中于能夠變形的帶中連續(xù)地沖出密集孔列方法包括將所述能夠變形的帶進(jìn)給到旋轉(zhuǎn)式陰沖模和旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模之間，該陰沖模具有圓柱形的周邊、且多個間隔開的凹入部分形成在該圓柱形周邊上，所述陽/陰沖模具有圓柱形的周邊、且多個交替間隔的沖孔部分和凹入部分形成在該圓柱形周邊上，從而使所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模的沖孔部分與所述陰沖模的對應(yīng)凹入部分配合；同時地旋轉(zhuǎn)所述陰沖模和陽/陰沖模而在所述能夠變形的帶上、沿該能夠變形的帶沖出第一組間隔開的孔；將所述沖過孔的能夠變形的帶進(jìn)給到所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模和一個旋轉(zhuǎn)式陽沖模之間，該陽沖模具有圓柱形的周邊，且多個間隔開的沖孔部分形成在該圓柱形周邊上，從而使所述旋轉(zhuǎn)式陽沖模的沖孔部分與所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模的對應(yīng)凹入部分配合；以及同時地旋轉(zhuǎn)所述陽/陰沖模和陽沖模，而在所述帶上沿該帶沖出第二組孔，所述第二組孔位于第一組間隔開的孔之間。優(yōu)選地，每組間隔開的孔都包括多個沿所述帶長度方向、以及沿所述帶寬度方向間隔開的孔。所述孔能夠沿所述帶、以及沿所述帶寬度方向以等間距的方式間隔開。可選地，所述孔能夠沿所述帶、以及沿所述帶寬度方向以變間距的方式間隔開，或者沿帶寬度方向交錯。
在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，本發(fā)明的方法包括繞一個形成于各圓柱形陰沖模和圓柱形陽/陰沖模的環(huán)面在各圓柱形沖模的周邊附近連續(xù)地安裝多個棱角狀部分，每個所述棱角狀部分具有至少一個驅(qū)出銷，以在沖模凹入部分中徑向地往復(fù)運動；并且在所述圓柱形陰沖模和圓柱形陽/陰沖模的一個選定的旋轉(zhuǎn)角度處使得所述棱角狀部分徑向外移，從而將沖出的材料驅(qū)出沖模的凹入部分。設(shè)置多個寬松地延伸并貫穿各圓柱形陰沖模和圓柱形陽/陰沖模的凸輪輥子，每個所述凸輪輥子都穿過一個棱角狀部分而使得該棱角狀部分在沖模環(huán)面中徑向地內(nèi)移和外移，從而使得沖模驅(qū)出銷在沖模凹入部分內(nèi)沿徑向往復(fù)地移動；以及在各沖模的一個選定旋轉(zhuǎn)角度處使得所述凸輪輥子和相應(yīng)棱角狀部分外移，從而，所述棱角狀部分的驅(qū)出銷在所述選定旋轉(zhuǎn)角度處將沖出的材料驅(qū)出圓柱形的沖模。所述凸輪輥子的相對端安裝在相對的靜止凸輪座圈中，所述凸輪座圈形成在各圓柱形沖模的每一側(cè)上，從而使得所述凸輪輥子在沖模旋轉(zhuǎn)時受控地沿徑向內(nèi)移和外移。
從廣義上說，本發(fā)明的用于在能夠變形的帶中連續(xù)地旋轉(zhuǎn)式地沖出密集孔列的裝置包括圓柱形的陰沖模，其具有多個繞其周邊形成的間隔開凹入部分，并且安裝成在框架內(nèi)旋轉(zhuǎn)；圓柱形的陽/陰沖模，其具有多個繞其周邊形成的交替間隔開的沖孔部分和凹入部分，并且安裝成在所述框架內(nèi)旋轉(zhuǎn)而使得所述陽/陰沖模的沖孔部分與陰沖模的相應(yīng)凹入部分配合；以及圓柱形的陽沖模，其具有多個繞其周邊形成的間隔開沖孔部分，并且安裝成在所述框架內(nèi)旋轉(zhuǎn)而使得所述陽沖模的沖孔部分與陽/陰沖模的相應(yīng)凹入部分配合，從而，在旋轉(zhuǎn)過程中，所述陽/陰沖模的沖孔部分與陰沖模相應(yīng)凹入部分之間的配合、以及所述陽沖模的沖孔部分與陽/陰沖模相應(yīng)凹入部分之間的配合定位所述的陰、陽/陰以及陽沖模。所述陽/陰沖模的每個沖孔部分都具有形成在該沖孔部分每一側(cè)上的肩部，用于支撐所述能夠變形的材料以及限定所述與陽沖模中的沖孔部分相配合的凹入部分。
本發(fā)明的裝置另外還包括用于在對能夠變形帶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔的過程中將沖出材料從陰沖模和陽/陰沖模連續(xù)地驅(qū)出的裝置。所述用于連續(xù)地驅(qū)出沖出材料的裝置包括多個繞沖模周邊連續(xù)地安裝在形成于沖模周邊附近的環(huán)面中的棱角狀部分，所述棱角狀部分適于在沖模的旋轉(zhuǎn)過程中受控地沿徑向運動，每個棱角狀部分都具有至少一個驅(qū)出銷、優(yōu)選地具有三個驅(qū)出銷，用于在沖模的凹入部分內(nèi)沿徑向往復(fù)地運動，從而，所述銷徑向往外地運動而將沖出材料驅(qū)出凹入部分。
優(yōu)選地，每個沖模都具有多個間隔開的、寬松地延伸并貫穿所述沖模、位于沖模周邊附近的環(huán)面中的凸輪輥子，每個所述凸輪輥子都穿過一個棱角狀部分而使得該棱角狀部分在沖模中徑向地內(nèi)移和外移，并具有一對相對的靜止凸輪座圈，所述凸輪座圈在沖模的每一側(cè)上安裝在所述框架中，用于容置所述凸輪輥子的相對端，從而使得所述凸輪輥子在沖模旋轉(zhuǎn)時受控地沿徑向內(nèi)移和外移。
在本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選方面，所述圓柱形的陰沖模包括多個并排組裝的盤，每個所述盤都具有多個繞其周邊形成的、間隔開的、在沖模的橫向上對齊的凹入部分；所述圓柱形的陽/陰沖模包括多個并排組裝的盤，每個所述盤都具有多個繞其周邊形成的、在所述陽/陰沖模的橫向上對齊的、交替間隔開的沖孔部分和凹入部分，從而使得在所述陽/陰沖模的橫向上對齊的陽/陰沖模的沖孔部分與相應(yīng)的在所述陰沖模的橫向上對齊的陰沖模凹入部分配合；且所述圓柱形的陽沖模包括多個并排組裝的盤，每個所述盤都具有多個繞其周邊形成的、間隔開的、在陽沖模的橫向上對齊的沖孔部分，從而使得所述陽沖模的沖孔部分與相應(yīng)的在陽/陰沖模的橫向上對齊的陽/陰沖模凹入部分配合。形成在陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在陽/陰沖模上的交替的沖孔部分和凹入部分、以及形成在陽沖模上的沖孔部分可繞每個所述沖模的周邊以等間距的方式間隔開，可在沖模的橫向?qū)R并以等間距的方式間隔開，或者可繞沖模的周邊以等間距的方式間隔開并在沖模的橫向上是交錯的。可選地，形成在陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在陽/陰沖模上的沖孔部分和凹入部分、以及形成在陽沖模上的沖孔部分可繞每個所述沖模的周邊以變間距的方式間隔開，可在沖模的橫向?qū)R并以變間距的方式間隔開，或者可繞沖模的周邊以變間距的方式間隔開并在沖模的橫向上是交錯的。
帶的連續(xù)定位可歸功于具有陽/陰沖模的第二軸桿，其在格柵的制造過程中擔(dān)負(fù)了三個任務(wù)。首先，它起到了陽沖模的作用，將第一組間隔開的孔列朝著起到了陰沖模的作用的第一軸桿的方向沖入到帶中。其次，陽沖模向前推進(jìn)而利用以卡合方式位于在第一步驟中所沖出的孔列中的陽沖模對材料進(jìn)行定位。第三，第二軸桿起到了陰沖模的作用，并允許位于軸桿三上的另一組工具將第二組孔列精確地沖入到介于第一組孔列之間的空間內(nèi)。結(jié)果是在成分為能夠變形的材料的連續(xù)格柵中產(chǎn)生連續(xù)密集的精確沖孔列。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔裝置能夠在沖出密集的孔的同時從位于旋轉(zhuǎn)的沖孔車床內(nèi)的陰沖模中驅(qū)出廢料。本發(fā)明的廢料驅(qū)出機(jī)構(gòu)消除了對于在沖模軸桿內(nèi)的復(fù)雜移動部件的需求、對于必須與旋轉(zhuǎn)同步的機(jī)構(gòu)的需求、和對于必須是牢固的且可承受密集的交變載荷的部件的需求。
那么通過將多個小的、密集的移動部件編組成一個位于較大單元中的實用機(jī)械裝置而實現(xiàn)了一個實用的驅(qū)出機(jī)構(gòu)。該驅(qū)出部件的編組——例如將三個驅(qū)出部件編組成一個——使得廢料的確定驅(qū)出成為現(xiàn)實，即使孔之間的間距是非常緊密的(0.030英寸)。
雖然將通過參照鉛和鉛合金的能夠變形的帶示例性地進(jìn)行描述，應(yīng)當(dāng)理解術(shù)語“能夠變形的帶”包括能夠變形的金屬和金屬合金，例如鉛、鉛合金、鋁、黃銅、銅、鋼和鋅；塑料帶，例如聚酯薄膜(MylarTM)和乙烯化合物；紙板及類似的能夠變形的材料，可依據(jù)本發(fā)明的方法對它們進(jìn)行加工。
通過本發(fā)明的方法，可以制造一個平的、具有密集的孔的帶，所述帶用于制造蓄電池極板，其中帶的厚度大約0.03英寸并具有多個沿縱向間隔開的橫的沖孔列，所述的孔具有期望的尺寸和形狀，移除了多達(dá)96％的帶材料，其中剩余線的厚度薄至0.010英寸。


現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明的方法和裝置，其中圖1為本發(fā)明的兩階段、定位的、旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔組件的立體圖，其示出了三列沖孔部分和驅(qū)出器；圖2為圖1所示組件的端視圖，其示出了凸輪輥子從動件和凸輪座圈；圖3為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔組件的側(cè)視圖；圖4為圖3中所示組件的放大側(cè)視圖；圖5示出了沖孔沖模的關(guān)系，為了清晰起見，各沖孔沖模彼此分開；圖6為圖5的一個放大視圖，其示出了在第一階段的操作中沖模的沖出開口(punch-out opening)的關(guān)系；圖7為圖5的一個放大視圖，其示出了在第二階段的操作中沖模和沖出開口的關(guān)系；圖8a、8b和8c示出了在能夠變形的帶上兩階段定位旋轉(zhuǎn)式切割的順序；圖9為一個側(cè)視圖，其示出了本發(fā)明的輥子凸輪組件；圖10為一個側(cè)視圖，其示出了用于容置圖9中凸輪輥子的端部的凸輪座圈；以及圖11為處于縮回位置的凸輪從動件驅(qū)出器的放大視圖。
具體實施例方式
首先參照圖1-8和圖11，本發(fā)明的裝置包括第一對相對的沖模10、12，所述沖模在框架18中安裝成分別在軸桿14、16上同步地旋轉(zhuǎn)。如圖3和4所更清楚地顯示的，沖模10為一個鎖定在軸桿14上的陰沖模，并具有形成在其周邊上的、等角間距地間隔開的凹入部分20橫列。沖模12為一個鎖定在驅(qū)動軸桿16上的陽/陰沖模，并具有形成在其周邊上的、等角間距地間隔開的、交替的沖孔部分24橫列和凹入部分26橫列。沖孔部分24適于和沖模10的凹入部分相匹配及配合。每個沖孔部分24都具有一個形成在其每一側(cè)上的、位于沖孔部分24和相鄰凹入部分26之間的肩部28，其原因?qū)㈦S著進(jìn)一步的描述而變得清晰(圖11)。雖然示出了三列的沖孔部分和凹入部分，可以理解，可采用一列、二列或更多列的沖孔部分和凹入部分，這取決于沖孔產(chǎn)品的需要。
安裝成在軸桿32上旋轉(zhuǎn)的沖模30是一個鎖定在軸桿32上的陽沖模，以與框架18中的沖模12同步地旋轉(zhuǎn)。陽沖模30具有等角間距地間隔開的沖孔部分36的橫列，所述沖孔部分橫列適于和位于沖孔部分肩部28之間的沖模12的成列的凹入部分26相匹配及配合。雖然示出凹入部分和沖孔部分是等間距的，在沿著沖模周向的角度方向以及在沖模整個寬度方向上的橫向上，凹入部分和沖孔部分可如最終產(chǎn)品所需地間隔開。
沖模10、12和30由分別安裝在軸桿14、16和32上的防沖齒輪33、34和35驅(qū)動。
在沖模10、12和30的旋轉(zhuǎn)過程中，在第一階段中，通過連續(xù)地將沖模12上的沖孔部分24橫列插入到?jīng)_模10上的匹配凹入部分20橫列中而對由沖模10和12之間的帶導(dǎo)引件19引導(dǎo)的帶38進(jìn)行沖孔。如圖9所示，沖出的材料40從陰沖模10排出。當(dāng)沖模12旋轉(zhuǎn)而在陽/陰沖模12和陽沖模30之間進(jìn)給帶38時，通過帶38接合在成列的沖孔部分24之間，帶38鎖在陽/陰沖模12上。在第二階段中，通過將陽沖模30的成列沖孔部分36插入到陽/陰沖模12的匹配凹入部分26中，從而對帶38a進(jìn)行沖孔，以將沖出材料42移到位于沖孔部分肩部28之間的凹入部分26內(nèi)，同時，沖孔后的帶38b從組件排出。沖出的材料42從沖模12排出(圖9)。
現(xiàn)在參照放大的視圖4、6、7和11，當(dāng)沖模旋轉(zhuǎn)時，陽/陰沖模12沖孔部分24適于插入到相對的陰沖模10的凹入部分20內(nèi)。類似地，當(dāng)沖模旋轉(zhuǎn)時，陽沖模30的沖孔部分36適于插入到相對的、位于沖孔部分24的肩部28之間的陽/陰沖模12的凹入部分26內(nèi)。
圖1、2、9和10示出了用于驅(qū)出圖9所示的沖出材料40、42的本發(fā)明的凸輪輥子組件。多個在每端都具有蓋件52的等間距橫向輥子桿50寬松地貫穿配合在開口56內(nèi)的，所述開口56位于陰沖模10和陽/陰沖模12的側(cè)板58、60中，用于分別地導(dǎo)引在沖模10、12的相對凸輪座圈62和64中的旋轉(zhuǎn)運動。如圖9和10更清楚地顯示，多個棱角狀部分66中的每一個都適于以卡合的關(guān)系貫穿地容置一個桿50，并且適于在沖模10、12旋轉(zhuǎn)時于每個凸輪座圈62、64中受控地沿徑向運動，所述棱角狀部分66安裝在形成于各沖模10、12周邊附近的環(huán)面中，環(huán)面繞沖模的周向連續(xù)地形成。
每個棱角狀部分66都具有三個等角間距地間隔開的徑向驅(qū)出銷70，所述的銷適于突起穿出凹入部分20。在操作中，陰沖模10的棱角狀部分66在凸輪座圈62的六點鐘位置62a處徑向地外移，使得部分66a驅(qū)出沖出材料40。陽/陰沖模12的棱角狀部分66在凸輪座圈64的三點鐘位置64a處徑向地外移，使得部分66b驅(qū)出沖出材料42。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8a-8c，圖8b示出了第一階段的開口，其由標(biāo)號44表示，長度為A，寬度為B+CC，相鄰開口44之間的線寬度為C1，且相鄰開口44之間的間距為D；而圖8c示出了第二階段的開口，其由標(biāo)號48表示，長度為A，寬度為B，相鄰開口48之間的橫向線寬度為C1+CC，且在開口44和48之間的縱向線寬度為C2，其中A ＝開口沿旋轉(zhuǎn)方向的長度B ＝橫切旋轉(zhuǎn)方向的開口寬度C1和C2＝線寬度
CC＝刀具間隙D ＝第一階段開口之間的距離(C2+A+C2)現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8b，在操作中，帶38具有第一組間隔開的孔44的橫列，所述的孔在帶行進(jìn)于沖模10和12之間時被沖出，沖出材料40沿加工方向的縱向長度為A、且橫向?qū)挾葹锽+CC。C1為沿加工方向的線寬度。如圖8c所示，在沖模12和30之間對位于各列沖孔44之間的橫向距離D進(jìn)行沖孔，以形成第二組孔48的橫列，所述孔沿加工方向的長度為A、且橫向?qū)挾葹锽。C2為橫向線寬度，即其與加工方向垂直。
格柵產(chǎn)品的精度和公差取決于機(jī)床本身的精度和公差。材料定位取決于三個軸桿和其工具之間的嚙合及相互作用。因此，齒輪和軸桿必須按照正確的規(guī)格制造。驅(qū)動齒輪的不正確的嚙合會導(dǎo)致在工具一側(cè)上的過小的間隙或者干涉。為了整齊地剪切能夠變形的材料——例如鉛和鉛合金，另外很重要的是，在陽沖模和陰沖模之間的公差要求非常嚴(yán)格。切割面之間的最佳間隙(CC)相當(dāng)嚴(yán)格地限制在0.0005英寸和0.004英寸之間，優(yōu)選地，在切割邊緣之間大約為0.0015英寸。如果剪切邊緣彼此之間間隔太遠(yuǎn)，則材料不能被正確地切割，并且會導(dǎo)致不完全地沖出的孔。如果剪切邊緣彼此之間間隔太近，則邊緣可能會碰在一起并粘合住，這會導(dǎo)致機(jī)床被卡住。由于工具是由硬且脆的D2鋼制造的，所以，如果機(jī)床被卡住，工具可能會碎裂或損壞，導(dǎo)致昂貴的修復(fù)和停機(jī)。
示例在圖1、2和9-11中最清楚地示出了所建造的檢驗旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔裝置的能力的原型模件。該機(jī)床采用了三列工具來在給定的鉛合金帶中形成三個沖孔橫列。對于“實驗1”，鑄造的及軋制形式的純鉛及鉛合金經(jīng)過該機(jī)床。密集的、高等級公差的沖孔的成功率是100％。
所形成的鉛合金格柵的線寬度大約為0.030英寸，并且，大約85％的帶材料被作為廢料移除掉。多達(dá)96％的帶材料可被作為廢料而移除掉，所留下的線的厚度薄至0.010英寸。所試驗的帶材料的厚度大約為0.030英寸。
另外的實驗對旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔機(jī)進(jìn)行了七個更進(jìn)一步的實驗，以判斷它是否能夠在不同于鉛的其它材料上進(jìn)行同樣準(zhǔn)確和精確的操作以形成0.030英寸的線寬度，其材料厚度如下實驗2，0.007英寸和0.015英寸的鋁；實驗3，0.010英寸的黃銅；實驗4，0.023英寸的銅；實驗5，0.012英寸和0.025英寸的紙板；實驗6，0.020英寸和0.030英寸的聚酯薄膜(Mylar)；實驗7，0.016英寸的鋼；實驗8，0.007英寸、0.016英寸和0.025英寸的鋅。在這些結(jié)果和鉛帶的沖孔結(jié)果之間沒有特征上的差異?？滓跃鶆虻姆绞?jīng)_出，具有相同的精度，并且不損害公差或網(wǎng)柵的質(zhì)量速度。旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔裝置的旋轉(zhuǎn)速度的變動使得對于精確的沖孔機(jī)而言，其操作速度可以很高。
沖過孔的帶——其厚度大約為0.030英寸、具有多個縱向間隔開的沖孔橫列、大約移除了96％的材料、線厚度薄至0.010英寸——可以切割成等長度的蓄電池極板。極板豎直地粘合及層疊在一個帶蓋的塑料殼內(nèi)，其中負(fù)極板與正極板交替，彼此之間通過極板分離件分離開。形成在負(fù)極板上的柵片(grid tab)通過金屬頭與負(fù)的蓄電池極柱互連，而形成在正極板上的柵片通過金屬頭與正的蓄電池極柱互連。加入的硫酸溶液的量浸沒蓄電池極板而形成鉛酸蓄電池。
本發(fā)明提供了多個重要的優(yōu)點。可通過能夠變形的帶——尤其是鉛和鉛合金帶——來高速地制造沖有孔的帶，所述沖孔帶具有高等級公差的密集的孔列。相信公差精確度的實現(xiàn)原因在于自動定位的系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用了軸桿16上的陽沖模12。陽沖模對帶進(jìn)行沖孔，然后，帶保持固定在沖模12的沖模沖孔部分24上而起到帶定位機(jī)構(gòu)的作用。由此，帶材料通過沖出的孔而錨固，且?guī)Р牧暇_地定位，使得可以進(jìn)行下一次的沖孔而不會改變位置。最大的孔尺寸和孔間距實際上是不受限制的，僅僅取決于用戶的要求?？椎男螤钜彩强梢愿淖兊模旧蠜]有任何幾何限制。
應(yīng)當(dāng)理解，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，其它的實施方式和示例是顯而易見的，在所附的權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的范圍及界限。
權(quán)利要求
1.一種用于在旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔裝置中于能夠變形的帶中連續(xù)地沖出密集孔列的方法，包括將所述能夠變形的帶進(jìn)給到旋轉(zhuǎn)式陰沖模和旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模之間，該陰沖模具有圓柱形的周邊，且多個間隔開的凹入部分形成在該圓柱形周邊上，所述陽/陰沖模具有圓柱形的周邊，且多個交替間隔的沖孔部分和凹入部分形成在該圓柱形周邊上，從而使所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模的沖孔部分與所述陰沖模的對應(yīng)凹入部分配合；同時地旋轉(zhuǎn)所述陰沖模和陽/陰沖模，而在所述能夠變形的帶上沿該能夠變形的帶沖出第一組間隔開的孔；將所述沖過孔的能夠變形的帶進(jìn)給到所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模和旋轉(zhuǎn)式陽沖模之間，該陽沖模具有圓柱形的周邊，且多個間隔開的沖孔部分形成在該圓柱形周邊上，從而使所述旋轉(zhuǎn)式陽沖模的沖孔部分與所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模的對應(yīng)凹入部分配合；以及同時地旋轉(zhuǎn)所述陽/陰沖模和陽沖模，而在所述帶上沿該能夠變形的帶、在第一組間隔開的孔之間沖出第二組孔。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，將沖出的材料從所述旋轉(zhuǎn)式陰沖模和旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模中連續(xù)地驅(qū)出。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中形成在所述旋轉(zhuǎn)式陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模上的交替的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分能夠沿所述帶和/或在帶的橫向上以變間距的方式間隔開，或者在帶的橫向上是交錯的。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中形成在所述旋轉(zhuǎn)式陰沖模上的凹入部分、形成在所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模上的交替的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分是等間距的。
5.一種用于在旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔裝置中于能夠變形的帶中連續(xù)地沖出密集孔列的方法，包括將所述能夠變形的帶進(jìn)給到旋轉(zhuǎn)式陰沖模和旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模之間，該陰沖模具有圓柱形的周邊，且多個間隔開的凹入部分形成在該圓柱形周邊上，所述陽/陰沖模具有圓柱形的周邊，且多個交替間隔的沖孔部分和凹入部分形成在該圓柱形周邊上，從而使所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模的沖孔部分與所述陰沖模的對應(yīng)凹入部分配合；同時地旋轉(zhuǎn)所述陰沖模和陽/陰沖模，而在所述能夠變形的帶上，沿著該能夠變形帶，在該能夠變形帶的橫向上沖出第一組間隔開的孔；將所述沖過孔的能夠變形的帶進(jìn)給到所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模和旋轉(zhuǎn)式陽沖模之間，該陽沖模具有圓柱形的周邊、且多個間隔開的沖孔部分形成在該圓柱形周邊上，從而使所述旋轉(zhuǎn)式陽沖模的沖孔部分與所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模的對應(yīng)凹入部分配合；以及同時地旋轉(zhuǎn)所述陽/陰沖模和陽沖模，而在所述帶上，沿該能夠變形的帶，在該能夠變形的帶的橫向上，在第一組間隔開的孔之間沖出第二組孔。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，將沖出的材料從所述旋轉(zhuǎn)式陰沖模和旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模中連續(xù)地驅(qū)出。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中形成在所述旋轉(zhuǎn)式陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模上的交替的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分能夠沿所述帶和/或在帶的橫向上以變間距的方式間隔開、或者在帶的橫向上是交錯的。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中形成在所述旋轉(zhuǎn)式陰沖模上的凹入部分、形成在所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模上的交替的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分是等間距的。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，包括繞形成于各圓柱形陰沖模和圓柱形陽/陰沖模的環(huán)面在各圓柱形沖模周邊附近連續(xù)地安裝多個棱角狀部分，每個所述棱角狀部分具有至少一個驅(qū)出銷，用于在沖模凹入部分中徑向地往復(fù)運動；以及在所述圓柱形陰沖模和圓柱形陽/陰沖模的一個選定的旋轉(zhuǎn)角度處使得所述棱角狀部分徑向外移，從而將沖出的材料驅(qū)出沖模的凹入部分。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，包括設(shè)置多個寬松地延伸并貫穿各圓柱形陰沖模和圓柱形陽/陰沖模的凸輪輥子，每個所述凸輪輥子都穿過一個棱角狀部分而使得該棱角狀部分在沖模環(huán)面中徑向地內(nèi)移和外移，從而使得沖模驅(qū)出銷在沖模凹入部分內(nèi)沿徑向往復(fù)地移動；以及在各沖模的一個選定旋轉(zhuǎn)角度處使得所述凸輪輥子和相應(yīng)棱角狀部分外移，從而，所述棱角狀部分的驅(qū)出銷在所述選定旋轉(zhuǎn)角度處將沖出的材料驅(qū)出圓柱形的沖模。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，包括將所述凸輪輥子的相對端安裝在相對的靜止凸輪座圈中，所述凸輪座圈形成在各圓柱形沖模的每一側(cè)上，從而使得所述凸輪輥子在沖模旋轉(zhuǎn)時受控地沿徑向內(nèi)移和外移。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成在所述旋轉(zhuǎn)式陰沖模上的凹入部分、形成在所述旋轉(zhuǎn)式陽/陰沖模上的交替的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分沿所述帶和/或在帶的橫向上以變間距的方式間隔開、或者在帶的橫向上是交錯的。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成在所述旋轉(zhuǎn)式陰沖模和陽/陰沖模上的凹入部分是等間距的。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述能夠變形的帶從包括以下材料的帶組合中選擇鉛、鉛合金、鋁、黃銅、銅、鋼、鋅、塑料、乙烯化合物和紙板。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述能夠變形的帶是鉛或鉛合金。
16.一種具有密集孔列的、通過權(quán)利要求15所述方法形成的能夠變形的帶，其用于制造蓄電池極板，其中所述帶具有多個沿縱向間隔開的橫向沖孔列，其中移除了多達(dá)約96％的材料，而剩余的線厚度薄至0.010英寸。
17.一種具有多個蓄電池極板的鉛酸蓄電池，所述蓄電池極板由通過權(quán)利要求16所述方法形成的帶制造，其中所述帶具有多個沿縱向間隔開的橫向沖孔列，其中移除了多達(dá)約96％的材料，而剩余的線厚度薄至0.010英寸。
18.一種用于在能夠變形帶中連續(xù)地旋轉(zhuǎn)式地沖出密集孔列的裝置，包括圓柱形的陰沖模，其具有多個繞其周邊形成的間隔開凹入部分，并且安裝成在框架內(nèi)旋轉(zhuǎn)；圓柱形的陽/陰沖模，其具有多個繞其周邊形成的交替間隔開的沖孔部分和凹入部分，并且安裝成在所述框架內(nèi)旋轉(zhuǎn)而使得所述陽/陰沖模的沖孔部分與陰沖模的相應(yīng)凹入部分配合；以及圓柱形的陽沖模，其具有多個繞其周邊形成的間隔開沖孔部分，并且安裝成在所述框架內(nèi)旋轉(zhuǎn)而使得所述陽沖模的沖孔部分與陽/陰沖模的相應(yīng)凹入部分配合，從而，在旋轉(zhuǎn)過程中，所述陽/陰沖模的沖孔部分與陰沖模相應(yīng)凹入部分之間的配合、以及所述陽沖模的沖孔部分與陽/陰沖模相應(yīng)凹入部分之間的配合定位所述的陰、陽/陰以及陽沖模。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述裝置還包括用于在對能夠變形的帶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式?jīng)_孔的過程中將沖出材料從陰沖模和陽/陰沖模連續(xù)地驅(qū)出的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述陽/陰沖模的每個沖孔部分都具有形成在該沖孔部分每一側(cè)上的肩部，用于支撐所述能夠變形的材料、以及限定所述與陽沖模中的沖孔部分相配合的凹入部分。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述用于連續(xù)地驅(qū)出沖出材料的裝置包括多個繞沖模周邊連續(xù)地安裝在形成于沖模周邊附近的環(huán)面中的棱角狀部分，所述棱角狀部分適于在沖模的旋轉(zhuǎn)過程中受控地沿徑向運動，每個棱角狀部分都具有至少一個驅(qū)出銷，用于在沖模的凹入部分內(nèi)沿徑向往復(fù)地運動，從而，所述銷徑向往外地運動而將沖出材料驅(qū)出凹入部分。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述每個沖模都具有多個間隔開的、寬松地延伸并貫穿所述沖模、位于沖模周邊附近的環(huán)面中的凸輪輥子，每個所述凸輪輥子都穿過一個棱角狀部分而使得該棱角狀部分在沖模中徑向地內(nèi)移和外移；并具有一對相對的靜止凸輪座圈，所述凸輪座圈在沖模的每一側(cè)上安裝在所述框架中，用于容置所述凸輪輥子的相對端，從而使得所述凸輪輥子在沖模旋轉(zhuǎn)時受控地沿徑向內(nèi)移和外移。
23.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述圓柱形的陰沖模包括多個并排組裝的盤，每個所述盤都具有多個繞其周邊形成的、在沖模的橫向上對齊的、間隔開的凹入部分；所述圓柱形的陽/陰沖模包括多個并排組裝的盤，每個所述盤都具有多個繞其周邊形成的、在所述陽/陰沖模的橫向上對齊的、交替間隔開的沖孔部分和凹入部分，從而使得在所述陽/陰沖模的橫向上對齊的陽/陰沖模的沖孔部分與相應(yīng)的在所述陰沖模的橫向上對齊的陰沖模凹入部分配合；且所述圓柱形的陽沖模包括多個并排組裝的盤，每個所述盤都具有多個繞其周邊形成的、在陽沖模的橫向上對齊的、間隔開的沖孔部分，從而使得所述陽沖模的沖孔部分與相應(yīng)的在陽/陰沖模的橫向上對齊的陽/陰沖模凹入部分配合。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中形成在所述陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述陽/陰沖模和陽沖模上的交替的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分繞每個所述沖模的周邊以變間距的方式間隔開。
25.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中形成在所述陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述陽/陰沖模和陽沖模上的交替的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分繞每個所述沖模的周邊以等間距的方式間隔開。
26.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中形成在所述陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述陽/陰沖模上的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分在沖模的橫向?qū)R并以變間距的方式間隔開。
27.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中形成在所述陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述陽/陰沖模上的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分在沖模的橫向?qū)R并以等間距的方式間隔開。
28.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中形成在所述陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述陽/陰沖模上的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分繞沖模的周邊以變間距的方式間隔開并在沖模的橫向上是對齊的。
29.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中形成在所述陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述陽/陰沖模上的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分繞沖模的周邊以等間距的方式間隔開并在沖模的橫向上是對齊的。
30.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中形成在所述陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述陽/陰沖模上的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分繞沖模的周邊以變間距的方式間隔開并在沖模的橫向上是交錯的。
31.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中形成在所述陰沖模上的間隔開的凹入部分、形成在所述陽/陰沖模上的沖孔部分和凹入部分、以及形成在所述陽沖模上的沖孔部分繞沖模的周邊以等間距的方式間隔開并在沖模的橫向上是交錯的。
全文摘要
用于連續(xù)、高速地形成沖孔帶并同時確定地驅(qū)出廢棄的沖出材料的方法和裝置，所述帶具有高等級公差的密集孔列。第一對相對的旋轉(zhuǎn)沖模——其包括一個陰沖模和另一個陽/陰沖?！趲е袥_出第一組孔，該帶連續(xù)地進(jìn)給到所述沖模之間；并且，第二對相對的旋轉(zhuǎn)沖?！浒ㄒ粋€陽/陰沖模和另一個陽沖模——在帶中于第一組孔之間沖出第二組孔，在沖出第一組和第二組的孔時，帶繞在共同的陽/陰沖模上，以通過兩對相對的旋轉(zhuǎn)沖模來連續(xù)地定位該帶，從而保證形成高等級公差的密集孔列。多個安裝在一形成于沖模周邊附近的環(huán)面中的棱角狀部分適于在沖模的旋轉(zhuǎn)過程中受控地沿徑向運動，每個所述棱角狀部分都具有至少一個驅(qū)出銷，用于在沖模凹入部分內(nèi)沿徑向往復(fù)地移動，將沖出的材料驅(qū)出凹入部分。
文檔編號B21D28/36GK1929975SQ200580007412
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者約翰·V·馬洛, 奧默·E·基利克, 尼姆羅德·I·馬杰 申請人:泰克柯明柯金屬有限公司