多工位往复式模具辊轧成形机器以及模坯图案化方法

摘要

一种多工位往复式模具图案成形机器(500)，其包括一对平行的往复式滑动构件(502、503)，其上具有间隔开的一对图案成形模具(504)在插入位置和弹出位置之间进行往复运动。驱动机构(505、506、510)使该对模具在插入位置和弹出位置之间进行往复运动。当处于插入位置时，机构将图案接收模坯(600)传送并定位至一对模具。模具的轴向平移使得模具旋转位于加工中心的模坯，并将图案施加到模坯上。模坯定位机构上的伺服马达提供模坯位置在加工过程中的反馈识别。本发明还涉及一种给模坯制作图案的方法。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2015年3月31号依照美国法典35 USC§119(e)提交的题为“多工位往复式模具辊轧成形机器”的第62/140,686号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文中，如同在本文中充分阐明的一样。

背景技术

本发明涉及采用往复式模具的冷成形机器，以通过绕固定轴线旋转在圆柱形模坯上形成图案。更具体地，本发明涉及具有多个模坯进给工位的此类机器。

利用往复式模具通过绕固定轴线旋转给圆柱形模坯制作图案冷成形机器最近已经发展到利用现代机器技术。伺服马达、皮带传动装置、带有再循环轴承的轻型滑块，以及基于计算机的控制已经使这些此类机器成为了现实。本发明显示出了改进和进步，以提供商业上可行的技术作为传统冷成形设备的有竞争力的替代方案。尽管这里在冷轧螺纹成形的上下文中示出，但是此类设备适用于任何类似的应用，包括形成齿轮等。

PCT公开号WO 2014/151132 A2反映了本技术的前沿。本发明(包括说明书、权利要求书和附图)的内容通过引用并入本申请中，如同在本文中充分阐明的一样。

本申请中所公开的进展包括对多工位配置有利的改进。这些改进包括模坯进给、行程长度优化、使用不同模具尺寸、纵向模具间隔和预设模块成形元件，以及横向模具间隙调整机构。参考下面描述的且在附图中示出的这些实施例能够最好地理解这些改进。

附图说明

图1示出了本发明的多工位往复式模具辊轧成形机器的俯视图。

图2是图1所示多工位往复式模具辊轧成形机器按照放大比例的局部俯视图，图中示出了模具间距的特定参考的各种特征。

图3是图1所示多工位往复式模具辊轧成形机器按照放大比例的局部俯视图，图中示出了模具尺寸与图1和图2中所示不同的模具间隔。

图4是示出了将模具附接至该机器滑块的模具保持器细节的分解透视图。

图5和图6示出了定位在安装在将模具连接至滑块或导轨的模具保持器中的图1所示成形机器的模具之间的模具块的细节。

图7和图8示出了如图3所示配置的定位在该机器的模具之间的模具块的细节，其中，模具的尺寸不同于图1和图2所示尺寸。

图9示出了本发明的多工位往复式模具辊轧成形机器的结构的模块化特性。

图10是图1所示多工位往复式模具辊轧成形机器的模坯传送系统的纵向剖视图。

图11是图10所示模坯传送系统在特定位置的横向剖视图。

图12是图10所示模坯传送系统在示出的另一位置的横向剖视图。

图13是图10至图12所示模坯传送系统的一部分按照放大比例的局部视图，图中示出了该系统的反馈特征。

具体实施方式

图1和图2示出了本发明的多工位往复式模具辊轧成形机器的俯视图。本实施例的机器包括用于该机器的平行、往复运动滑块的两个单独的伺服马达和皮带传动系统，其中每个均支承两个模具组中的每一组中的一个。

为了简化理解基本的机器操作，所示实施例在由模坯制造螺纹机器螺钉的上下文中进行了描述。然而，所公开的机器可用来在通过辊轧成形获得的圆柱形模坯上形成任何所需的图案。

参照图1和图2，所示多工位往复式模辊轧成形机器500包括支撑相对的轴承块504的基座501。如图2所示，轴承块504反过来支撑可沿平行于且距离纵向平面“P”等距间隔开的路径滑动的细长导轨502、503。

在本实施例中，该可滑动导轨502和503各自由图1中最好地示出的带齿皮带505和506驱动。如图所示，皮带505和506各自的端部均固定至导轨502和503中的一个的端部。皮带505和506支撑在基座501上，以便由单独的可逆伺服马达510进行往复式传动。每个皮带505和506围绕由马达510中的一个驱动的带齿小齿轮或链轮507穿过。每个单独的皮带均围绕可旋转地支撑在基座501上的惰滑轮508延伸。任一伺服马达510的正向和反向旋转使得相关联的皮带可以使支撑在轴承块504上的可滑动导轨502或503中的一个独立于另一个而轴向平移。

伺服马达510的操作响应于从操作者触摸屏幕面板511处接收指令的软件而由中央处理单元(CPU)509控制。来自操作者工位的输入可以根据需要来定位可滑动导轨502和503，以确保在模坯上成形开始于将模具相对于待成形的模具而彼此适当地对齐，从而在接收模坯表面的外部图案上赋予期望的图案。输入控制器还可以设置往复式可滑动导轨502和503的路径或行程的长度，同步滑动导轨502和503以及相关联的成形模具的移动，以及控制机器的所有其它功能。

图1和图2所示实施例的往复式模具辊轧成形机器包括标记为WC-1和WC-2的两个工位，模坯被传送至这两个工位，用于进行冷成形。

值得注意的是，所示相应的模坯600和600a包括细长的圆柱形图案接收表面601和601a，以及扩大的头部部分602和602a。机器500配置为在一个完整的操作往复或操作循环中由按顺序处理的两个模坯生产为两个完全辊轧成形的产品。完整的操作循环是滑块或导轨502和503从一个预设的纵向行进范围移动至相对方向的预设纵向行进范围，然后再返回。

机器500包括两组往复式模具：512和512a。模具512和512a中的每一组中的一个模具由导轨502和503中的一个支承。模具容纳在图2中大体示出且在下文中参照图4至图8进行详细描述的模具保持器552和553中。

每个模具组布置为在每个往复循环期间在圆柱形模坯600和600a上辊轧螺旋螺纹(或其它期望的图案)包含待赋予至模坯的圆柱形图案接收表面的图案的模具面518和518a以相对相向的关系设置，并且横向从垂直的纵向平面P的相对侧等距离往复的平行路径。模具面518和518a包括螺纹成形脊图案，以将螺纹形式赋予至模坯600或600a的图案接收圆柱形表面。模具面518和518a间隔开一定距离，使得它们各自的前缘以相向面的关系横穿平面P而定位，每个模具上的成形图案接合插入的模坯600或600a的圆柱形图案接收表面的外表面。

待压螺纹的圆柱形模坯定位为其位于其纵向中心线在距离与该加工中心相关联的模具组的每个模具的前缘514或514a等距离加工作业中心WC-1或WC-2处。当模具移动时，模具面图案的前缘514或514a与模坯的外圆柱形表面601或601a在沿垂直于纵向平面P并且穿过加工作业中心WC-1或WC-2的接触平面“PL-1或PL-2”的横向平面的径向相对的表面处接合。

当相关联的模具组的模具512或512a沿着由平面P限定的路径彼此移动时，模坯600或600a被捕获在模具面518或518a之间。当模坯600同时与这两个模具接触时，由于其外表面与两个模具组的面518或518a接触，所以模坯600开始围绕其垂直中心旋转。

当模具512或521a继续移动时，模具面沿平面P彼此经过。模坯通过与模具面518和518a接合而被支撑，并且当模具接合其外周表面时，模坯保持在围绕其垂直中心旋转的固定位置。螺纹成形模具使模坯600或600a的图案接收表面的外周表面变形，以形成螺纹图案。

前缘514、514a和后缘516、516a之间的每个模具512或512a的长度足以使模坯600在模具面之间辊轧时完成四或五转。模具面上的螺纹形式图案被定向为使得模具面上的图案相对于另一个模具面移动一百八十度(180°)。当然，当模坯旋转时，这种关系当然需要在直径相对的接触位置处给模坯赋予适当的变形。

在正确对齐的关系中，模坯600或600a围绕位于加工作业中心WC-1或WC-2的模坯纵向中心旋转，并且相对于纵向平面P纵向保持静止。在螺纹图案的辊轧过程中，如果模坯发生纵向移动，则表明存在故障，并且出现了不令人满意的结果。所公开的机器500包括感测这种纵向移动并采取适当举措的机构，如下所述。

注意，所示往复式模具为垂直取向。模坯类似地定位为，其纵向轴线垂直设置。这种取向本身适用于在往复式模具之间负载和排出模坯的垂直进给。还可采用模具的其它取向，例如水平取向。

如图1和2所示，当导轨502的模具从图中所示的左侧向右移动，且导轨503上的模具从右向左移动时，模具512在加工中心WC-1的圆柱形模坯600上形成图案。当导轨502沿相反方向移动时(如图2所示从右向左，导轨503从左向右移动)，模具512a的功能与模具512相同，都是在位于第二加工中心WC-2处的圆柱形模坯600a上形成图案。

两个作业加工中心间隔开，并且模具的前缘514a的位置使得第二组模具512a以与参考模具512所解释的相同的方式起作用，除了当纵向往复运动是相反方向的情况。可以理解，当模坯600装载到加工中心WC-1时，成品部件在加工中心WC-2被排出。可以理解，当模坯600装载到加工中心WC-2时，成品部件在加工中心WC-1被排出。

由伺服马达510驱动的安装在导轨502和503上的模具组512或512a被编程为使用面板511在“插入位置”和“弹出位置”之间进行往复运动。这些位置表示导轨502和503在一个方向上的往复循环期间被编程的模具行程范围。插入位置是模具组的前缘间隔开一定距离以在加工作业中心WC-1或WC-2容纳传送的模坯的位置。弹出位置是模具组的后缘间隔开一定距离以允许完全辊轧了的部分在辊轧功能完成后从模具组中排出的位置。在每个位置，模具组的边缘与加工中心WC-1或WC-2等距间隔开，并因此横向平面PL-1和PL-2。当在插入位置时，模具的前缘与横向平面PL-1或PL-2之间的距离是其“插入间隙”。当处于弹出位置时，模具的后缘与横向平面PL-1或PL-2之间的距离是其“弹出间隙”。(但弹出间隙不需要与插入间隙相同，如下文进一步讨论的。)

在附图中示出的机器500被编程为使得当导轨502处于其编程的行程范围左侧(如图1和图2所示)，且导轨503处于其编程的行程范围右侧时，包括模具512在内的模具组相对于加工中心WC-1处于插入位置，并且包括模具512a在内的模具组相对于加工中心WC-2处于弹出位置。

类似地，当导轨502处于其编程的行程范围右侧，且导轨503处于其编程的行程范围左侧时，模具组的模具512相对于加工中心WC-1处于弹出位置，并且模具组的模具512相对于加工中心WC-2处于插入位置。

应当理解，模具组可以安装至滑块或导轨502和503，从而使得当导轨502处于编程的行程范围左侧(如图1和图2所示)，且导轨503处于编程的行程范围右侧时，模具512将处于其弹出位置，并且模具512a将处于其插入位置。为了描述而不是限制的目的，采用了所示和所描述的特定配置。

从前面的描述可以容易地理解，每个模具的行程路径的长度超过每个模具的纵向长度。滑块502和503在其纵向行程范围之间的行程或纵向移动由模具的长度和间隔开的加工作业中心WC-1和WC-2所需的间隙确定。在一个方向上的假设或最佳最小行程长度(即图2所示的从左向右(或从右向左))包括模具的长度加上其插入间隙和其弹出间隙。

导轨502和503的行程通过调节伺服马达510容易由中央处理单元(CPU)509和控制面板511控制。圆柱形图案接收表面601或601a的直径，以及模坯600或600a的头部602或602a的直径容易确定，以确定在插入位置和弹出位置处每个模具组之间所需的间隔。

可以理解，辊轧功能固有的其它因素影响真实的最小“实际”行程长度。例如，一旦部件与模具的加工面518或518a脱离，则所完成成品依赖重力从加工中心WC-1或WC-2排出。其长度可能会影响从往复式模具的路径安全清除该成品所需的时间。此外，在辊轧模坯600和600a的金属变形期间，在模具上存在显著的纵向(沿平面P)的力。这种负载必须由将模具连接至往复式导轨502和503的结构来容纳。以下将更详细地讨论辊轧成形设备的构造的这一方面。

为了将模坯600或600a定位并保持在适当位置，直到模具512或512a的前缘514或514a与在横向平面PL-1或PL-2处的模坯的圆柱形外表面601或601a产生接触，模具组512或512a中的每一个模具均包括上部平面519或519a。模坯600的扩大的头部602或602a的尺寸使得模坯被两个上部平面519或519a捕获并支撑，其中图案接收表面位于面518或518a之间。因此，当插入模坯时，其相对于图案成形模具面518或518a垂直定位。

如图2所示，在加工作业中心WC-1的右侧，模坯600的扩大的头部602被捕获在模具512的上部平面519上。这就固定了模坯600相对于模具512的图案成形面518的垂直位置。值得注意的是，模坯长度决定了扩大的头部位置相对于模具512的上部平面519垂直地升高，其他解决方案是可用的。在前述PCT公开号WO 2014/1511132A2中说明了一种方法。该方法包括具有在该出版物的第[0041]和[0042]段中讨论的水平止动表面122和122a的块120、120a。另一种选择将参照本申请的图1和图2，将间隔块附接至模具组512和512a的模具的上部平面519和519a，以与模坯的头部602或602a的下表面接合，从而限制模坯600或600a在WC-1和WC-2处的允许垂直插入程度。之后公开了用于垂直定位模坯的其它布置。

模坯相对于模具512或512a的前缘514或514a的最终取向是由模坯600通过模坯传送定位机构定位指部710的接合而实现的。在这方面，可以想到，图1和图2所示的往复式模具图案成形机器500包括与每个加工中心WC-1和WC-2相关联的模坯传送定位机构。这种模坯传送定位机构可以如PCT公开号WO 2014/151132A2中所描述或者如结合本发明的图10、图11和图12的实施例所示出的那样(如下所述)来配置。

传送系统可以包括任何合适的布置，以在往复循环中，在适当的时间，将模坯600或600a在整体地且顺序地进给至加工作业中心WC-1和WC-2。该传送定位系统将与滑动导轨502和503的往复运动同步，并且将由计算机509通过来自操作者控制面板511的输入来操作。

参照图1至图3，可以设想，模坯传送定位机构包括一对可枢转地安装的定位臂710，定位臂710具有定位指部712，定位指部712具有支撑式相向弯曲端部713。臂710安装为用于朝向和远离彼此移动，如下面更详细描述的那样。

参照图2，在加工中心WC-1的右侧，当模坯600被传送用于图案成形时，臂710朝向彼此枢转。定位指部712的相向端部713与模坯600的外圆柱形图案接收表面601接触，并且将模坯的纵向中心线与加工中心WC-1对准。模坯相对于模具面518垂直定位，因为模坯600的放大的头部602由模具512的上部平面519支撑。

定位指部712的弯曲相向端部713保持模坯相对于加工中心定位，直到模具512的图案化面518的前缘514与模坯600的圆柱形图案接收表面601在沿横向平面PL-1的直径相对的表面处接合。然后定位臂710枢转，以使定位指部彼此远离，并将弯曲的相向端部713与定位支撑件分开。可滑动导轨502和503的连续轴向平移使得模具512绕其纵向中心线辊轧模坯600，以将螺纹图案赋予至模坯600。

图2和图3所示的机器500包括两组可枢转定位臂710，其中一组与每个加工作业中心WC-1和WC-2相关联。每个均同样用来相对于加工作业中心WC-1或WC-2而定位模坯600或600a，以在适当的时间与模具512或512a共同作用。还要注意，在该实施例中，定位臂710的可枢转支撑件在滑动导轨502和503之下。定位指部712和弯曲的相向端部713在模具512的上部平面519的下方操作。因此，这些部件的厚度必须小于模具512和512a的图案成形面518或518a之间的横向或侧向间隔。

单个螺纹成形模具在往复式滑块502和503上的适当位置确保了机器利用率和效率的最大化。在这方面，已经认识到，这种能力的关键在于一个滑块上的模具相对于另一个的间隔是非对称的。为了区分导轨502和503上的模具定位，应该注意的是，导轨502上的模具512和512a定位为使它们各自的后缘516和516a彼此相邻。导轨503上的模具512和512a定位为其前缘514和514a彼此相邻。当然，这种布置可以颠倒，其中模具在导轨503上具有相邻的后缘，导轨502上的模具定位为与前缘相邻。

参照图2，最佳地，滑块502上的模具512的前缘514与滑块502上的模具512a的后缘516a之间的距离A应等于平面PL-1和PL-2处的模坯进给工位之间的距离“F”减去模具512的插入间隙，加上模具512a的弹出间隙(“F”加上插入间隙和弹出间隙之间的差)。同时，最佳地，滑块503上的模具512的前缘与滑块503上的模具512a的后缘516a之间的距离“B”应等于距离“F”加上模具512的插入间隙减去模具512a的弹出间隙(“F”减去插入间隙和弹出间隙之间的差)。

因此，在图2所示的布置中，通过模具保持器552附接至导轨502的每个模具组512和512a中的模具比导轨503上的模具512和512a更远地间隔开。总差值是插入间隙和弹出间隙之差的两倍。

本发明的多工位往复式辊轧成形机器的另一个重要方面是利用不同长度的成形模具的能力。在这方面，以前用于传统的螺纹辊轧机器的螺纹辊轧模具可以根据要成形的模坯的直径而得到各种长度。例如，20号固定模具的长度为6.0英寸，30号模具的长度为7.5英寸。

图2所示的机器500示出了使用30号固定模具的布置。采用上述原理，图3中示出了配备有20号模具的相同的机器500。模具连接至导轨502和503以便利用配置为容纳标识为组612和612a的20号模具的模具保持器652和653。

较短长度的模具612和612a安装为组612相对于WC-1定位在插入位置(其中该组的前缘614与平面PL-1间隔开插入间隙的长度)，并且另一组612a相对于WC-2定位在弹出位置(其中该组的后缘616a与平面PL-2间隔开弹出间隙的长度)。必要地，在图3所示的布置中，给定导轨502和503上的模具的相邻边缘之间的距离或间隔相比于图2所示的导轨502和503上的模具之间的间距增加了模具长度差的量。

对于较短的模具，机器的控制被重置以使得往复行程等于新的较短模具的长度加上插入间隙的长度和弹出间隙的长度，加上被认为对于与高效运行一致的整体机器功能而言是期望的任何其它间隙。应当认识到，使用较短的模具通常会导致较短的行程长度，从而导致整个循环时间更快。

应当注意，本发明的机器500还能够与较大尺寸的模具一起操作。在这种情况下，在使用更长的模具组的部件的辊轧成形期间，可以仅仅使用一个进给工位(WC-1或WC-2)。合适的模具尺寸的示例将是50号模具。这些模具的长度指定为11.0英寸。这种模具可以附接至滑块502和503(使用适当配置的模具保持器)，其中前缘514间隔开以相对于加工作业中心WC-1或WC-2限定插入间隙。之后将使用用于处理器509的控制器511来调整滑块502和503的行程长度，以围绕加工作业中心(WC-1或WC-2)来进行往复移动。然后将往复式滑块的行程长度调整为11.0英寸加上相对于平面PL-1或PL-2的插入间隙和弹出间隙，加上容纳正常整体机器功能所需的其它距离。

现在转到图4，图4更详细地示出了将模具附接至滑块或导轨502和503的模具保持器的细节。图4是示出了与图2所示模具512a相关联的导轨502和模具保持器552的放大图。该说明被认为是图2、图3以及图5至图8所示布置的滑动导轨、模具保持器和模具的代表，并且适用于图2、图3以及图5至图8所示布置的滑动导轨、模具保持器和模具。

当可滑动地附接至轴承块504时，导轨502包括平行于图2所示纵向平面P的平面513。导轨503具有对应的平面515。导轨502和503支撑在轴承块504上，面513和515设置为到平面P的距离相等，在机器500的这次迭代中约为3.5英寸。

参照图4、图5和图6，具有安装的模具512和512a的模具保持器552固定至导轨502，以将模具支撑在导轨上，用于进行往复运动。类似地，具有安装的模具512和512a的模具保持器553固定至导轨503，以将模具支撑在导轨上，用于进行往复运动。参照图7和图8，在相同的一般配置中，具有安装的模具612和612a的模具保持器652和653将模具支撑在导轨502和503上，用于进行往复运动。

图4是采用图1至图3中所示的实施例并参照图5至图8进行讨论的模具保持器的一般配置的示例性视图。模具保持器552包括通过紧固件(未示出)连接至端部块566和中心块568这两个部件的间隔开的纵向顶板560和底板562。参照图5至图8，稍后将对其进行讨论，将模具连接至导轨503的模具保持器553和653包括端部块576和676以及中心块578和678，其与保持器552和652中的那些略有不同，下文将对此进行解释。

参照图4，块566和568限定了模具接收凹口，其尺寸被设计成使得模具512和512a相对于平面P的纵向移动或相对于导轨502垂直移动而移动。特别参照图3的配置，与图2所示模具512和512a相比，模具保持器652的凹口的尺寸设置成保持尺寸减小的模具612和612a。

模具凹口具有在顶板560和底板562之间的高度，以接收诸如图4所示模具512a的模具。类似地，各自的长度均沿导轨502在中心块568和每个端部块566的边缘之间足以接收给定长度的模具。模具512、512a或612和612a从其开口端滑入接收凹口中。每个模具(例如图4中所示的模具512a)均位于其凹口中，其中图案成形面518朝向平面P稍微向外突出或延伸。

可以理解，图案成形面518和518a(或618、618a)的相对横向位置对于从模坯600、600a成功地生产图案化的辊轧成形部件是关键的。如图4所示，顶板560包括与每个模具凹口相关联的细长槽561。其是为了插入和拆卸横向间距调整元件，下文将对其进行解释。

模具保持器552使用在导轨和模块566和568之间的适当的螺纹紧固件(未示出)固定至滑块或导轨502。由于模具之间的间隔是精确的关系，所以可以控制模具凹口的尺寸和相对位置，以缩小制造公差，就像将模具保持器552最终固定至导轨502一样。

注意，顶板560和底板562被充分间隔开，以使得纵向导轨502的顶部和底部与附接至导轨的模具保持器552重叠。导轨502的平面513与槽561的边缘对准，从而使得平面513形成每个模具凹口的底部或封闭的内端。这种配置提供了在模具的背表面与其相关的模具凹口的封闭内端之间的进入，以进行横向间隔调整。

在这方面，并且如图4所示，为每个单独的模具组512或512a(图2)以及模具612或612a(图3)的提供横向调整机构。它包括模具背板580、模具垫板582和多个圆柱形模具垫片按钮584。这些按钮可以提供为以0.001英寸的增量从0.2150英寸至0.2350英寸的不同轴向长度而变化。

背板580是钢板，其从由辊轧成形工艺产生的其相关联的模具接收横向负载。它将这些负载传送至导轨502或503，这反过来又将负载传递到轴承块504。

模具垫板582包括四个孔或插孔583，这四个孔分别在该板的每个角附近。孔583的尺寸为可滑动地接收一个垫片按钮。垫板582的厚度小于最短模具按钮的轴向厚度，即小于0.2150英寸。将期望轴向长度的垫片按钮放置在垫板582的四个孔或插孔583中，以在模具背部和模具背板580之间提供受控的间隔。

为了建立相对于平面P的横向间隔，模具(例如图4中所示的模具512a)被推入模具凹口中，背板580抵靠滑块或导轨502的平面513。值得注意的是，导轨502的表面513和相对应的导轨503的表面515之间的距离通过下面将进一步讨论的轴承块504的固定位置被精确地建立和保持。表面513和515用作相对于纵向平面P的参考平面，用于辊轧成形模坯600和600a的模具设置的目的。

通过选择模具按钮584的适当组合，实现了图案成形面518和518a的精确间隔。按钮584被放置在孔583中，并被推压为模具背板580(其抵靠平面513或515)与模具512或512a的背面之间接触。然后使用由模具保持器的端部块或中心块支承的可用模具夹具将模具相对于模具保持器552固定。对于这种连接有用的夹具是由位于新罕布什尔州(NH)CenterOssipee的Mitee-Bite Products Co.公司销售的“Pitbull”夹具。如果需要在安装仅机器500之后改变模具按钮的配置，则顶板560中的槽561提供对该调整机构的访问。

如图4所示，模具保持器552的中心模块568包括垂直排出或弹出槽570。如下所述，这种排出槽设置为与每个模具512、512a、612或612a的后缘相关联。为了帮助理解在提供诸如与每个后缘相关联的排出槽570的弹出槽中所涉及的配置和原理，参考图5和图6。这里，图2所示实施例的模具保持器552和553被示出位于编程的滑块502和503的形成的位置处，图5(也在图2中示出)中示出保持器552在左侧，而在图6中示出在右侧。图5还示出了具有端部块566和中心块568的模具保持器552的配置，中心块568具有参考图4示出并进行描述的排出槽570。

还示出了导轨503上的模具保持器553。它包括连接在端部块576和中心块578之间的诸如560和562的顶板和底板。因为模具保持器553将模具512和512a保持在与前缘514和514a彼此相邻的位置，中心块578不需要排出槽。相反，每个端部块576均包括相对于模具512或512a的后缘定位的排出槽580，其与中心块568的排出槽570相对于由模具保持器552保持在导轨502上的模具512和512a的后缘516和516a以相同的关系定位。应该注意的是，模具保持器552的中心块568包括一个弹出槽570，因为导轨502上的模具512和512a的后缘彼此相邻。模具保持器553在每个端部块576中包括弹出槽580。该配置将弹出槽放置在邻近安装在模具保持器553中的模具组512和512a中的每个模具的后缘516或516a的地方。

在模具保持器的块中提供排出槽源自于块的强度要求。如在辊轧成形期间可以理解的那样，模具512、512a在横向和纵向方向(相对于平面P)上都经受显著的力。当模具512、512a接合模坯600或600a的圆柱形图案接收表面601或601a且使模坯600或600a的圆柱形图案接收表面601或601a变形时，模具经受对沿平面P继续纵向移动的阻力。该负载通过模具保持器552和553的块被传送至滑动导轨502和503。例如，参照图2、图4和图5，模具保持器552在中心块568处接收此负载，中心块568必须具有足够的强度来接收它，并通过导轨502将其传送至轴承块504。

类似地，在导轨503上，纵向负载根据往复的方向由保持器553的端部块576中的一个接收。因此，模具保持器553的保持器端部块576还必须具有足够的强度来处理成形期间所经受的力。

上述要求导致块的物理尺寸为，当模具组处于“最佳”弹出位置(相对于平面PL-1和PL-2的“弹出间隙”处)时，能够阻止在加工中心WC-1或WC-2处的成品部件排出。因此，中心块568被设计成具有足够的强度以承受模坯成形过程中的力。块568设置有位于模具512和512a的后缘516和516a中间的排出槽570。相应地布置机器500的行进或行程。也就是说，当导轨502处于其在给定方向上的编程的行程范围时，其长度足以将排出槽570的横向中线置于加工作业中心WC-1或WC-2。

类似地，当导轨503在相对的方向上处于编程的行程范围时，端部块576的排出槽580布置为穿过平面P与排出槽570对齐。正如可以理解的，与先前讨论的容纳中心块568的纵向长度的最佳最小长度行程相比，往复式导轨的行程长度有所增加。

在排出槽570和580与导轨502和503的编程行程范围对齐的情况下，弹出槽在加工作业中心WC-1或WC-2被横向平面PL-1或PL-2平分。当处于这个位置时，它们限定一个足够尺寸的通道，以允许从加工中心排出成品部件。也就是说，当导轨在给定方向上到达编程的行程范围时，模具保持器552的中心块568上的弹出槽570与每个加工作业中心WC-1和WC-2处的模具保持器553的一个端部块576的一个弹出槽580对准。当导轨502和503在一个方向上处于编程的行程范围，且形成用于使成品辊轧成形部件通过的排出通道时，弹出槽570和580配置为由平面PL-1和PL-2平分。

还应该注意的是，由于模具块的块或质量(例如模具保持器552上的中心块568)所需的强度，以及后项尺寸，模具512和512a的后缘516和516a与加工作业中心WC-1和WC-2间隔开一定距离，这个距离超过前述的由最佳或最小行程长度所指定的距离。这个附加间隔有助于真实或“实际”的行程长度，并且确定实际的循环时间。因此，基于对模坯600和600a进行处理所需的插入间隙和弹出间隙的长度以及机器部件强度和持久性的实际考虑，行程长度成为在插入位置和弹出位置的假设最小模具间隔的折中方案。使用可与现有商业设备竞争的行程长度被认为是合理的，一般来说，现有商业设备以300个部件/分钟的速度生产部件(每分钟150次往复运动)。

图7和8示出了与上文所述并在图3中示出的较短模具相关联的模具保持器652和653的布置。模具保持器652和653被示出位于滑块502和503编程行程的位置处，模具保持器652在图7(也在图3中示出)且在图8中示出在右侧。如图5和图6中所示的模具保持器552和553的图示，模具保持器和模具相对于加工作业中心WC-1和WC-2定位在插入位置和弹出位置。模坯进给工位之间的距离(在所有附图中都标记为整个指定为“F”)在机器500中是固定值，并且不论模具尺寸如何都保持相同。在图7中，模具612处于插入位置，并且加工中心WC-1和模具612a相对于WC-2处于弹出位置。在图8中，模具612a相对于加工作业中心WC-2处于插入位置，而模具612相对于加工作业中心WC-1处于弹出位置。由于图7和图8所示的模具612和612a比图5和图6所示实施例的模具512和512a短，所以往复行程的长度可允许更短。鉴于机器500的模坯进给工位或加工作业中心WC-1和WC-2的恒定位置，必须在模具保持器的配置中进行调节，以利用因行程长度减小而允许周期时间缩短。

模具保持器653在每个端部块676中包括弹出槽680。这样在与模具保持器653中的每个模具的后缘616或616a相邻的位置处设置有与每个模具512或512a的后缘616或616a大致相同距离的排出槽，参照图5和6的实施例。

参照模具保持器652，模具组612和612a被定位成使得它们的后缘彼此相邻，由中心块668分开。在图2、图4、图5和图6中所示的模具保持器552的中心块568的情况中，块668在辊轧成形期间承载抵靠其的模具组612或612a的负载。方便地，如图7和图8所示，与中心块568相比，块668的纵向长度(沿平面P)显著增加。附加长度来自于保持器652上的模具的后缘516和516a之间的距离增加了模具长度减小的量的事实。

在这种情况下，中心定位的弹出槽(例如图2、图4、图5和图6所示实施例的模具保持器568中的槽570)将不必增加导轨502和503的行程长度，以对准排出通道元件。因此，在模具保持器652的中心块668的情况下，中心块668设置有两个弹出槽670和670a。当模具612a相对于加工中心WC-2处于弹出位置时，弹出槽670a被定位为与位于模具保持器653的左端的弹出槽680对准。当模具612a相对于加工中心WC-1处于弹出位置时，弹出槽670a被定位为与位于模具保持器653的右端的弹出槽680对准。槽670和670a从块668的横向端部等距间隔开。与图3所示布置的模具512和512a相比，中心块668的两个弹出槽670和670a的横向中线之间的距离等于模具612和612a的模具长度的减小值。

值得注意的是，与图2、图5和图6所示布置的中心块578的纵向长度相比，模具保持器653上的中心块678也具有增加的纵向长度(与模具512和512a相比，增加的长度再次是模具612和612a的长度差的长度)。因此，沿块678的纵向长度存在两个位置，其与模坯在WC-1或WC-2处的插入对准，在块678的横向中线等间隔开，并且间隔开的距离等于模具减小长度。

利用这种配置，当模具在高效往复行程的加工中相对于WC-1或WC-1处于插入位置和作业中心清除成品部件时，往复式导轨502和503的行程可以被编程为与较短模具长度和负载模坯所需的间隔相一致的有效长度。

值得注意的是，图3、图7和图8所示的模具保持器652和653具有比图2以及图4至图6中所示的模具保持器552和553的长度更短的纵向长度。鉴于用于机器500的加工作业中心WC-1和WC-2之间的距离恒定，所以这种长度的减小是由于较短长度模具的调整造成的，而不会影响模具在每个导轨502和503上的位置。

图9示出了本发明的多工位往复式模具辊轧成形机器的结构的模块化特性。具体地，图1所示的机器500提供了一种模块化版本，在该模块化版本中，图案成形元件完全包含在适合于从动力或驱动元件安装和拆卸的集成子组件中的预先组装和预先设置的配置中。

参照图9，成形部件组件大体标记为800。如图1和图2所示并参考图1和图2，组件800包括在加工作业中心WC-1和WC-2处辊轧成形模坯600和600a所需的所有成形元件。这包括滑动导轨502和503、模具512和512a、模具保持器552和553，以及支撑轴承块504。可选择地，其可包括图3、图7和图8中所示的部件，使用较短模具612和612a。

该处理部件包含有由通过适合的紧固件810连接的两个水平钢板804和两个垂直钢板806形成的刚性框架。这些连接的板形成围绕支撑在轴承块504内的成形元件的强度环形。

在这种布置中，可以使用参照图4所解释的横向调整机构来预先建立模具组512和512a的加工面518和518a之间的高精度关系。类似地，在相对于纵向平面P和加工作业中心WC-1和WC-2的轴承块504上建立了其上具有由模具保持器552和553支承的附接模具的滑动导轨502和502之间的精度关系。这种预设配置由通过连接板804和806而限定的强度环保持。

成形部件组件800可作为集成单元支撑在机器500的底座501上，或者被从机器500的基座501拆卸。滑块或导轨502和503连接至皮带505和506，用于通过伺服马达510进行动力操作。到中央处理单元509和控制面板511的适当感测和控制连接完成该安装。

可以完整地拆卸组件800，而不会干扰任何对于成功的辊轧成形至关重要的精密关系。然后可以在机器基座501上替换不同的成形部件组件800，用以对其它模坯进行处理。在每种情况下，成形部件组件都被预设为具有特定尺寸和大小的辊轧成形部件。组件800的安装和拆卸是在不影响由板804和806所限定的框架内的精确关系的情况下完成的。

当然，不需要将整个成形部件组件替换为一个单元。如前所述，伺服马达510的操作由中央处理单元(CPU)509控制，直到其接收从操作者触摸屏幕面板的指令。每个马达，以及因此的每个导轨502和503能够独立于另一个而进行平移运动。因此，可能导致导轨502和503移动到相对于刚性框架和相关联的轴承块504的位置，以提供对模具保持器552和553或652和653的接近。为了生产不同尺寸或配置的产品，模具保持器或模具保持器内的模具可以容易地进行改变。

图10至12示出了大体指定为900的模坯传送系统，该模坯传送系统包括位置感测与反馈的附加能力。它提供了可以确定在加工中心WC-1或WC-2处成形的模坯600或600a的位置的优势，以及过程控制功能，以提高机器生产率。注意，一个此类模坯传送系统900是与加工中心位置WC-1和WC-2的每个相关联。

图10至图12所示的模坯传送系统示出了与通过保持器652和653承载在导轨502和503上的模具612和612a相关联。该模具配置见图3、图7和图8。

图10至图12示出了模坯600或600a的垂直插入极限的另一种变化。图5至图8也示出了这一特征。图5和图6所示实施例的模具保持器553的中心块578和图7与图8所示模具保持器653的中心块678，各自分别在图5和图6中包括垂直板584，在图7、图8以及图10至图12中包括垂直板684。它延伸穿过平面P并且包括水平凸缘586(或686)，水平凸缘586被定位为限制模坯600或600a相对于加工作业中心WC-1或WC-2在模具612和612a的插入位置处的垂直插入。板584或684的横向厚度使得其在导轨502和503的往复运动期间在模具之间通过。横向宽度及其纵向长度使得它在加工作业中心处支撑模坯，直到模坯在模具往复运动开始之前被捕获在模具的负载边缘之间。板584和684可以沿着平面P具有足够的纵向长度，使得在图案成形过程中模坯可以被支撑。这种布置在模坯不包括可以捕获在成形模具的上部平面519或519a、或者619或619a处的放大头部的情况下特别有用。

图10示出了与每个加工中心WC-1和WC-2对准的垂直模坯供应管道902。由中央处理单元509表示的控制系统提供模坯传送定时控制。具有底端905的柱塞904在每个管道902内进行往复运动，以根据需要，并且由模具往复的定时决定时，将诸如模坯600或600a的模坯传送至WC-1和WC-2处的每个成形工位。如图11中详细示出的，模坯(例如模坯600)通过常规方式从供应源(未示出)穿过每个管道902中的槽903供应至管道902。磁体900可以固定至管道902的外部，以确保在插入穿过槽903时模坯能够相对于管道902保持适当的传送位置。值得注意的是，柱塞904可以在垂直向上的方向被偏置，以名义上驻留在槽903上方。

参照图10，如图所示，每个柱塞904均由具有往复电枢910的线性伺服马达908操作。响应于来自中央处理单元509的适当的输入，每个线性伺服马达908激活其往复电枢910，以向下推动柱塞904从而将模坯600或600a传送至加工中心。当相关联的模具612或612a在该处理工位中处于插入位置(如前所述)时，发生该动作。当然，气压缸可以用于向下推动柱塞904。

图10的左侧以及图12示出了模坯600a放置在成形行程的大致正中间的模具612a之间的位置，用于在圆柱形图案接收表面601a上形成螺纹。通过激活线性伺服马达908而将模坯传送至那里。当模具612a处于插入位置时，其垂直位置被建立，其中模具的前缘614a与横向平面PL-2间隔开插入间隙(插入位置)的量。

如图12所示，在圆柱形图案接收表面601a上辊轧图案期间，线性伺服马达908将柱塞904的底端905以紧密间隔开的监测关系保持至模坯600a的扩大头部602a。模坯相对于模具612a垂直升高的任何趋势都可由线性伺服马达908识别，线性伺服马达908用作具有输入至中央处理单元的传感器。处理单元509之后可提供输出信号，以启动一些响应性动作。还可以想到，当模具612或612a在加工中心WC-1或WC-2处处于弹出位置时，可激活相关联的伺服马达908，以延伸柱塞904，从而将排出力施加至图案化的模坯600或600a。

参照图10，如先前关于图1和图2所示实施例所述，传送系统900进给工位的每个模坯均包括可枢转定位臂910，可枢转定位臂910具有定位指部912，以将模坯定位在加工中心WC-1和WC-2处。这里，可枢转定位臂910被安装用于在往复式滑轨502和503以及由模具保持器652和653支承的模具612和612a的上方进行枢转运动。每个都附接至由图10所示伺服马达916驱动的可旋转轴914。

如图10和图12所示，可枢转定位臂910沿平面P定位在模具图案成形表面618和618a之间。它们沿平面P纵向地枢转，以使定位指部912与模坯600或600a的圆柱形图案成形表面601或601a接合和脱开。

当模具的前缘614或614a相对于工位加工中心处于插入位置时，响应于来自中央处理单元的信号，可枢转定位臂910由伺服马达916驱动，以在加工作业中心WC-1或WC-2捕获模坯600或600a。因此，模坯被保持在工位的加工中心，直到其图案接收表面601或601a与模具612或612a的前缘614和614a接合，全部均如先前关于图1至图3所示实施例所描述的。

在图10至图12所示的实施例中，以及如图10至图12所示，在图案成形期间，定位指部912保持与图案接收表面601或601a相对紧密地间隔开。该间隔使得模坯在图案成形期间、在模具前进的过程中，可以自由旋转。然而，由于定位指部912和可枢转定位臂910靠近旋转的模坯并且与伺服马达916动力连接，所以定位指部912和可枢转定位臂910用作传感器，以确定模坯相对于移动模具面618和618a的位置。指部912和臂910向马达916提供反馈，应该与模坯进行接触。然后，伺服马达可以向中央处理单元509输送适当的信号，以评估并尽可能地向伺服马达510输出信号。

基于对模坯600或600a相对于成形模具612和612a的位置和取向的识别(或者在图2的情况下，成形模具512和512a)，上述监测功能对成形过程保持控制。通过这种布置，可以使用对模坯的位置或姿态的任何偏差的识别来警告操作者可能出现的故障，造成丢弃模坯，或者用来终止成形过程。然后可以检查和调整机器500，以确保生产有用的图案化部件。

本文对本发明的优选实施例进行了描述。在阅读上述说明书之后，这些优选实施例的变型对于本领域普通技术人员来说可能变得显而易见。因此，本发明包括根据适用法律允许的所附权利要求中列举的主题的所有修改和等同物。