CN1053029A - 机械联锁式快速调距机构 - Google Patents

Abstract

一种机械联锁式顺序操作快速调距机构包括：机 械联锁顺序操作机构；异形断面螺杆快速进退调距机 构；异形断面螺杆入扣导向机构；双层螺旋施力机 构。可根据工件厚度或相对位置快速调整工作滑台 与固定滑台的相对位置，实现快速送进工件并夹紧工 件，快速松开工件。

Description

本发明涉及一种机械联锁式快速调距机构，其典型应用例为快速调距机用虎钳、台虎钳及铣床工作滑台的快速夹紧或运送工件的装置。

已知的机用虎钳从调节钳口开度S到夹紧工件是使用螺旋副，其轴向移动速度很慢、工作效率很低。发明专利CN87108067A较好地解决这一技术难题。其主要技术特征是采用中心轴上下移动来完成锁紧中心轴（丝杆）、方牙螺纹施力和滚珠程控。而本发明的机械联锁式快速调距机构完全有别于CN87108067A的程控式快速调距机构，其丝杠的锁紧勿须使中心轴上下移动，而是利用挡块和球头滑销实现顺序操作快速夹紧工件，结构更简单、紧凑。

下面以本发明应用实例的快速机用虎钳为例，参照附图加以说明。

图1为本发明的联锁式快速调距机用虎钳任意状态工作图（总装图）。

图2为图1的Ⅰ-Ⅰ剖面图。

图3-1至图3-4为图1的Ⅱ-Ⅱ剖面在不同工作位置的状态图。

图4为本发明的四种机构核心零件空心螺母杆9的零件图。

图5为球头销16的零件图。

图6为方牙螺母体8的零件图。

图7为丫形断面螺杆断面图。

图1为一个应用了本发明的机构联锁式快速调距机用虎钳，包括：固定在虎钳座5上并绕中心轴6转动的固定钳身4;沿固定钳身导轨18滑动的活动钳身1;钳口2、3;机械联锁机构;快速进退调距机构;丫形断面螺杆入扣导向机构;双层螺母施力机构。

图1的空心螺母杆9为本发明的快速机用虎钳中联锁机构、快速进退调距机构、螺杆入扣导向机构和施力机构的核心零件。螺母杆9外方牙螺纹49与方牙螺母体8的方牙螺纹19啮合，在螺母杆9的一端有一台阶状园环20，园环上有一程控孔21（图3-1、图4），孔21内有弹簧15和球头销16，当销的球头部44与方牙螺母体8的内表面24接触时（图3-3）弹簧被压缩，销的尾端43伸到螺母杆9凹槽32中，当螺母杆9逆时针N向转入方牙螺母体8的凹槽23时（图3-4），销的球头部44被凹槽23的垂直面挡住，为防止过度用力球头销脱出凹槽垂直面后螺母杆9轴向越位，采用挡板10限位（图1）。当螺母杆9顺时针M向转动时，球头销的球头44可以凹槽23的斜边一侧脱出（图3-3）。以上为机械联锁机构;

在与螺母杆9的台阶状园环20上的程控孔21成120°角处有导向孔26，两个孔的中心均在螺母杆内三角螺纹28的牙尖对称线29上（图4）。孔26内有弹簧15和滚珠17（图3-1），将孔26的边缘27处冲成三个较小的凸出部分（图4），以挡住弹簧15，滚珠17与螺杆14的螺纹齿的30啮合时（图7），M向旋转图3-4的螺杆14，可使丫形螺杆14的螺纹33与螺母杆9的螺纹28啮合（图3-3）。以上为丫形螺杆入扣导向机构。

在螺母杆9的另一端有等分的三块三角形挡块34（图4），丫形螺杆14的侧面31、50被挡块34挡住（图3-3、图3-4），挡块34起键的作用，当丫形螺杆14顺时针M向转到图3-1位置，其螺纹33与螺母杆9的螺纹28啮合，丫形螺杆侧面50被挡块34挡住（图3-3），然后二者一起继续旋转，球头销16从成30°斜面25退出凹槽23，螺母杆9的方牙螺纹相对方牙螺母体8旋转和轴向移动，如图1通过丫形螺杆14、双向止推轴承12、方形扳手体13、活动钳身1钳口2向钳口3施力。以上为双层螺纹施力机构;

螺母杆9内有三条螺纹28和三条凹槽32（图4），当丫形螺杆14的三条螺纹33转到螺母杆9的三条凹槽32内时如图3-4，螺纹完全脱离啮合，此时可拉动丫形螺杆快速轴向移动。以上为快速进退调距机构。

另外，在活动钳身1的右端固定有轴承座11。在固定钳身4右端固定着方牙螺母体8，螺体8的两个侧面47应安装在固定钳身的凹槽内以防螺母体8转动。

下面说明机械联锁式快速虎钳的顺序操作步骤。

一、虎钳钳口开度的快速调节程序

图1为钳口2、3在任意开口时的状态。如要加大钳口2、3的开度，先用扳手卡住扳手体13逆时针N向旋转，丫形断面螺杆14的螺纹33进入空心螺母杆9的凹槽32中间（图3-4）螺母杆9的三角形挡块34挡在丫形螺杆14的侧面31，球头销16的球头44卡在方牙螺母体8的沟槽23中不动，为防止扭矩过大超过球头销的阻力矩从沟槽23中脱出，用限位板10（图1）将螺母杆9轴向限位，手感这一止转状态后，推、拉扳手体13，通过止推轴承12、轴承座11带动活动钳身1沿着固定钳身4的导轨18（图2）右向移动到钳口2、3所需的开度S为止。在调节钳口开度S过程中，唯有滚珠17与丫形螺杆14的螺纹33接触，跳过一个个牙尖，在弹簧作用下最后停在牙沟30处（图7A向视）。

二、夹紧工件程序

把工件放置钳口2、3之间，此时如图3-4丫形螺杆14的螺纹33仍处在空心螺母杆9螺纹间的凹槽32内，将扳手体13推向左边，活动钳身、钳口2向左靠近或贴紧工件，当手感到滚珠17已进入丫形螺杆螺牙沟30之间时，再顺时针M向转动扳手体13，在滚珠17的导向下丫形螺杆14的三条螺纹33顺利地进入与螺母杆9的三条螺纹28啮合的图3-1状态。此时丫形螺杆14的侧面50被螺母杆9的三角挡块34挡住，丫形螺杆被螺母杆9锁住，继续顺时针转动扳手体13，当扭矩大于螺母体8的沟槽斜面25对球头销16的阻力矩时球头销的球头44从沟槽23的斜面脱出至图3-3状态，球头销端头44缩进螺母杆9的孔21内，螺母杆9的方牙螺纹49相对方牙螺母体8的方牙螺纹19转动和产生轴向移动，如图1通过螺纹28、33、扳手体13及双向止推轴承12推动活动钳身1沿导轨18向左前进直到夹紧工件为止。

综上一、二所述程序为：扳手体13逆时针N向旋转（螺母杆9与丫形螺杆14从图3-1的锁住状态到图3-4的脱离啮合状态）→向右拉动扳手体（调节钳口的开度S）→钳口内放置工件后向左推动扳手体13（钳口贴紧工件）→顺时针转动扳手体13。（从图3-1，到图3-3状态为夹紧工件）。

三、松开工件程序

当工件加工完毕需要卸下工件时，反时针N向转动扳手体13，从图3-3到图3-2，丫形螺杆14与螺母杆9间的锁紧力矩小于螺母杆9与方牙螺母体8间的力矩，故丫形螺杆14先行转动约30°，使虎钳卸载，继续逆时针转动扳手体13，丫形螺杆的侧面31挡住球头销16的端头43，螺母杆9便同丫形螺杆14一起反转，直到球头销的球头44进入方牙螺母体8的沟槽23为止，如图3-4，工件被松开。

上述的一、二、三程序可简化成下边图解程序：

综前所述本发明的机械联锁快速调距机构除用于机用虎钳、钳工用台虎钳外还可用于其他需快速调节行程的机械产品上如铣床等。这会明显地提高工作效率，操作甚为方便。采用本发明之基本零件可演化成多种变形机构，均不脱离本发明的范围。

Claims (20)

1、一种机械联锁式顺序操作快速调距机构，具有活动工作滑台和固定滑台座，其特征是：该机构由机械联锁顺序操作机构、异形断面螺杆快速进退调距机构、异形断面螺杆入扣导向机构和双层螺旋施力机构组成。

机械联锁顺序操作机构包括：空心螺母杆一端的径向程控孔及端头的挡块、方牙螺母端内园环上的沟槽、球头滑销、弹簧、限位板；

异形断面螺杆快速进退调距机构包括：具有异形断面的螺杆、空心螺母杆内园周上数等分的螺纹及凹槽；

异形断面螺杆入扣导向机构包括：异形断面螺杆的螺纹、空心螺母杆一端的另一径向导向孔、滚珠、弹簧；

双层螺旋施力机构包括：空心螺母杆外表面的方牙螺纹及其端头的挡块、方牙螺母体。

2、权利要求1所述的机械联锁式顺序操作快速调距机构，其特征是所述的顺序操作机构为-外表面有方牙螺纹的空心螺母杆，空心螺母杆一端有径向程控孔，孔的中心线与空心螺母杆内的螺纹牙尖对称线相重合，孔内装有压缩弹簧和球头滑销，空心螺母杆的另一端（同一端也可）有等分的几个挡块，挡块能挡住与空心螺母杆内螺纹啮合的异形断面螺杆的凹槽侧面施以扭矩。

3、权利要求1所述的机械联锁式顺序操作快速调距机构，其特征是：所述的方牙螺母体其一端的内园柱表面有一沟槽，沟槽的一个侧面为垂直面，另一面为斜面。

4、权利要求1、2所要求的机械联锁式顺序操作快速调距机构，其特征是：所述的球头销为一带有台阶轴的球头销，它与弹簧一起装入空心螺母杆端头的径向程控孔，球头部受弹簧压缩进入方牙螺母体端头内园柱表面的沟槽内或被螺母杆转动时从沟槽斜面处脱出，球头部从沟槽脱出后球头销台阶轴尾端露出空心螺母杆的内孔表面，挡住异形断面螺杆凹槽侧面。

5、权利要求1所述的机械联锁式顺序操作快速调距机构，其特征是所述的限位板，它固定在方牙螺母体一端，异形断面螺杆从限位板的中心孔通过，空心螺母杆被限位板挡住，控制螺旋的初始工作位置。

6、权利要求1所述的机械联锁式顺序操作快速调距机构，其特征是：所述的快速进退调距机构的异形断面螺杆为一具有周向等分凹槽断面的轴，表面有螺纹，其螺纹与空心螺母杆的内螺纹啮合，当异形断面螺杆的螺纹脱离啮合处于空心螺母杆内等分凹槽内时可轴向快速移动。

7、权利要求1所述的机械联锁式顺序操作快速调距机构，其特征是：快速进退调节机构的空心螺母杆，在其内园周各有几条螺纹和凹槽。

8、权利要求1所述的机械联锁式顺序操作快速调距机构，其特征是：所述的异形断面螺杆入扣导向机构为权利2所述的空心螺母杆上的另一孔-导向孔，孔内装有弹簧和滚珠，孔的中心线与内螺纹牙尖对称线重合，滚珠的大部分被孔端的小直径锥孔挡住，露出部分在异形断面螺杆两螺牙之间。

9、权利要求1所述的机械联锁式顺序操作快速调距机构，其特征是：所述的双层螺旋施力机构，为方牙螺母体及权利要求2中所述具有内螺纹和外方牙螺纹的空心螺母杆，当空心螺母杆相对于方牙螺母体转动时，产生轴向位移，而施力。

10、一种应用于权利要求1的机械联锁式顺序操作快速调距机构的机用虎钳、台虎钳，其特征是：包括联锁操作机构、快速进退调距机构、丫形断面螺杆入扣导向机构、双层螺旋施力机构、固定钳身和活动钳身。

联锁操作机构包括：端部有程控孔21和挡块34的空心螺母杆9（图4）、一端有沟槽23的方牙螺母体8（图6）、球头销16（图5）、弹簧15、限位板10。

快速调距机构包括：丫形断面螺杆14（图7）、内园周有等分的三条凹槽32的空心螺母杆9（图4）。

丫形断面螺杆入扣导向机构包括：设有三条等分的外螺纹33的丫形断面螺杆14（图7）、空心螺母杆9一端的导向孔26（图4）、滚珠17、弹簧15，（导向孔中心线在内螺纹28的牙尖29的对称线上（图4A向视））。

双层螺旋施力机构包括：有方牙螺纹49及一端有三个三角形挡块34的空心螺母杆9（图4）、有方牙螺纹19的方牙螺母体8（图6）、双向止推轴承12、方形扳手体13、园螺母48等（图1）。

11、权利要求10所述的机用虎钳，其特征是：在所述的联锁机构中图4的空心螺母杆9的一端有一台阶园环20，其上有一程控孔21，孔内装有弹簧15、球头销16（图3-1），孔21的中心与三角螺纹28的牙尖对称线29重合（图4A向视），空心螺母杆9一端有能挡住丫形断面螺杆14（图7）侧面50的三个三角形挡块34。

12、权利要求10所述的机用虎钳，其特征是：在所述的联锁机构中，方牙螺母体8端部的园柱面24上设有能使球头销16从30°斜面25脱出的沟槽23，沟槽的另一侧面为可挡住球头销的垂直面（图6）。

13、权利要求10所述的机用虎钳，其特征是：在所述的联锁机构中，球头销16有一台阶轴43（图5），能与弹簧15一起装入空心螺母杆9的程控孔21内，球头部44在弹簧作用下进入方牙螺母体8的凹槽23内（图3-1），当球头销从凹槽23中脱出后，球头44与方牙螺母体8的内表面24接触，球头销尾端43伸入空心螺母体9内孔（图3-2）。

14、权利要求10所述的机用虎钳，其特征是联锁机构中所述的限位板10固定于方牙螺母体8的外端，丫形断面螺杆14可从限位板中心孔42通过，空心螺母杆9被挡在限位板10内侧（图1）。

15、权利要求10所述的机用虎钳，其特征是：在所述的快速进退调距机构中，丫形断面螺杆14为一个有三等分凹槽35的轴，表面有三条三角螺纹33（图7），与空心螺母杆9的螺纹28啮合，丫形断面螺杆14前端较小直径的轴37与活动钳身1左端的孔36成动配合装配（图1），另一端为较大直径的轴39与活动钳身1右端成动配合安装在孔38内，双向止推轴承12、扳手体13分别装在右端的轴40、41上，双向止推轴承12一个面与活动钳身1右端面靠紧，另一面与轴承座靠紧，中间平面通过螺母48扳手体13等固紧。

16、权利要求10所述的机用虎钳，其特征是在所述的快速进退机构中空心螺母杆9内孔有能使丫形断面螺杆脱离啮合的三条互成120°的凹槽32（图4），与丫形断面螺杆啮合的螺纹28。丫形螺杆螺纹33处于空心螺母杆凹槽32中间时，丫形断面螺杆14与活动钳身1一起轴向移动。

17、权利要求10所述的机用虎钳，其特征是：在所述的入扣导向机构中空心螺母杆9上与程控孔21成120°角处设一导向孔26，两孔轴向差三分之一螺距，该孔有一能限制弹簧掉出来的冲成一较小凸出部分27（图4）。

18、权利要求10所述的机用虎钳其特征是：在所述的施力机构中方牙螺母体8有方牙螺纹19和有内螺纹的短轴46，用螺钉7固定在固定钳身4右端，当空心螺母杆9相对于方牙螺母体8转动时通过止推轴承12和活动钳身1施以轴向力（图1）。

19、权利要求10所述的机用虎钳，其特征是所述的施力机构中，空心螺母杆9有与方牙螺母体8啮合施以轴向力的方牙螺纹49（图4）。

20、权利要求10的机用虎钳，其特征是：在所述的施力机构中丫形断面螺杆14的轴40上及活动钳身1的右端和轴承座11之间安装一个双向止推轴承12（图1）以及在丫形断面螺杆右端的方轴41上装有扳手体13。

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