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地凹槽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。