CN1003115B

CN1003115B - 机械程控式快速调距机构

Info

Publication number: CN1003115B
Application number: CN87108067.2A
Authority: CN
Inventors: 范朝来
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-11-28
Filing date: 1987-11-28
Publication date: 1989-01-25
Also published as: CN87108067A

Abstract

一种机械程控式快速调距机构，包括中心轴锁紧机构，螺旋施力机构和机械程控机构。可以根据工件的不同厚度或相对位置，快速调整工作滑台的相对位置，实现快速夹紧（或送进）工件。

Description

机械程控式快速调距机构

本发明涉及一种机械程控式的快速调距机构，可以广泛应用于台虎钳，机用虎钳，机床工作滑台等需要快速夹紧或送进工件的装置。

已知的调距机构一般采用丝杠，螺母作为传动装置，但是，当根据工件的不同厚度或位置，需要大行程调整工作滑台之间的距离（或相对位置）时，活动滑台相对固定滑台座的移动速度慢，因此，其工作效率较低。

本发明的目的是克服上述缺点，采用一种机构程序控制快速调距机构，它可以根据工件的不同尺寸或相对位置，快速调整工作滑台之间的距离（或相对位置），实现快速夹紧（或送进）工件，从而提高了工作效率。

本发明的快速调距机构包括：固定滑台座，活动滑台，中心轴锁紧机构，夹紧力施力机构和机械程控机构。为了使中心轴在任意位置上快速锁紧，采用偏心凸轮锁紧机构;中心轴在凸轮支座的轴孔中旋转，凸轮支座固定在固定滑台座上，中心轴上装有凸轮，中心轴上有键槽，凸轮上有导键与键槽配合;凸轮支座轴孔的形状为双圆弧形;中心轴与凸轮支座轴孔的配合表面上，分别加工有螺纹;中心轴左端有方牙螺纹，装在活动滑台外部的方牙螺母与中心轴方牙螺纹相配合，通过施加旋转驱动力使螺母转动，螺母本身产生轴向位移，通过平面轴承推动活动滑台前进以夹紧（或送进）工件。本机构采用了机械程序控制装置，一次驱动螺母，可以先通过偏心凸轮锁紧机构锁紧中心轴，然后通过方牙螺纹付实现夹紧（或送进）工件;装在中心轴上的定位销和装在活动滑台上的止动销，可保证中心轴上的偏心凸轮处于最松驰的位置，使中心轴可以相对凸轮支座任意作轴向移动;从而可以根据工件厚度或工件相对位置，以推拉方式在很短的时间内任意调整工作滑台之间的距离（或相对位置），以达到快速夹紧（或快速送进）工件的目的。

同时，由于在螺母和活动滑台的连接面上采用了平面轴承，使驱动摩擦阻力减少，这样，使驱动力矩减少，这个优点对于手工操作的工具很重要。

下面以台虎钳和铣床为实施例，并参照附图对本发明加以说明。

图1是应用本发明的快速调距机构的台钳，表示该调距机构在松开位置时的剖面图。

图2为台钳的调距机构在锁紧位置时的剖面图。

图3-Ⅰ为凸轮支座主视图。（局部剖视）

图3-Ⅱ为图3-Ⅰ所示凸轮支座的端视图。

图4为偏心凸轮的立体图。

图5-Ⅰ为图1A-A线剖面图，表示调距机构松开位置时，弹子与中心轴凹槽的相对位置，

图5-Ⅱ为图1B-B线剖面图，表示调距机构在松开位置时，中心轴颈与活动台体前后立板支承孔的相对位置。

图5-Ⅲ为图1C-C线剖面图，表示调距机构在松开位置时，中心轴上挡销与活动台体上止销的相对位置，

图5-Ⅳ为图1D-D线剖面图，表示调距机构在松开位置时，中心轴与支座轴孔的相对位置。

图5-Ⅴ为图1E-E线剖面图，为调距机构在松开位置时，凸轮与凸轮支座的凸轮支承面的相对位置。

图6-Ⅰ为图2A′-A′线剖面图，为调距机构在锁紧位置时，弹子与中心轴凸槽的相对位置，

图6-Ⅱ为图2B′-B′线剖面图，为调距机构在锁紧位置时，中心轴颈与活动台体的前后立板支承孔的相对位置。

图6-Ⅲ为图2C′-C′线剖面图，为调距机构在锁紧位置时，中心轴上挡销和活动台体的止销的相对位置，

图6-Ⅳ为图2D′-D′线剖面图，为调距机构在锁紧位置时，中心轴与凸轮支座轴孔的相对位置，

图6-Ⅴ为图2E′-E′线剖面图，为调距机构在锁紧位置时，凸轮与凸轮支座的凸轮支承面的相对位置，

图7为图1中机械程控机构的一个变型，

图8为应用本发明调距机构的铣床的工件送进装置。

图9为图8的G-G剖面图。

图1为一个应用了本发明的机械程控快速调距机构的台钳，包括固定钳体21;沿固定台体21内导轨可滑动的活动台体22;钳口12，14;中心轴锁紧机构;夹紧力施力机构和程序控制机构。

其中，中心轴锁紧机构包括：中心轴20，凸轮支座19，偏心凸轮17;导键16;

中心轴20两端分别支承于活动台体22前后立板的支承孔7，23内，两支承孔7，23均为长圆孔，允许中心轴20在垂直方向作少量的径向移动;中心轴20上装有偏心凸轮17，凸轮17上装有导键16，导键16与中心轴20上的键槽18相配合;中心轴20同时穿过凸轮支座19两壁40的轴孔38;在图1中，中心轴20的右部具有锁紧螺纹25，在中心轴20左端凸台上，有方牙螺纹5。

凸轮支座19为马鞍形，（见图3-Ⅰ，图3-Ⅱ）支座19用螺栓11固定在固定台体21上，支座19的两臂40上分别有同心的轴孔38，两个轴孔38的端面形状，是由两段圆弧构成，上圆弧“a”，和下圆弧“b”，（见图3-Ⅱ），上圆弧“a”的圆心为O₁，其圆弧的圆心角小于或等于180°，上圆弧“a”的半径为r₁，与中心轴20的锁紧螺纹25的螺纹内径相等，两个轴孔38的上圆弧“a”表面上，分别有锁紧螺纹15，能与中心轴20的锁紧螺纹25相啮合;下圆弧“b”的圆心为O₂，O₂位于上圆弧“a”圆心O₁的下方，O₁和O₂之间有一偏心距“e”，“e”必须大于锁紧螺纹15，25的齿高，下圆弧“b”的半径r₂要大于中心轴20锁紧螺纹25的螺纹外径。

偏心凸轮17位于凸轮支座19两臂40之间，通过导键16装在中心轴20上，凸轮17为径向偏心凸轮，其凸轮曲线由两部分组成，（见图4），一部分为快速升程曲线部分32，一部分为具有自锁特性的凸轮自锁曲线部分31，该两段曲线的设计，应使：当中心轴20带动凸轮17向右转动（图6-Ⅰ中箭头M方向）时，凸轮快速升程曲线部分32先与凸轮支座19的凸轮支承面24接触，随着凸轮17继续转动，逐渐将中心轴20垂直向上抬高，使中心轴20以轴线从O₂的位置上升一个偏心距“e”的距离，而达到O₁的位置，这时，中心轴20的锁紧螺纹25与支座19上圆弧“a”表面的锁紧螺纹15初步啮合，当中心轴20带动凸轮17继续旋转，使凸轮17的自锁由线部分31逐渐与支座19的凸轮支承面24接触，致使中心轴20与轴孔38上圆弧“a”表面的锁紧螺纹15紧密啮合，此时，凸轮发生自锁作用，将中心轴20与凸轮支座19闭锁成为一体。

夹紧力施力机构包括：手柄1，方牙螺母4，平面轴承6，压缩弹簧8，垫圈9。

（见图1）手柄1装在方牙螺母4上，螺母4与中心轴20左端的方牙螺纹5相啮合;平面轴承6装在螺母4的轴承安装座内;螺母4的轴向位移可以通过平面轴承6推动活动台体22前进（图1中箭头K所示方向），以夹紧工件28。

压缩弹簧8套在中心轴20上，其一端顶在活动台体22的支承孔7的内侧，另一端通过垫圈9顶在装在中心轴20上的挡销10上，弹簧力使活动台体22通过平面轴承6始终顶在螺母4的轴承支承面上。

机械程控装置包括弹子3，弹簧2，中心轴上的凹槽27;

弹子3和弹簧2通过螺帽固定在螺母4上，弹子3被弹簧2压入中心轴20左端凸台上的凹槽27内（见图5-Ⅰ），凹槽27的一侧壁33斜度较陡，使弹子3无法脱出，另一侧壁34斜度较平缓，弹簧2的弹簧力应使当中心轴20被锁紧后，继续转动螺母4，弹子3能从凹槽27中沿侧壁34脱出（见图6-Ⅰ）。

另外，在活动台体22上装有定位止销26，中心轴20上装有挡销10，其布置应使：当放松调距机构时，使中心轴20按左旋方向（图6-Ⅰ中箭头N所示方向）旋转，止销26和挡销10相碰而使中心轴20停止转动，此时应保证凸轮17相对于凸轮支座19处于最松驰状态，既，凸轮17快速升程曲线32与支座19的凸轮支承面24有间隙，（见图5-Ⅲ，图5-Ⅴ）。

下面说明台钳的机械程控快速调距机构的工作步骤。

一.台钳钳口开度快速调整状态（见图1）。

此时，凸轮17的快速升程曲线32相对于凸轮支座19的凸轮支承面24处于松驰位置（见图5-Ⅴ）中心轴20前后端分别支承在活动台体22前后立板的支承孔7、23的下支承面36、37上，（见图5-Ⅱ），此时，支承孔7、23的位置保证中心轴20的轴心位于下圆弧“b”的圆心O₂上，中心轴轴体20与凸轮支座19的轴孔38的内表面没有任何接触（见图5-Ⅳ），此时，可以用手任意推拉活动台体22，使活动台体22与中心轴20一起沿固定台体21内的导轨快速滑动，以达到根据工件尺寸任意快速调整钳口开度S的目的。

二.中心轴与固定台体锁紧程序

根据工件28尺寸的大小，用手将活动台体22推到适当位置，使钳口12，14与工件28接触（见图2），按右旋方向（图6-Ⅰ中箭头M所示方向）转动手柄1，使螺母4转动，并通过螺母4上的弹子3顶住中心轴20上凹槽27的斜面34，带动中心轴20M向转动，中心轴20通过导键16带动凸轮17M向转动，使凸轮17的快速升程曲线部分32与凸轮支座19的凸轮支承面24接触，并沿凸轮支承面24滑动，就将中心轴20垂直向上抬高，直至中心轴20轴线从原来的下圆弧“b”圆心O₂的位置上升一个偏心距“e”的距离，到达上圆弧“a”的圆心O₁的位置（见图6-Ⅳ），这时，中心轴20上的锁紧螺纹25与凸轮支座19的轴孔38内表面的锁紧螺纹15初步啮合，当中心轴20带动凸轮17继续转动，凸轮自锁曲线部分31逐渐与凸轮支承面24接触，使中心轴20的锁紧螺纹25与轴孔38内表面锁紧螺纹15紧密啮合（见图6-Ⅳ，图6-Ⅴ），直到凸轮17无法转动为止，此时，凸轮17已进入自锁状态，将中心轴20与凸轮支座19闭锁为一体。

三.夹紧工件程序（见图2）

当中心轴20已与固定台体21锁为一体，继续按右旋方向（M向）转动手柄1，因为此时中心轴20已不能转动，当手柄1的旋转力矩大于中心轴20的凹槽27的侧壁34对弹子3的阻力时，使弹子3从凹槽27中脱出，沿箭头M方向在中心轴20的圆柱面35上滑动（见图6-Ⅰ），使螺母4能相对中心轴20继续转动，并按图1中箭头所示K向相对中心轴20产生一个轴向位移，通过平面轴承6推动活动台体22前进以夹紧工件28，直至达到足够的夹紧力为止。

至此，可以在极短的时间内调整钳口开度S，并通过一次转动手柄1，连续完成上述锁紧中心轴20和夹紧工件28两个程序。

四.松开工件程序

当工件28加工完毕需卸下时，按左旋方向（图6-Ⅰ中箭头N所示方向）转动手柄1，使螺母4相对于锁紧的中心轴20转动，并按图1中箭头H的方向作轴向移动，活动台体22在弹簧8作用下，也随螺母4一起按H向移动，使钳口12、14距离加大，松开工件28。

五.解除中心轴锁紧程序

通过手柄1使螺母4继续按左旋方向（N向）转动，带动螺母4上的弹子3沿中心轴20圆柱面35按N向滑动，直至弹子3到达中心轴20的凹槽27的位置，并在弹簧2作用下掉入凹槽27，弹子3顶住凹槽27的角度较陡的侧壁33，把螺母4的驱动力矩传递给中心轴20，并通过中心轴的键槽18和导键16传给凸轮17，当该力矩大于凸轮17的自锁摩擦力时，则带动中心轴20以及凸轮17按左旋方向（N向）转动，使凸轮17的自锁曲线部分31和快速升程曲线部分32相继沿凸轮支座19的凸轮支承面24滑动，使凸轮17逐渐进入松驰状态，这时，中心轴20从与凸轮支座19上圆弧“a”的锁紧螺纹15啮合位置下落（图5-Ⅳ），直至其两端分别支承在活动台体22前后立板的支承孔7、23的下支承面36、37上，（图5-Ⅱ），此时中心轴20的轴心从凸轮支座19的轴孔38上圆弧“a”圆心O₁降至下圆弧“b”的圆心O₂（图5-Ⅳ），使中心轴轴体20与凸轮支座19的轴孔38内表面没有任何接触，因中心轴20的下降高度“e”（O₁和O₂的偏心距）大于锁紧螺纹15、25的齿高，使锁紧螺纹15、25能完全脱开;当中心轴20继续转动，使中心轴20上的定位挡销10和装在活动台体22上的卡销26相碰，此时，凸轮快速升程曲线部分29和凸轮支承面24之间出现间隙（见图5-Ⅱ），使凸轮17相对凸轮支座19处于最松驰位置。

此时，中心轴20又可以在轴向任意滑动，使台钳处于可以任意调整钳口开度S的状态，既恢复到前述的第一程序的状态。

通过上述程序可以看出，由于采用了机械程控快速调距机构，可以在调整台钳钳口开度S时，快速推拉活动台体22，并通过一次转动手柄1，就可以实现先锁紧中心轴20，后夹紧工件28的程序控制，在极短的时间内夹紧工件，松开工件时也一样，从而大大提高了工作效率。

同时，由于在螺母4和活动台体22的连接面之间设有平面轴承6，其连接面的摩擦阻力减少了，使所需的驱动力矩也降低。

图7为图1所示台钳的一个改进，其中，省略了弹子装置，而在方牙螺母4上设计一个端面41可以和中心轴20的方牙螺纹端面42相接触，通过端面41和42的摩擦力矩实现先锁紧中心轴20，后夹紧工件的程序控制;当松开工件时，向左旋（N向）转动手柄1，使螺母4旋转并作H向位移，螺母4端面41顶住锁紧的中心轴20的螺纹端面42，当其端面之间的摩擦力矩克服了凸轮自锁力矩时，螺母4就带动中心轴20转动，并使处于自锁状态的凸轮17转动并松开，当中心轴20转动使止销10和活动台体上的挡销26相碰时，中心轴20停止转动，止销10和挡销26的碰击力使螺母4和中心轴20上的上述端面进一步旋紧，产生一个预紧摩擦力;当要夹紧工件时，通过手柄1使螺母4右旋（M向），螺母4和中心轴20的端面41、42之间的预紧摩擦力带动中心轴20一起M向转动，当凸轮17进入自锁位置时，中心轴20被锁紧，手柄1带动螺母4继续转动，沿K向产生轴向移动，直至推动活动台体22夹紧工件。

图8为应用本快速调距机构的一个手动进给铣床加工工件的实施例，能实现在空程时快速进给，“工作进给”时的慢速进给和加工完毕后工件快速退回。

其中，包括：活动滑台48，固定滑台座49，铣刀47，工件夹具50，工件46，手轮45。工件46被夹具50夹紧，夹具50固定在活动滑台48的T形槽上（见图9）。工作时，要求活动滑台48带动夹具50在Ⅰ位装卸工件46，然后需快进一个空行程S_Q到达Ⅱ位，然后活动滑台48带着工件46并始“工作进给”，刀具47对工件46上表面j进行铣削加工，直至加工完毕，活动滑台48带着工件46到达Ⅲ位，然后刀具47抬起，活动滑台48带着工件46从Ⅲ位快速返回Ⅰ位，卸下工件，完成一个工作循环。该铣床应用了本发明的快速调距机构，当活动滑台48带着夹具50在Ⅰ位装上工件46时，此时，中心轴锁紧机构处于松驰状态，工件安装卡紧后，用手按K向快速推动活动滑台48，快进一个距离S_Q，到达Ⅱ位，然后按M方转动手轮45，使快速调距机构的中心轴锁紧机构先锁紧中心轴20，然后按铣削加工要求的“工作进给”速度，继续按M向匀速摇动手轮45，通过螺母和平面轴承在K向推动活动滑台48，实现工件铣削时的“工作进给”运动，当工件46铣削完毕，随活动滑台48到达Ⅲ位时，刀具47抬起，然后，按左旋（N向）转动手轮45，带动中心轴20和凸轮17转动，使凸轮17从自锁位置进入松驰位置，解除了中心轴20的锁紧状态，然后，用手按H向推动活动滑台48，使滑台带着工件46从Ⅲ位快速返回Ⅰ位，卸下工件，完成一个工作循环。从而实现了工件在空程时的快速进给，在“工作进给”时的慢速进给和加工完毕后工件快速退回。

综上所述，采用了本发明的机械程控快速调距机构，可以根据工件的不同尺寸或其相对位置快速调整工作滑台之间的距离或相对位置，提高了工作效率。

本机构可以有多种变型，均不脱离本发明的范围。

Claims

1、一种机械程控快速调距机构，具有活动滑台和固定滑台座，其特征是：该机构由中心轴锁紧机构、螺旋夹紧力施力机构和机械程控机构组成，

中心轴锁紧机构包括：中心轴、凸轮支座、偏心凸轮，导键，定位销、止销;

螺旋夹紧力施力机构包括：方牙螺母，平面轴承，压缩弹簧;

机械程控机构包括：弹子，弹簧，中心轴凹槽;

在所述中心轴上有锁紧螺纹，能与凸轮支座的轴孔配合表面上的锁紧螺纹相啮合;中心轴端部有可与方牙螺母啮合的方牙螺纹，中心轴上有与凸轮导键配合的键槽;中心轴穿过偏心凸轮和凸轮支座的轴孔，中心轴两端支承在活动滑台前后立板支承孔内;

所述凸轮支座为马鞍形，固定在固定滑台上，其两臂上有同心轴孔，轴孔端面形状为上、下两段圆弧组成，上圆弧圆心角小于或等于180°，其圆弧半径等于中心轴半径，上圆弧配合表面有锁紧螺纹，能与中心轴的锁紧螺纹相啮合;下圆弧圆心位于上圆弧圆心的下方，其圆弧半径大于中心轴半径，两圆弧圆心偏心距大于锁紧螺纹的齿高;

所述偏心凸轮为一径向偏心凸轮，凸轮曲线分为快速升程曲线部分和自锁曲线部分，凸轮的曲面可在凸轮支座的凸轮支承面上滑动，快速升程曲线部分保证使中心轴抬升，使其锁紧螺纹与上圆弧表面锁紧螺纹相啮合，自锁曲线部分保证将中心轴与凸轮支座闭锁为一体;凸轮通过导键与中心轴的键槽相配合。

2、权利要求1所述的快速调距机构，其特征是：所述机械程控机构包括中心轴和方牙螺母上对应的摩擦端面，通过端面之间的摩擦力实现程序控制。

3、一个应用权利要求1或2的快速调距机构的台钳，其特征是：其固定钳口为固定滑台座，其活动钳口为活动滑台。

4、权利要求3所述的一种台钳，其特征是：所述的机械程控机构包括中心轴20和方牙螺母4上对应的摩擦端面，通过端面之间的摩擦力实现程序控制。