CN101678490B - 快速调整的拉杆定位螺母 - Google Patents

Abstract

一种快速调整的拉杆定位螺母(2)可通过基部(4)附连至机器的卡盘或与原动机(6)解除卡合。该定位螺母包括配合部(12)，该配合部较佳地包括至少两段(14，16)，根据环(18)的存在或位置，这些段可保持在收缩位置或扩展位置，在该收缩位置，这些段螺纹地配合拉杆(24)，在该扩展位置，这些段(14，16)不与拉杆(24)配合。在收缩位置，配合部(12)可与基部(4)脱开以允许配合部(12)转动并由此实现拉杆(24)的轴向移动，从而实现拉杆在机器中的正确轴向定位。配合部(12)可锁定在多个增量间隔的转动位置(38)中的一个转动位置，以将拉杆(24)的轴向位置调整到所想要的位置。

Description

快速调整的拉杆定位螺母

本申请要求2007年5月7日提交的美国临时申请第60/927,969号的权益。

技术领域

本发明涉及调整机床、较佳地是齿轮制造和试验机的拉杆位置的装置。具体地说，该调整装置包括具有至少两个段的拉杆螺母。

背景技术

在金属加工和/或试验操作中，尤其在齿轮制造和试验中，在工件被加工之处，一些类型的设备必须将工件保持在机床中的适当位置，从而可成功地实施加工和/或试验过程。这种设备称为“工件保持”设备。在生产诸如齿轮之类的有齿工件时，工件保持设备通常可分为两类：卡盘和心轴。

卡盘通过使所谓“夹头”的部件围绕工件或其部件收缩来保持工件。例如，当带有一体轴的锥齿轮或准双曲面齿轮设置在卡盘中时，通常轴被夹头夹紧以将齿轮保持在位，该夹头是减小直径来夹紧轴的。用于夹紧齿轮轴的卡盘的例子可参见Stark的美国专利第3,083,976号、Taschl的美国专利第3,244,427号或Curtis的美国专利第6,260,855号。

心轴通过使夹头扩展而与工件表面相接触来夹紧工件。例如，锥环齿轮设置在心轴上，使夹头扩展直到与环齿轮的内孔表面形成足够的接触力为止，从而在加工过程中将环齿轮保持在位。在Jaehn的美国专利第3,735,994号中可发现用于环齿轮的心轴的例子。在Jaehn的美国专利第3,517,939号中可发现扩展成与齿轮内孔相接触的心轴。

无论是在卡盘中还是在心轴中，使夹头机构收缩或扩展所需的力都是由机床中的拉杆来提供的。拉杆通常通过液压工作活塞或套筒来前进和/或后退，该液压工作活塞或套筒附连至拉杆的与连接工件保持机构的那端相反的一端。一般来说，拉杆沿着卡盘或心轴的轴向的移动通常引起工件保持设备内的部件的相对的倾斜面相对于彼此滑动，从而导致夹头向内运动(收缩)或向外运动(扩展)，以便夹紧或释放相应的工件或其部件。通常，一个倾斜面设置在夹头上，另一倾斜面设置在附连至拉杆的致动器上或设置在拉杆自身上。

有时，例如在加工具有不同几何形状的工件，安装具有不同设计或尺寸的工件保持设备，或者采用不同的机床时，可能需要沿着工件轴线方向调整拉杆的位置。拉杆通常通过沿一个方向转动的螺母或者拉杆的螺纹端部来定位，从而将拉杆轴向地定位在所想要的位置。已知的解决方案常常采用双螺母，第一螺母部件控制拉杆的位置，第二螺母部件捕捉或夹住第一螺母部件以防止第一螺母部件松动或活动。通常，需要两个扳手来调整这种装置，而该装置在长期下也容易松动。

本发明的一目的是精确、快速、无需机床工具地调整拉杆位置，以便工件保持设备的正常工作。本发明的装置应用于齿轮生产机，诸如试验机、研磨机、切削机和磨床，也应用于使用拉杆操作型工件保持设备的任何机器。使用该装置可节省工具更换的周期时间，允许精确增量地对于拉杆进行受控调整，能进行粗调和/或更换拉杆，而在操作过程中不会松动。

发明内容

本发明包括一种快速调整的拉杆定位螺母，其可通过基部附连至机器的卡盘或与原动机解除卡合。该定位螺母还包括配合部，该配合部较佳地包括至少两段，根据环的存在或位置，这些段可保持在收缩位置或扩展位置，在该收缩位置，这些段螺纹地配合拉杆，在该扩展位置，这些段不与拉杆配合。在收缩位置，配合部可与基部脱开以允许配合部转动并由此实现拉杆的轴向移动，从而实现拉杆在机器中的正确轴向定位。配合部可锁定在多个增量间隔的转动位置中的一个转动位置，以将拉杆的轴向位置调整到所想要的位置。

附图说明

图1是处于收缩位置的拉杆定位螺母的前视立体图。

图2是处于扩展位置的拉杆定位螺母的前视立体图。

图3是本发明的拉杆定位螺母的剖视图，其中螺母段处于收缩位置。

图4是本发明的拉杆定位螺母的剖视图，其中螺母段处于扩展位置。

图5是拉杆定位螺母的分解图，其示出了底部螺母段处于收缩位置。

图6是拉杆定位螺母的分解图，其示出了底部螺母段处于扩展位置。

图7是本发明的拉杆定位螺母的剖视图，其中螺母段处于收缩位置且锁定销是脱开的。

具体实施方式

现将参照附图对本发明的细节进行讨论，附图旨在仅仅通过非限制性的例子来说明本发明。

这里披露的快速调整拉杆定位螺母2附连至机器的卡合和/或解除卡合原动机6。这是前后行进以通过拉杆对工件或工具实施夹紧(卡合)和/或解除夹紧(解除卡合)的机器部件。原动机6可通过各种众所周知的装置进行运动，诸如机械弹簧组件、液压缸或气动缸、动力滚珠螺杆等。拉杆螺母通常位于操作者可接近的主轴后部。

安装在机器中的工件保持设备(卡盘、心轴)并不直接连接至原动机6，而是通过可调整的中间机器拉杆24连接至原动机6。工件保持设备的正常工作(夹紧和释放作用)取决于拉杆的适当位置和行进。拉杆螺母是在原动机和拉杆之间提供可调整的连接的元件。

在图1中，本发明的定位螺母2包括基部4，基部4可拆卸地附连至原动机6(只示出了一部分)。较佳的是，基部4螺纹配合到原动机6上，直到基部4的台肩8(图3)安置成抵靠原动机6的台肩10为止。原动机的结构或操作的具体类型不是本发明的主题，因此，进一步的细节和讨论不是必需的。原理上，定位螺母2的基部4可以某种方式连接至原动机6。

图2示出了定位螺母2还包括配合部12，配合部12较佳地包括两个段14和16(也可设想两个以上的段)。段14、16可根据闭合环18的存在或定位保持在收缩位置(图1中段14、16被隐藏，或图3)或扩展位置(图2或4)。段14、16较佳地具有阴螺纹20(图4)，当通过环18的向后定位(在图3中向右)而收缩时(图3)，该阴螺纹20配合机器拉杆24的阳螺纹22。一旦环18向前移动(图3中向左)，段14、16就彼此分开，从而使配合部12扩展，这样，螺纹20就与拉杆螺纹22分开而留有间隙。设置弹簧26，从而只要环18的位置允许时，就引起螺母段14、16分开(扩展)。

螺母段14、16配合基部4上的凸缘28，从而螺母段14、16被基部4的表面30、32所捕捉(图3)，并可从原动机6传递拉力和推力。配合部12可相对于基部4转动，但无法轴向地移动超过某个小的间隙值。

本发明还包括锁定销34(图3-7)和弹簧36，锁定销34容纳在两段14、16的一个段(图中示出了段14)中，弹簧36引起锁定销34向前移动并插入基部4的多个互补形状的凹穴或目标38之一中。基部4上的目标38提供锁定位置，锁定销34可延伸入该锁定位置。这些目标可以是孔或孔的一部分，一个或多个目标围绕基部周边分布。目标的数量(例如，十二)是拉杆配合部12每圈所能获得的调整位置的数量。

较佳的是，目标38设置成通常链轮形的元件40(图5和6)，该元件40与基部4形成一体或加工成是基部4的一部分。更佳的是，目标38围绕定位螺母2的轴线A(轴线A与拉杆24的轴线重合)等间隔地定位。例如，十二个目标38可围绕轴线A以30°间隔开。尽管目标结构38的较佳形状是图5和6所示的半圆形，但是也可设想到接纳锁定销34的形状的其它形状，诸如圆形。此外，锁定销34的横截面形状可以是除了圆形之外的其它形状，这样，目标38的互补形状将同样不是圆形。然而，应该注意，目标38需要如下的尺寸：一旦螺母段14、16扩展之后，允许锁定销34移动。假设这样的话，目标38的较佳形式是包括相对于轴线A的径向开口的形式，诸如图5和6所示的目标38的半圆形。

一旦锁定销34插入目标中(如图3所示)配合部12(即，螺母段14、16)无法相对于基部4转动。较佳地包括一捏手40，以使操作者能将锁定销34拉出目标38之外，由此使锁定销34与基部4解除锁定(图7)。在脱开后，配合部12可再次自由转动。

当配合部12相对于收缩的螺母段14、16转动时(即，螺纹20、22配合时)，根据螺纹和转动方向沿着轴线A将拉杆24移入或移出，因此，可获得所想要的拉杆位置。一旦拉杆24在位，锁定销34允许锁入最靠近的目标38中，拉杆位置变成是固定的以便生产用途。拉杆24随着锁定销34配合依次的目标38而移动的距离变成是拉杆24的最小调整增量。例如，从一个目标38到下一目标的30°的转动增量可给拉杆24施加相应的0.005英寸(0.127mm)的轴向移动增量。锁定销34形成精确的主动式装置，以实现可控的、无需工具的拉杆调整。

应该理解，除了上述较佳的锁定销和目标结构之外，本发明还可设想其它锁定机构，只要能保持拉杆的轴向增量可调性即可。例如，可用承窝来代替销34，并用销来代替目标38。诸如锁定销34之类的弹簧加载型元件可插入从基部4突出的间隔突部之间。或者，径向可动元件(例如，柱塞)可落入基部4中的间隔狭槽之间。此外，销34和目标38的外端面可倒角或成锥度，从而在销与目标不直接对齐的情况下，允许销更佳容易地进入目标中。

环18可轴向移动以使螺母段14、16收缩至工作位置(图3)，或者使螺母段14、16扩展至间隙位置或准备位置(图4)。向前推动环使螺母段14、16能扩展，而向后拉动环使螺母段14、16能收缩。较佳的是，除非操作者按压按钮44，弹簧柱塞42可防止环轴向地移离生产(螺母段收缩时)位置。分别位于螺母段和环上的斜面或锥面特征46、48(图3和4)允许环18轴向移动，从而实现收缩或扩展。较佳地设置一个或多个键50，从而允许环18相对于螺母段14、16轴向移动，但防止两者之间的转动。

环18的外表面通常是滚花的，从而操作者可通过用手转动环18来转动地调整配合部12。在扩展位置(图4)，环18有助于定位螺母段14、16，从而螺母段14、16可将拉杆螺纹22合适地定位和间隔开。螺母段14、16的阴螺纹20可附加地在某些区域突出，从而有助于与阳螺纹间隔开而无需增大间隔距离。

当螺母段14、16扩展时，拉杆24完全自由地轴向移动，而不会与螺母段相接触。在该位置，可实现拆卸和安装拉杆所需的工具更换，而无需将传统螺母从拉杆螺纹的可能较长的长度上旋出的传统操作。

前板或板段52、54有助于分别防止螺母段14、16被沾污，为弹簧锁定销34部件提供保持功能，并可标有操作指令，诸如拉杆24根据配合部2的增量转动所轴向行进的距离，或者拉杆根据配合部2的给定转动方向所移动的方向。

对于许多加工类型(例如，将拉杆螺纹地旋到心轴上)，可使用下列过程：

A.为了拆卸心轴：

1)将主轴/心轴设置在解除卡合的状态；

2)打开螺母段14、16；

3)从后部将拉杆24转离心轴螺纹；

4)从主轴前部取下心轴；

6)通过向外拉来从主轴前部取下拉杆(假如需要的话)。

B.为了安装心轴：

1)将主轴设置在解除卡合的状态；

2)打开螺母段14、16；

3)从前部插入机器拉杆(假如已被取下的话)，并向后推；

4)从主轴前部安装心轴；

5)将拉杆向前推，并螺纹地旋到心轴上；

6)收缩螺母段14、16；

7)通过环18和配合部12的转动来作出最终的调整(锁定销34与目标38脱开)，直到到达拉杆24的最终轴向位置为止；

8)将锁定销34插入最靠近的目标38。

注意，对于一些加工类型，拉杆并不螺纹地旋到工件保持设备上，而是借助于卡口或其它类似接口进行配合。在这些情况下，在安装或拆卸的过程中，工件保持设备通过心轴的有限转动(例如60度)就与拉杆配合/脱开，螺母段14、16可保持闭合。此外，在一些情况下，假如拉杆和螺母的正确位置对于许多工件保持单元来说是共同的，则拉杆和螺母可能在工具更换过程中根本无需调整。

尽管参照较佳实施例对本发明进行了描述，但应当理解，本发明并不限于其特定形式。本发明旨在包括对本主题所述领域的技术人员显而易见的各种更改，而不偏离所附权利要求书的精神和范围。

Claims (17)

1.一种可附连至机床的拉杆定位螺母，所述定位螺母包括：

基部，所述基部具有一轴线，

配合部，所述配合部与所述基部配合，所述配合部包括至少两段，所述至少两段可相对于彼此定位在收缩位置和扩展位置，在所述收缩位置，所述段配合机床拉杆，而在所述扩展位置，所述段不与拉杆配合，

可动的环，所述环可在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述环与所述段相接触以将所述段保持在所述收缩位置，而在所述第二位置，所述环与所述段远离由此所述段到达所述扩展位置，

其中，在所述收缩位置，所述配合部与所述基部脱开，以便允许所述配合部转动，由此实现所述拉杆的轴向移动，从而有选择地将所述拉杆定位在机床中的所想要的轴向位置，所述配合部可转动地锁定在多个增量间隔的转动位置中的一个位置，以将所述拉杆保持在所述所想要的轴向位置。

2.如权利要求1所述的定位螺母，其特征在于，所述多个增量间隔的转动位置包括与所述基部形成一体的通常链轮形元件，其中，所述链轮形元件限定围绕其间隔开的多个目标元件。

3.如权利要求2所述的定位螺母，其特征在于，所述目标元件是半圆形的，且沿径向向外方向敞开。

4.如权利要求2所述的定位螺母，其特征在于，所述多个目标元件围绕所述链轮形元件等距地间隔开。

5.如权利要求2所述的定位螺母，其特征在于，所述配合部包括锁定销，所述锁定销可移动从而与目标元件配合和脱开。

6.如权利要求5所述的定位螺母，其特征在于，所述锁定销和所述目标元件是互补形状的。

7.如权利要求5所述的定位螺母，其特征在于，所述锁定销的外表面和所述目标元件的外表面是倒角的或成锥度的。

8.如权利要求1所述的定位螺母，其特征在于，所述至少两段包括螺纹内表面，从而在所述至少两段收缩时螺纹地配合机床拉杆。

9.如权利要求1所述的定位螺母，其特征在于，柱塞位于所述配合部中，当所述段处于所述收缩位置时，所述柱塞可插入所述环中的凹处内，由此防止所述环意外地移离所述第一位置。

10.如权利要求9所述的定位螺母，其特征在于，还包括在所述环中与所述凹处对准的按钮，所述按钮能前进以将所述柱塞推离所述凹处，由此允许所述环移动到所述第二位置。

11.如权利要求1所述的定位螺母，其特征在于，还包括在所述环和所述段上的斜面，当所述环处于所述第二位置时，所述环的斜面和所述段的斜面彼此接触。

12.如权利要求1所述的定位螺母，其特征在于，所述段被多个弹簧促动成彼此远离而到达所述扩展位置。

13.如权利要求1所述的定位螺母，其特征在于，所述多个增量间隔的转动位置包括多个销，所述多个销与所述基部形成一体且围绕所述轴线间隔开，并且，所述配合部包括用于接纳所述销中的一个销的承窝，以将所述拉杆保持在所述所想要的轴向位置。

14.如权利要求1所述的定位螺母，其特征在于，所述多个增量间隔的转动位置包括多个间隔的突部，所述突部从所述基部朝向所述配合部上的弹簧加载的销元件突出。

15.一种机床，具有拉杆，所述拉杆在其上具有拉杆螺母，所述拉杆螺母包括：

基部，所述基部具有一轴线，

配合部，所述配合部连接至所述基部，所述配合部包括至少两段，所述至少两段可相对于彼此定位在收缩位置和扩展位置，在所述收缩位置，所述段配合机床拉杆，而在所述扩展位置，所述段不与拉杆配合，

可动的环，所述环位于所述定位螺母上，所述环可在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述环与所述段相接触以将所述段保持在所述收缩位置，而在所述第二位置，所述环与所述段远离由此所述段到达所述扩展位置，

其中，在所述收缩位置，所述配合部与所述基部脱开，以便允许所述配合部转动，由此实现所述拉杆的轴向移动，从而有选择地将所述拉杆定位在机床中的所想要的轴向位置，所述配合部可转动地锁定在多个增量间隔的转动位置中的一个位置，以将所述拉杆保持在所述所想要的轴向位置。

16.如权利要求15所述的机床，其特征在于，所述机床是齿轮制造或试验机。

17.如权利要求15所述的机床，其特征在于，所述拉杆连接至卡盘或心轴。

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