CN1047744C - 夹持刀夹柄部的装置 - Google Patents

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Abstract

一种装置，通过使一锁杆(95)沿轴向在锁定位置和未锁定位置间往复移动来可松脱地夹持管状刀夹柄部(45)。锁杆(95)利用一可转动的凸轮(150)实现往复移动。凸轮加压一弹簧(200)，从而推动锁杆(95)进入锁定位置并且形闭合地使锁杆移至未锁定位置。

Description

夹持刀夹柄部的装置
本申请是1994年4月8日提交的名称为“利用可转动的凸轮减小倒转力的夹持刀夹柄部的装置”，申请案号为K-1196号的共同未审定申请。
本发明涉及一种将刀夹固定在基座内的装置，特别是涉及使用控制锁杆的凸轮机构将刀夹固定在基座上。
一般来说，金属加工操作通常使用硬质金属的切削刀片来进行。这种刀片安装在刀夹上。刀夹或是暂时地或是永久地固定在基座上，基座是机床例如车床或铣床的一部分。
由于工作的极端条件，刀片必须经常更换。为此，必须把切削刀片从刀夹上卸下来。金属加工操作的经济性使得将机床关闭更换刀夹上的切削刀片所需要的一段时间是低效率的。使用可卸式刀夹更合乎需要，因此，可以卸下带有切削刀片的整个刀夹，并更换另一个已装有新切削刀片的刀夹。
有鉴于此，效率高的要点在于简易且迅速地更换刀夹。这是为快速更换刀夹设计不同的商用结构的推动因素之一。
埃里克逊等人的美国专利第4747735号，名称为“可卸式安装的刀夹和方法”就是这种结构的一个例子，该专利转让给本发明的申请人，这里用作本申请的对比文献。该文献公开了一种弹簧加载的往复移动锁杆，由弹簧向后推动该锁杆，从而使锁定件径向向外移动，将刀夹固定在刀夹支承件内。为了松脱刀夹，必须克服弹力推进锁杆，以使锁定件缩回，进而将刀夹撞离刀夹支承件。在该专利中叙述的锁定机构必须轴向地驱动，而不能侧向驱动。冯·哈斯等人在名称为“用于将刀头连至机床刀夹上的夹紧装置”的美国专利第4981057中公开了一种利用可转动的锁杆的夹紧装置，其中的锁杆具有螺旋处伸的孔，因此，锁杆的旋转足以使锁定件径向扩展，从而固定住刀夹柄部。尽管在此专利中所述的锁定机构可以是侧向驱动的，但是该发明的特征完全在于孔的结构，这不适用于可商业购得的往复运动锁杆。
本发明是一种用于可松脱地夹持管状刀夹柄部的装置，该装置包括一个基座，此基座具有一个面朝前方的表面和一个与面朝前方的表面相交并向后延伸的孔，此孔用于接纳刀夹柄部。在基座内有一个具有前端和后端的锁杆，此锁杆可前后往复移动，用于将在孔中的刀夹柄部拉至锁定位置，以及用于从孔中松脱刀夹柄部至未锁定位置。一个可转动的凸轮安装于基座上，它可作用于锁杆，以提供前后往复运动。凸轮具有一个偏心凸轮柱，此凸轮柱具有一纵轴线及相关的长度。该凸轮柱具有一个可用作向后推动锁杆至锁定位置的第一凸轮表面和一个可用作形闭合地使锁杆向前移至未锁定位置的第二凸轮表面。此外，将凸轮设计成，在小于150°的转角范围内，将锁杆从未锁定位置推动至锁定位置。
再参阅本发明下面的详细的描叙并结合附图，本发明的上述的及其它方面会更加明了。现简要说明附图如下。
图1为处于未锁定位置的刀夹基座的侧剖图。
图2为处于锁定位置的刀夹基座的侧剖图，其中固定有刀夹。
图3为与处于最靠前位置的锁杆相接触的可转动凸轮的等角透视图。
图4为把锁杆推至其最靠后位置的可转动凸轮的等角透视图。
图5为本发明的分解等角透视图。
图6为把图1所示的视图转动90°的侧剖图。
图7为把图2所示的视图转动90°的侧剖图。
图8为说明在锁定位置和未锁定位置上的可转动凸轮的相对位置图。
图9为一曲线图，用于说明本发明中弹簧的位移与凸轮转角的关系。
图10为可转动凸轮的等角透视图，其中，凸轮按本发明的第二实施例具有一非圆形部分。
图11为图10中的非圆形部分沿凸轮表面整个长度上延伸的凸轮的等角透视图。
图12为在锁定位置的图10中凸轮的剖视顶视图。
图13为在未锁定位置上的图10中凸轮的剖视顶视图。
图14为处于未锁定位置的刀夹基座的侧剖图，其中，可转动的凸轮具有类似于图11中所示横截面的凸轮柱。
图15为处于锁定位置的刀夹基座的侧剖图，其中，可转动的凸轮具有类似于图11中所示横截面的凸轮柱。
图16为处于未锁定与锁定位置之间的位置上的刀夹基座的侧剖图，其中，可转动的凸轮具有类似于图11中所示的横截面的凸轮柱。
图1表示了一个刀夹10，它具有一个上面安装了一切削刀片20的前端15。此切削刀片20与刀夹10可用一个垫片(未示出)相互隔开，而且此切削刀片20与该垫片25可利用诸如一夹紧件30固定于刀夹10上，而此夹紧件30则利用一个销35固定于刀夹10上。刀夹10具有一个面朝后方的接合面40和一管状柄部45，此管状柄部45的柄壁50则由前端15向后延伸。刀夹10在柄壁50内可设有一个定位槽53。在柄壁50上的穿孔55相互隔开。刀夹10在穿孔55部位处还可设有面朝前方的凹接触面60。
刀夹10绕纵轴线56定位。在本说明书中，此纵轴线56将始终用作参照基准。由附图可见，说明书中所讨论的许多特征相对此纵轴线56对称。考虑到这一原因，通常在提到一单项时应理解成这样的讨论亦适用于其它相同的项。
如图1所示的刀夹10是一种用于诸如车床的非旋转刀具加工中的典型刀夹。但是，应该理解到，此刀夹也可安装到与非旋转或旋转应用场合相关联的多种机床上。此外，刀夹10接近前端15的部分通常绕纵轴线56相对管状柄部45偏转了90°。然而，为描述本发明的目的，采用了当前的方位表示。
此外，在附图中，所示的刀夹柄部与承接孔径向分离。应当理解到，本发明旨在凸轮和锁杆，而且在刀夹和承接孔之间的配合可如图所示，或含有过盈配合。
刀夹承接件65固定到基座75上并构成基座75的一部分，此刀夹承接件65具有一个面朝前方的接合面67和由绕纵轴线56的孔70构成的一个孔。
在穿过基座75的通道80内，有一个短管轴85，此短管轴85伸进刀夹承接件65的孔70中。孔90纵向延伸穿过此短管轴85，而一个锁杆95则可滑动地安装在此孔90内。
靠近锁杆95前端97的凹部100可与穿过短管轴85的径向孔105对准。通过推拉锁杆的任何部分均可使锁杆95沿纵轴线65移动，但最好在与锁杆95成一体的基部110处推拉上述锁杆95。当锁杆95被从刀夹10上拉开时，促使位于短管轴85上的孔105和锁杆95上的凹部100内的锁定件115径向向外运动。
图1所示的刀夹10已从刀夹基座75上卸下。为了将刀夹10卡紧在刀夹基座75内，锁杆95应处于使锁定件115在凹部100及径向孔105内时的位置。在这一定位情况下，可将刀夹10的管状柄部45插进孔70中。
如图2所示，在将刀夹10定位于孔70中后，可沿如箭头117所示的远离刀夹10的方向拉锁杆95，结果，锁定件115从凹部100径向向外移到斜面116上，以使锁定件115进入穿孔55并接触刀夹柄部45的面朝前方的凹接触面60。当沿箭头117的方向缩进锁杆95时，促使刀夹10进入刀夹承接件65，且刀夹10上面朝后方的接合面40与刀夹承接件65上的面朝前方的接合面67相接触。锁杆95的上述作用将刀夹10固定在刀夹承接件65内。
为了把刀夹10从刀夹承接件65上松脱下来，可以沿箭头119朝刀夹10的方向推动锁杆95。这样，锁定件115退回径向孔105和凹部100内，以便提供足够的间隙，使刀夹10可如图1所示从刀夹承接件65上卸下来。
当刀夹10锁定于基座75内时，刀夹承接件65可以存在弹性变形，从而产生很大的摩擦力，把刀夹10夹持在刀夹承接件65内。为了松脱刀夹10，锁杆95在刀夹承接件65的前端延伸，以便锁杆95从短管轴85中伸出，并与刀夹10的管状柄部45内的碰撞区120相接触。这样，继续朝刀夹10的方向推动锁杆95，将促使锁杆95撞击碰撞区120，从而使刀夹10从刀夹基座75中推出。因此，通过移动锁杆95，可以将刀夹10固定于基座75内，或将其从中卸下来，从而为快速更换刀夹10提供保证。
本发明的要点在于一种机构，该机构用于沿箭头119的方向把锁杆95推进到图1所示的松脱位置以及沿箭头117的方向将锁杆95缩进，以便把刀夹10固定在图2所示的锁定位置。
如图1和图2所示的该机构的主要零件在图3和图4中特别表示出来。具体来说，图3示出位于类似图1中所示的最靠前位置的锁杆95。可转动的凸轮150具有延伸穿过此凸轮150的纵轴线155，并具有可以呈圆柱形的凸轮柱160。凸轮柱160的纵轴线165偏离凸轮150的纵轴线155。凸轮柱160至少有一个凸轮面170。可转动凸轮150设置在贯穿锁杆95的孔180内，从而在锁杆95上，在孔180的壁的前部产生一个凸轮从动面185。凸轮150横向固定于基座75内(图1)，因此，它只能绕凸轮纵轴线155转动。另一方面，允许锁杆95沿纵轴线56轴向移动。以这种方法，如图1和图3所示，在凸轮150的一个位置上，凸轮柱160的凸轮面170与锁杆95上的凸轮从动面185相接触，结果促使锁杆95沿箭头119方向至未锁定位置。在凸轮150的第二位置上，如图2和图4所示，凸轮柱160上的凸轮面170沿箭头117方向推动锁杆95，从而使锁定件115离开凹部100并如图2和图4所示移到斜面116上，进而将刀夹锁定在基座75内。值得注意的是，图4示出的凸轮面170与锁杆95直接接触。虽然这可以使锁杆95在适当方向上位移，但是，图2中示出的是将要讨论的一优选的设计，其中，凸轮150使用一种中间的弹簧/环结构来推动锁杆95至锁定位置，在此中间结构中，凸轮柱160作用在环195上挤压与锁杆后端205相连的弹簧200，从而沿箭头117方向推动锁杆。
从图1-4可以看出，通过将凸轮150从图1和图3所示的最靠前的位置转动到图2和图4所示的最靠后的位置，把锁杆从未锁定位置推到锁定位置，从而将刀夹10固定在刀夹基座75上。
图5示出按本发明装置的部件分解图。基座75以及刀夹承接件65被剖分地表示出来，以便沿着被横向圆孔220和锁杆导架225隔断的纵轴线56将在锁杆导架225两侧的刀夹承接件65上的孔70、锁杆腔210和弹簧腔215显示出来。在孔70内延伸的短管轴85本身也有孔90，锁杆95穿过此孔90延伸，从而使锁定件115与锁杆95上的凹部100对准。具有凸轮柱160的凸轮150安装在锁杆95上的孔180内，因此，凸轮面170可与锁杆95上的凸轮从动面185相接触。由横向圆孔220横向上约束凸轮150。
环195上有一个孔235，它装配在锁杆后端205上，直到与锁杆凸缘240接触为止，从而环绕可转动的凸轮150上的凸轮柱160。环195通过弹簧200紧靠在锁杆凸缘240上，而此弹簧160则利用一端帽245固定在锁杆后端205上。端帽205通过一螺栓250连接在锁杆后端205上，螺栓250与锁杆后端205是螺纹连接。虽然在图5中显示的零件200是一螺旋形弹簧，但这是为了说明其作用，最好使用一串贝氏弹簧。通过端帽/螺栓结构压缩弹簧。
在另一结构形式中，也可使一段锁杆95更具有挠性，以提供回弹力，从而不需要设置弹簧200。例如，与孔180相连接的锁杆95的横截面可以减小。在这种结构中，可取消环195，以便于凸轮柱160直接与锁杆95接触，在锁定位置和未锁定位置间推动锁杆95。然而，在这种结构中，应减小孔180的尺寸，使凸轮柱160能往复移动锁杆95。
锁杆凸缘240嵌入锁杆腔210并对锁杆95提供横向支承，同时允许锁杆95沿纵轴线56运动。以这种方式，凸轮150可以转动，最好是与嵌入凹腔255中的工具一起转动，将锁杆95从未锁定位置推动锁定位置。
参见图1，应当注意在孔70中没有刀夹10，凸轮的转动会使锁杆95沿纵轴线56来回往复移动，而锁杆95作为一构件相对环195没有移动。在此情况下，锁杆95将在刀夹承接件65上的孔90内移动，而锁定件115则将在径向孔105内来回自由移动。
但是，如图2所示，当将刀夹10置于孔70内时，利用凸轮柱160与环195上的凸轮从动面197的接触来向后推动锁杆95。然后，锁定件115由凹部100向外移至斜面116并与刀夹柄部45上的面朝前方的凹面60相接触，嵌入刀夹10。这时，凸轮150继续转动会使环195与锁杆凸缘240脱离接触并沿锁杆95朝远离锁杆凸缘240的方向滑动，从而压缩弹簧200，所产生的弹力通过如图2所示将弹簧200固定于锁杆95上的螺栓250传递到锁杆95上。间隙257突出地表示出环195与锁杆凸缘240的上述分离。
应当指出的是，弹簧200是受预压而挤靠环195的。如果环195相对锁杆95没有位移，则锁杆95可缩回而不接触弹簧200。然而，当锁定件115嵌入管状柄部45时，锁杆95受到约束，环195沿箭头117方向的进一步移动会使环195相对锁杆95移动。这样，又会压缩弹簧200并将全部预负载力传递到锁定件115上，从而固定管状柄部45。
环195和锁杆95将沿箭头117所示方向移动，直到锁定件115从凹部100移到斜面116上锁定件115嵌入管状柄部45的位置为止。这一距离称之为锁定行程。在斜面116上的锁定件115嵌入管状柄部45的准确位置与制造公差有关。正是由于这一原因，上述锁定距离称为平均锁定行程。
在图6和图7中再次显示了在未锁定位置和锁定位置上的该装置的侧剖图。在未锁定位置(图6)，凸轮面170与锁杆95上的凸轮从动面185接触。在此位置，锁定件115(点划线示出)位于锁杆95上的凹部100内。为清晰起见，在该视图中已略去刀夹承接件65(图5)。由图6可见，凸轮柱160的厚度亦即直径等于或略小于锁杆95上的凸轮从动面185与环195上的凸轮从动面197之间的距离。为了提供这一间隙，环195靠在锁杆95上的凸缘240(未示出)上。
然而，在锁定位置(图7)上，锁定件115(点划线示出)移到斜面116上，直到与刀夹柄部(未示出)接触为止。为清楚起见，在此图中已略去刀夹承接件65和刀夹10。此时，凸轮150的进一步转动会使环195沿锁杆95移动而压缩弹簧200，从而接着缩回锁杆95。
从图6和图7应注意两个显著特征。图6示出凸轮面170是在凸轮柱160的中部凸轮面170a上接触锁杆上凸轮从动面185的，这时为未锁紧位置。图7示出的凸轮面170是在其上部和下部170b、170c上接触环195的凸轮从动面197的，这是因为环195如图5所示有一个孔235。这一点是重要的，原因有二：
第一，在凸轮面170和凸轮从动面185和197之间的对称接触，使锁杆95由于作用在锁杆95或环195上的非对称力而导致在刀夹基座75中塞住的可能性减至最小。例如，如果凸轮柱160仅在凸轮面170的上部接触环195，则环195往往会结合在刀夹基座75内，从而使环195难于纵向位移。
第二，使用凸轮面170的分开的纵向部分用于松开和锁定锁杆。如图6所示，凸轮面170的中部170a与锁杆95上的凸轮从动面195相接触，而凸轮面170的上部170b和下部170c则与环195相接触。用这种方法，分配凸轮柱160与从动面185和197之间的磨损面，使磨损减至最小。如下面将要讨论的，环195与锁杆95在凸轮柱160上的接触在不同的径向位置处也会出现。
再简要地参见图1和图2，图中以点划线示出可转动的凸轮150和凸轮柱160。在图8中也示出了它们的位置；但是，为了说明起见，减小了凸轮柱直径。关于凸轮位置，作为基准，在凸轮柱160距离刀夹10(未示出)最远时的凸轮150转动位置标记为0°，同时，正向转动为逆时针转动。
由图8和图1可以看出，在未锁定位置，凸轮135定位在约135°角的位置上。虽然将凸轮转至180°角的位置显然是可能的，但为了减小凸轮在锁定和未锁定位置之间的转动范围，有意地将凸轮的转动限制为小于180°。当刀夹基座75在一封闭空间内且用来使凸轮转动的诸如板手的工具有一有限的活动范围时，希望凸轮的转动小于180°。利用一止动螺钉260(图5)把凸轮150限制在上述转动范围，止动螺钉260旋在刀夹基座75上的孔265内，并嵌入环绕凸轮150的凹槽270内，此凹槽270呈弧形并相应于所希望的凸轮150转动延伸约135°。
从图8中(B)和图1所示的未锁定位置转动到图8中(A)和图2所示的锁定位置，当凸轮150由未锁定位置顺时针转动时，锁杆95沿箭头117的方向移动。当刀夹10在孔70内时，锁定件115由凹部100向外移动，锁定件115嵌入刀夹10上的面朝前方的凹面60。此时，锁杆95的纵向移动是受限制的。但是，可转动凸轮150的继续顺时针方向转动，导致凸轮面170推动195紧靠弹簧200，从而压挤弹簧200并增加向后的力，将锁杆95拉入锁定位置。
当可转动凸轮150转至0°时，弹簧200的位移最大。但是，为了使可转动的凸轮150处于使由弹力使凸轮150突然返回到未锁定位置的可能性减至最小的位置，凸轮150过转至-5°位置，并且由止动螺钉260(图5)和凸轮150凹槽270限制凸轮的转动。虽然这一过转动损失一些作用在锁杆95上的弹力，但这可以提供可靠的锁定性能，因而这种力的损失是合理的。
图8以及图1和图2也说明凸轮从锁定位置至未锁定位置的转动小于180°。当凸轮150从锁定位置逆时针转动时，凸轮柱160朝刀夹10方向运动，并随着环195朝锁杆凸缘240方向的移动，允许弹簧200伸展。当环195接触凸缘240时，凸轮的进一步转动引起凸轮柱160与锁杆95的凸轮从动面180接触。随后，锁杆95沿箭头119的方向推进，直到锁杆前端97与刀夹10的碰撞区120接触为止。这时，凸轮的进一步转动导致一强制动作，撞击刀夹10，使之离开基座75。装置的设计使可获得上述强制动作的转动范围约为45°。
如前所述，沿凸轮柱160的接触是对称的，并且对锁杆的未锁定位置和锁定位置出现在不同的长度上。
图1和图2中所示的设计还包括另一特征。即使凸轮柱的接触出现在沿凸轮柱的相同长度上，也要限制凸轮的转动，以便接触该柱的不同径向部分，推动锁杆至锁定和未锁定位置。如图8中示例说明的，凸轮柱160接触环，就沿粗实线所示弧段272缩回锁杆。凸轮柱160接触锁杆，则粗实线所示的弧段274松开锁杆。因为这些表面位于凸轮柱160的不同径向位置上，所以将在凸轮柱160上的磨损减至最小。
当刀夹10定位于孔内时，如图8例示出的凸轮150的顺时针转动提供凸轮柱160的运动，而凸轮柱160的运动移动环，并将力传递到锁杆上。当环压挤弹簧时，该力也传递到锁杆上。为了实现适当地锁定锁杆，产生1000磅以上的弹力是不难得到的。当锁杆在未锁定位置和锁定位置间移动时，通过凸轮以扭矩的形式传递该力。通常，使用手动工具如一扳手来转动可转动的凸轮，并将所产生的高弹力通过凸轮以大扭矩的形式传递到扳手。结果，当锁杆在锁定和未锁定位置间移动时，存在一个凸轮的不需要的倒转作用。
图9所示为凸轮从与0°相对应的锁杆锁定位置(A)转动至与135°相对应的未锁定位置(B)时凸轮柱和弹簧的位移。曲线280反映当凸轮从锁定位置转到来锁定位置时，接近与环195接触的凸轮柱160的位移。如上所述，凸轮150的锁定位置实际是在-5°位置；然而，为了讨论方便起见，在图9中没有示出。从图9所示曲线280可见看出，随着凸轮转动至未锁定位置，斜度逐渐变大。该同一曲线也示出弹簧位移的图形，直到环195接触锁杆凸缘240为止，该接触出现在约40°凸轮转角时。这是锁杆95处于图1和图2所示位置之间的位置。此时，当凸轮进一步转动时，弹簧不再减压，但锁杆仍沿箭头119的方向移动，松脱刀夹10。然而，在这一期间，凸轮转动影响弹簧的位移，有一个明显的力作用在产生高扭矩的凸轮柱上。对于典型的弹簧设置来说，当压缩力超过1000磅时，由凸轮传递的锁定和松脱锁杆95所需要的力和有关扭矩对上述倒转的重要性来说，就变得有意义并值得重视。
减小上述倒转作用的结构是合乎需要的，而且是本发明第二实施例的要点。通过改变凸轮柱的形状，使之不同于圆柱形，就可以在全部运动范围内改变弹簧的位移。再参见图1所示的结构，如果刀夹10没有位于孔70内，则当圆柱形凸轮150从未锁定位置转到锁定位置时，由锁杆75、环195、弹簧200和端帽245组成的整个组件，当它们利用凸轮柱移动时，一起移动。在这种结构情况下，在环195和锁杆95之间没有相对位移。恰恰是在锁杆95受到刀夹10的约束时，凸轮150的运动才作用于环195上并压缩弹簧200。正是这一运动产生了图9中所见的曲线280。
业已发现，通过改变凸轮柱的外形，可以有利地影响弹簧的位移，一方面扩大转动的范围，在此转动的范围内弹簧减压(或加压)，另一方面，引起作用于凸轮柱上的摩擦，从而减小使用单纯是圆柱形的柱所产生的倒转力。通过沿凸轮柱的长度采用偏心的凸起部，直接作用使凸轮转动的弹簧位移可以减至最小。具体地说，凸轮柱可以影响弹簧减压(或加压)以便减小作用于凸轮上的扭矩。此外，可以分配弹簧的位移，以便在凸轮转动的整个较大范围内实现弹簧的减压(或加压)，从而减小在短暂转动内传递很大的力，而有利于在更大的转动范围内传递较小的力。另外，通过扩大凸轮的转动范围使弹簧减压(或加压)，力被分配到处于出现较小力矩臂的凸轮柱的转动位置的凸轮柱上，从而进一步减小了扭矩。
图10示出的凸轮150上的凸轮柱160具有三个不同的部分161、162和163。部分161和162在外形上与上面讨论的凸轮柱形状相同，但是部分163包括附加的凸起部290。图11示出的凸轮150上的凸轮柱160具有一单一部分164，此单一部分164的外形与图10中部分163的外形相同。图12所示为通过图10中部分163或图11中部分164的凸轮柱160的横截面图。设凸轮柱部分161和162的半径为r1，部分163包括半径为r2的附加凸起部，半径为r2的凸起部表面与半径为r1的圆柱表面之间平滑过渡，从而形成一连续的表面。与凸轮柱160的中心线165和凸轮150的中心线155相交的直线167作为基准线，距半径r1的最大偏差出现在距基线约65°角的位置，这是大约在转动凸轮行程的中间位置。半径r2的大小约等于锁定件115从斜面116的底部移到斜面116上锁定件接合管状柄部所在位置所走的距离。这一距离称之为平均锁定行程。
再参见图1，在刀夹10没就位情况下，凸轮150的转动会移动锁杆95、环195、弹簧200和端帽245，而作为一整体，在这些零件之间没有相对运动。此外，圆柱形凸轮柱160会在锁杆95上的凸轮从动面185和环195上的凸动从动面197之间，在锁杆孔180内转动。改型的凸轮将产生不同的结果。具体地说，如图14至16所示及下面详细的解释，改型的凸轮150在锁杆95上的凸轮从动面185和环195上的凸轮从动面197之间将起到一个楔形物的作用，从而在转动时将两部分分开。即使锁杆95没有定位在孔70中，凸轮150的转动也会把弹簧压到r2和r1之差的最大量。
图12示出与图8中(A)相对应的处于锁定位置的凸轮。图13示出与图8中(B)相对应的处于未锁定位置的凸轮。此外，现在除了凸轮150的凸轮柱160类似于图10或图11所示的凸轮柱外，图14和图15示出的刀夹基座75和刀夹10与前面讨论过并示于图1和图2的刀夹基座75和刀夹10相同。在凸轮150从锁定位置至未锁定位置的转动中，环195类似于前面所述的方式随凸轮柱160的第一部分161的第二部分162(或凸轮柱164)从动。然而，在引入凸起部290后，当锁杆95从锁定位置移到未锁定位置时，尽管这一转动的总效果是让弹簧减压，从而有助于生成一倒转力，但是，凸起部290将作用在锁杆95上的凸轮从动面185上，从而稍稍地分离锁杆凸缘240和环195。这又将压挤弹簧，使锁杆95和环195各自的凸轮从动面185和197夹住凸轮柱160。图9中所示曲线282表示由锁杆和环之间的相对运动而导致的弹簧的位移。在凸轮转动的中间位置约65°角处，弹簧的位移达最大值。
使用数值来表示本发明，在锁杆95和环195之间的最大位移出现在凸轮转动的约65°转角处，而且其值约为0.05英寸，如曲线282所示。0.05英寸这个值相应于平均锁定力所需要的最大弹簧位移。从曲线282可见，使用图1至图8所讨论的圆形凸轮，0.05英寸的弹簧位移出现在大于约40°的转动位置上。在如图10和11所示的改型的凸起部结构情形下，按曲线280的弹簧的变形，只允许直到凸轮的凸起部干涉如曲线282所示的这种变形为止。
为了说明问题起见，曲线280已经叠加在曲线282上，表示带有改型凸起部的实际弹簧变形量。由相交的曲线280和282的上段表示实际的弹簧变形量。由于凸起部使弹簧变形数值出现在70°至135°之间，这是大于60°的范围，与此相比，没有凸起部的凸轮的结构，整个变形出现在0°到40°之间，在40°的范围内。
图14表示的带有改型凸起部的凸轮已在刀夹在座75内就位。可以看出凸起部290在靠近锁杆95上的凸轮从动面185的位置上。随着凸轮150顺时针转动至锁定位置，凸起部将起到一个楔形物的作用，靠在锁杆上的凸轮从动面上，从而把弹簧的压力增加到大于转动开始时原凸轮外形引起的压力，但同时起到引起阻碍转动的摩擦的作用。在图16中所示的中间位置说明了这一点。
进一步的转动使凸起部290行进到与锁杆95的凸轮从动面185脱离接触的位置，直至只有圆形凸轮部分(图10中的161、162或图11中的164)与从动面185相接触。处于锁定位置的凸轮150示于图15。
如果中间部分163保持为圆柱形的形状而上、下部分161和162各有一个类似于凸起部290的凸起部，则在凸轮柱160中间部分163上的偏心凸起部290所产生的效果是完全一样的。只要弹簧减压(或加压)分布在一个比图1至8所示圆形凸轮结构所产生的更大的转动范围上，就可以产生所需要的效果。
最后，应当明白，凸起部290的定向可以转换180°，以便与环195接触，与锁杆95相对。但是，从图10中可以看出，在这种情况下，必须交换部分161、162与凸起部分163的位置。
已经描述的凸轮机构通常把往复移动传给快换刀夹的锁杆，以便将刀夹固定在刀夹基座上，或使刀夹从刀夹基座上松脱。
本发明装置的上述详细叙述的实施例可以进行各种改型，而不脱离本发明的范围。

Claims (27)

1.一种用于可松脱地夹持管状刀夹柄部(45)的装置，它包括：
一个基座(75)，它具有面朝前方的表面(67)和与面朝前方的表面(67)相交的孔(70)，该孔(70)用于接纳刀夹柄部(45)；一个锁杆(95)，它具有一个前端(97)和一个后端，此锁杆(95)在基座(75)内可前后往复运动，用于将在孔(70)中的刀夹柄部(45)拉到锁定位置以及用于从孔(70)中把刀夹柄部(45)松脱至未锁定位置；
其特征在于，它还包括：
一个安装于基座(75)上的可转动的凸轮(150)，该凸轮(150)可作用在锁杆(95)上，以提供前后往复运动，其中，凸轮(150)具有一个偏心凸轮柱(160)，此偏心凸轮柱(160)具有一纵轴线(165)及相关的长度，此凸轮柱(160)具有一个可用作向后动锁杆(95)至锁定位置的第一凸轮部分(161)和一个可用作形闭合地使锁杆(95)向前移至未锁定位置的第二凸轮部分(163)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：凸轮柱(160)的第一凸轮部分(161)与凸轮柱(160)的第二凸轮部分(163)处于不同的径向位置。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，它还包括用于有弹性地推动锁杆(95)至锁定位置的机构(200)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：用于有弹性地推动锁杆(95)的机构(200)是一个位于凸轮(160)和锁杆(95)后端之间的弹簧(200)。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，它还包括一个环(195)，此环(195)具有一个第一凸轮从动面(197)并可滑动地位于锁杆(95)上且处在凸轮(150)和弹簧(200)之间，结果，凸轮(150)转动至锁定位置使第一凸轮部分(161)与环(195)上的第一凸轮从动面(197)接触而使其向后移动，从而压挤弹簧(200)，而弹簧(200)又向后推动锁杆(95)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：一个孔(180)延伸穿过锁杆(95)，凸轮柱(160)则延伸穿过该孔(180)，使得第二凸轮部分(163)与位于此孔壁前部的一个第二凸轮从动面(185)接触，向前推动锁杆(95)。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于：沿凸轮柱(160)的长度方向，第一凸轮部分(161，162)对称地接触第一凸轮从动面(197)。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，它还包括用于有弹性地推动锁杆(95)至锁定位置的机构(200)。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：用于有弹性地推动锁杆(95)的机构(200)是一个位于凸轮(160)和锁杆(95)后端之间的弹簧(200)，用于推动锁杆(95)至锁定位置。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，它还包括一个环(195)，此环(195)具有一个第一凸轮从动面(197)并可滑动地位于锁杆(95)上且处在凸轮(150)和弹簧(200)之间，结果，凸轮(150)转动至锁定位置使第一凸轮部分(160)与环(195)上的第一凸轮从动面(197)接触而使其向后移动，从而压挤弹簧(200)，而弹簧(200)又向后推动锁杆(95)。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于：一个孔(180)延伸穿过锁杆(95)，凸轮柱(160)则延伸穿过该孔(180)，使得第二凸轮部分(163)与位于此孔壁前部的一个第二凸轮从动面(185)接触，向前推动锁杆(95)。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于：凸轮柱(160)的第一凸轮部分(161，162)与凸轮柱(160)的第二凸轮部分(163)沿凸轮柱(160)处在不同的纵向位置。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，它还包括用于有弹性地推动锁杆(95)至锁定位置的机构(200)。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，用于有弹性地推动锁杆(95)的机构(200)是一个位于凸轮(160)和锁杆(95)后端之间的弹簧(200)，用于推动锁杆(95)至锁定位置。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，它还包括一个环(195)，此环(195)具有一个第一凸轮从动面(197)并可滑动地位于锁杆(95)上且处在凸轮(150)和弹簧(200)之间，结果，凸轮(150)转动至锁定位置使第一凸轮部分(160)与环(195)上的第一凸轮从动面(197)接触而使其向后移动，从而压挤弹簧(200)，而弹簧(200)又向后推动锁杆(95)。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于：一个孔(180)延伸穿过锁杆(95)，凸轮柱(160)则延伸穿过该孔(180)，使得第二凸轮部分(163)与位于此孔壁前部的一个第二凸轮从动面(185)接触，向前推动锁杆(95)。
17.如权利要求12所述的装置，其特征在于：沿凸轮柱(160)的长度方向，第一凸轮部分(161，162)对称地接触第一凸轮从动面(197)。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，它还包括用于有弹性地推动锁杆(95)至锁定位置的机构(200)。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于：用于有弹性地推动锁杆(95)的机构(200)是一个位于凸轮(160)和锁杆(95)后端的弹簧(200)，用于推动锁杆(95)至锁定位置。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，它还包括一个环，此环(195)具有一个第一凸轮从动面(197)并可滑动地位于锁杆(95)上且处在凸轮(150)和弹簧(200)之间，结果，凸轮(150)转动至锁定位置使第一凸轮部分(160)与环(195)上的第一凸轮从动面(197)接触而使其向后移动，从而压挤弹簧(200)，而弹簧(200)又向后推动锁杆(95)。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于：一个孔(180)延伸穿过锁杆(95)，凸轮柱(160)则延伸穿过该孔(80)，使得第二凸轮部分(163)与位于此孔壁前部的一个第二凸轮从动面(185)接触，向前推动锁杆(95)。
22.一种用于可松脱地夹持管状刀夹柄部(45)的装置，它包括：
一个基座(75)，它具有面朝前方的表面(67)和与面朝前方的表面(67)相交并向后延伸的孔(70)，该孔(70)用于接纳刀夹柄部(45)；
一个锁杆(95)，它具有一个前端(97)和一个后端，此锁杆(95)在基座(75)内可前后往复移动，用于将在孔(70)中的刀夹柄部(45)拉到锁定位置以及用于从孔(70)中把刀夹柄部(45)松脱至未锁定位置；
其特征在于，它还包括：
a)一个安装于基座(75)上的可转动的凸轮(150)，该凸轮(150)可作用在锁杆(95)上，以提供前后往复运动，其中，凸轮(150)具有一个偏心凸轮柱(160)，此偏心凸轮柱(160)具有一纵轴线(165)及相关的长度，凸轮(150)还有一偏心部分(163)，此凸轮柱(160)具有一个可用作向后推动锁杆(95)至锁定位置的第一凸轮部分(161)和一个可用作形闭合地使锁杆(95)向前移至未锁定位置的第二凸轮部分(163)，和
b)使锁杆(95)从未锁定位置至锁定位置往复移动的凸轮(95)转动小于180°角。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于：在锁定和未锁定位置之间的凸轮(150)转动小于145°角。
24.如权利要求22所述的装置，其特征在于：形闭合地使刀夹(10)移至未锁定位置的凸轮(150)转动小于50°角。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，它还包括：一个弹簧(200)，位于凸轮(150)和锁杆(95)后端之间，用于使锁杆(95)移至锁定位置；一个环(195)，此环(195)具有一个第一凸轮从动面(197)并可滑动地位于锁杆(95)上且处在凸轮(150)和锁杆(95)后端之间，并将弹簧(200)夹在凸轮(150)和锁杆(95)后端之间，结果，凸轮(150)转动至锁定位置使第一凸轮部分(161)与第一凸轮从动面(197)接触而使其向后移动，从而压挤弹簧(200)，而弹簧(200)又向后推动锁杆(95)。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于：可转动的凸轮(150)此外还包括一个周边限位凹槽(270)，一个止动螺钉(260)穿过基座(75)可滑动地嵌入上述凹槽(270)内，从而在一有限范围内允许凸轮(150)的转动。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于：凸轮(150)的转动范围超出在完全锁定位置状态下最大的弹簧(200)加压的范围，从而使凸轮(150)停止在一受约束的位置。
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