CN2095969U - 丝母升降自动开合式螺杆机构 - Google Patents

Abstract

实用新型属于一种新型丝母快速自动开合式螺 杆机构，由半螺母、螺杆、支承座、升降操作机构、升降 导轨、锁定机构组成。半螺母在升降操作机构作用 下，沿升降导轨相对于丝杆作上下升降运动、以实现 内、外螺纹的快速分离和啮合，以达到快速越过空行 程提高工作效率之目的，若加上锁定机构，本实用新 型不但可使丝杆有快进、快退、慢进之功能，而且还能 慢退。本装置因丝杆中心不升降，故安装方便，又因 螺纹三点包容，可承载很大轴向力，故应用广泛。

Description

本实用新型属于一种新型螺杆传动机构。该机构采用半螺母相对于丝杆作上、下升降运动，让螺母对丝杆的螺纹实现快速啮合与分开，以达到快速越过空行程，快速调整距离，以提高工作效率之目的。本实用新型可广泛用于  台虎钳、机床上用的平口钳、机床尾座及机床工作滑台的进给传动系统中。

本申请人曾于1989年4月7日提出过一种名为《新型螺杆传动机构》的发明专利申请，申请号为：89102066.7。在该申请中的第11图提出了一种螺杆的两端轴颈分别在两端固定的轴承座的轴承孔中转动，可沿导柱孔作上下升降运动的半园螺母座在扁心凸轮套和单向棘爪的作用下，实现对丝杆螺纹的啮合和分开。该发明虽简单实用，但只能用在轴向尺寸较短、刚度较大的丝杆上，否则丝杆太长时，就会弯曲变形而不能正常工作。

本实用新型的目的在于克服上述机构的缺点，采用马鞍型轴承座，半园螺母在凸轮套和棘爪的带动下作升降开合运动，这样因马鞍型轴承上的两个支承丝杆的轴承孔离“半螺母”很近，可承受很大径向力，从而提高了丝杆的刚度，所以当丝杆的轴向尺寸很长时，使用本实用新型最合适，并可承受很大轴向力。

本实用新型的技术解决方案是：一种丝母升降自动开合式螺杆机构，螺杆由支承座支承，螺杆上还设有半螺母，半螺母设置在支承座内，半螺母配有升降装置，其

（1）支承座2上有支承臂、支承座体及升降导向件，支承臂上设有支承孔，螺杆5呈动配合状态穿过支承臂上的支承孔，与装在支承臂间的半螺母3和升降装置相配合，

（2）半螺母3包括：具有不大于半周的内螺纹孔、可使半螺母3作升降运动的导向机构，以及传递升降力的升降执行件，

（3）升降装置上有升降执行机构，过载离合机构和升程限位机构。

本发明提供的三点包容自动开合螺杆传动机构具有以下优点：

该机构不仅克服了已有技术的缺点，并且保持了已有技术中的全部优点，同时还具有传动轴向力大、合牙（离牙）速度快、合牙率高、结构简单、操作方便等特点。

下面以台钳为例结合附图，对本发明的各种实施例的构造和工作原理作详细论述。

附图说明：

附图1  为本申请人在发明专利申请号为：89102066.7中第11图提出的一种由马鞍形半丝母座升降开合式螺杆传动机构

图2  为本实用新型的第一实施例的新型螺杆传动机构丝母下降其内外螺纹牙齿间处于分离状态时的主视图。

图3  为图2中的A－A线剖面图。

图4  为图2中的BB－CC线剖面图。

图5  为图2中的D－D线剖面图。

图6  为本实用新型的第一实施例的新型螺杆传动机构丝母上升，其内外螺纹处于啮合状态时的主视图。

图7  为图6中的A′－A′线剖面图。

图8  为图6中的B′B′－C′C′线剖面图。

图9  为：图8的关于限制凸轮套转角的另一种实施方案

图10为：在图8的基础上，增加顶杆“锁定机构”，使丝杆可慢进慢退的第二实施例图。

图2中为本实用新型的第一实施例，包括：活动台钳体1、固定台钳体13、支承座2、半螺母3、凸轮套4、丝杆5、棘爪6、弹簧7、挡销12。

其中活动钳体1可沿固定钳体13的导轨前后滑动。

支承座2为马鞍形，其两鞍臂上的轴承孔9和20与丝杆外园滑动配合，其左鞍臂上有让半螺母升降运动用的阳导轨32.35（或设计成阴导轨槽，也可以用导键和键槽及其他形式的导向装置），其底座上有定位平面15和与固定（或活动）钳体连接的平面60，以及紧固的螺钉孔19，当然与钳体连结的平面也可以是支承座2的61平面

半螺母3的中心孔截面为长腰孔形，其腰形孔的上（或下）半园，为直径比丝杆粗的光半园孔24，其下（或上）半园为可以与丝杆外螺纹啮合的但仅有半园周的内螺纹16，（最好是锯齿螺纹），该母的左端头有两个作升降运动的阴导轨槽34.33（也可以设计成阳导轨面）与轴承座上的阳导轨面32.35滑动配合，该母的外表面有两个与凸轮套内侧凸轮曲面22和25配合的上下两个尖角23.27（实际是制成有一个小r的园弧面或装一个滚轮来代替尖角）。过载离合器式“升降机构”，它由凸轮套4、棘爪6、环形拉簧7挡销12组成，其中凸轮套4右端的内孔10与丝杆5的外园滑动配合，左端的内孔分别是由22和25这两段对称的内弧面凸轮曲面组成的内孔式凸轮，对应地与半螺母的两个尖角23和27相啮合，当凸轮套M向转动时内凸轮弧曲面25通过27尖角带动半螺母3上升，与丝杆螺纹啮合，相反N向转动则内凸轮曲面22通过尖角23，把半螺母3下压降落，与丝杆螺纹分离，必要时，也可去掉凸轮套4的上半部分的凸轮曲面22，而用弹簧来代替这曲面22的作用，把半螺母3下压降落下去。同样，要使半丝母升降，其方法也可以在图6中的半螺母3的端面55上和凸轮套4的端面56上，采用端面凸轮的型式或端面凸轮曲线槽和导销的型式来代替凸轮套4的下凸轮曲面25，这些都是等效机构。该凸轮套4的外园26与内孔10同心，并始终与支承座的定位平面15接触，该套的右端有与棘爪6外园滑动配合的内孔8，还有一个（或数个）弹簧槽沟14，槽内放环形拉簧7，将棘爪的下端紧紧压向丝杆，组成了过载离合装置，该装置还有其他多种型式如：棘爪可以是双向倒角的，也可以用钢球、导柱等过载就打滑的元件来代替图中的单向棘爪6，同样其过载弹簧装置除图中的园柱拉簧7的型式之外，还可用单根弹簧圈或者其他的片簧或园柱压簧。也可以用常规的一对端面上设计有过载就打滑的牙嵌式离合器和摩擦盘式或摩擦块式或锥度摩擦滑套式的过载就打滑的离合器装置。该凸轮套4的右端面上开有一个限制该套转动角度大小的弧形槽11，用支承座上的挡销12与该槽的两端头30、36相碰来限位，也可在凸轮套4右侧端面上开一个扇形槽来代替弧形槽11，也可在凸轮套4的外园周上开一个周向槽来代替端面弧形槽11，也可以把挡销12′（一个或两个）按装在凸轮套4的外园上如图9中的12所示，直接用轴承座两侧的限位平面38、39来限定凸轮套4的转角，当然还有很多其他各种显而易见的限位方法均不脱离本实用新型范围。

丝杆5的外园上开有一个或多个轴向浅槽28，以增加棘爪6带动凸轮4的驱动摩擦力矩。当然也可以在丝杆外园上不开槽，但此时在棘爪6与丝杆外园接触的端面上，要采用特殊措施，以减少丝杆的牙尖在轴向推拉运动时对它们的阻力，如加大棘爪或摩擦块端头摩擦面的尺寸（至少大于2个螺纹的螺矩）并加工出轴向运动的引导倒角等。因半丝母3夹在两轴承孔的两侧面中间，丝杠穿过中心并被轴承孔定位，所以当内外螺纹啮合后，其两个轴承孔20、9与夹在它们中间的半周内螺纹16就形成了三点包容，径向力平衡式可承载很大轴向力的新型螺母快速开合式螺旋运动副。

工作过程：以棘爪6是单向棘爪为例。当要松开工件，需快速推拉活动钳体1时，操作手柄21，使丝杆5左旋（N方向），（见图2、3、4）棘爪销6在拉簧7的作用下落入丝杠5的轴向小槽28中，通过槽28的侧面推动棘爪6的垂直面29，带动凸轮套4左转、于是在内孔凸轮曲面22和半螺母3的上尖角23的作用下，使半丝母3下降，直到挡销12与弧形槽11的左端头30相碰，此时半螺母内螺纹中心线从最高位置01－01，下降到最低位置02－02，从而使内螺纹16与丝杆外螺纹完全分开，使丝杠5和活动钳体1处于可用手任意推或拉的状态，以达到快速越过空行程、快速调整钳口开度尺寸的目的。

相反，当要夹紧工件时，使丝杆5右旋（M方向），（见图6和图7），通过丝杆5的小槽28的侧面推动棘爪6的斜面37，带动凸轮套4也一同右转，直到挡销12与弧形槽11的右端头36相碰、则凸轮套4停止转动，此时半螺母3在它的下尖角27和凸轮套4的凸轮曲面25的作用下而升高，它的内螺纹中心线从最低的02－02位置，上升到最高位置01－01，并与丝杠5的中心线重合，从而使它的半周内螺纹16与丝杠外螺纹完全啮合，这时仍继续沿M向转动丝杠5，当丝杆槽28的侧面作用在棘爪侧面37上的沿棘爪轴向的分力大于拉簧7所产生的压力时，其棘爪的爪端就从丝杆小槽28中滑出，而让丝杆5继续沿M向转动，假如螺纹为右旋，螺母固定则丝杆就带着活动钳体沿K向移动，直到钳口夹紧工件为止。

图10为本实用新型第二实施例，即在第一实施例的基础上增加一套“锁定机构”，同时将棘爪6，改为双向倒角的棘爪，，则就使丝杆增加了慢退之功能，从而使丝杆5具有既能快进、快退，又能慢进慢退功能的新型螺杆机构。该锁定机构由：顶杆46、压簧45、锥头螺钉47和凸轮导套4上的定位平面41组成。顶杆46装在支承座的两个导孔52和51中，它的下锥体50在锥头螺钉47的锥面49的作用下，作上、下升降运动，它向上运动时，它上顶端面可顶住凸轮套4的定位平面41，其小压簧45此时被压缩。当锥头螺钉47，向左拧出时，则它的右端锥体49也向左移动，顶杆的斜面50在压簧45的压力作用下跟着下降，它的上顶面42也向下运动，直到远离凸轮导套4的外园26之外，而不妨碍凸轮导套4的转动。关于丝杆的慢退功能实施动作过程如下：

首先丝杆右转（M向），凸轮套4在双向棘爪的带动下也右转，直到限位槽的右端面36碰到挡销11，（如图10所示的位置），而半螺母3的内螺纹16正好与丝杆处于啮合状态，（如图7所示），此时，用手拧入锥头螺钉47，它的锥体49向右移动，推动顶杆46向上运动，直到顶杆上端顶42顶住凸轮套4的限位平面41为止，这时，凸轮套4在挡销12和顶杆46的限制下，正向、反向都不能转动，而被锁定，这也实现了不管丝杆正转或反转，其半螺母与丝杆总是处在正常啮合状态，完全与普通的螺杆传动一样，具备了丝杆正转就“慢进”，反转就“慢退”的功能。

反之，当要恢复丝杆有快进、快退和慢进功能时，只需要用手把锥头螺钉47拧出，让顶杆46下降，允许凸轮套4左、右转动即可。

关于在本新型的第一实施例的基础上，要想使丝杆有“慢退”之功能的方法，除上述第二实施例所述，用那“锁定机构”来锁定凸轮套4之外，也可以用该“锁定机构”直接锁定半螺母，这时只需将顶杆的上端面42顶住半螺母的某一部分即可。另外，就锁定机构本身而言，其结构和操作方法也是很多的，也可以远距离操作或遥控，所以，就顶杆的升降机构可以用液动和气动式的油缸、气缸，或用电磁铁操作和控制等均属本实用新型范畴。

本新型还有下列一些局部改进的实施例：（1）当本实用新型应用在轴向力较小的传动中，则图2中的轴承座2可以只保留带有轴承孔20的左臂，去掉右臂及轴承孔9，（2）在支承座2的轴承孔内，可装材质较硬的导套，（3）图2中的固定钳体13，可以和活动钳体1互换，即丝杆5可装在固体钳体13上，而轴承座2装在活动钳体1上，以作往复运动。

本发明提供的丝母升降自动开合螺杆传动机构具有以下优点：

（1）因为半螺母处在支承座内，合牙后形成三点包容的啮合状态，使其形成的径向力（内力）在支承座体内得到彻底平衡，所以工作可靠，可传动很大的轴向力，与传统的整体螺母对比，无论在螺纹啮合传动方式上和强度上以及承载能力上都等效；

（2）因为半螺母的升降过程采用了自动升降装置，实现了螺杆和螺母螺纹间的开、合动作与螺杆转动同步，所以合牙（或离牙）速度极快，经实验，仅需0.3－0.5秒即可。

（3）因在升降装置中的过载离合机构对升降执行机构所施加的驱动力矩采用了间歇加力形式（如棘爪式或导柱式或钢球式），这样在合牙过程中，当发生顶牙现象时，便产生零力矩状态即产生短时卸载，创造了合牙条件，所以合牙率高达百分之百。

（4）又因具有过载离合机构，升降装置在完成任务后，在升降限位装置作用下就发生过载，於是过载离合机构就打滑，而不妨碍丝杠继续转动，所以能在螺杆全行程范围内实现传动。

（5）因丝杆中心不产生上下位移，属定心转动形式，所以能与传统的整体螺母互换，用途广泛。

（6）构造极其简单，除螺杆、螺母之外，仅增加了3－4个小零件，成本底廉、制造容易。

（7）操作方便，仅用一个手柄操作，保持了传统的操作习惯，容易为消费者接受。

Claims (3)

1、一种丝母升降自动开合式螺杆传动机构，含有螺杆部件，其特征是螺杆由支承座支承，螺杆上还设有半螺母，半螺母设置在支承座内，半螺母配有升降装置，其

(1)支承座2上有支承臂、支承座体及升降导向件，支承臂上设有支承孔，螺杆5呈动配合状态穿过支承臂上的支承孔，与装在支承臂间的半螺母3和升降装置相配合，

(2)半螺母3包括：具有不大于半周的内螺纹孔、可使半螺母3作升降运动的导向机构，以及传递升降力的升降执行件，

(3)升降装置上有升降执行机构，过载离合机构和升程限位机构。

2、如权利要求1所述的丝母升降自动开合式螺杆传动机构，其特征是：

1）半螺母3上有上下升降运动的导轨槽33、34，该槽与轴承座2上的导轨面32、35滑动配合，该母的外表面有两个与凸轮套内侧凸轮曲面22和25配合的上下两个尖角23，27，或凸轮套4左端内侧只设下升降曲面25，半螺母3只设下尖角27，在半螺母3上部再设置压簧，並在凸轮套4右侧端面上开一个弧形槽或扇形槽（或外园周上开周向槽）11与挡销12相配合；

2）轴承座2上开有两个支承丝杆轴承的孔9，20、该座的固定臂为马鞍形，其左鞍臂上有让半螺母3作升降运动的导轨32、35，其底座上有定位平面15和限定凸轮套4转角的限位平面38、39（或挡销12）；

3）在轴承座两臂中间装有一个过载离合器式的升降机构，它由凸轮套4、棘爪6、环形拉簧7、挡销12组成，其中凸轮套4右端的内孔10与丝杆5的外园滑动配合，左端的内孔分别是由22和25这两段对称的内弧面凸轮曲面组成的内孔式凸轮，对应地与半螺母3的两个尖角23和27相啮合，或半螺母3的端面55上和凸轮套4端面56上设有互相配合的端面凸轮，或设有端面凸轮曲线槽和导销运动副，两者相配合。

3、如权利要求1、2所述的丝母升降自动开合式螺杆机构，其特征在于有一套由顶杆46、压簧45、锥头螺钉47和凸轮套4上的定位平面组成，顶杆46装在轴承座的两个导孔52和51中，其中锥体、50与锥头螺钉47的锥面49相接，其顶端面顶住凸轮套4的定位平面41（或半螺母3上的定位平面）。

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