TWI511844B - 快速夾緊裝置 - Google Patents

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TWI511844B TW102115670A TW102115670A TWI511844B TW I511844 B TWI511844 B TW I511844B TW 102115670 A TW102115670 A TW 102115670A TW 102115670 A TW102115670 A TW 102115670A TW I511844 B TWI511844 B TW I511844B
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Description

快速夾緊裝置
本發明係有關於一種快速夾緊裝置其具體技術在於使用兩組左右螺旋角相反的螺紋組，此兩組左右相反的螺旋組座落於兩處，一組在嚙合螺紋組上，另一組在加壓螺紋組上；如此以互為相反的螺旋角而形成一互為抵觸的角度以決定釋放壓力的先後次序。此一特色使在夾緊工作件後於鬆開工作件時，在大壓力下能避免反彈造成噪音及品質上的問題。
本發明的另一特色為使用一徑向阻擋裝置使套筒在軸向運動時不至於在迴旋時因軸向旋至下死點而造成螺紋自鎖。此技術可以方便在下一個工作時手柄的起動可避免螺紋自鎖而易於起動。
在上個世紀初U.S.Pat.No.947,619授予Orr於Jan.25,1910，已經有多平面的發明以作為快速前進後的嚙合基本面的觀念，此一觀念一直被延用到至今。其中最特別的也很重要的是發佈於U.S.Pat.No.2,372,727頒給Manning於April 13,1945，用了方型孔及螺桿的方案。此方案使用一套筒2於Fig.1及Fig.3上，也是使用了一個多平面的觀念於快速前進後，再以外螺紋套筒作為旋轉前進壓迫工作件已作為夾緊裝置。此方法的缺點在於在大鎖緊力時此多平面的面積小且又太接近軸心以致於無法建立足够的摩擦以形成力矩，故在回轉鬆開工件時必定會先滑出而產生 瞬間反彈而造成噪音及品質上的缺陷。此方型孔及推桿的方式還是被延用但作了其它與本發明無關的改進即是後來U.S.Pat.No.6,296,241頒佈给Harrison在Oct.2,2001及U.S.Pat.No.6,726,193發給Yets於Apr.27,2004及其後又授予U.S.Pat.No.6,938,891於Sep.6,2005但都是使用多平面作為快速前進後的止塊的原理但都無有避免滑出此多平面與瞬間釋壓反彈。
最近的一次發表則是US Application Publication 2010/0244348 A1給與Stephen Castor,Justin Blake Castor,Brandon Castor於September 30,2010的“Adjustable C-clamp”但是卻與上述之U.S.Pat.No.6,296,241頒佈给Harrison,John P.on Oct.2,2001相類似；雖然也作了在Fig.2的locking device 210與Fig.5~8,interior 400上的嚙合改進，但其設計實與本發明無關。
在先前的快速夾緊技術中於軸向運動上尚未有使用徑向阻擋裝置以避免套筒在軸向運動時造成自我鎖緊的發明。
如同上述，此發明雖然有快速移動的功能，但是所欲解決的問題是在於防止其瞬間反彈的特殊設計，以避免造成的噪音及震動等品質上的缺陷。而解決的手段乃是用兩組互相相反方向的螺旋角為螺紋，一組座落於嚙合螺紋組上，及另一組座落於加壓螺紋組上，利用其相反方向的螺旋角形成互為抵觸的角度，以作為止動而產生固位的方法。因為相對於加壓螺紋的 嚙合，反向螺紋在軸向壓力下又是反轉時成為如同爬坡而上故大大增强了其摩擦係數且形成巨大的抗衡力矩。此一力矩迫使夾緊工作件的加壓螺紋必須先轉動釋放壓力。故嚙合螺紋的反方向的螺旋角的功效是很明顯的就是它不會先轉動故也不會有瞬間壓力釋放而造成噪音及震動等種種品質上的瑕疵。
此發明的另一設計為使套筒在軸向運動時，避免因軸向旋至下死點而自我鎖緊，本發明使用一徑向阻擋裝置使套筒不至於有軸向的自我鎖緊，此技術可以方便在下一個工作時的手柄起動因避免了螺紋自鎖而易於起動。
10‧‧‧手柄
11‧‧‧活動鉗口
12‧‧‧軸擋塊
13‧‧‧鉗體
14‧‧‧卡簧
15‧‧‧雙紋套筒
15a‧‧‧內螺紋套筒
15b‧‧‧外螺紋套筒
16‧‧‧L型螺帽
17‧‧‧防鎖銷
18‧‧‧螺栓
19‧‧‧削面螺桿
20‧‧‧軸底擋片
21‧‧‧螺紋堵
21-Alt‧‧‧內螺紋堵
22‧‧‧工作件
23‧‧‧凸擋
24‧‧‧嚙合螺紋組
24a‧‧‧內嚙合螺紋
24b‧‧‧外嚙合螺紋
25‧‧‧加壓螺紋組
25a‧‧‧內加壓螺紋
25b‧‧‧外加壓螺紋
30‧‧‧螺旋彈簧
31‧‧‧鼻頭圓棒
32‧‧‧手柄套筒
第1圖係本發明代表圖示意以雙紋套筒為例子的剖面示圖
第2圖係雙紋套筒與L形螺帽嚙合的剖面詳細放大圖
第3圖係顯示其加壓螺紋角與第7圖嚙合螺紋角的不同的示意圖
第4圖係顯示雙紋套筒的內套筒及內螺紋堵的左側示圖
第5圖係顯示第4圖內螺紋套筒部件的剖面示圖
第6圖係顯示第2圖的右側示圖
第7圖係削面螺桿兩削面平行時及嚙合螺紋角的示意圖
第8圖係顯示第7圖之左側示圖及螺紋堵位置圖
第9圖係顯示削面螺桿與內螺紋套筒的嚙合圖
第10圖係顯示削面螺桿與內螺紋套筒的未嚙合而平行的示意圖
第11圖係顯示同一發明亦可應用於C型鉗之示意圖
第12圖係顯示同一發明用於不同工作台鉗上的示意圖
第13圖係顯示同一發明用於類似C型鉗之工作台鉗的示意圖
第14圖係顯示於不同角度螺旋角分開於二個區域的示意圖
第15圖係顯示第14圖的右側剖面示圖
下面用實施例來進一步說明本發明，但本發明并不受其限制。
機構說明：本說明是以雙紋套筒為例子以顯示兩組左右相反螺旋角雙紋的作用，隨後會繼續說明此兩組螺旋角分開於兩處時作用的情形。第1圖顯示了整個快速老虎鉗使用了兩組左右螺旋角相反的螺紋組，一組座落於嚙合螺紋組(24)上，及另一組座落於加壓螺紋組(25)上。此兩組相反的螺旋角顯示於第3圖與第7圖中。嚙合螺紋組(24)是由雙紋套筒(15)的內嚙合螺紋(24a)與削面螺桿(19)的外嚙合螺紋(24b)嚙合而稱之；加壓螺紋組(25)則是由雙紋套筒(15)的外加壓螺紋(25b)與L型螺帽(16)的內加壓螺紋(25a)嚙合而稱之；請參照第1圖及其第2圖之放大情形。此兩組左右螺旋角相反的螺紋組以其相反方向的螺旋角形成互為抵觸的角度是此發明的特色，也將在下一段中再度的作詳細說明如何在手柄(10)反轉釋放壓力時，不會造成瞬間釋壓反彈。此範例的雙紋套筒(15)是由內螺紋套筒(15a)與外螺紋套筒(15b)組合而成，如第2圖與4及6圖中所示。內螺紋套筒(15a)的內嚙合螺紋(24a)被切割為兩半，各佔据約90度的弧面，如第4圖所示以180度相向的位置而分開。削面螺 桿(19)被螺紋堵(21)限制只能旋轉約90度可以與內螺紋套筒(15a)嚙合，如第9圖所示，或不與之嚙合，如第10圖所示；此時削面螺桿(19)則可自由穿梭於內螺紋套筒(15a)中，則鉗口可隨之而快速的開合於工作件(22)。防鎖梢(17)則是用來以徑向阻止雙紋套筒(15)的凸擋(23)使之轉動停止。也因雙紋套筒(15)的停轉而削面螺桿(19)還續轉故而脫離與與內螺紋套筒(15a)的嚙合；此作用也將在下一段中說明。
作用說明：如上之說明已大略說明各主要部件的位置及功用。下面則繼續說明其作用。當手柄(10)可以快速推進使活動鉗口(11)如第10圖所示與工作物(22)接觸後，然後即可以開始旋動夾緊。此旋動促使削面螺桿(19)約轉90度與內嚙合螺紋(24a)嚙合並碰到螺紋堵(21)而限制轉動；如第9圖。此時手柄繼續旋轉時削面螺桿(19)則帶動內嚙合螺紋(24a)使雙紋套筒(15)與它成一體轉動，故加壓螺紋組(25)即旋轉前進夾緊工作件(22)以完成後序的工作。在作完工作後則手柄(10)以反向轉動帶動削面螺桿(19)及雙紋套筒(15)以及其外加壓螺紋(25a)一起旋轉以鬆開工作件(22)而非先轉動鬆開嚙合螺紋組(24)。其原因在於雙紋套筒(15)的內嚙合螺紋(24a)與其外加壓螺紋(25b)的螺旋角方向相反，若先轉動嚙合螺紋組(24)則會形成往前推進更增摩擦力矩，故可使其嚙合螺紋組(24)不動而逼使外加壓螺紋(25b)先行轉動而往後退釋放壓力。另言之，就是相對於加壓螺紋組(25)，反向的嚙合螺紋組(24)在軸向大壓力下若以其相反的螺旋角旋轉則如同上坡更增加軸向壓力而大大增强了其摩擦係數形成更巨大的力矩。此一力矩迫使外加壓螺紋(25b)必須以下坡之易行道先行轉動於內加壓螺紋(25a)中而逐漸釋放壓 力。故在此兩組左右螺旋角相反的螺紋組的功效是很明顯的，故不會有瞬間壓力釋放而造成噪音及震動等種種品質上的瑕疵。
當削面螺桿(19)與雙紋套筒(15)一體同時反轉釋放壓力後，雙紋套筒(15)旋轉往後退直到防鎖梢(17)阻止了凸擋(23)則雙紋套筒(15)轉動停止；若手柄(10)繼續轉動則帶動削面螺桿(19)脫離與靜止的雙紋套筒(15)的嚙合。此時內螺紋套筒(15a)與削面螺桿(19)成平行，如第10圖所示之位置，故可快速以軸向拉開削面螺桿(19)，活動鉗口(11)也可隨之軸向後移而快速打開工作件(22)。以上說明了整個發明結構與始終的作用。
利於製造：本設計可方便削面螺桿(19)的兩段外嚙合螺紋(24b)，如第8圖，以左右對稱的螺紋以鍛打製成。它的螺紋堵(21)可以以焊填，嵌入，或以破壞其螺紋紋路作為堵住螺紋前進的方法。另者，其螺紋堵(21)亦可轉移到內螺紋套筒(15a)中，如第4圖所示之內螺紋堵(21-Alt)。內螺紋套筒(15a)的內嚙合螺紋(24a)與內螺紋堵(21-Alt)可以同時用鈑金件直接沖壓完成，如第4圖及第5圖所示，再嵌入外螺紋套筒(15b)中以完成雙紋套筒(15)。
兩組螺旋角分開兩處的作用情形：第14圖雖然使用了兩組不同角度螺旋角的組合，然而卻是分開座落於二個區域的。第一個區域是加壓螺紋組(25)，座落於手柄套筒(32)內螺紋與削面螺桿(19)的端面螺紋嚙合處；第二個區域是嚙合螺紋組(24)，座落於L型螺帽(16)的內螺紋與削面螺桿(19)的分段螺紋嚙合處。夾緊工作始於手柄(10)在快速前進接觸到工作件(22)後，有一鼻頭圓棒(31)因彈簧壓而有約1/3的直徑的鼻頭座落在削面螺桿(19)的淺凹槽處以形成阻尼作用。當手柄(10)轉動時可因凹槽阻尼作用而帶動削面螺桿(19)而與L型螺帽(16)的內螺紋嚙合，因續轉而被螺紋堵(21)限制 則削面螺桿(19)停止轉動，故手柄(10)唯有旋轉手柄套筒(32)以帶動加壓螺紋組(25)夾緊工作件(22)。此手柄套筒(32)可旋轉並夾緊，乃因克服了凹槽阻尼而離開削面螺桿(19)的凹口處。當工作完成後，則手柄(10)反轉釋放壓力，則如同前述因為嚙合螺紋組(24)，與加壓螺紋組(25)的螺旋角反相抵觸故，則嚙合螺紋組(24)不易轉動如同上坡會更增加軸向壓力而大大增强了其摩擦力矩，故而逼使加壓螺紋組(25)必須先行反向旋轉如下坡般釋放壓力。當手柄套筒(32)退到軸端的原來位置後鼻頭圓棒(31)就會重入凹槽，其阻尼作用又會再帶動削面螺桿(19)反轉90度碰到螺紋堵(21)而離開與L型螺帽(16)的嚙合，如第10圖所示平行位置。削面螺桿(19)及活動鉗口(11)就可被手柄(10)直接快速往後拉離工作件(22)。
防軸向套筒緊鎖裝置：參照第二圖，為了使雙紋套筒(15)在軸向運動時，避免因套筒旋至軸向下死點而自我鎖緊，本發明使用一組徑向阻擋裝置。以一防鎖銷(17)座落於L型螺帽(16)上，及凸擋(23)座落於雙紋套筒(15)上，如第二圖所示。能使雙紋套筒(15)在反旋轉而軸向運動未碰到底座面以前時，可因防鎖銷(17)的阻擋凸擋(23)而不至於旋至下死點而造成螺紋軸向緊鎖。此技術避免了螺紋自鎖的瑕疵，可以方便在下一個工作時手柄因不須克服緊鎖阻力而易於起動。
第11圖係顯示同一發明用於C型鉗上的情形，而第12圖係顯示同一發明用於不同工作台鉗上的示意圖。第13圖則顯示用於類似C型鉗之工作台鉗上的示意圖。
參考附件：請以附件(一)作為參考此發明用於C型鉗上的試驗及實際工件之操作情形。
10‧‧‧手柄
11‧‧‧活動鉗口
12‧‧‧軸擋塊
13‧‧‧鉗體
14‧‧‧卡簧
15‧‧‧雙紋套筒
16‧‧‧L型螺帽
17‧‧‧防鎖銷
18‧‧‧螺栓
19‧‧‧削面螺桿
20‧‧‧軸底擋片
22‧‧‧工作件
24‧‧‧嚙合螺紋組
25‧‧‧加壓螺紋組

Claims (5)

  1. 一種快速夾緊裝置，包括：由一削面螺桿，鉗口，手柄，及兩組左右螺旋角相反的螺紋組組合而成，此夾緊裝置包含一螺紋組為嚙合螺紋組及另一螺紋組為加壓螺紋組；削面螺桿作為嚙合螺紋組的外螺紋與其相嚙合的內螺紋是由具有至少一段的螺紋段組成。
  2. 根據申請專利範圍第1項之快速夾緊裝置，其左右螺旋角相反的兩螺紋組，其加壓螺紋組形成於一套筒的外徑上與L型螺帽嚙合；而其嚙合螺紋形成於一套筒的內徑上與削面螺桿嚙合。
  3. 根據申請專利範圍第1項之快速夾緊裝置，其左右螺旋角相反的兩螺紋組，其加壓螺紋組形成於手柄套筒的內徑上與削面螺桿的端面外徑螺紋嚙合處，而其嚙合螺紋組形成於L型螺帽與削面螺桿的分段螺紋嚙合處。
  4. 根據申請專利範圍第1項之快速夾緊裝置，其嚙合螺紋組若由至少2段部分組成，可以選擇由上下二段或多段的對稱或不對稱的方式組合而成。
  5. 根據申請專利範圍第1項或第2項之快速夾緊裝置，其削面螺桿的螺紋堵是位於其嚙合螺紋的螺紋凹線的末端上亦可形成於雙紋套筒的內螺紋中，可以以焊接，或以破壞其螺紋紋路等作為堵住嚙合時螺紋繼續旋轉的方法。
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