專利名稱：絲母升降自動(dòng)開合式螺桿機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種新型螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)采用半螺母相對(duì)于絲桿作上、下升降運(yùn)動(dòng)，讓螺母對(duì)絲桿的螺紋實(shí)現(xiàn)快速嚙合與分開，以達(dá)到快速越過(guò)空行程，快速調(diào)整距離，以提高工作效率之目的。本實(shí)用新型可廣泛用于 臺(tái)虎鉗、機(jī)床上用的平口鉗、機(jī)床尾座及機(jī)床工作滑臺(tái)的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中。
本申請(qǐng)人曾于1989年4月7日提出過(guò)一種名為《新型螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)》的發(fā)明專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮?9102066.7。在該申請(qǐng)中的第11圖提出了一種螺桿的兩端軸頸分別在兩端固定的軸承座的軸承孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，可沿導(dǎo)柱孔作上下升降運(yùn)動(dòng)的半園螺母座在扁心凸輪套和單向棘爪的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)絲桿螺紋的嚙合和分開。該發(fā)明雖簡(jiǎn)單實(shí)用，但只能用在軸向尺寸較短、剛度較大的絲桿上，否則絲桿太長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)彎曲變形而不能正常工作。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，采用馬鞍型軸承座，半園螺母在凸輪套和棘爪的帶動(dòng)下作升降開合運(yùn)動(dòng)，這樣因馬鞍型軸承上的兩個(gè)支承絲桿的軸承孔離“半螺母”很近，可承受很大徑向力，從而提高了絲桿的剛度，所以當(dāng)絲桿的軸向尺寸很長(zhǎng)時(shí)，使用本實(shí)用新型最合適，并可承受很大軸向力。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種絲母升降自動(dòng)開合式螺桿機(jī)構(gòu)，螺桿由支承座支承，螺桿上還設(shè)有半螺母，半螺母設(shè)置在支承座內(nèi)，半螺母配有升降裝置，其(1)支承座2上有支承臂、支承座體及升降導(dǎo)向件，支承臂上設(shè)有支承孔，螺桿5呈動(dòng)配合狀態(tài)穿過(guò)支承臂上的支承孔，與裝在支承臂間的半螺母3和升降裝置相配合，
(2)半螺母3包括具有不大于半周的內(nèi)螺紋孔、可使半螺母3作升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以及傳遞升降力的升降執(zhí)行件，(3)升降裝置上有升降執(zhí)行機(jī)構(gòu)，過(guò)載離合機(jī)構(gòu)和升程限位機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明提供的三點(diǎn)包容自動(dòng)開合螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)該機(jī)構(gòu)不僅克服了已有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且保持了已有技術(shù)中的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有傳動(dòng)軸向力大、合牙(離牙)速度快、合牙率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn)。
下面以臺(tái)鉗為例結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的構(gòu)造和工作原理作詳細(xì)論述。


附圖1 為本申請(qǐng)人在發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?9102066.7中第11圖提出的一種由馬鞍形半絲母座升降開合式螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖2 為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的新型螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)絲母下降其內(nèi)外螺紋牙齒間處于分離狀態(tài)時(shí)的主視圖。
圖3 為圖2中的A－A線剖面圖。
圖4 為圖2中的BB－CC線剖面圖。
圖5 為圖2中的D－D線剖面圖。
圖6 為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的新型螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)絲母上升，其內(nèi)外螺紋處于嚙合狀態(tài)時(shí)的主視圖。
圖7 為圖6中的A′－A′線剖面圖。
圖8 為圖6中的B′B′－C′C′線剖面圖。
圖9 為圖8的關(guān)于限制凸輪套轉(zhuǎn)角的另一種實(shí)施方案圖10為在圖8的基礎(chǔ)上，增加頂桿“鎖定機(jī)構(gòu)”，使絲桿可慢進(jìn)慢退的第二實(shí)施例圖。
圖2中為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例，包括活動(dòng)臺(tái)鉗體1、固定臺(tái)鉗體13、支承座2、半螺母3、凸輪套4、絲桿5、棘爪6、彈簧7、擋銷12。
其中活動(dòng)鉗體1可沿固定鉗體13的導(dǎo)軌前后滑動(dòng)。
支承座2為馬鞍形，其兩鞍臂上的軸承孔9和20與絲桿外園滑動(dòng)配合，其左鞍臂上有讓半螺母升降運(yùn)動(dòng)用的陽(yáng)導(dǎo)軌32.35(或設(shè)計(jì)成陰導(dǎo)軌槽，也可以用導(dǎo)鍵和鍵槽及其他形式的導(dǎo)向裝置)，其底座上有定位平面15和與固定(或活動(dòng))鉗體連接的平面60，以及緊固的螺釘孔19，當(dāng)然與鉗體連結(jié)的平面也可以是支承座2的61平面半螺母3的中心孔截面為長(zhǎng)腰孔形，其腰形孔的上(或下)半園，為直徑比絲桿粗的光半園孔24，其下(或上)半園為可以與絲桿外螺紋嚙合的但僅有半園周的內(nèi)螺紋16，(最好是鋸齒螺紋)，該母的左端頭有兩個(gè)作升降運(yùn)動(dòng)的陰導(dǎo)軌槽34.33(也可以設(shè)計(jì)成陽(yáng)導(dǎo)軌面)與軸承座上的陽(yáng)導(dǎo)軌面32.35滑動(dòng)配合，該母的外表面有兩個(gè)與凸輪套內(nèi)側(cè)凸輪曲面22和25配合的上下兩個(gè)尖角23.27(實(shí)際是制成有一個(gè)小r的園弧面或裝一個(gè)滾輪來(lái)代替尖角)。過(guò)載離合器式“升降機(jī)構(gòu)”，它由凸輪套4、棘爪6、環(huán)形拉簧7擋銷12組成，其中凸輪套4右端的內(nèi)孔10與絲桿5的外園滑動(dòng)配合，左端的內(nèi)孔分別是由22和25這兩段對(duì)稱的內(nèi)弧面凸輪曲面組成的內(nèi)孔式凸輪，對(duì)應(yīng)地與半螺母的兩個(gè)尖角23和27相嚙合，當(dāng)凸輪套M向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)內(nèi)凸輪弧曲面25通過(guò)27尖角帶動(dòng)半螺母3上升，與絲桿螺紋嚙合，相反N向轉(zhuǎn)動(dòng)則內(nèi)凸輪曲面22通過(guò)尖角23，把半螺母3下壓降落，與絲桿螺紋分離，必要時(shí)，也可去掉凸輪套4的上半部分的凸輪曲面22，而用彈簧來(lái)代替這曲面22的作用，把半螺母3下壓降落下去。同樣，要使半絲母升降，其方法也可以在圖6中的半螺母3的端面55上和凸輪套4的端面56上，采用端面凸輪的型式或端面凸輪曲線槽和導(dǎo)銷的型式來(lái)代替凸輪套4的下凸輪曲面25，這些都是等效機(jī)構(gòu)。該凸輪套4的外園26與內(nèi)孔10同心，并始終與支承座的定位平面15接觸，該套的右端有與棘爪6外園滑動(dòng)配合的內(nèi)孔8，還有一個(gè)(或數(shù)個(gè))彈簧槽溝14，槽內(nèi)放環(huán)形拉簧7，將棘爪的下端緊緊壓向絲桿，組成了過(guò)載離合裝置，該裝置還有其他多種型式如棘爪可以是雙向倒角的，也可以用鋼球、導(dǎo)柱等過(guò)載就打滑的元件來(lái)代替圖中的單向棘爪6，同樣其過(guò)載彈簧裝置除圖中的園柱拉簧7的型式之外，還可用單根彈簧圈或者其他的片簧或園柱壓簧。也可以用常規(guī)的一對(duì)端面上設(shè)計(jì)有過(guò)載就打滑的牙嵌式離合器和摩擦盤式或摩擦塊式或錐度摩擦滑套式的過(guò)載就打滑的離合器裝置。該凸輪套4的右端面上開有一個(gè)限制該套轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小的弧形槽11，用支承座上的擋銷12與該槽的兩端頭30、36相碰來(lái)限位，也可在凸輪套4右側(cè)端面上開一個(gè)扇形槽來(lái)代替弧形槽11，也可在凸輪套4的外園周上開一個(gè)周向槽來(lái)代替端面弧形槽11，也可以把擋銷12′(一個(gè)或兩個(gè))按裝在凸輪套4的外園上如圖9中的12所示，直接用軸承座兩側(cè)的限位平面38、39來(lái)限定凸輪套4的轉(zhuǎn)角，當(dāng)然還有很多其他各種顯而易見的限位方法均不脫離本實(shí)用新型范圍。
絲桿5的外園上開有一個(gè)或多個(gè)軸向淺槽28，以增加棘爪6帶動(dòng)凸輪4的驅(qū)動(dòng)摩擦力矩。當(dāng)然也可以在絲桿外園上不開槽，但此時(shí)在棘爪6與絲桿外園接觸的端面上，要采用特殊措施，以減少絲桿的牙尖在軸向推拉運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)它們的阻力，如加大棘爪或摩擦塊端頭摩擦面的尺寸(至少大于2個(gè)螺紋的螺矩)并加工出軸向運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)倒角等。因半絲母3夾在兩軸承孔的兩側(cè)面中間，絲杠穿過(guò)中心并被軸承孔定位，所以當(dāng)內(nèi)外螺紋嚙合后，其兩個(gè)軸承孔20、9與夾在它們中間的半周內(nèi)螺紋16就形成了三點(diǎn)包容，徑向力平衡式可承載很大軸向力的新型螺母快速開合式螺旋運(yùn)動(dòng)副。
工作過(guò)程以棘爪6是單向棘爪為例。當(dāng)要松開工件，需快速推拉活動(dòng)鉗體1時(shí)，操作手柄21，使絲桿5左旋(N方向)，(見圖2、3、4)棘爪銷6在拉簧7的作用下落入絲杠5的軸向小槽28中，通過(guò)槽28的側(cè)面推動(dòng)棘爪6的垂直面29，帶動(dòng)凸輪套4左轉(zhuǎn)、于是在內(nèi)孔凸輪曲面22和半螺母3的上尖角23的作用下，使半絲母3下降，直到擋銷12與弧形槽11的左端頭30相碰，此時(shí)半螺母內(nèi)螺紋中心線從最高位置01－01，下降到最低位置02－02，從而使內(nèi)螺紋16與絲桿外螺紋完全分開，使絲杠5和活動(dòng)鉗體1處于可用手任意推或拉的狀態(tài)，以達(dá)到快速越過(guò)空行程、快速調(diào)整鉗口開度尺寸的目的。
相反，當(dāng)要夾緊工件時(shí)，使絲桿5右旋(M方向)，(見圖6和圖7)，通過(guò)絲桿5的小槽28的側(cè)面推動(dòng)棘爪6的斜面37，帶動(dòng)凸輪套4也一同右轉(zhuǎn)，直到擋銷12與弧形槽11的右端頭36相碰、則凸輪套4停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)半螺母3在它的下尖角27和凸輪套4的凸輪曲面25的作用下而升高，它的內(nèi)螺紋中心線從最低的02－02位置，上升到最高位置01－01，并與絲杠5的中心線重合，從而使它的半周內(nèi)螺紋16與絲杠外螺紋完全嚙合，這時(shí)仍繼續(xù)沿M向轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠5，當(dāng)絲桿槽28的側(cè)面作用在棘爪側(cè)面37上的沿棘爪軸向的分力大于拉簧7所產(chǎn)生的壓力時(shí)，其棘爪的爪端就從絲桿小槽28中滑出，而讓絲桿5繼續(xù)沿M向轉(zhuǎn)動(dòng)，假如螺紋為右旋，螺母固定則絲桿就帶著活動(dòng)鉗體沿K向移動(dòng)，直到鉗口夾緊工件為止。
圖10為本實(shí)用新型第二實(shí)施例，即在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加一套“鎖定機(jī)構(gòu)”，同時(shí)將棘爪6，改為雙向倒角的棘爪，，則就使絲桿增加了慢退之功能，從而使絲桿5具有既能快進(jìn)、快退，又能慢進(jìn)慢退功能的新型螺桿機(jī)構(gòu)。該鎖定機(jī)構(gòu)由頂桿46、壓簧45、錐頭螺釘47和凸輪導(dǎo)套4上的定位平面41組成。頂桿46裝在支承座的兩個(gè)導(dǎo)孔52和51中，它的下錐體50在錐頭螺釘47的錐面49的作用下，作上、下升降運(yùn)動(dòng)，它向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它上頂端面可頂住凸輪套4的定位平面41，其小壓簧45此時(shí)被壓縮。當(dāng)錐頭螺釘47，向左擰出時(shí)，則它的右端錐體49也向左移動(dòng)，頂桿的斜面50在壓簧45的壓力作用下跟著下降，它的上頂面42也向下運(yùn)動(dòng)，直到遠(yuǎn)離凸輪導(dǎo)套4的外園26之外，而不妨礙凸輪導(dǎo)套4的轉(zhuǎn)動(dòng)。關(guān)于絲桿的慢退功能實(shí)施動(dòng)作過(guò)程如下首先絲桿右轉(zhuǎn)(M向)，凸輪套4在雙向棘爪的帶動(dòng)下也右轉(zhuǎn)，直到限位槽的右端面36碰到擋銷11，(如圖10所示的位置)，而半螺母3的內(nèi)螺紋16正好與絲桿處于嚙合狀態(tài)，(如圖7所示)，此時(shí)，用手?jǐn)Q入錐頭螺釘47，它的錐體49向右移動(dòng)，推動(dòng)頂桿46向上運(yùn)動(dòng)，直到頂桿上端頂42頂住凸輪套4的限位平面41為止，這時(shí)，凸輪套4在擋銷12和頂桿46的限制下，正向、反向都不能轉(zhuǎn)動(dòng)，而被鎖定，這也實(shí)現(xiàn)了不管絲桿正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，其半螺母與絲桿總是處在正常嚙合狀態(tài)，完全與普通的螺桿傳動(dòng)一樣，具備了絲桿正轉(zhuǎn)就“慢進(jìn)”，反轉(zhuǎn)就“慢退”的功能。
反之，當(dāng)要恢復(fù)絲桿有快進(jìn)、快退和慢進(jìn)功能時(shí)，只需要用手把錐頭螺釘47擰出，讓頂桿46下降，允許凸輪套4左、右轉(zhuǎn)動(dòng)即可。
關(guān)于在本新型的第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，要想使絲桿有“慢退”之功能的方法，除上述第二實(shí)施例所述，用那“鎖定機(jī)構(gòu)”來(lái)鎖定凸輪套4之外，也可以用該“鎖定機(jī)構(gòu)”直接鎖定半螺母，這時(shí)只需將頂桿的上端面42頂住半螺母的某一部分即可。另外，就鎖定機(jī)構(gòu)本身而言，其結(jié)構(gòu)和操作方法也是很多的，也可以遠(yuǎn)距離操作或遙控，所以，就頂桿的升降機(jī)構(gòu)可以用液動(dòng)和氣動(dòng)式的油缸、氣缸，或用電磁鐵操作和控制等均屬本實(shí)用新型范疇。
本新型還有下列一些局部改進(jìn)的實(shí)施例(1)當(dāng)本實(shí)用新型應(yīng)用在軸向力較小的傳動(dòng)中，則圖2中的軸承座2可以只保留帶有軸承孔20的左臂，去掉右臂及軸承孔9，(2)在支承座2的軸承孔內(nèi)，可裝材質(zhì)較硬的導(dǎo)套，(3)圖2中的固定鉗體13，可以和活動(dòng)鉗體1互換，即絲桿5可裝在固體鉗體13上，而軸承座2裝在活動(dòng)鉗體1上，以作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明提供的絲母升降自動(dòng)開合螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)因?yàn)榘肼菽柑幵谥С凶鶅?nèi)，合牙后形成三點(diǎn)包容的嚙合狀態(tài)，使其形成的徑向力(內(nèi)力)在支承座體內(nèi)得到徹底平衡，所以工作可靠，可傳動(dòng)很大的軸向力，與傳統(tǒng)的整體螺母對(duì)比，無(wú)論在螺紋嚙合傳動(dòng)方式上和強(qiáng)度上以及承載能力上都等效；(2)因?yàn)榘肼菽傅纳颠^(guò)程采用了自動(dòng)升降裝置，實(shí)現(xiàn)了螺桿和螺母螺紋間的開、合動(dòng)作與螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)同步，所以合牙(或離牙)速度極快，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，僅需0.3－0.5秒即可。
(3)因在升降裝置中的過(guò)載離合機(jī)構(gòu)對(duì)升降執(zhí)行機(jī)構(gòu)所施加的驅(qū)動(dòng)力矩采用了間歇加力形式(如棘爪式或?qū)е交蜾撉蚴?，這樣在合牙過(guò)程中，當(dāng)發(fā)生頂牙現(xiàn)象時(shí)，便產(chǎn)生零力矩狀態(tài)即產(chǎn)生短時(shí)卸載，創(chuàng)造了合牙條件，所以合牙率高達(dá)百分之百。
(4)又因具有過(guò)載離合機(jī)構(gòu)，升降裝置在完成任務(wù)后，在升降限位裝置作用下就發(fā)生過(guò)載，於是過(guò)載離合機(jī)構(gòu)就打滑，而不妨礙絲杠繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以能在螺桿全行程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。
(5)因絲桿中心不產(chǎn)生上下位移，屬定心轉(zhuǎn)動(dòng)形式，所以能與傳統(tǒng)的整體螺母互換，用途廣泛。
(6)構(gòu)造極其簡(jiǎn)單，除螺桿、螺母之外，僅增加了3－4個(gè)小零件，成本底廉、制造容易。
(7)操作方便，僅用一個(gè)手柄操作，保持了傳統(tǒng)的操作習(xí)慣，容易為消費(fèi)者接受。
權(quán)利要求1.一種絲母升降自動(dòng)開合式螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，含有螺桿部件，其特征是螺桿由支承座支承，螺桿上還設(shè)有半螺母，半螺母設(shè)置在支承座內(nèi)，半螺母配有升降裝置，其(1)支承座2上有支承臂、支承座體及升降導(dǎo)向件，支承臂上設(shè)有支承孔，螺桿5呈動(dòng)配合狀態(tài)穿過(guò)支承臂上的支承孔，與裝在支承臂間的半螺母3和升降裝置相配合，(2)半螺母3包括具有不大于半周的內(nèi)螺紋孔、可使半螺母3作升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以及傳遞升降力的升降執(zhí)行件，(3)升降裝置上有升降執(zhí)行機(jī)構(gòu)，過(guò)載離合機(jī)構(gòu)和升程限位機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的絲母升降自動(dòng)開合式螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是1)半螺母3上有上下升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌槽33、34，該槽與軸承座2上的導(dǎo)軌面32、35滑動(dòng)配合，該母的外表面有兩個(gè)與凸輪套內(nèi)側(cè)凸輪曲面22和25配合的上下兩個(gè)尖角23，27，或凸輪套4左端內(nèi)側(cè)只設(shè)下升降曲面25，半螺母3只設(shè)下尖角27，在半螺母3上部再設(shè)置壓簧，並在凸輪套4右側(cè)端面上開一個(gè)弧形槽或扇形槽(或外園周上開周向槽)11與擋銷12相配合；2)軸承座2上開有兩個(gè)支承絲桿軸承的孔9，20、該座的固定臂為馬鞍形，其左鞍臂上有讓半螺母3作升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌32、35，其底座上有定位平面15和限定凸輪套4轉(zhuǎn)角的限位平面38、39(或擋銷12)；3)在軸承座兩臂中間裝有一個(gè)過(guò)載離合器式的升降機(jī)構(gòu)，它由凸輪套4、棘爪6、環(huán)形拉簧7、擋銷12組成，其中凸輪套4右端的內(nèi)孔10與絲桿5的外園滑動(dòng)配合，左端的內(nèi)孔分別是由22和25這兩段對(duì)稱的內(nèi)弧面凸輪曲面組成的內(nèi)孔式凸輪，對(duì)應(yīng)地與半螺母3的兩個(gè)尖角23和27相嚙合，或半螺母3的端面55上和凸輪套4端面56上設(shè)有互相配合的端面凸輪，或設(shè)有端面凸輪曲線槽和導(dǎo)銷運(yùn)動(dòng)副，兩者相配合。
3.如權(quán)利要求1、2所述的絲母升降自動(dòng)開合式螺桿機(jī)構(gòu)，其特征在于有一套由頂桿46、壓簧45、錐頭螺釘47和凸輪套4上的定位平面組成，頂桿46裝在軸承座的兩個(gè)導(dǎo)孔52和51中，其中錐體、50與錐頭螺釘47的錐面49相接，其頂端面頂住凸輪套4的定位平面41(或半螺母3上的定位平面)。
專利摘要實(shí)用新型屬于一種新型絲母快速自動(dòng)開合式螺桿機(jī)構(gòu)，由半螺母、螺桿、支承座、升降操作機(jī)構(gòu)、升降導(dǎo)軌、鎖定機(jī)構(gòu)組成。半螺母在升降操作機(jī)構(gòu)作用下，沿升降導(dǎo)軌相對(duì)于絲桿作上下升降運(yùn)動(dòng)、以實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外螺紋的快速分離和嚙合，以達(dá)到快速越過(guò)空行程提高工作效率之目的，若加上鎖定機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型不但可使絲桿有快進(jìn)、快退、慢進(jìn)之功能，而且還能慢退。本裝置因絲桿中心不升降，故安裝方便，又因螺紋三點(diǎn)包容，可承載很大軸向力，故應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)F16H25/20GK2095969SQ91201540
公開日1992年2月12日 申請(qǐng)日期1991年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月31日
發(fā)明者范朝來(lái), 范夢(mèng)清, 范永杰 申請(qǐng)人:范朝來(lái)