专利名称：回转工作部件的锁紧机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种回转工作部件的锁紧机构，具体地说，是涉及对使驱动轴转动的锁紧/松开回转操作零件的技术改进，-例如回转磨床的砂轮盘或割草机的回转钢丝钳。
图4示出了上述类型的常规锁紧机构的典型结构。在这种锁紧机构中，工作部件D和锁紧法兰3，是与装有大直径部分1a和小直径螺纹部分1b的回转驱动轴1的小直径螺纹部分1b呈松动装配。锁紧螺母5也旋拧到回转驱动轴1的小直径螺纹部分1b上。在锁紧过程中，锁紧螺母5转动，从而使工作部件D通过锁紧法兰3压靠在回转驱动轴1的大直径部分1a的端表面，于是工作部件D锁紧到回转驱动轴1上。在松开过程中，使用例如双点式板钳那样的专用工具使锁紧螺母5在旋松方向转动。
然而，回转驱动轴1在旋松方向的转动是与锁紧螺母3通常的旋紧方向相反，且与其工作部件D一起执行一种特殊操作。这时，来自工件的阻力-例如当工作部件是回转砂轮时被磨削的材料-经工作部件D作用于锁紧螺母3上，而这种阻力指向锁紧螺母3的旋紧方向。因此，当连续工作时，由于这种阻力迫使锁紧螺母3在螺纹旋紧方向进一步转动，并使其锁紧状态变得更强劲。也就是说，在工作过程中起到自动锁紧(self-locking)的作用。
当以这种方式产生强劲地自动锁紧时，就会很难用特殊工具将其松开。例如，在普通用户使用的回转式割草机的情况下，由于这种自动锁紧的结果，使得不可能进行松开操作。
还有，在上面提到的常规锁紧机构的情况中，假定采用一种特殊的工具进行锁紧/松开。则必需提供这样的一种工具。一旦该工具由于疏忽丢失，割草机就得再返回到提供服务的制造者那里。具体地说，特殊工具的不完善管理和丢失对于普通用户是极平凡的事，因此对特殊工具的需求是极不方便的。
况且，即使采用这种特殊工具，在进行自动锁紧条件下，反复的锁紧和松开总是要磨损工具，并使其不能执行所要求的功能。例如，在松开过程中，暂时锁紧驱动轴的销或类似件经常会相当早的被磨损。
根据现有技术中存在的情况，本发明的目的在于，当将工作部件锁紧到回转工作部件的锁紧机构中的回转驱动轴时，在工作过程中保持牢固地锁紧状态，并在拆除和更换过程中，在没有特殊工具的条件下，易于通过简单的手工操作进行松开。
本发明的实质技术内容为具有回转能力的操作环从外部安装到锁紧螺母法兰和锁紧法兰之间的锁紧螺母的主体；操作环和锁紧法兰之间嵌装滚珠轴承；在锁紧螺母法兰和操作环的配合表面内构成三个或多个弧形槽，它们彼此面对并在圆周方向以同心形状延伸；锁紧滚珠容纳在彼此面对的操作环和锁紧螺母法兰的弧形槽内；每个成对的容纳锁紧滚珠的弧形槽，在回转驱动轴的轴向上的总尺寸，小于锁紧滚珠的直径；至少在所述成对弧形槽的一个侧面上的底表面处，有一个定位凹槽。
当锁紧螺母在锁紧过程中，旋拧到回转驱动轴小直径螺纹部分时，工作部件通过锁紧滚珠压靠回转驱动轴大直径螺纹部分的端表面，并处于被锁紧状态。当操作环在松开过程中用手转动时，锁紧滚珠落在弧形槽的凹槽中，而且锁紧螺母脱离压靠工作环。因此，锁紧螺母容易在旋松方向转动。
本发明实质上就是把以滑动压力接触状态为基础的常规锁紧系统，转变为以滚动压力接触状态为基础的锁紧系统。其结果是压力接触锁紧状态的摩擦系数(μ)，从常规状况的0.3降低到0.01。用这种方法使摩擦系数降低，其结果是可很容易地用极小的力来脱离压力接触锁紧状态。
下面，较为详细的讨论本发明的其它目的、特征和其他内容。
在下面的说明中，并参照附图，将对本领域的普通技术人员，更为具体地叙述包括最佳实施方式的本发明的充分而尽可能公开的技术内容。
图1是表示本发明一个实施例的整体结构组装状态的局部截面图；图2是与图1相同的端部视图；图3是与图1相同的表示整体结构的局部截面侧视图；图4是表示在锁紧机构中采用的锁紧法兰结构的截面侧视图；图5是与图4相同的端部视图；图6是表示在锁紧机构中采用的操作环结构的截面侧视图；图7是与图6相同的端部视图；图8是表示在锁紧机构中采用的如图6相同状态时的操作环结构的截面侧视图9是与图8相同的另一个端部视图；图10是表示在锁紧机构中采用的锁紧螺母结构的截面侧视图；图11是与图10相同的端部视图；图12是表示在锁紧状态时弧形槽和锁紧滚珠之间相对关系的截面侧视图；图13是表示在松开状态时弧形槽和锁紧滚珠之间相对关系的截面侧视图；图14是表示常规锁紧机构的结构局部截面侧视图。
在本说明和附图中重复使用的附图标号是用来表示本发明相同或类同的特征或零件。
本技术领域的普通技术人员应理解，本发明公开的技术内容仅仅是对实施例的说明，并不是对本发明各方面内容的限制，这些方面的内容是以实施例方式例举的。
图1至图3是根据本发明的锁紧机构的一个实施例，其中，基本构成零件包括锁紧螺母5、操作环7和锁紧法兰3，其与回转驱动轴1相结合；在回转驱动轴1和锁紧法兰3之间夹紧有工作部件D，锁紧法兰3和操作环7之间嵌装有多个轴承滚珠11，操作环7和锁紧螺母5之间嵌装有三个或多个锁紧滚珠9，操作环7内配置有施压操作环的压缩弹簧15。下面说明这些构成零件是如何组装的细节。
图4和图5示出了锁紧法兰3的一个实施例。该锁紧法兰3有穿过法兰中心部分的轴孔3a，孔3a的直径足够大，能使其与锁紧螺母5的主体呈松配合。本领域技术人员应理解，锁紧法兰3的构成呈回转式固定安装，但相对锁紧螺母可轴向移动。围绕轴孔3a有凿制(gouging)成同圆心形状的用于容纳轴承滚珠11的圆周槽3b。
图6和图7示出了操作环7的一个实施例。该操作环7有一个小直径轴孔71和大直径孔72，小直径轴孔71穿过操作环中心部分，大直径孔72设置在与其相连的两侧面。小直径轴孔71的直径足够大，使其能与锁紧螺母5的主体呈松配合，两个大直径轴孔72足够大，使它们能从外部分别配装到锁紧法兰3和锁紧螺母5的法兰。在结合状态时，面对锁紧法兰3的端表面处，围绕小直径轴孔71有凿制成同圆心形状的用于容纳轴承滚珠11的圆周槽73。另外，在图8和图9中，在结合状态时，在面对锁紧螺母5的端表面中，围绕小直径轴孔71凿制有同圆心结构的用于容纳锁紧滚珠9的弧形槽74。这些弧形槽74在圆周方向最好呈等角度布置，在例举的实施例中有四个弧形槽74，而该数目可根据使用条件调整到三个或更多个合适的数目。从结构平衡的观点出发，最理想的是做成成对的四个或多个对等数目的弧形槽74。
此外，在这些弧形槽74外侧至少凿制有一个用于容纳推进压缩弹簧15的弧形槽75。从锁紧螺母5凸伸的安全销55，硬挤进这些弧形槽75内的一个端部附近；压缩弹簧15的一端与该安全销55固定，而另一端与安全销55相对侧的弧形槽75的端部相接触。因此，压缩弹簧15在图中以顺时针方向压在操作环7上。这种施压方向的设置，使得在锁紧状态下的锁紧滚珠9卡紧，如下所述。
图10和图11示出了锁紧螺母5的一个实施例。该锁紧螺母5具有主体52、法兰53和穿过其中心部分的螺纹轴孔51。轴孔51的螺纹的设置能把它旋拧到回转驱动轴1的小直径螺纹部分1b上。在面对操作环7的端表面上，围绕轴孔51凿制有同心构成的用于容纳锁紧滚珠9的弧形槽54，弧形槽54与组装状态的操作环7的锁紧滚珠弧形槽74的数目相同、位置相对应。在每个弧形槽54的一端处的底表面内构成有定位凹槽54a，如下所述，进入定位凹槽54a的锁紧滚珠9在松开过程中离开。
在上面的构成中，操作环7上的弧形槽74和锁紧螺母5上的弧形槽54的尺寸设置如下如图13所示，弧形槽的尺寸分别是弧形槽74的深度d7和弧形槽54的深度d5之和(d5+d7)，小于锁紧滚珠9的直径。所述的深度是指回转驱动轴的轴向尺寸。
现在根据图12和13叙述其动作。在锁紧过程中，如图12箭头所示，首先在锁紧方向用手转动锁紧环，随后在操作环7中的弧形槽74端部和锁紧螺母5的弧形槽54的端部之间楔入锁紧滚珠9。在这种状态下，由于上面提到的弧形槽74和54的深度和锁紧滚珠9的直径之间的相互关系，在操作环7和锁紧螺母5的配合表面之间留有一小间隙。当操作环7仍在进一步转动时，锁紧螺母5通过处于楔入状态的锁紧滚珠9而转动。由于锁紧螺母5是旋拧在回转驱动轴1的小直径螺纹部分1b上，所以工作部件D通过压靠回转驱动轴1的大直径部分1a的端面，经操作环7和锁紧法兰3而锁紧，压缩弹簧15的作用使锁紧滚珠9保持在楔入状态。
因为在操作过程中作用在工作部件D上的阻力指向相同的方向，所以这种锁紧状态得以进一步加强。
为更换或移动工作部件D而进行松开时，采用适当夹具把回转驱动轴1锁紧，而后用手在松开方向，如图13箭头所示方向(即与锁紧方向对置的方向)转动操作环7。这样做时，锁紧滚珠9与操作环7一齐移动，并落到如图所示的锁紧螺母5内的弧形槽54的定位凹槽54a中，从而脱离楔入状态。其结果是，锁紧螺母5进入一种脱离了经工作部件D作用在锁紧螺母5上的阻力影响的状态，这样一来，在松开方向很简单地用手转动螺母就可完成松开动作。
在上面提到的实例中，压缩弹簧15是容纳在操作环7的弧形槽75中，而从锁紧螺母5凸伸的安全销55，通过凸伸到操作环7的弧形槽75与这些压缩弹簧15接合；然而相反的结构也是可能的。也就是说，压缩弹簧15可容纳在锁紧螺母5内凿制的弧形槽内，而从操作环7突伸的安全销可伸到锁紧螺母的弧形槽内，以便与压缩弹簧15接合。
在上面提到的实施例中，定位凹槽是在锁紧螺母5的弧形槽54侧面形成的，但是，可替代的另一种形式是，定位凹槽可在操作环7的弧形槽74的侧面形成，或者在弧形槽54和74两者内都能形成相应的定位凹槽。
可利用本发明的锁紧机构锁紧的工作部件包括磨床的回转砂轮、切削工具的回转刀片和割草机的钢丝钳，以及通过回转而工作的任何部件。
本发明的锁紧机构，由于它是基于滚动压力接触状态，所以它把压力接触锁紧状态的摩擦系数(μ)，较常规机构的摩擦系数减小到1/10或更小，其结果是脱离压力接触锁紧状态所需的力约为常规机构的1/30到1/50。因此，本发明的锁紧机构很容易地更换和移动工作部件。而且，由于操作环只需用手转动就可达到松开的目的，所以无需特殊的工具。因此就很容易的更换和移动工作部件。诸如工具磨损的问题也就消除了。
本领域的普通技术人员在不脱离本发明的构思和范围条件下，特别是在权利要求中具体陈述的范围内，可以对本发明作出这些和其它的变化和改型。另外，应当理解，在整体或局部上对各种实施例的内容可以相互改变。而且，本领域的普通技术人员应理解，上述的说明仅仅以例举的方式描述的，而不是对权利要求书中进一步说明的本发明进行限制。
1回转驱动轴；1a大直径部分；1b小直径螺纹部分；3锁紧法兰；3d用于支承的弧形槽；5锁紧螺母；54用于锁紧滚珠的弧形槽；54a定位凹槽；55用于推进压缩弹簧的安全销；7操作环；73用于支承的圆周槽；74用于锁紧滚珠的弧形槽；75用于施压压缩弹簧的弧形槽；9锁紧滚珠；11轴承滚珠；15用于施压的压缩弹簧；D工作部件。
权利要求
1.回转工作部件的锁紧机构，其中工作部件(D)和锁紧法兰(3)松配合到设置有大直径部分和小直径螺纹部分的回转驱动轴的小直径螺纹部分上，该类型机构的锁紧螺母(5)包括主组合件和法兰，并旋拧到小直径螺纹部分上，把工作部件通过锁紧法兰压靠在回转驱动轴的大直径部分的端表面，从而使工作部件锁紧到回转驱动轴上，其特征是具有回转能力的操作环(7)从外部安装到锁紧法兰和锁紧螺母法兰之间的锁紧螺母的主体；操作环和锁紧法兰之间嵌装滚珠轴承；在锁紧螺母法兰和操作环的配合表面内形成三个或多个弧形槽，它们彼此面对并在圆周方向以同心形状延伸；锁紧滚珠(9)容纳在彼此面对的操作环和锁紧螺母法兰的弧形槽内；每个成对的容纳锁紧滚珠的弧形槽，在回转驱动轴的轴向上的总尺寸，小于锁紧滚珠的直径；至少在所述成对弧形槽的一个侧面上的底表面处，有一个定位凹槽。
2.根据权利要求1的锁紧机构，其特征是所述的锁紧螺母和操作环一起弹性地施力，以便将锁紧滚珠楔入在每对弧形槽的端部之间。
3.根据权利要求2的锁紧机构，其特征是所述的一起弹性地施力的施力装置的构成包括通过对锁紧螺母或操作法兰的配合表面凿制的弧形槽；从其它部件凸伸到弧形槽内的安全销；以及容纳在所述弧形槽内的压缩弹簧，该压缩弹簧的一端与安全销接合，另一端与弧形槽的端部相接触。
4.根据权利要求1的锁紧机构，其特征是所述工作部件是盘状的。
全文摘要
可回转的操作环(7)从外部安装到在锁紧法兰(3)和锁紧螺母(5)的法兰之间的锁紧螺母主体上;在操作环和锁紧法兰之间嵌装滚珠轴承(1);在锁紧螺母的法兰和操作环的配合表面上形成三个或多个弧形槽,它们彼此面对并在圆周方向呈同心形状延伸;锁紧滚珠(9)容纳在彼此面对的锁紧螺母(5)的法兰和操作环的弧形槽内;容纳锁紧滚珠(9)的每对弧形槽在回转驱动的轴向上的总尺寸,小于锁紧滚珠的直径;至少在所述成对的弧形槽一侧的底表面处有一个定位凹槽。
文档编号B27B5/32GK1247590SQ98802538
公开日2000年3月15日 申请日期1998年2月16日 优先权日1997年2月17日
发明者后藤义明 申请人:动力工具霍德尔斯公司