专利名称：利用可转动凸轮减小反冲力的固定工具夹柄的装置的制作方法
本申请是1994年4月8日提交的名称为“用于固定工具柄的装置”的，申请案号为K-1174号的共同未审定申请。
本发明涉及在基座件内固定工具夹的装置，特别是涉及使用控制锁杆的凸轮机构在基座件内固定工具夹。
金工操作一般使用硬金属的刀头进行的。这种刀头固定在工具夹上。工具夹不是暂时地就是永久地固定在基座件上，基座件是机床例如车床或铣床的一部分。
由于工作的极端条件，刀头必须经常更换，为此，刀头必须从工具夹上卸下。金工操作的经济性使得在工具夹上更换刀头所需的期间关机是很法经济的。使用可卸式工具夹则更合乎需要。因此，可以卸下带有刀头的整个工具夹，并更换另一个已经在工具夹应有位置上具有新刀头的工具夹。
从经济观点考虑，要使更换工具夹变得简易而迅速。为快速更换工具夹，这是促使生产不同的商用结构的因素之一。
埃里克逊等人的美国专利第4747735号，名称为“可卸式安装的工具夹和方法”就是这种结构的一个例子，其转让给本发明的申请人，这里用作本申请的参考文献。该参考文献叙述弹簧加载的往复移动锁杆，通过弹簧向后推动锁杆，以便经向地向外移动锁紧件，从而将工具夹固定在工具夹支承件内。为了解脱工具夹，锁杆必须顶着弹力推进，以便锁紧件退回；此外，以便工具夹弹离工具夹支承件。在该专利中叙述的锁紧机构必须轴向地移动而不能侧向移动。
本发明是一种用于可卸式固定管状工具柄的装置，该装置由具有朝前表面的基座件和贯穿朝前的表面的孔组成。为了接纳管状柄，该孔从朝前的表面向后延伸。在基座件内沿纵轴线延伸的是具有前端和后端的锁杆，锁杆可以前后往复移动，以便将孔内的管状柄拉到锁紧位置以及从孔中把管状柄推到未锁紧位置。另外，锁杆具有横过纵轴线的孔，形成前壁，该前壁用作锁杆凸轮从动面。可转动的凸轮安装在基座件上，并具有穿过锁杆上的孔的凸轮柱。凸轮可以在锁杆中转动，以提供前后往复移动。具有凸轮从动面的环可滑动地安装在紧靠凸轮柱的锁杆的凸缘上。弹簧安装在环和锁杆后端之间，用于把锁杆推到锁紧位置。通过凸轮的转动，凸轮柱作用在环凸轮从动面上，从而压迫弹簧并把锁杆推到锁紧位置；而又通过凸轮的反方向转动，使弹簧减压，从而脱开锁杆。凸轮柱的作用是通过在锁杆凸轮从动面和环凸轮从动面之间产生的干涉限制弹簧减压。
在本发明的一个实施例中，凸轮柱具有由圆柱形部分构成的第一凸轮段和由非圆柱形部分构成的第二凸轮段，用于接触锁杆凸轮从动面和环凸轮从动面。
在本发明的第二个实施例中，凸轮柱由具有单一的非圆柱形部分的凸轮段构成，用于接触锁杆凸轮从动面和环凸轮从动面。
在本发明的第三个实施例中，凸轮柱由具有圆柱形部分的第一凸轮段和具有圆柱形部分的第二凸轮段构成，第二凸轮段偏离第一凸轮段，因此，通过这些部分来接触和分离锁杆凸轮从动面和环凸轮从动面。
再参阅本发明的下面的详细叙述并结合附图进一步阐明本发明的上述的和其它方面。现简要地说明附图如下
图1显示在未锁紧位置上的工具夹基座件的侧剖图。
图2显示在锁紧位置上的工具夹基座件的侧剖图，在锁紧位置上工具夹被固定。
图3显示在锁杆最靠前的位置上接触可转动凸轮的立体图。
图4显示把锁杆推到其最靠后位置上的可转动凸轮的立体图。
图5说明本发明的分解立体图。
图6显示把图1所显示的视图转动90°的侧剖图。
图7显示把图2所显示的视图转动90°的侧剖图。
图8显示在锁紧位置和未锁紧位置上的可转动凸轮的相对位置图。
图9显示说明本发明的弹簧的位移与可转动凸轮的转动相对应的曲线图。
图10显示可转动凸轮的立体图，在该图中，根据本发明的第二个实施例凸轮具有非圆形段。
图11说明在图10中所显示的凸轮，在凸轮表面延伸的整个长度上具有非圆形部位。
图12显示在锁紧位置上图10的凸轮的剖视顶视图。
图13显示在未锁紧位置上图10的凸轮的剖顶视图。
图14显示在未锁紧位置上工具夹基座件的侧剖图，在该图中，可转动凸轮具有类似于图11中所显示的横剖面的凸轮柱。
图15显示在锁紧位置上工具夹基座件的侧剖图，在该图中，可转动凸轮具有类似于图11中所显示的横剖面的凸轮柱。
图16显示在未锁紧位置和锁紧位置之间的位置上的工具夹基座件的侧剖图，在该图中，可转动凸轮具有类似于图11中所显示的横剖面的凸轮柱。
图1显示具有前端15的工具夹10，在前端15上安装刀头20，刀头20由垫片(未画出)与工具夹10隔开。刀头20和垫片25通过装置例如夹子30固定在工具夹上。夹子30由销35固定在工具夹10上。工具夹10具有朝后的对接面40和具有从前端15向后延伸的柄壁50的管状柄45。
在柄壁50内工具夹10可以具有对准槽53。在柄壁50内设置相隔开的孔眼55。在孔眼55中工具夹10可以具有朝前的凹形接触面60。
工具夹10是围绕纵轴线56设置的。在整个说明书中，纵轴线56被用作基准线，如在附图中是很明显的，在说明书中详述的许多部件都是绕纵轴线56对称的。根据这一理由，描述时往往提及单个零件，这种描述显然也适用于其它完全相同的零件。
图1中显示的工具夹是一种常用的工具夹使用于非转动刀具的机床例如车床上。但是，工具夹显然也可以安装非转动应用或转动应用的刀具。另外，工具夹10最靠近前端15的部分一般绕纵轴线56相对于管状柄95转动相当90°角。然而，为了说明本发明的目的，将使用目前的定位。
另外，在附图中，以与接纳孔相分离经向地显示管状柄。当然，本发明涉及凸轮和锁杆在工具夹和接纳孔之间的配合，显然可以如图所示，或者也可以是干涉配合。
工具夹接纳件65具有朝前的对接面67和绕纵轴线56由孔70构成的孔，它固定在基座件75上并且是基座件75的一部分。
在贯穿基座件75的通道80内的是短管85，短管85插入工具夹接纳件65的孔70；孔90纵向地贯穿短管85，而锁杆95可滑动地安装在孔90内。
凹部100朝向锁杆95的前端97，凹部100可以和贯穿短管85的径向孔105相对准。锁杆95可以在其任何位置上但是最好在与锁杆95为整体的基座110处通过推拉沿纵轴线56移动。当锁杆95推离工具夹10时，径向地向外推动位于短管85的孔105内和锁杆95的凹部100内的锁紧件115。
图1显示工具夹10脱离基座件75。为了在基座件75内固定工具夹10，定位锁杆95，使锁紧件115在凹部100内并置于径向孔105内。在这一位置上，工具夹10的管状柄45可以插进孔70。
如图2所示，当工具夹10定位于孔70内时，可以以箭头117的方向将锁杆95从工具夹10拉开，因此，锁紧件115从凹部100径向地向外移到滑道116，从而使锁紧件115进入孔眼55，并接触管状柄45的朝前的凹形接触面60。当锁杆95以箭头117的方向缩进时，工具夹10推入工具夹接纳件65内，同时，工具夹10的朝后的对接面40接触工具夹接纳件65的朝前的对接面67。锁杆95的这个作用把工具夹10固定在工具夹接纳件65内。
为了从工具夹接纳件65中松开工具夹10，以箭头119的方向朝工具夹10推动锁杆95，以这种方法，锁紧件115退回到径向孔105和凹部100内，以便提供足够的间隙，使工具夹10从工具夹接纳件65中脱出，如图1所示。
当工具夹10锁紧在基座件75内时，工具夹接纳件65可以有弹性变形，所以产生很大的摩擦力，把工具夹10保持在工具夹接纳件65内。为了解脱工具夹10，锁杆95在工具夹接纳件65的前端延伸。因此，锁杆95凸出在通道80之外，并接触在工具夹10的管状柄45内的碰撞区120。以这种方法，继续朝工具夹10的方向推动锁杆95，将迫使锁杆95撞击碰撞区120，从而从工具夹基座件75中推出工具夹10。因此，通过移动锁杆95，可以在基座件75内固定或解脱工具夹10，从而为工具夹10的快速更换创造了条件。
本发明的要点是一种机构，该机构用于按箭头119的方向把锁杆95推进到图1所示的解脱位置以及按箭头117的方向缩进锁杆95，以便将工具夹10固定在图2所示锁紧位置。
在图1和图2中所示的该装置的关键零件在图3和图4中显示更为清楚。具体来说，图3显示锁杆95的最靠前的位置，类似于图1中显示的位置。可转动凸轮具有纵轴线155，它贯穿可转动的凸轮，可转动的凸轮具有可以呈圆柱形的凸轮柱160。凸轮柱160具有偏离凸轮150的纵轴线155的纵轴线165。凸轮柱160具有至少一个凸轮面170。可转动凸轮150设置在贯穿锁杆95的孔180内。所以，在锁杆95上，在孔180的壁的前部产生一个凸轮从动面。凸轮150横向地固定在基座件75内(如图1)，因此，它只允许绕凸轮的纵轴线155转动。另一方面，允许锁杆95沿纵轴线56纵向地移动。以这种方法，在凸轮150的一个位置上，如图1和图3所示，凸轮柱160的凸轮面170接触锁杆95的凸轮从动面185，便以箭头119方向把锁杆95推到未锁紧位置；在凸轮150的第二个位置上，如图2和图4所示，凸轮柱160的凸轮面170便以箭头117的方向推动锁杆95，所以导致锁紧件115离开凹部100并移到滑道116，如图2和图4所显示的样子，从而把工具夹锁紧在基座件75内。值得注意的是，在图4显示凸轮面170是直接和锁杆95接触的，虽然这可以使锁杆95在适当方向上位移，但是，在图2中显示一种优选的结构，在该结构中凸轮150使用一种中间的弹簧/环结构把锁杆95推到锁紧位置。在该结构中凸轮柱160作用在环195上，压迫与锁杆的后端205连接的弹簧200，从而以箭头117的方向推动锁杆。
从图1-4可以看出，通过凸轮150从图1和图3显示的最靠前的位置转动到图2和图4显示的最靠后的位置，就把锁杆从未锁紧位置推到锁紧位置，把工具夹10固定在工具夹基座件75内。
图5显示根据本发明的装置的部件分解图。为了显示沿着被横向圆孔220和锁杆导架225之间隔断的纵轴线56上的工具夹接纳件65的孔70、锁杆室210和弹簧室215分割地显示基座件75和工具夹接纳件65。短管85延伸在孔70内，短管85本身具有孔90，锁杆95贯穿在孔90中，并使锁紧件115和锁杆95的凹部100对准。凸轮150和凸轮柱160安装在锁杆95的孔180内，因此，凸轮表面170可以接触锁杆95的凸轮从动面185。通过横向圆孔220横向地限制凸轮150。
环195具有孔235，它装配在锁杆后端部205上，直到和锁杆凸缘240接触为止，所以环绕着可转动凸轮150的凸轮柱160。环195通过弹簧200紧靠在锁杆凸缘240上，弹簧200通过螺帽245固定在锁杆后端部205上。螺帽通过螺栓250连接在锁杆后端部205上，螺栓250以螺纹和锁杆后端部205相连接。虽然在图5中显示的零件200是螺旋形弹簧，这是为了说明其作用，但最好使用一串贝氏弹簧。通过螺帽/螺杆结构压缩弹簧。
在锁杆的一段也可以产生更大的挠性，以提供回弹力，所以不需要弹簧200。例如，连接孔180的锁杆95的横截面可以减小。与该结构中，环195可以省去，便于凸轮柱160直接接触锁杆95，以便在锁紧位置和未锁紧位置之间推动锁杆95。但是，在该结构中，孔180应减小尺寸，使凸轮柱160能往复移动锁杆95。
锁杆凸缘240嵌入锁杆室210并对锁杆95提供横向支撑，同时允许锁杆95沿纵轴线56移动。以这种方法，凸轮150可以转动，最好和连接室255的机床一起转动，将锁杆95从未锁紧位置推到锁紧位置。
参看图1，应该注意在孔70中如果没有工具夹10，凸轮的转动将引起锁杆95沿纵轴线56来回地往复运动，但作为一个整体，相对于环90就没有移动。在这种情况下，锁杆95将在工具夹接纳件65的孔90中移动，同时锁紧件115也将在径向孔105内来回地自由移动。
但是，如图2所示，当工具夹10接入孔70内时，通过凸轮柱160和环195的凸轮从动面197的接触向后推动锁杆95。然后，锁紧件115从凹部100向外移动到滑道116，并接触管状柄45的朝前的凹形接触面60，嵌入工具夹10。在这一位置上，凸轮150继续转动将引起环195和锁杆凸缘240脱离接触，并离开锁杆凸缘240沿锁杆95方向滑动，从而压迫弹簧200，所产生的弹力通过螺栓250转移到锁杆95上。螺栓250把弹簧200固定在锁杆95上。间隙257突出地显示环195和锁杆凸缘240的这一分离。
应该注意弹簧200是顶着环195预负载的。如果环195相对于锁杆95没有位移，锁杆95可缩回而不接触弹簧200。但是，当锁紧件115嵌入管状柄45时，便限制了锁杆95。接箭头117的方向进一步移动环195将引起环195相对于锁杆95的移动。这样，又压迫弹簧200并把总的预负载力传递到锁紧件115上以固定管状柄45。
环195和锁杆95将按箭头117的方向移动，直到锁紧件115在滑道116上从凹部100移到锁紧件115嵌入管状柄45为止。这一距离称为锁紧行程。在滑道116上锁紧件115嵌入管状柄45的精确位置依赖于制造公差。根据上述理由，这一锁紧距离称为平均锁紧行程。
在图6和图7中再次显示了在未锁紧位置和锁紧位置上该装置的侧剖图。在未锁紧位置上(图6)凸轮表面170接触锁杆95的凸轮从动面185。在该位置上，锁紧件115(在侧剖图中所显示的)休止在锁杆95的凹部100内。为了清晰起见，在该视图中已经省略了工人夹接纳件65(图5)。在图6中可以看出，凸轮柱160的厚度即直径等于或略小于锁杆95的凸轮从动面185和环195的凸轮从动面197之间的距离。为了提供这一间隙，环195休止在锁杆95的凸缘240上(未画出)。
但是，在锁紧位置上(图7)，锁紧件115(以虚幻线表示)在滑道116上移动，直到和管状柄(未画出)接触为止。为了清晰起见，工具夹接纳件65和工具夹10已经从该图中省略。在这一位置上，凸轮150进一步转动，结果引起环195和锁杆95一起移动，压迫弹簧200，所以又移回锁杆95。
从图6和图7中应当注意两个显著的特点，图6显示凸轮表面170是在凸轮柱160的中部凸轮面170a上接触锁杆凸轮从动面185的，为未锁紧位置；图7显示凸轮面170是在凸轮面1790的上部和下部170b、170c上接触环195的凸轮从动面197的，因为环195具有孔235，如在图5中可以看出。这是因为两个重要的理由第一，在凸轮面170和凸轮从动面185及197之间的对称接触。这样，在基座件75内，由于在锁杆95或环195上的不平衡力使挤塞锁杆95的可能性变得最小。例如，如果凸轮柱160只是在凸轮面170的上部接触环195，那么在基座件75内往往引起粘合，从而使环195的纵向移动造成困难。
第二，使用凸轮面170的分开的纵向部分用于松开和锁紧锁杆95。如在图6中可以看出，凸轮面170的间部分170a接触锁杆95的凸轮从动面185，而凸轮面170的上部或下部170b、170c接触环195。以这种方法，分散在凸轮柱160和从动面185，197之间的磨损面，使磨损减至最小。象下面将要叙述的，在凸轮柱160上环195和锁杆95的接触在不同的径向位置上也会出现。
再简要地参看图1和图2，可转动的凸轮150和凸轮柱160以虚幻线显示，在图8中也显示了它们的位置，但是，为了说明起见，缩小了凸轮柱的直径。关于凸轮的位置，作为基准，在凸轮150的转动中，凸轮柱160离工具夹10(未画出)最远标记为零，并将反时针方向转动视为正向转动。
从图8和图1可以看出，在未锁紧位置上，凸轮150定位在大约135°角的位置上。虽然，凸轮转动到标记为180°的位置无疑是可能的，但为了缩小在锁紧位置和未锁紧位置之间的凸轮转动的范围，有意地将凸轮的转动限制为小于180°。当基座件75在密闭位置时，为转动而使用工具例如扳手使凸轮具有一个有限的位移是所期望的。凸轮150通过止动螺钉260(图5)被限制在这一转动范围内，止动螺钉260旋在基座件75的孔265上，并嵌入环绕凸轮150与期望凸轮150转动相符的大约135°延伸的圆弧形的凹槽270内。
从图8(B)和图1所显示的未锁紧位置转动到图8(A)和图2显示的锁紧位置，当凸轮150从未锁紧位置顺时针方向转动时，锁杆95依箭头117的方向移动。当工具夹10在孔70内时，锁紧件115从凹部100向外移，锁紧件115嵌入工具夹10的朝前的凹形接触面60。此时，限制锁杆95的纵向移动。但是，可转动的凸轮继续顺时针方向转动，结果引起凸轮面170推动环195紧靠弹簧200，从而压迫弹簧并增加向后的力，将锁杆95推到锁紧位置。
弹簧200的最大位移随着可转动凸轮150转动到0°时出现。但是为了使可转动的凸轮150保持在由于弹力突然地返回到未锁紧位置的可能减到最小的位置，凸轮150将超转到-5°的位置上，并通过止动螺钉260(图5)和凸轮150的凹槽270限制凸轮的转动。虽然这一超越转动将损失一些作用在锁杆95上的弹力，但这可以提供的可靠的锁紧性能，因而这种力的微小损失是合理的。
图8连同图1和图2也说明凸轮从锁紧位置到未锁紧位置的转动是小于180°的。当凸轮150从锁紧位置反时针方向转动时，凸轮柱160朝工具夹10的方向移动，当环195朝锁杆凸缘240方向移动时，允许弹簧200扩张；另外，当环195接触凸缘240时，凸轮转动引起凸轮柱160接触锁杆95的凸轮从动面185。然后，锁杆95按箭头119方向推进，直到锁杆前端97接触工具夹10的碰撞区120为止。此时，进一步转动凸轮，产生一个正作用，撞击工具夹10，使之离开基座件75。装置的设计使得可获得上述正作用的转动范围为大约45°。
如前所述，沿着凸轮柱的接触是对称的，并发生在锁杆的未锁紧位置和锁紧位置的不同长度的。
在图1和图2中所示的这种结构还包含另一特点。即使凸轮柱的接触发生在沿该柱的相同长度上，也限制凸轮的转动，以便接触该柱的不同的径向部分，从而把锁杆推到锁紧位置和未锁紧位置。如以图8作为例子，凸轮柱160接触环，就沿暗线所示的线段272缩进锁杆；凸轮柱160接触锁杆，就沿暗线所示的线段274锁紧锁杆。因为这些表面是在凸轮柱160的不同的径向位置上，所以在凸轮柱160上的磨损将减至最小。
当工具夹位于孔内时，在图8中说明的凸轮150的顺时针方向转动提供凸轮柱160的转动，凸轮柱160的转动移动环，并把力传递到锁杆上。当环压迫弹簧时，该力也传递到锁杆上。为了达到彻底地锁紧锁杆，产生1000磅以上的弹力是不难得到的。当锁杆95在未锁紧位置和锁紧位置之间移动时，通过凸轮以扭矩的形式传递该力。通常，使用手工工具例如扳手转动可转动的凸轮，并将产生的高弹力通过凸轮以大扭矩的形式传递到扳手，结果，当锁杆在锁紧位置和未锁紧位置之间移动时，有一个凸轮的不需要的反作用力。
图9显示凸轮的转动从与0°相对应的锁杆的锁紧位置(A)转动到与135°相对应的未锁紧位置(B)的凸轮柱和弹簧位移的关系。线280反映当凸轮从锁紧位置到未锁紧位置转动时，将要和环195接触处的凸轮柱160的位移。如上所述，凸轮150的锁紧位置实际上是转动到-5°。但是为了表示方便起见，在图9中没有显示。从分析在图9中显示的线280可以看出，当凸轮转到未锁紧位置时，斜度逐步变得较陡。该同一线条也显示弹簧位移的图形，直到环195接触锁杆凸缘240时为止，该接触发生在凸轮转动到大约49°处。这将是锁杆95在图1和图2中显示的位置之间的位置。此时，当凸轮进一步转动时，弹簧不再减压，但锁杆仍依箭头119的方向移动，解脱工具夹10。但是，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。作为弹簧的典型设置，当压力超过1000磅时，锁紧和松开倘杆95所需要的，由凸轮传递的力和有关转矩，对于上述反冲力的重量性来说，就变得意义重大了。
需要减小该反作用力的结构是本发明的第二实施例的要点。通过改变凸轮柱的形状，使之不同于圆柱形，就可以在移动的范围内改变弹簧的位移。再参阅图1显示的结构，如果工具夹10不在孔70内，那么当圆柱形凸轮150从未锁紧位置转到锁紧位置时，整个组件包括锁杆95、环195、弹簧200和端盖205，当它们通过凸轮柱160位移时，一起位移。而这一结构，在环195和锁杆95之间没有相对位移。当工具夹10限制锁杆95时，凸轮150的转动只作用在环195上并压迫弹簧200。从图9中可知这一移动所展现的曲线280。
现在已经知道，通过改变凸轮柱的外形，可以有利地影响弹簧的位移，扩大转动的范围，在转动的范围内减压(或增压)。另外，单纯使用圆柱形凸轮柱导致在凸轮柱上引起磨擦，减小反作用力。通过沿凸轮柱的长度采用偏心的凸起部，直接作用而使凸轮转动的弹簧位移可以减小。具体地说，凸轮柱可以受弹簧减压(或增压)的干涉以便减小凸轮的扭矩。另外，弹簧的位移可以将弹簧的减压(或增压)分配在凸轮转动的较大范围上，从而减小在短转动内传递的很大的力以有利于在更大的转动范围内传递较小的力。另外，通过扩大凸轮转动的范围使弹簧减压(或增压)，在凸轮柱的转动位置上，力被分布到凸轮柱上，这可形成一个较小的力矩臂，从而进一步减小扭矩。
图10显示凸轮150具有带有三个不同的段161、162和163的凸轮柱160。段161、162和上面叙述的凸轮柱形状是完全相同的。但是段163包括一个偏置的凸起部290。图11显示凸轮150具有带有单一的段164的凸轮柱160。单一的段164具有和图10中段163完全相同的外形。图12显示通过图10的段163或图11的段164的凸轮柱160的横截面图。假设凸轮柱的段161和162的半径为r1，段163包括半径为r2的偏置凸起部半径r2和半径r1相互过渡而形成连续的表面。与凸轮柱160的中心线165和凸轮150的中心线155相交的线167作为基线，距半径r1的最大偏离将发生在距基座大约65°角处，这是大约在转动凸轮的位移的中途。半径r2的大小大约等于锁紧件115从滑道116的底部移到滑道的锁紧件接合管状柄的部分的距离。这一距离叫做平均锁紧行程。
再参看图1，如果工具夹10没有到应有的位置，凸轮150的转动将移动锁杆95、环195、弹簧200和端盖205，而作为一个整体，在构件之间没有相对位移。此外，圆柱形凸轮柱160在锁杆95的凸轮从动面185和环195的凸轮从动面197之间，在锁杆孔180内自由转动。变型的凸轮将产生不同的结果。具体地说，图14至图16显示并将作更详细的阐述，变型的凸轮150在锁杆95的凸轮从动面185和环195的凸轮从动面197之间将作为一个楔，从而在转动中将两部分分开。即使锁杆95没有定位在孔70中，凸轮150的转动也将把弹簧压到r2和r1之差的最大量。
与图8中的(A)相对应，图12显示在锁紧位置上的凸轮；与图8中的(B)相对应，图13显示在未锁紧位置上的凸轮。另外，现在除了凸轮150具有与图10或11所示相似凸轮柱160外，图14和图15显示的基座件75和工具夹10与前面所述的和图1及图2所显示的基座件75和工具夹10是完全一样的。在凸轮150从锁紧位置到未锁紧位置的转动中。环195类似于前面所述的方式跟随凸轮柱160的第一段161和第二段162(或凸轮柱164)而动。但是，当锁杆95从锁紧位置移到未锁紧位置时，由于凸起部290的加入，虽然这一转动的总效果是让簧减压，从而趋向于产生一个反冲力，但凸起部290将作用在锁杆95的凸轮从动面185上，稍微地分离锁杆凸缘240和环195。这又将压迫弹簧，引起锁杆95和环195两者各自的凸轮从动面185、197夹住凸轮柱160。图9中显示的线282表示由锁杆和环之间的这种相对运动所引起的弹簧的位移。在凸轮转动的中途大约65°处，弹簧的位移最大。
使用数值来表示本发明，在锁杆95和环195之间的最大位移发生在转动的大约65°处，并具有大约0.05英寸的值，如线282所示。0.05英寸这个值相应于平均锁紧力所需要的最大弹簧位移。从线282可以看出，使用图1至图8所述的圆形凸轮，0.05英寸的弹簧位移出现在大于大约40°的转动位置上。由于图10和图11中所示的变型凸起部结构，根据线280的弹簧的变位，只允许直到凸轮的凸起部干涉这种变位为止，如由线282所示。
为明确目的起见，线280已经叠加在线282上，显示带有变型凸起部的实际弹簧变位。由相交的线280和282的上段显示实际的弹簧变位，由于凸起部使弹簧变位的大小出现在70°和135°之间，这是大于60°的范围。相反，没有凸起的凸轮的结构，整个变位出现在0°到40°之间，在40°范围内。
图14说明带有变型凸起部的凸轮在基座件75内的应有的位置上，可以看出凸起部290在靠近锁杆95的凸轮从动面185的一个位置上。当凸轮150顺时针方向转到锁紧位置时，凸起部作为一个楔靠在锁杆的凸轮从动面上，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的程度但同时引摩擦，阻碍转动。在图16中显示的中间位置说明了这一点。
进一步的转动使凸起部290超越了与锁杆95的凸轮从动面185的接触，直到仅仅使圆形凸轮部分(图10的161、162或图11的164)接触从动面185为止。在图15中显示在锁紧位置上的凸轮150。
如果中央段163保持圆柱状外形，而上段和下段161、162各具有类似于凸起部290那样的凸起部，那么在凸轮柱160的中央段163上，由偏置的凸起部290所产生的效果是完全一样的。只要弹簧减压(或增压)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°，以便和环195发生接触，而与锁杆95相对立。但是从图10中可以看出，在这种情况下，段161和162和凸起的段163必须互换。
已经叙述的凸轮装置常常把往复移动传给快换工具夹的锁杆，以便把工具夹固定在工具夹基座上或使工具夹从基座松脱。
对该装置的上述各个具体实施例可以进行各种变型，而不超出本发明的范围。
权利要求
1.一种用于可卸式固定工具夹管状柄的装置，它包括a)一个基座件，它具有朝前的表面和与朝前的表面相交并向后延伸的孔，该孔用于接纳管状柄；b)在基座件内沿纵轴线延伸的具有前端和后端的锁杆，该锁杆并能前后往复移动，用于在孔中把管状柄拉到锁紧位置以及用于从孔中把管状柄到未锁紧位置，所述锁杆具有垂直于所述纵轴线的孔，限定一个前壁，用作锁杆凸轮从动面；c)安装在基座件上的可转动的凸轮，它具有穿过锁杆上的孔的凸轮柱，该凸轮可在锁杆上工作，以提供前后往复移动。d)具有凸轮从动面并可滑动地设置在紧靠凸轮柱的锁杆的凸缘上的环；e)设置在环和锁杆后端之间的弹簧，用于把锁杆推向锁紧位置；f)其中，通过凸轮的转动，凸轮柱作用在环凸轮从动面上，压迫弹簧并把锁杆推到锁紧位置，而通过凸轮反方向转动使弹簧减压并松开锁杆；g)其中，凸轮柱通过在锁杆凸轮从动面和环凸轮从动面之间产生的干涉起到限制弹簧减压的作用。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于凸轮柱具有由圆柱形部分构成的第一凸轮段和由非圆柱形部分构成的第二凸轮段，用于接触锁杆凸轮从动面和环凸轮从动面；
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于非圆柱形部分具有最大的偏离，从而在凸轮转动的锁紧位置和未锁紧位置之间的一个转动位置上，在两个从动面之间产生最大的干涉。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于非圆柱形部分的最大偏离大约等于锁杆的平均锁紧行程。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于凸轮柱由具有单一的非圆柱形部分的凸轮段构成，用于接触锁杆凸轮从动面和环凸轮从动面。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于非圆柱形部分具有最大的偏离，在凸轮转动的锁紧位置和未锁紧位置之间的一个转动位置上，在两个从动面之间产生最大的干涉。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于非圆柱形部分的最大偏离大约等于锁杆的平均锁紧行程。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于凸轮柱由具有圆柱形部分的第一凸轮段和具有圆柱形部分的第二凸轮段所组成，第二凸轮段偏离第一凸轮段，使锁杆凸轮从动面和环凸轮从动面被该两部分接触和分离。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于偏离的圆柱形部分具有最大的偏离，从而在凸轮转动的锁紧位置和未锁紧位置之间的一个转动位置上，在两个从动面之间产生最大干涉。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于非圆柱形部分的最大偏离大约等于锁杆的平均锁紧行程。
全文摘要
通过在锁紧位置和未锁紧位置之间轴向地往复移动的锁杆(95)来可卸式固定工具夹管状柄(45)的一种装置，利用可转动的凸轮(150)使锁杆(95)往复移动，可转动的凸轮(150)驱动预负载弹簧(200)，形成一个将锁杆(95)固定在锁紧位置上的力，可转动凸轮(150)包括一个非圆柱形凸轮柱(160)，当锁杆(95)从锁紧位置移到未锁紧位置时，在凸轮柱(160)上通过预负载弹簧(200)可以产生一个最小的反冲力。
文档编号B23B29/00GK1144498SQ95192202
公开日1997年3月5日 申请日期1995年3月15日 优先权日1994年4月8日
发明者罗伯特·A·埃里克森 申请人:钴碳化钨硬质合金公司