专利名称：用来耦合机械工具的系统的制作方法
技术领域：
本发明一般是关于一种用来耦合(联接)机械工具的系统，更具体说是关于一种可拆卸地使机械工具与模件式工具系统的工具柄相联接的系统，它的结构小巧紧密，但是有很大的夹持力，不论转速高低都能提供在6个自由度上的精确、刚度大的工具联接。
用于相互联接机械工具的先有技术耦合系统已广为人知，这类耦合系统包含有一构成工具一部分的中空截头圆锥形阳部件，它与一阴部件的截头圆锥形的开口部分相配合、阴部件典型地是作为使工具旋转的心轴的一部分，阳和阴部件的截头锥形两者通常都相对于工具的纵轴线具有1∶10的钭度，当两部件由设置在阴开口部内的夹卡机构拉合在一起时，这样的钭度能提供一种正确定心的刚性压配联接。
现有大量的机构用来联接先有技术耦合系统的截头圆锥形阳部件和阴部件，某些这类机构中，装在工具柄上的阴部件包含径向运动的闭锁球，它用来与阳部件壁内具互补形(或适配形)的凹座开口相啮合，当闭锁球沿径向向外运动时起到把截头圆锥形工具轴干拉进工具柄内的截圆锥形开口部内并固定。一具有凸轮表面并沿轴向可滑动的螺栓迫使闭锁球沿径向向外进入凹座开口。在另一些机构中，阴开口部包含一可沿径向扩展的闭锁柱，它扩展时进入截头圆锥形阳部件的中空内腔，闭锁柱可包含两个或多个可沿径向运动的指状件，它与截头圆锥形阳部件的壁内开口部相啮合以迫使工具的阳部件楔入工具柄的阴部件。
尽管上述这两类先有技术通用型耦合系统已证明能有效地实现其所需功能，但遗憾的是由不同制造厂生产的系统没有互换性，从而直到最近为止，工具系统的最终用户不得不选用这一种特定适配的工具和耦合系统或选用另一种，为弥补所存在的问题，德国政府在1987年把包络面的尺寸进行了标准化，即这类耦合系统必须符合“DIN69890”号公告的规范，然而该公告并未规定用来使截头圆锥形阳和阴联接件卡紧在一起的耦合机构的型式和长度直径比(或长宽比)。
足够标准化能实现互换性的耦合系统规范，在德国直到1993年才问世，在所公布的DIN69893号公告中提出了使截头圆形阳部件与截头圆锥形阴部件耦合固定的锥部尺寸标准，该公告也规范了阳部件必须具有一限定其内腔的环肩，该环肩限定出一后接(或后随)表面。按其含义阴部件需有一带与阳部件的后接面相啮合的凸轮表面从而把两部件锁定在一起的构件，按DIN69893规范的标准化耦合系统已由若干以德国为基地的工具公司生产，这些公司生产的工具系统销往几家德国的大汽车制造商，DIN69893正在德国和其他国家采纳推广，很可能该标准会被采纳为国际通用标准。
DIN69893基本上已提出用于使联接件相互耦合的阳部件内后接表面的形式和尺寸，但并未具体明确阴部件内的凸轮件应采用什么形式，也未明确应采用什么样的驱动机构以使这些凸轮件与阳部件内的后接表面进入啮合，这是由于可采用各种不同的凸轮件和驱动机构而不影响由不同制造商所生产的耦合系统的互换性，目前已有不少这类的凸轮设计和驱动机构，遗憾的是，上述的每种凸轮和驱动机构均存在一些缺点。
例如，几乎所有先有技术的驱动机构都采用一沿轴线方向运动的拉杆，它通过凸轮作用使凸轮件扩展开，当这类拉杆在对轴向空间约束要求很宽的场合得到应用(例如当耦合系统被用来把工具与加工中心的心轴联接)时，却在对耦合系统的总外形尺寸不允许超过一确定长度的模件(或模块)工具系统中很难(若不是不可能)被采用，拉杆式机构会带来的其他缺点还在于实质上用来产生耦合力的所有机械效益均来自沿轴向作用的螺纹，因此只有在工具的端部才能接近操作而在侧向无法接近。这种轴向作用的螺纹在模件式工具系统中很难接近，在模件式系统中工具密集放置，所以会妨碍操作者快速更换工具，此外，首要地依赖螺纹来产生机械效益会导致螺杆和承内螺孔向过度磨损，这同样也会导致使用寿命期内耦合力不能保持恒定。
由于夹紧机构所产生的张力使相互间紧配合的截头圆锥形的阳和阴联接件相互紧紧楔住，因此必须设置有一种使这些联接件有效地被拉开或“碰撞”开的措施以便更换工具，为此目的，许多先有技术柱杆式耦合系统中包括某种碰撞机构，但是许多这类机构是依靠一弹簧来提供“撞”开阳、阴联接件的撞击力，弹簧的使用不仅增加了耦合机构的复杂程度而且可能会引起碰撞作用不可靠。尽管杆柱式夹紧机构存在的上述缺点能通过采用一种闭锁球机构而得以克服，但要使用闭锁球需在工具的阳部件锥壁上提供承纳孔，这类孔在DIN69893规范中是不允许有的。
很明显，按DIN69893的耦合系统需有一种驱动机构，这种驱动机构的轴向尺寸必需很紧凑易于在模件式工具系统中应用，比较理想的是驱动机构能提供一种沿径向易于接近的致动器以便于操作者快速更换工具，而且驱动机构还应能在截头圆锥形阳、阴部件间作用一个很大的拉紧力并与此同时具有很高的机械效益。最好驱动机构应能避免在这些部件的任何特定区域引起过大的集中压力，否则会导致过度磨损使工具寿命缩短和使阳、阴联接件之间耦合力不能保持恒定。最后，驱动机构应能在阳和阴部件之间提供一有效、可靠的“碰撞”作用，以便快速更换工具。驱动机构相对而言应易于制造、造价较低并易于装配、分解和维护。
总的说来，本发明耦合系统能满足上面述及的种种指标而不会有先有技术带来的任何缺点。因此本发明是一种用于使一阳联接件与一阴联接件相互闭锁联接的耦合系统，阳联接件具有包含后接面的凹腔，阴联接件具有接纳阳联接件的开口部；一付相对设置的卡爪件可动地安装在开口部内，卡爪件上具有当卡爪件相对移开时与阳联接件的后接表面相啮合的凸轮表面；系统还包含一迫使卡爪件运动分离的驱动链，该驱动链具有一轴向运动的驱动件，该驱动件最好呈球形它设置在卡爪件之间；和一付相对设置的楔形件，当驱动件相互相向运动时通过推挤式作用力使驱动件沿轴向运动；还设置一螺杆件(螺柱)，最好它的两端分别制出右旋和左旋螺纹用于驱动楔形件作相向或反向运动，其工作方式如同一滚子，一滑座夹紧器，螺杆件具有一带六角槽的头部，它沿径向通过阴联接件的一侧壁开口可以接近以便实施快速更换工具。
楔形件除具有当双螺纹螺杆件驱动楔形件相向运动时能使球形驱动件沿轴向运动的楔形表面外，它还具有当螺杆件旋转而驱动楔形件相互反向运动时用来撬动阳联接件顶端使其从阴联接件开口内脱开的楔形表面，用这种方式提供了一种简单有效的“碰撞”作用而不需用弹簧或其他既复杂又有潜在的不可靠因素的机械件。
耦合系统的驱动链除了通过螺杆件的螺距提供的机械效益外，还另外提供了三方面的机械效益，从而能使系统操作者快捷、方便地得到产生于阳和阴联接件之间的大的拉紧力。首先，球形驱动件与相对设置的卡爪件之间的楔形啮合角的大小保证了每个卡爪件沿(与轴线)正交方向的运动量值小于驱动件沿轴向的运动。其次，楔形件与球形驱动件之间的楔形啮合角的大小保证了驱劝件沿轴向移动量小于任一楔形件在其正交方向上的移动量，最后，由于球形驱动件与卡爪件的一端相啮合，和由于相对设置的卡爪件上的凸轮表面位于每个卡爪件的两端之间，于是每一卡爪件的一部分长度可起到杠杆作用，用来迫使卡爪件上的凸轮表面与阳联接件内的后接表面发生强有力的相互啮合。
在最佳实施例中，驱动件是一由轴承钢制的钢球，其洛氏硬度为RC58-60。
此外，卡爪件和楔形件上的啮合表面两者均为圆柱面的一部分，其曲率与球形驱动件的曲率成互补(或相适配)，由于弹性形变而在这些件与驱动件之间得到一种凹凸形面对面接触。这种面-面接触能有利于防止产生点或线接触时的集中作用力，以免在驱动链各构件间产生过度磨损。最后，系统还包括有一用来抵消球形驱动件作用于螺杆件上反作用力的支垫。
图1是本发明耦合系统的分解透视图；图2是图1所示耦合系统沿2，3-2，3线剖取的平面截面图，示出装配状态下驱动球位于卡爪件之间处于非驱动状态，这样易于看清系统的阳联接件与阴联接件之间的配合情况；图3是图1所示耦合系统沿2，3-2，3线剖取的与图2类似的平面图，示出装配状态下驱动链已推动驱动球使其与卡爪件的内表面进入紧紧啮合接触，迫使阳联接件与阴联接件牢固连接在一起；图4是图1所示耦合系统沿4-4线剖取的侧剖视图，图中所示是处于装配状态；图5是沿图1中5-5线剖取的一仅示出卡爪件、驱动球和球的驱动组件的端面图，图中所示是处于装配状态下逆时针旋转90后的视图；图6是图3中用虚线圆6圈出区域的放大视图，表示出驱动球与啮合表面54b之间的啮合角；和图7是图4中用虚线椭圆7圈出区域的放大视图，图中表明了驱动球与楔形内表面68a之间的啮合角和外碰撞表面70a的倾钭角。
现参阅图1，图中零部件标号在所有附图中相同，即同一标号代表同一零部件(或部位)。本发明耦合(或联轴节)系统1包含有一阳联接件3，它是一工具(或刀具)体5的一部分，例如刀具体5可夹持一用来切削金属的刀片7，系统1还包含一阴联接件9，它是刀杆11的一部分，例如11可以是一使与阳联接件3联接的刀具体5旋转的心轴。在某些工作情况下，阳和阴联接件3，9两者均围绕一轴线旋转以对一静止工件切削加工，然而在另一些工作情况下，阳和阴联接件3，9不动而工件旋转，如在以下将详述的那样，阴联接件9实质上是中空的，其内装纳一付相对设置的卡爪件12a，b，这些卡爪件12a，b由驱动链13的作用可沿径向扩展迫使联轴节1的阳、阴联接件3，9啮合连接并相互锁住。
如在图2和图3中所示，阳联接件3包含一具有截头锥形外表面16的中空轴干15，锥形外表面16的钭度相对于阳、阴联接件3，9的纵轴线大约为1∶10，截头圆锥形轴干15的最接近端(前称近端)如图中所示与刀具体5连成一体，一环形联接面(或耦合面)17限定了轴干15与刀具体5之间的连接部。轴干15呈环卷形，它具有一呈截头圆锥形的内表面19。轴干15的顶端(或远端)内腔限定出一环肩22，环肩22的后表面限定出一截头圆锥形后接表面24。在图1中可以看得清楚，轴干15的顶端还包含一对相互对齐的槽26a，b，它用来在进行联接操作时使阳联接件3与阴联接件9内侧对准。
现参阅图3和图4，阴联接件9具有一由截头圆锥形内壁32限定的中空内腔31(见图1)的大致为圆柱(筒)形本体30，锥形内壁32与阳联接件3的轴干15的外表面的形状是互补的，一对拱形的凸耳33a，b相互相对设置在内腔31的近端，33a，b部分地限定了圆柱筒体30的内壁32，这些拱形凸耳33a，b在内腔31的近端限定出一对相互相对的凹槽35a，b，在图1和图4中可以看清楚，阴联接件9的圆柱筒体30还有一付相对设置的环状开口37a，b(37b图中未示出)，开口设置在靠近筒体30的近端，其用途即将叙述清楚。
参部图1，3和5，每个卡爪件12a，b包括一狭长的本体部40，b，要注意图5是已沿逆时针旋转90°后的视图，每个本体部40a，b的顶端包含一弧形的凸出部(或凸耳)42a，b每个凸耳具有一锥形导引表面43a，b，以使如图2所示非扩展状态下的卡爪易于插进阳联接件3的中空内腔19内，每个凸耳42a，b还包含一与阳联接件3中限定出内腔的环肩22的后接表面24的形状相适配的凸轮表面44a，b。每个卡爪件12a，b的狭长本体部40a，b的近端具有一带锥形侧表面48a，b的支脚46a，b，每个卡爪件12a，b的支脚46a，b可插进凹槽35a，b内并可以每个拱形凸耳33a，b的近端表面作为支点转动。每个支脚46a，b的锥形侧面48a，b可允许支脚转动而不会与阴联接件9的内表面发生干涉，如图所示每个卡爪件12a，b的内表面上设置有一凹腔50a，b。
参阅图1，2和3，系统1的驱动链13一般由一被夹持在卡爪件12a，b相对设置的凹腔50a，b内的驱动球52，和一迫使球52从图2所示位置运动至图3所示位置的球驱动组件56所组成。在最佳实施例中，驱动球52是用轴承钢制成并抛光，其洛氏硬度在RC58和60之间。每个卡爪件12a，b除具有用来俘获如图2中所示位置的驱动球52的凹腔50a，b外还具有设置于凹腔50a，b的近端用于当球驱动件56推动球52进入如图3所示位置时接纳驱动球的啮合表面54a，b，每个啮合表面54a，b的外形为圆柱形，由于驱动球52的表面与啮合表面54a，b接触时两者的弹性变形而呈现一种凹凸式的接触。
球驱动组件56是由一付相对设置的楔形件58a，b所构成，每个楔形件有螺孔60a，b用来接纳一双螺纹螺柱64的两相反螺纹端62a，b，螺柱64(如图1所示)的上端62a有一六角形槽66用来接纳一六方孔螺钉头板手(未示出)。两相反端62a，b上的螺纹钭角是相反的，楔形件58a，b上的螺孔螺纹钭角也相应同样是相反的，这些不同钭向的螺纹使楔形件58a，b可相对朝内运动或相互背离朝外运动，这取决于所用的六方孔螺钉头板手朝哪个方向转动双螺纹螺柱64而定，螺柱64转动时，两楔形件呈“滑动卡持”状态。
从图4，5和7中可看清楚，每个楔形件58a，b具有一内(向)楔形表面68a，b，当楔形件58a，b被双螺纹螺柱64驱动朝内拉动时，该楔形表面68a，b就与驱动球52啮合并由楔形表面作用推动驱动球52朝卡爪件12a，b的顶端运动，每个楔形件58a，b上还设置有外碰撞表面70a，b，当楔形件被双螺纹螺柱64驱动朝外拉动时，该外碰撞表面70a，b用以撬动阳联接件3的外端以与阴联接件9松开。最后，每个楔形件58a，b在其最外端还具有一环冠状件71a，b，它可在阴联接件9的圆筒体30的两相对环状开口37a，b内滑移。
支垫72设置在双螺纹螺柱64的中央部与阴联接件9的中空内腔31的底部之间，支垫通过一安装螺钉74拧入一螺纹孔76内固定在位，如图所示，其功能是支持双螺纹螺柱64的中部以克服驱动球52作用的反作用力。
参阅图2，3，6和7可对联轴节系统1的工作有清楚的理解。首先拧动螺柱使楔形件58a，b朝分离的方向运动至某一位置，在该位置只有楔形内表面68a，b的内边沿与驱动球52接触，当楔形件58a，b处于所述位置时，驱动球52松松地被俘获于位于卡爪件12a，b的内表面内的两个对的凹腔50a，b之间，当驱动球52处于所述位置时，卡爪件的顶端可沿径向向内转动进入如图2所示位，引此时卡爪件12a，b借助于其锥形导引表面43a，b能容易地插进阳联接件3的内腔19中，系统操作者接着就可用人力推阳和阴联接件3，9，此时要使对准槽26a，b与双螺纹螺柱64对齐直至爪件12a，b的凸轮表面44a，b覆盖在限定出环肩22的后接表面24的上方时止，联接操作的下一步骤是联轴节操作者用一六角扳手(未示出)插入双螺纹螺柱64的槽孔66内并转动螺柱64，转动的方向应使楔形件58a，b相向移动，由于楔形内表面68是做成具有倾角C的钭面，该倾角是相对于一与纵轴线A正交的O线形成的30角，这样在驱动球52和每个楔形表面之间可实现一机械效益，具体而言，楔形件58a，b沿正交线O。每移动1mm，驱动球52仅移动0.5mm，从而得到了2∶1的机械效益。
由于楔形件58a，b的推动迫使驱动球52朝向卡爪件12a，b的顶端方向运动，于是驱动球52从凹腔50a，b内滚出而与表面54a，b进入啮合，从图6中看得更清楚。由于啮合表面54a，b的曲率形状是与驱动球52的球面曲率相符，当驱动球被推动前进由于这些相接触表面的弹性变形而形成一有利的凹凸形面接触。由于每个圆形啮合面54a，b相对于平行于阳、阴联接件3、9的旋转轴线的一直线A形成大约为30°的钭角β，又可获得另一个2∶1的机械效益，换句话说，驱动球52沿直线A方向每前移1mm，卡爪件12a，b的顶端径向朝外的摆动仅0.5mm。当驱动球52最后到达图3中所示位置时，位于卡爪件12a，b前端的凸轮表面44a，b与阳联接件3的环肩2的截头圆锥形后接表面24发生楔形啮合，使得阳轴干15的外表面16被拉至与阴联接件9的内壁32进入可靠的啮合，此时阴联接件9的圆筒体30的顶端与限定阳联接件3的环状耦合面17进入啮合，在该位置阳和阴联接件3和9之间达到牢固可靠的连接。除上述由于双螺纹螺柱64的螺纹把楔形件58a，b朝内拉所实现的机械效益外，即由楔形件的内楔形表面68a，b与驱动球52之间和由驱动球52与卡爪件12a，b的啮合表面54a，b之间实现的各为2∶1的机械效益(这些零件之间所实现的总机械效益为41)外，在驱动球52与卡爪件12a，b的狭长本体部之间还进一步实现了一有利的杠杆效益，具体而言，从图3中可清楚看出由于卡爪件12a，b上的啮合表面54a，b在顶端方向上超出卡爪件的凸轮表面54a，b当球52使卡爪件12a，b沿径向扩展进入图3所示位置时，在驱动球52与卡爪件12a，b的顶端之间具有一明显的杠杆效益量，于是由驱动球52、双螺纹螺柱64、楔形件58a，b和卡爪件12a，b之间所提供的机械效益总量能使联轴节1的阳联接件3与阴联接件9之间产生十分大的耦合力而联轴节1的外形却十分紧凑。
为使阳、阴联接件3和9脱离啮舍，可反向转动螺柱64迫使楔形件58a，b相互拉离，驱动球52退回到凹腔50a，b内，于是外碰撞表面70a，b与阳部件3的外沿发生楔形啮合，由于楔形面的作用有力并可靠地撬动阳部件3从阴部件9的截头圆锥形内腔中脱出。
系统1的各组成部分的结构形式能使联轴节十分容易方便地装配起来，图1中清楚地表明了装配关系。装配的第一个步骤是通过一安装螺钉74安装支垫72，接着使每个卡爪件12a，b的支脚46a，b围绕设置在阴联接件9的内腔31内各自的拱形凸耳38a，b悬置，随后使驱动球52落入穿过环形开口37a，b中的一个并就位于相对设置的卡爪件12a，b的凹腔50a，b之间。接着把双螺纹螺柱64的一端62a拧入楔形件中之一58a的螺孔60a内，拧入几圈，再把双螺纹螺柱64的另一自由端穿过相对设置的环状开口37a，b中的一个而插入阴联接件9内，在该位置另一楔形件58的螺孔60b拧入双螺纹螺柱64的自由端，随后拧动双螺纹螺柱64直至每个楔形件58a，b的冠状部71a，b阴联接件9的外表面齐平时为止。
在结合一最佳实施例对本发明的耦合系统，进行了叙述后，对本技术领域具有一般水平的人员都很容易理解可有各种各样的修改、变型和补充，这些修改、变型和补充应列入本发明的范围，本发明范围仅由附属的权利要求所限定。
权利要求书按照条约第19条的修改1.一种用于可闭锁耦合机械工具组成部件的耦合(或联接)系统，它包括有(a)一具有一凹腔的阳联接件，该凹腔位于阳联接件的顶端，它包含后接表面；(b)一阴联接件，它包括有(i)一具有一轴线的本体，(ii)一沿上述轴线设置用来接纳上述阳联接件的顶端并具有壁部的开口部，(iii)一组在上述开口部内从上述壁部延伸出的凸耳，和(iv)一组相对设置可动地安装在上述开口部内的卡爪件，它具有与上述凸耳相啮合以限制其轴向行程的支脚，和上述卡爪件还具有用来与上述后接表面相啮合的凸轮表面，当上述卡爪件作相对上述轴线正交方向相互背离运动时迫使上述两表面作从上述轴线径向向外和沿上述轴线纵向的运动以使上述阳和阴联接件相互耦合，和(c)一用于驱动上述卡爪件分开的驱动链，它包括(i)一用来驱动上述卡爪件分离开的可沿轴向运动的驱动件；(ii)一付相对相反设置的楔形件，它们可沿正交于上述轴线方向运动以推动上述驱动件沿轴向运动；和(iii)一用于驱动上述楔形件沿(与轴线)正交方向作相互相向或反向的运动的螺杆件。
2.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于当上述螺杆件驱动楔形件沿正交方向相互背离运动时，上述楔形件还与阳联接件有楔形啮合而驱动阳联接件的顶端从阴联接件的开口部中脱开。
3.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于驱动件与卡爪件之间的楔形接触角应设置成每个卡爪件沿正交于上述轴线的运动距离小于驱动件沿轴向的运动距离，从而在驱动件和卡爪件之间获得机械效益。
4.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于楔形件与驱动件之间的楔形接触角应设置成每个楔形件沿正交(于轴线)方向的运动距离小于驱动件沿轴向的运动距离，从而在一付楔形件与驱动件之间获得机械效益。
5.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于卡爪件以其一端可转动地安装在阴联件内，和驱动件与卡爪件在每一卡爪件相互相对的端部上的一点处啮合，该点位置比上述凸轮表面离每个卡爪件的上述一端更远，从而在驱动件驱动卡爪件分开的动作中与卡爪件的凸轮表面与阳联接件的后接表面之间的相互啮合中提供了机械效益。
6.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于螺杆件的方向与上述轴线正交，它包含有一可从阴联接件侧壁上接近的螺杆头部7.一按权利要求6的耦合系统，其特征在于螺杆件具有右旋和左旋螺纹以分别与上述不同的楔形件之一相啮合。
8.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于驱动件在上述卡爪件相对的凹槽限定的空间内自由浮动。
9.一按权利要求7的耦合系统，其特征在于上述驱动件是一球。
10.一按权利要求9的耦合系统，其特征在于上述卡爪件和上述楔形件每个都具有楔形圆柱表面，它们的曲率实质上与上述球的外圆面曲率成互补，从而在上述球与上述卡爪件之间、上述球与上述楔形件之间提供凹凸形的面接触。
11.一种用于可闭锁耦合机械工具组成部分的耦合系统，它包括有(a)一包含一凹腔的圆柱形顶端的阳联接件，该凹腔具有后接表面；(b)一阴联接件，它具有(i)一具有圆筒形开口部的本体，该开口部限定出用于接纳阳联接件顶端的壁，所述圆筒形开口部具有带一对凸耳的壁，凸耳位于所述开口部内从上述壁伸出，和(ii)一付相互相对设置的卡爪件可动地安装在上述开口部内，卡爪件具有与上述凸耳相啮合的支脚用以限定上述卡爪件的轴向行程，卡爪件还具有用来与上述后接表面相啮合的凸轮表面，当上述卡爪件沿径向运动分开时，迫使上述两表面作从上述轴线径向向外和沿上述轴线纵向的运动以使上述阳和阴联接件耦合，和(c)一用来使上述卡爪件沿径向运动分离开的驱动链，它包括(i)一可沿上述圆筒形开口部的转轴线移动的自由浮动驱动件，它设置在上述卡爪件之间用来驱动上述卡爪件分离开；(ii)一付相对设置的楔形件，当它们沿径向作相互相向移动时驱动上述驱动件沿轴运动；和
(iii)一沿径向设置的螺杆件，用来驱动上述楔形件沿径向作相互相向或反向的运动。
12.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于每个上述卡爪件的一端可转动地安装在上述开口部内，和一相反端包含上述凸轮表面，特点还在于上述自由浮动的驱动件具有使上述卡爪件作相互分开的转动的功能。
13.一按权利要求11的耦合系统，它还包括一设置在上述螺杆件与限定上述阴联接件的上述圆筒形闭口部的底壁之间的支垫装置，它用来抵消上述驱动件作用于上述螺杆件的反作用剪切力。
14.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于上述自由浮动的驱动件是一球。
15.一按权利要求14的耦合系统，其特征在于每个上述卡爪件和每个上述楔形件均具有楔形表面，这些楔形表面的曲率实质上与上述球的外表面曲率成互补，从而在上述球与上述卡爪件和上述球与上述楔形件之间由于弹性形变而实现凹凸式的面接触。
16.一按权利要求14的耦合系统，其特征在于上述球由轴承钢制成，其洛氏硬度为RC58-60。
17.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于上述阴联接件外侧壁上具有相对设置的开口，当上述系统装配时可通过这些开口装纳上述楔形件并用来接近上述螺杆件。
18.一按权利要求17的耦合系统，其特征在于上述侧壁上开口之一在系统装配时为把上述自由浮动驱动件安装于上述卡爪件之间提供了通道。
19.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于每个上述楔形件包含楔形表面，当上述螺杆件驱动楔形件相互分开时，这些楔形表面用来与阳联接件的顶端啮合并驱动阳联接件顶端从阴联接件的凹腔内脱开。
20.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于上述螺杆件相对于上述阴联接件的侧壁是沿径向设置的，它包含一供沿径向接近上述螺杆件的螺杆头，它也包含分别与上述楔形件啮含合的左旋和右旋螺纹。
21.一种用于可闭锁耦合机械工具组成部件的耦合系统，它包括有(a)一具有含凹腔的圆柱形顶端的阳联接件，该凹腔包含后接表面；(b)一具有用来接纳阳联接件顶端的圆筒形开口部的阴联接件，和一付相对设置的卡爪件，它的一端可转动地安装在上述凹槽内，它的另一端含有当上述卡爪件转动相互分开以使上述阳、阴联接件耦合时与上述后接表面相啮合的凸轮表面；和(c)一用于驱动上述卡爪件转动分开的驱动链，它包括有一设置于上述卡爪件之间的球，当该球沿转轴线朝上述卡爪件的相对设置的端部移动时，它楔入上述卡爪件并使其分开；一付相对设置的楔形件，当它们沿径向相向运动时以其楔形面推动上述球沿轴向运动，和当上述螺杆件驱动楔形件作相背离运动时，该楔形件与阳联接件的顶端进入啮合并驱动阳联接件顶端从阴联接件的开口部内脱开；和一用来驱动上述楔形件沿径向作相互相向或反向运动的螺杆件；其特征在于每个上述卡爪件的径向运动小于上述球沿轴向的运动(距离)，而球沿轴向的运动又小于上述楔形件的径向运动(距离)，这样在上述楔形件、上述球和上述卡爪件之间提供机械效益。
22.一按权利要求21的耦合系统，其特征在于球与卡爪件在与上述转动安装端相对的另一端的一点啮合，该点比上述凸轮表面距上述转动安装端更远，这样在驱动件驱动卡爪件分开的动作中与卡爪件的凸轮表面与阳联接件的后接表面之间的相互啮合中提供了机械效益。
23.一按权利要求21的耦合系统，其特征在于上述卡爪件和上述楔形件每个都包含楔形表面，这些楔形表面的曲率实质上是与上述球的外球面曲率成互补，从而在上述球与上述卡爪件之间和上述球与上述楔形件之间由于弹性形变而实现了凹凸式的面接触。
24.一按权利要求21的耦合系统，其特征在于上述阴联件外侧壁上有相对设置的开口，当上述系统装配时，这些开口用来装入上述楔形件并提供上述螺杆件的接近通道。
25.一按权利要求24的耦合系统，其特征在于上述侧壁上开口之一当耦合系统装配时提供了为把上述球装于上述卡爪件之间的通道。
26.一种用于可闭锁耦合机械工具组成部件的耦合系统，它包括有(a)一阴联接件，它具有(i)一具有一轴线的本体，(ii)一沿上述轴线设置用来接纳上述阳联接件的顶端并具有壁部的开口部，(iii)一组在上述开口部内从上述壁部延伸出的凸耳，和
(iv)一组相对设置可动地安装在上述开口部内的卡爪件，它具有与上述凸耳相啮合以限制其轴向行程的支脚，和上述卡爪件还具有用来与上述阳联接件的后接表面相啮合的凸轮表面，当上述卡爪件作相对于上述轴线正交方向相互背离运动时迫使上述两表面作从上述轴线径向向外和沿上述轴线纵向的运动，和(b)一用于驱动上述卡爪件分开并扣紧阳联接件的驱动链，它包括(i)一用来驱动上述卡爪件分离开的可沿轴向运动的驱动件，(ii)一付相对相反设置的楔形件，它们可沿正交于上述轴线方向运动以推动上述驱动件沿轴向运动，和(iii)一用于驱动上述楔形件沿(与轴线)正交方向作相互相向或反向运动的构件。
27.一按权利要求26的耦合系统，其特征在于当上述构件驱动楔形件沿正交方向相互背离运动时，上述楔形件还与第二联接件有楔形啮合而驱动第二联接件从第一联接件的开口部中脱开。
28.一按权利要求26的耦合系统，其特征在于驱动件与卡爪件之间的楔形接触角应设置成每个卡爪件沿正交于上述轴线的运动距离小于驱动件沿轴向的运动距离，从而在驱动件和卡爪件之间获得机械效益。
29.一按权利要求26的耦合系统，其特征在于楔形件与驱动件之间的楔形接触角应设置成每个楔形件沿正交(于轴线)方向的运动距离大于驱动件沿轴向的运动距离，从而在一付楔形件与驱动件之间获得机械效益。
30.一按权利要求26的耦合系统，其特征在于卡爪件以其一端可转动地安装在第一联接件内，和驱动件与卡爪件在每一卡爪件相互相对的端部上的一点啮合，该点位置比上述凸轮表面离每个卡爪件的上述一端更远，从而在驱动件驱动卡爪件分开的动作中与卡爪件的凸轮表面与上述后接表面之间的相互啮合中提供了机械效益。
权利要求
1.一种用于可闭锁耦合机械工具组成部件的耦合(或联接)系统，它包括有(a)一具有一凹腔的阳联接件，该凹腔位于阳联接件的顶端，它包含后接表面；(b)一具有一轴线的阴联接件，一用于接纳上述阳联接件顶端的开口部沿所述轴线设置，和一组相互相对的卡爪件可动地安装在所述开口部内，卡爪件上设有，当卡爪件沿正交于所述轴线方向作相互背离的运动以使上述阳和阴联接件相耦合时，用来与上述后接表面相啮合的凸轮表面；和(c)一用于驱动上述卡爪件分离的驱动链，它包括；一用来驱动上述卡爪件分开的可沿轴向运动的驱动件；一付相对相反设置的楔形件，它们可沿相对上述轴线的正交方向运动以推动上述驱动件沿轴向运动；和一用于驱动上述楔形件沿相对上述轴线的正交方向作相互相向或反向的运动的螺杆件。
2.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于当上述螺杆件驱动楔形件沿正交方向相互背离运动时，上述楔形件还与阳联接件有楔形啮合而驱动阳联接件的顶端从阴联接件的开口部中脱开。
3.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于驱动件与卡爪件之间的楔形接触角应设置成每个卡爪件沿正交于上述轴线的运动距离小于驱动件沿轴向的运动距离，从而在驱动件与卡爪件之间获得机械效益。
4.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于楔形件与驱动件之间的楔形接触角应设置成每个楔形件沿正交(于轴线)方向的运动距离大于驱动件沿轴向的运动距离，从而在一付楔形件与驱动件之间获得机械效益。
5.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于卡爪件口供一端可转动地安装在阴联接件内，和驱动件与卡爪件，在每一卡爪件相互相对的端部上一点啮合，该点位置比上述凸轮表面离每个卡爪件的上述一端更远，从而在驱动件驱动卡爪件分开的动作中与卡爪件的凸轮表面与阳联接件的后接表面之间的相互啮合中提供了机械效益。
6.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于螺杆件的方向与上述轴线正交，它包含有一可从阴联接件侧壁上接近的螺杆头部。
7.一按权利要求6的耦合系统，其特征在于螺杆件具有右旋和左旋螺纹以分别与上述不同的楔形件之一相啮合。
8.一按权利要求1的耦合系统，其特征在于驱动件在上述卡爪件相对的凹槽限定的空间内自由浮动。
9.一按权利要求7的耦合系统，其特征在于上述驱动件是一球。
10.一按权利要求9的耦合系统，其特征在于上述卡爪件和上述楔形件每个都具有圆柱形楔表面，它们的曲率实质上与上述球的外圆面曲率成互补，从而在上述球与上述卡爪件之间、上述球与上述楔形件之间提供凹凸形的面接触。
11.一各用于可闭锁耦合机械工具组成部件的耦合系统，它包括有(a)一具有含凹腔的圆柱形顶端的阳联接件，该凹腔包含后接表面；(b)一具有用来接纳阳联接件顶端的圆筒形开口部的阴联接件，一付相对设置各具有凸轮表面的卡爪件可动地安装于上述凹腔内当上述卡爪件沿径向作相互分开的运动以使上述阳和阴联接件耦合时，该凸轮表面用来与上述后接表面相啮合；(c)一用来使上述卡爪件沿径向运动分离的驱动链，它包括一可沿上述圆筒形开口部的转轴线移动的自由浮动驱动件，它设置在上述卡爪件之间用来驱动上述卡爪件分离；一付相对设置的楔形件，当它们沿径向作相互相向移动时驱动上述驱动件沿轴向运动；和一沿径向设置的螺杆件用来驱动上述楔形件沿径向作相互相向或反向的运动。
12.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于每个上述卡爪件的一端可转动(或枢轴)地安装在上述开口部内，和一相反端包含上述凸轮表面，特点还在于上述自由浮动的驱动件具有使上述卡爪件作相互分开的转动的功能。
13.一按权利要求11的耦合系统，它还包括一设置在上述螺杆件与限定上述阴联接件的上述圆筒形开口部的底壁之间的支撑装置，它用来抵消上述驱动件作用于上述螺杆件的反作用剪切力。
14.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于上述自由浮动的驱动件是一球。
15.一按权利要求14的耦合系统，其特征在于每个上述卡爪件和每个上述楔形件均具有楔形表面，这些楔形表面的曲率实质上与上述球的外表面曲率成互补，从而在上述球与上述卡爪件和上述球与上述楔形件之间由于弹性形变而实现凹凸式的面接触。
16.一按权利要求14的耦合系统，其特征在于上述球由轴承钢制成，其洛氏硬度为RC58-60。
17.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于上述阴联接件外侧壁上具有相对设置的开口，当上述系统装配时可通过这些开口装纳上述楔形件并用来接近上述螺杆件。
18.一按权利要求17的耦合系统，其特征在于上述侧壁上的开口之一在系统装配时为把上述球安装于上述卡爪件之间提供了通道。
19.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于每个上述楔形件包含楔形表面，当上述螺杆件驱动楔形件相互分开时，这些楔形表面用来与阳联接件的顶端啮合并驱动阳联接件顶端从阴联接件的凹腔内脱开。
20.一按权利要求11的耦合系统，其特征在于上述螺杆件相对于上述阴联接件的侧壁是沿径向设置的，它包含一供沿径向接近上述螺杆件的螺杆头，它也包含分别与上述楔形件啮合的左旋和右旋螺纹。
21.一种用于可闭锁耦合机械工具组成部件的耦合系统，它包括有(a)一具有含凹腔的圆柱形顶端的阳联接件，该凹腔包含后接表面；(b)一具有用来接纳阳联接件顶端的圆筒形开口部的阴联接件和一付相对设置的卡爪件，它的一端可转动地安装在上述凹槽内，它的另一端含有当上述卡爪件转动而相互分开以使上述阳、阴联接件耦合时与上述后接表面相啮合的凸轮表面；和(c)一用于驱动上述卡爪件转动分开的驱动链，它包括有一设置于上述卡爪件之间的球，当该球沿转轴线朝向上述卡爪件的相对设置的端部移动时，它楔入上述卡爪件并使其分开；一付相对设置的楔形件，当它们沿径向相向运动时以其楔形面推动上述球沿轴向运动，和当上述螺杆件驱动楔形件作相背离运动时，该楔形件与阳联接件的顶端进入啮合并驱动阳联接件顶端从阴联接件的开口部内脱开；和一用来驱动上述楔形件沿径向作相互相向或反向运动的螺杆件；其特征在于每个上述卡爪件的径向运动小于上述球沿轴向的运动(距离)，而球沿轴向的运动又小于上述楔形件的径向运动(距离)，这样在上述楔形件、上述球和上述卡爪件之间提供机械效益。
22.一按权利要求21的耦合系统，其特征在于球与卡爪件在与上述转动安装端相对的另一端的一点啮合，该点比上述凸轮表面距上述转动安装端更远，这样在驱动件驱动卡爪件分开的动作中与卡爪件的凸轮表面与阳联接件的后接表面之间的相互啮合中提供了机械效益。
23.一按权利要求21的耦合系统，其特征在于上述卡爪件和上述楔形件每个都包含楔形表面，这些楔形表面的曲率实质上是与上述球的外球面曲率成互补，从而在上述球与上述卡爪件之间和上述球与上述楔形件之间由于弹性形变而实现了凹凸式的面接触。
24.一按权利要求21的耦合系统，其特征在于上述阴联接件外侧壁上有相对设置的开口，当上述系统装配时，这些开口用来装入上述楔形件并提供上述螺杆件的接近通道。
25.一按权利要求24的耦合系统，其特征在于上述侧壁上开口之一当耦合系统装配时提供了为把上述球装于上述卡爪件之间的通道。
全文摘要
一种用于可闭锁耦合机械工具组成部件的耦合系统(1)包括一具有一凹腔(19)的阳联接件(3)，含后接表面(24)的凹腔位于(3)的顶端；一具有开口部(31)的阴联接件(9)，(31)沿(9)的轴线设置以接纳阳联接件的顶端；和一副可转动地安装在开口部(31)内带有可与后接表面(24)啮合的凸轮表面(44)的相对设置卡爪件(12)。系统还包含一驱动链(13)用以驱动卡爪件(12)转动分开，(13)由一球形驱动件(52)；一副楔形件(58)和螺杆(64)组成，系统外形紧凑能产生高的卡紧力。
文档编号C12P19/62GK1136288SQ94194318
公开日1996年11月20日 申请日期1994年11月16日 优先权日1993年12月16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