带有动力驱动夹头的动力工具的制作方法

专利名称：带有动力驱动夹头的动力工具的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及夹头和用于动力工具的夹头装置，尤其是涉及一种动 力工具，其具有带用于减小或者消除推进螺杆中应力的止动机构的动力输出 驱动推进式夹头。
背景技术：
本申请要求以2005年4月19日提交的、名称为"PTO-止动机构，，的美国临 时专利申请60/672582号的4又益。
在名称为"带有动力输出和固定心轴结构的工具夹头"的相关的美国临 时专利申请60/672503号中非常详细地描述了动力输出(PTO)驱动的夹头 (即，夹头的夹爪可以通过动力输出(PTO)机构驱动而张开或闭合，该动力输 出机构可以选择性地由电动机或者流体驱动机(例如，气动机)来驱动)，该专 利申请所公开的内容如同全文在此引用作为参考。
在我们使用动力输出(PTO)驱动的夹头的过程中，我们发现推进式夹头 的通常结构可对先前尚未应用的其它推进式夹头提供各种改进。这些改进的 一个方面涉及到 一种用于限制推进螺杆中的应力的机构。我们注意到当推进 螺杆限制应力时，我们注意到当推进式夹头由发动机驱动时，在打开夹头时 推进螺杆可能触底，并且可能挤压输入轴。当推进螺杆触底时，推进螺杆的 头部将保持静止，因而输入轴相对于推进螺杆的进一步的转动将驱使推进螺 杆的柄部离开推进螺杆的头部，并因此拉伸该推进螺杆。
通过上面的论述将能够理解，推进螺杆的拉伸在推进螺杆中产生了应 力，这种应力作用到夹头致动轴上并且使得推进螺杆粘在或者说锁定在夹头 致动轴上。此外，由于动摩擦系数和静摩擦系数之间的差別(动摩擦系数通 常远小于静摩擦系数)，因而在某些情况下难以将推进螺杆与夹头致动轴解 锁。因此，本领域中一直需要有一种改进的推进式夹头。

发明内容
一方面，本发明提供了一种用于钻具/驱动器的夹头。该夹头可以包括 具有空腔的输入轴、夹头致动轴和夹头致动螺杆。夹头致动轴可容纳在空腔 中并且可以围绕着夹头轴线转动。夹头致动轴可以具有螺紋孔。夹头致动螺 杆可以具有能够与螺紋孔螺紋啮合的螺紋部分。夹爪容纳在空腔中并且能够 与输入轴相啮合。夹爪连接到夹头致动螺杆上，这样夹头致动轴相对于夹头 致动螺杆的转动就驱使夹爪移动，从而使得夹爪朝着夹头轴线聚集或者离开 夹头轴线。该夹头还包括连接到夹头致动螺杆、夹头致动轴和输入轴至少其 中之一上的、用于当夹爪位于充分开启状态时限制夹头致动螺杆沿轴向方向 弹性伸长的部件。
根据这里所提供的说明书，本发明的其它方面的应用将变得更加清楚。 应当能够理解，说明书和特定的实施例仅是为了说明的目的，并不意味着限 制本发明的范围。


这里所示的附图仅是用于说明的目的，绝不意味着限制本发明的范围。 图l是按照本发明的教导而构造的、具有动力输出驱动夹头的动力工具
的示意图2是图1的动力工具的局部的分解透视图；表示了动力输出机构放大的 细节；
图3是图1的动力工具的局部的截面透视图，表示了安装在动力输出机构 上的夹头；
图4是图l的工具的局部的截面图，表示了用于改变工具工作模式的模式 转换环和转换套；
图5是夹头的局部透视图，其中详细表示了 一组螺紋挡块；
图6是截面透4见图，表示了第一组替换结构的螺纟文挡块；
图7是类似于图5的透视图，但表示了另 一组替换结构的螺紋挡块组件；
图8A是按照本发明的教导构造的、第二种夹头的局部的截面透^L图犯是图8A的夹头的局部透视图，表示了第一止挡件的细节；
图8C是图8A的夹头的局部透视图，表示了夹头致动轴的细节；
图9A是按照本发明的教导构造的、第三种夹头的局部透视图9B是类似于图9A的透视图，但表示了相互贴靠的螺紋挡块，因而阻
止了夹头致动轴相对于夹头致动套的转动；
图10是按照本发明的教导构造的、第四种夹头的局部的截面透视图； 图1 l和图12是类似于图IO的截面透视图，但表示了替换的弹簧和/或引导
结构；
图13是按照本发明的教导构造的、第五种夹头的局部截面图14-图18是类似于图13的截面图，但表示了不同的緩冲垫圈部件；以
及
图19是按照本发明的教导构造的、第六种夹头的局部截面透视图。
具体实施例方式
参见图l,图中示意性表示了一个作为举例的动力工具T,例如钻具驱动 器或者沖击钻具驱动器。该动力工具T可以包括按照本发明的教导所构造的 动力输出驱动的工具夹头50。然而能够理解，该工具夹头50也能够适用在各 种的动力驱动器(而不仅仅是钻具或沖击钻)上，用于夹持各种的工具(而不仅 仅是钻头)。
工具夹头50可以通过动力输出(PTO)机构10连接至动力驱动器的传动装 置70上。传动装置70可以连接到电动机90上。传动装置70可以采用齿轮装置， 以实现输入转速(来自于电动机90)和输出转速(传递至工具夹头50)之间的传 动比的变化。
在所示的实施例中，传动装置70可以包括三个行星减速系统。然而能够 理解，本发明并不局限于此。例如，可以提供多于或少于三个的行星减速系 统。另外，行星减速装置以外的其它传动装置(例如传统的平行轴传动装置) 也是适合的。行星减速传动装置是本领域中公知的，因而省略了对它的详细 描述。动力输出机构10可以设置在传动装置70的输出端。
图2是动力输出机构10的分解透视图。在这个示例的实施例中，动力输 出机构10可以包括转换环12,输出连接件20,以及动力输出驱动盘30。
转换环12可以具有径向向内的表面，其上设有键齿13(用于选择性地与 输出连接件20、动力输出驱动盘30和盘74相啮合)。转换环12可以具有径向 向外的表面，其上设有向前延伸的键齿15和向后延伸的键齿16(用于选择性
的与未示出的驱动器壳体相啮合)，它还具有连续的圆周槽17(用于容纳线材
18)。
线材18可以在圓周槽17中滑动，它可以具有沿径向延伸并伸出圓周槽17 的自由端。线材18的(作为凸轮从动件的)自由端可以被容纳在转动地安装在 驱动器壳体上的转换套的槽中。如下面将要详细说明的，当转动转换套时， 槽能够影响凸轮从动件(因而也就影响转换环12)到达所需的轴向位置。
输出连接件20可以包括其形状与输入轴60的形状相应的中心孔22，下面 将对此予以详细描述。输出连接件20可以具有径向向外的表面，其上设有能 够选择性地与转换环12的径向向内键齿13相啮合的键齿24。
动力输出驱动盘30可以包括一个其形状与动力输出致动器轴的形状相 应的中心孔32,下面将对此予以详细描述。动力输出驱动盘30可以具有径向 向外的表面，其上设有能够选择性地与转换环12的径向向内键齿13相合作的 键齿34。动力输出驱动盘30可以具有轴向向后的表面，其上设有离合构件36。 在这个示例的实施例中，该离合构件36可以是一些细长的凸起构形，它们以 径向的方式延伸跨越在动力输出盘30的轴向向后的表面上。
第三级托架72上的盘74可以包括通过第三级托架72而轴向延伸的中心 孔76。盘74可以具有径向向外的表面，其上设有能够选择性地与转换环12的 径向向内键齿13合作的键齿78。盘74还可以包括轴向向前的表面，其上设有 离合构件79。在这个示例的实施例中，该离合构件79可以是细长的凸起构形， 它们以径向的方式延伸跨越在盘74的轴向向前的表面上。盘74的离合构件79 能够与动力输出驱动盘30的离合构件36合作。如本领域中公知的，第三级托 架72可以包括转动地支承行星齿轮(未示出)的轴80。
图3是与工具夹头50组装到一起的动力输出机构10的截面透视图。为了 清楚起见，这里的转换环12表示为部分剖视的。
工具夹头50可以包括输入轴60。输入轴60的前端可包括壳体H(图4),壳 体确定了空腔C(图4)，空腔中具有供夹爪J(图4)分别滑动地穿过的通道。前 部中的通道能够将输入轴60转动地固定到夹爪上。输入轴60可具有从输出连 接件20的中心孔22中延伸穿过的后端。输入轴60的后端可以具有径向向外的 表面，其上设有与限定中心孔22的径向向内表面上的相应构件合作的构件， 因而输入轴60能够转动地锁定在输出连接件20上。这些构件是本领域中公知 的，例如，仅仅是作为举例，输入轴60上可以设置有平面，这些平面能够与
中心孔22的一些平面相互贴靠，以便将输入轴60和输出连接件20转动地锁定 到一起。输入轴60可以包括通孔62。通孔62能够转动地支撑夹头致动轴64。
夹头致动轴64可包括通孔66。通孔66可具有接纳动力输出致动轴40的后 端。通孔66的后端与动力输出致动轴40可以具有对应的形状，以便将夹头致 动轴64转动地固定到动力输出致动轴40上。通孔66的前端可设有径向向内的 表面螺紋68,其能够与夹头致动螺杆55的径向向外的表面螺紋58相互作用。 也就是说，夹头致动轴64可以螺紋连接到夹头致动螺杆55上。
夹头致动螺杆55可以包括分别可使夹爪在其中滑动的径向通道56。这些 径向通道56能够将夹头致动螺杆55转动地固定到夹爪上。螺紋68和58之间的 相互作用能够驱使夹头致动螺杆55沿着轴向方向相对于输入轴60前进或者 后退。可以理解，夹头致动螺杆55和输入轴60通过夹爪而转动地固定在一起。
动力输出致动轴40依次延伸穿过夹头致动轴64的通孔66、动力输出驱动 盘30的中心孔33、以及盘74的中心孔76。保^^争件42(例如，呈开口环形式)可 以安装在动力输出致动轴40上。弹簧44可以安装在动力输出致动轴40上，并 且被压缩在第三级托架72和保持件42之间。通过位于动力输出驱动盘30的轴 向前方的槽，动力输出致动轴40可以支承另 一个保持件(为了简明起见而没 有示出)。如前面所述的，动力输出致动轴40可以具有与动力输出驱动盘30 的中心孔32的形状对应的形状。以这种方式，动力输出致动轴40能够转动地 固定到动力输出驱动盘30上。
如图3所示，输出连接件20、动力输出驱动盘30、以及第三级托架72的 盘74能够以同轴的方式组装到一起。在这里，动力输出驱动盘30的离合构件 36可以面对(并且啮合)盘74的离合构件79。而且，转换环12(表示为部分剖视) 可以安装成能够轴向移动，从而转换环12的径向向内的表面键齿13就能够与 输出连接件20的径向向外的表面键齿24、动力输出驱动盘30的径向向外的表 面键齿34、以及盘74的径向向外的表面键齿78选择性地相啮合。
根据转换环12的轴向位置，工具夹头50能够以不同的方式工作，其可以 设定包括手动超越模式，钻具驱动模式，以及夹头模式的三个不同的工作位 置。
图3表示了转换环12处于手动超越模式，其中的转换环12位于轴向靠后 的位置。这里，转换环12的径向向外的表面键齿16能够与设置在驱动器壳体 (未示出)上的相应的构件相啮合。于是，转换环12就可以转动地固定到(或者
说连接到)驱动器壳体上。转换环12的径向向内的表面键齿13可与动力输出
盘30的径向向外的表面键齿34、以及盘74的径向向外的表面键齿78相啮合。 于是，转换环12、动力输出驱动盘30(以及因此连同动力输出致动轴40)和盘 74(以及因此连同第三级托架72)，就可以转动连接到驱动器壳体上。在这种 情况下，输出连接件20和输入轴60可以相对于驱动器壳体保持转动。
使用者可以握住和相对于驱动器壳体手动地转动输入轴60(连同夹爪和 夹头致动螺杆55—起)。夹头致动螺杆55可以相对于夹头致动轴64转动，其 可以转动地固定到动力输出致动轴40上(因而也就是转动地固定到驱动器壳 体上)。由于径向向内的表面螺紋68和径向向外的表面螺紋58之间的相互作 用，上述的相对转动就使得夹头致动螺杆55沿轴向方向前进或者后退(取决 于输入轴60的转动方向)。夹头致动螺杆55的伸缩运动推动或者拉动夹爪， 使之开启或闭合。
例如，在闭合操作时，夹头致动螺杆55(连同夹爪一起)可以沿轴向向前 运动。与此同时，输入轴的前部分的通道能够作用于夹爪2,使其沿着径向 向内的方向通过夹头致动螺杆55的径向通道56。这种推进式的夹爪作用是相 关领域中公知的。
通过将转换环12向前滑动到中间的轴向位置就可以实现钻具驱动^^莫式。 这里，转换环12与驱动器壳体相脱离(并且可以相对于后者转动)。转换环12 的径向向内的表面键齿13能够与输出连接件20的径向向外的表面键齿24、动 力输出盘30的径向向外的表面键齿34、以及盘74的径向向外的表面键齿78相 互啮合。于是，转换环12、输出连接件20(以及因此连同输入轴60)、动力输 出盘驱动30和盘74(以及因此连同第三级托架72)能够转动地固定到一起，并 且以 一个整体而转动。由于动力输出驱动盘30(以及因此连同动力输出致动 轴40和夹头致动轴64)和输出连接件20(以及因此连同输入轴60和夹头致动螺 杆55)能够转动地锁定在一起，工具夹头50就不会在工作中松开。然后使用 者可以向驱动器提供动力，以转动地驱动工具夹头5 0 。
通过将转换环12滑动到前方的轴向位置可以实现夹头模式。在此，转换 环12的径向向外的表面键齿15能够与设置在驱动器壳体上的相应的构件相 啮合。于是，转换环12能够转动地固定到驱动器壳体。转换环12的径向向内 的表面键齿13能够与输出连接件20的径向向外的表面键齿24相啮合。于是， 转换环12和输出连接件20(以及因此连同输入轴60和夹头致动螺杆55)就可以
转动地固定在驱动器壳体上。在此，动力输出驱动盘30(以及因此连同动力
输出致动轴40和夹头致动轴64)和盘74(以及因此连同第三级托架72)能够相 对于驱动器壳体保持转动。
然后使用者可以向驱动器提供动力，以致动工具夹头50。与此同时，通 过分别设置在盘74和动力输出驱动盘30的面对表面上的相互合作的离合构 件79, 36,第三级托架72能够转动地驱动动力输出驱动盘30。动力输出驱动 盘30能够转动地驱动动力输出致动轴40，后者依次转动地驱动夹头致动轴 64。夹头致动轴64可相对于夹头致动螺杆55转动，而夹头致动螺杆能够保持 转动地固定到驱动器壳体上(通过夹爪、输入轴60、输出连接件20和转换环 12)。由于径向向内的表面螺紋68和径向向外的表面螺紋58之间的相互作用， 上述的相对转动就能够使得夹头致动螺杆55沿轴向方向前进或者后退(取决 于夹头致动轴64的转动方向)。夹头致动螺杆55的伸缩运动可推动或者拉动 夹爪，使之开启或闭合。
在夹头致动模式中，输入轴60、夹爪以及夹头致动螺杆55可以保持转动 地固定到驱动器壳体上，同时夹头致动螺杆55可以相对于输入轴60而轴向运 动(通过夹头致动轴64的转动)，以便开启或者闭合夹爪。由于使用者没有暴 露于(或者说观察到)任何的旋转元件，这也可以被认为是一种固定心轴的构 件。
一旦工具夹头50已经夹紧(也就是夹爪夹住了附件)，或者已经充分地开 启，分別设置在盘74和动力输出驱动盘30的面对表面上的相互合作的离合构 件79和36就脱开或者彼此相对滑动。与此同时，盘74(连同第三级托架72 — 起)可以克服弹簧44的作用而沿轴向向后的方向运动。当相互合作的离合构 件79和36相对滑动时，它们能够产生出声响，以表示夹头的致动过程已经完 成。
相互合作的离合构件79和36可以在预定的扭矩阈值下脱开或者滑动。通 过选择适当的弹簧44和/或通过适当地设计相互合作的离合构件79和36的几 何特征，就可以对预定的扭矩阈值进行适当的调整。此外，工具夹头50夹紧 时的预定扭矩阈值可以小于工具夹头开启时的预定扭矩阔值，通过适当地设 计相互合作的离合构件79和36的几何特征，就可以实现这一特点。离合表面 的各种的以及变化的几何特征是本领域中公知的，因而省略对其详细的描 述。
图4表示了提供用来使得图2，图3所示转换环12轴向定位、以实现不同 工作模式的转换套42和模式转换环43的非限制性的实施例。在图4中，轴线 45上方的图示部分表示了钻具驱动模式(其中的转换环12位于中间轴向位 置)，以及轴线45下方的图示部分表示了夹头模式(其中的转换环12位于前方 的轴向位置)。
模式转换环43和转换套42可以安装成在驱动器壳体95上转动。模式转换 环43和转换套42可以通过径向延伸件46而转动固定到一起。于是，模式转换 环43和转换套42可以一起相对于驱动器壳体95转动。
转换套42可以包括沿着圓周方向围绕转换套42而延伸的槽。在这个示例 的实施例中，转换套42可以包括两个圓周槽。驱动器壳体95可以包括纵向槽 96。该纵向槽96可以延伸越过转换套42的圓周槽(并且处于其下方)。线材18 的端部可以从转换环12沿着径向向外的方向延伸，穿过驱动器壳体95的纵向 槽96，并且进入到转换套42的圓周槽中。
使用者可以相对于壳体95转动模式转换环43(以及因此而转动转换套 42)。这时，线材18通过纵向槽96而保持着转动地固定到壳体95上。在这一 相对转动过程中，线材18的端部可以滑动经过转换套42的圓周槽。转换套42 的圓周槽的形状可以使得线材18(以及因此而使得转换环12)移动到所希望的 轴向位置。在这方面，线材18的端部可以作为凸轮从动件，以及相应的圓周 槽可以作为凸轮。可以理解，转换套42的圓周槽可以在轴向方向上延伸，从 而轴向地移动转换环12。
参见图5，夹头致动螺杆55和夹头致动轴64可以分别包括螺紋挡块170和 172，它们被构造成当夹头致动轴64转动到使夹爪J开启到最大程度时，这两 个挡块二波此面对。螺紋挡块170和172各自包括面对表面174,该表面174可以 位于相对于夹头致动轴64的转动轴线178呈角度的平面中，并且可以位于形 成在夹头致动螺杆55上的螺紋180的径向向外。在所提供的实施例中，(当两 个面对表面174彼此贴靠时)包含了面对表面174的该平面也包含了转动轴线 178，但应当理解，该平面能够以任何所需的角度定位，并且不必与转动轴 线178相交。
在工作时，夹头致动轴64将被转动，以使得夹头致动螺杆55的头部182 朝着夹头致动轴64的前端移动，直到螺紋挡块170和172的面对表面174彼此 面对。面对表面174的相互贴靠就可以确定夹爪J的充分开启状态，并且能够
阻止夹头致动轴64相对于夹头致动螺杆55的进一步的转动，于是就能够减小 或者消除夹头致动螺杆55中的应力。更确切地说，夹头致动螺杆55中的应力 是该螺杆的弹性拉伸的函数，以及阻止夹头致动套64相对于夹头致动螺杆55 的转动就防止了夹头致动螺杆55的进一步的拉伸，从而限制夹头致动螺杆55 中的应力。此外，由于夹头致动螺杆55的头部182的下侧182u不与夹头致动 轴64的前端184相接触，因而与现有技术的推进式夹头相比，静摩擦系数和 动摩擦系数之间的显著差别就无关紧要。
尽管所示和所述的止动机构包括形成在夹头致动螺杆的头部上的构件， 但本领域的普通技术人员将能够理解，在其最广泛的范围中，该止动机构可 以有某种程度的不同构造。例如，如图6所示，螺紋挡块170a, 172a可以分 別形成在夹头致动螺杆55a和夹头致动轴64a的螺纹上。在这个实例中，外螺 紋和内螺紋能够通过例如金属注塑模制(MIM)工艺形成。螺紋挡块170a可以 位于朝向夹头致动螺杆55a的端部，以及螺紋挡块172a可以位于夹头致动轴 64a上的、与夹头致动螺杆55a的外螺紋螺紋啮合的内螺紋向后(或位于其端 部)。螺紋挡块170a， 172a可以构造成分别具有接触面174a,这些接触面在头 部182a接触到夹头致动轴64a的前端184a之前相互面对。
另 一个替换实施例表示在图7中，其中的螺紋挡块170b可以从夹头致动 螺杆55b的头部182的内侧上伸出，和/或螺紋挡块172b可以从夹头致动轴64b 的前端184b上伸出。在所提供的这个实施例中，螺紋挡块170b, 172b包括伸 出的圆柱销，但本领域的普通技术人员将能够理解，这些挡块也可以采用其 它的形状和构造。
参见图8A-8C,图中表示了按照本发明的教导而构造成的另一个动力输 出驱动夹头50-l的一部分。该动力输出驱动夹头50-l大体上类似于上述的和 图l -图5中所示的工具夹头50,区别在于在夹头致动螺杆55-l和夹头致动轴 64-1之间使用了止动机构270。
止动机构270可以包括第一止挡件272和第二止挡件274。第一止挡件272 可以具有环形体276,以及从环形体276径向向外延伸的螺紋挡块278。环形 体276可以具有成形其中的、用于接纳夹头致动螺杆55-l的外螺紋体的通孔 280，以及多个啮合构件282，例如齿，它们在环形体276的面向夹头致动轴 64-l—侧上围绕孔280的周围成形。啮合构件282被构造成可与形成在夹头致 动轴64-l的法兰面286上的匹配啮合构件284相互啮合。
第二止挡件或螺紋挡块274能够形成在输入轴60-l的径向向内的表面 292上。螺紋挡块278和第二止挡件274可以构造成带有面对表面294,下面将 对它们予以更详细的描述。压缩和扭转的组合弹簧296可以装配在围绕着法 兰面286而形成的凸肩287内，并且用来偏压螺紋挡块278的面对表面294,使 其处于相对于第二止挡件274的面对表面294沿着圆周方向相互分离的状态， 以及用来偏压第一止挡件272，使其沿轴向方向离开法兰面286。因此，啮合 构件282被偏压到处于与相配合的啮合构件284相互分离的状态。
在工作时，夹头致动轴60-l可以转动，以使得夹头致动螺杆55-l的头部 288朝着夹头致动轴64-1移动。头部288与第 一止挡件272之间的接触就能够 向后推压第一止挡件272，从而使啮合构件282与相配合的啮合构件284啮合。 当啮合构件282配合地(轴向地)啮合配合啮合构件284时，夹头致动轴64-1沿 着夹头50-l的夹爪J开启方向的进一步的转动将使得第一止挡件272与夹头致 动轴64-l—起转动，从而使得螺紋挡块278上的面对表面294被驱动到与第二 止挡件274上的面对表面294相互贴靠。
两个面对表面294的相互啮合就能够阻止夹头致动轴64-1相对于夹头致 动螺杆55-l的进一步转动。当夹头致动轴64-l沿着使夹头50-l的夹爪J闭合的 方向转动时，第一止挡件272将发生转动(这或者是通过夹头致动轴64-l的转 动再通过啮合构件282， 284之间的运动传递；或者是通过压缩和扭转的组合 弹簧296所施加的转动作用力)，从而使得第 一止挡件272将沿着离开第二止 挡件274的转动方向运4亍。
参见图9A-9B,图中表示了按照本发明的教导而构造成的另 一个动力输 出驱动夹头50-2的一部分。该动力输出驱动夹头50-2大体上类似于上述的和 图l -图5中所示的工具夹头50,区别在于在夹头致动螺杆55-2和夹头致动轴 64-2之间使用了止动机构370。
止动机构370可以包括第一止挡件372和第二止挡374。第一止挡372可以 包括环形结构375,它被无转动地连接到夹头致动螺杆55-2上，并且包括一 个或多个螺紋挡块376。螺紋挡块376可以枢轴地附接在环形体375上(或者在 替换实施例中，附接在夹头致动螺杆55-2的头部378上)，并且可以在由图中 实线所示的延伸位置和由虛线所示的缩回位置之间枢轴地运动。螺紋挡块 376可以通过弹簧(未示出)而被偏压到延伸位置。第二止挡或者螺紋挡块374 可以包括一个或多个止动齿380，优选还包括一个或几个斜面382。夹头致动轴64-2沿着夹爪J开启方向的转动，将使得螺紋挡块376在夹头 致动螺杆5 5-2的头部3 78接触到夹头致动轴64-2的前表面3 84之前贴靠第二止 挡374的止动齿380。螺紋挡块376和止动齿380之间的接触阻碍了或者阻止了 夹头致动轴64-2沿着夹爪J的开启方向相对于夹头致动螺杆55-2的进一步的 转动。如果还包括有斜面，这些斜面382可以构造成当夹头致动轴64-2沿着 夹爪闭合的方向转动时，斜面将螺紋挡块376推向缩回位置。
参见图IO,图中表示了按照本发明的教导而构造成的另一个动力输出驱 动夹头50-3的一部分。该动力输出驱动夹头50-3大体上类似于上述的和图l -图5中所示的工具夹头50,区别在于使用了与夹头致动螺杆55-3和夹头致 动轴64-3相结合的防过紧机构470,而不是螺紋挡块。
防过紧机构470可以包括空腔472，它可以形成在夹头致动轴64-3的内螺 紋474的后面，该螺紋与夹头致动螺杆55-3的相应的外螺紋476相啮合；以及 包括弹性元件或者弹簧478,它被用于当夹头致动螺杆55-3螺旋进入夹头致 动轴64-3的底部时，与夹头致动螺杆55-3的外螺紋部分476的端部相接触。虽 然弹簧478被表示为是压缩弹簧，但本领域的普通技术人员将能够理解，该 弹簧可以是任何适当类型的弹簧，包括盘形垫圈或波形弹簧。
当夹头致动轴64-3转动到使夹爪开启到最大程度时的部位，夹头致动螺 杆55-3的外螺紋476能够与夹头致动轴64-3的内螺紋474脱开，从而保证在夹 头致动螺杆55-3中不产生应力。弹簧478将夹头致动螺杆55-3的外螺紋部分 476偏压抵靠夹头致动轴64-3的内螺紋部分474,从而当夹头致动螺杆55-3沿 着夹爪闭合的方向转动时，外螺紋部分476将能够与内螺紋部分474螺紋啮 合。
如同本领域的普通技术人员能够理解的，夹头致动螺杆55-3可以设置不 带有螺紋的颈部455,它的尺寸接近于内螺紋部分474的最小直径，或者齿顶 直径。这样的结构允许内螺紋部分474可引导无螺紋的颈部455,并且由此保 证了当外螺紋476重新与内螺紋474啮合时不会发生螺紋错位。可选择地，也 可以如同图11所示那样构造出夹头致动螺杆55-3，的头部456。在这个实施例 中，头部465被构造成与形成在夹头致动轴64-3，的前表面458上的相应的沉孔 或孔457相啮合。沉孔457和头部456相合作，以使得夹头致动螺杆55-3，与夹 头致动轴64-3，对准，从而保证了当外螺紋部分476重新与内螺紋474啮合时不 会发生螺紋错位。
图12的实施例类似于图10的实施例，区别在于所示的防过紧机构470a包 括隔离盘482和第二弹簧484。隔离盘482设置在夹头致动轴64-3"的空腔474" 中并且位于弹簧478和第二弹簧484之间。能够理解空腔472，，是阶梯状的，它 具有第 一部分A,以及具有其尺寸和/或形状都不同于第 一部分A的第二部分 B。在这个实施例中，第二部分B的直径大于第一部分A的直径，从而弹簧478 设置于第一部分A中，而隔离件482和第二弹簧484则设置于第二部分B中。 第二弹簧484可以构造成可对动力输出致动轴442施加作用力。
参见图13,图中表示了按照本发明的教导而构造成的另一个动力输出驱 动夹头50-4的一部分。该动力输出驱动夹头50-4大体上类似于上述的和图l -图5中所示的工具夹头50，区别在于使用了当夹爪J处于最大开启位置时能 够弹性变形的緩冲垫圈570。在这个实施例中，緩冲垫圈570设置在夹头致动 螺杆55-4和夹头致动轴64-4之间，但能够理解，该緩沖垫圈也可以位于任何 适当的位置。緩沖垫圈570由弹性件构成，例如弹性体，它可设置于夹头致 动螺杆55-4的头部572和夹头致动轴64-4的前表面574之间。环形的突纟彖R可 从前表面574延伸，并且可用来使緩沖垫圏579相对于夹头致动轴64-4定位。 缓沖垫圈570可以是O形圈，并且当夹爪J开启到最大开度时通过其变形可以 减緩夹头致动螺杆55-4的运动。
尽管该緩冲垫圈570表示为设置在头部572和前表面574之间，但本领域 的普通技术人员将能够理解，在本说明书的最大范围内，它能够以稍微不同 的方式构成。例如，如图14所示，緩冲垫圈570a可以位于形成在夹头致动轴 64-4，中的空腔580中。在这个实施例中，夹头致动螺杆55-4，的端部582被构 造成当头部572a与前表面574a之间尚有间隔时与緩沖垫圏570a^目接触。将能 够理解尽管緩冲垫圈570a被表示成为一个O形圈，但也可以采用其它各种类 型的緩冲垫圈，例如如图15所示的实心的弹性緩冲垫圈或者柱塞570b。本领 域的普通技术人员也还能够理解，夹头致动螺杆55-4'的端部582能够以任何 希望的方式构造，例如，夹头致动螺杆55-4，的端部582b可以具有球形的半径。
作为另一个实施例，如图16所示，緩冲垫圈570c可以连接到夹爪J的后 表面上。在这个实施例中，緩沖垫圈570c是O形圈，它设置于夹爪J和输入轴 60-4，，上形成的前表面580之间。因此，緩冲垫圈570c通过变形，当夹爪J开 启到最大开度时可以减缓夹头J(以及因此连同夹头致动螺杆55-4)的运动。
图17表示了另一个实施例，其中的緩冲垫圏570d包括设置于夹头致动轴 64-4"，的前表面574d和夹头致动螺杆55-4，"的头部572d之间的弹簧。该弹簧 可以是任何适当类型的弹簧，例如图17中所示的压缩弹簧、盘形垫圈、波形 弹簧；或者如图18所示的、具有多个弹性凸起592的类似弹性垫的结构570e。 类似弹性垫的结构5 70e可以设置于夹头致动轴64-4 ，"的前表面5 74d和夹头致 动螺杆55-4，"的头部572d之间。可选择地，类似弹性垫的结构570e可以设置 于输入轴60和夹头致动螺杆55-4'"的头部572d之间，或者设置于输入轴60和 夹爪J之间。
参见图19,图中表示了按照本发明的教导而构造成的另 一个动力输出驱 动夹头50-5的一部分。该动力输出驱动夹头50-5大体上类似于上述的和图1 -图5中所示的工具夹头50,区别在于使用了緩沖垫圈670来代替螺紋挡块。 该緩冲垫圈670可以位于夹头致动螺杆55-5和夹头致动轴64-5之间。緩沖垫圏 670可以是环形的结构，具有相反的止推表面670a和670b。緩冲垫圈670可以 构造成具有相当高的阻尼特性和相当低的弹力特性，这赋予了相反的止推表 面670a, 670b在刚开始贴靠到夹头致动螺杆55-5的头部672和夹头致动轴64-5 的前表面674时的刚性。然而，当受到夹紧负载时(即，当夹头致动螺杆55-5 被夹头致动轴64-5拉伸时由夹头致动螺杆55-5的头部672所施加的负载)，緩 冲垫圈670的结构使其主体670c"松弛"或者收缩。松弛量或者收缩量可以相 当小，在千分之几英寸的范围内或者更小，从而使得止推表面670a, 670b能 够彼此靠近。由于夹头致动螺杆55-5中的应力是其拉伸量的函数，以及緩沖 垫圈670的松弛或收缩相应的减小了夹头致动螺杆55-5的拉伸，緩冲垫圏670 的松弛或收缩就有效地减小或者消除了夹头致动螺杆55-5中的应力。在所提 供的这个特定实施例中，緩冲垫圈670是由适当的聚合物形成的环形结构。 将能够理解緩冲垫圈670也可以位于输入轴60和夹头致动螺杆55-5的头部 672之间，或者位于输入轴60和夹爪J之间。
尽管说明书和附图中描述和表示了 一些特定的实施例，本领域的普通技 术人员将能够理解，在不脱离由权利要求书所确定的本发明的范围内，可以 进行各种的变化和诸元件的等效替换。此外，不同实施例之间的诸项特征、 元件和/或功能的结合或者配合在这里显然是能够预料的；因此，本领域的普 通技术人员根据本说明书将能够理解，除非上面专门指出的例外，某一实施 例中的特征、元件和/或功能在适当时能够结合到其它的实施例中。此外，为
了使得本说明书所教导的内容能够适合于某一的特定情形或内容，在不背离 本发明的基本精神下可以进行各种的改进。因此，旨在强调本发明并不限于 说明书所述和附图所示的、目前可以预料的作为实施本发明最好形式的这些 特定的实施例，而是本发明的范围包括了所述说明书和所附权利要求书范围 内的任何的各种实施例。
权利要求
1.一种用于钻具/驱动器的夹头，该夹头包括具有空腔的输入轴；容纳在空腔中并且可以围绕夹头轴线转动的夹头致动轴，该夹头致动轴具有带内螺纹部分的孔；具有与内螺纹部分螺纹啮合的外螺纹部分的夹头致动螺杆；多个容纳在空腔中并且啮合输入轴的夹爪，该夹爪连接到夹头致动螺杆上，这样夹头致动轴相对于夹头致动螺杆的转动就使夹爪移动，从而使得夹爪朝着夹头轴线聚集或者离开夹头轴线；以及连接到夹头致动螺杆、夹头致动轴和输入轴至少其中之一上的、用于当夹爪位于完全开启状态时限制夹头致动螺杆沿轴线方向伸长的部件。
2. 如权利要求l所述的夹头，其中，所述用以限制弹性伸长的部件包括 第一螺紋挡块和第二螺紋挡块，其中第一螺紋挡块和第二螺紋挡块之间的接 触阻止夹头致动螺杆沿预定转动方向的转动。
3. 如权利要求2所述的夹头，其中，所述夹头致动螺杆包括头部和第一 螺紋挡块连接到该头部上。
4. 如权利要求2所述的夹头，其中，所述第一螺紋挡块形成在夹头致动 螺杆的外螺紋部分上。
5. 如权利要求2所述的夹头，其中，所述第一螺紋挡块连接到围绕夹头 致动螺杆设置的环形主体上。
6. 如权利要求5所述的夹头，其中，所述环形主体包括多个能够与连接 在夹头致动轴上的匹配的啮合构件啮合的啮合构件，其中啮合构件与匹配的 啮合构件的啮合使得环形主体与夹头致动轴转动地连接。
7. 如权利要求6所述的夹头，其中，所述弹簧偏压第一螺紋挡块离开第 二螺紋挡块。
8. 如权利要求5所述的夹头，其中，所述第一螺紋挡块连接到环形主体 上，第 一 螺紋挡块在延伸位置和缩回位置之间枢轴地运动。
9. 如权利要求8所述的夹头，其中，所述夹头致动螺杆包括止动齿，其 中第二螺紋挡块形成在止动齿的第一侧面上，并且被构造成当第一螺紋挡块 处在延伸位置时啮合第一螺紋挡块。
10. 如权利要求9所述的夹头，其中，所述所述斜面形成在止动齿的与 第一侧面相反的第二侧面上，斜面是锥形的，以便随着斜面之间的接触使得 第一螺紋挡块从其延伸位置运动到缩回位置。
11. 如权利要求l所述的夹头，其中，所述用以限制弹性伸长的部件包 括设置在夹头致动螺杆和夹头致动轴之间的弹性元件，当夹爪处于完全开启 状态时弹性元件发生偏移。
12. 如权利要求ll所述的夹头，其中，所述弹性元件由弹性体构成。
13. 如权利要求12所述的夹头，其中，所述弹性元件设置在孔中。
14. 如权利要求13所述的夹头，其中，所述夹头致动螺杆与弹性元件相 接触的部分具有至少部分地由球面半径所确定的端面。
15. 如权利要求ll所述的夹头，其中，所述弹性元件至少是盘形垫圈、 波形弹簧、以及压缩弹簧其中之一。
16. 如权利要求ll所述的夹头，其中，所述弹性元件设置在夹头致动螺 杆和输入轴之间，以及其中当夹爪位于完全开启状态时至少一个夹爪接触弹 性元件。
17. 如权利要求l所述的夹头，其中，所述用以限制弹性伸长的部件包 括设置在夹头致动螺杆与夹头致动轴和输入轴其中之一之间的聚合物垫圈， 聚合物垫圈具有相对高的阻尼特性和相对低的弹力弹性，并且被构造成在施 加压缩力之后+i^也。
18. 如权利要求l所述的夹头，其中，所述用以限制弹性伸长的部件包 括无螺紋的颈部分和无螺紋的孔部分，无螺紋的颈部分设置在夹头致动螺杆 的头部和外螺紋部分之间，无螺紋的颈部分的尺寸设置成可容纳在孔的内螺 紋部分中；无螺紋的孔部分是夹头致动轴中的孔的一部分，并且设置在邻近 螺紋孔，无螺紋的孔部分的尺寸设置成可容纳外螺紋部分；其中当夹爪处于 完全开启的位置时，外螺紋部分从内螺紋部分上脱离啮合并且设置在无螺紋 的孔部分中。
19. 如权利要求18所述的夹头，其中，所述至少一个弹簧设置在夹头 致动轴的孔中，当夹爪处于完全开启位置时，至少一个弹簧将外螺紋部分偏 压成抵靠内螺紋部分。
全文摘要
一种钻具夹头(50)，包括夹头致动轴(64)和围绕夹头轴线(178)转动的夹头致动螺杆(55)。夹头致动轴具有用于接纳夹头致动螺杆的螺纹部分(180)的螺纹孔。夹头致动轴相对于夹头致动螺杆的转动使夹爪(J)移动，从而使得夹爪朝着夹头轴线聚集或者离开夹头轴线。夹头还包括连接到夹头致动螺杆、夹头致动轴和输入轴至少其中之一上的装置(170、172、174)，用于当夹爪处于完全开启时限制夹头致动螺杆沿轴线方向弹性伸长。
文档编号B23B31/16GK101184572SQ200680018771
公开日2008年5月21日 申请日期2006年4月13日 优先权日2005年4月19日
发明者丹尼尔·普齐奥, 克雷格·谢尔, 斯蒂芬·A·德比利厄斯, 沃伦·A·塞罗尔, 理查德·J·希维尔, 罗伯特·S·格雷特 申请人:布莱克和戴克公司