专利名称：设有定序的径向和轴向锁定装置的旋转式器械用工具夹头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于结合旋转式器械特别是钻具使用的工具夹头。
背景技术：
通常，夹头包括具有轴线的本体，该本体还包括后部、前部、卡爪、螺母和套筒，其中，后部用于固定到器械的驱动轴上，在前部中形成前向收聚的支座，每个卡爪可滑动地安装在本体的支座中并具有外螺纹，螺母被安装成在本体上转动，并具有与卡爪上的外螺纹相接合的内螺纹，并且套筒具有与螺母配合工作的内壁，以便相对于本体旋转该螺母，并因此在工具夹持位置和松开位置之间移动卡爪。
此类夹头的优点在于，它无需利用钥匙就能够夹紧工具，同时特别是在震动的过程中，避免了夹头的过早开启。
在这种夹头上设置径向和/或轴向锁定装置是公知的作法。
径向锁定装置能够在卡爪处于夹紧位置时防止螺母相对于本体转动。可在夹头处于夹紧和松开阶段的过程中，它们被自动并以操作者明白的方式、例如利用套筒围绕本体的上述旋转运动(这能够夹紧和松开夹头)所启动。
当处于锁定位置时，用于其部件的轴向锁定装置旨在防止径向锁定装置解锁。一旦夹头被径向锁定，操作者就需要沿轴向、通常自夹头前部向其后部移动套筒，以实现锁定。以同样的方式，当开启夹头时，操作者首先需要沿轴向、通常自夹头后部向其前部移动套筒，以便在能够径向松开夹头之前，解锁该套筒。
为了使全部锁定均可用，这种夹头可装配有两套复合锁定系统，一套径向系统和一套轴向系统。
但是很明显，这两套锁定系统必须按照特定的顺序加以利用，以使得它们中的每套均能够良好地执行任务。这些系统的特殊原理要求径向锁定系统首先被触发，然后在第二步中再触发轴向锁定系统。
实际上，如果首先触发轴向锁定系统，那么由于由此防止了套筒相对于本体的转动，因而将不能够触发径向锁定系统。此外，如果首先触发轴向锁定系统，那么由于操作者设法转动套筒以触发径向锁定装置，尽管所述套筒已经被旋转地加以固定，但是还会对轴向锁定系统造成损坏。
首先开动轴向锁定系统经证实还对于操作者来说是危险的。具体地说，当操作者借助于钻头，特别是无绳钻头来操纵夹头时，如果首先触发轴向锁定系统，那么将自动且突然地阻止住套筒相对于夹头本体的旋转。因此，操作者就要冒其手部受到伤害的危险。
发明内容
本发明旨在通过提供一种装配有轴向和径向锁定装置的夹头来克服上述缺点，该装置提高了锁定效率，并确保了操作者的安全。
出于此目的，本发明设计一种上述类型的夹头，同样包括-径向锁定装置，其可被套筒的旋转所驱动，从而当它们处于锁定位置时，并在卡爪处于夹紧位置时，这种装置能够阻止螺母相对于本体的转动；-轴向锁定装置，其可被套筒的轴向运动所驱动，并在它们处于锁定位置时，它们能够防止该径向锁定装置被驱动。
根据本发明的一般定义，这种夹头还包括定序装置，其设计用于在径向锁定装置并不处于锁定位置中时，防止轴向锁定装置进入到锁定位置中。
因而轴向锁定系统将仅能够在径向锁定系统已被驱动的情况下来被驱动，从而避免了现有技术的缺点。
根据一个可能的实施方式，套筒相对于螺母在解锁位置和锁定位置之间具有相对角移动，在解锁位置上，该套筒使螺母旋转，而在锁定位置上，卡爪处于夹紧位置并且螺母相对于本体的转动受到阻止，而且，定序装置包括至少一个与螺母整合在一起的止动元件，当套筒处于解锁位置中时，止动元件设置成能够防止套筒轴向移动，当套筒处于锁定位置中时，止动元件设置成能够允许该套筒轴向移动。
操作者因而不得不朝其锁定位置转动套筒，从而在第一步中，在能够轴向移动套筒、以便实现轴向锁定夹头之前，实现径向锁定。
例如，径向锁定装置包括至少一个簧片，该簧片以固定角度的方式安装在螺母上并具有自由端，该自由端通过形成在螺母中的切口伸出，并且在径向锁定装置处于锁定位置中时，该自由端与形成在本体上的周围键区配合工作。
簧片可与固定安装在螺母上的环整合在一起，所述环包括接合在形成于螺母的周围凹口之中的至少两个舌片，这些舌片能够使所述环相对于螺母旋转地固定。
有利地是，止动元件包括至少一个舌片的自由端，这些自由端以基本径向向外的方式从螺母伸出。
根据一个可能的实施方式，轴向锁定装置包括形成在套筒的内表面上的组齿，以及形成在本体的外表面上的组齿，这些组齿分布在套筒的第一轴向位置中，并接合在套筒的第二轴向位置中。
这种夹头还可包括-插入件，其固定安装在套筒的内侧，并包括至少一个轴向齿；-传动装置，其具有至少一个接纳该插入件的轴线齿的槽，以使得该传动装置能够被该插入件转动，并具有相对于该插入件随着轴向平移地移动的自由度，该传动装置相对于该螺母在解锁位置和锁定位置之间具有相对角移动，在解锁位置上，该传动装置可使该螺母转动，而在锁定位置上，卡爪处于夹紧位置中，并且该螺母相对于该本体的转动受到阻止。
例如，传动装置包括轴向和径向开口的缝隙，该缝隙形成于传动装置的槽的底部，该止动元件被放置在该缝隙中，并且当该套筒处于锁定位置中时，轴向延长该插入件的齿的榫被插入到该缝隙中。
在一个可能的实施方式中，内部组齿形成在该插入件的内表面上。
这种夹头还包括固定安装在本体上的夹持装置，并且外部组齿形成于该夹持装置上。
本发明的可能实施方式现将以非限定性示例的方式参照附图加以说明，附图中图1是根据本发明的夹头的分解立体图；图2、3和4是分别示出了图1所示夹头的本体、夹持装置和轴向锁定装置的分解视图；图5是处于解锁位置的夹头的纵剖面图；图6是处于解锁位置的夹头的侧视图；图7沿图6所示AA线获得的夹头的截面图；图8是图6所示细节的放大立体图，其中示出了阻止套筒轴向移动的止动元件；图9是处于锁定位置的夹头的纵剖面图；图10是处于锁定位置的夹头的侧视图；以及图11沿图10所示BB线获得的夹头的截面图。
具体实施例方式
下面将首先参照图1至4进行说明。
夹头1包括具有轴线3的呈普通柱形的本体2。本体2的后部4包括用于插入旋转式器械(例如钻具)的主轴的孔口。本体2的前部包括用于例如钻头的工具插入其中的纵向膛孔5，还包括三个前向收聚的支座6，每个支座6均接收卡爪7，并能够以平移方式(translationally)导引卡爪7。卡爪7具有外螺纹8。
夹头1还包括大体呈柱形的后部环9，其以基本同轴的方式接合在本体2的后部4周围，并通过任何适当的装置被紧固在所述后部上。
螺母10接合在卡爪7的周围，并大体与本体2同轴。螺母10具有与卡爪7的外螺纹8配合的内螺纹，以使得卡爪7能够根据螺母10的旋转方向朝向夹紧或松开的位置进行移动。螺母10由前部柱形部分和后部柱形部分形成，这两个部分均具有相同的内径，而后部部分的外径大于前部部分的外径。前部部分和后部部分之间的汇合处定出了垂直于本体2的轴线3的横向面11。该螺母10的前部部分包括三个基本沿径向的凹口12，这些凹口12遍及螺母的圆周平均分布。
螺母10安装成向后抵靠在本体2的横向面(transverse wall)上(见图5)，并在它们之间插入有钢垫圈13和滚珠隔离圈(ball cage)14，以便有助于螺母10相对于本体2的转动。此外，挡圈15阻止了螺母10向前的平移运动。
夹头1还包括呈普通柱形的套筒16，该套筒大致遍及本体2的整个长度延伸。该套筒16被安装在本体2上，以使得其可围绕轴线3转动，并具有沿轴线3进行有限幅度的平移的可能性。这种移动向前会受到保持环17的限制，向后会受到多个装置的限制，这些装置将稍后进行说明。套筒16的内壁以及与此相关的多个部件均与螺母10配合工作，从而使得所述螺母10能够旋转，并因此使得卡爪7能够朝前或朝后移动，以便夹紧或松开工具。
插入件18以相对于所述套筒固定的方式设置在该套筒16内侧的前部。在夹头1具有金属外壳的情况下，插入件18以固定方式安装在套筒16中。在夹头1具有塑料外壳的情况下，插入件18构成了套筒16整体的一部分。与套筒16同时地，插入件18可因此相对于本体2围绕轴线3旋转，并沿轴线3以有限的幅度发生平移。
插入件18具有呈普通截头圆锥体形的前部，其前端接合在套筒16的褶皱(fold)中，并且其内表面包括大体呈圆形的内部组齿19。插入件18还包括三个作为前部的延长部分的齿20，这些齿向后轴向地延伸，并平均分布在插入件18的圆周上。每个齿20在侧视图中大体呈矩形，并延伸出榫21，榫21的径向厚度比齿20的自身厚度薄。榫21具有与齿20大体相同的内径。
传动装置22安装在本体2上，位于套筒16之内，并全部位于螺母10和插入件18之间，挡圈15阻止了该传动装置22相对于本体2的向前的平移运动，并且抵靠在本体2的横向面上的螺母10阻止了该传动装置22向后的平移运动。插入件18由此能够沿轴线3相对于传动装置22发生平移。
传动装置22为普通柱体形状。设置在该柱体的内表面上的是三个爪23，每个爪23均接合在螺母10的凹口12中(见图7)。此外，遍及该柱体的圆周形成有三个大体平均分布的槽24，这些槽24朝前部且径向朝外开口。每个槽24用于接收插入件18的一个齿20。结果，由操作者驱动套筒16所引起的插入件18围绕轴线3的转动导致传动装置22发生转动。
每个槽24由圆柱形表面25、两个轴向定向的侧面26、27和横切轴线3设置的端壁28界定。应该指出，槽24的侧面26、27之间的距离大于齿20的宽度。因此，当齿20与传动装置22的一个侧面26相接触时，在齿20和另一个侧面27之间存在空间(见图6)。
大致在槽24的圆柱体形表面25和其端壁28之间的汇合处形成的是轴向和径向开口的缝隙29，该缝隙29的径向尺寸与延长了插入件18的每个齿20的榫21的径向厚度大体一致。每条缝隙29因而用于如稍后所示接纳榫21。
径向锁定装置30安装在螺母10上，并被插入到螺母10和传动装置22之间。
如图4所示，径向锁定装置30包括安装在螺母10上的环31，以便与其作为一个整体而转动，并被例如靠在所述螺母的横向面11上进行安装。环31包括三个舌片32，它们径向延伸到环31的内侧，并延伸到环31的前部。每个舌片32接合在螺母10的凹口12中，以使得环31能够相对于螺母10旋转固定，舌片32具有与螺母10的凹口12的形状相匹配的形状。因此，每个舌片32具有柱形部分的基座33，该基座33相对于环31所在的平面大体横向延伸，舌片还具有两个折边34、35，其从基座33向环31的外侧方向延伸。折边34、35与凹口12的侧面配合工作，并从螺母10的柱形外表面伸出(图7)。在安装位置上，每个舌片32的至少一个折边34径向通过在传动装置22的槽24中形成的缝隙29伸出。
传动装置22的爪23因此接合在螺母10的凹口12中，在该凹口的底部设置有径向锁定装置30的舌片32。
环31还包括第一和第二簧片36、37，这些簧片均是以轴线3为中心的圆弧状。两个簧片36、37在螺母10的后部上方、彼此相对地延伸到环31的后部。每个簧片36、37的自由端38沿轴线方向弯曲，同时通过形成在螺母10中的贯穿切口39伸出，以便在夹头1处于夹紧位置时，接触到设置在本体2上的键区40。第一簧片36还包括朝向夹头1外侧的突起物41，以便分别在套筒16的锁定位置和解锁位置处，与在传动装置22的内壁中形成的第一和第二凹陷配合工作。此外，传动装置22在其内壁中包括两个由斜面端接的切口部分，当套筒16处于解锁位置中时，簧片的自由端38被置于该切口部分中。
最后，夹头1包括固定安装在本体2上，并位于其前部的夹持装置(clutch)42。
如图3所示，夹持装置42大体为设置有轴向槽43的柱体形，该轴向槽43遍及夹持装置42的全长延伸，以使得该装置42能够以弹性方式发生径向变形，以便该装置42能够被安装在本体2上。夹持装置42还具有至少一个柱块44，其用于接合在形成于本体2内的相应孔45中。该柱块44在这种情况下为径向的圆柱体形，并指向轴线3，且尤其阻止了夹持装置42在本体2上的转动。有利地是，孔45在本体的圆周凹槽46中径向穿设，该凹槽46能够使夹持装置42相对于本体2非常紧固地保持在轴向位置上。夹持装置42通过套筒16被保持在本体2的位置上，套筒16覆盖住夹持装置42，并阻止其发生径向变形。因此，夹持装置42被完全固定在本体2上。夹持装置42还包括外部组齿47，在套筒16靠在前部环17上时，组齿47被定位在插入件18的内部组齿19的后部(见图3)，并在套筒16向后邻接时，与内部组齿19对准。组齿19、47均属于夹头1的轴向锁定装置。
夹头的操作方法如下。
起初，当卡爪7处于松开位置时，套筒16处于靠前的位置(抵靠在前部保持环17上)。插入件18的内部组齿19由此与夹持装置42的外部组齿47相分离，并位于后者的前部。插入件18的齿20被接合在传动装置的槽24中，但榫21并未插入到缝隙29中。
形成在夹持装置42上、恰好位于外部组齿47的前部的圆形凸缘48与插入件18的内部组齿19的倾斜后表面配合工作。因此，套筒16被保持在前部位置上。
出于夹紧夹头1的目的，操作者相对于本体2旋转套筒16，并由此旋转紧固到套筒16上的插入件18。作为插入件18的齿20与传动装置22的槽24之间配合工作的结果，传动装置22也开始旋转。因此，由于第一簧片36的突起物41接合在形成于传动装置22的内壁的第一凹陷中，从而使径向锁定装置30并由此使其上固定有这些装置的螺母10也开始旋转。卡爪7因此朝前移动，并接近轴线3。在这种移动的过程中，传动装置22的内表面的爪23与螺母10的凹口12的第一侧壁相接触(图7)。此外，多个部件的相对位置被设计成使得径向锁定装置30的每个舌片32的一个折边34均通过相应的缝隙29。
一旦卡爪7处于工具夹紧的位置上，构成夹头1的各个部件的位置示于图5至8。
轴向和径向锁定装置均处于解锁位置，这是由于-径向锁定装置30的舌片32的折边34阻止插入件18相对于传动装置22向后移动，并因此防止内部组齿19和外部组齿47之间的配合工作；-簧片36、37并没有朝向本体2的键区40被推动，这是由于它们被容纳在形成于传动装置22的内壁内的切口部分中。
从这个位置开始，继而旋转移动套筒16会导致传动装置22相对于螺母10的相对转动，传动装置22的内表面的爪23发生移动，以便与螺母10的凹口12的第二侧壁相接触(图11)。
套筒16和传动装置22而后处于锁定位置中。第一簧片36的突起物41与形成于传动装置22的内壁中的第二凹陷配合工作，假定簧片36、37不再被容纳在形成于传动装置22的内壁中的切口部分中，那么簧片36、37就朝向轴线3被推动。因此，它们与本体2的键区40配合工作，并由此阻止螺母10相对于本体2发生转动。传动装置22因此已可以触发轴向锁定装置。
此外，由于传动装置22相对于螺母10的旋转运动，径向锁定装置30的每个舌片32的折边34均已相对于缝隙29发生移动，并被容纳在槽24的侧面27的附近，从而释放相应缝隙29的轴向通道。
操作者可由此通过施加轻微的力，即可相对于本体2并向后移动由套筒16和插入件18沿轴线3形成的组件，以使得插入件18的组齿19能够超出环形凸缘48。延长插入件18的齿20的榫21而后接合在缝隙29中，且插入件18的内部组齿19与夹持装置42的外部组齿47相接合(图9至11)。轴向锁定装置而后处于锁定位置上在这个位置上，它们阻止套筒16相对于本体2发生转动，并因此防止夹头1解锁。
对套筒的向后平移运动的限制是通过形成于插入件18的爪20和榫21之间的横向面来实现的，该横向面与传动装置22的槽24的端面28靠接。套筒16可通过将套筒16的或插入件18的元件插入到形成部分本体2的一部分的凹槽中，而被锁定在后部的位置上，这种动作还制造了一种可被操作者分辨出的特有噪音。例如，插入件18包括凹槽49，该凹槽49的形状适合于形成在夹持装置42上的环形凸缘48的形状，它在这种情况下大体为梯形，所述环形凸缘48被容纳在该凹槽中(见图9)。
为了松开卡爪7，操作者必须首先通过朝前移动套筒16来解锁轴向锁定装置。操作者而后可沿相反方向围绕轴线3转动套筒16，以便将径向锁定装置置于解锁位置，继而继续松开卡爪7。
因此，本发明带来了对于现有技术而言的具有决定性意义的改进，它提供了带有这样一种装置的夹头，该装置起到了防止错误产生的装置的作用，以便防止操作者首先开启轴向锁定装置。因此，结果还提高了夹头的锁定效果和安全性。
不言而喻，本发明并不限定在以示例方式给出的上述实施方式，而是相反，它涵盖了其全部的变型实施方式。
权利要求
1.一种用于结合旋转式器械使用的工具夹头，包括-本体(2)，它具有轴线(3)并包括后部(4)和前部，所述后部用于固定至器械的旋转轴，并且所述前部中形成有前向收聚的支座(6)；-卡爪(7)，每个卡爪(7)可滑动地安装在本体(2)的支座(6)中，并具有外螺纹(8)；-螺母(10)，它安装成可在本体(2)上转动，并具有与卡爪(7)的外螺纹(8)相接合的内螺纹；-套筒(16)，它具有与螺母(10)配合工作的内壁，以便相对于本体(2)转动所述螺母(10)，并因此在工具夹紧位置和松开位置之间移动卡爪(7)；-径向锁定装置(30、38、40)，其可被套筒(16)的旋转所驱动，从而当它们处于锁定位置时，并在卡爪(7)处于夹紧位置时，所述锁定装置能够阻止螺母(10)相对于本体(2)发生转动；-轴向锁定装置(19、47)，其可被套筒(16)的轴向运动所驱动，并且在它们处于锁定位置时，它们能够防止所述径向锁定装置被驱动，其特征在于，所述夹头还包括定序装置(29、34)，其设计用于在所述径向锁定装置并不处于锁定位置中时，防止所述轴向锁定装置进入到锁定位置中。
2.根据权利要求1所述的夹头，其特征在于，所述套筒(16)相对于螺母(10)在解锁位置和锁定位置之间具有相对角移动，在解锁位置上，所述套筒(16)使螺母(10)旋转，而在锁定位置上，所述卡爪(7)处于夹紧位置并且所述螺母(10)相对于本体(2)的转动受到阻止，而且，所述定序装置包括至少一个与螺母(10)整合在一起的止动元件(34)，当所述套筒(16)处于解锁位置中时，所述止动元件(34)设置成能够防止所述套筒(16)轴向移动，当所述套筒(16)处于锁定位置中时，所述止动元件(34)设置成能够允许所述套筒(16)轴向移动。
3.根据权利要求1或2所述的夹头，其特征在于，所述径向锁定装置包括至少一个簧片(36、37)，所述簧片以固定角度的方式安装在螺母(10)上并具有自由端(38)，所述自由端(38)通过形成在螺母(10)中的切口(39)伸出，并且在径向锁定装置处于锁定位置中时，所述自由端(38)与形成在本体(2)上的周围键区(40)配合工作。
4.根据权利要求3所述的夹头，其特征在于，所述簧片(36、37)与固定安装在螺母(10)上的环(31)整合在一起，所述环(31)包括接合在形成于螺母(10)内的周围凹口(12)之中的至少两个舌片(32)，所述舌片(32)能够使所述环(31)相对于螺母(10)旋转地固定。
5.根据权利要求2和4述的夹头，其特征在于，所述止动元件包括至少一个舌片(32)的自由端(34)，所述自由端(34)以基本径向向外的方式从螺母(10)伸出。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的夹头，其特征在于，所述轴向锁定装置包括形成在所述套筒(16)的内表面上的组齿(19)，以及形成在所述本体(2)的外表面上的组齿(47)，这些组齿分布在套筒(16)的第一轴向位置中，并接合在所述套筒(16)的第二轴向位置中。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的夹头，其特征在于，它包括-插入件(18)，其固定安装在所述套筒(16)的内侧，并包括至少一个轴向齿(20)；-传动装置(22)，其具有至少一个接纳所述插入件(18)的轴向齿(20)的槽(24)，以使得所述传动装置能够被所述插入件(18)转动，并且具有相对于所述插入件(18)轴向平移地移动的自由度，所述传动装置(22)相对于所述螺母(10)在解锁位置和锁定位置之间具有相对角移动，在解锁位置上，所述传动装置可使所述螺母(10)转动，而在锁定位置上，所述卡爪(7)处于夹紧位置中，并且所述螺母(10)相对于所述本体(2)的转动受到阻止。
8.根据权利要求7所述的夹头，当其从属于权利要求2时，其特征在于，所述传动装置(22)包括轴向和径向开口的缝隙(29)，所述缝隙(29)形成于传动装置的槽(24)的底部，所述止动元件(34)被放置在所述缝隙中，并且当所述套筒(16)处于锁定位置中时，轴向延长所述插入件(18)的齿(20)的榫(21)被插入到所述缝隙中。
9.根据权利要求6和权利要求7或8所述的夹头，其特征在于，所述内部组齿(9)形成在所述插入件(18)的内表面上。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的夹头，其特征在于，它包括固定安装在所述本体(2)上的夹持装置(42)，并且外部组齿(47)形成于所述夹持装置(42)上。
11.根据权利要求10所述的夹头，其特征在于，所述夹持装置(42)基本为设有轴向槽(43)的柱体形，所述轴向槽(43)遍及所述柱体形的全长延伸，以使夹持装置能够以弹性方式发生径向变形，从而将其固定在所述本体(2)上，所述夹持装置还具有至少一个柱块(44)，所述柱块(44)用于接合在形成于所述本体(2)内的相应孔(45)之中。
全文摘要
本发明涉及一种旋转式器械用工具夹头。在夹头(1)的本体(2)中滑动的是卡爪(7)，卡爪(7)的外螺纹与安装以便在本体上转动的螺母的内螺纹相接合。螺母由套筒转动，使得该卡爪能够发生移动。这种夹头还包括径向锁定装置(36)，该装置可被套筒的旋转所驱动，以便阻止螺母相对于本体发生转动，和轴向锁定装置(47)，该装置可被套筒的轴向运动所驱动，并能够防止径向锁定装置被驱动。定序装置(21、34)被设计用于在径向锁定装置并不处于锁定位置中时，防止轴向锁定装置进入到锁定位置中。
文档编号B23B31/10GK101028655SQ200710079540
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者伊夫·玛丽·马赛尔·加舒德 申请人:阿约特股份公司