专利名称：自动无键卡头的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用电动钻或气动钻时所用的钻卡头。更准确地说是涉及一种通过钻马达致动进行夹紧或松开的无键式卡头。
电动或气动工具通常配置有用于夹紧刀具，例如钻头柄部的工具夹紧器或卡头，该工具夹紧器或卡头通常是加工出一个与机动工具的驱动轴的带螺纹的端部相啮合的轴向螺纹孔。或者，该工具夹紧器或卡头还可以具有一个与机动工具的带锥度的驱动轴相配合的轴向圆锥孔。
在本专业技术领域中已研制出各式各样的卡头。在最简单的卡头结构形式中，三个彼此间隔120°的卡爪是由一个通过螺纹部分拧紧在驱动轴上的锥形本体保持住的，以便通过该锥形本体在某一方向相对于驱动轴的转动来促使各卡爪与圆柱形刀柄形成夹紧关系，而在相反的方向上转动时则形成松开关系。如果该锥形本体是由手转动的，则这样一种卡头可以是一种无键式卡头。但是，由于手动操作直接施加的夹紧或松开扭矩是有限的，在本技术领域中研制出所谓齿轮传动的三爪式卡头。这种结构设计，通过在卡头本体内配置以若干导轨，以便精确地控制各卡爪和与安装在卡头本体上的齿轮传动螺母相啮合的各卡爪上的齿的运动，来克服早期的设计中的所存在的主要问题。该齿轮是通过在一个分立的键上加工出来的并能够在该卡头本体内加工出的支承孔内进行转动的一个小齿轮进行驱动的。
虽然这种齿轮传动的三爪卡头既能够达到高精度，又能够对工具施加相当大的夹紧力，但其制造成本是较昂贵的。此外，该工作键容易被放错位置，而且对于工具的装卡和松开所需要的手动操作也是耗费时间的。
为了克服这种齿轮传动的三爪式卡头所存在的各种缺点，已经提出许多种结构设计，在这些设计中都配置有用以约束卡头的一部分而同时施加一个使驱动轴在前进或相反方向进行转动的动力的一种装置。这种相对运动产生一个夹紧或松开的动作。斯同纳尔(Stoner)的美国专利2，684，856，赫尔(Hall)的美国专利4，260，169和怀特海得(Whitehead)的美国专利4，423，881中都公开了无键卡头，其中当该卡头的外套筒被握住以防止转动时，驱动轴被机动驱动，将该卡头固紧或松开。莫艾勒尔(Moeller)的美国专利4，085，337提供了一种用于张开和闭合卡头卡爪的齿轮传动机构。采用凸块撞击机构在洛维埃(Rowe)的美国专利2，716，555，契鲁拜瑞斯(Kilberis)的美国专利4，277，074，外鲁契(Welch)的美国专利4，317，578，鲁赫林(Rohlin)的美国专利4，358，230，哈特菲尔德(Hatfield)的美国专利4，526，497和哈特菲尔德(Hatfield)的美国专利4，536，113中都有所介绍。另一种方法包括采用一种制动机构，其中采用一个滑套或套圈对着该卡头套筒进行固紧以便限制其运动。这种方法在艾布尔哈尔兹(Eberhardt)的美国专利4，323，324，希渥尔陈(Sivertson)的美国专利4，460，296和怀特海德(Whifehead)的美国专利4，575，108中都有所介绍。最后，采用杠杆或凸块将卡头套筒夹紧在固定状态，在考德尔(Coder)的美国专利4，389，146，柯拉瑞(Clarey)的美国专利4，395，170和哥鲁尔(Glore)的美国专利4，498，682中有所介绍。
按照本发明提供了一种三卡爪式无键卡头，在该卡头中，带有若干撞击元件的套筒朝着联结在一个可转动的螺母上的相匹配的撞击元件进行偏压。该螺母又驱动卡爪元件压向或离开刀柄。由于套筒的偏压作用，通过施加一个与卡头的转动方向相反的扭矩就可以实现卡头的夹紧或松开。不需要施加轴向力。
通过结合
和以下的详细描述对本发明的进一步的目的和优点将会一目了然，其中图1是本发明的无键卡头的一个立体视图;
图2是沿着图1中的2-2线截取的本发明的卡头的纵向剖面局部放大图;
图3是沿着图2的3-3线截取的一个横向剖视图;
图4是本发明的第一个改进型的纵向截面局部剖视图;
图5是本发明的第二个改进型的纵向截面局部剖视图;
图6是本发明的第三个改进型的纵向截面局部剖视图;
图7是本发明的第四个改进型的纵向截面局部剖视图;
图8是本发明的第五个改进型的纵向截面局部剖视图;
图9是本发明的第六个改进型的纵向截面局部剖视图;
图10是本发明的第七个改进型的纵向截面局部剖视图。
现在参看图1，图中显示出按照本发明的一个卡头10。该卡头10包括一个套筒元件12，一个本体元件14和若干个卡爪16。
该卡头的纵向截面局部示图如图2所示。该本体元件14包含一个顶部或前段18，该前段最好是在其外端20处进行倒角，和一个尾部或后段22。在本体元件14的前段18内加工出一个轴向孔24。该孔24的直径比卡头所要容纳的最大刀柄的直径稍大一点。在本体的后段22内加工出一个螺纹孔26，而该螺纹孔具有标准的尺寸以便与机动驱动器的驱动轴(未显示)相配合。孔24，26可以在本体元件14的中央区域28相连通。如果需要，可以利用一个具有标准尺寸的不带螺纹的锥孔来取代螺纹孔26以便与一个锥形驱动轴相配合。
各通道30是在本体元件14中加工出来，以便用以容纳每个卡爪16。最好是设置三个卡爪16，而每个卡爪16与相邻卡爪之间以120°的弧度间隔开。各通道30和卡爪16的轴线相对于卡头的轴线是呈一定角度的并与卡头的轴线相交于该卡头本体14前面的一个公共点上。每个卡爪16具有平行于该卡头本体14的轴线的一个工具啮合表面32并在卡爪外表面上具有螺纹34。
在本体元件14内加工出一个环形沟槽36，该沟槽延伸至通道30内。一个带有阴螺纹40的开缝螺母(Splitnut)38位于环形沟槽36内并通过一个卡圈42固紧在该沟槽内。在该卡圈42的前端边缘处加工出若干撞击凸块(impactdogs)44。应当能够理解到开缝螺母38和卡圈42作为一个组合体相对于本体元件14可以进行自由转动。
该套筒12携带着一个撞击环46，该撞击环具有若干个在其尾端边缘上加工出来的撞击凸块48，这些撞击凸块与在卡圈42上的撞击凸块44相啮合。该撞击环46可以用压配合或者以其它方式固定在该套筒12上，以便形成一个整体结构。同样地，卡圈42可以用压配合或者其它方式固紧在开缝螺母38上，以便形成一个整体结构。开缝螺母38的螺纹40与卡爪16上螺纹34相啮合，以便由开缝螺纹38的转动来驱动卡爪16沿着通道30运动。
一个压缩弹簧50环绕着本体元件14的尾段22并对套筒12朝着本体元件14的后方进行偏压，以便使联结在套筒元件12上的撞击凸块48与撞击凸块44并列排列起来。
在工作过程中，卡头本体元件14是通过拧入螺纹孔26中的机动驱动器的驱动轴(未显示)进行驱动的。当本体元件14这样进行驱动时，各卡爪16和套筒12将作为一个组合件一起进行转动。但是，当套筒12被抑制转动时，例如通过操作者的手将它握住，则本体元件14将相对于开缝螺母38进行转动，而且各卡爪16就向着卡头的轴线运动。由于撞击凸块44和48的接触表面是与卡头本体14的轴线呈一角度设置的，则所产生的轴向力将驱动该套筒产生向前方向的运动，以便使凸块44和48脱离啮合。当凸块44和48脱离啮合时，本体14将转动而弹簧50将推动套筒向后运动，以便使凸块44和48重新排列。这样就可以看出，只要套筒12被抑制转动，就会自动地产生一系列的撞击。连续的撞击就会根据本体14的转动方向产生一种进一步的固紧(或松开)作用。
图4是显示一种如图2和图3所示本发明的第一个改进型。与图2和图4中共同的部分采用相同的标注符号，而且不再进行重复描述。改进的部分则利用脚注“a”进行标注。
如图4所示，压缩弹簧50a由环绕在本体元件14的后段22的位置上改为放置在卡圈42a的后端(该卡圈固定在开缝螺母38a上)与在套筒12a上加工出的一个肩部之间起作用的位置上。尽管弹簧50a在位置上发生变化，但其功能仍是使撞击凸块44a和48a彼此相向位移。这样，图4所示的卡头与图2所示的卡头的工作方式是一样的。
图5是显示本发明的第二个改进型。图2和图5中的共同部分采用相同的标号而且不再对它们进行重复描述。改进的部分则通过脚注“b”示出。
开缝螺母38b放置在环形沟槽36b内并通过卡圈42b将它保持在沟槽内。撞击凸块44b是在开缝螺母38b上加工出来的而不是像图2所示那样在卡圈43上加工成的，由此，可以使撞击力直接传到该螺母上。应当能够理解到图5所示的卡头的工作方式与图2所示的卡头是一样的。
图6是显示本发明的第三个改进型。应当能够看出，为了显示改进的施加偏压装置，图6示出了各卡爪之间的一个纵向剖面。那些与图2所示相同的部分，采用与其相同的标号，而改进的部分是利用脚注“c”进行标注的。如图6所示，多个销子52是安装在本体元件14c内并平行于本体元件14c的轴线。各个销子52由各卡爪16间隔开，以便使销子的数目与卡爪的数目相同。该销子52使若干压缩弹簧54定位，而压缩弹簧54使套筒12c朝着本体元件14c的后方施加偏压力。开缝螺母38c与图2所示的开缝螺母38是相似的，而携带有撞击凸块44c的卡圈42c与图2所示的卡圈42是相似的。最后，携带着撞击凸块48c的撞击环46c与图2所示的撞击环46是相似的。图6所示的卡头的工作过程与图2，图4和图5所示的卡头是一样的。
图7显示本发明的第四个改进型。图2和图7的共同部分采用相同的标号，而改进的部分利用脚注“d”示出。这种改进包括将压缩弹簧50d放置在本体元件14d的前段18d上，以便对套筒12d和套筒载着的撞击环46d施加偏压，从而使其向着前方运动。固紧着开缝螺母38d的卡圈42d的尾部边缘携带着撞击凸块44d，这些撞击凸块44d与撞击环46d的前部边缘上加工出来的撞击凸块48d是并列排列的。应当能够理解到，尽管各种零件的排列方位有某些不同，但是图7所示的本发明的改进型的工作方式与图2，图4，图5和图6所示的本发明是一样的。
图8是显示本发明的第五个改进型。图2和图8的共同部分采用相同的标号，而改进部分则利用脚注“e”示出。与图7所示的改进型一样，图8所示的第五个改进型采用了一个放置在本体元件14e的前段18e上的施加偏压的压缩弹簧50e。但是，在此改进型中，压缩弹簧50e是在与其本体元件14e的前段18e压配合或其它紧固方式固定在一起的支持环56和固紧在套筒12e上的撞击环46e之间起作用的，由此对套筒12e向后方施加偏压。可以看出，撞击环46e在其后端边缘上加工出来的撞击凸块48e是与在卡圈42e的前端边缘加工出来的撞击凸块44e并列排列的，而该卡圈42e是用于紧固位于本体元件14e内的环形沟槽36e中的开缝螺母38e的。这样，则图8所示的改进型的工作方式与图2，图4，图5，图6和图7所示的各种改进型是一样的。
图9显示本发明的第六个改进型。图2和图9中的共同部分采用相同的标号，而改进的部分，则利用脚注“f”示出。图9所示的第六个改进型，除了图8中所示的支持环56由设置在本体元件14f的前段18f的环形沟槽60内的一个开口环58所取代，而且套筒12f的前端朝着开口环58延伸以便将压缩弹簧50f包封住之外，其它部分与图8中所示的改进型是相似的。应当能够理解到，图9中所示的本发明改进型的工作方式与图2，图4，图5，图6，图7和图8所示的各种改进型是一样的。
图10显示本发明的第七个改进型。图2和图10所示的共同部分采用相同的标号，而改进的部分则利用脚注“g”示出。图10中所示的第七个改进型除了开口环58由一个与本体元件14g的前段18g以压配合或其它紧固方式固定在一起的隔圈62所取代以外，其它部分与图9所示的改进型是相似的。图10中所示的本发明的改进型的工作方式与图2，图4，图5，图6，图7，图8和图9所示的各种改进型都是一样的。
这里所采用的名词和术语都是用以进行描述的而不是进行限制的，而且也不打算采用这些名词和术语，对所显示和描述的各特征的等效物或其一部分进行排斥，但是应当承认，在本发明的权利要求范围内可以作出各种改进型。
权利要求
1.一种用于带有驱动轴的机动驱动器的卡头，该卡头包括大致呈圆柱形的本体装置，该本体装置包括具有一个前段(18或18b或18c或18d或18e或18f或18g)和一个后段(22或22b或22c或22d或22e或22f或22g)的本体元件(14或14b或14c或14d或14e或14f或14g)并在上述的前，后段之间加工出一个环形沟槽(36或36b或36c或36d或36e或36f或36g)，在上述后段内加工出一个轴向孔(26)以便与上述机动驱动器的驱动轴相配合，而在上述前段内加工出一个轴向孔(24)并具有倾斜设置的而且穿过其中的多个通道(30)，该通道与上述前段内的轴向孔和上述环形沟槽相交，在每个上述倾斜设置的通道内放置有可滑动运动的卡爪(16)，每个上述卡爪在其一侧上加工出一个卡爪表面(32)，并在其对面一侧上加工出螺纹(34)，在上述环形沟槽内安装着一个可转动的开缝螺纹装置，与上述各卡爪的螺纹相啮合，上述开缝螺母装置包括一个开缝螺母(38或38b或38c或38d或38e或38f或38g)，一个环绕着并紧固着上述开缝螺母的卡圈(42或42b或42c或42d或42e或42f或42g)和至少一个第一撞击凸块(44或44b或44c或44d或44e或44f或44g)，其特征在于该卡头包括一个安装在上述本体元件上可转动的套筒装置(12或12b或12c或12d或12e或12f或12g)，该套筒装置包击环(46或46b或46c或46d或46e或46f或46g)，至少一个第二撞击凸块(48或48b或48c或48d或48e或48f或48g)和一个放置在上述本体元件与上述套筒之间并适于对上述第二撞击凸块施加偏压使其与上述第一撞击凸块(图2，图5，图6，图7，图8，图9和图10)处于并列排列状态的弹簧装置(50或50b或50c或50d或50e或50f或50g)。
2.如权利要求1所述的卡头，其特征在于其中所述第一撞击凸块(44或44c或44d或44e或44f或44g)是在上述卡圈(图2，图6，图7，图8和图10)上加工出来的。
3.如权利要求1所述的卡头，其特征在于其中所述第一撞击凸块(44b)是在上述开缝螺母(38b)(图5)上加工出来的。
4.如权利要求2或3所述的卡头，其特征在于其中所述弹簧装置是一个放置在上述本体元件(14或14b)(图2，图5)的后段(22或22b)上的压缩弹簧(50或50b)。
5.如权利要求1所述的卡头，其特征在于其中所述弹簧装置包括与上述本体元件(14c)(图6)的轴线平行地放置的多个压缩弹簧(54)。
6.如权利要求5所述的卡头，其特征在于其中所述本体装置还包括固定在上述本体元件上并与该本体元件的轴线平行的多个销子(52)，每个上述销子与上述多个压缩弹簧(图6)中的一个基本上处于同轴位置。
7.如权利要求1所述的卡头，其特征在于其中所述弹簧装置是一个放置在上述本体元件(图7，图8，图9，和图10)的前段上的压缩弹簧(50d或50e或50f或50g)。
8.如权利要求1所述的卡头，其特征在于其中所述本体装置包括一个位于上述本体元件的前段上的支持环(56或58或62)，而上述弹簧装置是一个位于上述本体元件的前段上并处于上述支持环与在上述套筒装置(12e或12f或12g)(图8，图9和图10)上的上述撞击环(46e或46f或46g)之间的压缩弹簧(50e)。
9.如权利要求8所述的卡头，其特征在于当上述压缩弹簧处于其伸展位置(图8，图9和图10)时，所述套筒装置的前端边缘靠近上述支持环。
10.如权利要求1所述的卡头，其特征在于其中所述本体装置包括一个位于上述本体元件前段上的开口环(58)，而上述弹簧装置是一个放置在上述本体元件的前段上并处于上述开口环与在上述套筒装置(图9)上的撞击环(46f)之间的压缩弹簧(50f)。
11.如权利要求10所述的卡头，其特征在于当上述压缩弹簧处于其伸展位置时，所述套筒装置的前端边缘靠近所述开口环。
12.如权利要求1所述的卡头，其特征在于其中所述本体装置包括一个位于上述本体元件的前段上的隔离卡圈(62)，而上述弹簧装置是一个放置在上述本体元件的前段上并处于上述隔离卡圈与在上述套筒装置(图10)上的撞击环(46g)之间的压缩弹簧(50g)。
13.如权利要求12所述的卡头，其特征在于当上述压缩弹簧处于其伸展开位置(图10)时，所述套筒装置的前端边缘靠近上述隔离卡圈。
14.一种用于带有驱动轴的机动驱动器的卡头，该卡头包括一个大致是圆柱形的本体装置，该本体装置包含一个具有一个前段(18a)和一个后段(22a)的本体元件(14a)，并在该本体元件的上述前，后段之间加工出一个环形沟槽(36)，在上述后段内加工出一个轴向孔(26)以便与上述机动驱动器的驱动轴相配合，而在上述前段内加工出一个轴向孔(24)，并有多个倾斜设置的通道(30)穿过其中，这些通道与上述前段内的轴向孔和上述环形沟槽相交，在每个上述倾斜设置的通道内放置着可滑动的卡爪(16)，在每个上述卡爪的一侧上具有一个卡爪表面(32)，而在其对面的一侧上加工出螺纹(3)，在上述环形沟槽内安装着可转动的开缝螺母装置，该螺母装置与上述卡爪的螺纹相啮合，上述开缝螺母装置包括一个开缝螺母(38a)，一个环绕着并紧固着上述开缝螺母的卡圈(42a)和至少一个第一撞击凸块(44a)，其特征在于在上述本体元件(14a)上安装有一个可转动的套筒装置(12a)，该套筒装置包括一个撞击环(46a)，至少一个第二撞击凸块(48a)和一个放置在上述开缝螺母装置(50a)与上述套筒装置之间并适合于对上述第二撞击凸块(48a)施加偏压使之与上述第一撞击凸块(图4)并列排列起来的弹簧装置(50a)。
15.如权利要求14所述的卡头，其特征在于其中所述第一撞击凸块是在上述卡圈上加工出来的。
16.如权利要求14所述的卡头，其特征在于其中所述第一撞击凸块是在上述开缝螺母上加工出来的。
17.如权利要求15或16所述的卡头，其特征在于其中所述弹簧装置是一种压缩弹簧。
全文摘要
一种用于可反转的机动驱动器的自动无键卡头。该卡头包括携带着可转动的开缝螺母和由该转动的螺母驱动的多个可滑动的卡爪的本体。一个套筒元件可转动地连接在该本体上并携带着设有第一撞击凸块的撞击环。第二撞击凸块与该开缝螺母联结在一起。设有一种弹簧装置用于对该第一撞击凸块施加偏压，使之与第二撞击凸块相啮合，由此，每当套筒的转动受到抑制和该机动驱动器被启动时，各卡爪就进行夹紧或松开。
文档编号B23B31/12GK1035630SQ89100398
公开日1989年9月20日 申请日期1989年1月20日 优先权日1988年1月20日
发明者唐纳德·J·麦卡锡 申请人:雅各布斯制造公司