專利名稱：自動無鍵卡頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及采用電動鉆或氣動鉆時所用的鉆卡頭。更準確地說是涉及一種通過鉆馬達致動進行夾緊或松開的無鍵式卡頭。
電動或氣動工具通常配置有用于夾緊刀具，例如鉆頭柄部的工具夾緊器或卡頭，該工具夾緊器或卡頭通常是加工出一個與機動工具的驅動軸的帶螺紋的端部相嚙合的軸向螺紋孔。或者，該工具夾緊器或卡頭還可以具有一個與機動工具的帶錐度的驅動軸相配合的軸向圓錐孔。
在本專業技術領域中已研制出各式各樣的卡頭。在最簡單的卡頭結構形式中，三個彼此間隔120°的卡爪是由一個通過螺紋部分擰緊在驅動軸上的錐形本體保持住的，以便通過該錐形本體在某一方向相對于驅動軸的轉動來促使各卡爪與圓柱形刀柄形成夾緊關系，而在相反的方向上轉動時則形成松開關系。如果該錐形本體是由手轉動的，則這樣一種卡頭可以是一種無鍵式卡頭。但是，由于手動操作直接施加的夾緊或松開扭矩是有限的，在本技術領域中研制出所謂齒輪傳動的三爪式卡頭。這種結構設計，通過在卡頭本體內配置以若干導軌，以便精確地控制各卡爪和與安裝在卡頭本體上的齒輪傳動螺母相嚙合的各卡爪上的齒的運動，來克服早期的設計中的所存在的主要問題。該齒輪是通過在一個分立的鍵上加工出來的并能夠在該卡頭本體內加工出的支承孔內進行轉動的一個小齒輪進行驅動的。
雖然這種齒輪傳動的三爪卡頭既能夠達到高精度，又能夠對工具施加相當大的夾緊力，但其制造成本是較昂貴的。此外，該工作鍵容易被放錯位置，而且對于工具的裝卡和松開所需要的手動操作也是耗費時間的。
為了克服這種齒輪傳動的三爪式卡頭所存在的各種缺點，已經提出許多種結構設計，在這些設計中都配置有用以約束卡頭的一部分而同時施加一個使驅動軸在前進或相反方向進行轉動的動力的一種裝置。這種相對運動產生一個夾緊或松開的動作。斯同納爾(Stoner)的美國專利2，684，856，赫爾(Hall)的美國專利4，260，169和懷特海得(Whitehead)的美國專利4，423，881中都公開了無鍵卡頭，其中當該卡頭的外套筒被握住以防止轉動時，驅動軸被機動驅動，將該卡頭固緊或松開。莫艾勒爾(Moeller)的美國專利4，085，337提供了一種用于張開和閉合卡頭卡爪的齒輪傳動機構。采用凸塊撞擊機構在洛維埃(Rowe)的美國專利2，716，555，契魯拜瑞斯(Kilberis)的美國專利4，277，074，外魯契(Welch)的美國專利4，317，578，魯赫林(Rohlin)的美國專利4，358，230，哈特菲爾德(Hatfield)的美國專利4，526，497和哈特菲爾德(Hatfield)的美國專利4，536，113中都有所介紹。另一種方法包括采用一種制動機構，其中采用一個滑套或套圈對著該卡頭套筒進行固緊以便限制其運動。這種方法在艾布爾哈爾茲(Eberhardt)的美國專利4，323，324，希渥爾陳(Sivertson)的美國專利4，460，296和懷特海德(Whifehead)的美國專利4，575，108中都有所介紹。最后，采用杠桿或凸塊將卡頭套筒夾緊在固定狀態，在考德爾(Coder)的美國專利4，389，146，柯拉瑞(Clarey)的美國專利4，395，170和哥魯爾(Glore)的美國專利4，498，682中有所介紹。
按照本發明提供了一種三卡爪式無鍵卡頭，在該卡頭中，帶有若干撞擊元件的套筒朝著聯結在一個可轉動的螺母上的相匹配的撞擊元件進行偏壓。該螺母又驅動卡爪元件壓向或離開刀柄。由于套筒的偏壓作用，通過施加一個與卡頭的轉動方向相反的扭矩就可以實現卡頭的夾緊或松開。不需要施加軸向力。
通過結合
和以下的詳細描述對本發明的進一步的目的和優點將會一目了然，其中圖1是本發明的無鍵卡頭的一個立體視圖;
圖2是沿著圖1中的2-2線截取的本發明的卡頭的縱向剖面局部放大圖;
圖3是沿著圖2的3-3線截取的一個橫向剖視圖;
圖4是本發明的第一個改進型的縱向截面局部剖視圖;
圖5是本發明的第二個改進型的縱向截面局部剖視圖;
圖6是本發明的第三個改進型的縱向截面局部剖視圖;
圖7是本發明的第四個改進型的縱向截面局部剖視圖;
圖8是本發明的第五個改進型的縱向截面局部剖視圖;
圖9是本發明的第六個改進型的縱向截面局部剖視圖;
圖10是本發明的第七個改進型的縱向截面局部剖視圖。
現在參看圖1，圖中顯示出按照本發明的一個卡頭10。該卡頭10包括一個套筒元件12，一個本體元件14和若干個卡爪16。
該卡頭的縱向截面局部示圖如圖2所示。該本體元件14包含一個頂部或前段18，該前段最好是在其外端20處進行倒角，和一個尾部或后段22。在本體元件14的前段18內加工出一個軸向孔24。該孔24的直徑比卡頭所要容納的最大刀柄的直徑稍大一點。在本體的后段22內加工出一個螺紋孔26，而該螺紋孔具有標準的尺寸以便與機動驅動器的驅動軸(未顯示)相配合。孔24，26可以在本體元件14的中央區域28相連通。如果需要，可以利用一個具有標準尺寸的不帶螺紋的錐孔來取代螺紋孔26以便與一個錐形驅動軸相配合。
各通道30是在本體元件14中加工出來，以便用以容納每個卡爪16。最好是設置三個卡爪16，而每個卡爪16與相鄰卡爪之間以120°的弧度間隔開。各通道30和卡爪16的軸線相對于卡頭的軸線是呈一定角度的并與卡頭的軸線相交于該卡頭本體14前面的一個公共點上。每個卡爪16具有平行于該卡頭本體14的軸線的一個工具嚙合表面32并在卡爪外表面上具有螺紋34。
在本體元件14內加工出一個環形溝槽36，該溝槽延伸至通道30內。一個帶有陰螺紋40的開縫螺母(Splitnut)38位于環形溝槽36內并通過一個卡圈42固緊在該溝槽內。在該卡圈42的前端邊緣處加工出若干撞擊凸塊(impactdogs)44。應當能夠理解到開縫螺母38和卡圈42作為一個組合體相對于本體元件14可以進行自由轉動。
該套筒12攜帶著一個撞擊環46，該撞擊環具有若干個在其尾端邊緣上加工出來的撞擊凸塊48，這些撞擊凸塊與在卡圈42上的撞擊凸塊44相嚙合。該撞擊環46可以用壓配合或者以其它方式固定在該套筒12上，以便形成一個整體結構。同樣地，卡圈42可以用壓配合或者其它方式固緊在開縫螺母38上，以便形成一個整體結構。開縫螺母38的螺紋40與卡爪16上螺紋34相嚙合，以便由開縫螺紋38的轉動來驅動卡爪16沿著通道30運動。
一個壓縮彈簧50環繞著本體元件14的尾段22并對套筒12朝著本體元件14的后方進行偏壓，以便使聯結在套筒元件12上的撞擊凸塊48與撞擊凸塊44并列排列起來。
在工作過程中，卡頭本體元件14是通過擰入螺紋孔26中的機動驅動器的驅動軸(未顯示)進行驅動的。當本體元件14這樣進行驅動時，各卡爪16和套筒12將作為一個組合件一起進行轉動。但是，當套筒12被抑制轉動時，例如通過操作者的手將它握住，則本體元件14將相對于開縫螺母38進行轉動，而且各卡爪16就向著卡頭的軸線運動。由于撞擊凸塊44和48的接觸表面是與卡頭本體14的軸線呈一角度設置的，則所產生的軸向力將驅動該套筒產生向前方向的運動，以便使凸塊44和48脫離嚙合。當凸塊44和48脫離嚙合時，本體14將轉動而彈簧50將推動套筒向后運動，以便使凸塊44和48重新排列。這樣就可以看出，只要套筒12被抑制轉動，就會自動地產生一系列的撞擊。連續的撞擊就會根據本體14的轉動方向產生一種進一步的固緊(或松開)作用。
圖4是顯示一種如圖2和圖3所示本發明的第一個改進型。與圖2和圖4中共同的部分采用相同的標注符號，而且不再進行重復描述。改進的部分則利用腳注“a”進行標注。
如圖4所示，壓縮彈簧50a由環繞在本體元件14的后段22的位置上改為放置在卡圈42a的后端(該卡圈固定在開縫螺母38a上)與在套筒12a上加工出的一個肩部之間起作用的位置上。盡管彈簧50a在位置上發生變化，但其功能仍是使撞擊凸塊44a和48a彼此相向位移。這樣，圖4所示的卡頭與圖2所示的卡頭的工作方式是一樣的。
圖5是顯示本發明的第二個改進型。圖2和圖5中的共同部分采用相同的標號而且不再對它們進行重復描述。改進的部分則通過腳注“b”示出。
開縫螺母38b放置在環形溝槽36b內并通過卡圈42b將它保持在溝槽內。撞擊凸塊44b是在開縫螺母38b上加工出來的而不是像圖2所示那樣在卡圈43上加工成的，由此，可以使撞擊力直接傳到該螺母上。應當能夠理解到圖5所示的卡頭的工作方式與圖2所示的卡頭是一樣的。
圖6是顯示本發明的第三個改進型。應當能夠看出，為了顯示改進的施加偏壓裝置，圖6示出了各卡爪之間的一個縱向剖面。那些與圖2所示相同的部分，采用與其相同的標號，而改進的部分是利用腳注“c”進行標注的。如圖6所示，多個銷子52是安裝在本體元件14c內并平行于本體元件14c的軸線。各個銷子52由各卡爪16間隔開，以便使銷子的數目與卡爪的數目相同。該銷子52使若干壓縮彈簧54定位，而壓縮彈簧54使套筒12c朝著本體元件14c的后方施加偏壓力。開縫螺母38c與圖2所示的開縫螺母38是相似的，而攜帶有撞擊凸塊44c的卡圈42c與圖2所示的卡圈42是相似的。最后，攜帶著撞擊凸塊48c的撞擊環46c與圖2所示的撞擊環46是相似的。圖6所示的卡頭的工作過程與圖2，圖4和圖5所示的卡頭是一樣的。
圖7顯示本發明的第四個改進型。圖2和圖7的共同部分采用相同的標號，而改進的部分利用腳注“d”示出。這種改進包括將壓縮彈簧50d放置在本體元件14d的前段18d上，以便對套筒12d和套筒載著的撞擊環46d施加偏壓，從而使其向著前方運動。固緊著開縫螺母38d的卡圈42d的尾部邊緣攜帶著撞擊凸塊44d，這些撞擊凸塊44d與撞擊環46d的前部邊緣上加工出來的撞擊凸塊48d是并列排列的。應當能夠理解到，盡管各種零件的排列方位有某些不同，但是圖7所示的本發明的改進型的工作方式與圖2，圖4，圖5和圖6所示的本發明是一樣的。
圖8是顯示本發明的第五個改進型。圖2和圖8的共同部分采用相同的標號，而改進部分則利用腳注“e”示出。與圖7所示的改進型一樣，圖8所示的第五個改進型采用了一個放置在本體元件14e的前段18e上的施加偏壓的壓縮彈簧50e。但是，在此改進型中，壓縮彈簧50e是在與其本體元件14e的前段18e壓配合或其它緊固方式固定在一起的支持環56和固緊在套筒12e上的撞擊環46e之間起作用的，由此對套筒12e向后方施加偏壓。可以看出，撞擊環46e在其后端邊緣上加工出來的撞擊凸塊48e是與在卡圈42e的前端邊緣加工出來的撞擊凸塊44e并列排列的，而該卡圈42e是用于緊固位于本體元件14e內的環形溝槽36e中的開縫螺母38e的。這樣，則圖8所示的改進型的工作方式與圖2，圖4，圖5，圖6和圖7所示的各種改進型是一樣的。
圖9顯示本發明的第六個改進型。圖2和圖9中的共同部分采用相同的標號，而改進的部分，則利用腳注“f”示出。圖9所示的第六個改進型，除了圖8中所示的支持環56由設置在本體元件14f的前段18f的環形溝槽60內的一個開口環58所取代，而且套筒12f的前端朝著開口環58延伸以便將壓縮彈簧50f包封住之外，其它部分與圖8中所示的改進型是相似的。應當能夠理解到，圖9中所示的本發明改進型的工作方式與圖2，圖4，圖5，圖6，圖7和圖8所示的各種改進型是一樣的。
圖10顯示本發明的第七個改進型。圖2和圖10所示的共同部分采用相同的標號，而改進的部分則利用腳注“g”示出。圖10中所示的第七個改進型除了開口環58由一個與本體元件14g的前段18g以壓配合或其它緊固方式固定在一起的隔圈62所取代以外，其它部分與圖9所示的改進型是相似的。圖10中所示的本發明的改進型的工作方式與圖2，圖4，圖5，圖6，圖7，圖8和圖9所示的各種改進型都是一樣的。
這里所采用的名詞和術語都是用以進行描述的而不是進行限制的，而且也不打算采用這些名詞和術語，對所顯示和描述的各特征的等效物或其一部分進行排斥，但是應當承認，在本發明的權利要求范圍內可以作出各種改進型。
權利要求
1.一種用于帶有驅動軸的機動驅動器的卡頭，該卡頭包括大致呈圓柱形的本體裝置，該本體裝置包括具有一個前段(18或18b或18c或18d或18e或18f或18g)和一個后段(22或22b或22c或22d或22e或22f或22g)的本體元件(14或14b或14c或14d或14e或14f或14g)并在上述的前，后段之間加工出一個環形溝槽(36或36b或36c或36d或36e或36f或36g)，在上述后段內加工出一個軸向孔(26)以便與上述機動驅動器的驅動軸相配合，而在上述前段內加工出一個軸向孔(24)并具有傾斜設置的而且穿過其中的多個通道(30)，該通道與上述前段內的軸向孔和上述環形溝槽相交，在每個上述傾斜設置的通道內放置有可滑動運動的卡爪(16)，每個上述卡爪在其一側上加工出一個卡爪表面(32)，并在其對面一側上加工出螺紋(34)，在上述環形溝槽內安裝著一個可轉動的開縫螺紋裝置，與上述各卡爪的螺紋相嚙合，上述開縫螺母裝置包括一個開縫螺母(38或38b或38c或38d或38e或38f或38g)，一個環繞著并緊固著上述開縫螺母的卡圈(42或42b或42c或42d或42e或42f或42g)和至少一個第一撞擊凸塊(44或44b或44c或44d或44e或44f或44g)，其特征在于該卡頭包括一個安裝在上述本體元件上可轉動的套筒裝置(12或12b或12c或12d或12e或12f或12g)，該套筒裝置包擊環(46或46b或46c或46d或46e或46f或46g)，至少一個第二撞擊凸塊(48或48b或48c或48d或48e或48f或48g)和一個放置在上述本體元件與上述套筒之間并適于對上述第二撞擊凸塊施加偏壓使其與上述第一撞擊凸塊(圖2，圖5，圖6，圖7，圖8，圖9和圖10)處于并列排列狀態的彈簧裝置(50或50b或50c或50d或50e或50f或50g)。
2.如權利要求1所述的卡頭，其特征在于其中所述第一撞擊凸塊(44或44c或44d或44e或44f或44g)是在上述卡圈(圖2，圖6，圖7，圖8和圖10)上加工出來的。
3.如權利要求1所述的卡頭，其特征在于其中所述第一撞擊凸塊(44b)是在上述開縫螺母(38b)(圖5)上加工出來的。
4.如權利要求2或3所述的卡頭，其特征在于其中所述彈簧裝置是一個放置在上述本體元件(14或14b)(圖2，圖5)的后段(22或22b)上的壓縮彈簧(50或50b)。
5.如權利要求1所述的卡頭，其特征在于其中所述彈簧裝置包括與上述本體元件(14c)(圖6)的軸線平行地放置的多個壓縮彈簧(54)。
6.如權利要求5所述的卡頭，其特征在于其中所述本體裝置還包括固定在上述本體元件上并與該本體元件的軸線平行的多個銷子(52)，每個上述銷子與上述多個壓縮彈簧(圖6)中的一個基本上處于同軸位置。
7.如權利要求1所述的卡頭，其特征在于其中所述彈簧裝置是一個放置在上述本體元件(圖7，圖8，圖9，和圖10)的前段上的壓縮彈簧(50d或50e或50f或50g)。
8.如權利要求1所述的卡頭，其特征在于其中所述本體裝置包括一個位于上述本體元件的前段上的支持環(56或58或62)，而上述彈簧裝置是一個位于上述本體元件的前段上并處于上述支持環與在上述套筒裝置(12e或12f或12g)(圖8，圖9和圖10)上的上述撞擊環(46e或46f或46g)之間的壓縮彈簧(50e)。
9.如權利要求8所述的卡頭，其特征在于當上述壓縮彈簧處于其伸展位置(圖8，圖9和圖10)時，所述套筒裝置的前端邊緣靠近上述支持環。
10.如權利要求1所述的卡頭，其特征在于其中所述本體裝置包括一個位于上述本體元件前段上的開口環(58)，而上述彈簧裝置是一個放置在上述本體元件的前段上并處于上述開口環與在上述套筒裝置(圖9)上的撞擊環(46f)之間的壓縮彈簧(50f)。
11.如權利要求10所述的卡頭，其特征在于當上述壓縮彈簧處于其伸展位置時，所述套筒裝置的前端邊緣靠近所述開口環。
12.如權利要求1所述的卡頭，其特征在于其中所述本體裝置包括一個位于上述本體元件的前段上的隔離卡圈(62)，而上述彈簧裝置是一個放置在上述本體元件的前段上并處于上述隔離卡圈與在上述套筒裝置(圖10)上的撞擊環(46g)之間的壓縮彈簧(50g)。
13.如權利要求12所述的卡頭，其特征在于當上述壓縮彈簧處于其伸展開位置(圖10)時，所述套筒裝置的前端邊緣靠近上述隔離卡圈。
14.一種用于帶有驅動軸的機動驅動器的卡頭，該卡頭包括一個大致是圓柱形的本體裝置，該本體裝置包含一個具有一個前段(18a)和一個后段(22a)的本體元件(14a)，并在該本體元件的上述前，后段之間加工出一個環形溝槽(36)，在上述后段內加工出一個軸向孔(26)以便與上述機動驅動器的驅動軸相配合，而在上述前段內加工出一個軸向孔(24)，并有多個傾斜設置的通道(30)穿過其中，這些通道與上述前段內的軸向孔和上述環形溝槽相交，在每個上述傾斜設置的通道內放置著可滑動的卡爪(16)，在每個上述卡爪的一側上具有一個卡爪表面(32)，而在其對面的一側上加工出螺紋(3)，在上述環形溝槽內安裝著可轉動的開縫螺母裝置，該螺母裝置與上述卡爪的螺紋相嚙合，上述開縫螺母裝置包括一個開縫螺母(38a)，一個環繞著并緊固著上述開縫螺母的卡圈(42a)和至少一個第一撞擊凸塊(44a)，其特征在于在上述本體元件(14a)上安裝有一個可轉動的套筒裝置(12a)，該套筒裝置包括一個撞擊環(46a)，至少一個第二撞擊凸塊(48a)和一個放置在上述開縫螺母裝置(50a)與上述套筒裝置之間并適合于對上述第二撞擊凸塊(48a)施加偏壓使之與上述第一撞擊凸塊(圖4)并列排列起來的彈簧裝置(50a)。
15.如權利要求14所述的卡頭，其特征在于其中所述第一撞擊凸塊是在上述卡圈上加工出來的。
16.如權利要求14所述的卡頭，其特征在于其中所述第一撞擊凸塊是在上述開縫螺母上加工出來的。
17.如權利要求15或16所述的卡頭，其特征在于其中所述彈簧裝置是一種壓縮彈簧。
全文摘要
一種用于可反轉的機動驅動器的自動無鍵卡頭。該卡頭包括攜帶著可轉動的開縫螺母和由該轉動的螺母驅動的多個可滑動的卡爪的本體。一個套筒元件可轉動地連接在該本體上并攜帶著設有第一撞擊凸塊的撞擊環。第二撞擊凸塊與該開縫螺母聯結在一起。設有一種彈簧裝置用于對該第一撞擊凸塊施加偏壓，使之與第二撞擊凸塊相嚙合，由此，每當套筒的轉動受到抑制和該機動驅動器被啟動時，各卡爪就進行夾緊或松開。
文檔編號B23B31/12GK1035630SQ89100398
公開日1989年9月20日 申請日期1989年1月20日 優先權日1988年1月20日
發明者唐納德·J·麥卡錫 申請人:雅各布斯制造公司