CN100484674C - 锁紧式钻夹头 - Google Patents

Abstract

一种锁紧式钻夹头，包括：钻体、多个夹爪、丝母、前套、和后套，其中钻体后端具有轴向孔，用于与驱动装置的驱动轴接合，并且后套与钻体后端的外圆周紧配合，该多个夹爪分别安装在钻体中多个相互等分的斜孔内，丝母与夹爪啮合，该锁紧式钻夹头还包括：锁紧套，其设置在前套和后套之间，并与前套连接；锁紧装置，其设置于钻体止推面和丝母之间，锁紧装置包括滚动体和锁紧盘，其中锁紧盘连接到锁紧套，并且其端面上设有多个偏心的凹槽，滚动体装在凹槽中，所述钻体止推面包括与偏心的凹槽相对的锥面部和平面部。根据本发明的锁紧式钻夹头结构合理，加工方便、制造成本较低，而且工作更加稳定、可靠。

Description

锁紧式钻夹头

技术领域

本发明涉及一种钻具夹紧装置，具体地说是一种锁紧式钻夹头。

背景技术

传统的钻夹头包括钻体、多个(例如，三个)夹爪、丝母、外套等，其中外套包括前套和后套，在为手紧式夹头的情况下，还包括轴承和轴承垫，用于减小摩擦。后套和轴承垫分别与钻体紧配合。三个夹爪分别安装在钻体中的三个相互等分的斜孔内。丝母设置在钻体的丝母槽内，并与夹爪的螺纹配合形成螺纹传动机构。围绕丝母具有丝母套，丝母套与丝母紧配合。围绕丝母套具有前套，前套内壁具有键，丝母套上具有与键相对应的键槽，以使前套可经键与丝母套相连接。为防止前套轴向移动，在钻体前端紧配合有挡盖。

在使用中，可手动旋转前套，前套进而驱动丝母套和丝母，然后丝母驱动夹爪在钻体的斜孔内前后移动，从而使三个夹爪张开或闭合，以实现松开或夹紧钻具。

然而，现有技术中存在的不足是，钻夹头在工作时，由于振动和冲击，导致钻夹头易松动，这导致严重影响工作效率，安全性差。随着钻具应用范围的拓宽，对钻具的性能要求越来越严。然而，现有技术的钻夹头在夹紧和防松性能方面存在明显不足。

本申请人于2003年7月15日提交的中国发明专利申请No.03138814.0公开了一种钻紧式钻夹头，其包括钻体、多个夹爪、丝母、丝母套、前套、和后套，其中钻体后端具有轴向孔，用于与驱动装置的驱动轴接合，以及后套与钻体后端的外圆周紧配合，多个夹爪分别安装在钻体中多个相互等分的斜孔内，丝母与夹爪啮合，该锁紧式钻夹头还包括：锁紧套，设置于前套与后套之间，并与前套相连接；以及锁紧装置，设置于钻体止推面和丝母之间，该锁紧装置包括锁紧帽、滚动体、和锁紧盘，其中锁紧盘端面上具有多个具有螺旋升角的螺旋槽，滚动体装在螺旋槽中，锁紧帽具有弹性爪，将锁紧盘和多个滚动体固定在一起，锁紧套与锁紧盘固定连接。根据本发明的锁紧式钻夹头除了在丝母与夹爪之间具有第一螺纹锁紧功能之外，还具有通过联动机构输入力矩和锁紧而实现的第二锁紧功能，钻夹头结构合理，装配方便、性能稳定、省力、并且工作可靠。但该种锁紧式钻夹头由于要加工具有螺旋升角的螺旋槽，其加工较为不便，制造成本较高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种加工方便、制造成本较低并且工作更加稳定可靠的的锁紧式钻夹头。

根据本发明的锁紧式钻夹头包括：钻体、多个夹爪、丝母、丝母套、前套、和后套，其中钻体后端具有轴向孔，用于与驱动装置的驱动轴接合，并且后套与钻体后端的外圆周紧配合，多个夹爪分别安装在钻体中多个相互等分的斜孔内，丝母与夹爪啮合，该锁紧式钻夹头还包括：锁紧套，其设置在前套和后套之间，并与前套连接；锁紧装置，其设置于钻体止推面和丝母之间，锁紧装置包括滚动体和锁紧盘，其中锁紧盘连接到锁紧套，并且其端面上设有多个偏心的凹槽，滚动体装在凹槽中，钻体止推面包括与偏心的凹槽相对的锥面部和平面部。

其中，锁紧装置还包括锁紧帽，位于滚动体与钻体止推面之间，滚动体通过锁紧帽接触抵压钻体止推面，锁紧帽具有弹性爪，将锁紧盘和多个滚动体固定在一起。

其中该凹槽为弧形槽。锁紧套内圆周上具有连接凸键，锁紧盘外圆周下部具有键槽，凸键与键槽配合在一起。

锁紧套外圆周中部具有多个凸键，前套具有多个键槽，其宽度大于凸键宽度，用于容纳这些凸键。

钻夹头还包括弹性联动簧，其呈开口环形，具有多个凸起，锁紧套在凸键下方具有多个联锁键槽，前套具有多个轴向联动槽，用于容纳联动簧的穿过锁紧套的联锁键槽的相应凸起，从而在前套中定位和引导锁紧套。

钻夹头还包括位于前套和丝母、丝母套之间的驱动套；驱动套围绕其外圆周具有多个弹性爪，并且其上端具有多个传动键；前套内圆周具有多个配合槽，用于容纳弹性爪；丝母下端具有多个传动槽，从而使前套驱动驱动套，从而使丝母传递力矩。

锁紧盘外圆周下部具有多个斜面锁槽，相应地，锁紧帽具有多个弹性爪，弹性爪与斜面锁槽配合并沿着斜面锁槽移动。

钻夹头还包括挡环，可转动地安装在前套和钻体的下端之间，以防止该套相对钻体轴向移动。

挡环具有圆周开口，并且具有与挡环紧配合的套环，从而挡环安装在形成于钻体下部中的环槽内，并且抵靠在前套下端的止口上。

根据本发明的另一方面，还公开了一种锁紧式钻夹头，包括：钻体、多个夹爪、丝母、前套、和后套，其中钻体后端具有轴向孔，用于与驱动装置的驱动轴接合，并且后套与钻体后端的外圆周紧配合，多个夹爪分别安装在钻体中多个相互等分的斜孔内，丝母与夹爪啮合，锁紧式钻夹头还包括：锁紧套，其设置在前套和后套之间，并与前套连接；锁紧装置，其设置于钻体止推面和丝母之间，该锁紧装置包括：锁紧盘，连接到锁紧套，并且其端面上设有多个偏心的凹槽；滚动体，其安装在凹槽中；以及锁紧帽，其位于钻体止推面与滚动体之间，其下表面包括与偏心的凹槽相对的锥面部和平面部，锁紧帽具有弹性爪，将锁紧盘和多个滚动体固定在一起。

根据本发明的另一方面提供了一种锁紧式钻夹头，包括：钻体、多个夹爪、丝母、前套、和后套，其中钻体后端具有轴向孔，用于与驱动装置的驱动轴接合，并且后套与钻体后端的外圆周紧配合，多个夹爪分别安装在钻体中多个相互等分的斜孔内，丝母与夹爪啮合，该锁紧式钻夹头还包括：锁紧套，其设置在所述前套和所述后套之间，并与所述前套连接；锁紧装置，其设置于所述钻体止推面和所述丝母之间，所述锁紧装置包括锁紧盘，连接到所述锁紧套，并且其端面上设有多个凹槽；滚动体，其安装在所述凹槽中；以及锁紧帽，其位于所述钻体止推面与所述滚动体之间，并具有弹性爪，将所述锁紧盘和所述多个滚动体固定在一起。

其中，锁紧盘端面上的凹槽为偏心的凹槽。

由于采用上述结构，根据本发明的锁紧式钻夹头同样具有第二锁紧功能，而且由于采用了偏心的凹槽，其加工更加方便、制造成本较低，而且工作更加稳定、可靠。

附图说明

结合附图，本发明的上述和其它的目的、特点通过以下优选实施例的描述而变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的锁紧式钻夹头的局部剖视示意图；

图2是图1所示的锁紧式钻夹头的立体分解示意图；

图3是图1中的钻体的剖视结构示意图；

图4是根据本发明的锁紧式钻夹头的锁紧盘的示意图，其中图4A是锁紧盘的仰视图，图4B是锁紧盘的主视图，图4C是锁紧盘的俯视图，以及图4D是锁紧盘沿图4C的线A-A的放大剖视图；

图5是根据本发明的锁紧式钻夹头的锁紧套的示意图，其中图5A是锁紧套的仰视图，图5B是锁紧套的主视图，以及图5C是锁紧套的俯视图；

图6是根据本发明的锁紧式钻夹头的锁紧帽的示意图，其中图6A是锁紧帽的主视图，以及图6B是锁紧帽的俯视图；

图7是根据本发明的锁紧式钻夹头的驱动套的结构示意图，其中图7A是驱动套的主视局部剖视图，以及图7B是驱动套的俯视图；

图8是根据本发明的锁紧式钻夹头的前套的示意图，其中图8A是前套的剖视图，以及图8B是前套的俯视图；

图9是根据本发明的锁紧式钻夹头的联动簧的示意图，其中图9A是联动簧的仰视图，以及图9B是联动簧的主视图；

图10是根据本发明的锁紧式钻夹头的挡环的示意图，其中图10A是挡环的平面图，以及图10B是挡环的左视图；

图11是根据本发明的锁紧式钻夹头的套环的剖视图；

图12是根据本发明的另一实施例的锁紧式钻夹头的局部剖视示意图；以及

图13是根据本发明的另一实施例的锁紧式钻夹头的钻体的剖视结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，根据本发明第一实施例的锁紧式钻夹头包括：钻体1、多个(例如三个)夹爪4、丝母3、前套6、后套2、轴承12，钻体1后端设有与驱动工具的驱动轴接合的轴向孔，后套2与钻体1的后端的外圆周紧配合。三个夹爪4分别安装在钻体1中的三个彼此等分的相应斜孔内，丝母3与钻体斜孔中的夹爪4啮合，丝母3的外圆周连接固定至前套6，前套6与丝母3之间具有丝母套9。上述组成、结构以及与其相连部件的关系属已有技术，在此不作赘述。

如图3所示，钻体1具有止推面λ，该止推面λ包括位于外侧的锥面部λ_A和位于内侧的平面部λ_B。其中锥面部λ_A相对水平面的倾斜角度为α。

在围绕钻体的前套6与后套2之间具有锁紧套11，钻体1的止推面和丝母间具有弹性锁紧装置，其包括锁紧帽15、多个滚动体例如钢珠14、以及锁紧盘13。

如图4A、4B、4C和4D所示，锁紧盘13端面上具有多个均布的偏心的凹槽131，该凹槽是可以是等高的。每个凹槽131中都设有滚动体例如钢珠14，并且每个凹槽131均与钻体1止推面对应，从而滚动体可以分别抵压在锥面部λ_A和平面部λ_B上。锁紧盘端面中的每个凹槽131为沿半径R分布的弧形，并具有位于半径r_A上的外端位置A以及位于半径r_B上的内端位置B，凹槽131上位置A、B在内相对锁紧盘13的中心O偏心分布，同时，凹槽高度，也即凹槽底部的高度是相等的，这样，当锁紧盘转动使滚动体在凹槽131内滚动时，滚动体相对锁紧盘13的中心O偏心运动，但滚动体高度保持不变。多个凹槽131可将其看作由一个凹槽部分在同一水平面中轴向复制多次而形成。可选地，还可在如图1中所示的其他受挤压端面(即，锁紧帽、钻体、或丝母的受挤压端面)中复制该凹槽，相应地，位于钻体止推面上的锥面部λ_A和平面部λ_B也可以设置在其他合适的端面上。

锁紧盘13外圆周下部具有多个斜面锁槽132，用于和锁紧帽15连接；锁紧盘13具有多个键槽133，用于和锁紧套11连接，从而形成一个弹性锁紧装置。根据本发明的锁紧套11可以是独立的中间套，也可以和前套6连接，成为联动的附套。

如图6A和图6B所示，锁紧帽15具有多个弹性爪151，其可位于锁紧盘13外圆周下端处的斜面锁槽132中，并沿着其移动。钢珠14放置在锁紧盘13端面的凹槽中。锁紧盘13和钢珠14通过锁紧帽15的弹性爪151联锁在一起。

参见图1-3，锁紧帽15抵靠在钻体1的止推面λ上，止推面λ与锁紧盘上的偏心的凹槽131相对应，并且位于止推面外侧部的锥面部λ_A和位于内侧部的平面部λ_B分别与偏心凹槽131的外端位置A和内端位置B相对应。锁紧帽15在钢珠的压力下可以发生变形，形成与钻体1的止推面λ上的锥面部λ_A和平面部λ_B相吻合的形状，即具有一个锁紧帽锥面部和一个锁紧帽平面部。

锁紧套11与锁紧盘13的键槽连接。图5是锁紧套11的结构示意图。如图5A、5B、和5C所示，锁紧套11具有凸键111，用于连接至锁紧盘13外圆周下部处的相应的键槽133。锁紧套11与锁紧盘13通过凸键111和键槽133连接在一起。

锁紧套11外圆周中部还具有多个凸键112，并在凸键112的下侧具有联锁键槽113。在锁紧套11中设置联动簧10。联动簧10具有开口和多个凸起101，这些凸起与锁紧套11的联锁键槽113相对应，并穿过联锁键槽。另外，如图8A和图8B所示，前套6内圆周具有多个周向键槽61，其宽度大于锁紧套11凸键112的宽度，用于容纳凸键112，因而在凸键112与键槽61的侧面之间设置有大间隙。前套6还具有多个轴向联动槽63，用于接收联动簧10的穿过锁紧套11的联锁键槽113的相应凸起101。

从而，通过联锁键槽113、联动槽63、和凸起101配合在一起来在前套6中定位和引导锁紧套11，锁紧套11的各凸键112的一侧邻接前套6的各键槽61的一侧，从而实现前套6与锁紧套11同步运动和脱开。

根据本发明，在前套6和丝母3、丝母套9之间还具有驱动套8。如图7所示，驱动套8具有多个传动键81，插入到丝母3下部的多个键槽(未示出)内，并具有小的间隙，驱动套8外圆周中的三个弹性爪82与前套6的配合槽62配合，用于向丝母3传递力矩，丝母3可驱动夹爪4进行夹紧。当输入力矩达到预定数值范围时，三个弹性爪82与前套6的配合槽62自动脱开，丝母3不再转动。随后，力矩传递路线改变，以使前套6通过锁紧套11完成力输入。

关于前套的定位，如图1-3及图10-11所示，钻体1的前部中形成有环槽，一挡环5可旋转地安装在该环槽中。挡环5抵靠在前套6下端处的止口上，并具有套环7与其紧配合。挡环5具有位于圆周上的开口51，以使前套6可相对于钻体1自由旋转，并同时防止其本身轴向移动。

接下来，将对本发明的操作详细描述如下。

如图1所示，当向前套6施加外力时，前套6转动，带动驱动套8以及丝母3，进而使夹爪4前移。从而夹爪4的前端接近要夹持的钻具，同时联动簧10由前套6带动并与锁紧装置同步转动。当夹爪前端接触要夹持的钻具的外表面时，输入力矩增加，以夹持住工具。

此时，联动簧10脱开前套6的联动槽63，并且锁紧帽15因为锁紧帽15与钻体1止推面之间摩擦力增大而停止转动。当输入力矩达到一定数值范围后，驱动套8的三个弹性爪82将与前套6的配合槽62脱开，从而丝母3不再转动。当前套6空转对应于前述的凸键112与键槽61的侧面之间的大间隙的一定角度后，前套6的内圆周中的周向键槽61的另一侧开始与锁紧套11的外圆周中部中的凸键112接触，并带动锁紧盘13转动。此时，锁紧帽因受压而静止不动，使得滚动体例如钢珠14在锁紧盘13的端面中沿着弧形的偏心凹槽131反向滚动。参见图1-3，当锁紧盘13转动使钢珠14在凹槽131内从外端位置A向内端位置B移动时，钢珠14从抵压接触锁紧帽15下表面的锁紧帽锥面部(其与钻体1的止推面的锥面部λ_A相对应)逐渐转为接触和顶压锁紧帽平面部(其与钻体1的止推面的平面部λ_B相对应)，在此过程中，压力逐渐增大，当到达锁紧帽平面部以后，压力不再增大，但钢珠14通过压力可以在锁紧帽15上产生弹性变形的凹痕，从而利用锁紧帽与钻体止推面之间的摩擦力以及锁紧帽凹痕与钢珠之间的定位作用防止锁紧装置及相关部件的相对转动，实现可靠的锁紧。此时，锁紧帽15的三个弹性爪151也滑移至锁紧盘13的另一斜面锁槽132中。

在此过程中锁紧装置的工作原理为，除了丝母8与夹爪4之间的配合螺纹的锁紧功能之外，锁紧装置起到了另一锁紧丝母的作用，用于二次紧固与锁紧功能，此时，夹爪4与丝母3之间的工作螺纹发生了不同于现有技术中的强力轴向变形，以此防止了丝母3的任何旋转运动趋势，由此实现了可靠的夹持与锁紧。

相反地，为了松开锁紧式钻夹头，只需反转前套6，然后前套6驱动锁紧套11以及锁紧盘13，使锁紧盘13的斜面锁槽132脱开锁紧帽15的三个弹性爪151。同时，钢珠14在偏心凹槽131内从内端位置B向外端位置A移动，使钢珠14从接触顶压锁紧帽15的锁紧帽平面部(其与钻体1的止推面的平面部λ_B相对应)逐渐转为接触和抵压锁紧帽15的锁紧帽锥面部(其与钻体1的止推面的锥面部λ_A相对应)，在此过程中，压力逐渐减小，从而锁紧帽15的三个弹性爪151沿相反方向滑入锁紧盘13的另一斜面锁槽132中，随之解除了夹爪4与丝母3的配合螺纹轴向的强力变形。通过驱动套8的三个弹性爪82与前套6的配合槽62配合，使丝母3转动，并松开钻具。

在上述实施例中钢珠14顶压锁紧帽15而在锁紧帽15上产生凹痕，形成凹痕与钢珠之间的定位作用。可选择地，本发明在实施时也可以不需要锁紧帽15而用钢珠14直接顶压钻体1的止推面的方式，可以实施类似的效果。

在根据本发明的另一种不同的实施方式中，钻体1的止推面为平面，而在相其接触的锁紧帽15的下表面上直接形成锥面部和平面部，其它结构不变。

参见图12和图13，示出了本发明的锁紧式钻夹头的另一实施例。其中，与前述实施例不同的是钻体1的止推面为平面，锁紧盘13的凹槽不必是偏心的，而可以是普通的非偏心的圆形或弧形凹槽。在这种情况下，钢珠14仍然可以通过压力在锁紧帽15上产生凹痕，从而利用锁紧帽与钻体止推面之间的摩擦力以及锁紧帽凹痕与钢珠之间的定位作用防止锁紧装置及相关部件的相对转动，实现可靠的锁紧。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种锁紧式钻夹头，包括：

钻体、多个夹爪、丝母、前套、和后套，其中所述钻体后端具有轴向孔，用于与驱动装置的驱动轴接合，并且所述后套与所述钻体后端的外圆周紧配合，所述多个夹爪分别安装在所述钻体中多个相互等分的斜孔内，所述丝母与所述夹爪啮合，其特征是：所述锁紧式钻夹头还包括：

锁紧套，其设置在所述前套和所述后套之间，并与所述前套连接；

锁紧装置，其设置于所述钻体止推面和所述丝母之间，所述锁紧装置包括滚动体和锁紧盘，其中所述锁紧盘连接到所述锁紧套，并且其端面上设有多个偏心的凹槽，所述滚动体装在所述凹槽中，所述钻体止推面包括与所述偏心的凹槽相对的锥面部和平面部。

2.根据权利要求1所述的锁紧式钻夹头，其中，所述锁紧装置还包括锁紧帽，位于所述滚动体与所述钻体止推面之间，所述滚动体通过所述锁紧帽接触抵压所述钻体止推面，所述锁紧帽具有弹性爪，将所述锁紧盘和所述多个滚动体固定在一起。

3.根据权利要求1或2所述的锁紧式钻夹头，其特征在于，所述凹槽为弧形槽。

4.根据权利要求1或2所述的锁紧式钻夹头，其中，所述锁紧套内圆周具有连接凸键，所述锁紧盘外圆周下部具有键槽，所述凸键与所述键槽配合在一起。

5.根据权利要求1或2所述的锁紧式钻夹头，其中，所述锁紧套外圆周中部具有多个凸键，所述前套具有多个键槽，其宽度大于所述凸键的宽度，用于容纳所述凸键。

6.根据权利要求1或2所述的锁紧式钻夹头，其还包括：弹性联动簧，其呈开口环形，具有多个凸起，所述锁紧套在所述凸键下方具有多个联锁键槽，所述前套具有多个轴向联动槽，其容纳所述联动簧的穿过所述锁紧套的所述联锁键槽的相应凸起，并在所述前套内定位和引导所述锁紧套。

7.根据权利要求1或2所述的锁紧式钻夹头，其还包括：位于前套和丝母、丝母套之间的驱动套，所述驱动套围绕其外圆周具有多个弹性爪，并且其上端具有多个传动键，所述前套内圆周具有多个配合槽，其容纳所述弹性爪，所述丝母下端具有多个传动槽，从而所述前套驱动所述驱动套，藉此所述丝母传递扭矩。

8.根据权利要求1或2所述的锁紧式钻夹头，其中所述锁紧盘外圆周下部具有多个斜面锁槽，所述锁紧帽相应地具有多个弹性爪，所述弹性爪与所述斜面锁槽配合并沿着斜面锁槽移动。9.根据权利要求1或2所述的锁紧式钻夹头，其还包括挡环，其可转动地安装在所述前套和所述钻体的下端之间，以防止所述套相对所述钻体轴向移动。

10.根据权利要求1或2所述的锁紧式钻夹头，其中，所述挡环具有圆周开口，并且具有与所述挡环紧配合的套环，从而所述挡环安装在形成于所述钻体下部中的环槽内，并且抵靠在所述前套下端的止口上。

11.一种锁紧式钻夹头，包括：

钻体、多个夹爪、丝母、前套、和后套，其中所述钻体后端具有轴向孔，用于与驱动装置的驱动轴接合，并且所述后套与所述钻体后端的外圆周紧配合，所述多个夹爪分别安装在所述钻体中多个相互等分的斜孔内，所述丝母与所述夹爪啮合，其特征是：所述锁紧式钻夹头还包括：

锁紧套，其设置在所述前套和所述后套之间，并与所述前套连接；

锁紧装置，其设置于所述钻体止推面和所述丝母之间，所述锁紧装置包括：

锁紧盘，连接到所述锁紧套，并且其端面上设有多个偏心的凹槽；

滚动体，其安装在所述凹槽中；以及

锁紧帽，其位于所述钻体止推面与所述滚动体之间，其下表面包括与所述偏心的凹槽相对的锥面部和平面部，所述锁紧帽具有弹性爪，将所述锁紧盘和所述多个滚动体固定在一起。

12.一种锁紧式钻夹头，包括：

钻体、多个夹爪、丝母、前套、和后套，其中所述钻体后端具有轴向孔，用于与驱动装置的驱动轴接合，并且所述后套与所述钻体后端的外圆周紧配合，所述多个夹爪分别安装在所述钻体中多个相互等分的斜孔内，所述丝母与所述夹爪啮合，其特征是：所述锁紧式钻夹头还包括：

锁紧套，其设置在所述前套和所述后套之间，并与所述前套连接；

锁紧装置，其设置于所述钻体止推面和所述丝母之间，所述锁紧装置包括：

锁紧盘，连接到所述锁紧套，并且其端面上设有多个凹槽；

滚动体，其安装在所述凹槽中；以及

锁紧帽，其位于所述钻体止推面与所述滚动体之间，并具有弹性爪，将所述锁紧盘和所述多个滚动体固定在一起。

13.根据权利要求12所述的锁紧式钻夹头，其中，所述锁紧盘端面上的凹槽为偏心的凹槽。

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