CN101237953A - 用于自动夹具的三位选择器 - Google Patents

Abstract

一种自动夹具设有至少三个使用者可选择的操作模式，因此能在夹具的夹紧和松开期间执行不同的功能。在一个示例性实施例中，不同使用者可选择的夹具的操作模式可应用于致动钻机的电动机方向开关。

Description

用于自动夹具的三位选择器

技术领域

本发明一般涉及用于心轴上的夹具，更具体地涉及具有至少三个使用者可选择的操作模式的自动夹具。

背景技术

本申请要求2005年2月18日提交的US在先申请No.60/654,846，和2006年2月16日提交的US发明申请No.-----------的权益。上述申请的公开内容结合在本文中参考。

自动夹具近来已被引入到市场中。这类夹具典型地只采用了两个使用者可选择的操作模式：夹具模式和钻削模式。在夹具模式中，钻机电动机的致动根据电动机方向使夹具夹爪驱动到一起或分开，从而将安置在夹爪之间的钻头夹紧或松开。在钻削模式中，夹具夹爪保持夹紧并且固紧的钻头以电动机的操作方向旋转。

在具有可变速电动机的钻机的情况下，夹具夹爪可以在很高速度下被夹紧，这使得很紧地夹持夹具中的钻头。然而，操作者可能试图在低速时松开夹具。在这种情况中，夹具可以不松开。因此，希望提供一种改进的具有至少三个使用者可选择的操作模式的夹具组件，依此在夹具的夹紧和松开期间能执行不同的功能。

发明内容

按照本发明的一个方面，自动夹具设有至少三个使用者可选择的操作模式，因此能在夹具的夹紧和松开期间执行不同的功能。在一个示例性实施例中，不同的使用者可选择的夹具的操作模式可用于致动钻机的电动机方向开关。

在本发明的另外方面中，在夹具壳体上可形成视线窗口，以提供给使用者关于夹爪位置的反馈。

另外通过后面提供的详细说明将使本发明的应用领域变得清楚。应该理解，详细说明和具体实施例同时指出了本发明的优选实施例，这些仅仅是为了阐明的目的并且决不意味着限制本发明的保护范围。

附图说明

图1是结合本发明原理的自动夹具的钻机透视图；

图2是按照本发明具有三个使用者可选择操作模式的示例性自动夹具的顶视图；

图3是按照本发明原理的示例性自动钻机夹具的分解透视图；

图4是按照本发明原理的自动夹具的局部截面视图；

图5是按照本发明原理的夹具处在其正常钻削模式中的局部截面视图；

图6是按照本发明原理的自动夹具处在其夹具模式中的局部截面视图；

图7是按照本发明原理的自动夹具与钻机的电动机方向开关接合的局部剖视图；

图8A-8C表明了按照本发明原理的电动机方向开关在其不同位置之间调换的情况；

图9是按照本发明另一方面的描绘视线窗口以观察夹具位置的自动夹具顶视图；以及

图10是按照本发明原理的具有夹具位置指示器的自动夹具的局部截面视图。

具体实施方式

图1表明处在动力钻机10的情况中的自动夹具12。钻机10由包括手柄部分16和本体部分18的壳体14构成。电池盒20可拆卸地安装到手柄部分16上。触发器22设置在手柄16上用于从电池盆20中有选择地提供电流到设置在壳体14的本体部分18中的电动机上。由此电动机方向开关23也可设置在手柄16上，用于有选择地控制电动机的旋转方向。电动机可驱动地连接到心轴上，心轴又连接到自动夹具12上。虽然是在钻机的情况下显示，但容易理解自动夹具12可构造成用于可旋转的心轴，并且因此可以用于其他类型的动力驱动工具。

按照本发明的一个方面，自动夹具12包括至少三个使用者可选择的操作模式，因此在夹具的夹紧和松开期间能够执行不同的功能。在示例性实施例中，不同的操作模式可以通过旋转夹具的外套筒进行选择，这在下面将进一步描述。不同的操作模式可以在外套筒上区分，如在图2中更清楚表示。

参考图3-6对示例性自动夹具12进一步地说明。虽然下面的描述是参考一个具体夹具结构方案提供的，但容易理解，本发明的广泛方面可应用到其他夹具结构上。

自动钻机夹具12包括具有前面部分42和后面部分44的芯体40。前面部分42包括其中接纳钻头的通孔46。后面部分44包括在通孔46中的螺纹48，其适于与钻机的驱动心轴螺纹接合。芯体40包括设有多个导引通道52的环圈50，通道与通孔46相交在一个角度上。多个夹爪件54接纳在导引通道52中，每个夹爪件54设有位于外侧面上的螺纹表面56和在其前面内侧面上的夹紧表面58。螺母60包围着芯体40，并且包括锥形螺纹表面62以与夹爪件54的螺纹表面56螺纹接合。螺母60包括多个构成在其前表面上的凹槽64和多个构成在后表面上的齿66。螺母罩68轴向安装于芯体40前面部分42周围并且与螺母60相接触。

冲击(impact)环70制成环形并模制成型为多个齿状冲击件73，并具有围绕其圆周的斜侧面，用于与螺母60上的齿66相配合。螺旋弹簧74接合冲击环70以柔性地支承冲击环70的后部。前壳体(夹具套筒)76和后壳体78包围自动钻机夹具12。后壳体78具有前和后开口，用于芯体40的前面部分42的插置。锁定环80从前壳体76的内侧壁径向向内延伸，如图4中所示。因此前壳体76包括多个交变的深和浅的配置在其后端部上的锁定凹槽82，84。耐磨环86设有相应的深和浅的凹槽88，89并且抵靠前壳体76的后端部配置。耐磨环86的深和浅的锁定凹槽88，90接纳冲击环70上的齿状件72。后壳体78覆盖前壳体部分(夹具套筒)76的后端部，并且接合在前壳体76的外表面上设置的止动件92，以保持后壳体78相对前壳体76的轴向位置。冲击环70的齿状件72可滑动地接合设置在后壳体78的内表面上的轴向延伸凹槽通道94。

通过后壳体78的后开口接纳芯体40的后面部分44，锁定环96接合设置在芯体40的后面部分44上的凹槽98，以固定后壳体78相对芯体40的轴向位置。

突出套筒100设有后定位部分102和前突出部分104，定位部分102具有圆筒中央通孔和多个从内壁提升的定位脊棱106，用于接合芯体40的前面部分42。止动法兰108围绕外壁设置，其当突出套筒100插入到芯体40的前面部分42上时与前壳体76上的锁定环80形成止挡表面。

轴承环110和垫圈112设置得可旋转地支承前壳体76。具有环形的连接件114安置在螺旋弹簧74和后壳体78之间。连接件114包括多个连接臂116，其可以通过扇形隙槽118插入并与钻机壳体14上的螺栓120连接，如图4所示，并承受源自弹簧74的作用力和与钻机壳体14的前端部相接触。容易理解，连接臂可连接到钻机的前部上的其他零件上。以此方式，连接件114即可防止夹具的后壳体相对钻机壳体的旋转。

该示例性自动钻机夹具12的操作通过对钻头150被夹具12夹紧的描述即可很好地说明。如图4所示，钻头150插入到设置在芯体40前面部分42中的中央通孔46内，每个夹爪件54已足够地缩回以允许插入钻头150的间隙。当驱动心轴32以其操作方向旋转时，芯体40和夹爪件54随之旋转。通过螺母件60的锥形螺纹表面62与夹爪件54的螺纹表面56的作用，夹爪件54立刻向上倾斜地运动，从而导致夹爪件54的夹紧表面58朝向旋转轴线运动并向下夹紧在钻头150上。螺母件60则不旋转，这是由于它与冲击环70接合而冲击环70通过后壳体78旋转地固定。

一旦夹爪件54由于钻头150的存在而被阻止进一步向前运动时，螺纹表面56和螺母件60的锥形螺纹表面62就连接在螺纹接合中，从而导致螺母件和芯体40同时旋转。前壳体76，后壳体78，弹簧74，及冲击环70被连接在一起为一个单元，由于连接件114接合到壳体14的螺栓120上，并因此将不与心轴32一道旋转。

图5表明了自动夹具12在钻削模式中的局部剖视图。通过施加旋转力到前壳体(夹具套筒)76上，使用者可调整旋转位置并可选择在耐磨环86上的浅凹槽90和齿状件72之间的接合位置。此时，冲击环70将由耐磨环86支承，并且向下运动从而导致冲击齿73从螺母件60的齿件66上脱开，进而导致螺母件60当螺母件60旋转时避免有任何接触。

图6表明了自动夹具12在“夹具”模式中的局部剖视图。从“钻削”模式，夹具套筒76既可以旋转定位到“夹具夹紧”模式，或者旋转定位到“夹具松开”模式。为了限制夹具套筒旋转到三个可选择位置，将末端止动件87限定在耐磨环86上。当夹具套筒旋转时，限定在后壳体78内表面上的突起件117即接合末端止动件87中的一个。当被致动到或是“夹具夹紧”或是“夹具松开”模式时，末端止动件87配置成使冲击环的齿状件接合耐磨环86的深凹槽。在这些位置中的任一个中，自动夹具都被认为是处在“夹具模式”中，其中它能实现夹紧和/或松开钻头，正如下面所述。

当钻头150以操作的钻削方向旋转并且承受足够的阻力或者其中围绕钻头150的夹紧力不足够时，夹具套筒76就可能在操作或静止期间旋转，因此耐磨环86旋转，从而冲击环70的齿件72接合到深凹槽88中。此时，冲击环70将由于弹簧74的弹性作用而向上运动，并且在齿状件72与深的凹槽88接合时，冲击齿73将同时与螺母件60上的齿66接合，并且旋转定位的冲击环70即在后壳体78上设置的凹槽通道94中上和下运动，以允许螺母件60上的螺纹表面62与夹爪件54上的螺纹表面56更紧地接合，因而消除存在于螺纹之间的间隙，并且增加了钻头150上夹爪54的夹紧力的稳定性。

冲击环能够克服弹簧74的偏压力轴向地往返运动，因此冲击齿73当扭矩增加时则骑到齿66的倾斜面上。当螺母件60完全夹紧时，在冲击齿73骑到齿件60的顺次一个上时冲击环70将继续地在轴向上往返运动。钻头的移除通过使电动机的转向倒转来实现，因此导致螺母件在逆转方向上驱动，冲击环70的冲击齿73提供对螺母件60旋转的阻力，从而导致夹爪54缩回。换句话说，螺母件60的齿66与冲击环70在旋转时静止的冲击齿73的旋转冲击将有助于导致螺母70夹紧或松开，这取决于心轴32的旋转方向。

如上面指出的，夹具套筒在不同的可选择操作模式中的致动，能实现和/或导致与被选择的操作模式相关联的操作。例如，前壳体76和耐磨环86可以采用凹槽的三个配置，凹槽的一个配置用于每个可选择的位置。在这个实施例中，具有中间深度的凹槽的一个配置应用于夹具夹紧模式；而不同的具有大深度的凹槽配置应用于夹具松开模式。结果是，在冲击表面之间的接合力在夹具松开模式中大于在夹具夹紧模式中的接合力。在钻削模式中，可应用的凹槽配置保持相对的浅，如上面已述。

参考图7，夹具12的不同使用者可选择的操作模式可用于致动钻机的电动机方向开关。为此，夹具组件的外套筒78可以经过联动机构200与电动机方向开关23互相连接。在示例性实施例中，环齿轮202沿着夹具套筒78的内侧面形成。联动机构200还限定为连接到致动杆206端部上的小齿轮204上，其中小齿轮204接合环齿轮202并且致动杆206贯穿通过在电动机方向开关23中形成的隙槽208。

当夹具套筒78旋转以选择所要求的操作模式时，杆206被旋转，因此使电动机方向开关23在其不同的位置中移动。当夹具套筒78旋转到夹紧模式时，电动机开关23则被超越到如图8A所示的向前方向位置上。当夹具套筒78旋转到松开模式时，电动机开关23被超越到如图8B所示的倒转方向。在钻削模式中，电动机开关23置于中间位置，因此使用者可自由地致动电动机开关到或者前进或者倒转方向上，如图8C中所示。与公知自动夹具设置方案相比较，使用者不再需要选择适合的电动机方向，因此减少了操作夹具的步骤次数。

可以预计，其他类型的操作能通过不同使用者可选择的夹具的操作模式实现。例如，夹具模式选择机构可以和钻机的传动装置相互作用。在示例性实施例中，联动机构借助一个使用者操作的用于传动装置的换档杆和夹具模式选择机构相互连接，因此能实现该杆在其不同位置中的转换。当夹具置于松开模式中时，钻机传动装置可换位到高速模式中。当夹具置于夹紧模式中时，钻机传动装置可限制到比当松开夹具时允许的较低的速度模式上，因此，确保了夹具在比它被夹紧时更高的速度上松开。关于示例性实施例的进一步细节在US专利申请No.---------------名称为“钻机夹具致动器”中描述，其通过本发明的受让人同时递交并要求在2005年2月18日递交的US在先专利No.60/654,849的优先权。这些申请的公开内容结合在本文中参考。

在不同的示例中，可将不同的负荷放置在弹簧上，该弹簧在不同的夹具操作模式中将冲击环偏压到与螺母接合。例如，当在夹具松开模式时在弹簧上可设置比在夹具夹紧模式中更大的负荷。用于改变弹簧负荷的不同机构还在US专利申请No.--------名称为“自动夹具的非-滑动倒向装置”中描述，其通过本发明的受让人同时递交并要求在2005年2月18日递交的US在先专利No.60/654,849的优先权。这些申请的公开内容结合在本文中参考。

在另一个实施例中，夹具模式选择机构可以导致不同的被接合的冲击环。在夹具松开模式期间，被接合的冲击环比在夹具夹紧模式期间被接合的冲击环采用较少的冲击表面，因此，允许在冲击之间更大的旋转行程和速度。关于这个实施例的进一步细节可以参见US专利申请No.------------名称为“钻夹具”的描述，其通过本发明的受让人同时递交并要求在2005年2月24日递交的US在先专利No.60/655,767的优先权。这些申请的公开内容结合在本文中参考。容易理解，两个或多个这些示例性操作可以组合应用。还容易理解，其他类型的操作都处在本发明的广泛方面中。

为了提供给使用者关于夹具夹爪位置的反馈，视线窗口220可构成在包围夹具组件12’的套筒上，如图9中所示。在一个示例性实施例中，视线窗口220优选为其尺寸设置成使用者可以观察夹具夹爪后面端部的运动的整个范围。然而还可想像，该窗口被定位成可观察夹具夹爪的前面端部。

为了改进观察，指示器222与夹具夹爪54’的后面端部对准。在这个示例性实施例中，指示器222被弹簧224偏压抵靠至少一个夹爪的后端部上，如图10所示。当夹具夹爪54’打开或闭合时，指示器222在夹具组件的后面套筒中轴向地运动，因此提供夹爪位置的指示。另外，邻近窗口220的图示226使夹爪位置与由夹爪形成的钻头接纳开口的直径相关联。可以想像，也可以采用其他技术用于提供夹具位置的指示。

本发明的描述只是示例性的，因此没有脱离本发明精神的变型方案都意味着处于本发明的保护范围内。这些变型方案都不能被认为脱离了本发明的构思和保护范围。

Claims (16)

1.一种用于可旋转心轴的夹具组件，包括：

具有前面部分、环圈、以及后面部分的圆筒本体，前面部分具有其中贯穿形成的中央孔，环圈具有多个以斜角配置的导引通道，后面部分可安装到心轴上；

可滑动地配置在导引通道中的多个夹爪件，每个夹爪件具有形成在其外侧面上的螺纹表面；

围绕芯体的环圈配置的与夹爪件的螺纹表面螺纹接合的螺母；

与螺母有选择地接合用于调节夹爪件位置的冲击环；以及

可操作的使冲击环与螺母接合的模式选择机构，模式选择机构具有至少两个可选择的位置，其中冲击环接合螺母，这里两个可选择位置中的一个能与松开夹具组件相关联的操作，其在夹具组件的夹紧期间是不适用的。

2.按照权利要求1所述的夹具组件，其中，所述模式选择机构还限定为包围夹具组件的前面部分的可旋转的前面套筒，其中前面套筒的旋转改变冲击环相对螺母的轴向位置。

3.按照权利要求1所述的夹具组件，其中，还包括包围夹具组件的后面部分的后面套筒，这里冲击环配置在后面套筒中；以及将冲击环偏压到与前面套筒相接合的弹簧。

4.按照权利要求1所述的夹具组件，其中，所述模式选择机构提供夹具夹紧位置和夹具松开位置，这里冲击环接合螺母。

5.按照权利要求1所述的夹具组件，其中，所述模式选择机构提供钻削位置，这里冲击环从螺母上脱开。

6.按照权利要求4所述的夹具组件，其中，还包括可驱动地连接到心轴上的电动机，其中模式选择机构与可操作的开关相互连接，以控制电动机的旋转方向。

7.按照权利要求6所述的夹具组件，其中，当模式选择机构处在夹紧位置上时模式选择机构致动开关，以获得向前的电动机方向，并且当模式选择机构处在松开位置上时致动开关，以获得倒向的电动机方向。

8.按照权利要求1所述的夹具组件，其中，还包括经由传动装置可驱动地连接到心轴上的电动机，其中模式选择机构与传动装置相互接合，以便当在夹具松开模式中时确保高电动机速度。

9.按照权利要求1所述的夹具组件，其中，所述组件被结合到动力钻机中。

10.一种用于可旋转心轴的夹具组件，包括：

具有前面部分、环圈、以及后面部分的圆筒本体，前面部分具有其中贯穿形成的中央孔，环圈具有多个以斜角配置的导引通道，后面部分可安装到心轴上；

可滑动地配置在导引通道中的多个夹爪件，每个夹爪件具有形成在其外侧面上的螺纹表面；

围绕芯体的环圈配置的与夹爪件的螺纹表面螺纹接合的螺母；

包围夹具组件的前面部分的可旋转的前面套筒；

包围夹具组件的后面部分的后面套筒；

配置在后面套筒上并且与螺母有选择地接合用于调节夹爪件位置的冲击环；以及

将冲击环偏压到与前面套筒接合的弹簧，前面套筒可在至少三个位置中间旋转，其中每个位置能实现在其他两个位置上不可达到的操作。

11.按照权利要求10所述的夹具组件，其中，所述前面套筒的旋转改变冲击环相对螺母的轴向位置。

12.按照权利要求10所述的夹具组件，其中，所述冲击环轴向地可滑动但旋转地固定在后面套筒中。

13.按照权利要求10所述的夹具组件，其中，所述冲击环包括多个突起件，其沿着该环的圆周限定并且被构造成接合多个在前面套筒底表面中形成的凹槽，其中多个凹槽限定具有不同深度的两种配置的凹槽，并且被安排成接纳多个突起件，因此限定至少两个用于冲击环的轴向位置。

14.按照权利要求13所述的夹具组件，其中，还包括多个从螺母的底表面突起的齿和多个用于和接合螺母的齿的冲击表面。

15.按照权利要求10所述的夹具组件，其中，所述前面套筒可旋转到夹具夹紧位置和夹具松开位置，其中冲击环接合螺母。

16.按照权利要求10所述的夹具组件，其中，所述前面套筒可旋转到钻削位置，其中冲击环与螺母脱开。

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