CN1080223A - 无键夹头 - Google Patents

Abstract

一夹头，在可转动使夹爪前进或后退的螺母和使 用者可转动以操作夹头的控制环或套筒之间有一弹 簧连接机构。通常，弹簧将收紧或松开的转动从套筒 传递给螺母。然而，当夹爪接触工具时，即使螺母由 于夹爪—工具的接触而停止转动弹簧仍可以使套筒 继续转动。套筒相对于螺母的继续转动使位于该两 元件之间的凸轮机构迫使不转动的螺母轴向前行。 这就向夹爪作用了最终的工具夹紧力。

Description

本发明涉及一种用于可松开地夹紧工具，例如电钻上的钻头，的夹头。

夹头行业中的许多工作人员都希望设计出可对工具手动夹紧，而不需要使用单独的元件，如键来提供最终的收紧力的夹头。对夹头说最好能较快地移动夹爪，这样在夹头必须调节以夹紧不同尺寸的工具时，使用者可不用花很长时间转动套筒或其他控制元件来移动夹爪。另一方面，快速移动夹爪通常要求夹头内的螺纹较粗。粗螺纹降低了机械效益，对使用者说不通过一些辅助收紧元件，如键，将夹头牢固地收紧在工具上是很困难的。而许多有键的夹头确实存在着一些问题。例如，它们容易丢失，它们可能成为一项安全的考虑（因为在安全使用工具之前，必须将键从夹头内取出），且它们将减慢夹头的使用（因为它们是单独的元件，必须配装进夹头，上紧夹头，再从夹头中取出）。

这样，如上所述，许多以前的工作人员曾经尝试提供可用于在工具上收紧的夹头，而无需用键或非常细夹爪螺纹，因为细夹爪螺纹减慢夹爪的运动而令使用者感到烦恼。然而，在这方面已有的各种尝试都有明显的缺点。某些这种现有的无键夹头需要大量的附加部件，大大增加了制造成本。有些操作起来较复杂（例如，使用者必须从一种用于夹爪粗调的控制单元转换到用于夹爪精调或锁固和脱锁的另一种控制元件）。还有一些现有无键夹头较不可靠（例如，因为在机械的夹紧复位过程中对夹头内最终各收紧元件的控制不够牢靠）。

鉴于前述，本发明的目的就是要改进和简化无键夹头。

本发明的一个较特别的目的在于提供不需大量附加部件而能收紧工具的无键夹头。

本发明的另一个较特别的目的在于提供在操作中高度可靠的无键夹头，这是因为在夹头内的操作元件比在许多现有无键夹头内控制的更牢靠。

本发明的还有一个较特别的目的在于提供具有可使夹爪快速运动的较粗螺纹，但仍有很牢固工具夹紧力的无键夹头。

根据本发明的原理实现本发明的这些和其他一些目的：这个原理提供一种夹头，其中控制夹爪运动的控制环或套筒与一通过夹头周向可压缩或可伸长的弹簧来移动夹爪的螺母相联结。在夹爪与工具接触之前，弹簧将套筒的转动传递给螺母，使夹爪前进（或后退），然而，当夹爪与工具接触，弹簧在夹头的周向压缩或伸长，使得即使在螺母停止转动的情况下套筒也能继续转动。套筒还与凸轮环连接，凸轮环与螺母由一个或多个滚动轴承件隔开。当螺母如上所述由于与工具接触而停止转动，套筒仍继续转动凸轮环。各滚动轴承件在凸轮环上的各凸轮面上移动，迫使螺母前进。这使夹爪进一步收紧工具。各滚动轴承件最好放置在环形隔环内，彼此沿周向分开。该隔环最好与上述的周向作用的弹簧连接，这样在每次夹头松开工具时，弹簧能确保隔环和滚动轴承件复位。如果需要，各凸轮面还可以有小的、最终的反向倾斜部，以提供一种夹紧工具的止动型的最终锁定。

本发明的进一步的特征、特性和种种优点通过附图和下列对最佳实施例的详细描述将更为清楚。

图1为根据本发明原理制造的夹头说明性实施例的部分剖视图。

图2为图1夹头中一个零件的正视图。

图3为图1夹头中另一个零件的正视图。

图4为沿图3中4-4线剖开的剖视图。

图5为图1夹头中还有一个零件的正视图。

图6为沿图5中6-6线的正视图。

如图1所示，根据本发明原理制造的夹头10的说明性实施例包括一主体20，该主体20具有一纵向中心轴22和一与轴22同心的纵向中心孔24。围绕孔24周向间隔设有三个另外的孔26（图1中只能看见其中一个），每个孔都是相互倾斜的，且与孔24的远端部连接。在每个孔26内设置有一沿相关孔26的纵向轴28往复运动的夹爪40。每个夹爪40后部的径向外表面制有由号码42表示的螺纹，与环形螺母50内部的螺纹相接合。螺母50可在主体20的环形槽30内转动。为方便装配，螺母50可以是由环形钢带52箍在一起的两个或多个弧形件制成。

紧接在螺母50径向外部后面的是一组在环形隔环70内的周向间隔孔72内（同样见图2），相互隔开的滚动轴承件60（在此为滚珠）。在各图所示的特殊实施例中，有四个滚珠，但应当理解可以根据需要使用数目更多或更少的类似元件。隔环70除了限制在以下所述的限定程度外，隔环70和滚珠60可相对于夹头的其他零件绕轴22转动。

滚珠60后面是一环形凸轮环80（还可见图3和4）。和螺母50及隔环70一样，凸轮环80也可绕主体20转动。如图3所示，凸轮环80在其朝向滚珠60的侧面上有四个周向间隔的弧形凸轮面82。各滚珠60径向设置且周向间隔，因此每个滚珠60就支托在一个凸轮面82上。每个凸轮面82有一按逆时针方向自凸轮环80内凹得较深处向凸轮环内凹得较浅处过渡的初始部82a（如图3所示）。每个凸轮面82的终止部82b带有按逆时针方向继续一小段距离的小倒斜（就是说，每个终止部82b沿逆时针方向在凸轮环80内稍稍多凹入一些）。

在凸轮环80后面是另一些环形隔环92上的孔内沿周向间隔的滚动轴承件90（在此也是滚珠轴承）。

在滚珠90后面是一环形轴承垫圈100。垫圈100将向后的推力从部件40、50、60、80和90传递至主体20。

一环形前套筒110安装在主体20和凸轮环80之外。前套筒110可相对主体20转动，但却不能相对凸轮环80转动。前套筒110由环形橡胶握紧罩120部分覆盖以便于用手旋转套筒110。在套筒110末端内部是一环形橡胶隔膜122，用于在夹爪40收紧前，使夹头10内的工具对准中心，并且令外部物体，特别是在使用收紧在夹头内的工具时，不能进入夹头。罩120的最末端由一环形金属圈124保护。在主体20的后部固定一环形后套筒130。主要是通过相对于后套筒130转动前套筒110来使夹头工作的。

在前套筒110内有一环绕夹头10的螺旋弹簧140（也可见图5和6）。弹簧140的一端142与凸轮环80相连接（即，通过弯曲并插入凸轮环内的一槽口84）。弹簧140的另一端144与螺母50相联（即，通过再次弯曲并插入从螺母50的主要部分向前延伸的环形套上的轴向长槽54内）。弯曲端142的中间部分以这样一种方式支靠在从隔环70径向向外延伸的几个小突出部74之一的一侧上，即在弹簧140基本放松时迫使隔环70转动到使每个滚珠60都处在相关凸轮面82a凹入最深端的位置上。在夹爪40的运动基本上不存在阻力的情况下（例如，夹爪40与工具接触前），弹簧140将套筒110和凸轮环80的转动传递给螺母50，从而转动螺母50，并根据套筒110的旋转方向使夹爪40伸出或缩回。这是发生在弹簧140基本上没有周向应力的情况下的。（弹簧140没有周向应力意味着二弯曲端142和144仍处在彼此相同的角度位置上）。元件60和70与元件50和80一起转动。各滚珠90在元件80和100之间转动。

当夹爪40与一工具接触时，转动螺母50所需的力增大，螺母50停止转动，但使用者仍能继续转动套筒110。弹簧140的周长变化使得即使螺母50不再转动，套筒110和凸轮环80仍能继续转动。换句话说，弯曲端142的角度位置相对于弯曲端144的角度位置发生改变。各滚珠60以凸轮环80相对于螺母50旋转的一半速度按逆时针方向行上各初始凸轮面82a。凸轮环80带着通常与小突出部74之一接触的弯曲端142离开该小突出部，这样隔环70可以以凸轮环80的一半转速自由转动（随着滚珠60的运动）。由于滚珠60从凸轮面82a的凹入较多端运动到其凹入较少端，滚珠60就迫使螺母50和夹爪40沿轴线向前运动，从而加强夹爪对工具的夹持。在各凸轮面82a的最末端，套筒110和凸轮环80转动的最终旋转增量使滚珠60下落入凸轮面终止部82b，在该处凸轮面的反向倾斜部抑制住滚珠，阻止其向夹头松开方向转回。使用者可以感觉到和/或听到滚珠60进入凸轮面终止部82b，表明夹头已完全夹紧并有效地锁固在工具上。

要将工具从夹头10上松开，在与抓握工具相反的方向上相对于套筒130转动套筒110。这使得滚珠60向上滚出凸轮面终止部82b，落入凸轮面初始部82a至凸轮面82a凹入最深的起始端。在套筒110和凸轮环80相对于螺母50的这一运动过程中，弹簧140恢复到其初始的周向长度。弹簧140再次与小突出部74之一接触，保证隔环70和滚珠60回到其相对于凸轮环80的初始位置。滚珠60移回凸轮面82凹入较深端的运动松释了夹爪40在工具上的最终夹持力。此后，继续在夹头松开方向上转动套筒110和凸轮环80，并通过弹簧140传递给螺母50。这就使螺母50转动，并使夹爪40从工具上退出。

因为夹头10的最终收紧并不转动螺母50，因此夹爪40和螺母50之间的螺纹可以较粗。这是所希望的，因为随着套筒110的转动，夹爪的运动可以较快。不需要采用较细螺纹来提高夹头的工具夹持效果。使用者只需操作一个控制件（即套筒110）来实现所有的夹头调节、工具夹持、工具锁紧、工具脱锁和工具松开等功能。夹头自动地从初始收紧状态（这时螺母50转动）转换至最终收紧状态（这时螺母50不转动，滚珠60进入工作，凸轮作用螺母沿轴线向前）。当松开夹头时，弹簧140正确无误地作用在隔环70上，使滚珠60回复到初始位置。

应予理解的是，上述内容只是对本发明原理的说明，娴熟本领域的专业人员在不背离本发明的范围和精神的情况下可以做出各种不同的改变。例如，螺旋弹簧140可以围绕夹头10绕成任一方向，以便使弹簧在夹头收紧的过程中既可通过套筒110推螺母50，也可以通过套筒110拉螺母50。（如果弹簧140在收紧过程中推螺母50，在松开过程中就拉螺母。如果弹簧140在收紧过程中拉螺母50，在松开过程中就推螺母）。再如，在本发明范围内的另一种变型实例，如果需要，可以使用任何型式的周向作用弹簧来代替螺旋弹簧140。例如，可在元件50和110之间轴向旋转一个或多个簧片。作为替代，可在元件50和110间周向放置盘形或摺形弹簧。在本发明范围内可能变型的另一些实例包括替换其他种类的轴承，如用滚柱代替滚珠60和/或90;采用其他类型的凸轮，如没有滚珠的简单斜面;将类似82的凸轮面放置在螺母50上取代在环80上;采用弹簧140以外的其他元件（例如从凸轮环80上向前突出的销）与小突起部74之一接触，保证元件60和70的复位，等等。本发明还完全可以应用于基本构造全然不同的夹头（例如，夹爪没有螺纹，通过用螺纹以外的与夹爪耦接的前伸和退缩元件使夹爪前伸或退回的夹头）。

Claims (15)

1、一种可松开地夹紧工具的夹头，该工具与所述夹头的纵向轴共轴，包括：

一组彼此周向间隔，同心围绕所述纵向轴，并安装成相互间相向或相离运动来夹紧或松开所述工具的夹爪；

第一连接所述夹爪的装置，作为所述第一装置的至少一个可旋转件绕所述纵向轴转动的结果，也作为所述第一装置的至少一个往复件作平行于所述纵向轴往复运动的结果，使所述各夹爪相互间作相向或相离的运动；

用于相对于所述第一装置的至少一个所述可旋转件，绕所述纵向轴转动的第二装置；

作用在绕所述纵向轴周向、用于弹性推动所述第一装置的所述可旋转件与所述第二装置旋转弹簧装置，当所述可旋转件的转动由于所述夹爪和所述工具接触而受阻时，所述弹簧装置使所述第二装置能够相对于所述第一装置的所述可旋转件转动，以及

作用于所述第二装置和所述第一装置的所述可往复运动件之间，用来使所述可往复运动件，随着所述第二装置相对所述第一装置的所述可旋转件的转动作往复运动的凸轮装置。

2、如权利要求1所述的夹头，其特征在于，所述弹簧装置包括一基本上与所述纵向轴同轴的螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端连在所述第一装置的所述可旋转件上，而所述弹簧的另一端连在所述第二装置上。

3、如权利要求1所述的夹头，其特征在于，所述凸轮装置包括：

一个沿与所述纵向轴同轴，周向延伸的凸轮面;以及

一个与所述凸轮面接触，用来在所述第二装置相对于所述第一装置的可旋转件转动时，跟随所述凸轮面的凸轮从动件。

4、如权利要求3所述的夹头，其特征在于，所述凸轮从动件为一滚珠。

5、如权利要求1所述的夹头，其特征在于，还包括：

只要所述第一装置的所述可旋转件的转动不因所述夹爪和所述工具间的接触而受到阻止，就可使所述凸轮装置回复至一初始状态的装置。

6、如权利要求1所述的夹头，其特征在于，所述凸轮装置包括：

在所述夹头夹紧所述工具的操作过程中，一旦所述第一装置的所述可旋转件的转动第一次因所述夹爪和所述工具间的接触而受到阻止，一个立刻使所述夹爪收紧在所述工具上的第一部分;和

一在所述第一部分之后进入工作的，使所述夹爪在所述工具上的松开量远少于所述第一部分的夹紧量的第二部分。

7、一种可松开地夹紧一工具的夹头，该工具与所述夹头的纵向轴共轴，包括：

一夹头体;

一组设在所述夹头体内的夹爪，所述夹爪绕所述纵向轴彼此周向间隔，并为夹紧或松开所述工具，相对于所述夹头体相互间可相向或相离移动，每一所述夹爪有一螺纹部分;

一安装在所述夹头体上，与所述纵向轴同轴的螺母，所述螺母可绕所述纵向轴相对于所述夹头体转动，并与所述夹爪的螺纹部分螺纹结合;当所述螺母相对于所述夹头体转动时，或者当所述螺母相对于所述夹头体作平行于所述纵向轴的往复运动时，用来使所述各夹爪相互作相向或相离运动。

一安装在所述夹头体上、相对于与所述夹头体作与所述纵向轴同轴转动的套筒;

一可运动地连接在所述套筒和所述螺母之间、用来弹性推动所述螺母随同所述套筒转动的弹簧，所述弹簧在所述螺母的转动由于所述夹爪和所述工具接触而受阻时，使所述套筒能够相对于所述螺母转动;以及

可运动地连接在所述套筒和所述螺母之间，在所述套筒相对于所述螺母转动时，使所述螺母相对于所述夹头体作平行于所述纵向轴的往复运动的凸轮装置。

8、如权利要求7所述的夹头，其特征在于，所述弹簧为一与所述纵向轴同轴的螺旋弹簧，且所述弹簧的一端与所述螺母连接，所述弹簧的另一端与所述套筒连接。

9、如权利要求7所述的夹头，其特征在于，所述凸轮装置包括：

一组沿与所述纵向轴共轴且彼此周向间隔的弧形凸轮面;和

一组凸轮从动件，它们的每一个与所述凸轮面中相应的一个接触且随动。

10、如权利要求9所述的夹头，其特征在于，每一所述的凸轮从动件包括一滚珠。

11、如权利要求10所述的夹头，其特征在于，所述滚珠设在位于一环形件上、周向间隔的孔内，该环形件与所述纵向轴同轴，并可相对于所述套筒，绕所述纵向轴转动。

12、如权利要求11所述的夹头，其特征在于，还包括：

只要所述螺母的转动不因所述夹爪和所述工具的接触而受到阻止，就可使所述环形件转回到初始位置的装置。

13、如权利要求7所述的夹头，其特征在于，所述凸轮装置包括一使所述螺母在将所述夹爪收紧在所述工具的方向上往复运动的初始部分，和一使所述螺母在所述夹爪松开所述工具的方向上往复运动的终止部分，所述终止部分产生的往复运动量大大地少于所述初始部分往复运动量。

14、如权利要求9所述的夹头，其特征在于，所述凸轮面设在所述套筒上，而所述凸轮从动件设在所述凸轮面和所述螺母之间。

15、如权利要求12所述的夹头，其特征在于，使所述环形件转动的所述装置包括可松开地与所述环形件接触的所述弹簧的一部分。

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