CN108349018A - 具有锁定装置的卡盘 - Google Patents

Abstract

具有锁定装置的卡盘具有棘轮机构，该棘轮机构包括：固定至外壳(2)的具有非对称齿(5a)的齿环(5)；棘轮环(9)，被布置成使得其可以相对于基体(1)滑动但不旋转，并设置有提供棘轮互锁元件的突片(11)或齿(9a)；释放弹性元件，其在压缩状态下布置在棘轮环(9)和齿环(5)之间；锁定环(7)，其布置在邻近基体(1)外的棘轮环(9)并固定在锁定控制套筒(14)内；形成在锁定环(7)的凸轮槽(8)以及插入凸轮槽(8)中且插入形成在基体(1)中的孔(30)中的销(13)。锁定控制套筒(14)使锁定环(7)和棘轮环(5)在锁定位置和解锁位置之间移动。

Description

具有锁定装置的卡盘

技术领域

本发明涉及一种设有锁定装置的卡盘，所述锁定装置可由使用者手动操作以将卡盘的夹爪锁定在夹持位置，从而防止夹爪松脱而不管卡盘的旋转方向如何。

背景技术

已知的无键卡盘包括具有中心纵向轴线并连接成与驱动轴一起旋转的基体和联接在基体外部的外壳，使得它可以相对于基体同轴旋转但不轴向移动。外壳具有轴向开口，并且多个夹爪相对于外壳可移动地布置并且与轴向开口连通。推块通过螺纹联接件联接到基体并且还联接至外壳，使得它可以轴向滑动但不同轴旋转。推块与夹爪可操作地联接，使得推块相对于基体在拧紧方向上的旋转将夹爪朝向中心纵向轴线移动以夹持工具，并且推块相对于基体在相反的松动方向上的旋转将夹爪移离中心纵向轴线以释放工具。

然而，当这种类型的无键卡盘用于设备或具有可逆旋转方向的电动动力工具或手动工具时，如果设备、动力工具或手动工具在与松开夹爪的松开方向一致的反向旋转方向上被操作性地驱动，则存在的风险是夹爪将以不希望的方式松开。

为了防止这种风险，一些已知的无键卡盘包括锁定装置，锁定装置允许将夹爪锁定在夹持位置。例如，专利文献US8403339B2公开了一种上述类型的无键卡盘，其包括具有齿环、锁定环和棘轮环的锁定装置，齿环相对于基体固定并设置有多个具有锯齿形轮廓的非对称齿，锁定环联接在外壳的外部使得它可以相对于外壳旋转但不轴向移动，当锁定环与凸轮和弹性元件配合来相对于基体同轴旋转时，棘轮环相对于外壳以及相对于锁定环在轴向锁定和解锁位置之间轴向移动。棘轮环具有多个与齿环的非对称的齿相对并与之共轭的非对称棘轮齿。当棘轮环处于轴向锁定位置时，棘轮齿与齿环的齿联接，从而阻止基体和外壳之间在松开方向上的相对旋转，进而松开夹爪的夹持，但是通过借助于齿和弹性元件的非对称轮廓，允许在拧紧方向上相对旋转以拧紧夹爪的夹持，并且当棘轮环处于轴向释放位置时，棘轮齿被分离并且不接触齿环。

在所述专利文献US8403339B2中，弹性元件被布置成使得它将棘轮环永久推向轴向锁定位置，并且凸轮将棘轮环朝向轴向解锁位置移动，以抵抗弹性元件施加的力。

实用新型文献ES1072879U公开了一种卡盘，其包括将自紧机构与键机构组合的混合型装配机构。尽管如此，这种混合型卡盘不包括锁定机构。

发明内容

本发明提供一种具有锁定装置的卡盘，该锁定装置包括：具有中心纵向轴线并且可连接以与驱动轴一起旋转的基体；连接在基体外部的外壳，使得它可以相对于基体同轴地旋转但不轴向移动；多个夹爪，该多个夹爪相对于基体和外壳可移动地布置并且与外壳的轴向开口连通；以及装配机构，该装配机构将外壳的移动与夹爪的移动关联，使得外壳相对于基体在拧紧方向上的旋转使夹爪朝向中心纵向轴线移动，并且外壳相对于基体在相反的松开方向上的转动使夹爪移离中心纵向轴线。

本发明的卡盘进一步包括锁定装置，该锁定装置包括由锁定控制套筒操作的棘轮机构，该锁定控制套筒联接在基体外部，使得它可以与凸轮和弹性元件配合在角度锁定位置和释放位置之间旋转。当锁定控制套筒处于角度锁定位置时，棘轮机构阻止基体和外壳之间在松开夹爪夹持的松开方向上的相对旋转，但允许在拧紧夹爪夹持的拧紧方向上的相对旋转，并且当锁定控制套筒处于角度释放位置时，棘轮机构允许基体和外壳之间在两个方向上的相对旋转。

棘轮机构包括齿环、棘轮环和锁定环。齿环相对于外壳是固定的，并且具有多个非对称的齿，多个非对称的齿例如位于垂直于中心纵向轴线的平面中，或者位于与中心纵向轴线同轴的锥体中。棘轮环布置成面向齿环，使得其可相对于基体轴向滑动但不能同轴旋转。棘轮环具有环形体和倾斜着朝向齿环的非对称齿从环形体突出的一个或多个突片或齿。所述弹性元件是释放弹性元件，该释放弹性元件在压缩状态下布置在棘轮环与齿环之间，使得释放弹性元件永久地将棘轮环推离齿环。

在一个实施例中，棘轮环由诸如固体金属的固体材料制成，并且棘轮环的所述齿与齿环的非对称的齿互补。在这个实施例中，压紧弹性元件在压缩状态下设置在棘轮环和锁定环之间，以将棘轮环推到齿环上。

在另一个实施例中，棘轮环由金属片制成并且环形体具有限定作为互锁弹性突片的所述突片的切口，该互锁弹性突片倾斜着朝向齿环的非对称齿从环形体突出。每个互锁弹性突片具有提供棘轮爪的自由端。

无论棘轮环是固体材料还是金属片，锁定环都设置在基体的外部，并且在与齿环相对的一侧的棘轮环邻近的位置固定在锁定控制套筒的内部。当棘轮环由金属片制成时，锁定环具有与棘轮环接触的支撑表面。

所述凸轮包括形成在锁定环的壁中的凸轮槽和插入凸轮槽中并且插入垂直于中心纵向轴线的、形成在基体中的孔中的销。当锁定环与凸轮配合通过锁定控制套筒相对于基体同轴旋转时，凸轮槽确定锁定环在分别对应于锁定控制套筒的角度锁定位置和角度释放位置的轴向锁定位置与轴向释放位置之间的轴向运动。

当锁定环处在轴向锁定位置时，锁定环按压棘轮环的棘轮爪抵靠齿环，以抵抗由释放弹性元件施加的力，并且棘轮爪与齿环的非对称齿相联接，从而阻止基体与外壳在松开夹爪夹持的松开方向上的相对旋转，但借助于齿的非对称轮廓和互锁弹性突片的弹性或按压弹性元件的弹性在拧紧夹爪夹持的拧紧方向上相对旋转，其中按压弹性元件将棘轮环推向齿环。当锁定环处在轴向释放位置时，锁定环允许由释放弹性元件施加的力将棘轮爪从齿环分离，使得外壳可以相对于基体在两个方向上自由旋转。

优选地，销滑动配合地插入基体的孔内，锁定控制套筒以过盈配合的方式外压联接至锁定环上。因此，锁定控制套筒的内表面覆盖凸轮槽和保持销插入凸轮槽且插入基体的孔中。

在一个实施例中，释放弹性元件由围绕基体布置的螺旋弹簧形成，螺旋弹簧具有第一端和第二端，其中第一端支撑在位于互锁弹性突片和环形体的中心孔之间的棘轮环的支撑表面上，第二端支撑在形成于齿环与基体之间的外壳中的环形座中。

在另一个实施例中，释放弹性元件由形成于棘轮环的一个或多个弹性弹簧突片形成。这些弹性弹簧突片由形成于棘轮环的环形体的附加切口来限定，并弯曲使得弹性弹簧突片倾斜着朝向齿环从棘轮环突出。在无外部应力的情况下，每个弹性弹簧突片具有搁置在齿环的非对称齿上的圆形端部。圆形端部布置成相对于互锁弹性突片的棘轮爪距离棘轮环更大的轴向距离。因此，在互锁弹性突片的棘轮爪与齿环的非对称的齿啮合之前，弹性弹簧突片的圆形端部抵靠在齿环的非对称齿上，并且当棘轮环沿两个方向中的任何一个方向旋转时滑过齿环的非对称齿。

在金属片棘轮环的两个实施例中，棘轮环通过压制成形或通过激光切割弹簧钢板元件而获得。

在一个实施例中，本发明的带有锁定装置的卡盘的装配机构是一种无键型机构，称为自紧机构，其包括通过螺纹联接至基体并与夹爪可操作地联接的推块。通常，设置有这种类型的装配机构的卡盘倾向于在第一旋转方向上旋转时拧紧钻头，但是当它们沿相反的第二方向旋转时倾向于松开钻头，因此它们仅适于在第一旋转方向旋转时进行工作。通过结合本发明的锁定装置，使装配机构拧紧以夹持钻头的自紧卡盘和处于锁定位置的锁定装置能够牢固地保持钻头并施加沿两个方向旋转的扭矩，即右旋转、左旋转以及交替地右旋转和左旋转的往复旋转，并且锁定装置防止钻头相对于夹爪在右旋转和左旋转中滑动。

在另一实施例中，本发明的带有锁定装置的卡盘的装配机构是常规使用键的传统类型，其包括致动环，该致动环固定至外壳并且设置有与形成在夹爪中的螺纹齿联接的螺纹。然而，由于采用了本发明的锁定装置，因为锁定装置允许卡盘利用装配机构牢固地保持钻头并且在右旋转、左旋转以及交替地右旋转和左旋转的往复旋转时施加扭矩，所以省略键机构。而且，在本实施方式中，在通过在拧紧方向上旋转而对卡盘施加高扭矩的情况下，锁定装置允许通过用手松开卡盘来容易地移除钻头。

在又一个实施例中，本发明的具有锁定装置的卡盘的装配机构是一种混合型装配机构，例如在所述实用新型文献ES1072879U中描述的装配机构，其将自紧装配机构与键机构结合在一起。由于导致夹爪的轴向移动的推块和基体之间的联接是左旋螺纹联接，所以当保持卡盘的工具不再旋转并且钻机继续尝试向右旋转时，装配机构自紧。问题在于有时会出现过度的自紧，在没有键帮助的情况下不能用手松开。这个问题通过具有自紧和键机构的混合式卡盘来解决。此外，通过采用本发明的锁定装置，具有键的自紧卡盘能够牢固地保持钻头并通过在两个方向上旋转施加扭矩，即，右旋转、左旋转，以及交替地进行右手和左手的往复旋转。

需要指出的是，本发明的锁定装置和棘轮机构，无论棘轮环是固体材料还是金属片，都可以与无键自紧装配机构、具有键的传统型装配机构、传统型无键装配机构以及带键的自紧装配机构中的任意一个兼容。

附图说明

从以下参照附图给出的具有仅仅说明性和非限制性特征的实施例的描述中将更充分地理解前述和其他特征和优点，其中：

图1是根据本发明实施例的具有锁定装置的卡盘的局部剖视侧视图；

图2和3是图1卡盘的前后部分的分解透视图；

图4是包括形成图1-3的卡盘的一部分的凸轮槽的锁定环的侧视图；

图5是示出形成图1-3的卡盘的一部分的齿环的非对称齿廓的剖视图；

图6是形成图1-3的卡盘的一部分的棘轮环的透视图；

图7是根据图1-3所示实施例的变型，形成具有锁定装置的卡盘的一部分的棘轮环的透视图；

图8是根据本发明的另一实施例，具有锁定装置的卡盘的局部剖视侧视图；

图9是图8的卡盘的分解透视图；

图10是图8和9的卡盘的局部剖面透视图；

图11是根据本发明的另一实施例，具有锁定装置的卡盘的局部剖视侧视图；

图12是根据本发明的额外的实施例，具有锁定装置的卡盘的局部剖视侧视图；

图13是图12的卡盘的分解透视图；和

图14是形成图13的卡盘的一部分的棘轮环的透视图。

具体实施方式

首先参考图1-3，根据一实施例，本发明的具有锁定装置的卡盘包括基体1，基体1具有中心纵向轴线E并且能够连接至用于与其一起旋转的驱动轴(未示出)。驱动轴可以属于设备、电动工具或手动工具，并且它可以在两个方向上进行旋转。

外壳2联接在基体1的外部，使得它可以相对于基体1同轴旋转但不轴向移动。外壳2包括前装配套筒21和后套筒22，前装配套筒21和后套筒22通过螺纹联接件23、24固定地彼此连接。夹爪3位于前装配套筒21内，使得夹爪3能够相对于外壳2可移动并且与前装配套筒21的轴向开口相连通，其中夹爪3与导向件相联接，导向件形成在容纳于前装配套筒21中的导向体20中并且相对于外壳2固定。外壳2与设置在后套筒22和基体1之间的滚动元件25配合相对于基体1旋转。滚动元件25配置为主要地承受轴向负荷。

卡盘包括装配机构，该装配机构将外壳2的运动与夹爪3的运动相关联以将夹爪3安装至具有不同直径的钻头。在该实施例中，装配机构是无键自紧机构，无键自紧机构包括通过螺纹联接件31、32联接至基体1的推块4，并且无键自紧机构联接至外壳2，使得它可以轴向滑动但不同轴地旋转。更具体地说，推块4具有与形成在基体1中的内螺纹32联接的外螺纹31，使得推块4与基体1之间的相对旋转转换成推块4的轴向位移。

夹爪3联接的导向体20的导向件在朝向中心纵向轴线E会聚的方向上倾斜，并且推块4联接至能够操作它们的夹爪3，使得外壳2与推块4一起相对于基体1在拧紧方向上的旋转将夹爪3移出前装配套筒21并朝向中心纵向轴线E移动，并且外壳2与推块4一起相对于基体1在相反的松开方向上的旋转将夹爪3远离中心纵向轴线E移动至前装配套筒21中。前装配套筒21具有外表面，该外表面设置有便于其手动抓握的抓握凸起27。

优选地，基体1具有轴向通孔18，并且推块4具有与基体1的轴向通孔18对准并连通的轴向通孔19，其允许沿着具有夹爪3的卡盘的整个长度插入的夹持杆。

为了防止当驱动轴在提到的松开方向上使卡盘旋转时夹爪3松动，卡盘包括锁定装置，该锁定装置包括由锁定控制套筒14操作的棘轮机构，该锁定控制套筒14在与前装配套筒21相对的端部联接至基体1的外部。

棘轮机构包括形成在后套筒22的后端处的齿环5。该齿环具有多个径向地位于垂直于中心纵向轴线E的平面中的非对称齿5a。图5示出了齿5a的非对称轮廓，其中每个齿具有相对于平行于中心纵向轴线E的方向D形成第一角度A1的后表面(相对于相对拧紧的旋转方向)和相对于平行于中心纵向轴线E的方向D形成第二角度A2的前表面，第一角度A1大于第二角度A2。

棘轮机构进一步包括棘轮环9(在图6中单独示出)，例如，其通过压制成形或通过激光切割弹簧钢片元件而获得。棘轮环9具有带有中心孔15的平面环形体，从所述中心孔15的内边缘朝向中心纵向轴线E延伸的保持榫舌17以及限定三个互锁弹性片11的切口，该三个互锁弹性片11以等角度间隔分布在棘轮环9的周围。互锁弹性突片11弯曲成使得它们以远离平面环形体的方式倾斜地突出。每个互锁弹性突片11具有提供棘轮爪6的自由端。

基体1具有圆柱形部分，在该圆柱形部分的外表面上形成有平行于中心纵向轴线E的保持槽16(图2和3)。基体1的这个圆柱形部分以滑动方式穿过棘轮环9的中心孔15被插入，其中棘轮环9的保持榫舌17插入保持槽16中。因此，与基体1的保持槽16配合的保持榫舌17防止棘轮环9与基体1之间的相对旋转，但是允许棘轮环9相对于基体1轴向移动。

棘轮环9布置成邻近并面向齿环5，并且互锁弹性突片11朝向齿环5进行定向。释放弹性元件在压缩状态下布置在棘轮环9和齿环5之间。所述释放弹性元件由螺旋弹簧28形成，螺旋弹簧28具有第一端和第二端，其中第一端支撑在位于互锁弹性突片11和中心孔15之间的棘轮环9的平面环形体的支撑表面10中，第二端支撑在齿环5和基体1之间的环形座29中，其中环形座29形成于外壳2中。因此，螺旋弹簧28将棘轮环9永久地推向远离齿环5的方向。

锁定环7在与齿环5相对的一侧邻近棘轮环9的位置处布置在基体1的外侧。锁定环具有与棘轮环9接触的支撑表面7a。凸轮8形成于锁定环7的圆柱形侧壁中。

如图4最佳所示，锁定环7的凸轮8由在第一端8a和第二端8b之间的圆周方向上延伸的凸轮槽形成。凸轮槽的第一端8a在轴向上比第二端8b更靠近支撑表面7a。此外，凸轮槽具有第一中间点8c和第二中间点8d，其中第一中间点8c相对于第二端8b在圆周方向更靠近第一端8a，并且相对于第二端8b在轴向方向上更远离支撑表面7a，第二中间点8d相对于第一端8a在圆周方向上更靠近第二端8b，并且在轴向方向上第二中间点8d距支承表面7a的距离与第二端8b距支承表面7a的距离相同。凸轮槽在第一端8a和第一中间点8c之间限定相对于支撑表面7a的倾斜路径，并且在第二中间点8d和第二端8b之间限定平行于支撑表面7a的路径。

销13插入在构成锁定环7的凸轮8的凸轮槽中，并插入形成在基体1中的、垂直于中心纵向轴线E的孔30中。销13具有与凸轮槽的宽度共轭的直径，使得销13能够沿着凸轮8滑动。因此，当锁定环7相对于基体1在角度释放位置和角度锁定位置之间旋转时，凸轮8与销13配合确定锁定环7在轴向锁定位置和轴向释放位置之间的轴向运动，其中，角度释放位置由凸轮槽的第一端8a来限定，角度锁定位置由凸轮槽的第二端8b来限定。

因此，当锁定控制套筒14被置于角度和轴向锁定位置时，锁定环7按压棘轮爪6抵靠齿环5以抵抗螺旋弹簧28施加的力，并且这阻止基体1和外壳2之间在松开夹爪3夹持的松开方向上的相对旋转，但是允许通过互锁弹性突片11的弹性而在拧紧夹爪3夹持的拧紧方向上的相对旋转。当锁定控制套筒14被置于角度和轴向释放位置时，锁定环7允许螺旋弹簧28将棘轮爪6与齿环5分开，这允许基体1和外壳2之间在两个方向上的自由相对旋转。

螺旋弹簧28的压缩在角度锁定位置比在角度释放位置大。然而，为了从角度锁定位置转到角度释放位置，有必要克服由凸轮槽中的小斜坡从第二中间点8d到第一中间点8c对螺旋弹簧28的额外压缩，从而防止棘轮机构的无意的解锁。

上述锁定控制套筒14固定在锁定环7的外侧并具有覆盖凸轮8的凸轮槽的内表面，并且内表面保持销13插入凸轮槽和基体1的孔30中。锁定控制套筒14具有外表面，外表面设置有抓握凸起26，便于手动抓握以将锁定控制套筒14与锁定环7一起在角度和轴向释放位置以及角度和轴向锁定位置之间旋转，其中角度和轴向释放位置由凸轮槽的第一端8a界定，角度和轴向锁定位置由凸轮槽的第二端8b界定。

图7示出本发明卡盘的另一个实施例(未示出)的棘轮环9，该棘轮环9与上面的图1-6描述的实施例的不同之处仅在于，释放弹性元件由源于棘轮环9的弹性弹簧突片12形成而不是由螺旋弹簧28形成。

图7的棘轮环具有限定位于直径上相对位置的两个互锁弹性突片11的切口以及限定两个弹性弹簧突片12的附加切口，两个弹性弹簧突片12设置成插入在互锁弹性突片11之间的直径上相对位置中。互锁弹性突片11和弹性弹簧突片12都弯曲成使得它们以倾斜的方式向外并且朝向平面环形体的同一侧突出。每个互锁弹性突片11具有自由端，该自由端提供棘轮爪6，该棘轮爪6构造成用于在齿环5的非对称齿5a中互锁，并且每个弹性弹簧突片12具有圆形端部12a，该圆形端部12a被构造用于在齿环5的非对称齿5a停留和滑动。

弹性弹簧突片12的圆形端部12a布置成相对于互锁弹性突片11的棘轮爪6距离棘轮环9的平面环形体更大的轴向距离，使得当锁定控制套筒14放置在角度和轴向解锁位置时，锁定环7允许由弹性弹簧突片12施加的力将棘轮爪6与齿环5分开，并且当锁定控制套筒14放置于角度和轴向锁定位置时，锁定环7按压棘轮爪6抵靠在齿环5的非对称齿5a上，以抵抗由弹性弹簧突片12施加的力。

图8至图10示出本发明的具有锁定装置的卡盘的另一可替换的实施例，其包括基体1、外壳2、用于夹持钻头(未示出)的三个夹爪3、将外壳2的运动与夹爪3的运动相关联以将夹爪3装配至具有不同直径的钻头上的装配机构，以及锁定装置。

基体1具有中心纵向轴线E并且适合于用于连接至与其一起旋转的驱动轴。外壳2联接在基体1的外部，使得它可以相对于基体1同轴旋转但不轴向地移动。基体1具有轴向通孔18和三个导向孔44，三个导向孔44围绕中心纵向轴线E以规则间隔分布，并在朝向中心纵向轴线E的会聚方向倾斜。外壳2具有轴向开口。

三个夹爪3以可移动的方式容纳在三个导向孔44中，使得它们穿过外壳2的轴向开口。基体1在其中形成有与导向孔44具有交叉部46的圆周槽45，并且夹爪3在其中形成有螺纹齿43，其中螺纹齿43暴露在交叉部46中。

装配机构包括固定在外壳2内的致动环41。致动环41插入基体1的圆周槽45中，并且与圆周槽45的面对的相对表面滑动接触，从而允许致动环41和外壳2相对于基体1节点转动，并且防止致动环41和外壳2相对于基体1的轴向位移。仅出于方便构造和组装的目的，致动环41由两个半部41a、41b(图9)制成。

致动环41具有在交叉部46中与夹爪3的螺纹齿43啮合的螺纹42，使得外壳2与致动环41一起相对于基体1在拧紧方向上的旋转将夹爪3朝向中心纵向轴线E移动，并且外壳2与致动环41一起相对于基体1在相反的松开方向上的旋转将夹爪3远离中心纵向轴线E移动。

该锁定装置类似于上面的图1-3所描述的锁定装置，并且包括由联接在基体1的外部的锁定控制套筒14操作的棘轮机构，使得它可以与凸轮8和释放弹性元件配合在角度锁定位置和释放位置之间旋转。当锁定控制套筒14处于角度锁定位置时，棘轮机构阻止基体1和外壳2之间在松开夹爪3夹持的松开方向上的相对旋转，但允许在拧紧夹爪3夹持的拧紧方向上的相对旋转，并且当锁定控制套筒14处于角度释放位置时，棘轮机构允许基体1和外壳2之间在两个方向上的相对旋转。

棘轮机构包括齿环5、棘轮环9、锁定环7和释放弹性元件。齿环5具有多个非对称齿5a并相对于外壳2进行固定。

类似于图6中所示的棘轮环9由金属板制成并具有中心孔15和一个或多个互锁弹性突片11，所述弹性突片11提供面向齿环5的非对称齿5a的棘轮爪6。保持榫舌17从中心孔15的内边缘延伸，使得棘轮环9可以轴向滑动但不能相对于基体1同轴旋转，其中保持榫舌17插入至与存在于基体1的圆柱形部分中的中心纵向轴线E平行的保持槽16中。

锁定环7设置在基体1的外侧，并固定在邻近棘轮环9与齿环5相对的一侧的位置中的锁定控制套筒14内部。在该实施例中，释放弹性元件由螺旋弹簧28形成，该螺旋弹簧28在压缩的状态下布置棘轮环9和在基体1中形成的环形座47之间，使得螺旋弹簧28永久地将棘轮环9推向远离齿环5的方向。可替换地，释放弹性元件可以由如上面的图7所述的由棘轮环9得到的弹性弹簧突片12形成。

所提到的凸轮8包括形成于锁定环7的壁中的凸轮槽。销13插入在凸轮槽中，并插入在垂直于形成在基体1中的中心纵向轴线E的孔30中。凸轮8与上面的图8所描述的类似。当锁定环7与锁定控制套筒14一起相对于基体1旋转时，凸轮8确定锁定环7在对应于角度锁定位置的轴向锁定位置和对应于角度释放位置的轴向释放位置之间的轴向运动。

当锁定环7处于轴向锁定位置时，锁定环7按压棘轮爪6抵靠在齿环5上以抵抗由释放弹性元件施加的力，并且当锁定环7处于轴向释放位置时，锁定环7允许由释放弹性元件施加的力将棘轮爪6与齿环5分离。

锁定控制套筒14和外壳2具有各自的外表面，该外表面设置有便于手动抓握的抓握凸起26、27。

图11示出本发明的具有锁定装置的卡盘的另一个可替换的实施例，其将自紧装配机构与键机构组合在一起。

图11的混合卡盘包括基体1、外壳2、三个夹爪3、将外壳2的运动与夹爪3的运动相关联以将夹爪3装配至具有不同直径的钻头上的装配机构，以及锁定装置。

装配机构是类似于上面的图1-3所述的自紧机构，并且包括推块4，推块4通过螺纹联接件31、32联接在基体1内并且联接至外壳2，使得它可以轴向滑动但不能同轴旋转，使得推块4和基体1之间在一个方向上的相对旋转转换为推块4的轴向位移，从而将夹爪3朝中心纵向轴线E移动，以及推块4和基体1之间在相反的松开方向上的相对旋转将夹爪3远离中心纵向轴线E移动。

该锁定装置类似于上面的图1-3所描述的锁定装置，并且包括棘轮机构，其中棘轮机构由与凸轮8(在图4中最佳显示)和弹性释放元件相配合的锁定控制套筒14来操作。锁定控制套筒14联接在基体1的外部，使得它可以在角度锁定位置和角度释放位置之间旋转。锁定控制套筒14和外壳2具有各自的外表面，该外表面设置有便于手动抓握的抓握凸起26、27。

凸轮8包括形成在锁定环7中的凸轮槽和销13，其中销13插入凸轮槽中，且插入垂直于中心纵向轴线E的、形成在基体1中的孔30中。当锁定环7通过锁定控制套筒14相对于基体1同轴地旋转时，凸轮8确定锁定环7在轴向锁定位置和释放位置之间的轴向运动。

棘轮机构包括形成在后套筒22的后端处的齿环5以及设置有提供棘轮爪6(在图6中最佳示出)的互锁弹性突片11的棘轮环9。当棘轮环9被锁定环7推动至轴向锁定位置时，棘轮爪6与齿环5互锁。

释放弹性元件由螺旋弹簧28形成，螺旋弹簧28在压缩状态下布置在棘轮环9和形成于外壳2中的环形座29之间。可替换地，处于压缩状态的释放弹性元件可以由形成在棘轮环9(图7)中的弹性弹簧突片12形成，从而代替螺旋弹簧28。

此外，图11的具有锁定装置的混合卡盘制备为能够使用常规类型的辅助键50来拧紧和松开夹爪3，辅助键50包括终止于端部凸台51的杆53和与端部凸台51相邻且同轴的斜面小齿轮52。杆53具有横梁54或另一个突出元件，便于手动施加扭矩至与其连接的杆53。

在锁定控制套筒14的前边缘形成斜面冠轮33，在外壳2的后套筒22上形成径向键导向孔34。径向键导向孔34相对于斜面冠轮33定位，使得当辅助键50的端部凸台51插入至径向键导向孔34中时，辅助键50的斜面小齿轮52与斜面冠轮33啮合。在该位置中，辅助键50在拧紧方向上的旋转引起基体1相对于外壳2的旋转以将夹爪3移动到闭合位置，并且辅助键50在相反的释放方向的旋转引起基体1相对于外壳2的旋转以松开夹爪3并将它们移动到打开位置。

现在参考图12-14描述本发明的具有锁定装置的卡盘的另一实施例。图12-14所示的带有锁定装置的卡盘与上面的图1-7所述的实施例的不同之处仅在于，棘轮环9由固体材料，例如由固体金属制成，并且具有环形主体和多个齿9a，齿9a从环形体突出并面向齿环5的非对称齿5a。固体材料的棘轮环9的齿9a与齿环5的非对称齿5a互补。按压弹性元件48在压缩状态下布置在棘轮环9和锁定环7之间。

齿的非对称轮廓和按压弹性元件48的弹性允许棘轮环9从齿环5缩回，从而当锁定装置处于锁定位置并且外壳2相对于基体1在拧紧夹爪3夹持的拧紧方向上旋转时，使固体材料的棘轮环9的齿9a与齿环5的非对称齿5a分离。

在所示的示例中，按压弹性元件48是具有第一端和第二端的波形环弹簧，其中第一端支撑在锁定环7的支撑表面上，第二端支撑在棘轮环9上，并且释放弹性元件是具有第一端和第二端的螺旋弹簧28，其中第一端支撑在棘轮环9中，第二端支撑在形成于外壳2中的环形座29中。可替换地，按压弹性元件和释放弹性元件可以是任何其它类型，只要它们在尺寸上与卡盘部件配合并且具有足够的弹性系数。

本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (25)

1.一种具有锁定装置的卡盘，包括：

基体(1)，所述基体(1)具有中心纵向轴线(E)并能够连接以与驱动轴一起旋转；

外壳(2)，所述外壳(2)联接在基体(1)的外部，使得它可以相对于基体(1)同轴旋转但不轴向移动，所述外壳(2)具有轴向开口；

多个夹爪(3)，所述多个夹爪(3)相对于所述基体(1)和所述外壳(2)可移动地布置，并且与所述轴向开口连通；

装配机构，所述装配机构将外壳(2)的运动与夹爪(3)的运动相关联，使得外壳(2)相对于基体(1)在拧紧方向上的旋转使夹爪(3)朝向所述中心纵向轴线(E)移动并且外壳(2)相对于基体(1)在相反的松开方向上的旋转使夹爪(3)移离中心纵向轴线(E)；和

锁定装置，所述锁定装置包括由锁定控制套筒(14)操作的棘轮机构，所述锁定控制套筒联接在所述基体(1)的外部，使得其能够与凸轮(8)和弹性元件配合地在角度锁定位置和角度释放位置之间旋转，当所述锁定控制套筒(14)处于所述角度锁定位置时，所述棘轮机构阻止基体(1)和外壳(2)之间在松开夹爪(3)夹持的松开方向上的相对旋转，但允许在拧紧夹爪(3)夹持的拧紧方向上的相对旋转，并且当锁定控制套筒(14)处于角度释放位置时，其允许基体(1)和外壳(2)在两个方向上的相对旋转，

其特征在于，所述棘轮机构包括：

齿环(5)，所述齿环(5)相对于外壳(2)固定，所述齿环(5)具有多个非对称齿(5a)；

棘轮环(9)，棘轮环(9)面向齿环(5)并且布置成使得棘轮环(9)能够相对于基体(1)轴向滑动但不能同轴地旋转，所述棘轮环(9)包括环形体以及一个或多个突片(11)或齿(9a)，其中一个或多个突片(11)或齿(9a)从环形体朝向齿环(5)的非对称齿(5a)突出，所述弹性元件是在压缩状态下布置在所述棘轮环(9)和齿环(5)之间的释放弹性元件；

锁定环(7)，所述锁定环(7)布置在基体(1)的外侧，并固定在锁定控制套筒(14)内的靠近棘轮环(9)与齿环(5)相对的一侧的位置；

所述凸轮(8)，所述凸轮(8)包括凸轮槽和销(13)，所述凸轮槽形成在所述锁定环(7)的壁中，所述销(13)插入所述凸轮槽中且插入垂直于中心纵向轴线(E)的、形成在基体(1)中的孔(30)中，当锁定环(7)通过锁定控制套筒(14)相对于基体(1)同轴地旋转时，凸轮(8)确定锁定环(7)分别在对应于角度锁定位置和角度释放位置的轴向锁定位置和轴向释放位置之间的轴向运动；

其中当所述锁定环(7)处于所述轴向锁定位置时，锁定环(7)按压棘轮爪(6)抵靠齿环(5)以抵抗所述释放弹性元件施加的力，并且当所述锁定环(7)处于所述轴向释放位置时，其允许由释放弹性元件施加的所述力将棘轮爪(6)与齿环(5)分开。

2.根据权利要求1所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述棘轮环(9)由固体材料制成，棘轮环(9)的所述齿(9a)与齿环(5)的非对称齿(5a)互补，并且按压弹性元件(48)在压缩状态下布置在棘轮环(9)和锁定环(7)之间。

3.根据权利要求1所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述棘轮环(9)由金属片制成，并且所述环形体具有限定作为互锁弹性突片(11)的所述突片(11)的切口，互锁弹性突片(11)倾斜着朝向齿环(5)的齿(5a)从环形体突出，并具有提供棘轮爪(6)的自由端。

4.根据权利要求1、2或3所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述装配机构包括通过螺纹联接件(31、32)联接至基体(1)并联接至外壳(2)的推块(4)，使得其能够轴向滑动但不同轴旋转，所述推块(4)与所述夹爪(3)可操作地联接，使得所述推块(4)相对于基体(1)在拧紧方向上的旋转使夹爪(3)朝着所述中心纵向轴线(E)移动并且推块(4)相对于基体(1)在相反的松开方向上的旋转使夹爪(3)移离中心纵向轴线(E)。

5.根据权利要求1、2或3所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述装配机构包括固定在外壳(2)内的致动环(41)，所述致动环(41)具有联接至形成于夹爪(3)中的螺纹齿(43)的螺纹(42)，使得致动环(41)相对于基体(1)在拧紧方向上的旋转使夹爪(3)朝向所述中心纵向轴线(E)移动并且致动环(41)相对于基体(1)在相反的松开方向上的旋转使夹爪(3)移离中心纵向轴线(E)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述锁定控制套筒(14)具有覆盖凸轮槽的内表面，并且内表面保持插入所述凸轮槽中和基体(1)的所述孔(30)中的所述销(13)。

7.根据权利要求1、2或4中任一项所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述释放弹性元件由螺旋弹簧(28)形成，所述螺旋弹簧(28)具有支撑在棘轮环(9)中的第一端和支撑在形成在外壳(2)中的环形座(29)的第二端。

8.根据权利要求1、2或5中任一项所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述释放弹性元件由螺旋弹簧(28)形成，所述螺旋弹簧(28)具有支撑在棘轮环(9)中的第一端和支撑在形成在基体(1)中的环形座(47)的第二端。

9.根据权利要求1、3、4或5中任一项所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述释放弹性元件由一个或多个弹性弹簧突片(12)形成并倾斜着朝向齿环(5)从棘轮环(9)突出，其中一个或多个弹性弹簧突片(12)由形成在棘轮环(9)中的附加切口限定，每个弹性弹簧突片(12)具有搁置在齿环(5)的非对称齿(5a)上的圆形端部(12a)，所述圆形端部(12a)被设置成相对于互锁弹性突片(11)的棘轮爪(6)距离棘轮环(9)的轴向距离更大。

10.根据权利要求1、3、4或5中任一项所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述棘轮环(9)通过压制成形或激光切割弹簧钢板元件获得。

11.根据前述权利要求中任一项所述的具有锁定装置的卡盘，其中，所述基体(1)具有穿过所述棘轮环(9)的中心孔(15)插入的圆柱形部分，所述基体(1)的圆柱形部分具有外表面，在该外表面中形成有平行于中心纵向轴线(E)的至少一个保持槽(16)，棘轮环(9)具有至少一个保持榫舌(17)，所述保持榫舌(17)从所述棘轮环(9)的所述中心孔(15)的内边缘朝向中心纵向轴线(E)延伸，并且所述保持榫舌(17)插入到基体(1)的所述保持槽(16)中，从而防止所述棘轮环(9)和基体(1)之间的相对旋转。

12.根据前述权利要求中任一项所述的具有锁定装置的卡盘，其中包括在凸轮(8)中的凸轮槽在第一端(8a)和第二端(8b)之间的圆周方向上延伸，所述第一端(8a)相对于所述第二端(8b)在轴向方向上更靠近与所述棘轮环(9)相邻的所述锁定环(7)的支撑表面(7a)。

13.根据权利要求12所述的具有锁定装置的卡盘，其中，包括在凸轮(8)中的凸轮槽进一步具有第一中间点8c和第二中间点(8d)，其中第一中间点8c相对于第二端(8b)在所述圆周方向更靠近第一端(8a)，并且相对于第二端(8b)在所述轴向方向上更远离所述支撑表面(7a)，第二中间点8d相对于第一端(8a)在圆周方向上更靠近第二端(8b)，并且在轴向方向上第二中间点(8d)距支承表面(7a)的距离与第二端(8b)距支承表面(7a)的距离相同。

14.根据权利要求1或4所述的具有锁定装置的卡盘，其中基体(1)具有轴向通孔(18)，以及所述推块(4)具有与基体(1)的所述轴向通孔(18)对齐且连通的轴向通孔(19)。

15.根据权利要求4所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述外壳(2)包括容纳有夹爪(3)的前装配套筒(21)和具有后端的后套筒(22)，在所述后端中形成齿环(5)的非对称齿(5a)，所述前装配套筒(21)和所述后套筒(22)通过螺纹连接件(23、24)彼此固定连接。

16.根据权利要求15所述的具有锁定装置的卡盘，其中，所述夹爪(3)联接至导向件，所述导向件形成在容纳于前装配套筒(21)中的导向体(20)中且相对于外壳(2)固定。

17.根据权利要求15所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述外壳(2)与滚动元件(25)配合相对于所述基体(1)旋转，其中滚动元件(25)布置在所述后套筒(22)和所述基体(1)之间以承受轴向负荷。

18.根据权利要求4所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述推块(4)具有联接至形成在基体(1)中的内螺纹(32)的外螺纹(31)。

19.根据权利要求1、2、3或5所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述基体(1)具有轴向通孔(18)。

20.根据权利要求5所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述夹爪(3)容纳在形成于所述基体(1)中的导向孔(44)中，所述导向孔(44)在会聚方向上朝中心纵向轴线(E)倾斜。

21.根据权利要求20所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述致动环(41)插入形成于所述基体(1)中的圆周槽(45)中，在圆周槽(45)中存在与导向孔(44)连通的开口(46)。

22.根据权利要求1、4或5所述的具有锁定装置的卡盘，其中所述锁定控制套筒(14)的外表面设置有便于手动抓握的抓握凸起(26)。

23.根据权利要求15所述的具有锁定装置的卡盘，其中，所述前装配套筒(21)的外表面设置有便于手动抓握的抓握凸起(27)。

24.根据权利要求5所述的具有锁定装置的卡盘，其中，所述外壳(2)的外表面设置有便于手动抓握的抓握凸起(27)。

25.根据权利要求15所述的具有锁定装置的卡盘，其中，所述锁定控制套筒(14)具有斜面冠轮(33)，并且所述外壳(2)的后套筒(22)具有径向键导向孔(34)，其中，所述径向键导向孔(34)被构造和布置成接收辅助键(50)的端部凸台(51)，并且所述斜面冠轮(33)被构造和布置成，当所述辅助键(50)的端部凸台(51)插入所述径向键导向孔(34)中时，与辅助键(50)的斜面小齿轮(52)啮合。