CN1123207A - 卡盘装置 - Google Patents

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Abstract

一种卡盘装置，其中通过转动套管(1)转动螺母部件(2)，使与后者螺纹啮合的卡爪(3)前进或后退，以使卡爪间形成的直径缩小或扩大并紧固或松开工具(4)。转动部件(7)面对螺母部件(2)。一组偶数的滚动部件(5)设置在转动部件(7)的凹槽中。滚动部件(5)在螺母部件(2)的预定表面和面对该表面的滚动部件容纳部分(6)之间与(2)和(6)两者相接触。该预定表面形成一个倾斜表面(2a)；滚动部件(5)通过转动部件(7)的转动沿倾斜表面(2a)滚动升高，从而推压螺母部件(2)向前。

Description

卡盘装置
本发明涉及一种将工具牢固地紧固就位用的卡盘装置。
USP5,215,317中已经提出了一种牢固地紧固工具用的惯用的卡盘装置(后面称作惯用实例)。
该惯用实例示于图1，图中当通过转动套管51来转动螺母部件54时，每个卡爪52被推向前，使得由几个卡爪52形成的直径变小，而卡爪52被引入与工具的接触。当螺母部件54不可转动时，套管51被继续转动，一个环部件55受到转动，从而在环部件55和螺母部件54之间位移一个相对位置。
如图2所示，在环部件55的前端面中(也即在螺母部件54的侧部上的一个端面中)形成四个环状的凹槽部分53。在每个凹槽部分53的底表面上形成一个倾斜的表面53a。在图3中最清楚地表示出，倾斜表面53a是倾斜地形成的。
因此，通过转动套管51和推进每个卡爪52以缩小卡爪52间形成的直径，卡爪52被引入与工具的接触，而螺母部件54保持不可转动。当套管51继续转动以转动环部件55时，每个与倾斜表面53a接触的球56受到转动并升至图3中的右侧，使得螺母部件54通过倾斜表面53a被推向前方，从而加速通过卡爪52紧固工具的过程。
由于仔细而持久的研究，本发明人已经发现惯用实例中下列缺点。
在惯用实例中，直到每个卡爪52被推进以缩小卡爪之间形成的直径并引入与工具接触之前，已经安置在定位器57中的每个球56的位置在倾斜表面53a中是不确定的。这是因为，由于凹槽部分53的倾斜表面53a的存在，在每个球56和安置在球56对面的螺母部件54之间有一个沿螺母部件轴向的间隙。特别是，在球56位于倾斜表面53a的最低位置或其邻近的情况下，该间隙很大(当然，球56位于最低位置时刻间隙最大)。由于该间隙的存在，球56保持在它可以在凹槽部分53内沿周边方向自由移动的状态。因此，存在一种球56并不固定于倾斜表面53a的任何位置的状态。球56的位置的不稳定会产生一个问题，在球56位于例如图3中X位置的情况下，球56的滚动上升量很小，因而达不到充分增大的紧固程度。
本发明的一个目的是提供一种可以克服上述缺点的卡盘装置。
根据本发明，提供了一种卡盘装置，其中通过转动套管1转动一个内部设置的螺母部件2，使得通过螺母部件2的转动与螺母部件2螺纹啮合的卡爪3前进/后退，以使其间形成的直径缩小/扩大并压紧地紧固/松开一个工具4，其特征在于：设置一个面对螺母部件2的转动部件7；在转动部件7中形成的凹槽部分7a中设置一组偶数数目的滚动部件5；滚动部件5设置在这样的状态下，即滚动部件5在螺母部件2的预定表面和面对该预定表面的滚动部件容纳部分6之间与螺母部件2和滚动部件容纳部分6相接触；该预定表面形成一个倾斜表面2a；滚动部件5通过转动部件7的转动沿倾斜表面2a滚动升高，从而推压螺母部件2向前。
根据本发明的另一方面，提供了一种卡盘装置，其中通过转动套管1转动一个内部设置的螺母部件2，使得通过螺母部件2的转动与螺母部件2螺纹啮合的卡爪3前进/后退，以使其间形成的直径缩小/扩大并压紧地紧固/松开一个工具4，其特征在于：设置一个面对螺母部件2的转动部件7；在转动部件7中形成的凹槽部分7a中设置一组偶数数目的滚动部件5；滚动部件5设置在这样的状态下，即滚动部件5在螺母部件2的预定表面和面对该预定表面的滚动部件容纳部分6之间与螺母部件2和滚动部件容纳部分6相接触；该预定表面形成一个倾斜表面2a；滚动部件5通过转动部件7的转动沿倾斜表面2a滚动升高，从而推压螺母部件2向前；当螺母部件2不能转动而转动部件7继续转动使得螺母部件2和转动部件7之间的相对位置开始互相位移时，转动部件7相对于螺母部件2的初始位置始终保持恒定。
卡盘装置的特征还在于，除了当螺母部件2不能转动而转动部件7继续转动使得螺母部件2和转动部件7之间的相对位置开始互相位移时转动部件7相对于螺母部件2的初始位置始终保持恒定的结构以外，螺母部件2和转动部件7沿彼此相反的转动方向受到弹簧的偏压，而制动部分9被设置成在倾斜表面2a的初始位置和终端位置制动滚动部件5。
卡盘装置的特征还在于包括一个弹簧偏压机构和制动部件9弹簧偏压机构用于沿彼此相反的转动方向偏压螺母部件2和转动部件7，该机构包括一个螺旋弹簧14，而制动部件9用于制动滚动部件5，该制动部件9包括突出部9′。
根据本发明的又一个方面，提供了一种卡盘装置，其中通过转动套管1转动一个内部设置的螺母部件2，使得通过螺母部件2的转动与螺母部件2螺纹啮合的卡爪3前进/后退，以使其间形成的直径缩小/扩大并压紧地紧固/松开一个工具4，其特征在于：设置一个面对螺母部件2的转动部件7；在转动部件7中形成的凹槽部分7a中设置一组偶数数目的滚动部件5；滚动部件5设置在这样的状态下，即滚动部件5在螺母部件2的预定表面和面对该预定表面的滚动部件容纳部分6之间与螺母部件2和滚动部件容纳部分6相接触；该预定表面形成一个倾斜表面2a；滚动部件5通过转动部件7的转动沿倾斜表面2a滚动升高，从而紧压螺母部件2向前；而凹槽部分15形成于倾斜表面2a的升高终端附近，用于制动其上的滚动部件5。
根据本发明的又一个方面，提供了一种卡盘装置，其中通过转动套管1转动一个内部设置的螺母部件2，使得通过螺母部件2的转动与螺母部件2螺纹啮合的卡爪3前进/后退，以使其间形成的直径缩小/扩大并压紧地紧固/松开一个工具4，其特征在于：设置一个面对螺母部件2的转动部件7；在转动部件7中形成的凹槽部分7a中设置一组偶数数目的滚动部件5；滚动部件5设置在这样的状态下，即滚动部件5在螺母部件2的预定表面和面对该预定表面的滚动部件容纳部分6之间与螺母部件2和滚动部件容纳部分6相接触；该预定表面形成一个倾斜表面2a；滚动部件5通过转动部件7的转动沿倾斜表面2a滚动升高，从而推压螺母部件2向前；当螺母部件2不能转动而转动部件7继续转动使得螺母部件2和转动部件7之间的相对位置开始互相位移时，转动部件7相对于螺母部件2的初始位置始终保持恒定；而凹槽部分15形成于倾斜表面2a的升高终端附近，用于制动其上的滚动部件5。
根据这方面的卡盘装置的特征还在于，除了当螺母部件2不能转动而转动部件7继续转动使得螺母中件2和转动部件7之间的相对位置开始互相位移时转动部件7相对于螺母部件2的初始位置始终保持恒定的结构以外，螺母部件2和转动部件7沿彼此相反的转动方向受到弹簧的偏压，而制动部分9被设置成在倾斜表面2a的初始位置和终端位置制动滚动部件5。
根据这方面的卡盘装置的特征还在于包括一个弹簧偏压机构和制动部件9，弹簧偏压机构用于沿彼此相反的转动方向偏压螺母部件2和转动部件7，该机构包括一个螺旋弹簧14，而制动部件9用于制动滚动部件5，该制动部件9包括突出部9′。
在卡爪3已经推进以缩小其间形成的直径并被引入与工具4的接触使得螺母部件2已经不能转动之后，当转动部件转动时，转动部件7和螺母部件2之间的相对位置发生位移，滚动部件5沿倾斜表面2a滚动地升高，而螺母部件2向前压紧，从而通过卡爪3越来越紧固工具4。
滚动部件5设置在转动部件7中形成的凹槽部分7a中。因此，滚动部件5它们本身是活动的(转动的)(见图10B)。因为这不是其中具有倾斜表面2a的部件(环部件55)是活动的(转动的)(见图10A)那种惯用实例，所以有可能通过转动地控制转动部件7来容易地将滚动部件5相对于倾斜表面2a的位置(特别是初始位置)调整到预定位置。
根据本发明的某些方面，因为凹槽部分15是在倾斜表面2a的升高终端附近形成的，所以当滚动部件5被安装和制动在凹槽部分15中时，滚动部件5受到一个来自倾斜表面2a的作用力。因此，防止了转动部件7由于振动之类原因而引起的松动。
下面简单说明附图，其中：
图1是表示一个惯用实例的局部截面图；
图2是表示惯用实例的环部件的侧面图；
图3是表示惯用实例的环部件的主要部件的局部前视图；
图4是表示根据第一实施例的一种卡盘装置的局部截面图；
图5是表示根据第一实施例的卡盘装置的放大前视图；
图6是表示根据第一实施例的一种转动部件的侧视图；
图7是表示根据第一实施例的一种螺母部件的透视图；
图8是表示根据第一实施例的卡盘装置的一个主要部件的截面图；
图9A至9D是根据第一实施例的卡盘装置的一系列操作图；
图10A和10B是根据惯用实例和本发明的转动部件的视图；
图11是表示根据第二实施例的与图7对应的一种螺母部件的透视图；
图12是表示根据第二实施例的与图8对应的卡盘装置的一个主要部件的截面图；
图13是表示根据第二实施例的一个凹槽部分的放大截面图。
图4至9D表示本发明的第一实施例，而图11至13表示本发明的第二实施例。现在参照附图说明本发明。
三个在其外周边上具有阳螺纹部分11的卡爪3被插入一个主体10。一个具有与阳螺纹部分11啮合的阴螺纹部分12的螺母部件2被装入主体10。一个套管1被装到主体10的外周缘上。如图7中所示，螺母部件2有一个后侧部分26和一个前侧部分2c。在后侧部分2b和前侧部分2c之间的边界法兰2d的后侧部分2b的表面上形成四个制动部分9(突出部9′)。在每两个相邻的制动部分9之间形成一个倾斜表面2a。
如图6中所示，一个环形转动部件7被安装在螺母部件2的后侧部分2b的一个部分上。转动部件7通过合适的机构(例如凸面/凹面安装啮合机构)固定在套管1上，使得两个部件可以一起转动。(顺便说，可以整体地形成转动部件7和套管1)。因此，当套管1转动时，螺母部件2也转动。
在转动部件7的内表面中以恒定间隔形成四个凹槽部分7a。一对圆柱形的滚柱被设置在凹槽部分7a中作为滚动部件5。一个滚动部件5与螺母部件2的倾斜表面2a接触，而另一个滚动部件与安装在主体10上用作滚动部件容纳部分6的一个环部件相接触。当然可以使滚动部件容纳部分6和主体10彼此整体地形成。
一个螺旋弹簧14围绕螺母部件2设置，其端部牢固地固定在螺母部件2中形成的一个洞孔中，而其远端牢固地固定在转动部件7中形成的一个洞孔中。
参照编号8表示当本装置用钻或类似物体时所用的一个阴螺纹洞孔。编号13表示一个夹紧套管。
现在说明这样构造的装置的操作。
当套管1转动时，转动部件7转动。当转动部件7转动时，通过螺旋弹簧14连接于其上的螺母部件2也转动。卡爪3被推进，以缩小其间形成的直径并被引入与工具4的接触。这种接触使得不可能转动螺母部件2。当套管1继续转动时，转动部件7克服螺旋弹簧14的力而转动，使得螺母部件2和转动部件7之间的相对位置的位移开始发生。因此，安装在转动部件7的每个凹槽部分7a中的滚动部件之一(图8中左侧的滚动部件)沿螺母部件2的倾斜表面2a滚动地升高(沿图8中向下方向)。这样，螺母部件2受压向前，使得工具4越来越被卡爪3紧固。两个滚动部件组成一对，显示最大的滚动摩擦效果，并尽可能减小滑动摩擦。因此有可能提供一种非常有效的设备。
在工具4的不断增强的紧固过程被松开的情况下，当套管1反向转动时，转动部件7也反向转动。转动部件由于螺旋弹簧14的弹力松开工具4的不断增强的紧固过程的作用而返回初始位置。
工具4的不断增强的紧固作用将参照图9A至9D详细说明。
图9A表示一个初始位置。当转动部件7从图9A中所示的状态转动时(即转动部件7的转动指转动部件7沿图9A中向下方向移动)，滚动部件沿倾斜表面2a滚动地升高而到达图9B中表示的位置，图9B表示工具4越来越紧固的状态。
当转动部件7从图9B中所示状态反向转动时(为了说明，不断增强的紧固作用的松开将参照图9B′说明)，滚动部件沿倾斜表面2a滚动地下降而到达图9C中所示状态。图9C中所示状态是不断增强的紧固过程已经松开的状态。
在上述实施例中，与球5b仅仅接触倾斜表面53a而间接地移动的惯用实例不同，滚动部件可靠地容纳在转动部件7的凹槽部分7a中，使得滚动部件本身是移动的，同时转动部件7和螺母部件2沿相反方向受螺旋弹簧14的弹力的弹簧偏压，而转动部件7的转动范围受突出部9′的限制。因此，在实施例中，即使倾斜表面2a产生间隙，每个滚动部件的初始位置(即相对于倾斜表面2a的位置)始终保持恒定。结果，在工具的不断增强的紧固作用期间，滚动部件的滚动升高量始终保持恒定。这样，不用担心如惯用实例中工具的不断增强的紧固过程中的偏差。
同样，在实施例中，因为突出部9′是在倾斜表面2a的两端形成的，在已经越来越紧固的工具4的不断增强的紧固过程被松开的情况下，突出部9′和滚动部件互相制动，使得螺母部件2被强制转动(即，因为螺母部件2被强制转动而滚动部件受突出部9′的制动，所以当时转动部件7在图9C中继续向上移动)，卡爪3可以平稳地退回以扩大其间形成的直径，即使卡爪3会咬住工具4。
同样，在卡爪3处于最大开放状态的情况下，也存在卡爪3的阳螺纹部分11和螺母部件2的阴螺纹部分12会互相撞击的担心。在这种情况下，根据实施例，该偏差可以克服。也就是，卡爪3的最大开放状态示于图9A。当套管1在这种状态下转动而转动部件7转动时(即，转动部件7在图9A中向下移动)，如果没有粘住，转动部件7和螺母部件2一起转动，而转动部件7在图9A中向下移动。但是，在这种情况下，如果存在粘住，螺母部件2不向下移动而仅仅转动部件7向下移动，通过图9B中所示状态达到图9D中所示状态。滚动部件被制动在突出部9′处，而螺母部件2被强制地转向图9D中的下方，从而避免粘住。
现在将说明本发明的第二实施例。
在第二实施例中，制动滚动部件5的凹槽部分15形成于螺母部件2的倾斜表面2a的升高终端的附近(见图11、12和13)。
在第二实施例中，当工具4的不断增强的紧固过程由于滚动部件的转动而完成时，因为滚动部件被安装和制动在倾斜表面2a的升高终端附近的凹槽部分15中，所以从倾斜表面2a来的作用力也外加在滚动部件上，从而防止由于振动之类原因引起的滚动部件7的松动。
其它结构与第一实施例的结构相同。
如上所述，根据本发明，可以提供一种在稳定地紧固工具方面性能优越的卡盘装置，因为滚动部件的初始位置由于上述结构而始终保持恒定。
本发明的各种细节可以改变而不偏离其精神实质和范围。此外，根据本发明的各个实施例的上述说明是仅为例示的目的而提供的，其目的并不是要限制由附录的权利要求书及其等价文字所述及的本发明。

Claims (8)

1.一种卡盘装置，其中通过转动套管(1)转动一个内部设置的螺母部件(2)，使得通过螺母部件(2)的转动与螺母部件(2)螺纹啮合的卡爪(3)前进/后退，以使其间形成的直径缩小/扩大并压紧地紧固/松开一个工具(4)，其特征在于：设置一个面对上述螺母部件(2)的转动部件(7)；在上述转动部件(7)中形成的凹槽部分(7a)中设置一组偶数数目的滚动部件(5)；上述滚动部件(5)设置在这样的状态下，即滚动部件(5)在螺母部件(2)的预定表面和面对该预定表面的滚动部件容纳部分(6)之间与螺母部件(2)和滚动部件容纳部分(6)相接触；该预定表面形成一个倾斜表面(2a)；滚动部件(5)通过上述转动部件(7)的转动沿倾斜表面(2a)滚动升高，从而推压上述螺母部件(2)向前。
2.一种卡盘装置，其中通过转动套管(1)转动一个内部设置的螺母部件(2)，使得通过螺母部件(2)的转动与螺母部件(2)螺纹啮合的卡爪(3)前进/后退，以使其间形成的直径缩小/扩大并压紧地紧固/松开一个工具(4)，其特征在于：设置一个面对上述螺母部件(2)的转动部件(7)；在上述转动部件(7)中形成的凹槽部分(7a)中设置一组偶数数目的滚动部件(5)；上述滚动部件(5)设置在这样的状态下，即滚动部件(5)在螺母部件(2)的预定表面和面对该预定表面的滚动部件容纳部分(6)之间与螺母部件(2)和滚动部件容纳部分(6)相接触；该预定表面形成一个倾斜表面(2a)；滚动部件(5)通过上述转动部件(7)的转动沿倾斜表面(2a)滚动升高，从而推压上述螺母部件(2)向前；当上述螺母中件(2)不能转动而上述转动部件(7)继续转动使得上述螺母部件(2)和上述转动部件(7)之间的相对位置开始互相位移时，上述转动部件(7)相对于上述螺母部件(2)的初始位置始终保持恒定。
3.根据权利要求2的卡盘装置，其特征还在于，除了当上述螺母部件(2)不能转动而上述转动部件(7)继续转动使得上述螺母部件(2)和上述转动部件(7)之间的相对位置开始互相位移时上述转动部件(7)相对于上述螺母部件(2)的初始位置始终保持恒定的结构以外，上述螺母部件(2)和上述转动部件(7)沿彼此相反的转动方向受到弹簧的偏压，而制动部件(9)被设置成在倾斜表面(2a)的初始位置和终端位置制动上述滚动部件(5)。
4.根据权利要求3的卡盘装置，其特征还在于，包括一个弹簧偏压机构和制动部件9，弹簧偏压机构用于沿彼此相反的转动方向偏压上述螺母部件(2)和上述转动部件(7)，该机构包括一个螺旋弹簧(14)，而制动部件(9)用于制动上述滚动部件(5)，该制动部件(9)包括突出部(9′)。
5.一种卡盘装置，其中通过转动套管(1)转动一个内部设置的螺母部件(2)，使得通过螺母部件(2)的转动与螺母部件(2)螺纹啮合的卡爪(3)前进/后退，以使其间形成的直径缩小/扩大并压紧地紧固/松开一个工具(4)，其特征在于：设置一个面对上述螺母部件(2)的转动部件(7)；在上述转动部件(7)中形成的凹槽部分(7a)中设置一组偶数数目的滚动部件(5)；上述滚动部件(5)设置在这样的状态下，即滚动部件(5)在螺母部件(2)的预定表面和面对该预定表面的滚动部件容纳部分(6)之间与螺母部件(2)和滚动部件容纳部分(6)相接触；该预定表面形成一个倾斜表面(2a)；滚动部件(5)通过上述转动部件(7)的转动沿倾斜表面(2a)滚动升高，从而推压上述螺母部件(2)向前；而凹槽部分(15)形成于倾斜表面(2a)的升高终端附近，用于制动其上的滚动部件(5)。
6.一种卡盘装置，其中通过转动套管(1)转动一个内部设置的螺母部件(2)，使得通过螺母部件(2)的转动与螺母部件(2)螺纹啮合的卡爪(3)前进/后退，以使其间形成的直径缩小/扩大并压紧地紧固/松开一个工具(4)，其特征在于：设置一个面对上述螺母部件(2)的转动部件(7)；在上述转动部件(7)中形成的凹槽部分(7a)中设置一组偶数数目的滚动部件(5)；上述滚动部件(5)设置在这样的状态下，即滚动部件(5)在螺母部件(2)的预定表面和面对该预定表面的滚动部件容纳部分(6)之间与螺母部件(2)和滚动部件容纳部分(6)相接触；该预定表面形成一个倾斜表面(2a)；滚动部件(5)通过上述转动部件(7)的转动沿倾斜表面(2a)滚动升高，从而推压上述螺母部件(2)向前；当上述螺母部件(2)不能转动而上述转动部件(7)继续转动使得螺母部件(2)和转动部件(7)之间的相对位置开始互相位移时，上述转动部件(7)相对于上述螺母部件(2)的初始位置始终保持恒定；而凹槽部分(15)形成于倾斜表面(2a)的升高终端附近，用于制动其上的滚动部件(5)。
7.根据权利要求6的卡盘装置，其特征还在于，除了当上述螺母部件(2)不能转动而上述转动部件(7)继续转动，使得上述螺母部件(2)和上述转动部件(7)之间的相对位置开始互相位移时，上述转动部件(7)相对于上述螺母部件(2)的初始位置始终保持恒定的结构以外，上述螺母部件(2)和上述转动部件(7)沿彼此相反的转动方向受到弹簧的偏压，而制动部分(9)被设置成在倾斜表面(2a)的初始位置和终端位置制动上述滚动部件(5)。
8.根据权利要求7的卡盘装置，其特征在于，包括一个弹簧偏压机构和制动部件(9)，弹簧偏压机构用于沿彼此相反的转动方向偏压上述螺母部件(2)和上述转动部件(7)，该机构包括一个螺旋弹簧(14)，而制动部件(9)用于制动上述滚动部件(5)，该制动部件(9)包括突出部(9′)。
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