CN1155860A - 快速松脱式卡头装置 - Google Patents

Abstract

一种快速松脱卡头装置(10)，包括一主体(12)，它具有一用于容纳一工具柄部(16)的内部孔眼(14)，而且此装置(10)可配接于一驱动主轴(46)。各支承件(C)可在主体(12)上形成的沿周向间隔开来的各通道(B)里面沿径向移动，以致每一支承件(C)的至少一部分伸进内部孔眼(14)。一围绕主体(12)和各支承件(C)设置的外部套筒(26)相对于主体(12)可以在一夹紧位置与一松脱位置之间转动。外部套筒(20)具有一内部直径表面(22)，带有间隔开来的各坡面式接合表面(D)，以便在外套筒(20)转至其夹紧位置时接合各支承件(C)并迫使它们径向向内以夹紧工具柄部(16)。工具柄部(16)通过把外部套筒(20)转至其松脱位置允许各支承件(C)径向向外移动而被松脱。

Description

快速松脱式卡头装置

本发明涉及一种快速松脱式卡头装置，用于把动力刀具或工具夹持于旋转机床，特别是一种与驱动主轴配用并包含快速松脱式径向和轴向锁定装置的快速松脱式卡头。

在本技术领域中，已知有各种各样的装置用在轻便固定式特形铣床、层板修边机、无浆砌墙切割机和机床上以便一般地把动力工具或刀具固紧或夹持于机床主轴。例如，在本技术领域中已知有各种各样的夹头式工具夹持装置和快速松脱式接合器。例如，授予Wozar的美国专利NO.5,301,961就描述了这样一种卡头。同样，授予Martindell的美国专利NO，4,692,073描述了一种动力工具卡头装置，采用一围绕驱动主轴设置的由弹簧推压的套筒，把动力工具固紧于卡头装置。

任何用来把一个动力工具，比如一特形铣削刀头，夹持于一驱动主轴的套爪或卡头装置都必须把动力刀具相对于驱动主轴既沿轴向也沿径向锁定。换言之，动力刀具相对于驱动主轴不能转动，也相对于它不能沿轴向挪进挪出。为了精度考虑和安全起见，对于高速工具机来说，这种关切尤其重要。对于传统的系统，一种比较简单的用于把刀具在转动方面固定住的装置在于，在刀具的一端上形成一六角形和别的多边外廓，配装到制成在卡头装置之中的一对应的多边凹槽里面。在另一种解决办法中，套爪卡头采用一种用于沿轴向和在转动方面夹持刀具的可压紧套爪，套爪卡头的有用之处在于，它们不依赖刀具上的某一多边外形而夹持工具。因而，具有基本上圆形柄部的任何样式的刀具或工具均可由一套爪卡头装置予以夹持。不过，套爪卡头装置并不具有在许多应用场合下所希望的快速更换或快速松脱能力。例如，非常需要诸如特形铣或层板修边器这样的轻便工具采用快速松脱卡头装置，以便比较迅速和容易地更换刀具。不过，使用通常的快速松脱装置时，工具柄部必须是多边的，以配装在形成在快速更换卡头装置之中的相应孔眼里面。在本技术领域中，合乎需要的是，具有一种可以与任何形式的刀具一起使用的快速更换卡头，包括具有基本上圆形工具柄部的刀具，用于增大这种快速更换卡头装置的通用性。

因而，本发明的一项主要目的是，提供一种快速更换卡头装置，用于把一刀具或加工器具固紧于一机床的驱动主轴。

本发明的另一项目的是提供一种通用的快速更换卡头装置，能够夹持具有圆形工具柄部的刀具。

本发明的又一项目的是提供一种可靠作用(fast acting)的快速更换卡头装置，其中可以方便插进和取除一刀具而不必使一工具的多边外廓与装置中的一多边孔眼对齐。

本发明的其他一些目的和优点将在以下的说明中部分地予以阐述，而从说明中也部分地显而易见，或者可以通过实施本发明而予以了解。本发明的各项目的和优点可以借助于在所附各项权利要求所特别指出的各种手段和组合而实现和获得。

为了达到这些目的和符合本发明的各项目标，提供了一种快速更换卡头装置，具有一其上形成有一用于容纳工具柄部的内部孔眼的主体。此主体还包括一用于把主体装到一驱动主轴上面的机构。另外，此主体可以制成为驱动主轴的一个组成部分。此装置还包括多个沿周向间隔开来的形成在主体上的通道，每一通道形成有一通向内部孔眼的孔口。各支承件设置在各通道里面并可在各通道中径向移动，以致在卡头装置的夹紧状态每一支承件的至少一部分穿过各孔口伸进内部孔眼。一外部套筒围着主体和绕住各支承件同轴地予以设置。此套筒可以相对于主体转动并具有一内部直径表面，其上形成有各坡面式支承件接合表面。这些坡面式接合表面沿周向间隔开来以与各通道里面的各支承件的周向间隔相对应。外部套筒可在卡头装置的一个夹紧位置与一个松脱位置之间转动，其中外部套筒朝向夹紧位置的转动可导致各接合表面迫使各支承件径向向内以牢固地夹紧设置在内部孔眼之中的工具柄部。外部套筒朝向松脱位置的转动允许各支承件沿径向向外移动，借以松脱设置在内部孔眼之中的工具柄部。

在本发明的一项最佳实施例中，各支承件是纵向滚柱轴承，而沿周向间隔开来的各通道是形成在主体上的各相应的纵向槽道。最好是，各纵向槽道沿径向向内渐缩，以便把各滚柱轴承卡持在各槽道里面，同时仍然允许各滚柱轴承的至少一部分伸进内部孔眼。在另一项实施例中，各纵向槽道可以包括一径向唇板，设置得可以把各滚柱轴承卡持在槽道里面。

在又一项最佳实施例中，支承件接合表面最好是凸轮状表面。在外部套筒的松脱位置各凸轮状表面为各支承件限定一凹槽。

本发明还最好是包括一锁定装置，此装置相对于外部套筒和主体操作设置以可松脱地把外部套筒锁定在夹紧位置上。在一项最佳实施例中，此锁定装置是一圆球和凹坑装置。本发明的卡头装置可以通过各种装置配接于任何样式的工具的驱动主轴。例如，在一项最佳实施例中，主体具有一形成于其中的阴螺纹部分，用于以螺纹方式接合一驱动主轴。在另一项实施例中，主体可以与驱动主轴制成一体。

图1是本发明快速更换卡头装置的部件透视图；

图2是示于图1的卡头装置的剖面侧视图；

图3是示于图2的装置沿着所示直线剖取的剖面视图；

图4是本发明快速更换卡头装置的部件直列视图。

现在详细说明本发明各当前最佳实施例，其一或多项范例示于各附图之中。每一范例皆用于说明本发明，而不是作为本发明的限制。事实上，对于本技术领域中的熟练人员显然可见，可以对本发明作出各种各样的修改和变动而不偏离本发明的范畴和精神。比如，作为一项实施例的一部分而予以图示和说明的各项特征可以用于另一项实施例而产生又一项实施例。因而，企望的是，本发明包括那些处于所附各项权利要求及其对等表述的范围以内的修改和变动。在附图中，零部件的编号在整个说明中自始至终是一贯不变的，同样的零部件在每一图纸上具有同样的编号。

本发明的一项最佳实施例示于图1至4并画作卡头装置10。装置10包括一主体12，具有一在其中制成的一内部孔眼14。孔眼14的直径尺寸定得可容纳插入其中的工具柄部16。孔眼14不必制成得完全贯穿主体12，而是具有足以接纳工具柄部16的圆形轴向部分的长度。一密封圈52，或类似装置，也可以座放在主体12之中以协助保持刀具在孔眼14中对中。密封圈52还用以防止灰尘和污物进入孔眼14而有可能阻碍装置的操作。

在具体示于图2的一项最佳实施例中，主体12可以具有一前段24和一后段26。孔眼14制成于前段24之中。后段26可以与一驱动主轴46配接，如随后所述。

装置10还包括多条制成在主体12上面的沿周向间隔开来的通道B，如图4具体所示。每一通道形成一通向内部孔眼14的孔口18。在各图所示的一项最佳实施例中，各通道B是纵向槽道34。在另一未予图示的实施例中，各通道B可以是圆形或圆柱形通道，取决于所使用的支承件，如下面所述。

装置10还包括各支承件，一般地是C，设置在各通道B之中。在图示的一最佳实施例中，各支承件C是纵向滚柱轴承32。在另一实施例中，各支承件可以是，比如，滚珠轴承。各支承件C放置在各通道B里面并在各通道中沿径向可动，以致在卡头装置10的夹紧状态下至少每一支承件的一部分穿过孔口18伸进内部孔眼14，如图3具体所示。为此，通道B沿径向向内渐缩，或者可以包括一示于图3的径向唇板36，以在工具柄部16一旦从装置上卸掉时把支承件C卡持在通道B里面。

装置10还包括一外部套筒20，围着主体12和绕住各支承件C同轴地予以设置。最好是，外部套筒20围着主体12的前段24予以设置，如图1和2具体所示。外部套筒20可以相对于主体12在至少一个夹紧位置与一个松脱位置之间转动，这在以下要比较全面地予以说明。外部套筒20具有一内部直径表面22，其上制成各坡面式支承件接合表面，一般地是D。各坡面式表面D沿周向间隔开来以基本上匹配各孔口B和各支承件C的周向间隔。在本发明的一项最佳实施例中，坡面式表面D是凸轮状表面40，如图3具体所示。坡面式表面D，或凸轮表面40，一般在纵向上延伸的长度至少与支承件C一样。应当理解，各坡面式表面D可以沿任一周向制成。

最好是，外部套筒20也包括一制成在其外部周向表面上的增握表面38，以使操作者可以牢牢抓握住外部套筒并相对于主体转动套筒。在另一实施例中，外部套筒20可以涂敷一种握力增强材料，比如一种橡胶或塑料混合物。

装置10最好是还包括一锁定装置，一般地是E，以便在转动方面把外部套筒20锁定在至少其夹紧位置上。锁定装置E可以是任何样式的传统锁定装置。在图示实施例中，锁定装置E是一圆球42和凹坑44组合，如图2至4具体所示。球与坑装置可以沿着套筒段设置，如各图所示，或者设置在套筒与台肩53之间。

装置10还包括一安装装置，一般地是A，用于使装置10配接于一驱动主轴46。在一具体示于图1和2的最佳实施例中，装置A是一阴螺纹部分30，用于以螺纹接合驱动主轴46。应当理解，任何样式的传统配接装置均可在这方面予以采用。在具体示于图4的另一项最佳实施例中，主体12可以成形或制成为与驱动主轴46形成一体。例如，主体12可以实际上制作在驱动主轴46的端部上面。

装置10最好是还包括一卡环50或其他定位装置，以便保持外部套筒20固紧于主体12。此外，一密封圈48也设置在主体12的台肩53与外套筒20的后部端面之间。

在操作中，操作者把一工具柄部16插进装置10的内部孔眼14。转动外部套筒20至一可使各支承件C沿径向移动到各通道B里面的松脱位置。例如，在采用凸轮表面40的实施例中，可转动外部套筒20，以使凸轮表面40的带凹槽部分对置于支承件C。因而，支承件C可以自由地沿径向向外移动，从而可使工具柄部16被插进孔眼14。

一当工具柄部16被插进孔眼，操作工将握紧外部套筒20并转动套筒20至其夹紧位置。在图3的实施例中，将沿顺时针方向转动外部套筒20。这样，坡面式表面D或凸轮表面40将接合各支承件C并迫使各支承件C沿径向向内而接合并锁定工具柄部16。因而，应当理解，各支承件是沿周向间隔开来的，以便使工具柄部16在孔眼14里面对中。在最佳实施例的情况下，转动外部套筒20直至球和坑锁定装置相咬合，从而把套筒20锁定在其夹紧位置上。此装置也可在没有锁定装置的情况下使用，此时外部套筒20单独依靠摩擦力保持在其夹紧位置上。

各孔口B的带锥度外形，或者各径向唇板36，在套筒20被转动至其夹紧位置时，只允许各支承件C的一部分伸进内部孔眼14。因而，各支承件C伸进孔眼14的程度或部分确定了装置10的最小夹紧直径。装置10的最大夹紧直径基本上是由主体12的内径确定的。因而，应当理解，装置10能够夹紧具有不同直径的工具柄部，取决于各支承件C的径向移动。

为了松脱工具柄部16，操作者沿相反方向转动外部套筒20，例如，在图3中沿反时针方向，允许各支承件C沿径向向外移动而进入各坡面式表面40的凹槽部分。工具柄部16于是可轻易地从孔眼14中抽出。

本发明适合于任何样式的、其中一刀具必须以转动方式予以驱动的机床。此装置特别适合于一特形铣床(machine router)。不过，这绝不是对本发明的一种限制。事实上，对于在本技术领域中的熟练人员来说，显而易见的是，可以对本发明设备作出各种各样的修改和变更而不会偏离本发明的范畴和精神。因而，企望的是，本发明概括了本发明的这些修改和变动，倘若它们处于所附各项权利要求和其对等表述的范围之内。

Claims (14)

1、一种快速松脱卡头装置，包括：

一主体，具有一制成于其中的内部孔眼，用于容纳一工具柄部，所述主体还包括一用于把所述主体安装于一驱动主轴的装置；

多条形成于所述主体上沿周向间隔开来的通道，每一所述通道形成一通向所述内部孔眼的孔口；

设置在所述各通道之中的各支承件，所述各支承件可在所述各通道里面径向移动，以致每一所述支承件的至少一部分在所述卡头装置的一夹紧位置通过所述各孔口伸进所述内部孔眼；以及

一外部套筒，围着此主体并绕住所述各支承件同轴地予以设置，所述套筒相对于所述主体可以转动，所述外部套筒具有一内部直径表面，其上形成有各坡面式支承件接合表面，这些表面沿周向间隔开来以对应所述各通道之中的所述各支承件的周向间隔，所述外部套筒可以在所述卡头装置的一个夹紧位置与一个松脱位置之间转动，其中所述外部套筒朝向所述夹紧位置的转动可导致所述各接合表面迫使所述各支承件沿径向向内以牢固地夹紧设置在所述内部孔眼之中的工具柄部，而所述外部套筒朝向所述松脱位置的转动允许所述各支承件沿径向向外移动，从而松脱设置在所述内部孔眼之中的工具柄部。

2、如权利要求1所述的卡头装置，其中，所述主体包括一基本上圆筒形的前段，具有制成于其中的所述内部孔眼，以及一与所述前段沿轴向对中的后段，带有一阴螺纹部分，用于以螺纹方式接合于一驱动主轴。

3、如权利要求1所述的卡头装置，其中，所述各支承件是纵向滚柱轴承，而所述沿周向间隔开的各通道是形成在所述主体上的相应的各纵向槽道。

4、如权利要求3所述的卡头装置，其中，所述各纵向槽道沿径向向内渐缩。

5、如权利要求3所述的卡头装置，其中，所述各纵向槽道包括一径向唇板，以便把所述各滚柱轴承卡持在所述槽道之中。

6、如权利要求1所述的卡头装置，其中，所述外部套筒还包括一握力增强表面，制成在其外部周向表面的至少一部分上。

7、如权利要求1所述的卡头装置，其中，所述各支承件接合表面是凸轮状表面，所述凸轮状表面在所述外部套筒的松脱位置为所述各支承件限定一凹槽。

8、如权利要求1所述的卡头装置，还包括一锁定装置，相对于所述外部套筒和所述主体操作设置以可松脱地把所述外部套筒锁定在所述夹紧位置上。

9、如权利要求8所述的卡头装置，其中，所述锁定装置是一圆球和凹坑装置。

10、一种快速松脱卡头装置，包括：

一主体，具有一制成于其中的内部孔眼，用于容纳一工具柄部；

多条形成在所述主体上，沿周向间隔开来的纵向槽道，每一所述槽道形成一通向所述内部孔眼的孔口；

设置在所述各槽道之中的各纵向滚柱轴承，所述各滚柱轴承在各槽道之中可沿径向移动，以致每一所述滚柱轴承的至少一部分在所述卡头装置的夹紧位置通过所述各孔口伸进所述内部孔眼；

一外部套筒，围着所述主体并绕住所述纵向滚柱轴承同轴地设置，所述外部套筒相对于所述主体可以在一夹紧位置与一松脱位置之间转动，所述外部套筒具有一内部直径表面，各凸轮表面制成于其上并沿周向间隔开来以对应于所述各槽道里面的所述各纵向滚柱轴承的周向间隔，其中，所述外部套筒朝向所述夹紧位置的转动可导致所述各凸轮表面迫使所述各纵向滚柱轴承沿径向向内移动以牢固地夹紧设置在所述内部孔眼之中的工具柄部，而所述外部套筒朝向所述松脱位置的转动允许所述各纵向滚柱轴承径向向外移动，借以松脱设置在所述内部孔眼之中的工具柄部；以及

一可松脱的锁定机构，相对于所述外部套筒和所述主体操作设置以把所述外部套筒锁定在所述夹紧位置上。

11、如权利要求10所述的卡头装置，其中，所述装置成形于一驱动主轴的端部上。

12、如权利要求11所述的卡头装置，其中，所述主体与所述驱动主轴制成一体。

13、如权利要求10所述的卡头装置，其中，所述主体包括一配接机构，用于把所述主体配接于一驱动主轴。

14、如权利要求13所述的卡头装置，其中，所述配接机构包括一制成在所述主体之中的带螺纹部分，用于以螺纹方式接合于一驱动主轴。

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