CN1250703A - 夹头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及设有防松机构的夹头装置,其中,借助设置在一个本体上的旋转螺母的转动,与旋转螺母靠螺纹啮合的爪前、后移动以闭合和打开,工具被爪夹紧。面对旋转螺母的后表面设有一个接纳部分,在接纳部分和旋转螺母之间设有滚动件,旋转螺母的后表面和/或接纳部分的前表面形成向外扩张的斜面,以及当工具被爪夹紧,沿推力方向的紧固反作用力作用在滚动件上时滚动件向外移动而接触的表面形成运动抑制表面,以便抑制所接触的滚动件的运动。

Description

夹头装置
现有多种动力转动工具，例如电动钻床、电池钻、风钻、振动钻、电力驱动器等。
电动钻床和电池钻用于进行铁板等的钻孔工作和木材的钻孔工作。另外，风钻和振动钻用于进行对石材等的钻孔同时通过内装的振动发生机构等对石材等实施振动。电力驱动器用于借助内装夹头对板材等进行螺钉的拧紧工作。
本发明涉及用于卡紧工具(例如钻头及改锥头)的夹头装置，用于安装工具，使工具进行上述各种工作。
一种夹头装置具有只靠手工操作而不用任何工具来卡紧工具的结构，在这种夹头装置中，为了用小转矩(手工转动得到的转矩)产生大的卡紧力，以及为了即使在旋转螺母上旋加推力方向上的紧固反作用力也能保持与爪啮合的旋转螺母的顺利转动，在旋转螺母的后表面和从夹头本体延伸的凸缘之间设有滚珠(钢滚珠)。
在这种具有只靠手动操作而不靠任何工具卡紧工具的结构的夹头装置中，由于为上述原因设有滚珠，因而旋转螺母可顺利转动，但是，这就意味着拧紧的旋转螺母也易于松开。
因此，至今已有人提出一种夹头装置，其结构中设有防止旋转螺母松开的装置，具体来说，当使用装有振动产生机构的电动转动工具、装有冲击产生机构的电动转动工具或装有离合机构的电动转动机构进行工作时，用于防止工具夹紧的夹头装置可防止由于振动等而松开。
例如，在美国专利第5,145,194号(下文中称现有技术实例)中，在滚珠的滚动表面本身上设有凹部，当凹部中存在的滚珠在转动中与凹部脱开时(圆周运动同时绕自身轴线转动)，给予一个阻力，借助该阻力显示防松作用。
但是，在现有技术中，在滚动表面上形成凹部，当在推力方向上向滚珠施加紧固反作用力时，滚珠不被顺利转动。这就是说，只用手动操作而不用任何工具，夹头装置不可能获得大的工具夹紧力而变得失效(为了防止松开，同时牺牲维持大的工具夹紧力，这与原来的目的是完全相违背的)。在凹部和围绕凹部的平面之间的边界，即，在脊部上存在滚珠的情形中，在推力方向上施加紧固反作用力而不会有任何变化，因而大的表面压力作用在脊线上，产生脊线变形。由于反复使用，这会损坏凹部的脊线，导致防松作用的变劣。
为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种夹头装置，该夹头装置可以防止工具夹紧的松开，同时显示出大的工具夹紧力。
一种夹头装置，其中爪与旋转螺母靠螺纹啮合，借助设置在一个本体上旋转螺母的转动，爪向后和向前移动以便打开和闭合，从而使工具被爪夹紧，其特征在于：面对旋转螺母的后表面设有一个接纳部分，在接纳部分和旋转螺母之间设有滚动件，旋转螺母的后表面和/或接纳部分的前表面形成向外扩张的斜面，以及当工具被爪夹紧，沿推力方向的紧固反作用力作用在滚动件上时滚动件向外移动而接触的表面形成运动抑制表面，以便抑制所接触的滚动件的运动
按照本发明的第二方面，一种夹头装置，其中，设置在一个本体上的旋转套筒被转动，与一旋转螺母靠螺纹啮合的爪借助与旋转套筒一起转动的旋转螺母的转动而向后和向前移动，从而打开和闭合，其特征在于：面对旋转螺母的后表面设有一个接纳部分，在接纳部分和旋转螺母之间设有滚动件，旋转螺母的后表面和/或接纳部分的前表面形成向外扩张的斜面，以及当工具被爪夹紧，沿推力方向的紧固反作用力作用在滚动件上时滚动件向外移动而接触的表面形成运动抑制表面，以便抑制所接触的滚动件的运动。
按照本发明的第一或第二方面的夹头装置，由于滚动件的接触而扭曲的表面用作运动抑制表面。
按照本发明的第一或第二方面的夹头装置，凹部和波纹部分中的至少一种用作运动抑制表面。
按照本发明的第一或第二方面的夹头装置，在旋转螺母的推力方向上延伸的多条凹槽和波纹中的一种用作运动抑制表面。
按照第一至第五方面中任一方面的夹头装置，具有弹性的接纳部分用作接纳部分。
按照第一至第六方面中任一方面的夹头装置，钢滚珠、陶瓷滚珠和塑料滚珠中的至少一种用作滚动件。
按照本发明的第八方面，一种夹头装置，其中，与一个旋转螺母靠螺纹啮合的爪借助在一个本体上设置的旋转螺母的转动而向后和向前移动，从而打开和闭合，工具被爪夹紧，其特征在于：当工具被爪夹紧，沿推力方向的紧固反作用力作用在滚动件上时，滚动件从滚动表面向外移动，与在不同于滚动表面的位置上形成的用于抑制滚动件运动的运动抑制表面接触，而当沿推力方向的紧固反作用力从上述状态被消除时，滚动件返回其原来位置。
按照第八方面的夹头装置，当沿推力方向的紧固反作用力通过使用斜面而作用在滚动件上时，使滚动件与运动抑制表面接触。
当爪与工具接触，爪的运动被停止，沿推力方向的紧固反作用力作用在滚动件上时，由于螺纹升角，旋转螺母从夹头向后微动一个间隙量。此时，由于旋转螺母的后表面和/或接纳部分的前表面形成向外扩张的斜面，滚动件被紧固反作力的径向分力向外压迫，使滚动件与运动抑制表面接触。因此，滚动件的运动(轨道转动)被限制。因此，旋转螺母的转动被抑制，产生防松效果。顺便讲到，当旋转螺母沿使其松开的方向逆向转动时，对于滚动件的压紧力被松释。
如果被滚动件的接触而扭曲的弹性表面用作运动抑制表面，那么，滚动件的运动因变形而受到抑制。另外，如果凹部或波纹部分用作运动抑制表面，或凹槽在旋转螺母的推力方向上延伸，那么，滚动件的运动被凹部、波纹部分或凹槽抑制。
由于本发明的上述结构，本发明的夹头装置在实际使用中性能优异，能够防止工具夹紧的松开，同时保持对工具的大的夹紧力。
附图简要说明如下：
图1是本发明第一实施例的一部分的剖视图；
图2的剖视图用于说明按照第一实施例的滚珠的运动；
图3的剖视图用于说明按照第一实施例的滚珠的运动；
图4是本发明第一实施例的主要部分的横剖图；
图5的剖视图用于说明按照本发明第二实施例的滚珠的运动；
图6的剖视图用于说明按照第二实施例的滚珠的运动；
图7是第二实施例的主要部分的横剖图。
图1至4表示本发明的第一实施例，图5至7表示本发明的第二实施例。现在描述本发明。
下面详述第一实施例。
三个爪4在其内周面上具有工具夹紧部分，这三个爪通过本体1中设置的斜孔从本体1的末端伸出并倾斜于本体1的轴线。在三个爪4的外侧面上形成阳螺纹部分4a。具有阴螺纹部分3b的旋转螺母3围绕爪4装配，与阳螺纹部分4a啮合。
合成树脂制成的(也可以是金属材料制成的)旋转套筒2围绕本体1装配。金属环形件8设置在旋转套筒2内。作为凹部7的多个小孔在环形件8内以预定间距呈环形布置。顺便提到，环形件8可以同旋转套筒2整体形成，也可以同旋转螺母3整体形成。另外，也可以彼此整体地形成环形件8、旋转套筒2和旋转螺母3。环形件8也可以同本体1的凸缘部分1a整体形成。
旋转螺母3的后表面3a形成一个外圆锥面。在本体1的凸缘部分1a的面对旋转螺母3的位置上形成一个接纳部分5。作为滚动件6的多个滚珠(钢滚珠、陶瓷滚珠、塑料滚珠)设置在旋转螺母3的后表面3a和接纳部分5的前表面5a之间，顺便讲到，接纳部分5可以延伸本体1的凸缘部分1a而形成。圆锥形斜面也可以不设置在旋转螺母3的后表面3a上，而是设置在接纳部分5的前表面5a上。或者，在接纳部分5的前表面5a和旋转螺母3的后表面3a上可以都设置圆锥形表面。
接纳部分5是由弹性材料制成的，因而当爪4夹紧工具，紧固反作用力在推力方向上作用于其上时，滚珠向前移动。标号9代表使接纳部分可以挠曲的间隙。
标号10代表夹紧套筒，它在防转状态下设置在本体1上。顺便讲到，可以采用一种结构，其中，旋转套筒2向后延伸，随夹紧套筒10动作。在这种情形中使用下文将讲到的电力旋转工具，其中，主轴是锁紧的。标号11代表旋转套筒2的止动器。
图1所示的电力转动工具12中，在不工作时主轴保持在自由状态。当然，本发明也可应用于在不工作时主轴锁紧的电力转动工具或旋转主轴停止时实施突然制动的电力转动工具。
由于第一实施例具有上面描述的结构，工具插在三个爪4之间，为了转动旋转螺母3，一只手握紧夹紧套筒10，另一只手握住并转动旋转套筒2(在上述主轴锁紧的电力转动工具中，不必握紧夹紧套筒10)，爪4前移闭合以夹紧工具。
此时，按照工具的紧固，沿推力方向的紧固反作用力作用在旋转螺母3上。旋转螺母3由于螺纹部分4a和3a的升角而向后微动一个螺纹部分4a和3a的间隙量。沿推力方向的紧固反作用力的径向分力作用在滚珠上，滚珠由于旋转螺母3的转动，在绕其自身轴线转动时作圆周运动。从图2所示位置至图3所示位置，滚珠接合在环形件8的小孔中。工人借助声音及其感觉可以容易地知道滚珠是否接合在这些小孔中，这是因为当工人转动旋转套筒2时滚珠进入或脱出那些小孔。
当动力转动驱动器在这种状态下工作，预定的工作由工具进行时，即使振动和冲击从工具传出，由于滚珠接合在小孔中，当从小孔脱出时会产生小孔边缘引起的阻力。相应于这种阻力，滚珠的轨道转动受到抑制。因此，可以防止旋转套筒2和旋转螺母3的松开。顺便讲到，当旋转螺母沿松开方向被转动时，径向分力(压紧力)被消除。
在第一实施例中，由于在作为滚珠滚动表面的接纳部分5的前表面5a或旋转螺母3的后表面3a上不设置凹部或类似装置，因而旋转套筒2可以顺利地转动。可以得到大的工具紧固力。可以保持良好的紧固力，即，旋转套筒2保持顺利转动，而这是具有只靠手动操作不用任何工具夹紧工具的结构的夹头装置所必须的。
另外，在第一实施例的情形中，由于用于使滚珠与小孔接合的压紧力不是沿推力方向的整个紧固反作用力，而是紧固反作用力的一部分，即，径向分力，因而压紧力相应较弱。即使滚珠位于小孔的脊线位置，也无需担心脊线受到损坏。
另外，在第一实施例中，通过适当选择旋转螺母3后表面3a的倾角可以改变对滚珠小孔的压力，因而能够方便地获得该项用途的压紧力。
另外，由于接纳部分5具有弹性，因而已经配合在小孔中的滚珠靠弹力保持在该状态下，因此，可以获得良好的防松作用。当然，如果接纳部分5的弹性太弱，那么，防松效果就会受到影响，因此，接纳部分5的弹性应加以适当设定。
另外，当小孔中的滚珠由于其轨道转动而骑在小孔上时，滚珠向内(在图1中向下)移动。在这种情形中，如果接纳部分5不是一个具有弹性的构件，那么，滚珠的向力移动就被防止。但是，在第一实施例中，由于接纳部分5是弹性构件，从而解决了上述问题。
顺便讲到，在第一实施例中，小孔在环形件8上形成，但是，凹部或波纹粗糙表面也可以用来替代小孔。在这种情形中，可以在旋转套筒2的内表面上直接设置凹部或波纹粗糙表面，而不用设置环形件8。如果旋转套筒2是用合成树脂制成的，那么就可以利用其弹性。
现在详述第二实施例。
在设置于旋转套筒内的环形件8的内表面上设有凹槽14。多条凹槽14在旋转螺母3的推力方向上延伸，在径向上以预定的间隔设置。图5表示紧固前的状态，图6表示紧固时的状态。
其它结构与第一实施例相同。
在第二实施例中，如果环形件8在环形套筒的后侧上在夹紧套筒10内设置，多个凸起与环形件8的凹槽14接合，在推力方向上延伸，并在径向上以预定的间隔并置，这些凸起设置在环形件的前部，旋转螺母3的松开可以被上述凸起和凹槽14的接合防止(上述接合当然允许旋转螺母3的紧固转动)，除了上述运动控制表面(小孔或类似物)的防松功能以外实现另一个防松功能。因此，可以更可靠地防止旋转螺母的松开。
顺便讲到，在旋转套筒2向后延伸，不设置夹紧套筒10的结构中，上述环形件在防转状态中与本体1一起设置在旋转套筒2中。
本发明的各种细部结构可以变化而并不超出本发明的范围。另外，上面对本发明实施例的描述只是为了进行说明的目的，并不是为了对本发明进行限定。

Claims (9)

1.一种夹头装置，其中爪与旋转螺母靠螺纹啮合，借助设置在一个本体上的旋转螺母的转动，爪向后和向前移动以便打开和闭合，从而使工具被爪夹紧，其特征在于：面对旋转螺母的后表面设有一个接纳部分，在接纳部分和旋转螺母之间设有滚动件，旋转螺母的后表面和/或接纳部分的前表面形成向外扩张的斜面，以及当工具被爪夹紧；沿推力方向的紧固反作用力作用在滚动件上时滚动件向外移动而接触的表面形成运动抑制表面，以便抑制所接触的滚动件的运动。
2.一种夹头装置，其中，设置在一个本体上的旋转套筒被转动，与一旋转螺母靠螺纹啮合的爪借助与旋转套筒一起转动的旋转螺母的转动而向后和向前移动，从而打开和闭合，其特征在于：面对旋转螺母的后表面设有一个接纳部分，在接纳部分和旋转螺母之间设有滚动件，旋转螺母的后表面和/或接纳部分的前表面形成向外扩张的斜面，以及当工具被爪夹紧，沿推力方向的紧固反作用力作用在滚动件上时滚动件向外移动而接触的表面形成运动抑制表面，以便抑制所接触的滚动件的运动。
3.按照权利要求1或2所述的夹头装置，其特征在于：由于滚动件的接触而扭曲的表面用作运动抑制表面。
4.按照权利要求1或2所述的夹头装置，其特征在于：凹部和波纹部分中的至少一种用作运动抑制表面。
5.按照权利要求1或2所述的夹头装置，其特征在于：在旋转螺母的推力方向上延伸且在径向上平行设置的多条凹槽和波纹中的一种用作运动抑制表面。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的夹头装置，其特征在于：具有弹性的接纳部分用作接纳部分。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的夹头装置，其特征在于：钢滚珠、陶瓷滚珠和和塑料滚珠中的至少一种用作滚动件。
8.一种夹头装置，其中，一个借助在一个本体上设置的旋转螺母的转动，与旋转螺母靠螺纹啮合的爪向后和向前移动，从而打开和闭合，工具被爪夹紧，其特征在于：当工具被爪夹紧，沿推力方向的紧固反作用力作用在滚动件上时，滚动件从滚动表面向外移动，与在不同于滚动表面的位置上形成的用于抑制滚动件运动的运动抑制表面接触，而当沿推力方向的紧固反作用力从上述状态被消除时，滚动件返回原来位置。
9.按照权利要求8所述的夹头装置，其特征在于：当沿推力方向的紧固反作用力通过使用斜面而作用在滚动件上时，使滚动件与所述运动抑制表面接触。
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