CN1275465A - 卡盘 - Google Patents

Abstract

一种与动力驱动器一起使用的卡盘,包括一个大致呈圆柱形的主体、多个夹爪和一个驱动盘,该驱动盘围绕主体沿轴向可移动地设置并与夹爪驱动啮合,使得驱动盘相对于主体的轴向移动能使夹爪向着卡盘主体的轴线移动或远离轴线。驱动盘具有带螺纹的外圆周面,该圆周面与大致为圆柱形的套管上带螺纹的内部圆周面啮合,使套管和驱动盘之间的相对旋转运动能使驱动盘相对于主体沿轴向移动。驱动盘具有多个至少部分地沿径向穿过其延伸的圆柱形槽。

Description

卡盘

本发明要求于1999年5月14日申请的第60/134，338号美国临时申请的权益。

本发明一般涉及一种与钻具或者与电动或气动动力驱动器一起使用的卡盘。特别是本发明涉及一种无键型卡盘，该卡盘能够通过手动或者驱动马达的启动而夹紧或者放松。

手动和电动或气动工具驱动器是公知的。尽管麻花钻是这种驱动器上使用的最普通的工具，这些工具也可以包括螺纹驱动器、螺母驱动器、磨盘、装配磨石和其它切割或磨削工具。由于这些工具具有不同直径的柄或者具有多边形的截面，所以这种装置通常带有能够在相对宽的范围内加以调整的卡盘。该卡盘可以通过螺纹或者锥形孔安装到驱动器上。

在已知技术中，已开发了多种卡盘。在一种形式的卡盘中，有三个沿圆周大约相互隔开120°的夹爪，这三个夹爪被限制在主体中成角度设置的通道内，该主体安装在驱动轴上。该卡盘构造成如下形式，即当主体在一个方向上相对于受约束的螺母旋转时，会迫使夹爪相对于工具柄形成夹持关系或脱离夹持关系。如果卡盘通过手动旋转夹紧或者放松，则该卡盘可制成无键形式。这种卡盘的一个实例已在美国专利第5,125,673中公开，该专利以普通方式转让给本受让人，其全部公开的内容作为参考文献包括在本文中。

本发明已认识到并将克服已有技术所述结构和方法的缺点。

因此，本发明的目的是提供一种与动力驱动器一起使用的改进卡盘。

通过提供一种与具有旋转主轴的电动驱动器一起使用的卡盘，将实现本发明的上述和其它目的。该卡盘包括一个大致呈圆柱形的主体，该主体构造成与主轴一起旋转的形式。主体具有一个前伸部分和一个尾部，所述尾部构造成与动力驱动器主轴一起旋转的形式，所述前伸部分中具有轴向孔。多个夹爪与轴向孔连通。驱动盘可轴向移动地环绕主体设置并与夹爪驱动啮合，使得驱动盘相对于主体的轴向移动能够使夹爪根据轴向移动的方向向着轴向孔的轴线移动或远离轴线。驱动盘具有带螺纹的外圆周面。有一个大致为圆柱形的套管可转动地围绕安装在主体上，并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与驱动盘的外螺纹面啮合，使驱动盘和套管之间的相对旋转运动能够迫使驱动盘相对于主体沿轴向移动。驱动盘具有多个至少部分地沿径向穿过延伸的圆柱形槽。每个夹爪包括一个具有与圆柱形槽相配合的形状的部分。该夹爪部分容纳槽中，使得夹爪沿轴向固定并能够相对于驱动盘沿径向滑动。

在另一个实施例中，卡盘包括一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有：一个尾部，该尾部构造成与动力驱动器的驱动轴一起旋转的形式；一个前伸部分，其上具有轴向孔；多个成角度设置的通道，它们位于前伸部分上并与前伸部分的轴向孔相交。多个夹爪分别设置在通道内。驱动盘可轴向移动地环绕主体设置并与夹爪驱动啮合，使得驱动盘相对于主体的轴向移动能够使夹爪根据轴向移动的方向向着轴向孔的轴线移动或远离轴线。驱动盘具有带螺纹的外圆周面。有一个大致为圆柱形的套管可转动地围绕安装在主体上并与夹爪啮合，使得夹爪能够与驱动盘一起沿轴向向前移动。驱动盘具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与驱动盘的外螺纹面啮合，使驱动盘和套管之间的相对旋转运动能够使驱动盘相对于主体沿轴向移动。有一个导环沿轴向固定在主体上并限定了一个大致为锥台的部分，该部分从大致平行于夹爪并抵靠夹爪的通道沿轴向向后延伸。在本发明的另一个实施例中，有一个沿径向向内偏压的保持器代替了导向件或者增加了这一保持器，该保持器在通道的轴向后方与夹爪接触。

在本发明的另一个实施例中，卡盘包括一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有：一个尾部，该尾部构造成与动力驱动器的主轴一起旋转的形式；一个前伸部分，其上具有轴向孔。多个夹爪与轴向孔连通。驱动盘可轴向移动地环绕主体设置并与夹爪驱动啮合，使得驱动盘相对于主体的轴向移动能够使夹爪根据轴向移动的方向向着轴向孔的轴线移动或远离轴线。驱动盘具有带螺纹的外圆周面。有一个大致为圆柱形的套管可转动地围绕安装在主体上并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与驱动盘的外螺纹面啮合，使驱动盘和套管之间的相对旋转运动能够使驱动盘相对于主体沿轴向移动。有一个轴承设置在套管和主体的前伸部分之间，使得向后的轴向力能够从套管通过轴承传递给主体。

在本发明的另一个实施例中，卡盘包括一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有：一个尾部，该尾部构造成与动力驱动器的主轴一起旋转的形式；一个前伸部分，其上具有轴向孔。多个夹爪与轴向孔连通。驱动盘可轴向移动地环绕主体设置并与夹爪驱动啮合，使得驱动盘相对于主体的轴向移动能够使夹爪根据轴向移动的方向向着轴向孔的轴线移动或远离轴线。驱动盘具有带螺纹的外圆周面。有一个大致为圆柱形的套管可转动地围绕安装在主体上并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与驱动盘的外螺纹面啮合，使驱动盘和套管之间的相对旋转运动能够使驱动盘相对于主体沿轴向移动。驱动盘的外圆周面具有围绕圆周面最多延伸360°的不连续螺纹。

在本说明书的剩余部分，参考附图包括最佳实施例，对本领域普通技术人员将本发明进行详细和尽可能地公开，其中：

图1是根据本发明的一个优选实施例所制成的卡盘的局部剖开的正视图；

图2是图1所示的卡盘处于关闭位置的局部剖开的正视图；

图3是沿图1所示卡盘中的3-3线剖开的截面图；

图4是沿图2所示卡盘中的4-4线剖开的截面图；

图5是图1所示卡盘的分解图；

图6是图1所示卡盘的驱动盘、背环和夹爪的立体图；

图7A是图6所示夹爪的后视图；

图7B是图6所示夹爪的侧视图；

图7C是图6所示夹爪的顶视图；

图7D是图6所示夹爪的底视图；

图7E是图6所示夹爪的前视图；

图8是根据本发明的一个优选实施例所制成的卡盘中使用的驱动盘、弹簧保持器和夹爪的立体图；

图9A是根据本发明的一个优选实施例所制成的卡盘的局部剖开的正视图；

图9B是图9A所示的卡盘中的导环的立体图；

图10是根据本发明的一个优选实施例所制成的卡盘的局部剖开的正视图；

图11是根据本发明的一个优选实施例所制成的卡盘的分解图；

图12是图10和11所示卡盘的驱动盘和夹爪的局部立体图；

图13是沿图12中的13-13线剖开的截面图；

图14是图11所示卡盘和一个轴承的局部剖面正视图；

在本发明的说明书和附图中，重复使用的序号代表本发明相同或者相似的部件或者元件。

应该理解到，对本领域的一名普通技术人员来说，这里所进行的讨论仅是对一个或者多个实施例进行的描述，并不是限制本发明更宽的范围，所述更宽的范围以实施例的形式体现出来。

参见附图1和5，根据本发明所述的卡盘10具有一中心纵轴，该纵轴以序号12指示的虚线表示。卡盘10包括前套管14、一个可选用的后套管16和多个夹爪18。主体元件20通常呈圆柱形，并包括一个前伸部分或者前部22和一个尾部或者后部24。在前伸部分中制有一个轴向孔26，该孔比卡盘将要夹持的最大工具柄要大一些。在该领域中应该理解到，主体20可以由钢条材料或任何其他适当的材料制成。

主体20在其尾部制有螺纹孔28。该孔28具有标准尺寸，以与动力或者手动驱动器(未表示)的驱动轴相配。尽管图中表示了螺纹孔28，但是该孔也可以用能够与锥形驱动轴相配的标准尺寸锥形孔所替代。孔26和28可在主体20的中心区域30相通。中心区域30可以带有一个凹座以容纳一驱动头，使得主体能够通过驱动头旋紧在主轴上。这种凹座结构已在美国专利5,193,824中加以描述，该专利作为参考文献包含在本文中。

主体20还限定了三个通道32，以分别容纳三个夹爪18。在三爪结构中，每个通道、进而每个夹爪都以大约120°的弧度与每一相邻的通道隔开。通道32和夹爪28的纵向轴线相对于卡盘的纵向轴线12成一角度，但是在卡盘主体20前面的公共点处与卡盘轴线相交。参见图7B、7D和7E，每个夹爪18具有一个工具啮合面34，该面通常平行于卡盘主体20的纵向轴线。

主体20包括一个推力环元件36，在优选实施例中，该环与主体制成一体。尽管不是本发明所推荐的，推力环也可以是独立于主体的主要部分的独立元件。如图1和5所示，推力环36包括一个容纳轴承装置42的突出部分40。轴承装置包括一个轴承架44，该轴承架44将轴承滚珠46封闭，所述轴承滚珠46相对于卡盘主体20在前方承载在前部挡圈48上，在后方承载在后部挡圈50上。后部挡圈50抵靠在位于推力环36的升起和突出部分40之间的台阶面52上。前部挡圈48在轴向向前的方向上抵靠在套管14的台阶54上。轴承装置42可以具有任何适当的结构，例如在美国专利5,348,318中所述类型的轴承装置，该专利作为参考文献包含在本文中。

主体20的尾部24可包括一个具有凸边表面56以接收后部套管16的后圆柱部分14。后部套管可以压在凸边表面上，或者可以通过不带凸边的压配方式或通过采用键来保持定位。也可以采用卷边、打销、铆接、螺纹连接或其他适当的紧固结构加以固定。在前后套管14和16是由一个大约在主体20的整个长度上延伸的单独的套管所代替的情况下，保持盘可以压装或通过其他方式保持在尾部24上，以在向后的方向上将套管保持在主体上。

在卡盘的前端，前伸部分22是倾斜的并适于容纳一个伸出件57，以限制前套管14相对于卡盘主体向前轴向移动。作为替换形式，也可以采用弹簧垫圈或其他适当的机构以在轴向上固定套管。伸出件57可以压装在前伸部分22上或者以其他适当的方式安装在其上。推力环36通过轴承装置42防止了套管在主体上向后轴向移动。

套管14的外圆周面可以经过滚花或带有纵向肋条或其他凸起以使操作者能够牢固地握持住它。类似的，如果采用了后套管16，则若需要的话，后套管16的外圆周面也可以经过滚花或制上肋条。前、后套管可以用聚碳酸酯、填充的聚丙烯，例如玻璃填充聚丙烯等工程塑料或其混合物制成。在某些场合下，其它合成材料，例如石墨填充聚合物也是适合的。另外，套管也可以用适当的金属，例如钢制成。对于本领域的技术人员来说，应该理解到，制造本发明卡盘的材料取决于卡盘的最终用途，上面所提供的材料仅是示例性的。

套管14的内表面59形成了内螺纹58。这些螺纹是变形的方螺纹形状，并沿着套管14的长度具有八头节距的构造。但是应该理解到，也可以采用任何适当的螺纹形状或构造，例如包括变形的斜梯形螺纹。在一个优选实施例中，位于外表面和螺纹58的后侧之间的方形过渡面57被曲面所代替。

驱动盘60包括一绕外圆周面64延伸的外螺纹62。螺纹62具有与螺纹58相同的节距，这样当螺纹62被螺纹58容纳时，套管14和驱动盘60之间的相对转动会迫使驱动盘在套管内轴向移动。特别是当驱动盘是模铸的情况下，螺纹62可具有从表面64延伸到螺纹外径的倾斜侧面，例如具有大约5°的倾斜度。

参见图6和7A-7E，驱动盘60包括三个等角度相隔的槽66，它们穿过驱动盘沿轴向延伸并容纳夹爪18的各个端部68。每个端部具有大致为矩形并对应于槽66的截面形状的截面，使得槽可滑动地容纳夹爪的端部但又能防止夹爪绕夹爪的轴线转动。

每个端部68在下述界面上与夹爪的大致呈圆柱形的主体部分接触，所述界面在端部的各侧面上限定了两个台阶70。这些台阶以下述方式形成，即夹爪轴线74和台阶70所限定的平面之间成一角度Φ，使得当夹爪容纳在主体20的槽32中时，台阶平接抵靠在驱动盘60的平整的前面72上。在一个优选实施例中，前面72垂直于卡盘轴线，因此角度Φ等于90°减去夹爪轴线74和卡盘轴线12之间的角度Θ。

每个端部68还限定了一个槽76，该槽76大致沿径向延伸到端部并平行于台阶70。端部延伸穿过槽66，使得槽76在驱动盘60的平整的后表面78的后方并平行于所述后表面78。

每个槽76都容纳各个细长的弹簧臂80，所述弹簧臂80从钢制背环82向内延伸并大致环绕在背环82内。臂82偏压其末端84相对于背环82沿径向向内延伸。这样，端部84在各槽88处与槽76的封闭末端86接触。槽88夹持住夹爪末端以当夹爪18容纳在槽32中时，限制环82绕卡盘轴线12转动。另外，臂80在轴向相对于夹爪固定住了环82。

台阶70和背环82将夹爪沿轴向固定到驱动盘60上。另外，夹爪穿过驱动盘槽66和主体槽32，从而相对于主体可转动地固定了驱动盘。由于驱动盘不能相对于主体转动，所以通过螺纹62和58的配合，套管14相对于主体的转动会迫使驱动盘60相对于卡盘轴线12沿轴向移动。根据套管的转动方向，驱动盘沿轴向在主体上前进或后退并支承在台阶70或背环82上，以使夹爪18在槽32内轴向移动到打开或关闭位置。

图1表示了缩回到完全打开位置的夹爪18。参见图3，夹爪端部68处在其相对于卡盘轴线的径向最外侧的位置上。如图2所示，端部68沿径向向着轴线12向内移动，而前套管的转动使驱动盘60向前移动并使夹爪18运动到关闭位置。参见图4，由于臂80沿径向向内偏压，使得末端84仍保持啮合在槽76内。

弹簧臂80能帮助将夹爪保持在通道32内的对齐位置。特别是，随着夹爪80沿轴向被向前推向卡盘的前伸部分，夹爪外表面83会推靠在边缘85上，所述边缘85是由主体20在通道32的外边缘处形成的。夹爪可以在该边缘上转动，推动夹爪前伸部分87沿径向向内以及端部68沿径向向外运动。而弹簧臂在通道的上游施加沿径向向内的力。这就迫使夹爪的外表面83抵压在每个通道的内表面89上，并从而限制了夹爪绕边缘85的转动。

为了保持夹爪在夹爪通道内的轴向移动，也可以采用任何适当的机构。例如，参见图8所示的驱动盘和夹爪装置，背环82(图6)也可以用一根夹紧弹簧91或任何其他适当的保持器(例如可膨胀的聚合物环)来代替，这些保持器向夹爪端部68施加了沿径向向内的力。驱动盘通过夹紧弹簧在打开方向上向后推动夹爪。作为替换形式，驱动盘可以制有T形槽代替那些槽66，其一以虚线97指示。三个等角度间隔的槽97中的每一个都从平行于前后表面72和78的面64沿径向延伸到驱动盘中，并可以延伸穿过整个盘。夹爪末端68制成相应的T形，使得槽97可滑动地容纳各个夹爪。当驱动盘使夹爪在打开和关闭位置之间移动时，这些槽允许夹爪末端沿径向移动。可以在夹爪末端和/或槽97上加上干润滑剂涂层以使这种移动更为灵活。夹爪末端和槽97之间的配合使得夹爪保持在相对于驱动盘的正确角度上，这样夹爪在装配后的卡盘的夹爪通道内能够保持对齐状态。在这些实施例的任一个中，卡盘可以构造成如图1、2和5所示的形式。

参见图9A和9B所示的卡盘10的另一个优选实施例，有一个导环93被压装到了主体20上。三个等角度相隔的叉件95从环93上延伸出来并抵靠在各个夹爪外表面83上。这些叉件压住每个夹爪，所述夹爪面对边缘85上游的通道表面89(即从通道表面89直接跨过夹爪的直径)。这防止了夹爪在边缘85后方向外转动并从而保持夹爪与通道轴向对齐。夹紧弹簧91形成了一个可膨胀的环，通过该环，驱动盘能够将夹爪驱动到打开位置并提供了附加的向内抵压力。代替所述的膨胀环，也可以采用前述的T形槽结构或者背环82(图6)。

再次参见图1到图7，当夹爪18夹在工具柄上时，向后的轴向力会通过夹爪和驱动盘传递到前套管14上。这个力通过台阶52上的轴承装置42传递到主体20上。

当从前伸部分22看去时，套管14顺时针方向的转动使驱动盘60沿轴向相对于卡盘轴线12向前移动，从而使夹爪18移动到关闭位置。相反，前套管逆时针方向的转动会使夹爪在打开方向上移动。再次参见图5，在螺纹58的后边缘上制有一个挡块92。当夹爪到达图1所示的完全打开的位置时，螺纹62的后边缘94抵靠在挡块92上。这就防止了套管相对于驱动盘进一步旋转并从而防止了夹爪束缚在卡盘的后部区域。在螺纹58的前端也制有类似的挡块96来阻挡螺纹62的前部边缘98，以当卡盘孔26中没有工具时，防止夹爪束缚在完全关闭的位置上。

螺纹62绕驱动盘60的表面64一周。螺纹边缘94和98之间的间隙100具有比挡块92的宽度更大的倾斜宽度。这对卡盘装置有利，即驱动盘可以直接放置于挡块上方的螺纹58上。而后套管16防止了当卡盘处于完全打开的位置时，驱动盘与前套管脱离啮合。尽管在图1中示出了位于后套管和驱动盘之间的狭缝，这些元件中的一个或两个也可以向着另一个延伸，使得它们的边缘102和104抵压在装配好的卡盘中。

尽管这些附图表示了八头节距的螺纹，也应该理解到还可以采用更高头数的节距以提高机械性能。例如，在一个优选实施例中，在前套管和驱动盘上采用了十六头节距的螺纹，驱动盘螺纹包括四圈，因此在驱动盘旋入套管之后，挡块92(图5)可以通过任何适当的装置安装在套管上，例如通过铆接、塑料熔接或槽/键连接来安装。

现在参见图10，根据本发明所述的卡盘10包括一个从主体前伸部分22延伸到尾部24的套管14。在前伸部分中制有一个轴向孔26，该孔比卡盘将要夹持的最大工具柄要大一些。

主体20在其尾部制有螺纹孔28。该孔28具有标准尺寸，以与动力或者手动驱动器(未表示)的驱动轴相配。尽管图中表示了螺纹孔28，但是该孔也可以用能够与锥形驱动轴相配的锥形孔所替代。孔26和28可在主体20的中心区域30相通。中心区域30可以带有一个凹座以容纳一驱动头，使得主体能够通过驱动头旋紧在主轴上。

主体20还限定了三个通道32，以分别容纳三个夹爪18。在三爪结构中，每个通道、进而每个夹爪都以大约120°的弧度与每一相邻的通道隔开。通道32和夹爪28的纵向轴线相对于卡盘的纵向轴线成一角度，但是在卡盘主体前面的公共点处与卡盘轴线相交。每个夹爪18具有一个工具啮合面34，该面通常平行于卡盘主体的纵向轴线。

主体20还包括一个推力环元件36，该推力环元件36包括一个容纳轴承装置42的突出部分40。轴承装置包括一个轴承架44，该轴承架44将轴承滚珠46封闭，所述轴承滚珠46相对于卡盘主体20在前方承载于前部挡圈48上，在后方承载于后部挡圈50上。后部挡圈50抵靠在位于推力环36的升起和突出部分40之间的台阶面52上。前部挡圈48在轴向向前的方向上抵靠在套管14的台阶54上。

尽管图10所示的卡盘包括一个单独的套管14，仍应该理解到它也可以包括一个如图1所示的可选择的后套管。在这种布置形式中，主体20的尾部24可以包括一个具有凸边表面以接收后部套管的后部圆柱部分14。

在卡盘的前端，前伸部分22是倾斜的并适于容纳一个伸出件57，以限制前套管14相对于卡盘主体向前轴向移动。作为替换形式，也可以采用卡环或其他适当的机构，以在轴向上固定套管。伸出件57可以压装在前伸部分22上或者以其他适当的方式安装在其上。推力环36通过轴承装置42防止了套管在主体上向后轴向移动。

套管14的内表面59形成了内螺纹58。这些螺纹沿着套管14的长度具有八头节距的构造并形成了一个弯曲的前部表面。但是应该理解到，也可以采用任何适当的螺纹形状或构造，例如包括变形的方形螺纹或变形的斜梯形螺纹。

驱动盘60包括一绕外圆周面64延伸的外螺纹62。螺纹62具有与螺纹58相同的节距，使得当螺纹62被螺纹58容纳时，套管14和驱动盘60之间的相对转动会迫使驱动盘在套管内轴向移动。特别是当驱动盘是模铸的情况下，螺纹62可具有与螺纹58的弯曲表面相符的形状。

参见图11、12和13，驱动盘60包括三个等角度相隔的径向槽106，它们穿过驱动盘沿整个径向延伸。槽106是圆柱形的，并以适当的钻孔工具在驱动盘外表面上沿径向向内钻孔形成。特别是如图12和13所示，夹爪端部68制成相配合的半圆形状，使得槽106可滑动地容纳各夹爪。当驱动盘使夹爪在打开和关闭位置之间移动时，这些槽允许夹爪的端部沿径向移动。可以在夹爪末端和/或槽106上加上干式润滑剂涂层以使这种移动更为灵活。夹爪末端和槽106之间的配合使得夹爪保持在相对于驱动盘的正确角度上，这样夹爪在装配后的卡盘的夹爪通道内能够保持对齐状态。

当从前伸部分22看去时，套管14顺时针方向的转动使驱动盘60沿轴向相对于卡盘轴线向前移动，从而使夹爪18移动到关闭位置。相反，前套管逆时针方向的转动会使夹爪在打开方向上移动。参见图11，在螺纹58的后边缘上制有一个挡块92。当夹爪到达完全打开的位置时，例如如图1所示的实施例那样，螺纹62的后边缘94会抵靠在挡块92上。这就防止了套管相对于驱动盘进一步旋转。在螺纹58的前端也制有类似的挡块(未表示)来阻挡螺纹62的前部边缘98，以便当卡盘孔中没有工具时，防止夹爪束缚在完全关闭的位置上。

螺纹62绕驱动盘60的表面64延伸一周，该周略小于360°。螺纹边缘94和98之间的间隙100具有比挡块92的宽度更大的倾斜宽度。这对卡盘装置有利，即驱动盘可以直接放置于挡块上方的螺纹58上。当卡盘处于完全打开的位置，即后螺纹边缘94抵靠挡块92时，借助卡环112固定在槽110中的背板108防止了驱动盘与套管脱离啮合。

轴承装置42可以包括任何适当的结构。例如，图11显示了两种轴承结构42a和42b。在42a所指示的实施例中，形成轴承座48的垫圈包括位于垫圈后表面上的径向对齐的凹槽114，使得每个轴承滚珠46都容纳在各凹槽114中。

当其旋转时，套管114在轴承座48和50之间施加相对旋转力。通常，垫圈48携带滚珠46使轴承架44与垫圈48一起转动。当夹爪在工具上关闭之前，还有一个相对小的向后的轴向力抵靠在垫圈50上。这样，滚珠46在垫圈上滑动，所示垫圈靠在卡盘主体上保持定位。当滚珠46和垫圈50之间的摩擦力大于套管14和垫圈48之间的摩擦力时，随着套管的转动，整个轴承装置可旋转地保持于主体上。

当夹爪关闭在工具柄上时，驱动盘60施加顶靠套管14的向后轴向力，再通过轴承42a依次将这一力传递给主体。在这种情况下，滚珠46和轴承座50之间的增加的摩擦力会使滚珠靠在垫圈上转动，所述垫圈借助摩擦力可转动地保持在推力环36上。由于套管14借助摩擦力可转动地驱动垫圈48，就使得滚珠46从其凹座114滚到下一个凹座内。套管14的继续转动会使滚珠通过连续的凹座继续滚动，产生咔嗒声，提醒操作者卡盘正接近完全加紧的状态。

在另一个实施例中，仍参见图14，轴承42b包括第一轴承座48，该轴承座48具有凹座114，凹座114围绕着后部表面的径向向外的边缘。相对的轴承座50包括一个沿轴向向前延伸的罩116。该罩形成了多个弹簧臂118，所述弹簧臂118沿轴向向前偏压在垫圈48上，使得臂118末端上的突起120与各凹座114啮合。这样，当套管14旋转到关闭的位置时，根据套管或主体施加在轴承装置上的更大的摩擦力，轴承座48和50可转动地相互连接并与套管14或卡盘主体20一起旋转。对于本领域的技术人员来说，应该理解到，这取决于元件的尺寸以及制造元件的材料。例如，在轴承装置和主体是用金属而套管14由聚合物材料制造的情况下，在套管转动时，轴承通常保持在主体上。

当卡盘夹爪夹紧在工具柄上时，垫圈48和套管14之间的摩擦力以及垫圈50和推力环36之间的摩擦力会克服垫圈48和50之间的连接力。因此，套管14的继续转动会使垫圈48克服弹簧臂118的弹力相对于垫圈50转动。这样，臂偏斜使得每个突起120移出其凹座114并进入下一个凹座。套管14的连续转动会使突起120进入并移出连续的凹座，产生咔嗒声以提醒操作者卡盘正接近完全关闭的位置。

当卡盘打开时，要使轴承42a或42b从完全关闭的位置以及使垫圈48和50产生初始地相互旋转，这就再次产生咔嗒声。一旦夹爪从工具柄上释放时，在完全关闭位置之前，轴承装置象上述的那样动作。

应该理解到，根据本发明的轴承装置可以构造成任一适当的形式。例如，凹座可以制成位于垫圈48的前表面内的沿径向延伸的凹槽形式，如图11中的装置42a和42b所示，或者可以带有从垫圈边缘沿径向向外延伸的齿间空隙。

尽管上文描述了本发明的一个或多个最佳实施例，也应该理解到本发明的任一以及所有等效形式均包括在本发明的范围和构思内。所以，本文描述的实施例仅是示例性的，而并不是对本发明的限制。因此，对于本领域的普通技术人员来说，应该理解到，由于可以作出变形，所以本发明并不限于这些实施例。因此，应该理解到落入本文所附权利要求的文字表述或者等同物范围内的任一以及所有实施例均包括在本发明中。

Claims (56)

1.一种与动力驱动器一起使用的卡盘，驱动器带有旋转主轴，所述卡盘包括：

一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有一个尾部，该尾部构造成与所述动力驱动器的所述主轴一起旋转的形式；一个前伸部分，其上制有轴向孔；

多个夹爪，它们与所述轴向孔连通；

一个驱动盘，它可轴向移动地环绕主体设置并与所述夹爪驱动啮合，使得所述驱动盘相对于所述主体的轴向移动，能够使所述夹爪根据所述轴向移动的方向向着所述轴向孔的轴线移动或远离轴线，所述驱动盘具有带螺纹的外圆周面；和

一个大致为圆柱形的套管，它可转动地围绕安装在所述主体上，并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与所述驱动盘的所述外螺纹面啮合，使所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转运动能使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向移动；

其中所述驱动盘具有多个至少部分地沿径向穿过其延伸的圆柱形槽，和

其中所述每个夹爪包括一个与所述圆柱形槽相配合的形状的部分。该夹爪部分容纳槽中，使得所述夹爪沿轴向固定并能够相对于所述驱动盘沿径向滑动。

2.如权利要求1所述的卡盘，其中所述部分具有一个大致为半圆形的外圆周。

3.如权利要求1所述的卡盘，其中所述尾部具有一个轴向孔，该孔构造成与所述动力驱动器的所述驱动轴相配合的形式。

4.如权利要求1所述的卡盘，其中所述前伸部分具有多个成角度设置的通道，所述通道与所述轴向孔相交。

5.如权利要求1所述的卡盘，其中包括一个沿径向延伸的推力环，该推力环在轴向上固定在所述主体上并与所述套管啮合，使得所述套管能够通过所述推力环向所述主体传递向后的轴向力。

6.如权利要求5所述的卡盘，其中所述推力环与所述主体制成一体。

7.如权利要求5所述的卡盘，其中包括一个设置在所述推力环和所述套管之间的轴承。

8.一种与动力驱动器一起使用的卡盘，驱动器带有旋转主轴，所述卡盘包括：

一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有一个尾部，该尾部上制有轴向孔，该孔构造成与所述动力驱动器的所述驱动轴相配合的形式；一个前伸部分，其上制有轴向孔；多个成角度设置的通道，它们位于所述前伸部分上并与所述前伸部分的轴向孔相交；

多个夹爪，它们分别可滑动地容纳在所述通道内；

一个驱动盘，它可轴向移动地环绕主体设置并与所述夹爪驱动啮合，使得所述驱动盘相对于所述主体的轴向移动，能够使所述夹爪根据所述轴向移动的方向向着所述轴向孔的轴线移动或远离轴线，所述驱动盘具有带螺纹的外圆周面；和

一个大致为圆柱形的套管，它可转动地围绕安装在所述主体上，并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与所述驱动盘的所述外螺纹面啮合，使所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转运动能使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向移动；

其中，所述驱动盘具有多个至少部分地沿径向穿过其延伸的圆柱形槽，和

其中所述每个夹爪包括一个与所述圆柱形槽相配合的形状的部分，该夹爪部分容纳槽中，使得所述夹爪沿轴向并且可转动地被固定，并能够相对于所述驱动盘沿径向滑动。

9.如权利要求8所述的卡盘，其中包括一个推力环，该推力环在轴向上固定在所述主体上并位于所述驱动盘前方，推力环与所述套管啮合，使得所述套管能够通过所述推力环向所述主体传递向后的轴向力。

10.如权利要求9所述的卡盘，其中所述推力环与所述主体制成一体。

11.如权利要求9所述的卡盘，其中包括一个设置在所述推力环和所述套管之间的轴承。

12.一种与动力驱动器一起使用的卡盘，驱动器带有旋转主轴，所述卡盘包括：

一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有一个尾部，该尾部制成与所述动力驱动器的所述驱动轴一起旋转的形式；一个前伸部分，其上制有轴向孔；多个成角度设置的通道，它们位于所述前伸部分上并与所述前伸部分的轴向孔相交；

多个夹爪，它们分别设置在所述通道内；

一个驱动盘，它可轴向移动地环绕主体设置并与所述夹爪驱动啮合，使得所述驱动盘相对于所述主体的轴向移动，能够使所述夹爪根据所述轴向移动的方向向着所述轴向孔的轴线移动或远离轴线，所述驱动盘具有带螺纹的外圆周面；

一个大致为圆柱形的套管，它可转动地围绕安装在所述主体上，并与所述夹爪啮合，使得所述夹爪与所述驱动盘一起沿轴向向前移动，所述驱动盘具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与所述驱动盘的所述外螺纹面啮合，使所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转运动能使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向移动；和

一个导环，它沿轴向固定在所述主体上并限定了一个大致为锥台的部分，该锥台部分从大致平行于夹爪并抵靠夹爪的通道沿轴向向后延伸。

13.如权利要求12所述的卡盘，其中所述导环包括一个环形部分，该环形部分环绕所述主体设置，其中所述锥台部分由多个细长的叉件形成，所述叉件从所述环形部分沿轴向向后延伸。

14.如权利要求12所述的卡盘，其中包括一个沿径向延伸的推力环，推力环在轴向上固定在所述主体上并与所述套管啮合，使得所述套管能够通过所述推力环向所述主体传递向后的轴向力。

15.如权利要求14所述的卡盘，其中包括一个设置在所述推力环和所述套管之间的轴承。

16.如权利要求12所述的卡盘，其中包括一个沿径向向内偏压的保持器，该保持器在所述导环的轴向后方与所述夹爪啮合。

17.如权利要求16所述的卡盘，其中  所述保持器包括一个围绕所述夹爪的径向向外的表面的夹紧弹簧。

18.如权利要求17所述的卡盘，其中  每个所述夹爪包括一个从所述夹爪的外表面沿径向向内延伸的槽，其中所述夹紧弹簧容纳在所述槽内。

19.如权利要求16所述的卡盘，其中所述保持器包括一个环状圆环和多个沿径向向内偏压的臂，所述圆环偏离所述夹爪，所述臂与所述夹爪分别啮合。

20.一种与动力驱动器一起使用的卡盘，驱动器带有旋转主轴，所述卡盘包括：

一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有一个尾部，该尾部上制有轴向孔，该孔构造成与所述动力驱动器的所述驱动轴相配合的形式；一个前伸部分，其上制有轴向孔；多个成角度设置的通道，它们位于所述前伸部分上并与所述前伸部分的轴向孔相交；

多个夹爪，它们分别可滑动地容纳在所述通道内；

一个驱动盘，它可轴向移动地环绕主体设置并与所述夹爪驱动啮合，使得所述驱动盘相对于所述主体的轴向移动，能够使所述夹爪根据所述轴向移动的方向向着所述轴向孔的轴线移动或远离轴线，所述驱动盘具有带螺纹的外圆周面；

一个大致为圆柱形的套管，它可转动地围绕安装在所述主体上，并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与所述驱动盘的所述外螺纹面啮合，使所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转运动能使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向移动；和

一个沿径向向内偏压的保持器，该保持器在所述通道的轴向后方与所述夹爪啮合。

21.如权利要求20所述的卡盘，其中所述保持器设置在所述驱动盘的轴向后方。

22.如权利要求20所述的卡盘，其中所述保持器包括一个环绕所述夹爪的径向外侧表面设置的夹紧弹簧。

23.如权利要求22所述的卡盘，其中每个所述夹爪包括一个从所述夹爪的外表面沿径向向内延伸的槽，其中所述夹紧弹簧容纳在所述槽内。

24.如权利要求23所述的卡盘，其中所述弹簧设置在所述驱动盘的轴向后方。

25.如权利要求20所述的卡盘，其中所述保持器包括一个环状圆环和多个沿径向向内偏压的臂，所述圆环偏离所述夹爪，所述臂与所述夹爪分别啮合。

26.如权利要求25所述的卡盘，其中每个所述夹爪包括一个从所述夹爪的外表面沿径向向内延伸的槽，其中所述臂的末端容纳在所述槽内。

27.如权利要求25所述的卡盘，其中每个所述夹爪包括一个沿轴向向后面对的台阶，所述台阶抵靠在所述驱动盘的轴向向前的面上，其中所述环状圆环设置在所述驱动盘的轴向后方。

28.一种与动力驱动器一起使用的卡盘，驱动器带有旋转主轴，所述卡盘包括：

一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有一个尾部，该尾部构造成与所述动力驱动器的所述主轴一起旋转的形式；一个前伸部分，其上制有轴向孔；

多个夹爪，它们与所述轴向孔连通；

一个驱动盘，它可轴向移动地环绕主体设置并与所述夹爪驱动啮合，使得所述驱动盘相对于所述主体的轴向移动，能够使所述夹爪根据所述轴向移动的方向向着所述轴向孔的轴线移动或远离轴线，所述驱动盘具有带螺纹的外圆周面；

一个大致为圆柱形的套管，它可转动地围绕安装在所述主体上，并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与所述驱动盘的所述外螺纹面啮合，使所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转运动能使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向移动；和

一个设置在所述套管和所述主体的所述前伸部分之间的轴承，使得向后的轴向力能够通过所述轴承从所述套管传递给所述主体。

29.如权利要求28所述的卡盘，其中包括一个推力环，该推力环在轴向上固定在所述主体上并位于所述驱动盘前方，其中所述轴承设置在所述套管和所述推力环之间。

30.如权利要求29所述的卡盘，其中所述推力环与所述主体制成一体。

31.如权利要求28所述的卡盘，其中所述驱动盘具有多个至少部分地沿径向穿过其延伸的圆柱形槽，和

其中所述每个夹爪包括一个与所述圆柱形槽相配合的形状的部分，该夹爪部分被槽容纳，使得所述夹爪沿轴向固定，并能够相对于所述驱动盘沿径向滑动。

32.如权利要求31所述的卡盘，其中所述部分具有一个大致为半圆形的外圆周。

33.如权利要求28所述的卡盘，其中所述前伸部分具有多个成角度设置的通道，所述通道与所述轴向孔相交。

34.如权利要求33所述的卡盘，其中包括一个导环，它沿轴向固定在所述主体上并限定了一个大致为锥台的部分，该锥台部分从大致平行于夹爪并抵靠所述夹爪的通道沿轴向向后延伸。

35.如权利要求34所述的卡盘，其中所述导环包括一个环形部分，该环形部分环绕所述主体设置，其中所述锥台部分由多个细长的叉件形成，所述叉件从所述环形部分沿轴向向后延伸。

36.如权利要求33所述的卡盘，其中包括一个沿径向向内偏压的保持器，该保持器在所述通道的轴向后方与所述夹爪啮合。

37.如权利要求36所述的卡盘，其中所述保持器设置在所述驱动盘的轴向后方。

38.如权利要求36所述的卡盘，其中所述保持器包括一个环绕所述夹爪的径向外侧表面设置的夹紧弹簧。

39.如权利要求38所述的卡盘，其中所述弹簧设置在所述驱动盘的轴向后方。

40.如权利要求36所述的卡盘，其中所述保持器包括一个环状圆环和多个沿径向向内偏压的臂，所述圆环沿径向偏离所述夹爪，所述臂与所述夹爪分别啮合。

41.一种与动力驱动器一起使用的卡盘，驱动器带有旋转主轴，所述卡盘包括：

一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有一个尾部，该尾部构造成与所述动力驱动器的所述主轴一起旋转的形式；一个前伸部分，其上制有轴向孔；

多个夹爪，它们与所述轴向孔连通；

一个驱动盘，它可轴向移动地环绕主体设置并与所述夹爪驱动啮合，使得所述驱动盘相对于所述主体的轴向移动，能够使所述夹爪根据所述轴向移动的方向向着所述轴向孔的轴线移动或远离轴线，所述驱动盘具有带螺纹的外圆周面；和

一个大致为圆柱形的套管，它可转动地围绕安装在所述主体上，并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与所述驱动盘的所述外螺纹面啮合，使所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转运动，能使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向移动；

其中所述驱动盘的外圆周面具有围绕圆周面最多延伸360°的不连续螺纹。

42.如权利要求41所述的卡盘，其中所述螺纹绕所述驱动盘的外圆周表面延伸的长度小于360°，使得所述螺纹在所述螺纹的可转动的前部边缘和所述螺纹的可转动的后部边缘之间形成间隙。

43.如权利要求41所述的卡盘，其中包括第一挡块，它设置在所述套管的后部，使得所述挡块阻挡所述驱动盘向后移动而超出所述挡块。

44.如权利要求42所述的卡盘，其中包括第一挡块，它设置在所述套管的所述带螺纹的内圆周面的后部，使得所述挡块在所述螺纹的后边缘处阻挡所述驱动盘向后移动而超出所述挡块。

45.如权利要求44所述的卡盘，其中所述第一挡块的宽度小于所述间隙的宽度。

46.如权利要求41所述的卡盘，其中包括设置在套管前部的挡块，使得所述挡块阻挡所述驱动盘向前移动在所述挡块前方。

47.如权利要求44所述的卡盘，其中包括第二挡块，它设置在所述套管的所述带螺纹的内圆周面的前部，使得所述挡块在所述螺纹的前边缘处阻挡所述驱动盘向前移动而超出所述第二挡块。

48.如权利要求42所述的卡盘，其中所述前伸部分具有多个成角度设置的通道，所述通道与所述轴向孔相交，其中所述各个夹爪容纳在每个所述通道内。

49.如权利要求48所述的卡盘，

其中，所述螺纹绕所述驱动盘的外圆周表面延伸的长度小于360°，使得所述螺纹在所述螺纹的可转动的前部边缘和所述螺纹的可转动的后部边缘之间形成间隙，以及

包括第一挡块，它的宽度小于所述间隙的宽度，并设置在所述套管的所述带螺纹的内圆周面的后部，使得所述挡块在所述螺纹的后边缘处阻挡所述驱动盘向后移动而超出所述挡块。

50.如权利要求49所述的卡盘，其中包括第二挡块，它设置在所述套管的所述带螺纹的内圆周面的前部，使得所述挡块在所述螺纹的前边缘处阻挡所述驱动盘向前移动而超出所述第二挡块。

51.如权利要求41所述的卡盘，其中包括一个设置在所述套管和所述主体之间的轴承，使得向后的轴向力能够通过所述轴承从所述套管传递给所述主体。

52.如权利要求51所述的卡盘，其中所述轴承包括第一轴承座、第二轴承座和多个设置在所述第一轴承座和所述第二轴承座之间的轴承元件，所述第一轴承座和所述第二轴承座之一限定了多个凹座，所述凹座分别容纳所述轴承元件，使得所述第一轴承座和所述第二轴承座之间的相对转动能够驱动所述轴承元件而连续滚过所述凹座。

53.如权利要求51所述的卡盘，其中所述轴承包括第一轴承座、第二轴承座和多个设置在所述第一轴承座和所述第二轴承座之间的轴承元件，所述第一轴承座和所述第二轴承座之一限定了多个凹座，其中所述第一轴承座和所述第二轴承座中的另一个包括至少一个可偏斜的突起，所述突起从所述第二轴承座延伸到所述凹座中，使得所述第一轴承座和所述第二轴承座之间的相对转动，能够驱动所述突起连续滚过所述凹座。

54.一种与动力驱动器一起使用的卡盘，驱动器带有旋转主轴，所述卡盘包括：

一个大致呈圆柱形的主体，该主体具有一个尾部，该尾部上制有轴向孔，该孔构造成与所述动力驱动器的所述驱动轴相配合的形式；一个前伸部分，其上制有轴向孔；多个成角度设置的通道，它们位于所述前伸部分上并与所述前伸部分的轴向孔相交；

多个夹爪，它们与所述轴向孔连通；

一个沿径向延伸的推力环，该推力环在轴向上固定在所述主体上并位于所述夹爪前方；

一个驱动盘，它可轴向移动地环绕主体设置并与所述夹爪驱动啮合，使得所述驱动盘相对于所述主体的轴向移动，能够使所述夹爪根据所述轴向移动的方向向着所述轴向孔的轴线移动或远离轴线，所述驱动盘包括螺纹，所述螺纹绕所述驱动盘的外圆周表面延伸的长度小于360°，使得所述螺纹在所述螺纹的可转动的前部边缘和所述螺纹的可转动的后部边缘之间形成间隙；

一个大致为圆柱形的套管，它可转动地围绕安装在所述主体上，并具有带螺纹的内部圆周面，该圆周面与所述驱动盘的所述外螺纹面啮合，使所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转运动能使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向移动；

一个第一挡块，它的宽度小于所述间隙的宽度，并设置在所述套管的所述带螺纹的内圆周面的后部，使得所述挡块在所述螺纹的后边缘处阻挡所述驱动盘向后移动而超出所述挡块；和

一个设置在所述套管和所述止推环之间的轴承，使得向后的轴向力能够通过所述轴承从所述套管传递给所述主体，

其中，所述驱动盘具有多个至少部分地沿径向穿过其延伸的圆柱形槽，和

其中所述每个夹爪包括一个与所述圆柱形槽相配合的形状的部分，该夹爪部分容纳槽中，使得所述夹爪沿轴向并且可转动地被固定，并能够相对于所述驱动盘沿径向滑动。

55.如权利要求54所述的卡盘，其中所述轴承包括第一轴承座、第二轴承座和多个设置在所述第一轴承座和所述第二轴承座之间的轴承元件，所述第一轴承座和所述第二轴承座之一限定了多个凹座，所述凹座分别容纳所述轴承元件，使得所述第一轴承座和所述第二轴承座之间的相对转动，能够驱动所述轴承元件连续滚过所述凹座。

56.如权利要求54所述的卡盘，其中，所述轴承包括第一轴承座、第二轴承座和多个设置在所述第一轴承座和所述第二轴承座之间的轴承元件，其中所述第一轴承座和所述第二轴承座之一限定了多个凹座，其中所述第一轴承座和所述第二轴承座中的另一个包括至少一个可偏斜的突起，所述突起从所述第二轴承座延伸到所述凹座中，使得所述第一轴承座和所述第二轴承座之间的相对转动，能够驱动所述突起连续滚过所述凹座。

Images