CN1117651C - 带有锁紧套管的卡盘 - Google Patents

Abstract

一种卡盘，包括通常呈圆柱形的主体元件，它具有前伸部分和后部。后部与手动或电动驱动器配合。多个成角度设置的通道制在主体的前伸部分上并与其中的轴向孔相交。主体有围绕其外圆周的突缘部分和垂直于主体纵向轴线的前表面。多个夹爪中的每一个都可滑动地设置在每个通道内。螺母可转动地安装在突缘部分的后部，以与夹爪啮合。圆柱形的套管元件与螺母啮合并包括弹性伸出部，伸出部带有一个凸起部分，防止套管相对主体向前轴向移动。

Description

带有锁紧套管的卡盘

本发明一般涉及一种用于钻具或者电动或气动动力驱动器的卡盘。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。由于这些工具的柄直径不同或者多角截面几何形状不同，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。在一种倾斜夹爪卡盘中，主体元件包括三个大约相互隔开120度的通道。该通道这样设置，即它们的中心线在卡盘前方处与卡盘轴线相交于一点。这些通道约束三个可在通道内移动的夹爪，使它们能够夹住大致沿卡盘中心轴线设置的圆柱形工具柄。该卡盘包括一个绕卡盘中心线旋转并与夹爪上的螺纹啮合的螺母，使得当螺母旋转时，夹爪可在通道内向任一方向移动。主体元件安装在驱动器的驱动轴上，并构造成如下形式，即当主体元件相对于螺母在一个方向上转动时，会迫使夹爪夹住工具柄，而在相反的方向上转动时，会释放工具柄。如果卡盘通过手动旋转，则该卡盘可制成无键形式。这种卡盘的一个实例已在名称为“无冲击的无键卡盘”的美国专利第5,125,673中公开，该专利以普通方式转让给本受让人，其公开的全部内容作为参考文献包括在本文中。已有技术中还知道多种其它结构的无键卡盘，它们适用于多种场合。

本发明已认识到并将克服已有技术所述的结构和方法的上述缺点。

因此，本发明的目的是提供一种改进的卡盘。

本发明的另一个目的是提供一种用于将套管安装到卡盘上的改进机构。

通过提供一种用于带有旋转驱动轴的手动或电动驱动器的卡盘，将实现本发明的上述和其它目的。该卡盘包括一个通常呈圆柱形的主体元件，它具有一个前伸部分和一个后部。所述后部构造成与驱动器相配合的形式。所述前伸部分上具有一个轴向孔和多个成角度设置并与轴向孔相交的通道。前伸部分上还形成了一个环绕其外圆周的突缘部分和一个垂直于主体元件纵向轴线的前表面。有多个夹爪可滑动地设置在每个成角度设置的通道内。每一夹爪的一侧都具有一个夹爪面，另一侧则制有螺纹。有一个螺母可转动地安装在突缘的主体后部，以与夹爪螺纹啮合。一个通常呈圆柱形的套管具有一个环形开口前端，并套在主体元件的前伸部分。套管与螺母啮合，使得当套管转动时，螺母也随之转动以操纵夹爪。套管的前端包括一个沿径向向内延伸的环形唇部，其至少一部分覆盖主体的前部横向表面。该套管包括一个从靠近套管前端的套管内圆周沿轴向向后延伸的弹性伸出部。该伸出部包括一个凸起部分，该凸起设置在突缘部分的后部并沿轴向伸入突缘部分的外圆周内，以防止套管相对于卡盘主体发生向前的轴向移动。

在一个最佳实施例中，主体的前伸部分是锥形的，使得主体的外径从前表面向后逐渐增大。当套管安装到主体上时，凸起抵靠在锥形表面上，使得伸出部沿径向向外弯曲。所述凸起始终卡在槽内。

该套管还可以包括与螺母上的驱动肋接收槽相啮合的驱动肋。当套管相对于主体转动时，螺母随之转动。因此，套管元件的转动会驱使卡盘夹爪根据套管的转动方向而在向前或向后的方向上移动。

包含在本文中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的一个实施例，这些附图和本说明书一起用于说明本发明的原理。

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

图1是根据本发明实施例卡盘的纵向局部剖视图；

图2是根据图1所示实施例的卡盘的局部剖视分解图；和

图3是根据本发明的一个实施例所述的卡盘的局部剖视分解图。

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

下面将对本发明的最佳实施例进行详细描述，附图中显示了本发明的一个或者多个实施例。每个实施例都仅是对本发明的解释说明，而不是对本发明的限制。实际上，对本领域的技术人员来说，很明显在不脱离本发明的范围或者实质的情况下，可以对本发明做出多种改进和变形。例如，在一个实施例的某部分中描述或者表示的特征也可以用于其它实施例，以进一步形成更多的实施例。因此，应该理解到本发明覆盖了在所附的权利要求及其等同物范围内的多种变形和改进型式。

附图1和附图2表示了根据本发明所述的卡盘10。卡盘10包括一个套管12、一个主体16和多个夹爪18。主体16通常呈圆柱形，并包括一个前伸部分或者前部20和一个尾部或者后部22。前伸部分20的前端具有一个与主体16的纵轴25垂直的前表面21，和一个锥形表面23。在前伸部分20中制有一个轴向孔24。轴向孔24的尺寸比卡盘将要夹持的最大工具柄要大一些。在尾部22中制有螺纹孔26，该孔具有标准尺寸，以与动力或者手动驱动器(未表示)的驱动轴相配。孔24和26可在主体元件16的中心区域28相通。尽管图中表示了螺纹孔26，但是该孔也可以用具有标准尺寸的、能够与锥形驱动轴相配的锥形孔所替代。

在主体元件16内制有通道30，以容纳每个夹爪18。这里采用了三个夹爪18，并且每个夹爪以大约120度的弧度与相邻的夹爪隔开。通道30和夹爪18的轴线相对于卡盘轴线成一角度，并在卡盘主体16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32，该面通常平行于卡盘主体16的轴线，而在其相反的一面或者外表面上制有螺纹34。螺纹34可以制成任何适当的形式以及节距。

如图1和2所示，主体元件16包括一个推力环元件36，在最佳实施例中，该环可以与主体制成一体。在一个替换实施例中，推力环36与主体16可以是分离的元件。推力环36的外圆周上包括多个夹爪导槽42，以允许夹爪18穿过该导槽缩回，推力环36还可包括一个突缘部分38以安放轴承装置39。

在图1和2所示的最佳实施例中，主体元件16包括一个后圆柱部分22，它具有带压纹的表面46，用于在需要时接收能够压在其上的可选择的后部套管14。应该理解到，后部套管14也可以在没有压纹的情况下通过压配定位或者采用键定位。也可以通过卷边、打销钉、铆接、螺纹连接或者其它适当的固定机构将套管定位。另外，卡盘也可以构造成不带后部套管的单独套管形式。

卡盘10包括一个螺母48，在最佳实施例中，该螺母48是单件螺母，并包括与夹爪18上的螺纹34啮合的螺纹50。螺母48绕主体定位并与夹爪螺纹啮合，这样，当螺母相对于主体16旋转时，夹爪将根据螺母的旋转方向前进或者缩回。螺母48可包括接收驱动肋54的槽52，使得螺母48随着套管12转动而移动夹爪。

在图示实施例中，螺母48在前进方向上的轴向移动被保持环56所限制。保持环56是一个环形锥体，它具有一个压在主体16的前部20上的圆柱形前部，和一个从圆柱部分向后延伸以在57处与螺母48啮合的锥台部分。但是应该理解到，还可以采用其它方法将螺母轴向固定到主体上。例如，螺母可以是一个夹持在主体上并位于圆周槽内的两件式螺母。

套管12的外圆周面可带有压纹或者带有纵向的肋条或其它伸出部，以使操作者能够牢牢地抓住它。类似地，如果需要，后部套管14(如果采用了)的圆周面也可以制有压纹或者肋条。

如图1和2所示，有一个环形唇64在套管12的前端延伸，它从外径33沿径向向内延伸到内径35。唇部64覆盖主体16的前部横向表面21。还有一个金属前伸部分68与前部套管12共模制成，并覆盖套管12和环形唇64的前部。

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模制而成或者制成。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。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。

如上所述，后部套管14通过在46处的压配而固定到主体16上。前套管12通过伸出部58在套管和主体之间形成的咬合作用而固定，从而不在向前的轴向上移动。伸出部58从邻近套管12前端的套管内圆周面沿轴向向后延伸。凸起60设置在伸出部58的轴向后端，并向主体内的槽62的外圆周内部伸出。

在卡盘组件中，凸起60抵靠在锥面23上，使得当套管12相对于主体16进一步向后移动时，会导致伸出部向外弯曲。当套管向后移动足够距离后，凸起会向下卡入槽62中。槽62形成了一个与凸起60相对的突缘63，从而防止套管12发生明显的向前轴向移动。尽管前套管12可相对于主体16沿向前的方向稍稍移动，但是凸起60与突缘63的啮合仍能防止套管12与螺母48脱离啮合。

伸出部可以用适当的材料制成并具有如下的尺寸，即它们在装配时向外弯曲并承受套管的向前的轴向压力。例如，在一个实施例中，套管和伸出部由玻璃填充(40％)尼龙制成。每个伸出部都是0.129英寸长(包括凸起)，沿凸起长度的大约中间位置处为0.036英寸厚。伸出部的内径是在主套管和凸起之间的常数，即0.732英寸。每个伸出部的外圆周以从凸起端部到主套管大约5°的角度上升(相对于卡盘轴线)。应该理解到，这仅仅是一个例子，具体卡盘的结构可以适当变化。

突缘63可以构造成任何适当的结构。例如，突缘可以构造成一系列隔开的部分，使得它并不绕主体连续延伸。另外，也不一定将突缘和主体制成一体。该突缘可以包括一个位于适当的圆周槽内的卡紧环。

伸出部58也可以构造成其它结构。例如，伸出部可以是图2所示的相对窄的指状伸出部，也可以包括成角度的更宽的伸出部，如图3所示，从而形成围绕卡盘轴线的圆环。图3中的环被4个等角度隔开的空隙59所隔断。

应该理解到，后套管元件14固定到主体16上，而前套管元件12可操作地与螺母48相连，并相对于主体元件轴向固定，以能够相对于主体转动。因为夹爪18上的螺纹34和螺母48上的螺纹50相互作用，前、后套管元件12和14的相对运动，会使夹爪18根据相对运动的方向前进或者后退。

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实质内。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。应该理解到，所述一个或多个不同的实施例的各方面可以整体或者部分地互换。因此，应该理解到，落入本文所附权利要求的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 (21)

1.一种用于带有旋转驱动轴的手动或电动驱动器的卡盘，所述卡盘包括：

一个通常呈圆柱形的主体元件，所述主体元件具有一个前伸部分和一个后部，所述后部构造成与所述驱动器配合的形式，所述前伸部分上制有一个轴向孔，多个成角度设置的通道穿过轴向孔并与所述轴向孔相交，一个突缘部分围绕前伸部分的外圆周，以及一个前表面，垂直于所述主体的纵向轴线；

多个夹爪，它们中的每一个都可滑动地设置在每个所述成角度设置的通道内，每一夹爪的一侧都具有一个夹爪面，另一侧则制有螺纹；

一个螺母，它可转动地安装在所述主体的所述突缘部分的后部上，以与所述夹爪的螺纹啮合；其特征在于，卡盘还包括：

一个通常呈圆柱形的套管元件，它具有环形开口前端，所述套管套在所述主体的所述前伸部分并与所述螺母啮合，使得当所述套管转动时，所述螺母将随之转动，以驱动所述夹爪，所述套管的所述前端包括一个环形唇部，该唇部从所述套管沿径向向内延伸，并至少部分地覆盖所述主体的所述前部横向表面，

其中，所述套管包括一个弹性伸出部，它沿轴向从靠近所述套管前端的所述套管内圆周面向后延伸，所述伸出部带有一个凸起部分，该凸起部分设置在所述突缘部分的后部，并沿径向向所述突缘部分的外圆周的内部伸出，以防止所述套管相对于所述主体向前轴向移动。

2.如权利要求1所述的卡盘，其中，所述突缘部分形成了一个连续的环形突缘。

3.如权利要求2所述的卡盘，其中，所述环形突缘和所述主体是一整体结构。

4.如权利要求1所述的卡盘，其中，所述环形唇具有一个内径和一个外径，所述内径等于形成在所述主体的所述前伸部分上的所述轴向孔的直径。

5.如权利要求1所述的卡盘，包括多个所述伸出部，这些伸出部形成了围绕所述主体轴线的圆环。

6.如权利要求5所述的卡盘，包括四个所述伸出部，这些伸出部被等角度相隔的空隙所分隔。

7.如权利要求1所述的卡盘，其中，所述螺母是一个单件螺母。

8.如权利要求1所述的卡盘，包括一个位于所述主体上的推力环，它与所述螺母相连，以从所述螺母向所述主体传递向后的轴向力。

9.如权利要求8所述的卡盘，包括至少一个防摩擦轴承，它设置在所述螺母和所述推力环之间。

10.如权利要求1所述的卡盘，包括一个容纳在所述主体后部的后部套管。

11.如权利要求1所述的卡盘，包括所述一个与所述套管的前部共模制成的装饰金属前伸部分。

12.如权利要求1所述的卡盘，包括一个位于所述主体上的螺母保持机构，它与所述螺母相连，以可操作地防止所述螺母在向前的方向上轴向移动。

13.如权利要求1所述的卡盘，其中，所述主体的前端是锥形的。

14.一种用于带有旋转驱动轴的手动或电动驱动器的卡盘，所述卡盘包括：

一个通常呈圆柱形的主体元件，所述主体元件具有一个前伸部分和一个后部，所述后部构造成与所述驱动器配合的形式，所述前伸部分上制有一个轴向孔，多个成角度设置的通道穿过轴向孔并与所述轴向孔相交，有一个环形突缘部分围绕前伸部分的外圆周，以及一个前表面，垂直于所述主体的纵向轴线；

多个夹爪，它们中的每一个都可滑动地设置在每个所述成角度设置的通道内，每一夹爪的一侧都具有一个夹爪面，另一侧则制有螺纹；

一个螺母，它可转动地安装在所述主体的所述突缘部分的后部上，以与所述夹爪的螺纹啮合；其特征在于，卡盘还包括：

一个通常呈圆柱形的套管元件，它具有环形开口前端，所述套管套在所述主体的所述前伸部分，并与所述螺母啮合，使得当所述套管转动时，所述螺母将随之转动，以驱动所述夹爪，所述套管的所述前端包括一个环形唇部，该唇部从所述套管沿径向向内延伸，并至少部分地覆盖所述主体的所述前部横向表面，

其中，所述套管包括多个弹性伸出部，它们沿轴向从靠近所述套管前端的所述套管内圆周面向后延伸，每一所述伸出部带有一个凸起部分，该凸起部分设置在所述突缘部分的后部，并沿径向向所述突缘部分的外圆周的内部伸出，以防止所述套管相对于所述主体向前轴向移动；和

一个位于所述主体上的推力环，它与所述螺母相连，以从所述螺母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，包括所述一个与所述套管的前部共模制成的装饰金属前伸部分。

16.如权利要求14所述的卡盘，包括至少一个防摩擦轴承，它设置在所述螺母和所述推力环之间。

17.如权利要求14所述的卡盘，其中，所述螺母是一个单件螺母。

18.如权利要求14所述的卡盘，包括一个位于所述主体上的螺母保持机构，它与所述螺母相连，以可操作地防止所述螺母在向前的方向上轴向移动。

19.一种用于带有旋转驱动轴的手动或电动驱动器的卡盘，所述卡盘包括：

一个通常呈圆柱形的主体元件，所述主体元件具有一个前伸部分和一个后部，所述后部构造成与所述驱动器配合的形式，所述前伸部分上制有一个轴向孔，多个成角度设置的通道穿过轴向孔，并与所述轴向孔相交，一个围绕所述主体的所述前伸部分外圆周的环形槽，以及一个垂直于所述主体的纵向轴线的前表面；

多个夹爪，它们中的每一个都可滑动地设置在每个所述成角度设置的通道内，每一夹爪的一侧都具有一个夹爪面，另一侧则制有螺纹；

一个单件螺母，它可转动地安装在所述主体的所述环形槽的后部，以与所述夹爪的螺纹啮合；其特征在于，卡盘还包括：

一个通常呈圆柱形的套管元件，它具有环形开口前端，所述套管套在所述主体的所述前伸部分并与所述螺母啮合，使得当所述套管转动时，所述螺母将随之转动，以驱动所述夹爪，所述套管的所述前端包括一个环形唇部，该唇部从所述套管沿径向向内延伸，并至少部分地覆盖所述主体的所述前部横向表面，

其中，所述套管包括多个弹性伸出部，它们沿轴向从靠近所述套管前端的所述套管内圆周面向后延伸，每一所述伸出部带有一个凸起部分，该凸起部分沿径向向所述槽的外圆周的内部伸出，以防止所述套管相对于所述主体向前轴向移动；

一个推力环，它与所述螺母相连，以从所述螺母向所述主体传递向后的轴向力。

一个轴承，它设置在所述螺母和所述推力环之间；

一个容纳在所述主体后部的后部套管；

一个与所述套管的前部共模制成的装饰金属前伸部分；

一个位于所述主体上的螺母保持机构，所述螺母保持机构包括一个第一大致呈圆柱形的部分和一个第二锥台部分，所述圆柱形部分压配在所述主体元件上，所述锥台部分与所述螺母相连，以从所述螺母向所述主体传递向后的轴向力。

20.如权利要求19所述的卡盘，其中，所述套管包括驱动肋，所述螺母包括驱动肋接收部分，用于接收所述驱动肋，以使所述套管通过所述驱动肋旋转驱动所述螺母。

21.如权利要求19所述的卡盘，其中，所述螺母保持机构的锥台部分抵靠在所述螺母上。

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