卡盘 背景技术
本申请是1993年8月1日申请的、现正审理中的专利申请No.08/106,063的部分继续申请。
本发明一般涉及用于钻床或电动或气动驱动器的卡盘，特别涉及可用手动或驱动电动机的驱动收紧或松开的无钥式卡盘。
手动和电动或气动工具驱动器是众所周知的。虽然这类驱动器中最常用的工具是麻花钻，但工具也可以是螺丝刀、螺母驱动器、牙钻、装好的磨石和其它切割或研磨工具。由于这些工具可以有各种直径的轴或该轴的横截面可以为多边形，因此，该装置通常装有可在很大范围内调节的卡盘。
现有技术中有各式各样的卡盘。在最简单的卡盘中，三个沿圆周互相间距约120°的卡爪限制在一装到驱动轴上的主体中的成角度设置地通道中，且构造成：当该主体在一个方向上相对一与卡爪啮合的受限制的螺母转动时迫使卡爪夹紧工具的圆柱形轴，而在相反方向上转动时卡爪松开该轴。这种卡盘若用手转动，则可以不用钥匙。这种卡盘的一个例子公开在也转让给本受让人的题为“非冲击式无钥卡盘”的美国专利No.5,125,673中，其全部的公开内容作为参考材料包括在本发明中。
尽管诸如美国专利No.5,125,673提出的无钥卡盘很管用，但还是希望有各种结构的卡盘以便应用于各种场合。在卡盘的各种应用场合中，现今用滚珠轴承来减小由螺母对主体的轴向推力而造成的螺母与主体间的摩擦。这些滚珠轴承有时装有隔圈并有分开的顶部和底部挡圈。有时若主体或螺母的硬度足够大，则分别用作底部或顶部挡圈。希望有一种无钥卡盘，它的部件数少、制造或装配成本低。此外，希望把卡盘构造成卡盘工作时径向以及轴向推力最小。而且希望有一种卡盘，其中用一鼻件使前部套筒定位，而该鼻件既有定位功能，又有美观作用。
发明简述
本发明既要满足上述考虑，又要满足现有结构和方法。
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工作时径向和轴向应力最小的卡盘。
本发明的另一个目的是提供一种其需要装配的部件的数量最小的无钥卡盘。
本发明的另一个目的是提供一种具有一改进的鼻件的卡盘，该鼻件既有装饰作用，又能使前部套筒定位。
本发明的又一个目的是提供一种把整件式螺母保持在一卡盘主体上的改进的装置。
为了实现上述和其它目的，提供了一种用于具有一可转动驱动轴的手动或机动驱动器的卡盘，该卡盘包括，一般为圆柱形的主体件，该主体件有一鼻部和一尾部。尾部中有一与驱动器的驱动轴配合的轴向孔，鼻部中有一轴向孔以及若干与该轴向孔相通并相交的成角度设置的通道。卡盘还包括若干可在各成角度设置通道中滑动的卡爪，每一个卡爪的一边有一夹紧面，其相反一边有螺纹。卡盘还包括一可转动地装在主体上并与卡爪的螺纹啮合的螺母以及一固定在主体件上的轴承止推圈。卡盘还包括一位于螺母与止推圈之间的自足的抗摩擦轴承组件以及一与螺母驱动啮合并套在主体件鼻部上的一般为圆柱形的前部套筒，从而当相对主体件转动前部套筒件时，就可移动各卡爪。
为了实现上述和其它目的，还提供一种用于具有一可转动的驱动轴的手动或机动驱动器的卡盘，该卡盘包括一由一鼻部和一尾部构成的一般为圆柱形的主体，该尾部中有一与驱动器的驱动轴相配的轴向孔，该鼻部中有一轴向孔以及若干与该轴向孔相通相交的成角度设置的通道。卡盘还包括若干可在各成角度设置通道中滑动的卡爪，每一个卡爪的一边有一夹紧面，而相反一边有螺纹。卡盘还包括一可转动地装到该主体上并与卡爪上螺纹啮合的螺母以及一套在主体件鼻部上而与该螺母驱动啮合的一般为圆柱形的前部套筒件。该卡盘还包括一可装到主体鼻部上的防锈鼻件，该鼻件使前部套筒件与螺母保持驱动啮合，从而当相对主体件转动所述前部套筒件时，就可移动各卡爪。
为实现上述和其它目的，还提供了一种用于一具有一可转动的驱动轴的手动或机动驱动器的卡盘，该卡盘包括一由一鼻部和一尾部构成的一般为圆柱形的主体件。该尾部可与驱动器的驱动轴配合，该鼻部中有一轴向孔以及若干成角度设置的与所述轴向孔相通相交的通道。该卡盘还包括若干可在成角度设置通道中滑动的卡爪，每一个卡爪的一边有一夹紧面。该卡盘还包括一可转动地装在主休件上并与卡爪上的螺纹啮合的螺母。该卡盘还包括一装到主体上把该螺母保持在该主体上的螺母定位件，该螺母定位件包括一截头圆锥形部。该卡盘还包括一套在主体件鼻部上而与螺母驱动啮合的一般为圆柱形的前部套筒件，从而当相对主体件转动该前部套筒件时，就可移动卡爪。在一优选实施例中，该螺母定位件还包括一压接到主体件上的圆柱形部。
【附图说明】
下面详述本发明的其它目的、特征和方方面面。
下面结合附图向熟悉本技术领域的人士详述本发明及其最佳实施方式，附图中：
图1为本发明一实施例的卡盘的局部剖视的纵向视图；
图2为图1所示卡盘的分解图；
图3为本发明另一实施例的局部剖视的纵向视图；
图4为图3所示卡盘的分解图。
在本说明书和各附图中，本发明的相同或相似特征和部件用同一标号表示。对较佳实施例的详细描述
应向熟悉本技术领域的人士指出，本说明书是说明例示性实施例而并不是对本发明的更宽方面作出限制，这些更宽方面体现在例示性结构中。
图1和图2示出本发明的一卡盘10。卡盘10包括一前部套筒件12、一可有可无的后部套筒件14、一主体件16和卡爪18。主体件16一般为圆柱形，包括一鼻部或前部20和一尾部或后部22。主体件16的鼻部20中有一轴向孔24。轴向孔24比该卡盘设计用来插入的工具的最大轴稍大。主体16的尾部22中有一与手动或机动驱动器(未画出)的驱动轴相配的标准大小的螺纹孔26。孔24、26可与主体件16的中部28相通。尽管图中示出一螺纹孔26，但此孔可代之以一与锥形驱动轴相配的标准大小的锥形孔。
主体件16中有供各卡爪18插入的通道30。最好使用三个卡爪18，各卡爪18之间相隔约120°的弧度。通道30和卡爪18的轴线与卡盘轴线斜交但与卡盘轴线相交在卡盘主体16前方同一点处。每一卡爪18有一一般与卡盘主体16的轴线平行的工具啮合面32以及在其相反表面或外表面上的螺纹34。熟悉本技术领域的人士虽然可看出，在本发明范围内，可使用任何合适类型和螺距的螺纹34。
如图1和图2所示，主体件16包括一止推圈件36，在一优选实施例中，它与主体件制成一体。止推圈件36包括一止推面38。止推面38包括一供下文欲详述的一自足的抗摩擦轴承组件42的内挡圈抵靠其上的弧形座面40。止推圈件36的圆周上有若干卡爪通道30供卡爪18从中抽出。
主体件16包括一后部圆筒部44，其上有滚花表面46，以便可有可无的后部套筒14需要时压接其上。主体16还包括一从后部圆筒部44伸展到止推圈36的第一锥体部48。第二锥体部50从止推面38处伸展到前部圆筒部52。前部圆筒部52的直径大于第二锥体部50小端的直径，从而在主体16的鼻部20和尾部22的中间形成第一环形凹槽54。主体16还包括一直径缩小的鼻部56，以便插入一鼻件58，这在下文详述。
本发明还包括一螺母60，在一优选实施例中，它为一对开螺母，其上有与卡爪18上的螺纹34配合的螺纹62，从而当所述螺母相对所述主体转动时，所述卡爪前移或后退，螺母60可装一定位圈64，从而该定位圈64装配好后与螺母60保持在一起。在所示实施例中，由于前部圆筒部52直径大，因此使用对开螺母。螺母60上有与前部套筒12上的驱动肋68配合的驱动槽66，从而当前部筒套12转动时，螺母60随之转动而如上所述移动卡爪18。
一自足的轴承组件42可放在止推圈36与螺母60的一表面70之间。自足的轴承组件42包括一内挡圈72、一外挡圈74和保持在其间的轴承件76。在一优选实施例中，轴承件76为滚珠轴承。自足的轴承组件42可有一罩78套住内挡圈和外挡圈72、74而使该轴承组件成为一自足部件。内挡圈72上有一弧形面，其尺寸与形状与止推圈36的止推面38上的弧形座面40相配。这一相配关系在卡盘工作时有助于对齐并使轴向和径向应力最小。在一优选实施例中，自足的轴承组件42为一径向止推轴承。
使用自足的轴承组件有若干优点。由于无需处置各滚珠轴承和隔圈，因此装配大大简化。此外，主体和螺母无需象把主体或螺母用作挡圈的现有轴承装置所必需的那样具有很大硬度或密度，因此材料的选用范围大并因此制造成本下降。
前部套筒件12松套在卡盘10的鼻部20上。前部套筒12的驱动肋68与螺母60的马区动槽66啮合，从而前部套筒12与螺母60运转地连接，即当转动前部套筒12时，螺母60随之转动。前部套筒12包括一可抵靠在前部圆筒部52的内部表面和鼻部56上的环形凸缘部79。鼻件58的尺寸做成可压接到鼻部56上而把前部套筒12固持在卡盘10上。应该看到，鼻件58也可用扣接或螺纹连接等等。鼻件58在所述卡盘装配好后露出在外，因此最好涂上一层有色金属防锈并使其外观显得漂亮。在一优选实施例中，该涂层可为锌或镍，但应指出，也可使用任何合适的涂层。
鼻件58用来使前部套筒件12在卡盘10上定位而与螺母60驱动啮合。此外，鼻件58还可为鼻部56提供一外观漂亮的盖，从而无需在整个主体件16上涂以有色金属材料即可有漂亮的外观。需要时，可省去后部套筒件14而前部套筒件12一直伸展到主体16的尾部。这一方案可用在驱动器上设有心轴锁定件之类或用驱动器收紧或松开卡爪之时。
前部套筒件12的圆周面可滚花或设置纵向肋条或其它突起以供操作员抓牢。同样，若使用后部套筒件14，则其圆周面可按需要滚花或设置肋条。前部和后部套筒可用结构塑料制造，诸如聚碳酸酯、比方说玻璃填充聚丙烯等填充聚丙烯或各种结构塑料的混合物。在某些环境中也可使用比方说石墨填充聚合物之类的合成材料。熟悉本技术领域的人士不难看出，用来制造本发明卡盘的材料取决于卡盘的最终用途，上面只是举例而已。
可以看到，后部套筒件14固定在主体件16上，而前部套筒件12与螺母60运转地相联而可相对主体件16转动地连接其上。由卡爪18上的螺纹34与螺母60上的螺纹62的相互作用而造成的前部和后部套筒件12和14的相对转动视该转动的方向的不同而使卡爪18前移或后移。
图3和图4示出本发明另一实施例的卡盘110。卡盘110包括一前部套筒件112、一可有可无的后部套筒件114、一主体件116和卡爪118。主体件116一般为圆柱形，包括一鼻部或前部120和一尾部或后部122。主体件116的鼻部120中有一轴向孔124。轴向孔124比卡盘设计用来插入的工具的最大轴稍大。主体件116的尾部122中有一与手动或机动驱动器(未画出)的驱动轴相配的标准大小的螺纹孔126。孔124、126可在主体件116的中部128处相通。尽管示出一螺纹孔126，但这一螺纹孔也可代之以与锥形驱动轴相配的标准大小的锥形孔。
主体件116中有供各卡爪118插入的通道130。最好使用三个卡爪118，各卡爪118之间相隔约120°弧度。通道130和卡爪118的轴线与卡盘轴线斜交并与卡盘轴线相交在卡盘主体116前方的同一点处。每一卡爪118包括一般与卡盘主体116的轴线平行的工具啮合面132和其相反表面或外表面上的螺纹134。熟悉本技术领域的人士容易看出，可使用任何合适类型和螺距的螺纹134。
如图3和图4所示，主体件116包括一止推圈件136，在一优选实施例中，该止推圈件与主体件制成一体。止推圈件136的圆周上有若干导径150供卡爪118从中抽出。止推圈件136上可有一供上述实施例中所述一自足轴承组件抵靠其上的弧形座面。
主体件116包括一后部圆筒部144，其表面146滚花，从而可供可有可无的后套筒114压接其上。
本发明还包括一螺母160，在一优选实施例中，它为一整件式螺母，其上有与卡爪118上螺纹134配合的螺纹162，从而当所述螺母相对所述主体转动时，所述卡爪就前移或后移。如图4所示，螺母160上有与前部套筒112上的驱动肋168合的驱动槽166，从而当转动前部套筒112时，螺母160随之转动而如上所述移动卡爪118。
一自足的轴承组件142可放在止推圈136与螺母160的一表面170之间。自足的轴承组件142包括一内挡圈172、一外挡圈174和保持在其间的各轴承件176。在一优选实施例中，轴承件176为滚珠轴承。自足的轴承组件142还可有一套住内挡圈和外挡圈172、174的罩178而使该轴承组件成为一自足部件。内挡圈172上可有一尺寸和形状与比说方上述实施例所示止推圈176的止推面上的弧形座面相配的弧形成。这种配合关系在卡盘工作时有助于对齐并使轴向和径向摩擦最小。在一优选实施例中，自足的轴承组件142为一径向止推轴承。应该看到，本发明中可使用任何类型轴承结构，包括普通轴承面。
从图3和图4中还可看到，一螺母定位件总的表示为143。螺母定位件143包括一般为圆柱形的第一部分145和截头圆锥形的第二部分147。大致为圆柱形的部分145压套到鼻部或前部120的一部位上而使一部位149抵靠螺母160而防止螺母160在轴向上前移超过一定量。这一一定量决定于螺母固持件压套到主体件上时所在的该部位。应该看到，螺母定位件143可压套到主体的鼻部上，但按照本发明也可用任何其它合适方式紧固其上。螺母件160上有一凸缘151，螺母定位件143在螺母160与螺母定位件143接触时以其部位149抵靠在凸缘151上。
前部套筒件112可松套在卡盘110的鼻部120上。前部套筒112的驱动肋168与螺母160的驱动槽166啮合而使前部套筒112与螺母160运转地连接，即当转动前部套筒112时螺母160也随之转动。一鼻件158的尺寸做成可压套到主体件116的前部120的前端上而把前部套筒112保持在卡盘110上。应该看到，鼻件158也可用扣接、螺纹连接等紧固其上。鼻件158在卡盘装配好后露出在外，因此最好涂以一有色金属涂层防锈并使其外观漂亮。在一优选实施例中，该涂层可以是锌或镍，但应看到，也可使用任何合适涂层。
鼻件158用来使前部套筒件112在卡盘110上定位而与螺母160驱动啮合。此外，鼻件158还可用来为鼻部156提供一外观漂亮的盖，从而无需在整个主体件116上涂上有色金属材料即可显得漂漂亮亮。需要时可省略后部套筒件114而前部套筒件112一直伸展到主体116的尾部。这一方案可用于驱动器上有一心轴锁定件或用驱动器夹紧或松开各卡爪之时。
还应看到，也可使用扣环或任何其它装置代替鼻件158而使前部套筒112定位。
前部套筒件112的圆周面可滚花或可设置纵向肋条或其它突起以供操作员抓牢。同样，若使用后部套筒件114，其圆周面可滚花或设置肋条。前部和后部套筒可用结构塑料制造，诸如聚碳酸酯、比方说玻璃填充聚丙烯之类的填充聚丙烯或各种结构塑料的混合物。在某些环境中也可使用其它合成材料，例如石墨填充聚合物。熟悉本技术领域的人士不难看出，用来制造本发明卡盘的材料决定于卡盘的最终用途，上面只是举例而已。
不难看出，后部套筒件114固定在主体件116上，而前部套筒件112与螺母160运转地连接而可相对主体件116转动地连接其上。由卡爪118上螺纹134与螺母160上螺纹162间的相互作用而造成的前部与后部套筒件112与114的相对转动视该相对转动的方向不同而使卡爪118前移或后移。
尽管上述说明针对一无钥卡盘，但应看到，本发明原理可同样用于有钥卡盘，这在本发明范围之内。
熟悉本技术领域的人士在由后附权利要求特别规定的本发明精神和范围内可对本发明作出上述和其它修正和改动。此外还应看到，不同实施例的方方面面可全部或部分地互换。而且，熟悉本技术领域的人士不难看出，上述说明只是举例而已，而并不是对后附权利要求进一步说明的本发明有所限制。