專利名稱：用于沖擊式卡盤的防滑回動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種鉆頭卡盤，用于使用電動(dòng)的或氣動(dòng)的鉆/驅(qū)動(dòng)器， 本發(fā)明更具體的涉及一種鉆頭卡盤，其使用沖擊環(huán)以使鉆頭卡盤的卡爪相對 于刀具的柄部夾緊或松開。
背景技術(shù)：
諸如美國專利Nos.6,247，706和6,729,812所述的卡盤這樣的沖擊式鉆頭 卡盤使用可以軸向地移動(dòng)到一個(gè)位置的沖擊環(huán)，在該位置沖擊環(huán)上的齒撞擊 形成于套筒上的相應(yīng)齒，其中套筒可以用螺紋嚙合鉆頭卡盤的卡爪，其中美 國專利Nos.6,247,706和6,729,812的公開在此全部引入作為參考，如同在此 處全部地說明。
參考圖1,參考標(biāo)號1000 —般地指出了一個(gè)這種現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭卡盤。 鉆頭卡盤1000包括心軸1020、多個(gè)卡爪部件1022、螺紋套筒1024、套筒蓋 1026、沖擊組件1028、遮蓋殼或罩殼1030和襯套1032。
心軸.1020可以具有前部1040,凸緣1042以及后部1044。前部1040可 以具有形成于其中的中心通孔1046,而凸緣1042可以具有多個(gè)有角度地布 置的導(dǎo)道1048，導(dǎo)道1048穿過凸緣1042而形成并與中心通孔1046交叉。 后部1044可以具有螺紋孔1050和止動(dòng)環(huán)槽1051,其中螺紋孔1050適于用 螺紋嚙合動(dòng)力工具(未示出)的輸出心軸。
卡爪部件1022可以可滑動(dòng)地定位在導(dǎo)道1048中，且每一個(gè)卡爪部件 1022都包括形成于外側(cè)的螺紋表面1052、和形成于前方內(nèi)表面的夾緊表面 1054。
螺紋套筒1024可以布置在心軸1020的周圍，且可以具有內(nèi)部錐形且?guī)?螺紋的表面1053，其中螺紋表面1053可以與卡爪部件1022的螺紋表面1052 用螺紋耦合。可以在螺紋套筒1024的外表面的周圍形成多個(gè)凹槽孔1058, 同時(shí)可以在螺紋套筒1024的底部表面上形成多個(gè)套筒齒1060。
套筒蓋1026可以安裝在心軸1020的前部1040周圍，且可以在與套筒
齒1060的相對側(cè)接觸螺紋套筒1024。沖擊組件1028可以包括彈簧1070、 沖擊環(huán)1072和接合部件1074。
沖擊環(huán)1072可以包括環(huán)狀主體1080、 一個(gè)或多個(gè)軸向延伸的導(dǎo)向部件 1082，以及多個(gè)環(huán)齒1092，其中導(dǎo)向部件1082可以耦合到環(huán)狀的主體1080 上，環(huán)齒1092從環(huán)狀主體1080的前側(cè)延伸。導(dǎo)向部件1082可以包括齒狀 的凸起1086，凸起1086具有錐形的邊1088。如下文中將要詳細(xì)描述的，環(huán) 齒1092構(gòu)造得以便可以與套筒齒1060嚙合。
彈簧1070可以布置在心軸1020周圍并可以在后側(cè)與接合部件1074鄰 接。彈簧1070的前側(cè)可以與沖擊環(huán)1072的主體1080的后側(cè)鄰接并使沖擊 環(huán)偏向螺紋套筒1024。
軸承環(huán)IIOO和軸承墊圈1102可以布置在沖擊環(huán)1072和心軸1020的凸 緣1042之間。遮蓋罩殼1030可以包括底部遮蓋殼1110和頂部遮蓋殼1112。 底部遮蓋殼1110可以是大體容器狀，具有一個(gè)貫穿的開口用于在其中接受 心軸1020和接合部件1074的支腳1075。底部遮蓋殼1110可以包括多個(gè)槽 1120，槽1120可以接受沖擊環(huán)1072的導(dǎo)向部件1082。如此的構(gòu)造允許沖擊 環(huán)1072可以相對于底部遮蓋殼1110軸向移動(dòng)但不能轉(zhuǎn)動(dòng)，其中底部遮蓋殼 1110經(jīng)由接合部件1074的支腳1075不可旋轉(zhuǎn)地連接到鉆頭罩殼(未示出)。
頂部遮蓋殼1112可以同樣形成為大體容器狀，具有用于在其中接受心 軸1020的通孔。頂部遮蓋殼可以界定一個(gè)法蘭1122，其中法蘭1122可以在 第一側(cè)與套筒蓋1026鄰接而在相對側(cè)與襯套1032鄰接。頂部遮蓋殼1112 的后緣1126可以界定多個(gè)分別為淺的和深的鎖定槽1132和1134，鎖定槽 1132和1134構(gòu)造成可以接受導(dǎo)向部件1082的凸起1086。
襯套1032可以具有定位部件1140和停止法蘭1144。定位部件1140可 以具有圓柱狀的通孔和多個(gè)定位凸痕1146,定位凸痕1146徑向的向內(nèi)延伸 以^更嚙合心軸1020的前部1040。軸承環(huán)1150和軸承墊圈1148可以布置在 停止法蘭1144和頂部遮蓋殼1112的法蘭1122之間。
當(dāng)鉆頭1160要卡到鉆頭卡盤1000中時(shí)，罩殼1030的頂部遮蓋殼1112 旋轉(zhuǎn)以使導(dǎo)向部件1082上的凸起1086對準(zhǔn)頂部遮蓋殼1112上的多個(gè)深鎖 定槽1134、以便彈簧1070可以將沖擊環(huán)1072向前地推動(dòng)、以便環(huán)齒1092 嚙合套筒齒1060以借此阻止沖擊環(huán)1072和螺紋套筒1024之間的相對旋轉(zhuǎn)。 心軸1020在第一旋轉(zhuǎn)方向的隨后旋轉(zhuǎn)引起心軸1020和螺紋套筒1024之間
的相對旋轉(zhuǎn)，該相對旋轉(zhuǎn)向?qū)⒖ㄗΣ考?022向心軸1020的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)而使 卡爪部件1022夾緊鉆頭1160的柄部1162。心軸1020和卡爪1022的繼續(xù)旋 轉(zhuǎn)將會(huì)使套筒1024開始與心軸1020 —起旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致套筒齒1060跨在(ride over)環(huán)齒1092上并沿遠(yuǎn)離螺紋套筒1024的后方推動(dòng)沖擊環(huán)1072。由于彈 簧1070使沖擊環(huán)向前方偏置，當(dāng)螺紋套筒1024旋轉(zhuǎn)時(shí)，套筒齒1060將周 期性的撞擊環(huán)齒1092。套筒齒1060和環(huán)齒1092的沖擊將產(chǎn)生扭矩，該扭矩 施加到螺紋套筒1024并傾向于使螺紋套筒1024進(jìn)一步收緊卡爪部件1022。
當(dāng)卡盤1000要用于鉆孔或者驅(qū)動(dòng)操作時(shí)，罩殼1030的頂部遮蓋殼1112 旋轉(zhuǎn)以對準(zhǔn)導(dǎo)向部件1082的凸起1086,其中導(dǎo)向部件1082的多個(gè)淺鎖定槽 1132與頂部遮蓋殼1112聯(lián)合。如此對準(zhǔn)，沖擊環(huán)1072被向后地推動(dòng)以致環(huán) 齒1092從套筒齒1060脫離。因此，套筒1024的旋轉(zhuǎn)不受齒1092的阻止以 致套筒1024、卡爪1022和心軸1020將一起旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)鉆頭1060要從卡盤1000移走時(shí)，罩殼1030的頂部遮蓋殼1112旋轉(zhuǎn) 以導(dǎo)向部件1082的多個(gè)深鎖定槽1134對準(zhǔn)導(dǎo)向部件1082的系列凸起1086， 其中導(dǎo)向部件1082的多個(gè)深鎖定槽1134與頂部遮蓋殼1112聯(lián)合、以致彈 簧1070可以向前推動(dòng)形成于沖擊環(huán)1072上的齒1092以對準(zhǔn)形成于套筒 1024上的套筒齒1060,借此阻止沖擊環(huán)1072和螺紋套筒1024之間的相對 旋轉(zhuǎn)。心軸1020在與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向的隨后旋轉(zhuǎn)引起心 軸1020和螺紋套筒1024 —起旋轉(zhuǎn)、以致套筒齒1060周期性地撞擊環(huán)齒 1092 。套筒齒1060和環(huán)齒1092之間的接觸產(chǎn)生扭矩，該扭矩施加到螺紋套 筒1024并傾向于使螺紋套筒1024從卡爪部件1022松開然后停止套筒的進(jìn) 一步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)心軸1020繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，套筒1024和卡爪1022之間的相對旋 轉(zhuǎn)使得卡爪松開鉆頭1160。
盡管這樣的鉆頭卡盤顯示出可以適當(dāng)?shù)乇３帚@頭和刀頭，當(dāng)這種鉆頭和 刀頭要從鉆頭卡盤移開時(shí)、在上述裝置中注意到了困難。具體的說，產(chǎn)生的 "松開扭矩"由大量的各種變量決定，包括心軸的旋轉(zhuǎn)速度和靜摩擦系數(shù)與 動(dòng)摩擦系數(shù)之間的差異。
在某些情況下，確定將產(chǎn)生的扭矩的量的變量可以在鉆頭被卡盤夾緊時(shí) 和使用者想要從卡盤松開鉆頭時(shí)之間有較大的改變。例如，當(dāng)鉆頭將從鉆頭 卡盤移走時(shí)、由于例如鉆或鉆/驅(qū)動(dòng)器的變速器切換到較低的傳動(dòng)比或在電池 操作工具的情況下電池已經(jīng)放電到 一定程度使得較低的電壓輸入到鉆或鉆/ 驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)，心軸1020的旋轉(zhuǎn)速度可能相對較低。在這種情況下，操作
員可能需要改變鉆或鉆/驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)比到一個(gè)較高的傳動(dòng)比和/或替換或再 充電電池以移走鉆頭，這可是相當(dāng)?shù)穆闊?br> 然而；靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之間的差異可能更成問題。就像公知的，
給定材料組合的動(dòng)摩擦系數(shù)傾向于比該材料組合的靜摩擦系數(shù)更低。由于可
供旋轉(zhuǎn)套筒1024的能量的量與以摩擦形式消耗在套筒1024和卡爪1022之 間的能量的量有關(guān)，在套筒1024和卡爪1022之間較低的摩擦損耗將會(huì)導(dǎo)致 更多的動(dòng)力施加到套筒1024上。
令人遺憾的是，套筒1024和卡爪1022之間的摩擦系數(shù)在套筒1024已 經(jīng)相對于卡爪1022運(yùn)動(dòng)時(shí)(也就是，當(dāng)套筒1024在旋轉(zhuǎn)而卡爪1022被驅(qū) 動(dòng)以抵著鉆頭1160時(shí))最低，而在套筒1024相對于卡爪1022靜止時(shí)(也 就是，當(dāng)卡爪1022抵著鉆頭且操作者試圖使套筒1024相對于卡爪1022轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí))最高。在靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)差異較大的情況下，美國專利 Nos.6,247，706和6,729,812中公開的這種類型的鉆頭卡盤可能在操作者不使 用工具的情況下不能從卡盤釋放鉆頭，所述工具是諸如扳手和鎖定工具這樣 允許操作員手動(dòng)從鉆頭卡盤釋放鉆頭的工具。如本領(lǐng)域一般的技術(shù)人員所 知，手動(dòng)從鉆頭卡盤釋放鉆頭是麻煩的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，公開了多個(gè)實(shí)施例，其中沖擊組件彈簧的長 度可以自動(dòng)的(例如在收緊和松開之間)或手動(dòng)的(例如由操作者所選擇的) 改變。通過縮短或伸長沖擊組件彈簧，其意味著提高或降低彈簧的壓縮，可 以改變由彈簧施加到?jīng)_擊環(huán)的力以及因此由螺紋套筒施加到卡爪的扭矩。例 如，在第 一 實(shí)施例中公開了 一種具有可由用戶收緊的卡爪機(jī)構(gòu)的卡盤機(jī)構(gòu)。 該機(jī)構(gòu)具有多個(gè)可嚙合的卡爪，這些卡爪耦合到可轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒部件。沖擊組 件構(gòu)造為與套筒部件連接以防止套筒部件相對于工具主體的旋轉(zhuǎn)?？ㄗρ氐?一方向的旋轉(zhuǎn)讓卡爪和套筒部件相互作用以使卡爪靠攏。同樣的，當(dāng)卡爪沿 第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，卡爪被打開。沖擊組件由環(huán)形的沖擊環(huán)、彈簧、以及彈簧 支承部件形成。設(shè)置了這樣的機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造為當(dāng)卡爪相對于套筒部件沿第一 方向旋轉(zhuǎn)時(shí)將彈簧定位在第一長度以及當(dāng)卡爪沿第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)將彈簧定 位在第二長度。彈簧長度的變化改變了可旋轉(zhuǎn)部件施加到卡爪上的力。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，卡盤機(jī)構(gòu)具有多個(gè)可嚙合的卡爪，這些卡爪 耦合到可轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒部件?？砷g歇嚙合的沖擊支承構(gòu)造為當(dāng)套筒部件與可嚙 合卡爪一起旋轉(zhuǎn)時(shí)， 一旦套筒部件活動(dòng)就限制套筒部件的旋轉(zhuǎn)。沖擊支承由 沖擊組件、彈簧以及第一彈簧支承部件形成。沖擊組件由沖擊支承環(huán)和第二 彈簧支承部件形成。第二彈簧支承部件構(gòu)造為可以軸向移動(dòng)將從彈簧施加到 沖擊支承環(huán)的力從第 一彈簧力調(diào)整到第二彈簧力。當(dāng)套筒部件耦合到?jīng)_擊組 件且沿第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)第二彈簧支承部件施加第一彈簧力，而當(dāng)套筒部件沿 第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)施加第二彈簧力。
在本發(fā)明的另 一 實(shí)施例中，公開的卡盤機(jī)構(gòu)具有多個(gè)可嚙合的卡爪元件。 可嚙合的卡爪元件可沿第一方向和第二方向驅(qū)動(dòng)。套筒部件被布置在可嚙合 的卡爪元件的周圍。沖擊組件被布置為與套筒部件相鄰并構(gòu)造為可以間歇地 向套筒部件施加抗旋轉(zhuǎn)力。沖擊組件具有推力軸承部件、彈簧、以及彈簧支 承部件，彈簧支承部件可以從第一位置軸向地移動(dòng)到第二位置。彈簧支承部 件在第一位置時(shí)彈簧具有第一長度而當(dāng)彈簧支承部件在第二位置時(shí)具有第 二長度。這種長度的變化改變了施加到套筒部件的抗旋轉(zhuǎn)力。
通過下文的詳細(xì)描述，本發(fā)明更多的可應(yīng)用范圍將是明顯的。應(yīng)該理解 的是在說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，詳細(xì)的描述和具體的例子僅僅是為了說 明而不是意欲限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)詳細(xì)說明和附圖可以更全面的理解本發(fā)明，附圖中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的卡盤機(jī)構(gòu)的分解透視圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例的分解透視圖3至6是圖2所示的卡盤的剖視圖7是本發(fā)明的第二實(shí)施例的分解透視圖8和9是圖7所示的卡盤機(jī)構(gòu)的剖視圖IO是本發(fā)明的第三實(shí)施例的分解透視圖11至13示出了圖8所示卡盤的剖視圖14是本發(fā)明的另一實(shí)施例的卡盤的分解透視圖15和16示出了圖14所示的卡盤的剖視圖17示出了可選的卡盤設(shè)計(jì)的剖視圖。 具體實(shí)施例
優(yōu)選實(shí)施例的下列描述本質(zhì)上僅僅是示范性的而決不是意欲限制本發(fā) 明、本發(fā)明的應(yīng)用或使用。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的教導(dǎo)的卡盤機(jī)構(gòu)20的分解透視 圖?？ūP20包括界定了鉆頭接受通孔24的心軸22、卡爪組件26、套筒28 和沖擊組件31。與通孔24交叉的是卡爪組件26的鉆頭嚙合卡爪元件32。 具有鉆頭嚙合表面34和螺紋驅(qū)動(dòng)表面36的卡爪元件32被可滑動(dòng)的定位在 有角度地布置的導(dǎo)道38中。
心軸22可以具有前部35、凸緣37和后部39。前部35可以具有形成于 其中的中心鉆頭接受通孔24,而凸緣37可以具有多個(gè)貫穿它而形成的有角 度地布置的導(dǎo)道38，其中導(dǎo)道38與通孔24交叉。后部可以具有螺紋孔41， 其中螺紋孔41適于螺紋嚙合到動(dòng)力工具(未示出)的輸出心軸。
套筒組件或套筒28環(huán)狀地布置在卡爪元件32的周圍。套筒28優(yōu)選地 界定了內(nèi)部螺孔40，其構(gòu)造為可以連接卡爪元件32的螺紋驅(qū)動(dòng)表面36。在 該工具正常操作時(shí)，套筒28與卡爪元件32 —起旋轉(zhuǎn)且因此不會(huì)相對于卡爪 元件32移動(dòng)?？ㄗM件26相對于套筒28旋轉(zhuǎn)以使卡爪元件32的收緊或松 開。這可以通過保持套筒28固定并旋轉(zhuǎn)卡爪組件26來實(shí)現(xiàn)。
卡爪組件26的相對旋轉(zhuǎn)使得當(dāng)卡爪組件26相對于套筒28沿第一或收 緊方向旋轉(zhuǎn)時(shí)、卡爪元件32通過導(dǎo)道38—起移動(dòng)，以及當(dāng)卡爪組件26相 對于套筒28沿第二或;^開方向旋轉(zhuǎn)時(shí)、卡爪元件32脫離嚙合。套筒28由 兩個(gè)環(huán)形成(42和44 )。第一環(huán)42具有螺紋表面40和傾斜相接表面51 。第 二環(huán)44具有傾斜表面50和多個(gè)嚙合齒52,其中傾斜表面50構(gòu)造為可以與 第一環(huán)42的傾斜相接表面51相接。
沖擊組件31被旋轉(zhuǎn)地固定到該工具的主體上并構(gòu)造為可以防止或阻止 套筒28的旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)被用來驅(qū)動(dòng)卡爪元件32。沖擊組件31具有沖擊環(huán) 54,沖擊環(huán)54具有多個(gè)嚙合齒57,嚙合齒57構(gòu)造為可以與第二環(huán)44的相 應(yīng)嚙合齒52相接。沖擊組件31還具有彈簧58和彈簧承載部件60,其構(gòu)造 為可以施加軸向力到?jīng)_擊環(huán)54。
如圖3中清楚的看到的(其中圖2實(shí)施例的一些細(xì)節(jié)被省略)，當(dāng)如現(xiàn) 有技術(shù)所述的那樣卡緊鉆頭時(shí)， 一旦卡爪組件26沿第一或收緊方向旋轉(zhuǎn)，
卡爪元件32和第一環(huán)42之間的螺紋嚙合將開始導(dǎo)致第一環(huán)42同樣沿第一 方向旋轉(zhuǎn)。然而，齒52和齒57之間的嚙合將制止第二環(huán)44的旋轉(zhuǎn)。由此， 第 一環(huán)42將相對于第二環(huán)44旋轉(zhuǎn)且斜面腿51將滑入傾斜表面50的深端53。 當(dāng)斜面腿51處于傾斜表面50的深端時(shí)，第一環(huán)42和第二環(huán)44之間不能進(jìn) 一步相對旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，沖擊環(huán)54經(jīng)由齒52和57以及經(jīng)由第二環(huán)44有效地 嚙合了第一環(huán)42。由于第一環(huán)42不能旋轉(zhuǎn)，第一環(huán)42和卡爪組件26之間 將相對旋轉(zhuǎn)并如現(xiàn)有技術(shù)所述的那樣導(dǎo)致卡爪元件32向內(nèi)移動(dòng)。當(dāng)卡爪元 件32接觸鉆頭的柄部并且不能再軸向地移動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的卡爪元件32將會(huì)迫 使第一環(huán)42旋轉(zhuǎn)，這又將導(dǎo)致第二環(huán)44旋轉(zhuǎn)。
如圖4所示，在卡緊過程中，卡爪組件26沿第一或收緊方向繼續(xù)的旋 轉(zhuǎn)將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)地耦合的環(huán)42和44如現(xiàn)有技術(shù)那樣操作、且將引起如前述的 沖擊環(huán)54往復(fù)沖擊的運(yùn)動(dòng)。然而，在本優(yōu)選實(shí)施例中，傾斜相接面50允許 相接環(huán)(interface ring ) 44軸向移動(dòng)以遠(yuǎn)離彈簧承載部件60、由此允許彈簧 58變長。這導(dǎo)致58施加較小的力到?jīng)_擊組件31的沖擊環(huán)54上。又導(dǎo)致當(dāng) 卡爪元件嚙合鉆頭時(shí)、施加到卡爪元件32和鉆頭相接面的收緊扭矩降低。
如圖5中清楚的看到的，在將鉆頭拆下卡盤的過程中， 一旦卡爪組件26 沿第二或松開方向旋轉(zhuǎn)，卡爪元件32和第一環(huán)42之間的螺紋嚙合將開始導(dǎo) 致42也沿第二方向旋轉(zhuǎn)。然而，第二環(huán)44的旋轉(zhuǎn)被齒52和齒57之間的嚙 合所抑制。因此，第一環(huán)42將相對于第二環(huán)44旋轉(zhuǎn)、且斜面腿51將滑入 傾斜表面50的淺端55。當(dāng)斜面腿51在傾斜表面50的淺端55中時(shí)，第一環(huán) 42和第二環(huán)44之間不能進(jìn)一步相對旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，沖擊環(huán)54經(jīng)由齒52和57 以及經(jīng)由44有效的嚙合了第一環(huán)42。
如圖6中看到的，卡爪組件26沿第二或松開方向的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致旋 轉(zhuǎn)地互鎖的第一環(huán)42和第二環(huán)44開始隨著卡爪組件26 —起旋轉(zhuǎn)。第二環(huán) 44的旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致套筒齒52跨在環(huán)57上并向遠(yuǎn)離螺紋套筒28的后方推動(dòng)沖 擊環(huán)54。由于彈簧58使沖擊環(huán)54向前方偏置，當(dāng)套筒28旋轉(zhuǎn)時(shí)套筒齒52 將周期性地撞擊環(huán)齒57。套筒齒52和環(huán)齒57的沖擊將產(chǎn)生最終克服第一環(huán) 42和卡爪元件32之間的靜摩擦力的扭矩，在這時(shí)第一環(huán)將脫離卡爪。由于 第一環(huán)42的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由互鎖的第二環(huán)44、齒52和57、以及沖擊環(huán)54而被阻 止，卡爪組件26的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致卡爪元件32和第一環(huán)42之間的相對 旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的卡爪元件32和不旋轉(zhuǎn)的第一環(huán)42之間繼續(xù)的相對旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致
卡爪軸向地向后和向外移動(dòng)，由此從卡盤釋放鉆頭。本實(shí)施例的有利之處在
于，由于當(dāng)斜面腿51移向傾斜表面50的淺端55時(shí)、第二環(huán)44被向后推動(dòng)， 彈簧58相對于它在如上述的卡住和收緊過程中的狀態(tài)來說是被壓縮的。這 導(dǎo)致在松開卡盤的過程中、彈簧58施加一較大的力到?jīng)_擊組件31的沖擊環(huán) 54上。這又導(dǎo)致當(dāng)卡爪元件32脫離鉆頭時(shí)施加到卡爪元件32和鉆頭相4妾面 上的松開扭矩增大。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的卡盤組件70的分解透視圖。布 置在心軸22和卡爪元件32周圍的是單件套筒28。套筒28界定了構(gòu)造為可 以與卡爪元件32的螺紋驅(qū)動(dòng)表面36相接的螺紋通孔40。套筒28具有相接 表面72,相接表面72具有多個(gè)斜面嚙合齒74。如上文所述，沖擊組件80 構(gòu)造為施加相對的抗旋轉(zhuǎn)力到套筒28。沖擊組件80具有沖擊環(huán)82以及第一 和第二彈簧相接部件84和60。進(jìn)一步布置在套筒28和沖擊環(huán)82之間的是 偏置彈簧29,它的作用是當(dāng)鉆頭在驅(qū)動(dòng)模式的時(shí)候分離組件。
當(dāng)鉆頭被卡在卡盤組件70時(shí)，罩殼的頂部覆蓋殼112被旋轉(zhuǎn)以使頂部 覆蓋殼112上的深鎖定槽134對準(zhǔn)第二彈簧相接部件84的凸起86。彈簧58 通過彈簧相接部件84向前推動(dòng)沖擊環(huán)82以致環(huán)齒71和套筒齒74嚙合。環(huán) 齒71嚙合了套筒齒74、由此阻止沖擊環(huán)82和套筒28之間的相對旋轉(zhuǎn)。當(dāng) 偏置彈簧29的彈簧常數(shù)低于彈簧58時(shí)，它被壓縮。
如圖8中清楚的看到的，心軸22隨后的沿第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致心 軸22和套筒28之間的相對旋轉(zhuǎn)，該相對旋轉(zhuǎn)將卡爪元件32推向心軸22的 旋轉(zhuǎn)軸并使抵著鉆頭的柄部的卡爪32收緊。沖擊環(huán)82相對于第一彈簧相接 部件84的沿第一收緊方向的相對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致沖擊環(huán)82和第一彈簧相接部件84 一起移動(dòng)。這允許彈簧58伸長并降低彈簧58施加到?jīng)_擊環(huán)82上的力以及 因此降低沖擊環(huán)82施加到套筒28上的力的量。這降低了當(dāng)卡爪元件嚙合鉆 頭時(shí)、驅(qū)動(dòng)卡爪相對于卡爪元件32的相對旋轉(zhuǎn)所施加的力。
旋轉(zhuǎn)地固定的第一彈簧相接部件84具有傾斜表面88，傾斜表面88與沖 擊環(huán)82上對應(yīng)的傾斜表面89相接。傾斜表面可以是凹槽形式(如圖8和圖 9所示，或如圖7所示的凸起)。在這點(diǎn)上，在沖擊環(huán)82和第一彈簧相接部 件84之間的傾斜表面88構(gòu)造為允許在它們之間存在受限制的相對旋轉(zhuǎn)。
如上所述，心軸22和卡爪元件32的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致套筒28開始與心 軸22 —起旋轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致套筒齒74跨在環(huán)齒71之上并向遠(yuǎn)離套筒28的后方
推動(dòng)沖擊環(huán)82和第一彈簧相接部件84。由于彈簧58使沖擊環(huán)54向前偏置， 當(dāng)螺紋套筒28旋轉(zhuǎn)時(shí)、套筒齒74將周期性地撞擊環(huán)齒71。套筒齒74和環(huán) 齒71的沖擊將產(chǎn)生施加到套筒28的扭矩。
如圖9中清楚的看到的，在將鉆頭拆下卡盤的過程中， 一旦卡爪元件32 和心軸22沿第二或松開方向旋轉(zhuǎn)，沖擊環(huán)82被在第二方向旋轉(zhuǎn)，第一彈簧 相接部件84離開沖擊環(huán)82，這導(dǎo)致了彈簧58的壓縮。由于初始摩擦力，可 以使套筒齒74跨在環(huán)齒71上并向離開螺紋套筒28的后方推動(dòng)沖擊環(huán)82和 第一彈簧相接部件84。因?yàn)閺椈?8使沖擊環(huán)82向前偏置，當(dāng)螺紋套筒28 旋轉(zhuǎn)時(shí)、套筒齒74將周期性地撞擊環(huán)齒71。套筒齒74和環(huán)齒71的沖擊將 產(chǎn)生施加到套筒28的扭矩。這提高了從彈簧58施加到?jīng)_擊環(huán)82的力。這 又增大了由套筒28相對于卡爪元件32的相對旋轉(zhuǎn)所施加的力的量。
套筒黃74和沖擊齒71的沖擊將產(chǎn)生扭矩，該扭矩最終克服套筒28和 卡爪元件32之間的靜態(tài)摩擦力，在這時(shí)套筒28將脫離卡爪元件32?？ㄗπ?軸22和卡爪元件32的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致卡爪元件32和沖擊環(huán)82之間的相 對旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榻?jīng)由第一彈簧相接部件84、齒52和齒57阻止了沖擊環(huán)82的 旋轉(zhuǎn)。卡爪元件32和不旋轉(zhuǎn)的沖擊環(huán)82之間的繼續(xù)相對旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致卡爪元 件32軸向的向后和向外移動(dòng)，由此從卡盤釋放鉆頭。
當(dāng)鉆頭被卡盤組件70正常的推向前方或相反的方向時(shí)，罩殼的頂部覆 蓋殼112被旋轉(zhuǎn)以從頂部覆蓋殼112的深鎖定槽134離開第二彈簧相接部件 84上的凸起86。這壓縮了彈簧58并允許彈簧29向后推動(dòng)沖擊環(huán)82以致環(huán) 齒71脫離套筒齒74、借此允許螺紋套筒28與卡爪元件32 —起旋轉(zhuǎn)。
一般地參考圖10至圖14,其中示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的卡盤 機(jī)構(gòu)90。沖擊組件92構(gòu)造為可以施加旋轉(zhuǎn)力到套筒28、以根據(jù)如上所述的 旋轉(zhuǎn)方向夾緊或松開卡爪。
沖擊組件92由沖擊環(huán)94、彈簧5S,以及彈簧支承部件96形成。如上 所述，沖擊環(huán)94具有多個(gè)斜面嚙合齒98，斜面嚙合齒98構(gòu)造為可以與套筒 28中形成的相應(yīng)齒100相接。彈簧支承部件96可以相對于套筒28軸向地移 動(dòng)以改變彈簧58的壓縮。如圖11中清楚的看到的，彈簧支承部件96可以 位于第 一位置，在該第 一位置的彈簧支承部件96壓縮彈簧58到第 一長度， 該第一長度允許施加第一力到?jīng)_擊環(huán)94。替換地，彈簧支承部件96可以位 于第二位置(見圖12)，在該第二位置的彈簧支承部件96壓縮彈簧58到第 二長度，該第二長度允許施加第二力到?jīng)_擊環(huán)94。如所描述的那樣，第一力
小于第二力。
環(huán)形地分布在彈簧支承部件96周圍的是螺紋部件102,螺紋部件102 被設(shè)置為允許使用者手動(dòng)調(diào)整彈簧支承部件96的軸向位置。由此，螺紋部 件102的旋轉(zhuǎn)允許使用者手動(dòng)調(diào)整沖擊組件92施加到套筒28和卡爪元件32 上的力以使卡爪元件32相對于鉆頭收緊或松開。
如圖14至圖17中清楚的看到的，彈簧支承部件96可以替換地經(jīng)由一 對凸輪銷106耦合到環(huán)形地分布的罩殼104。凸輪銷106被分布在一對形成 于支承罩殼104中的凸輪槽108中。彈簧支承部件96沿第一和向前方向的 旋轉(zhuǎn)可以將彈簧支承板的凸輪銷106置放在第一前方軸向位置上。由此設(shè)置 第一力到?jīng)_擊環(huán)94上。
當(dāng)彈簧支承部件96旋轉(zhuǎn)到第二或反方向時(shí)，彈簧支承部件96的凸輪銷 106被定位到第二位置110，由此減少彈簧58通過沖擊環(huán)和套筒28施加到 卡爪元件32的螺紋上的力的量。如圖17可以清楚的看到的，罩殼可以可選 擇性地具有凸輪槽，該凸輪槽允許沖擊環(huán)94從套筒28完全地脫離。這樣， 彈簧支承部件96可以用于嚙合入或脫離開卡盤的自緊特性。
本發(fā)明的描述在本質(zhì)上僅是示范性的，因而，不背離本發(fā)明的要點(diǎn)的變 化在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，可以設(shè)想機(jī)構(gòu)可以視卡盤夾緊或松開卡爪而改 變施加到自緊卡盤組件的推力軸承的力的量。這包括改變推力軸承和卡爪卡 爪驅(qū)動(dòng)器之間的傾斜相接面的斜率。另外，可以設(shè)想彈簧組件可以由多個(gè)彈 簧元件形成，其動(dòng)作由工具處于驅(qū)動(dòng)、收緊或松開形態(tài)決定。這些修改不被 認(rèn)為是背離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種自緊卡盤組件，包括卡爪組件，具有多個(gè)卡爪元件，卡爪元件可以從第一脫離位置移動(dòng)到嚙合位置；套筒部件，構(gòu)造為可以將卡爪元件從脫離位置驅(qū)動(dòng)到嚙合位置。沖擊組件，構(gòu)造為可以施加抗旋轉(zhuǎn)力到套筒部件，沖擊組件具有沖擊環(huán)、彈簧、以及彈簧支承部件，沖擊組件構(gòu)造為可以在套筒部件相對于卡爪組件沿第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)施加第一軸向力到套筒部件上，以及在套筒部件相對于卡爪組件沿第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)施加第二軸向力到套筒部件上。
2、 如權(quán)利要求1所述的卡盤組件，包括彈簧，當(dāng)套筒相對于卡爪沿第 一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)該彈簧具有第一長度，以及當(dāng)套筒相對于卡爪沿第二旋轉(zhuǎn) 方向旋轉(zhuǎn)時(shí)該彈簧具有第二長度。
3、 如權(quán)利要求2所述的卡盤組件，其中套筒由第一和第二部件形成， 所述第一和第二部件可以相對于彼此地從第一位置旋轉(zhuǎn)到第二位置，所述套 筒當(dāng)沿第 一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)具有第 一厚度以及當(dāng)套筒沿第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)具有第 二厚度。
4、 如權(quán)利要求3所述的卡盤組件，其中第一和第二部件具有嚙合的傾 斜支承表面。
5、 如權(quán)利要求3所述的卡盤組件，其中所述彈簧向沖擊環(huán)施加軸向力。
6、 如權(quán)利要求3所述的卡盤組件，其中套筒界定了多個(gè)第一嚙合齒以 及其中沖擊環(huán)具有多個(gè)第二嚙合齒，該第二嚙合齒構(gòu)造為可以與第 一嚙合齒 嚙合。
7、 如權(quán)利要求6所述的卡盤組件，其中第一和第二嚙合齒都具有傾斜 表面，所述傾斜表面允許沖擊環(huán)軸向地平移。
8、 如權(quán)利要求1所述的卡盤組件，其中沖擊器構(gòu)造為在套筒沿第一方 向旋轉(zhuǎn)時(shí)向套筒施加第一扭力，以及在套筒沿第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)向套筒施加第 二扭力。
9、 如權(quán)利要求1所述的卡盤組件，其中彈簧在第一彈簧端具有固定的 位置以及可移動(dòng)的彈簧相接部件位于第二彈簧端，且所述可移動(dòng)彈簧相接部 件可以從第 一位置移動(dòng)到第二位置。
10、 如權(quán)利要求9所述的卡盤組件，其中彈簧相接部件可旋轉(zhuǎn)地耦合到 沖擊環(huán)。
11、 如權(quán)利要求10所述的卡盤組件，其中彈簧相4妄部件界定了第一傾斜相接表面，以及其中沖擊環(huán)界定了第二相接表面，所述第二相接表面構(gòu)造 為可以與第 一傾斜表面相互作用。
12、 如權(quán)利要求9所述的卡盤組件，其中當(dāng)彈簧相接部件在第一位置時(shí) 彈簧具有第一壓縮鏈，以及當(dāng)彈簧相接部件在第二位置時(shí)彈簧具有第二壓縮鏈。
13、 一種鉆頭卡盤，包括 心軸，適于和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源耦合； 多個(gè)卡爪部件，由心軸可滑動(dòng)地支承；螺紋套筒，布置在心軸周圍并可以與卡爪部件之一螺纟丈嚙合； 彈簧，布置在心軸周圍；沖擊結(jié)構(gòu)，布置在心軸周圍并在彈簧的作用下向螺紋套筒偏置，沖擊結(jié) 構(gòu)包括第一組齒，所述第一組齒被構(gòu)造以與螺紋套筒上的結(jié)構(gòu)相互作用； 彈簧支承部件，可以從第一位置移動(dòng)到第二位置，當(dāng)彈簧支承部件在第一位置時(shí)所述彈簧具有第一壓縮長度，以及當(dāng)彈簧支承部件在第二位置時(shí)所述彈簧具有第二壓縮長度。
14、 如權(quán)利要求13所述的鉆頭卡盤，其中當(dāng)彈簧支承部件在第一位置 時(shí)彈簧施加第 一軸向力到?jīng)_擊結(jié)構(gòu)以及當(dāng)彈簧支承部件在第二位置時(shí)彈簧 施加第二軸向力到?jīng)_擊結(jié)構(gòu)。
15、 如權(quán)利要求13所述的鉆頭卡盤，進(jìn)一步包括布置在所述彈簧的一 部分周圍的罩殼，所述彈簧支承部件構(gòu)造為具有與罩殼的互補(bǔ)表面相接的表 面。
16、 如權(quán)利要求15所述的鉆頭卡盤，其中所述相接表面是螺紋或銷之
17、 如權(quán)利要求13所述的鉆頭卡盤組件，其中沖擊結(jié)構(gòu)界定了多個(gè)第 一嚙合齒，以及其中所述套筒具有多個(gè)第二嚙合齒，所述第二嚙合齒構(gòu)造為 可以與第一嚙合齒相接。
18、 如權(quán)利要求17所述的鉆頭卡盤組件，其中第一和第二嚙合齒界定 了嚙合斜面，其構(gòu)造為當(dāng)預(yù)定的扭轉(zhuǎn)載荷施加到?jīng)_擊結(jié)構(gòu)時(shí)可以使沖擊環(huán)相 對于套筒軸向分離。
19、 一種自緊卡盤組件，包括 心軸，適于和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源耦合； 多個(gè)卡爪部件，由心軸可滑動(dòng)地支承；套筒，構(gòu)造為可以將卡爪部件從脫離位置驅(qū)動(dòng)到嚙合位置； 沖擊H組件，其構(gòu)造為可以向套筒施加旋轉(zhuǎn)力，沖擊器組件構(gòu)造為當(dāng)心軸相對于套筒沿第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)向套筒施加第一扭力，以及當(dāng)心軸沿第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)向套筒施加第二扭力。
20、 如權(quán)利要求19所述的卡盤組件，進(jìn)一步包括彈簧，當(dāng)心軸相對于 套筒沿第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)所述彈簧具有第一壓縮長度，以及當(dāng)心軸沿第二方向 旋轉(zhuǎn)時(shí)向所述彈簧具有第二壓縮長度。
21、 如權(quán)利要求20所述的卡盤組件，其中套筒由第一和第二部件形成， 所述第 一 和第二部件相對于彼此旋轉(zhuǎn)。
22、 如權(quán)利要求19所述的卡盤組件，其中沖擊器組件包括沖擊器環(huán)， 其構(gòu)造為可以嚙合套筒，且所述彈簧構(gòu)造為可以向沖擊器環(huán)施加軸向力。
23、 如權(quán)利要求19所述的卡盤組件，其中彈簧具有固定的第一端以及 可移動(dòng)的彈簧相接部件位于彈簧的第二端，所述彈簧相接部件可以從第一位置移動(dòng)到第二位置，所述彈簧相接部件進(jìn)一步構(gòu)造為可以向沖擊器環(huán)施加軸 向力。
24、 如權(quán)利要求22所述的卡盤組件，其中彈簧相接部件界定了第一相 接斜面，第一相接斜面被構(gòu)造為可以與沖擊器環(huán)上界定的第二相接斜面相 接。
25、 如權(quán)利要求22所述的卡盤組件，其中當(dāng)心軸相對于套筒沿第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)所述彈簧具有第一壓縮長度，以及當(dāng)心軸沿第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)向所述 彈簧具有第二壓縮長度。
全文摘要
公開了一種自緊卡盤機(jī)構(gòu)。所述自動(dòng)卡盤機(jī)構(gòu)具有卡爪機(jī)構(gòu)，卡爪機(jī)構(gòu)具有可滑動(dòng)的布置在相應(yīng)導(dǎo)道中的卡爪元件，所述導(dǎo)道被界定在可旋轉(zhuǎn)的主體中。螺紋套筒部件，構(gòu)造為可以相對于卡爪元件沿第一或第二方向旋轉(zhuǎn)，螺紋套筒部件被可旋轉(zhuǎn)的布置在卡爪元件周圍并與卡爪嚙合。沖擊組件構(gòu)造為與螺紋主體相接以向套筒部件施加抗旋轉(zhuǎn)力以在沿第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)防止套筒部件旋轉(zhuǎn)以使卡爪靠攏，以及在沿第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)防止套筒部件旋轉(zhuǎn)以使卡爪分開。推力軸承構(gòu)造為當(dāng)套筒部件沿第一方向相對旋轉(zhuǎn)時(shí)向套筒施加第一組力以及當(dāng)套筒部件沿第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)向套筒施加第二組力。
文檔編號B23B31/12GK101356034SQ200680012913
公開日2009年1月28日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日
發(fā)明者丹尼爾·普齊奧, 沃倫·A·塞羅爾, 羅伯特·S·格雷特 申請人:布萊克和戴克公司