用于旋转电动工具的卡盘组件的制作方法
用于旋转电动工具的卡盘组件的制作方法
【专利说明】用于旋转电动工具的卡盘组件
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年4月28日提交的共同未决美国临时专利申请61/985285，该申请的全部内容通过引用结合至此。
技术领域
[0003]本实用新型涉及电动工具，更具体地涉及用于旋转电动工具的卡盘组件。
【背景技术】
[0004]具有旋转输出的电动工具(即，旋转电动工具)通常包括具有多个钳爪的卡盘组件，所述钳爪可调节以夹紧并固定工具元件(例如，钻头)。
【实用新型内容】
[0005]在一个方面，本实用新型提供一种用于旋转电动工具的卡盘组件。卡盘组件包括:能够绕轴线旋转的卡盘本体；多个钳爪，所述多个钳爪由所述卡盘本体支撑，以使钳爪在允许刀头(tool bit)插入到所述卡盘本体中的收缩位置和夹紧所述刀头的延伸位置之间相对于所述卡盘本体运动；多个夹紧螺母，所述多个夹紧螺母围绕所述卡盘本体并具有能够分别与各个钳爪上的相应螺纹啮合的内螺纹；收紧套筒，该收紧套筒围绕所述卡盘本体并与所述卡盘本体螺纹啮合，以与所述卡盘本体进行相对旋转；以及楔子，该楔子限定在所述收紧套筒上，响应于所述收紧套筒沿着收紧方向相对于所述卡盘本体的旋转，所述楔子与所述夹紧螺母选择性啮合以使所述夹紧螺母向内移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的螺纹分别地啮合。
[0006]在另一个方面，本实用新型提供一种操作用于旋转电动工具的卡盘组件的方法。该方法包括:将刀头插入到卡盘本体的中心孔中，所述中心孔限定旋转轴线；在将所述刀头插入到所述卡盘本体内的中心孔中的过程中，将带有所述刀头的多个钳爪从延伸位置移动到收缩位置；在将所述刀头插入到所述中心孔中之后，利用弹簧使所述钳爪从所述收缩位置向所述延伸位置移动；使收紧套筒围绕所述旋转轴线沿着收紧方向旋转，从而使所述收紧套筒相对于所述卡盘本体进行轴向移动；响应于所述收紧套筒上限定的楔子和多个夹紧螺母之间的啮合，所述多个夹紧螺母沿着径向方向向内移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的螺纹分别啮合；以及，响应于所述收紧套筒沿着所述收紧方向的继续旋转，向带有所述钳爪的所述刀头上施加夹紧力。
[0007]通过下面的详细描述和附图，本领域技术人员将理解本实用新型的其他特征和方面。
【附图说明】
[0008]图1是根据本实用新型的一种实施方式的包括卡盘组件的电动工具的前端组件的透视图。
[0009]图2是图1所示前端组件的横截面图。
[0010]图3是图1所示卡盘组件的爆炸图。
[0011]图4是图1所示卡盘组件的楔子的横截面图。
[0012]图5是图1所示前端组件的横截面图，显示了正被插入到卡盘组件中的刀头。
[0013]图6是图1所示前端组件的横截面图，显示了完全插入到卡盘组件中的刀头。
[0014]图7是根据本实用新型的另一种实施方式的卡盘组件的横截面图。
[0015]图8是图7所示卡盘组件的前视图。
[0016]图9是图7所示卡盘组件的楔子的透视图。
[0017]图10是图9所示楔子的横截面图。
[0018]图11是图7所示卡盘组件的另一个横截面图。
[0019]图12是图7所示卡盘组件的另一个横截面图。
[0020]图13是图7所示卡盘组件的收紧套筒的横截面图。
[0021]图14是根据本实用新型的另一种实施方式的包括卡盘组件的电动工具的前端组件的透视图。
[0022]图15是图14所示卡盘组件的爆炸前视图。
[0023]图16是图14所示卡盘组件的爆炸后视图。
[0024]图17是图14所示卡盘组件的侧视图，其中有些部分被移除，显示了位于收缩位置的钳爪，并以虚位显示了位于延伸位置的钳爪。
[0025]图18是沿着图14中的线18-18的横截面图，其中卡盘组件呈现解锁结构，钳爪位于延伸位置。
[0026]图19是沿着图18中的线19-19的横截面图，显示了从钳爪脱离，位于展开位置的夹紧螺母。
[0027]图20是图14所示卡盘组件的侧视图，其中有些部分被移除，显示了呈现锁定结构的卡盘组件，刀头固定在钳爪之间。
[0028]图21是沿着图14中的线18-18的横截面图，其中卡盘组件呈现锁定结构，刀头固定在钳爪之间。
[0029]图22是沿着图21中的线22-22的横截面图，其中夹紧螺母位于收缩位置并与所述钳爪啮合。
[0030]图23A至23C是卡盘组件的放大横截面图，显示了正从解锁结构调节到锁定结构的一系列卡盘组件。
[0031]在详细解释本实用新型的任何实施方式之前，需要理解的是，本实用新型的应用不局限于在下面描述，或者在附图中显示的组件的构造和设置的细节。本实用新型能够实现其它实施方式，并能够以不同方式实践或实现。此外，需要理解的是，在此使用的措辞和术语目的是为了进行描述，不应理解为限制性的。
【具体实施方式】
[0032]图1显示了与旋转电动工具(例如，冲击钻，未显示)一起使用的前端组件10。前端组件10包括外壳14，支撑在外壳14内并可以围绕中心轴线22旋转的轴18 (图2)，以及用于选择性接收并保持刀头28的卡盘组件26(图5和6)。轴18连接至传动装置(未显示)的输出30，该传动装置为例如多速行星齿轮变速箱，并从旋转电动工具的电动马达(未显示)接收转矩。在所示实施方式中，可调节离合器机构34(图1和2)选择性地限制可以从传动装置传送到轴18的转矩的量。
[0033]参考图2，前端组件10还包括固定在外壳14内的固定棘轮38和以多种不同方式(例如，通过使用干涉配合，焊接等)中的一种与轴18共同旋转的可旋转棘轮42。当电动旋转工件在-例如-冲击钻作业(hammer-drilling operat1n)中使用时，响应于轴18抵抗弹簧(未显示)的偏置力向后移动，棘轮38，42能够啮合。棘轮38，42中的每一个都包括齿46，齿46能够响应于棘轮38，42之间的相对旋转而相对彼此啮合和滑动。当可旋转棘轮42上的齿46在固定棘轮38的齿46上滑动时，齿46的轮廓使轴18往复运动(即，“锤击”)，从而促进钻孔作业。在一些实施方式中，轴18可能不往复，可以省略棘轮38，42。替代地，可以使用其他使轴18往复运动的机构。
[0034]可以设置模式选择器50，例如模式选择环来选择性地防止棘轮38，42啮合和使轴18进行锤击动作。模式选择器50还能够选择性地启动或停止离合器机构34。在图示的实施方式中，模式选择器50能够在与驱动模式、钻孔模式和冲击钻孔模式相对应的多个位置之间旋转。在其他实施方式中，模式选择器50可以是控制杆，按钮，转盘或任何其他机构。
[0035]参考图3，卡盘组件26包括与轴18连接以与其共同旋转的卡盘本体54，设置在卡盘本体54内的推杆58，以及多个钳爪62，每个钳爪62具有前部部分或尖端64以及从尖端64向后延伸的倾斜外表面65。在所示实施方式中，卡盘组件26包括三个钳爪62，但是，卡盘组件26可以包括任意数量的钳爪62。卡盘本体54包括槽66，各个钳爪62分别容纳在槽66中。每个槽66的方向设置为相对于中心轴线22具有倾斜角。
[0036]参考图2，推杆58的柄70可滑动地设置在轴18的轴向孔74内。各个钳爪62的后部部分78键接到推杆58的前端部分82，从而使得钳爪62与推杆58连接以与其一起进行轴向运动和共同旋转，但是钳爪62能够相对于推杆58径向移动。在推杆58的前端部分82和轴18之间设置偏置构件或盘簧86，以沿着箭头A的方向使推杆58 (以及钳爪62)向前偏移。相应地，如图2所示，当钳爪62之间没有刀头28时，弹簧86将钳爪62保持在延伸位置。在所示实施方式中，盘簧86的后端容纳在轴18中形成的环形槽90内，从而稳定弹費86的端部。
[0037]卡盘组件26还包括围绕卡盘本体54的收紧套筒94和设置在收紧套筒94和钳爪62之间的楔子98 (图2和3)。楔子98具有可以与钳爪62的外表面65啮合的截头圆锥内表面102，和可以与收紧套筒94的相应截头圆锥内部夹紧表面110啮合的截头圆锥外表面106。楔子98的内表面102限定第一夹角Θ 1，楔子98的外表面106限定比第一夹角Θ1小的第二夹角Θ 2 (图4)。如图下面更详细地描述的那样，该几何结构使卡盘组件26能够在维持相对紧凑的尺寸的同时在刀头28上施加相对大的夹紧力。
[0038]收紧套筒94具有与卡盘组件54的外螺纹118啮合的内螺纹114(图2)。相应地，收紧套筒94沿着第一方向或收紧方向相对于卡盘本体54的旋转以使得收紧套筒94在箭头B方向上沿着卡盘本体54轴向移动，从而通过楔子98对钳爪62施加夹紧力。相反，收紧套筒94沿着第二方向或放松方向相对于卡盘本体54的旋转以使得收紧套筒94在箭头A方向上沿着卡盘本体54轴向移动。在一些实施方式中，螺纹114，118的螺距可以是大约4毫米到大约12毫米之间。在所示实施方式中，螺纹的螺距为大约8毫米，由此，收紧套筒94相对于卡盘本体54的四分之一转动(即90度旋转)以使得收紧套筒94沿着卡盘本体54平移2晕米。
[0039]参考图2和图4，楔子98将套筒94的轴向移动所产生的轴向力分解为由每个钳爪62施加在刀头28上的法向力或夹紧力。一般而言，夹角Θ1和Θ 2越小，施加在刀头28上的夹紧力越大。但是，楔子98还控制当夹爪62和推杆58如图2所示从收缩位置向延伸位置移动时钳爪62在轴线22上会聚的速度。相对较陡的角度Θ I能够用于更短且更加紧凑的卡盘组件26。换句话说，第一夹角Θ I越大，钳爪62完全延伸或收缩所需的轴向距离就越小。因此，可能需要在施加的夹紧力和卡盘组件26的长度之间折中。
[0040]在所示实施方式中，第一夹角Θ I为大约40度，第二夹角Θ 2为大约18度 。人们通过大量的设计，计算和测试发现，该几何结构在维持卡盘本体26的紧凑长度的同时提供相对大的夹紧力。在其他实施方式中，第一夹角Θ I可以为大约30度到大约50度之间，第二夹角Θ 2可以为大约10度到大约30度之间。在另一种实施方式中，第二夹角Θ2可以为大约2度到大约10度之间。
[0041]在所示实施方式中，保持环122(例如，C形环)设置在楔子98的外表面106中形成的凹槽126内，收紧套筒94包括围绕保持环122的环形槽130 (图6)。当收紧套筒94沿着箭头A方向移动时，槽130的后壁抵靠在保持环122上。这使得楔子98与套筒94 一起移动，从而释放通过楔子98施加在钳爪62上的夹紧力。
[0042]参考图5和图6，为了将刀头28固定在卡盘组件26内，用户将刀头28向钳爪62的前部部分或尖端64推，以使得钳爪62收缩到卡盘本体54中，并压缩推杆58和轴18之间的弹簧86 (图5)。收缩的钳爪62沿着倾斜槽66在卡盘本体54内滑动，由此钳爪62的尖端64从彼此移开或从中心轴线22分开。这提供了用于将刀头28插入到钳爪62之间的间隙。一旦钳爪62之间有足够的间隙来容纳刀头28的直径，刀头28就滑到卡盘组件26中(图6)。因此，不同尺寸的刀头28可以快速插入到卡盘组件26中，而无需对卡盘组件26做任何调整。
[0043]一旦刀头28滑到卡盘组件26中并在钳爪之间滑动，则弹簧86将推杆58和钳爪62稍微向前移动，直到钳爪62的外表面65与楔子98的内表面102接触，从而向刀头28施加轻微的夹紧力。接下来，用户沿着收紧方向旋转收紧套筒94，以使得收紧套筒94沿着箭头B方向相对于卡盘本体54平移。收紧套筒94的夹紧面110抵靠在楔子98的外表面106上，以使得楔子98也沿着箭头B方向稍微移动。当楔子98沿着箭头B方向移动时，楔子98的内表面102抵靠在钳爪62的外表面65上，从而增加刀头28上的夹紧力。在所示实施方式中，用户只需要将收紧套筒94旋转大约90度就可以牢固地夹紧刀头28。
[0044]为了释放刀头28，用户沿着放松方向旋转收紧套筒94，从而使套筒94沿着箭头A方向移动。当套筒94移动时，槽130的后壁抵靠在楔子98的保持环122上。因此，楔子98与收紧套筒94 一起沿着箭头A方向移动，从而释放通过楔子98和钳爪62施加在刀头28上的夹紧力。用户可以抓住刀头28并将其从卡盘组件26收回。一旦刀头28的端部通过(clear)钳爪62的尖端64，弹簧86就使推杆58和钳爪62沿着箭头A方向向前移动。钳爪62的外表面65抵靠在楔子98的内表面上，以使得钳爪62的尖端64会聚在轴线22上，直到钳爪62到达延伸位置(图2)。
[0045]图7至图13显示了根据另一种实施方式的卡盘组件226。该实施方式采用了与上面参考图1至图6描述的卡盘组件26的实施方式的结构和特征大部分相同的结构和特征。因此，下面的描述主要聚焦在与上面参考图1至图6所描述的实施方式不同的结构和特征上。应该参考上面参考图1至图6进行的描述以获得与结构和特征相关的额外信息，下面描述图7至图13所示的卡盘组件226的结构和特征的可能的替代方式。此外，卡盘组件226的与参考图1至图6描述的卡盘组件26的元件相同或相似的元件基于以下方式被赋予附图标记:图1至图6中的附图标记+200。
[0046]参考图7，卡盘组件226包括与旋转电动工具的轴218连接以与其共同旋转的卡盘本体254。卡盘组件226还包括设置在卡盘本体254内的推杆258，以及多个钳爪262，每个钳爪262具有前部部分或尖端264以及从尖端264向后延伸的倾斜外表面265。各个钳爪262分别容纳在卡盘本体254中的槽266中，槽266的方向设置为相对于中心轴线222具有倾斜角。
[0047]卡盘组件226还包括围绕卡盘本体254的收紧套筒294以及设置在收紧套筒294和钳爪262之间的楔子298。在所示实施方式中，楔子298包括通过弹性或橡胶嵌条301互连的三个弯曲的楔子部分299 (图8和9)。嵌条301容纳在位于各个楔子部分299的相对侧上的槽303中。嵌条301可以在相邻楔子部分299之间压缩，由此嵌条301将楔子部分299径向向外偏置并与收紧套筒294啮合。
[0048]每个楔子部分299包括轨道304 (图9)，该轨道304具有能够与相应的一个钳爪262的外表面265啮合的内表面302 (图8)。每个楔子部分299还都包括能够与收紧套筒294的相应截头圆锥内部夹紧面310 (图7，11和13)啮合的外表面306 (图9)。
[0049]参考图10，每个楔子部分299的内表面302限定第一夹角Θ I，每个楔子部分299的外表面306限定比第一夹角Θ I小的第二夹角Θ 2。如图下面更详细地描述的那样，该几何结构使卡盘组件226能够在维持相对紧凑的尺寸的同时在刀头(未显示)上施加相对大的夹紧力。
[0050]参考图11至图13，收紧套筒294具有与卡盘组件254的外螺纹318啮合的内螺纹314(图11)。所示螺纹314，318具有梯形或爱克母(ACME)轮廓，但是，也可以使用其他螺纹轮廓。收紧套筒294沿着第一方向或收紧方向相对于卡盘本体254的旋转以使得收紧套筒294在箭头B方向上沿着卡盘本体254轴向移动，从而通过楔子部分299对钳爪262施加夹紧力。相反，收紧套筒294沿着第二方向或放松方向相对于卡盘本体254的旋转以使得收紧套筒294在箭头A方向上沿着卡盘本体254轴向移动。
[0051]在所示实施方式中，收紧套筒294包括沿着收紧套筒螺纹314的根部延伸的螺旋槽319 (图12和13)。位于卡盘本体254上的棘爪321设置在螺旋槽319中，从而限制收紧套筒294沿着放松方向相对于卡盘本体254旋转。棘爪321可以通过弹簧偏置为与凹槽319啮合。当收紧套筒294图12所示那样完全放松时，棘爪321与螺旋槽319的一个端部啮合，从而抑制收紧套筒294进一步放松。因此，收紧套筒294不能从卡盘本体254上完全松脱。
[0052]参考图7和图10，楔子部分299将套筒294的轴向移动所产生的轴向力分解为由每个钳爪262施加在刀头上的法向力或夹紧力。一般而言，夹角Θ1和Θ2越小，施加在刀头28上的夹紧力越大。但是，相对较陡的角度Θ I能够用于较短且更加紧凑的卡盘组件226。换句话说，第一夹角Θ I越大，钳爪262完全延伸或收缩所需的轴向距离就越小。因此，在施加的夹紧力和卡盘组件226的长度之间存在权衡。
[0053]在所示实施方式中，第一夹角Θ I为大约40度，第二夹角Θ 2为大约6度。人们通过大量的设计，计算和测试发现，该几何结构在维持卡盘本体226的紧凑长度的同时提供相对大的夹紧力。在其他实施方式中，第一夹角Θ I可以为大约30度到大约50度之间，第二夹角Θ 2可以为大约2度到大约10度之间。
[0054]为了向插入到钳爪262之间的刀头施加夹紧力，用户沿着收紧方向旋转收紧套筒294，以使得收紧套筒294沿着箭头B方向相对于卡盘本体254平移(图7)。收紧套筒294的夹紧面310抵靠在楔子298的外表面306上，以使得楔子298也沿着箭头B方向稍微移动。当楔子298沿着箭头B方向移动时，轨道304上的内表面302抵靠在钳爪262的外表面265上，从而增加刀头上的夹紧力。
[0055]为了释放刀头，用户沿着放松方向旋转收紧套筒294，从而使套筒294沿着箭头A方向移动。当套筒294移动时，套筒294中的槽230的后壁抵靠在与楔子部分299外切的保持环322上。因此，楔子298与收紧套筒294 —起沿着箭头A方向移动，从而释放通过楔子部分299和钳爪262施加在刀头上的夹紧力。棘爪321防止收紧套筒294从卡盘本体254完全松脱(图12)。
[0056]图14至图23显示了根据另一种实施方式的卡盘组件426。该实施方式采用了与上面分别参考图1至图6描述的卡盘组件26和参考图7至图13描述的卡盘组件226的实施方式的结构和特征大部分相同的结构和特征。因此，下面的描述主要聚焦在与上面参考图1至图13所描述的实施方式不同的结构和特征上。应该参考上面参考图1至图13进行的描述以获得与结构和特征相关的额外信息，下面描述图14至图23所示的卡盘组件426的结构和特征的可能的替代方式。此外，卡盘组件426的与参考图1至图6描述的卡盘组件26或参考图7至图13描述的卡盘组件226的元件相同或相似的元件基于以下方式被赋予附图标记:图1至图6中的附图标记+400。
[0057]图14显示了与旋转电动工具412 (例如，冲击钻等)一起使用的前端组件410。前端组件410包括外壳414，支撑在外壳414内并可以围绕中心轴线422旋转的轴418 (图15)，以及用于选择性接收并保持刀头428的卡盘组件426 (图14)。刀头428可以沿着向后方向B沿中心轴线422插入到卡盘组件426中，并可以沿着向前方向A从卡盘组件426移除。在所示实施方式中，刀头428是钻头，但是在其他实施方式中，刀头428可以是其他类型的旋转刀头(例如，冲击驱动钻或螺丝批头)。轴418 (图15)连接至传动装置(未显示)的输出，该传动装置为例如多速行星齿轮变速箱，并从旋转电动工具412的电动马达(未显示)接收转矩。在所示实施方式中，可调节离合器机构434(图14)选择性地限制可以从传动装置传送到轴418的转矩的量。
[0058]参考图16，卡盘组件426包括具有螺纹部分440的卡盘本体438，轴418的螺纹部分448与螺纹部分440啮合。在所示卡盘组件426的实施方式中，塞子442与卡盘本体438的中心孔444和轴418的内部部分干涉配合(interference fit)，从而轴418和卡盘本体438成为整体，共同旋转。换句话说，塞子442创造的干涉配合阻止卡盘本体438在工具412的使用过程中非故意地从轴418松脱。在另一实施方式中，塞子442可以为螺纹连接到轴418上的螺钉，已将卡盘主体438和轴 418固定在一起。或者，卡盘本体438和轴418可以通过不同方式有效地成为整体而共同旋转。
[0059]参考图15，卡盘本体438还包括与轴柄部分(shank port1n) 450相邻的环形壁446，与卡盘本体438的前端接近的第一外周面部分454，位于第一外周面部分454和环形壁446之间的第二外周面部分458。环形壁446包括环形轴承座部分460。第一外周面部分454包括外螺纹456 (图20)，外螺纹456在与第一外周面部分454和第二外周面部分458之间的界面接近的地方是不连续的。换个说法，第二外周面部分458不包括螺纹。参考图15和图16，卡盘本体438还包括多个从中心孔444延伸并通过环形壁446的通道462。在所示卡盘组件426的实施方式中，卡盘本体438包括围绕卡盘本体438的外围等角度隔开的三个通道462 (即，隔开大约120度)。
[0060]卡盘组件426还包括通过各个通道462接收的钳爪466。每个钳爪466包括与钳爪466的前端相邻的抓握部分470，与钳爪466的后端相邻的相对径向凹槽474，以及在抓握部分470和凹槽474之间延伸的螺纹476。在所示卡盘组件426的实施方式中，每个钳爪466上的螺纹476都设置为双头锯齿螺纹(double-start buttress threads)。换句话说，锯齿螺纹的每个齿都由基本上法向(例如，垂直的)侧476a和倾斜侧476b限定(图23A)。例如，每个螺纹的法向侧476a基本上垂直于钳爪466的纵轴线480，而倾斜侧476b的方向设置为相对于纵向钳爪轴线480具有斜角。在另一实施方式中，螺纹476可以不同地设置为例如单头螺纹或三头螺纹。继续参考图23A，钳爪466的方向设置为相对与中心轴线422具有角度Θ 3，其意义在下面更详细地解释。
[0061]参考图15和图18，卡盘组件426还包括固定至卡盘本体438和轴418以与它们共同旋转的端盖478。特别地，端盖478夹在分别位于卡盘本体438和轴418上的隔开并平行的凸缘之间。端盖构件478包括与卡盘本体438的环形壁446相对的表面482 (图18)。卡盘组件426还包括钳爪保持器486，钳爪保持器486具有可滑动地设置在轴柄部分450上的环形部分494和从环形部分494延伸的凸缘498。凸缘498限定相应数量的槽502，每个槽的大小都设置为可滑动地接收钳爪466的在相对凹槽474之间限定的减小的厚度。因此，当钳爪保持器486沿着卡盘本体438的轴柄部分450滑动时，钳爪466可以沿着槽452滑动。固定夹504设置在钳爪保持器486的环形部分494中的环形凹槽508 (图18)内，第一垫圈490抵靠在固定夹上。第一偏置构件(即，盘簧506)位于端盖部分478的表面482和第一垫圈490之间，从而沿着方向A (图15)使第一垫圈490偏置(bias)，并最终使钳爪保持器486向前偏置。
[0062]或者，第一偏置构件可以设置为围绕中心轴线422以相等角度互相隔开的多个盘簧。在其他实施方式中，第一偏置构件可以设置为夹紧弹簧(garter spring)。在该实施方式中，可以省略钳爪保持器486 (因此缩短卡盘组件426的整体长度)，夹紧弹簧将与钳爪466外切，从而在每个钳爪466上施加径向向内的力。由于通道462的几何结构，径向力的分量沿着向前方向A分解，从而使钳爪466朝中心轴线422和延伸位置偏置。
[0063]参考图15和图16，卡盘组件426还包括每个都具有内螺纹514的多个夹紧螺母510，轴向键槽518，以及空腔522。在所示实施方式中，三个夹紧螺母510通过弹簧526相对于中心轴线422被径向向外偏置。每个弹簧526分别设置在相邻夹紧螺母510的各个空腔522内(图19)。参考图15和图16，键槽518分别限定在每个夹紧螺母510的外表面上。与钳爪466上的螺纹476类似，每个夹紧螺母510上的螺纹514都是双头锯齿螺纹。因此，螺纹514的每个齿包括法向侧514a和相对于钳爪466的纵轴线的倾斜侧514b。因为螺纹514,476也设置为双头螺纹，对于夹紧螺母510的每次旋转，钳爪466轴向移动的距离是螺纹476的螺距的两倍。参考图23A，螺纹514的方向大致上设置为相对于中心轴线422具有角度Θ 4，由此角度Θ3和角度Θ 4基本上相等。
[0064]参考图15和图16，卡盘组件426还包括第二垫圈530和推力轴承534，该第二垫圈530和推力轴承534与夹紧螺母510具有邻接关系且分别位于夹紧螺母510的相对两侦牝推力轴承534位于夹紧螺母510和环形壁446之间。推力轴承534位于环形轴承座部分460上，并且设置为允许夹紧螺母510和卡盘本体438之间的相对旋转运动，同时降低它们之间的摩擦力。第二垫圈530包括相应数量的键槽538 (图16)，键槽538的大小与夹紧螺母510中的键槽518相似并与键槽518对齐。
[0065]卡盘组件426还包括收紧套筒542，收紧套筒542具有键546和位于其内部部分上的内螺纹550 (图15)。内螺纹550可以与第一外周面部分454的外螺纹456啮合。键546的大小设置为实现与键槽518，538实现舒适的滑动配合。在其他实施方式中，键546可以包括不同的几何结构，从而与分别位于夹具螺母510和垫圈530中的键槽518，538适当地配对。参考图18，收紧套筒542还包括围绕收紧套筒542的整个内周面延伸的环形楔子部分554。楔子部分554相对于中心轴线422限定斜角Θ 5 (图23A)。在所示卡盘组件426的实施方式中，角度Θ 5小于角度Θ3和Θ4。收紧套筒542还包括位于其外周面上的轴向键槽558。在所示实施方式中，具有围绕收紧套筒542的外周面等角度隔开的三个键槽558。或者，收紧套筒542在其外周面上可以包括多于或少于三个键槽558。卡盘组件426还包括位于凹槽566内的第二偏置构件(即，盘簧562)，该凹槽566接近收紧套筒542的前端，弹簧的相对端与第二垫圈530邻接。弹簧562在卡盘组件426的运行过程中一直都是预加载的，从而沿着向后方向B(图15)偏置第二垫圈530，夹紧螺母510和推力轴承534。
[0066]参考图15和图16，卡盘组件426还包括设置在收紧套筒542上的外套筒574，外套筒574具有插入部分570和外部部分588。插入部分570通过使分别形成在插入部分570和外部部分588中的突起578和槽582配合而固定，从而与外部部分588共同旋转。或者，插入部分570和外部部分588可以一体形成为整体。插入部分570包括键586 (图16)，键586围绕中心轴线422等角度隔开并且大小设置为与收紧套筒542中的各个键槽558啮合。外套筒574的外部部分588包括带棱纹的表面，从而加强用户的握持。在其他实施方式中，外部部分588可以包括纹理表面(例如，滚花表面(knurled surface))以加强用户的握持。卡盘组件426还包括前保持盖590，前保持盖590与卡盘本体438的前面干涉配合，从而将外套筒574夹在盖590和卡盘本体438上的环形凸缘598 (图18)之间，由此限制外套筒574在向前方向A和向后方向B上的移动。
[0067]在运行过程中，卡盘组件426可以在解锁结构(图18和图19)和锁定结构(图20至图22)之间调节，在解锁结构中，刀头428可以插入到钳爪466之间，在锁定结构中，刀头428夹在钳爪466之间。在图18所示的卡盘组件426的解锁结构中，收紧套筒542位于向前位置中，收紧套筒542的内螺纹550与卡盘本体438的第一外周面部分454上的外螺纹456啮合。由此，楔子部分554从夹紧螺母510脱离，为夹紧螺母510提供足够的径向间隙，以使夹紧螺母510在弹簧526的偏置作用下在收紧套筒542内径向扩展(图19)。径向间隙的量足以维持夹紧螺母510的螺纹514分别从各个钳爪466的螺纹部分476脱离。此外，垫圈530和夹紧螺母510通过弹簧562朝向推力轴承534轴向偏置(图18)。
[0068]继续参考图18，在卡盘组件426的解锁结构中，钳爪保持器486和钳爪466通过弹簧506在向前方向A上偏置，以使得抓握部分470处于邻接关系。换句话说，在卡盘组件426的解锁结构中，钳爪466默认位于延伸位置。
[0069]为将刀头428插入到卡盘组件426中，用户只需要利用刀头428自己的柄朝卡盘本体438内的收缩位置抵抗弹簧506的偏置而推动钳爪466 (图17所示)。当钳爪466收缩到它们各自的开口 462内时，钳爪保持器486也与钳爪466 —起在轴柄部分450上向后滑动。在钳爪保持器486向后滑动的同时，钳爪466可以在槽502内径向向外滑动，以分别在各个钳爪466的抓握部分470之间创造间隙。钳爪466和钳爪保持器486的该运动继续进行，直到间隙足够大到可以接受刀头428的柄，在这之后，弹簧506弹回以使钳爪466朝它们的延伸位置移动，从而轻微地抓握刀头428。因此，在弹簧506施加的力的作用下，刀头428最开始轻微地夹在各个钳爪466的抓握部分470之间。但是，此时施加到刀头428上的初始夹紧力足够弱，允许移除刀头428并用不同的刀头428来替换，不需要将钳爪466移动到它们的收缩位置。
[0070]此外，通过钳爪466和弹簧506施加到刀头428上的初始夹紧力帮助在抓握部分470之间具有六边形柄的刀头自动对齐。具体地，当将具有六边形柄的刀头插入到卡盘组件426中时，如果抓握部分470与六边形柄的角落啮合，则自然产生不稳定的情况，因为弹簧506在钳爪466上施加预负载，预负载的一个分量作为上面描述的初始夹紧力施加到刀头柄上。这种不稳定和将初始夹紧力应用到刀头柄上以使得刀头的六边形柄递增性旋转，直到刀头柄的平坦部分而非角落与抓握部分470啮合。
[0071]一旦刀头428位于适当位置并如上所述那样由钳爪466轻微夹紧，则通过沿着收紧方向旋转外套筒574，并因此沿着相同方向旋转收紧套筒542，以使卡盘组 件426调节为锁定结构。由于分别位于收紧套筒542和第一外周面部分454上的螺纹550，456的啮合，收紧套筒542也沿着向后方向B平移，直到螺纹550，456在与卡盘本体438的第一外周面部分454和第二外周面部分458之间的界面接近的地方脱离。在收紧套筒542沿着向后方向B的平移过程中，楔子部分554与夹紧螺母510啮合，从而使夹紧螺母510在收紧套筒542内径向收缩(抵抗弹簧526的偏置)，直到夹紧螺母510的螺纹514与钳爪466上的螺纹啮入口 ο
[0072]此后不久，由于外螺纹456在与第一外周面部分454和第二外周面部分458之间的界面接近的地方是不连续的(图20)，即使外套筒574和收紧套筒542可以继续旋转，但是收紧套筒542沿着向后方向B的进一步平移停止。在所示卡盘组件426的实施方式中，当楔子部分554如图21所示移动超过夹紧螺母510时，收紧套筒542沿着向后方向的平移停止，从而限制夹紧螺母510进一步径向收缩到钳爪466上。外套筒574和收紧套筒542沿着收紧方向的继续旋转使钳爪466朝它们的延伸位置移动，增加应用到刀头428上以将刀头428固定到卡盘组件426内的夹紧力。
[0073]如图23A所示，当夹紧螺母510围绕钳爪466径向收缩时，夹紧螺母螺纹514的尖端和钳爪螺纹476的尖端可以挤在一起并防止夹紧螺母510与钳爪466正确啮合，同时保持抵靠在推力轴承534上。但是，由于夹紧螺母510上的螺纹514和各个钳爪466的螺纹部分476中的各个螺纹设置为锯齿螺纹，并且楔子部分554所限定的角度Θ 5小于钳爪的角度Θ 3，夹紧螺母510不卡住，而是可以抵抗弹簧562的偏置力，沿着向前方向A相对于钳爪466滑动，在外套筒574和收紧套筒542之间打开间隙(图23B)。之后，外套筒574和收紧套筒542沿着收紧方向的继续旋转以使得夹紧螺母相对于钳爪466旋转，并闭合夹紧螺母510和推力轴承534之间的间隙。一旦间隙如图23C所示那样闭合，外套筒574和收紧套筒542沿着收紧方向的继续旋转将使钳爪466朝它们的延伸位置移动，增加施加到刀头428上以将刀头428固定到卡盘组件426内的夹紧力。
[0074]为了松开钳爪466并使卡盘组件426返回至解锁结构，外套筒574和收紧套筒542沿着相反的松开方向旋转，从而部分收缩钳爪466并减轻施加到刀头428上的夹紧力。随着外套筒574和收紧套筒542沿着松开方向的旋转继续，弹簧562将收紧套筒542朝卡盘本体438的第一外周面部分454推动，以使得螺纹550，456再次啮合。随着旋转继续，收紧套筒542沿着向前方向A平移，当楔子部分554沿着向前方向A移动超过夹紧螺母510时，允许夹紧螺母510朝图18所示的位置径向扩展。当夹紧螺母510到达图18和图19所示径向扩展位置时，螺纹514，476脱离，再一次允许用户以上面描述的方式中不同刀头428来替换所述刀头428。
[0075]本实用新型的各种特征在权利要求中描述。
【主权项】
1.一种用于旋转电动工具的卡盘组件，该卡盘组件包括: 能够绕轴线旋转的卡盘本体； 多个钳爪，所述多个钳爪由所述卡盘本体支撑，以使所述钳爪在允许刀头插入到所述卡盘本体中的收缩位置和夹紧所述刀头的延伸位置之间相对于所述卡盘本体运动； 多个夹紧螺母，所述多个夹紧螺母围绕所述卡盘本体并具有能够分别与各个钳爪上的相应螺纹啮合的内螺纹； 收紧套筒，该收紧套筒围绕所述卡盘本体并与所述卡盘本体螺纹啮合，以与所述卡盘本体进行相对旋转；以及 楔子，该楔子限定在所述收紧套筒上，响应于所述收紧套筒沿着收紧方向相对于所述卡盘本体的旋转，所述楔子与所述夹紧螺母选择性啮合以使所述夹紧螺母向内移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的螺纹分别地啮合。2.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，该卡盘组件还包括钳爪保持器，该钳爪保持器能够与所述钳爪一起在所述收缩位置和所述延伸位置之间移动。3.如权利要求2所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘本体包括轴柄部分，并且其中所述钳爪保持器包括与所述轴柄部分同轴并能够沿着所述轴柄部分滑动的环形部分。4.如权利要求3所述的卡盘组件，其特征在于，所述钳爪保持器包括从所述环形部分延伸的凸缘，并且其中所述凸缘限定多个槽，各个所述钳爪分别容纳在所述槽中。5.如权利要求2所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括将所述钳爪保持器和钳爪朝所述延伸位置偏置的第一弹簧。6.如权利要求5所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括第二弹簧，该第二弹簧设置在所述收紧套筒和所述夹紧螺母之间以使所述夹紧螺母相对于所述卡盘本体向后偏置。7.如权利要求6所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括设置在所述夹紧螺母和所述卡盘本体的环形轴承座部分之间的推力轴承，其中所述第二弹簧将所述夹紧螺母朝所述推力轴承偏置。8.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述夹紧螺母能够利用键和键槽装置与所述收紧套筒共同旋转，所述键和键槽装置允许所述夹紧螺母沿着与所述轴线平行的方向相对于所述卡盘本体移动。9.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述夹紧螺母上的所述内螺纹和各个所述钳爪上的所述螺纹设置为双头螺纹。10.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述夹紧螺母上的所述内螺纹和各个所述钳爪上的所述螺纹设置为锯齿螺纹。11.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘本体包括第一外周面部分，所述第一外周面部分上限定有外螺纹，并且其中所述收紧套筒包括能够与所述外螺纹啮合的内螺纹。12.如权利要求11所述的卡盘组件，其特征在于，当所述内螺纹与所述外螺纹啮合时，所述收紧套筒能够响应于与所述卡盘本体的相对旋转而相对于所述卡盘本体移动。13.如权利要求12所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘本体包括与所述第一外周面部分相邻的第二外周面部分，并且其中所述外螺纹在与所述第一外周面部分和所述第二外周面部分之间的界面接近的地方是不连续的。14.如权利要求13所述的卡盘组件，其特征在于，当所述内螺纹与所述卡盘本体的所述第二外周面部分对齐时，响应于所述卡盘本体的相对旋转，所述收紧套筒不能够相对于所述卡盘本体移动。15.如权利要求14所述的卡盘组件，其特征在于，响应于当所述内螺纹与所述外螺纹啮合时所述收紧套筒沿着所述收紧方向的旋转，所述收紧套筒能够朝所述夹紧螺母轴向移动，使所述夹紧螺母与所述楔子啮合并使所述夹紧螺母沿着径向方向向内移动。16.如权利要求15所述的卡盘组件，其特征在于，当所述内螺纹与所述卡盘本体的所述第二外周面部分对齐时，所述夹紧螺母从所述楔子脱离。17.如权利要求16所述的卡盘组件，其特征在于，响应于所述夹紧螺母从所述楔子脱离之后所述钳爪和所述夹紧螺母的各个所述螺纹的啮合，所述收紧套筒沿着所述收紧方向的继续旋转以使所述钳爪朝所述延伸位置前进。18.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述楔子与所述收紧套筒一体形成。19.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括与所述收紧套筒连接以与其共同旋转的外套筒，其中所述外套筒包括外周面，所述卡盘组件的用户能够抓住所述外周面，以沿着所述收紧方向和相反的放松方向旋转所述外套筒。20.如权利要求19所述的卡盘组件，其特征在于，该卡盘组件还包括键和键槽装置，该键和键槽装置连接所述收紧套筒和所述外套筒，以允许所述收紧套筒响应于所述外套筒沿着所述收紧方向以及所述放松方向的旋转而沿着所述轴线相对于所述外套筒移动。21.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括弹簧，该弹簧位于每一对相邻的夹紧螺母之间，用于使所述螺母沿着径向向外的方向从彼此偏置。22.—种操作用于旋转电动工具的卡盘组件的方法，该方法包括: 将刀头插入到卡盘本体的中心孔中，所述中心孔限定旋转轴线； 在将所述刀头插入到所述中心孔中的过程中，将带有所述刀头的多个钳爪从延伸位置移动到收缩位置； 在将所述刀头插入到所述中心孔中之后，将所述钳爪从所述收缩位置向所述延伸位置移动； 使收紧套筒围绕所述旋转轴线沿着收紧方向旋转，从而使所述收紧套筒相对于所述卡盘本体进行轴向移动； 响应于所述收紧套筒上限定的楔子和多个夹紧螺母之间的啮合，所述多个夹紧螺母沿着径向方向向内移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的螺纹分别啮合；以及 响应于所述收紧套筒沿着所述收紧方向的继续旋转，向带有所述钳爪的所述刀头上施加夹紧力。23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，在所述夹紧螺母和所述钳爪上的各个螺纹啮合之后，通过所述收紧套筒沿着所述收紧方向的继续旋转和所述钳爪朝所述延伸位置的移动，而将所述夹紧力施加到所述刀头上。24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，该方法包括: 使所述收紧套筒沿着相反的放松方向围绕所述旋转轴线旋转；以及 释放施加在所述刀头上的所述夹紧力。25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括响应于所述收紧套筒沿着所述放松方向的旋转使所述夹紧螺母沿着径向方向向外移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的相应的螺纹脱离。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于旋转电动工具的卡盘组件，该卡盘组件包括：可绕轴线旋转的卡盘本体；多个钳爪，多个钳爪由卡盘本体支撑，以使钳爪在允许刀头插入到卡盘本体中的收缩位置和夹紧刀头的延伸位置之间相对于卡盘本体运动；多个夹紧螺母，多个夹紧螺母围绕卡盘本体并具有能够分别与各个钳爪上的相应螺纹啮合的内螺纹；收紧套筒，该收紧套筒围绕卡盘本体并与卡盘本体螺纹啮合，以与卡盘本体进行相对旋转；以及楔子，该楔子限定在收紧套筒上，响应于收紧套筒沿着收紧方向相对于卡盘本体的旋转，楔子与夹紧螺母选择性啮合以使夹紧螺母向内移动，以使得夹紧螺母和钳爪上的螺纹分别地啮合。
【IPC分类】B23B31/12
【公开号】CN204700332
【申请号】CN201520266513
【发明人】R·A·戴德里克森
【申请人】米沃奇电动工具公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月28日
【专利说明】用于旋转电动工具的卡盘组件
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年4月28日提交的共同未决美国临时专利申请61/985285，该申请的全部内容通过引用结合至此。
技术领域
[0003]本实用新型涉及电动工具，更具体地涉及用于旋转电动工具的卡盘组件。
【背景技术】
[0004]具有旋转输出的电动工具(即，旋转电动工具)通常包括具有多个钳爪的卡盘组件，所述钳爪可调节以夹紧并固定工具元件(例如，钻头)。
【实用新型内容】
[0005]在一个方面，本实用新型提供一种用于旋转电动工具的卡盘组件。卡盘组件包括:能够绕轴线旋转的卡盘本体；多个钳爪，所述多个钳爪由所述卡盘本体支撑，以使钳爪在允许刀头(tool bit)插入到所述卡盘本体中的收缩位置和夹紧所述刀头的延伸位置之间相对于所述卡盘本体运动；多个夹紧螺母，所述多个夹紧螺母围绕所述卡盘本体并具有能够分别与各个钳爪上的相应螺纹啮合的内螺纹；收紧套筒，该收紧套筒围绕所述卡盘本体并与所述卡盘本体螺纹啮合，以与所述卡盘本体进行相对旋转；以及楔子，该楔子限定在所述收紧套筒上，响应于所述收紧套筒沿着收紧方向相对于所述卡盘本体的旋转，所述楔子与所述夹紧螺母选择性啮合以使所述夹紧螺母向内移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的螺纹分别地啮合。
[0006]在另一个方面，本实用新型提供一种操作用于旋转电动工具的卡盘组件的方法。该方法包括:将刀头插入到卡盘本体的中心孔中，所述中心孔限定旋转轴线；在将所述刀头插入到所述卡盘本体内的中心孔中的过程中，将带有所述刀头的多个钳爪从延伸位置移动到收缩位置；在将所述刀头插入到所述中心孔中之后，利用弹簧使所述钳爪从所述收缩位置向所述延伸位置移动；使收紧套筒围绕所述旋转轴线沿着收紧方向旋转，从而使所述收紧套筒相对于所述卡盘本体进行轴向移动；响应于所述收紧套筒上限定的楔子和多个夹紧螺母之间的啮合，所述多个夹紧螺母沿着径向方向向内移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的螺纹分别啮合；以及，响应于所述收紧套筒沿着所述收紧方向的继续旋转，向带有所述钳爪的所述刀头上施加夹紧力。
[0007]通过下面的详细描述和附图，本领域技术人员将理解本实用新型的其他特征和方面。
【附图说明】
[0008]图1是根据本实用新型的一种实施方式的包括卡盘组件的电动工具的前端组件的透视图。
[0009]图2是图1所示前端组件的横截面图。
[0010]图3是图1所示卡盘组件的爆炸图。
[0011]图4是图1所示卡盘组件的楔子的横截面图。
[0012]图5是图1所示前端组件的横截面图，显示了正被插入到卡盘组件中的刀头。
[0013]图6是图1所示前端组件的横截面图，显示了完全插入到卡盘组件中的刀头。
[0014]图7是根据本实用新型的另一种实施方式的卡盘组件的横截面图。
[0015]图8是图7所示卡盘组件的前视图。
[0016]图9是图7所示卡盘组件的楔子的透视图。
[0017]图10是图9所示楔子的横截面图。
[0018]图11是图7所示卡盘组件的另一个横截面图。
[0019]图12是图7所示卡盘组件的另一个横截面图。
[0020]图13是图7所示卡盘组件的收紧套筒的横截面图。
[0021]图14是根据本实用新型的另一种实施方式的包括卡盘组件的电动工具的前端组件的透视图。
[0022]图15是图14所示卡盘组件的爆炸前视图。
[0023]图16是图14所示卡盘组件的爆炸后视图。
[0024]图17是图14所示卡盘组件的侧视图，其中有些部分被移除，显示了位于收缩位置的钳爪，并以虚位显示了位于延伸位置的钳爪。
[0025]图18是沿着图14中的线18-18的横截面图，其中卡盘组件呈现解锁结构，钳爪位于延伸位置。
[0026]图19是沿着图18中的线19-19的横截面图，显示了从钳爪脱离，位于展开位置的夹紧螺母。
[0027]图20是图14所示卡盘组件的侧视图，其中有些部分被移除，显示了呈现锁定结构的卡盘组件，刀头固定在钳爪之间。
[0028]图21是沿着图14中的线18-18的横截面图，其中卡盘组件呈现锁定结构，刀头固定在钳爪之间。
[0029]图22是沿着图21中的线22-22的横截面图，其中夹紧螺母位于收缩位置并与所述钳爪啮合。
[0030]图23A至23C是卡盘组件的放大横截面图，显示了正从解锁结构调节到锁定结构的一系列卡盘组件。
[0031]在详细解释本实用新型的任何实施方式之前，需要理解的是，本实用新型的应用不局限于在下面描述，或者在附图中显示的组件的构造和设置的细节。本实用新型能够实现其它实施方式，并能够以不同方式实践或实现。此外，需要理解的是，在此使用的措辞和术语目的是为了进行描述，不应理解为限制性的。
【具体实施方式】
[0032]图1显示了与旋转电动工具(例如，冲击钻，未显示)一起使用的前端组件10。前端组件10包括外壳14，支撑在外壳14内并可以围绕中心轴线22旋转的轴18 (图2)，以及用于选择性接收并保持刀头28的卡盘组件26(图5和6)。轴18连接至传动装置(未显示)的输出30，该传动装置为例如多速行星齿轮变速箱，并从旋转电动工具的电动马达(未显示)接收转矩。在所示实施方式中，可调节离合器机构34(图1和2)选择性地限制可以从传动装置传送到轴18的转矩的量。
[0033]参考图2，前端组件10还包括固定在外壳14内的固定棘轮38和以多种不同方式(例如，通过使用干涉配合，焊接等)中的一种与轴18共同旋转的可旋转棘轮42。当电动旋转工件在-例如-冲击钻作业(hammer-drilling operat1n)中使用时，响应于轴18抵抗弹簧(未显示)的偏置力向后移动，棘轮38，42能够啮合。棘轮38，42中的每一个都包括齿46，齿46能够响应于棘轮38，42之间的相对旋转而相对彼此啮合和滑动。当可旋转棘轮42上的齿46在固定棘轮38的齿46上滑动时，齿46的轮廓使轴18往复运动(即，“锤击”)，从而促进钻孔作业。在一些实施方式中，轴18可能不往复，可以省略棘轮38，42。替代地，可以使用其他使轴18往复运动的机构。
[0034]可以设置模式选择器50，例如模式选择环来选择性地防止棘轮38，42啮合和使轴18进行锤击动作。模式选择器50还能够选择性地启动或停止离合器机构34。在图示的实施方式中，模式选择器50能够在与驱动模式、钻孔模式和冲击钻孔模式相对应的多个位置之间旋转。在其他实施方式中，模式选择器50可以是控制杆，按钮，转盘或任何其他机构。
[0035]参考图3，卡盘组件26包括与轴18连接以与其共同旋转的卡盘本体54，设置在卡盘本体54内的推杆58，以及多个钳爪62，每个钳爪62具有前部部分或尖端64以及从尖端64向后延伸的倾斜外表面65。在所示实施方式中，卡盘组件26包括三个钳爪62，但是，卡盘组件26可以包括任意数量的钳爪62。卡盘本体54包括槽66，各个钳爪62分别容纳在槽66中。每个槽66的方向设置为相对于中心轴线22具有倾斜角。
[0036]参考图2，推杆58的柄70可滑动地设置在轴18的轴向孔74内。各个钳爪62的后部部分78键接到推杆58的前端部分82，从而使得钳爪62与推杆58连接以与其一起进行轴向运动和共同旋转，但是钳爪62能够相对于推杆58径向移动。在推杆58的前端部分82和轴18之间设置偏置构件或盘簧86，以沿着箭头A的方向使推杆58 (以及钳爪62)向前偏移。相应地，如图2所示，当钳爪62之间没有刀头28时，弹簧86将钳爪62保持在延伸位置。在所示实施方式中，盘簧86的后端容纳在轴18中形成的环形槽90内，从而稳定弹費86的端部。
[0037]卡盘组件26还包括围绕卡盘本体54的收紧套筒94和设置在收紧套筒94和钳爪62之间的楔子98 (图2和3)。楔子98具有可以与钳爪62的外表面65啮合的截头圆锥内表面102，和可以与收紧套筒94的相应截头圆锥内部夹紧表面110啮合的截头圆锥外表面106。楔子98的内表面102限定第一夹角Θ 1，楔子98的外表面106限定比第一夹角Θ1小的第二夹角Θ 2 (图4)。如图下面更详细地描述的那样，该几何结构使卡盘组件26能够在维持相对紧凑的尺寸的同时在刀头28上施加相对大的夹紧力。
[0038]收紧套筒94具有与卡盘组件54的外螺纹118啮合的内螺纹114(图2)。相应地，收紧套筒94沿着第一方向或收紧方向相对于卡盘本体54的旋转以使得收紧套筒94在箭头B方向上沿着卡盘本体54轴向移动，从而通过楔子98对钳爪62施加夹紧力。相反，收紧套筒94沿着第二方向或放松方向相对于卡盘本体54的旋转以使得收紧套筒94在箭头A方向上沿着卡盘本体54轴向移动。在一些实施方式中，螺纹114，118的螺距可以是大约4毫米到大约12毫米之间。在所示实施方式中，螺纹的螺距为大约8毫米，由此，收紧套筒94相对于卡盘本体54的四分之一转动(即90度旋转)以使得收紧套筒94沿着卡盘本体54平移2晕米。
[0039]参考图2和图4，楔子98将套筒94的轴向移动所产生的轴向力分解为由每个钳爪62施加在刀头28上的法向力或夹紧力。一般而言，夹角Θ1和Θ 2越小，施加在刀头28上的夹紧力越大。但是，楔子98还控制当夹爪62和推杆58如图2所示从收缩位置向延伸位置移动时钳爪62在轴线22上会聚的速度。相对较陡的角度Θ I能够用于更短且更加紧凑的卡盘组件26。换句话说，第一夹角Θ I越大，钳爪62完全延伸或收缩所需的轴向距离就越小。因此，可能需要在施加的夹紧力和卡盘组件26的长度之间折中。
[0040]在所示实施方式中，第一夹角Θ I为大约40度，第二夹角Θ 2为大约18度 。人们通过大量的设计，计算和测试发现，该几何结构在维持卡盘本体26的紧凑长度的同时提供相对大的夹紧力。在其他实施方式中，第一夹角Θ I可以为大约30度到大约50度之间，第二夹角Θ 2可以为大约10度到大约30度之间。在另一种实施方式中，第二夹角Θ2可以为大约2度到大约10度之间。
[0041]在所示实施方式中，保持环122(例如，C形环)设置在楔子98的外表面106中形成的凹槽126内，收紧套筒94包括围绕保持环122的环形槽130 (图6)。当收紧套筒94沿着箭头A方向移动时，槽130的后壁抵靠在保持环122上。这使得楔子98与套筒94 一起移动，从而释放通过楔子98施加在钳爪62上的夹紧力。
[0042]参考图5和图6，为了将刀头28固定在卡盘组件26内，用户将刀头28向钳爪62的前部部分或尖端64推，以使得钳爪62收缩到卡盘本体54中，并压缩推杆58和轴18之间的弹簧86 (图5)。收缩的钳爪62沿着倾斜槽66在卡盘本体54内滑动，由此钳爪62的尖端64从彼此移开或从中心轴线22分开。这提供了用于将刀头28插入到钳爪62之间的间隙。一旦钳爪62之间有足够的间隙来容纳刀头28的直径，刀头28就滑到卡盘组件26中(图6)。因此，不同尺寸的刀头28可以快速插入到卡盘组件26中，而无需对卡盘组件26做任何调整。
[0043]一旦刀头28滑到卡盘组件26中并在钳爪之间滑动，则弹簧86将推杆58和钳爪62稍微向前移动，直到钳爪62的外表面65与楔子98的内表面102接触，从而向刀头28施加轻微的夹紧力。接下来，用户沿着收紧方向旋转收紧套筒94，以使得收紧套筒94沿着箭头B方向相对于卡盘本体54平移。收紧套筒94的夹紧面110抵靠在楔子98的外表面106上，以使得楔子98也沿着箭头B方向稍微移动。当楔子98沿着箭头B方向移动时，楔子98的内表面102抵靠在钳爪62的外表面65上，从而增加刀头28上的夹紧力。在所示实施方式中，用户只需要将收紧套筒94旋转大约90度就可以牢固地夹紧刀头28。
[0044]为了释放刀头28，用户沿着放松方向旋转收紧套筒94，从而使套筒94沿着箭头A方向移动。当套筒94移动时，槽130的后壁抵靠在楔子98的保持环122上。因此，楔子98与收紧套筒94 一起沿着箭头A方向移动，从而释放通过楔子98和钳爪62施加在刀头28上的夹紧力。用户可以抓住刀头28并将其从卡盘组件26收回。一旦刀头28的端部通过(clear)钳爪62的尖端64，弹簧86就使推杆58和钳爪62沿着箭头A方向向前移动。钳爪62的外表面65抵靠在楔子98的内表面上，以使得钳爪62的尖端64会聚在轴线22上，直到钳爪62到达延伸位置(图2)。
[0045]图7至图13显示了根据另一种实施方式的卡盘组件226。该实施方式采用了与上面参考图1至图6描述的卡盘组件26的实施方式的结构和特征大部分相同的结构和特征。因此，下面的描述主要聚焦在与上面参考图1至图6所描述的实施方式不同的结构和特征上。应该参考上面参考图1至图6进行的描述以获得与结构和特征相关的额外信息，下面描述图7至图13所示的卡盘组件226的结构和特征的可能的替代方式。此外，卡盘组件226的与参考图1至图6描述的卡盘组件26的元件相同或相似的元件基于以下方式被赋予附图标记:图1至图6中的附图标记+200。
[0046]参考图7，卡盘组件226包括与旋转电动工具的轴218连接以与其共同旋转的卡盘本体254。卡盘组件226还包括设置在卡盘本体254内的推杆258，以及多个钳爪262，每个钳爪262具有前部部分或尖端264以及从尖端264向后延伸的倾斜外表面265。各个钳爪262分别容纳在卡盘本体254中的槽266中，槽266的方向设置为相对于中心轴线222具有倾斜角。
[0047]卡盘组件226还包括围绕卡盘本体254的收紧套筒294以及设置在收紧套筒294和钳爪262之间的楔子298。在所示实施方式中，楔子298包括通过弹性或橡胶嵌条301互连的三个弯曲的楔子部分299 (图8和9)。嵌条301容纳在位于各个楔子部分299的相对侧上的槽303中。嵌条301可以在相邻楔子部分299之间压缩，由此嵌条301将楔子部分299径向向外偏置并与收紧套筒294啮合。
[0048]每个楔子部分299包括轨道304 (图9)，该轨道304具有能够与相应的一个钳爪262的外表面265啮合的内表面302 (图8)。每个楔子部分299还都包括能够与收紧套筒294的相应截头圆锥内部夹紧面310 (图7，11和13)啮合的外表面306 (图9)。
[0049]参考图10，每个楔子部分299的内表面302限定第一夹角Θ I，每个楔子部分299的外表面306限定比第一夹角Θ I小的第二夹角Θ 2。如图下面更详细地描述的那样，该几何结构使卡盘组件226能够在维持相对紧凑的尺寸的同时在刀头(未显示)上施加相对大的夹紧力。
[0050]参考图11至图13，收紧套筒294具有与卡盘组件254的外螺纹318啮合的内螺纹314(图11)。所示螺纹314，318具有梯形或爱克母(ACME)轮廓，但是，也可以使用其他螺纹轮廓。收紧套筒294沿着第一方向或收紧方向相对于卡盘本体254的旋转以使得收紧套筒294在箭头B方向上沿着卡盘本体254轴向移动，从而通过楔子部分299对钳爪262施加夹紧力。相反，收紧套筒294沿着第二方向或放松方向相对于卡盘本体254的旋转以使得收紧套筒294在箭头A方向上沿着卡盘本体254轴向移动。
[0051]在所示实施方式中，收紧套筒294包括沿着收紧套筒螺纹314的根部延伸的螺旋槽319 (图12和13)。位于卡盘本体254上的棘爪321设置在螺旋槽319中，从而限制收紧套筒294沿着放松方向相对于卡盘本体254旋转。棘爪321可以通过弹簧偏置为与凹槽319啮合。当收紧套筒294图12所示那样完全放松时，棘爪321与螺旋槽319的一个端部啮合，从而抑制收紧套筒294进一步放松。因此，收紧套筒294不能从卡盘本体254上完全松脱。
[0052]参考图7和图10，楔子部分299将套筒294的轴向移动所产生的轴向力分解为由每个钳爪262施加在刀头上的法向力或夹紧力。一般而言，夹角Θ1和Θ2越小，施加在刀头28上的夹紧力越大。但是，相对较陡的角度Θ I能够用于较短且更加紧凑的卡盘组件226。换句话说，第一夹角Θ I越大，钳爪262完全延伸或收缩所需的轴向距离就越小。因此，在施加的夹紧力和卡盘组件226的长度之间存在权衡。
[0053]在所示实施方式中，第一夹角Θ I为大约40度，第二夹角Θ 2为大约6度。人们通过大量的设计，计算和测试发现，该几何结构在维持卡盘本体226的紧凑长度的同时提供相对大的夹紧力。在其他实施方式中，第一夹角Θ I可以为大约30度到大约50度之间，第二夹角Θ 2可以为大约2度到大约10度之间。
[0054]为了向插入到钳爪262之间的刀头施加夹紧力，用户沿着收紧方向旋转收紧套筒294，以使得收紧套筒294沿着箭头B方向相对于卡盘本体254平移(图7)。收紧套筒294的夹紧面310抵靠在楔子298的外表面306上，以使得楔子298也沿着箭头B方向稍微移动。当楔子298沿着箭头B方向移动时，轨道304上的内表面302抵靠在钳爪262的外表面265上，从而增加刀头上的夹紧力。
[0055]为了释放刀头，用户沿着放松方向旋转收紧套筒294，从而使套筒294沿着箭头A方向移动。当套筒294移动时，套筒294中的槽230的后壁抵靠在与楔子部分299外切的保持环322上。因此，楔子298与收紧套筒294 —起沿着箭头A方向移动，从而释放通过楔子部分299和钳爪262施加在刀头上的夹紧力。棘爪321防止收紧套筒294从卡盘本体254完全松脱(图12)。
[0056]图14至图23显示了根据另一种实施方式的卡盘组件426。该实施方式采用了与上面分别参考图1至图6描述的卡盘组件26和参考图7至图13描述的卡盘组件226的实施方式的结构和特征大部分相同的结构和特征。因此，下面的描述主要聚焦在与上面参考图1至图13所描述的实施方式不同的结构和特征上。应该参考上面参考图1至图13进行的描述以获得与结构和特征相关的额外信息，下面描述图14至图23所示的卡盘组件426的结构和特征的可能的替代方式。此外，卡盘组件426的与参考图1至图6描述的卡盘组件26或参考图7至图13描述的卡盘组件226的元件相同或相似的元件基于以下方式被赋予附图标记:图1至图6中的附图标记+400。
[0057]图14显示了与旋转电动工具412 (例如，冲击钻等)一起使用的前端组件410。前端组件410包括外壳414，支撑在外壳414内并可以围绕中心轴线422旋转的轴418 (图15)，以及用于选择性接收并保持刀头428的卡盘组件426 (图14)。刀头428可以沿着向后方向B沿中心轴线422插入到卡盘组件426中，并可以沿着向前方向A从卡盘组件426移除。在所示实施方式中，刀头428是钻头，但是在其他实施方式中，刀头428可以是其他类型的旋转刀头(例如，冲击驱动钻或螺丝批头)。轴418 (图15)连接至传动装置(未显示)的输出，该传动装置为例如多速行星齿轮变速箱，并从旋转电动工具412的电动马达(未显示)接收转矩。在所示实施方式中，可调节离合器机构434(图14)选择性地限制可以从传动装置传送到轴418的转矩的量。
[0058]参考图16，卡盘组件426包括具有螺纹部分440的卡盘本体438，轴418的螺纹部分448与螺纹部分440啮合。在所示卡盘组件426的实施方式中，塞子442与卡盘本体438的中心孔444和轴418的内部部分干涉配合(interference fit)，从而轴418和卡盘本体438成为整体，共同旋转。换句话说，塞子442创造的干涉配合阻止卡盘本体438在工具412的使用过程中非故意地从轴418松脱。在另一实施方式中，塞子442可以为螺纹连接到轴418上的螺钉，已将卡盘主体438和轴 418固定在一起。或者，卡盘本体438和轴418可以通过不同方式有效地成为整体而共同旋转。
[0059]参考图15，卡盘本体438还包括与轴柄部分(shank port1n) 450相邻的环形壁446，与卡盘本体438的前端接近的第一外周面部分454，位于第一外周面部分454和环形壁446之间的第二外周面部分458。环形壁446包括环形轴承座部分460。第一外周面部分454包括外螺纹456 (图20)，外螺纹456在与第一外周面部分454和第二外周面部分458之间的界面接近的地方是不连续的。换个说法，第二外周面部分458不包括螺纹。参考图15和图16，卡盘本体438还包括多个从中心孔444延伸并通过环形壁446的通道462。在所示卡盘组件426的实施方式中，卡盘本体438包括围绕卡盘本体438的外围等角度隔开的三个通道462 (即，隔开大约120度)。
[0060]卡盘组件426还包括通过各个通道462接收的钳爪466。每个钳爪466包括与钳爪466的前端相邻的抓握部分470，与钳爪466的后端相邻的相对径向凹槽474，以及在抓握部分470和凹槽474之间延伸的螺纹476。在所示卡盘组件426的实施方式中，每个钳爪466上的螺纹476都设置为双头锯齿螺纹(double-start buttress threads)。换句话说，锯齿螺纹的每个齿都由基本上法向(例如，垂直的)侧476a和倾斜侧476b限定(图23A)。例如，每个螺纹的法向侧476a基本上垂直于钳爪466的纵轴线480，而倾斜侧476b的方向设置为相对于纵向钳爪轴线480具有斜角。在另一实施方式中，螺纹476可以不同地设置为例如单头螺纹或三头螺纹。继续参考图23A，钳爪466的方向设置为相对与中心轴线422具有角度Θ 3，其意义在下面更详细地解释。
[0061]参考图15和图18，卡盘组件426还包括固定至卡盘本体438和轴418以与它们共同旋转的端盖478。特别地，端盖478夹在分别位于卡盘本体438和轴418上的隔开并平行的凸缘之间。端盖构件478包括与卡盘本体438的环形壁446相对的表面482 (图18)。卡盘组件426还包括钳爪保持器486，钳爪保持器486具有可滑动地设置在轴柄部分450上的环形部分494和从环形部分494延伸的凸缘498。凸缘498限定相应数量的槽502，每个槽的大小都设置为可滑动地接收钳爪466的在相对凹槽474之间限定的减小的厚度。因此，当钳爪保持器486沿着卡盘本体438的轴柄部分450滑动时，钳爪466可以沿着槽452滑动。固定夹504设置在钳爪保持器486的环形部分494中的环形凹槽508 (图18)内，第一垫圈490抵靠在固定夹上。第一偏置构件(即，盘簧506)位于端盖部分478的表面482和第一垫圈490之间，从而沿着方向A (图15)使第一垫圈490偏置(bias)，并最终使钳爪保持器486向前偏置。
[0062]或者，第一偏置构件可以设置为围绕中心轴线422以相等角度互相隔开的多个盘簧。在其他实施方式中，第一偏置构件可以设置为夹紧弹簧(garter spring)。在该实施方式中，可以省略钳爪保持器486 (因此缩短卡盘组件426的整体长度)，夹紧弹簧将与钳爪466外切，从而在每个钳爪466上施加径向向内的力。由于通道462的几何结构，径向力的分量沿着向前方向A分解，从而使钳爪466朝中心轴线422和延伸位置偏置。
[0063]参考图15和图16，卡盘组件426还包括每个都具有内螺纹514的多个夹紧螺母510，轴向键槽518，以及空腔522。在所示实施方式中，三个夹紧螺母510通过弹簧526相对于中心轴线422被径向向外偏置。每个弹簧526分别设置在相邻夹紧螺母510的各个空腔522内(图19)。参考图15和图16，键槽518分别限定在每个夹紧螺母510的外表面上。与钳爪466上的螺纹476类似，每个夹紧螺母510上的螺纹514都是双头锯齿螺纹。因此，螺纹514的每个齿包括法向侧514a和相对于钳爪466的纵轴线的倾斜侧514b。因为螺纹514,476也设置为双头螺纹，对于夹紧螺母510的每次旋转，钳爪466轴向移动的距离是螺纹476的螺距的两倍。参考图23A，螺纹514的方向大致上设置为相对于中心轴线422具有角度Θ 4，由此角度Θ3和角度Θ 4基本上相等。
[0064]参考图15和图16，卡盘组件426还包括第二垫圈530和推力轴承534，该第二垫圈530和推力轴承534与夹紧螺母510具有邻接关系且分别位于夹紧螺母510的相对两侦牝推力轴承534位于夹紧螺母510和环形壁446之间。推力轴承534位于环形轴承座部分460上，并且设置为允许夹紧螺母510和卡盘本体438之间的相对旋转运动，同时降低它们之间的摩擦力。第二垫圈530包括相应数量的键槽538 (图16)，键槽538的大小与夹紧螺母510中的键槽518相似并与键槽518对齐。
[0065]卡盘组件426还包括收紧套筒542，收紧套筒542具有键546和位于其内部部分上的内螺纹550 (图15)。内螺纹550可以与第一外周面部分454的外螺纹456啮合。键546的大小设置为实现与键槽518，538实现舒适的滑动配合。在其他实施方式中，键546可以包括不同的几何结构，从而与分别位于夹具螺母510和垫圈530中的键槽518，538适当地配对。参考图18，收紧套筒542还包括围绕收紧套筒542的整个内周面延伸的环形楔子部分554。楔子部分554相对于中心轴线422限定斜角Θ 5 (图23A)。在所示卡盘组件426的实施方式中，角度Θ 5小于角度Θ3和Θ4。收紧套筒542还包括位于其外周面上的轴向键槽558。在所示实施方式中，具有围绕收紧套筒542的外周面等角度隔开的三个键槽558。或者，收紧套筒542在其外周面上可以包括多于或少于三个键槽558。卡盘组件426还包括位于凹槽566内的第二偏置构件(即，盘簧562)，该凹槽566接近收紧套筒542的前端，弹簧的相对端与第二垫圈530邻接。弹簧562在卡盘组件426的运行过程中一直都是预加载的，从而沿着向后方向B(图15)偏置第二垫圈530，夹紧螺母510和推力轴承534。
[0066]参考图15和图16，卡盘组件426还包括设置在收紧套筒542上的外套筒574，外套筒574具有插入部分570和外部部分588。插入部分570通过使分别形成在插入部分570和外部部分588中的突起578和槽582配合而固定，从而与外部部分588共同旋转。或者，插入部分570和外部部分588可以一体形成为整体。插入部分570包括键586 (图16)，键586围绕中心轴线422等角度隔开并且大小设置为与收紧套筒542中的各个键槽558啮合。外套筒574的外部部分588包括带棱纹的表面，从而加强用户的握持。在其他实施方式中，外部部分588可以包括纹理表面(例如，滚花表面(knurled surface))以加强用户的握持。卡盘组件426还包括前保持盖590，前保持盖590与卡盘本体438的前面干涉配合，从而将外套筒574夹在盖590和卡盘本体438上的环形凸缘598 (图18)之间，由此限制外套筒574在向前方向A和向后方向B上的移动。
[0067]在运行过程中，卡盘组件426可以在解锁结构(图18和图19)和锁定结构(图20至图22)之间调节，在解锁结构中，刀头428可以插入到钳爪466之间，在锁定结构中，刀头428夹在钳爪466之间。在图18所示的卡盘组件426的解锁结构中，收紧套筒542位于向前位置中，收紧套筒542的内螺纹550与卡盘本体438的第一外周面部分454上的外螺纹456啮合。由此，楔子部分554从夹紧螺母510脱离，为夹紧螺母510提供足够的径向间隙，以使夹紧螺母510在弹簧526的偏置作用下在收紧套筒542内径向扩展(图19)。径向间隙的量足以维持夹紧螺母510的螺纹514分别从各个钳爪466的螺纹部分476脱离。此外，垫圈530和夹紧螺母510通过弹簧562朝向推力轴承534轴向偏置(图18)。
[0068]继续参考图18，在卡盘组件426的解锁结构中，钳爪保持器486和钳爪466通过弹簧506在向前方向A上偏置，以使得抓握部分470处于邻接关系。换句话说，在卡盘组件426的解锁结构中，钳爪466默认位于延伸位置。
[0069]为将刀头428插入到卡盘组件426中，用户只需要利用刀头428自己的柄朝卡盘本体438内的收缩位置抵抗弹簧506的偏置而推动钳爪466 (图17所示)。当钳爪466收缩到它们各自的开口 462内时，钳爪保持器486也与钳爪466 —起在轴柄部分450上向后滑动。在钳爪保持器486向后滑动的同时，钳爪466可以在槽502内径向向外滑动，以分别在各个钳爪466的抓握部分470之间创造间隙。钳爪466和钳爪保持器486的该运动继续进行，直到间隙足够大到可以接受刀头428的柄，在这之后，弹簧506弹回以使钳爪466朝它们的延伸位置移动，从而轻微地抓握刀头428。因此，在弹簧506施加的力的作用下，刀头428最开始轻微地夹在各个钳爪466的抓握部分470之间。但是，此时施加到刀头428上的初始夹紧力足够弱，允许移除刀头428并用不同的刀头428来替换，不需要将钳爪466移动到它们的收缩位置。
[0070]此外，通过钳爪466和弹簧506施加到刀头428上的初始夹紧力帮助在抓握部分470之间具有六边形柄的刀头自动对齐。具体地，当将具有六边形柄的刀头插入到卡盘组件426中时，如果抓握部分470与六边形柄的角落啮合，则自然产生不稳定的情况，因为弹簧506在钳爪466上施加预负载，预负载的一个分量作为上面描述的初始夹紧力施加到刀头柄上。这种不稳定和将初始夹紧力应用到刀头柄上以使得刀头的六边形柄递增性旋转，直到刀头柄的平坦部分而非角落与抓握部分470啮合。
[0071]一旦刀头428位于适当位置并如上所述那样由钳爪466轻微夹紧，则通过沿着收紧方向旋转外套筒574，并因此沿着相同方向旋转收紧套筒542，以使卡盘组 件426调节为锁定结构。由于分别位于收紧套筒542和第一外周面部分454上的螺纹550，456的啮合，收紧套筒542也沿着向后方向B平移，直到螺纹550，456在与卡盘本体438的第一外周面部分454和第二外周面部分458之间的界面接近的地方脱离。在收紧套筒542沿着向后方向B的平移过程中，楔子部分554与夹紧螺母510啮合，从而使夹紧螺母510在收紧套筒542内径向收缩(抵抗弹簧526的偏置)，直到夹紧螺母510的螺纹514与钳爪466上的螺纹啮入口 ο
[0072]此后不久，由于外螺纹456在与第一外周面部分454和第二外周面部分458之间的界面接近的地方是不连续的(图20)，即使外套筒574和收紧套筒542可以继续旋转，但是收紧套筒542沿着向后方向B的进一步平移停止。在所示卡盘组件426的实施方式中，当楔子部分554如图21所示移动超过夹紧螺母510时，收紧套筒542沿着向后方向的平移停止，从而限制夹紧螺母510进一步径向收缩到钳爪466上。外套筒574和收紧套筒542沿着收紧方向的继续旋转使钳爪466朝它们的延伸位置移动，增加应用到刀头428上以将刀头428固定到卡盘组件426内的夹紧力。
[0073]如图23A所示，当夹紧螺母510围绕钳爪466径向收缩时，夹紧螺母螺纹514的尖端和钳爪螺纹476的尖端可以挤在一起并防止夹紧螺母510与钳爪466正确啮合，同时保持抵靠在推力轴承534上。但是，由于夹紧螺母510上的螺纹514和各个钳爪466的螺纹部分476中的各个螺纹设置为锯齿螺纹，并且楔子部分554所限定的角度Θ 5小于钳爪的角度Θ 3，夹紧螺母510不卡住，而是可以抵抗弹簧562的偏置力，沿着向前方向A相对于钳爪466滑动，在外套筒574和收紧套筒542之间打开间隙(图23B)。之后，外套筒574和收紧套筒542沿着收紧方向的继续旋转以使得夹紧螺母相对于钳爪466旋转，并闭合夹紧螺母510和推力轴承534之间的间隙。一旦间隙如图23C所示那样闭合，外套筒574和收紧套筒542沿着收紧方向的继续旋转将使钳爪466朝它们的延伸位置移动，增加施加到刀头428上以将刀头428固定到卡盘组件426内的夹紧力。
[0074]为了松开钳爪466并使卡盘组件426返回至解锁结构，外套筒574和收紧套筒542沿着相反的松开方向旋转，从而部分收缩钳爪466并减轻施加到刀头428上的夹紧力。随着外套筒574和收紧套筒542沿着松开方向的旋转继续，弹簧562将收紧套筒542朝卡盘本体438的第一外周面部分454推动，以使得螺纹550，456再次啮合。随着旋转继续，收紧套筒542沿着向前方向A平移，当楔子部分554沿着向前方向A移动超过夹紧螺母510时，允许夹紧螺母510朝图18所示的位置径向扩展。当夹紧螺母510到达图18和图19所示径向扩展位置时，螺纹514，476脱离，再一次允许用户以上面描述的方式中不同刀头428来替换所述刀头428。
[0075]本实用新型的各种特征在权利要求中描述。
【主权项】
1.一种用于旋转电动工具的卡盘组件，该卡盘组件包括: 能够绕轴线旋转的卡盘本体； 多个钳爪，所述多个钳爪由所述卡盘本体支撑，以使所述钳爪在允许刀头插入到所述卡盘本体中的收缩位置和夹紧所述刀头的延伸位置之间相对于所述卡盘本体运动； 多个夹紧螺母，所述多个夹紧螺母围绕所述卡盘本体并具有能够分别与各个钳爪上的相应螺纹啮合的内螺纹； 收紧套筒，该收紧套筒围绕所述卡盘本体并与所述卡盘本体螺纹啮合，以与所述卡盘本体进行相对旋转；以及 楔子，该楔子限定在所述收紧套筒上，响应于所述收紧套筒沿着收紧方向相对于所述卡盘本体的旋转，所述楔子与所述夹紧螺母选择性啮合以使所述夹紧螺母向内移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的螺纹分别地啮合。2.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，该卡盘组件还包括钳爪保持器，该钳爪保持器能够与所述钳爪一起在所述收缩位置和所述延伸位置之间移动。3.如权利要求2所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘本体包括轴柄部分，并且其中所述钳爪保持器包括与所述轴柄部分同轴并能够沿着所述轴柄部分滑动的环形部分。4.如权利要求3所述的卡盘组件，其特征在于，所述钳爪保持器包括从所述环形部分延伸的凸缘，并且其中所述凸缘限定多个槽，各个所述钳爪分别容纳在所述槽中。5.如权利要求2所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括将所述钳爪保持器和钳爪朝所述延伸位置偏置的第一弹簧。6.如权利要求5所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括第二弹簧，该第二弹簧设置在所述收紧套筒和所述夹紧螺母之间以使所述夹紧螺母相对于所述卡盘本体向后偏置。7.如权利要求6所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括设置在所述夹紧螺母和所述卡盘本体的环形轴承座部分之间的推力轴承，其中所述第二弹簧将所述夹紧螺母朝所述推力轴承偏置。8.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述夹紧螺母能够利用键和键槽装置与所述收紧套筒共同旋转，所述键和键槽装置允许所述夹紧螺母沿着与所述轴线平行的方向相对于所述卡盘本体移动。9.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述夹紧螺母上的所述内螺纹和各个所述钳爪上的所述螺纹设置为双头螺纹。10.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述夹紧螺母上的所述内螺纹和各个所述钳爪上的所述螺纹设置为锯齿螺纹。11.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘本体包括第一外周面部分，所述第一外周面部分上限定有外螺纹，并且其中所述收紧套筒包括能够与所述外螺纹啮合的内螺纹。12.如权利要求11所述的卡盘组件，其特征在于，当所述内螺纹与所述外螺纹啮合时，所述收紧套筒能够响应于与所述卡盘本体的相对旋转而相对于所述卡盘本体移动。13.如权利要求12所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘本体包括与所述第一外周面部分相邻的第二外周面部分，并且其中所述外螺纹在与所述第一外周面部分和所述第二外周面部分之间的界面接近的地方是不连续的。14.如权利要求13所述的卡盘组件，其特征在于，当所述内螺纹与所述卡盘本体的所述第二外周面部分对齐时，响应于所述卡盘本体的相对旋转，所述收紧套筒不能够相对于所述卡盘本体移动。15.如权利要求14所述的卡盘组件，其特征在于，响应于当所述内螺纹与所述外螺纹啮合时所述收紧套筒沿着所述收紧方向的旋转，所述收紧套筒能够朝所述夹紧螺母轴向移动，使所述夹紧螺母与所述楔子啮合并使所述夹紧螺母沿着径向方向向内移动。16.如权利要求15所述的卡盘组件，其特征在于，当所述内螺纹与所述卡盘本体的所述第二外周面部分对齐时，所述夹紧螺母从所述楔子脱离。17.如权利要求16所述的卡盘组件，其特征在于，响应于所述夹紧螺母从所述楔子脱离之后所述钳爪和所述夹紧螺母的各个所述螺纹的啮合，所述收紧套筒沿着所述收紧方向的继续旋转以使所述钳爪朝所述延伸位置前进。18.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述楔子与所述收紧套筒一体形成。19.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括与所述收紧套筒连接以与其共同旋转的外套筒，其中所述外套筒包括外周面，所述卡盘组件的用户能够抓住所述外周面，以沿着所述收紧方向和相反的放松方向旋转所述外套筒。20.如权利要求19所述的卡盘组件，其特征在于，该卡盘组件还包括键和键槽装置，该键和键槽装置连接所述收紧套筒和所述外套筒，以允许所述收紧套筒响应于所述外套筒沿着所述收紧方向以及所述放松方向的旋转而沿着所述轴线相对于所述外套筒移动。21.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述卡盘组件还包括弹簧，该弹簧位于每一对相邻的夹紧螺母之间，用于使所述螺母沿着径向向外的方向从彼此偏置。22.—种操作用于旋转电动工具的卡盘组件的方法，该方法包括: 将刀头插入到卡盘本体的中心孔中，所述中心孔限定旋转轴线； 在将所述刀头插入到所述中心孔中的过程中，将带有所述刀头的多个钳爪从延伸位置移动到收缩位置； 在将所述刀头插入到所述中心孔中之后，将所述钳爪从所述收缩位置向所述延伸位置移动； 使收紧套筒围绕所述旋转轴线沿着收紧方向旋转，从而使所述收紧套筒相对于所述卡盘本体进行轴向移动； 响应于所述收紧套筒上限定的楔子和多个夹紧螺母之间的啮合，所述多个夹紧螺母沿着径向方向向内移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的螺纹分别啮合；以及 响应于所述收紧套筒沿着所述收紧方向的继续旋转，向带有所述钳爪的所述刀头上施加夹紧力。23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，在所述夹紧螺母和所述钳爪上的各个螺纹啮合之后，通过所述收紧套筒沿着所述收紧方向的继续旋转和所述钳爪朝所述延伸位置的移动，而将所述夹紧力施加到所述刀头上。24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，该方法包括: 使所述收紧套筒沿着相反的放松方向围绕所述旋转轴线旋转；以及 释放施加在所述刀头上的所述夹紧力。25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括响应于所述收紧套筒沿着所述放松方向的旋转使所述夹紧螺母沿着径向方向向外移动，以使得所述夹紧螺母和所述钳爪上的相应的螺纹脱离。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于旋转电动工具的卡盘组件，该卡盘组件包括：可绕轴线旋转的卡盘本体；多个钳爪，多个钳爪由卡盘本体支撑，以使钳爪在允许刀头插入到卡盘本体中的收缩位置和夹紧刀头的延伸位置之间相对于卡盘本体运动；多个夹紧螺母，多个夹紧螺母围绕卡盘本体并具有能够分别与各个钳爪上的相应螺纹啮合的内螺纹；收紧套筒，该收紧套筒围绕卡盘本体并与卡盘本体螺纹啮合，以与卡盘本体进行相对旋转；以及楔子，该楔子限定在收紧套筒上，响应于收紧套筒沿着收紧方向相对于卡盘本体的旋转，楔子与夹紧螺母选择性啮合以使夹紧螺母向内移动，以使得夹紧螺母和钳爪上的螺纹分别地啮合。
【IPC分类】B23B31/12
【公开号】CN204700332
【申请号】CN201520266513
【发明人】R·A·戴德里克森
【申请人】米沃奇电动工具公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月28日
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