專利名稱：：卡套式卡頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于將工具頭夾持于動(dòng)力工具的驅(qū)動(dòng)軸上的卡頭裝置，特別是一種采用卡套的快速釋放卡頭裝置，該卡套在諸如使用銑床的高速應(yīng)用場合特別有用。在便攜式固定銑床(portablestationaryrouter)、板材修整機(jī)(laminatetrimmer)或清水墻切割機(jī)(drywallcutter)上使用的典型傳統(tǒng)系統(tǒng)采用具有錐形卡套的卡套工具夾持裝置，錐形卡套與卡套式卡頭或銑床電機(jī)軸的中空錐相一致。特別是，螺母設(shè)有與外卡套面的錐面相匹配的錐形型面。在這種裝置的操作過程中，機(jī)床的驅(qū)動(dòng)軸或卡頭必須被穩(wěn)固地夾持，以充分地夾緊卡套螺母。因此，例如大部分銑床卡頭均具有主軸鎖定器或設(shè)有配合卡頭主體或軸的備用扳手。同樣地，為釋放工具，在螺母沿逆時(shí)針方向松開時(shí)機(jī)床主軸或卡頭主體必須被穩(wěn)固地夾持。這種公知的傳統(tǒng)系統(tǒng)存在一些缺陷，例如夾緊或松開過程復(fù)雜并需要諸如用于鎖定主軸的扳手的單獨(dú)裝置。卡套裝置的夾緊程度受卡套螺母和卡頭主體之間的摩擦界面所限制。在本領(lǐng)域中已進(jìn)行了各種嘗試，以得到用于高速機(jī)床特別是銑床等的改進(jìn)的卡頭裝置。例如授權(quán)給Kanaan等的美國專利No.5,511,801提出了顯著的改進(jìn)。該’801專利公開了一種成一體的卡套和卡頭裝置，其通過相對主體件轉(zhuǎn)動(dòng)套管而驅(qū)動(dòng)，套管具有固定于其上的螺母。螺母配合在螺母內(nèi)同心可旋轉(zhuǎn)的螺旋件。螺母的旋轉(zhuǎn)沿縱向驅(qū)動(dòng)螺旋件，而螺旋件配合卡套，從而使卡套夾緊在刀桿上。授權(quán)給Kanaan等的美國專利申請08/456,184公開了另一種在高速刀具中特別有效的快速釋放卡頭裝置。該裝置由可相對主體件運(yùn)動(dòng)的彈簧作用套管件驅(qū)動(dòng)。錐形銷位于主體件內(nèi)的錐形槽中，接觸并夾緊在套管件的彈簧作用位置插入裝置的刀桿。授權(quán)給Martindell的美國專利No.4,692,073描述了一種用于采用彈簧套管的動(dòng)力鉆頭的卡頭裝置，彈簧套管繞驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置，以將動(dòng)力鉆頭軸向固定于卡頭裝置。本發(fā)明提供了對采用卡套的快速釋放卡頭裝置的改進(jìn)。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有卡套的快速釋放卡頭裝置，以將刀具頭或工作裝置固定于機(jī)床的驅(qū)動(dòng)軸上。本發(fā)明的另一目的在于提供一種成一體的卡套和卡頭裝置，其不需要與直接加工有螺紋或旋轉(zhuǎn)螺旋件或驅(qū)動(dòng)卡套的螺紋主體件相互作用的螺母。本發(fā)明的又一目的在于提供一種卡套和卡頭裝置，其中可基本消除操作件的摩擦阻力。本發(fā)明的又一目的在于提供一種改進(jìn)的卡頭裝置，用于機(jī)床，特別是諸如銑床、板材修整機(jī)、清水墻切割機(jī)等的高速機(jī)床。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將部分地在下面的描述中體現(xiàn)出來，部分地會(huì)由于描述而顯而易見，或從本發(fā)明的實(shí)踐中獲知。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可通過在所附權(quán)利要求中具體指出的方式和組合而實(shí)現(xiàn)和獲得。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的并根據(jù)本發(fā)明的用途，卡頭裝置設(shè)有主體件，主體件內(nèi)帶有截錐形腔，以安裝傳統(tǒng)卡套。操作套管件可旋轉(zhuǎn)地安裝在主體件上，并在其內(nèi)圓周面上具有螺紋槽。匹配螺紋槽位于主體件的外表面上。滾動(dòng)體安裝于套管件和主體件螺紋槽內(nèi)。通過滾動(dòng)體在螺紋槽內(nèi)的配合，套管件可在其沿夾緊或松開方向旋轉(zhuǎn)時(shí)相對主體件作軸向運(yùn)動(dòng)。套管件例如通過推力軸承和推力板與卡套直接相連，以向卡套施加力。當(dāng)套管件沿夾緊方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其軸向運(yùn)動(dòng)并迫使卡套進(jìn)一步進(jìn)入截錐形腔，從而使卡套裝置夾緊在其內(nèi)裝的刀桿。在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置了旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，以可釋放地將套管件鎖定于其相對主體件的夾緊旋轉(zhuǎn)位置。在一優(yōu)選實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)鎖定裝置具有旋轉(zhuǎn)固定于主體件的卡環(huán)?？ōh(huán)具有彈性臂，彈性臂帶有從其延伸的凸起。凸起可釋放地配合于套管件的內(nèi)圓周面上形成的凹部內(nèi)。當(dāng)套管件相對主體件旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸起從凹部釋放并產(chǎn)生可聽見的卡塔聲。凸起釋放的感覺和卡塔聲向操作者提示套管件夾緊的程度。諸如板的拔出件成形于套管件并配合卡套裝置。當(dāng)套管件沿松開方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，拔出件將卡套裝置推出截錐形腔，從而可拆下裝于卡套內(nèi)的刀桿。還設(shè)置了將主體件安裝在諸如銑床的機(jī)床的驅(qū)動(dòng)軸上的裝置。在此可使用任何傳統(tǒng)的安裝裝置。優(yōu)選在操作套管件的前表面和與卡套接觸的推力板之間采用推力軸承。利用推力軸承，當(dāng)套管件夾緊時(shí)操作套管件和推力板之間就只有很小的摩擦阻力。因此，諸如手動(dòng)的較小操作力就可以更為有效地驅(qū)動(dòng)卡頭裝置。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，滾動(dòng)體包括裝于滾珠架內(nèi)的滾珠。滾珠架內(nèi)滾珠的空間設(shè)置為沿螺距方向與相鄰滾珠相互間有一定距離，并且沿螺距方向相隔?？梢允孤菁y槽的螺距小于滾珠的直徑，同時(shí)使螺紋槽的導(dǎo)向角較小。由此，可得到大為倍增的操作力并傳遞至卡套，從而產(chǎn)生極為有效的夾緊力。本卡頭裝置可用于任何需要將刀具夾持于驅(qū)動(dòng)件上的場合。本卡頭裝置特別適用于高速和高精度的應(yīng)用場合，如銑床、板材修整機(jī)、清水墻切割機(jī)等。此外，本裝置可加入任何傳統(tǒng)的卡套，如眾所周知的剖分鋼類型的卡套以及同樣眾所周知的具有單獨(dú)的設(shè)置在彈性材料中的夾緊件的卡套。并入并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖、本發(fā)明的示意實(shí)施例以及說明書均用于解釋本發(fā)明的原理。圖1為本發(fā)明的卡頭裝置的剖開透視圖；圖2為圖1所示裝置的操作剖視圖；圖3為本發(fā)明卡頭裝置的軸向排列元件圖；及圖4為本發(fā)明卡頭裝置的一個(gè)應(yīng)用的環(huán)境模擬圖?，F(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)實(shí)例示于附圖中。每個(gè)實(shí)例均通過對本發(fā)明的說明實(shí)現(xiàn)，而不限制本發(fā)明。實(shí)際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可對本發(fā)明進(jìn)行各種改進(jìn)和變形。例如，作為一個(gè)實(shí)施例部分所示出或描述的特征可以用于另一實(shí)施例，從而得到又一實(shí)施例。因此，本發(fā)明試圖在所附權(quán)利要求及其等效的范圍內(nèi)覆蓋這種改進(jìn)和變形。圖中元件的標(biāo)號(hào)在所有應(yīng)用中都是一致的，各圖中同一元件具有相同的標(biāo)號(hào)。圖中本卡頭裝置示為10。圖4示出一實(shí)施例，其中卡頭裝置10固定于傳統(tǒng)銑床58的驅(qū)動(dòng)軸54上。裝置10用于將刀具頭56夾持于驅(qū)動(dòng)軸54。本卡頭裝置10特別適用于高速應(yīng)用場合，如銑床、層壓切片機(jī)、干式墻上切割機(jī)等。但是這并不是對本發(fā)明的限制。卡頭裝置10可用于任何需要將刀具頭夾持于機(jī)床的驅(qū)動(dòng)軸上的應(yīng)用場合。參照圖1和3，具體地說，卡頭裝置10包括主體件12。主體件12用于安裝到驅(qū)動(dòng)軸54。在所示實(shí)施例中，安裝裝置包括較為簡易的螺紋柱部13。柱部13螺旋配合驅(qū)動(dòng)軸內(nèi)的安裝螺紋部。但是，應(yīng)明白圖中所示螺旋配合僅是適宜安裝裝置的一個(gè)實(shí)例。任意傳統(tǒng)安裝裝置均可用于將主體件12安裝至驅(qū)動(dòng)軸上。例如，此處可以使用球-窩裝置、固定螺旋、機(jī)械聯(lián)鎖器或任何其它的安裝系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)都在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。主體件12內(nèi)包括截錐形腔18。腔18裝傳統(tǒng)卡套20?？ㄌ?0可以是任何傳統(tǒng)卡套。例如，可以使用普通的剖分鋼卡套，如圖所示。在可選實(shí)施例中，卡套20可包括多個(gè)單獨(dú)的縱向夾緊卡爪，各卡爪由設(shè)置在夾緊卡爪之間的彈性材料相互間隔。這些類型的傳統(tǒng)卡套均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知。此外，這種卡套的操作及原理也為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知，在本公開中不需要對其進(jìn)行詳細(xì)描述。主體件12具有外圓周面，其上有螺紋槽16。主體件12還包括凸緣部或件14。凸緣14可以整體形成為整體件12的一部分，或者包括固定在主體件上的單獨(dú)元件。凸緣件14確定凸肩15。操作套管24可旋轉(zhuǎn)地安裝在主體件12上。套管件24環(huán)繞主體件12，并在其內(nèi)圓周面上具有螺紋槽26。相鄰凹部環(huán)52也位于套管件的內(nèi)圓周上靠近其端部的位置。凹部52的作用將在下面討論。套管件24還包括前表面28。前表面28大致正對卡套裝置20的前表面。套管件24和主體件12之間設(shè)置有減小旋轉(zhuǎn)摩擦的裝置。在所示實(shí)施例中，該裝置包括裝在相互面對的螺紋槽16和26內(nèi)的滾動(dòng)體或滾珠42。滾珠42可裝在滾珠架或環(huán)44內(nèi)。多個(gè)滾珠42間隔設(shè)置，并在架44內(nèi)沿螺紋槽26和16的螺距方向相互間隔，以防止?jié)L珠沿螺距方向聚集。對于這一設(shè)置，螺距的寬度可小于滾珠42的直徑。螺紋槽26和16的導(dǎo)向角較小，并優(yōu)選為約兩度的角度，從而極大地增大了由套管24的旋轉(zhuǎn)得到并傳遞至卡套20的操作力。套管24沿夾緊方向的旋轉(zhuǎn)使?jié)L珠42和保持環(huán)或架44繞螺紋槽26、16運(yùn)動(dòng)，從而使套管件24沿軸向螺旋進(jìn)給。當(dāng)套管件24向主體件12螺旋進(jìn)給時(shí)，套管件的前表面28迫使卡套20進(jìn)一步進(jìn)入腔18內(nèi)，從而使卡套如同公知地夾緊裝在其內(nèi)的刀桿。此時(shí)，卡頭裝置10優(yōu)選包括設(shè)置在卡套20附近的推力板38和設(shè)置在前表面28和推力板38之間的推力軸承32。在所示實(shí)施例中，推力軸承32包括多個(gè)裝于板36的滾柱軸承34。推力軸承32基本消除了套管件24和卡套20或推力板38之間的旋轉(zhuǎn)摩擦。為沿夾緊方向旋轉(zhuǎn)套管件24，只需施加非常小的手動(dòng)力?？^裝置10還包括用于套管件24的可釋放旋轉(zhuǎn)鎖定器。一旦套管件24沿夾緊方向旋轉(zhuǎn)以夾緊刀具頭，其必須保持在所需的旋轉(zhuǎn)位置以保證連續(xù)驅(qū)動(dòng)卡套20。在所示實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)鎖定裝置包括在凸肩15附近壓配合或者不可旋轉(zhuǎn)地固定于主體件12的環(huán)46。環(huán)46包括多個(gè)在其端部具有凸起50的彈性臂件48。凸起50可釋放地配合套管件24內(nèi)的凹部52。臂48具有彈性，并使凸起50彈性壓進(jìn)凹部52內(nèi)。當(dāng)套管件24相對主體件12旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸起50從一個(gè)凹部52釋放并彈進(jìn)相鄰的凹部52內(nèi)。該運(yùn)動(dòng)由凸起50的配合和釋放產(chǎn)生調(diào)節(jié)噪音或可聽見的卡塔聲。臂48有足夠的彈性，從而配合于凹部52的凸起50相對主體件12旋轉(zhuǎn)鎖定套管件24，還允許沿兩個(gè)方向較為簡單地手動(dòng)旋轉(zhuǎn)或調(diào)節(jié)環(huán)24。由該裝置產(chǎn)生的可聽見的卡塔聲或噪音以及凸起釋放的實(shí)在感覺可起到對操作者的提示作用，證實(shí)卡頭的夾緊狀態(tài)。應(yīng)明白在本發(fā)明中可采用任意數(shù)量的傳統(tǒng)鎖定裝置或系統(tǒng)以相對主體件12旋轉(zhuǎn)鎖定套管件24。例如可使用球-窩裝置或類似機(jī)構(gòu)。所有這些裝置或系統(tǒng)均在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。夾持環(huán)或保持環(huán)11位于在套管件24內(nèi)形成的槽53內(nèi)。保持環(huán)11防止套管24旋出主體件12。設(shè)置了拔出裝置以使卡套20可被軸向向前推出腔18，從而拆下由卡套裝的刀具頭。在所示實(shí)施例中，該拔出裝置包括壓配合進(jìn)套管24的拔出板40。板40配合于在卡套20內(nèi)形成的環(huán)形槽22內(nèi)。在此方式下，當(dāng)套管24沿松開方向旋轉(zhuǎn)并軸向向前離開主體件12時(shí)，配合于環(huán)形槽22的板40使卡套20軸向向前推動(dòng)，以釋放裝于其內(nèi)的刀桿。本發(fā)明的卡頭裝置10可以用于任何需要將刀桿夾緊或夾持于驅(qū)動(dòng)軸上的方式或場合中。該裝置可特別應(yīng)用于銑床卡頭場合中。但本發(fā)明并不限于該場合。事實(shí)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的前提下可對本發(fā)明的裝置進(jìn)行各種改進(jìn)和變形。例如，套管或主體件的結(jié)構(gòu)可用于任意數(shù)量的實(shí)施例。因此，本發(fā)明試圖在所附權(quán)利要求及其等效的精神和范圍內(nèi)覆蓋這種改進(jìn)和變形。權(quán)利要求1．一種卡頭裝置，包括主體件；截錐形腔，形成于所述主體件內(nèi)，并且卡套裝置可操作地裝于所述截錐形腔內(nèi)；螺紋槽，形成于所述主體件的外圓周面上；操作套管件，可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述主體件上，所述操作套管件包括形成于所述套管件的內(nèi)圓周面上的螺紋槽；滾動(dòng)體，安裝于所述套管件螺紋槽和所述主體件螺紋槽內(nèi)，通過所述滾動(dòng)體在所述螺紋槽內(nèi)的配合，所述套管件可在其旋轉(zhuǎn)時(shí)相對所述主體件作軸向運(yùn)動(dòng)，所述套管件與所述卡套裝置相連，以向其施加力；及其中所述套管件沿夾緊方向的旋轉(zhuǎn)使所述套管件向所述主體件運(yùn)動(dòng)，以迫使所述卡套裝置進(jìn)一步進(jìn)入所述截錐形腔，從而使所述卡套裝置夾緊在其內(nèi)裝的刀桿。2．如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括可釋放地將所述套管件旋轉(zhuǎn)鎖定于所述主體件的旋轉(zhuǎn)鎖定裝置。3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)鎖定裝置包括繞所述主體件設(shè)置的環(huán)件，所述環(huán)件具有配合于在所述套管件的所述內(nèi)圓周面形成的凹部內(nèi)的彈性臂。4．如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述彈性臂為柔性，而且當(dāng)所述套管件旋轉(zhuǎn)時(shí)從所述凹部釋放并發(fā)出可聽見的卡塔聲。5．如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括設(shè)在所述套管件上并配合所述卡套裝置的拔出件，當(dāng)所述套管件沿松開方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述拔出件將所述卡套裝置推出所述截錐形腔。6．如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括設(shè)置在所述卡套裝置和所述套管件的前推力凸緣之間的推力板，所述套管件通過所述推力凸緣和所述推力板向所述卡套裝置施加所述力。7．如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括設(shè)置在所述推力凸緣和所述推力板之間的推力軸承，以減小其間的旋轉(zhuǎn)摩擦力。8．如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括用于將所述主體件安裝于驅(qū)動(dòng)刀具的驅(qū)動(dòng)軸上的裝置。9．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置是銑床卡頭裝置。10．一種卡頭裝置，包括主體件，和用于將所述主體件安裝于驅(qū)動(dòng)刀具的驅(qū)動(dòng)軸上的裝置；卡套裝置，可操作地裝于所述主體件內(nèi)；驅(qū)動(dòng)套管件，與所述卡套裝置相連并可旋轉(zhuǎn)地安裝于所述主體件上，所述套管件可在所述主體件上手動(dòng)旋轉(zhuǎn)并可在所述套管件旋轉(zhuǎn)時(shí)相對所述主體件軸向運(yùn)動(dòng)，其中所述套管件的軸向運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述卡套裝置；設(shè)置在所述套管件和所述主體件之間以減小旋轉(zhuǎn)摩擦力的裝置；及用于將所述套管件旋轉(zhuǎn)鎖定于所述主體件上的裝置。11．如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述用于減小摩擦的裝置包括位于在所述主體件和所述套管件內(nèi)形成的螺紋槽內(nèi)的滾動(dòng)體。12．如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述滾動(dòng)體包括裝于滾珠架內(nèi)的滾珠。13．如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)鎖定裝置包括可旋轉(zhuǎn)地固定于所述主體件上的環(huán)件，所述環(huán)件具有從其延伸而可釋放地配合在所述套管件內(nèi)形成的凹部的凸起。14．如權(quán)利要求10所述的裝置，還包括設(shè)置在所述套管件的前表面和所述卡套裝置之間的推力軸承。全文摘要一種快速釋放卡頭裝置(10)包括主體件(12)和將主體件(12)連接于驅(qū)動(dòng)軸(54)上的裝置(13)。主體件(12)的腔(18)內(nèi)安裝傳統(tǒng)卡套(20)。螺紋槽(16)形成于主體件(12)的外圓周面。操作套管(24)可旋轉(zhuǎn)地安裝于主體件(12)上并包括形成于內(nèi)圓周面的螺紋槽(26)。滾動(dòng)體(42)安裝于主體件(12)和套管件(24)的螺紋槽(16,26)中,通過滾動(dòng)體(42)在螺紋槽(16,26)內(nèi)的配合,套管件(24)可在套管件(24)旋轉(zhuǎn)時(shí)相對主體件(12)作軸向運(yùn)動(dòng)。套管件(24)向腔(18)內(nèi)的卡套(20)施加力,使卡套(20)夾緊其內(nèi)裝的刀桿。文檔編號(hào)B23B31/20GK1233991SQ97199072公開日1999年11月3日申請日期1997年10月22日優(yōu)先權(quán)日1996年10月24日發(fā)明者史蒂芬·E·吉布森申請人:動(dòng)力工具霍德爾斯公司