專利名稱：卡盤夾爪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于卡盤的夾爪，更具體地，涉及這類夾爪所使用的螺紋形狀。
卡盤在機(jī)器中廣泛地用于可放松地夾緊各種尺寸的工具(比如各種尺寸的鉆頭)，而機(jī)器(比如鉆床)驅(qū)動(dòng)這些工具。極普通的卡盤包括(1)主體，(2)安裝在主體上的三個(gè)縱向夾爪，而且這些夾爪圍繞著主體縱向軸線等距隔開且傾斜于縱軸，還包括(3)一個(gè)安裝在主體上并可繞主體縱向軸線旋轉(zhuǎn)的螺母。螺母的內(nèi)螺紋形成與主體縱向軸線同軸的截頭圓錐形螺旋結(jié)構(gòu)。此螺紋與每個(gè)夾爪上的螺紋段相嚙合，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)螺母可使每個(gè)夾爪平行于其縱軸線地移動(dòng)并因而移向或移離主體的縱向軸線，這取決于螺母旋轉(zhuǎn)的方向。由此，夾爪可夾緊或放松與主體縱向軸線同軸的工具(如鉆頭)。
上述類型的卡盤有時(shí)會(huì)碰到一個(gè)問題，即螺母的旋轉(zhuǎn)對(duì)夾爪螺紋施加一個(gè)傾向于使每個(gè)夾爪繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力，這由于夾爪上的螺紋只是螺紋段，當(dāng)各夾爪因此而繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，其螺紋端部邊緣會(huì)切入螺母的螺紋中。這將阻止或防礙螺母的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，從而影響卡盤的滑順動(dòng)作，還會(huì)減小由夾爪施加到工具上的夾緊力。盡管這種影響可能在螺母的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上都很明顯，但當(dāng)螺母向夾緊工具方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)比其向放松工具方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這種問題更嚴(yán)重，這是因?yàn)殡S著工具被夾緊，上述傾向于使夾爪繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力越來(lái)越大。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)上述類型的卡盤。
本發(fā)明的更具體的目的是提供一種上述類型卡盤夾爪的螺紋段的改進(jìn)形式，它可減小或消除邊緣切入相配的卡盤螺母的螺紋的問題。
本發(fā)明的這些及其它目的是以本發(fā)明的下述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。使卡盤夾爪的螺紋段的至少一個(gè)端部邊緣區(qū)向內(nèi)彎曲而離開螺母螺紋，其半徑比螺紋段主要部分所用的半徑小，這樣當(dāng)夾爪繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺紋的端部邊緣不會(huì)接觸或切入螺母螺紋。換句話說，在這種結(jié)構(gòu)中，螺母螺紋是和較大范圍的夾爪表面(比如，夾爪螺紋段的小半徑端部邊緣部分)相接觸，而不是與尖銳的夾爪螺紋端部邊緣本身接觸，從而防止了每個(gè)夾爪繞其縱向軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。防止了由于螺母螺紋和夾爪螺紋表面的接觸而可能產(chǎn)生的夾爪轉(zhuǎn)動(dòng)，就使卡盤能夠連續(xù)滑順動(dòng)作，從而能夠更容易地把工具夾得更緊，因?yàn)樗苊饬丝赡苡捎趭A爪螺紋端部邊緣切入螺母螺紋而導(dǎo)致的咬合現(xiàn)象。
本發(fā)明的其它特征、特性及各種優(yōu)點(diǎn)可從附圖及下面的詳細(xì)說明中看得更清楚。


圖1為卡盤的部分剖視圖，它既可是已有技術(shù)類型的卡盤，也可作為本發(fā)明的卡盤。圖1剖視部分是沿圖2的1-1線剖開的。
圖2為圖1之卡盤的前端視圖(從圖1的2-2線方向看)。
圖3為圖1之卡盤所用的已有技術(shù)的夾爪的部分剖視圖。
圖4為圖3之夾爪的俯視圖。
圖5為沿圖4中的5-5線的剖視圖。
圖6與圖5類似，顯示了本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖7也與圖5類似，顯示了本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖8仍與圖5類似，顯示了本發(fā)明的第三實(shí)施例。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明(或已有技術(shù))中的卡盤10有一個(gè)一般呈圓柱形的主體12，主體12一般通過一伸入其后部的孔14內(nèi)的機(jī)器軸而與機(jī)器(未示)相連接。主體12的中心縱軸線用數(shù)字16表示。
三個(gè)夾爪30a、30b和30c(有時(shí)將其合稱或統(tǒng)稱為夾爪30)安裝在主體12的三個(gè)孔18內(nèi)。每個(gè)夾爪30有一由圖1中的軸線32表示的縱軸?？?8繞軸線16等距隔開，這樣夾爪30也繞此軸線等距隔開。另外，孔18傾斜于軸線16并斜向主體12的前部，三個(gè)夾爪30相同地傾斜。每個(gè)孔18引導(dǎo)各自的夾爪30平行于其縱向軸線32運(yùn)動(dòng)。環(huán)套50安裝在主體20上且能繞軸線16相對(duì)于主體轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)套50與齒圈60相結(jié)合并以內(nèi)螺紋與螺母70相連接。(在一些設(shè)計(jì)中，部件50和60制成一體，而在另一些設(shè)計(jì)中，部件60和70制成一體。)環(huán)套50可用于轉(zhuǎn)動(dòng)，或用一固定在圓柱桿(未示)上的小齒輪(也未示)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小齒輪的桿端插入主體12的支承孔20內(nèi)，且使小齒輪的牙齒與齒圈60的牙齒相嚙合。轉(zhuǎn)動(dòng)部件50和60就轉(zhuǎn)動(dòng)了螺母70。
螺母70上的螺紋72形成與軸線16同軸的截錐螺旋結(jié)構(gòu)。這些螺紋與每個(gè)夾爪30上的螺紋段相嚙合。以此，螺母70的轉(zhuǎn)動(dòng)使夾爪30平行于其縱向軸線30地移向或移離軸線16，這取決于螺母的旋轉(zhuǎn)方向。由此，夾爪30可夾緊或放松位于各夾爪之間并與軸線16同軸的工具(未示)。
圖3-5更詳細(xì)地顯示了已有技術(shù)的一種典型夾爪30。從圖中可見，夾爪螺紋段34典型地呈半徑為R1的弧形，這種選擇是為了補(bǔ)強(qiáng)螺紋段34與螺母70上的螺紋72的嚙合。由于螺母螺紋72的半徑從螺母后部向前部逐漸減小，R1可選擇為近似于螺紋螺紋72的平均半徑減去適當(dāng)?shù)拈g隙尺寸。從圖4中看得最清楚，夾爪螺紋段34也呈傾斜狀，以與螺紋72的傾斜螺旋面相配合。
上述類型卡盤的動(dòng)作并非總是令人滿意的滑順。而且不夠滑順會(huì)影響卡盤對(duì)工具的夾緊?？梢哉J(rèn)為，缺乏滑順至少部分地是由于下述原因螺母70的轉(zhuǎn)動(dòng)夾爪對(duì)螺紋34施加了一個(gè)平行于螺紋34和72配合表面的摩擦力。此摩擦力傾向于使每個(gè)夾爪30繞其自身軸線32轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)螺紋34的導(dǎo)入端部邊緣與螺紋72的相對(duì)表面接觸時(shí)，此轉(zhuǎn)動(dòng)停止。(螺紋34的端部邊緣在圖4和圖5中用數(shù)字36a和36b表示。根據(jù)螺母70的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，這些端部邊緣之一將為導(dǎo)入端部邊緣(即將螺紋34導(dǎo)入螺紋72的端部邊緣)，而另一端部邊緣為隨動(dòng)端部邊緣。)由于這些端部邊緣一般較尖或較陡，當(dāng)夾爪30如上所述繞其縱向軸線32轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它們易于切入螺紋72中。這會(huì)對(duì)螺母70的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生一突然的阻力。螺母70因此而不能作應(yīng)有的滑順轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至可能影響卡盤對(duì)工具的夾緊程度。實(shí)際上，正是當(dāng)工具被卡盤逐漸夾緊時(shí)這個(gè)問題變得最嚴(yán)重，因?yàn)閵A爪30上產(chǎn)生的反壓力會(huì)增加螺紋34和72的配合面之間的上述摩擦力，這個(gè)反過來(lái)又增大了傾向于使夾爪30繞其縱軸線32轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩，從而使導(dǎo)入端部邊緣36更有力地切入螺紋72。
在本發(fā)明中，通過修正螺紋34的毗鄰于至少一個(gè)端部邊緣36的那一部分的半徑來(lái)解決上述問題。盡管本發(fā)明將被表示并說明成適用于兩個(gè)端部邊緣區(qū)域，但如果本發(fā)明所致力解決的問題只在螺母轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)方向(比如夾緊方向)特別嚴(yán)重，很顯然本發(fā)明可只應(yīng)用于當(dāng)螺母70在此方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為導(dǎo)入端部邊緣的那一端部邊緣部分。
例如，如圖6所示，夾爪螺紋34的鄰近端部邊緣36a和36b的區(qū)域38a和38b根據(jù)本發(fā)明修改成它們的半徑為小于R1(與圖1中的R1類似)的R2。在較佳實(shí)施例中，用更急劇彎曲的端部邊緣區(qū)38(即半徑為R2部分)圓滑地吻接于螺紋34的半徑為R1中央部分40。這樣在部位38和40之間就沒有了當(dāng)螺母70轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)切入螺母螺紋72的尖銳邊緣或不連續(xù)部分。半徑R2應(yīng)選擇得使夾爪螺紋部分38離開鄰近端部邊緣36的螺母螺紋72而向內(nèi)彎曲。這樣，當(dāng)由上述摩擦力產(chǎn)生的扭矩使每個(gè)夾爪30繞其縱軸線32轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，區(qū)域38的較大表面與螺紋72表面之間的接觸而不是尖銳端部邊緣36和螺紋72表面之間的接觸會(huì)使轉(zhuǎn)動(dòng)停止。這就防止了螺紋34的任何部分切入螺紋72，從而使卡盤能連續(xù)滑順動(dòng)作。另外，因?yàn)槁菁y半徑R2影響螺紋形狀的整個(gè)輪廓，也因?yàn)槁菁y形狀呈一定楔狀，應(yīng)用本發(fā)明會(huì)使端部邊緣處的螺紋有所減薄，這有利于夾爪螺紋面(與圖3中的螺紋面35相似)與相對(duì)螺紋72之間的平滑嚙合。
盡管區(qū)域38的周邊范圍和半徑R2可有些變化，但這些參數(shù)的選擇取決于下面的考慮一方面，部位38不應(yīng)周向范圍太大或太尖銳地彎曲，以致不能與螺紋72相協(xié)作，以便當(dāng)夾爪受到由上述摩擦力產(chǎn)生的扭矩時(shí)能將每個(gè)夾爪30繞其縱軸線32的轉(zhuǎn)動(dòng)限制于可以接受的程度。換句話說，如果區(qū)域38太寬(夾爪30的周向)和/或半徑R2太小，則區(qū)域38將不會(huì)與螺紋72以所需的方式接觸以使夾爪繞軸線32的轉(zhuǎn)動(dòng)在尚未達(dá)到不可接受的程度時(shí)就停止。另一方面，區(qū)域38的周向又必須足夠大并且半徑足夠小，以保證當(dāng)夾爪30繞其縱軸線32轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)端部邊緣36不會(huì)接觸或切入螺紋72。對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的人員來(lái)說上述已經(jīng)顯然能夠使他們知道如何選擇區(qū)域38的周向范圍及半徑R2來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而又不會(huì)過分地增大夾爪30繞其縱軸線32的轉(zhuǎn)動(dòng)。
盡管圖6顯示了采用兩個(gè)互不相關(guān)的半徑R1和R2，但螺紋34可制成其它彎曲形狀，例如用不只兩個(gè)半徑或半徑在周向上連續(xù)變化。例如，圖7中顯示了一種其螺紋34與橢圓42的一段弧相一致的夾爪30。橢圓42的長(zhǎng)軸46與夾爪30的螺紋邊基本平行。因此，圖7中的螺紋34的中央部位40的彎曲相當(dāng)平緩。但隨著其延伸于端部邊緣區(qū)域38，彎曲變得急劇。換句話說，圖7中的中央部位40的半徑可以與圖6中的R1相似，而同時(shí)隨著其從中央伸向并穿過區(qū)域38半徑應(yīng)逐漸減小(趨向如圖6中的R2值)。
圖6和圖7所示類型的實(shí)施例特別好，因?yàn)槠鋳A爪螺紋表面上沒有會(huì)切入螺母螺紋72的不連續(xù)部分。然而，也可以使這些夾爪螺紋形狀近似于具有小的或相對(duì)較小的表面不連續(xù)的夾爪螺紋形狀而又不偏離本發(fā)明的范圍和精神。例如，圖8為夾爪30的高倍放大圖，其中螺紋34的中央部位40的半徑為R1(與圖6中的部位40相似)。然而，每個(gè)端部邊緣區(qū)38有幾個(gè)周向依次鄰接的子區(qū)域138、238和338，其中每一個(gè)都是依次鄰接的且半徑為R2(與圖6中的區(qū)域38的R2類似)的一段圓弧的相當(dāng)短的弦。因此，盡管每個(gè)子區(qū)域138、238和338是直的，但這些子區(qū)域非常密接而近似為一個(gè)半徑為R2的光滑圓弧。這樣就可以在區(qū)域40、138、238和338之間有不連續(xù)，但這些不連續(xù)相當(dāng)小，不會(huì)產(chǎn)生可能會(huì)嚴(yán)重切入螺母螺紋72的邊緣。因此，盡管圖8中的區(qū)域38是由幾個(gè)平直部分組成的，但它們近似于曲面，并因而可以說具有這里及權(quán)利要求書中所采用的詞“曲率”。
很顯然上述只是說明本發(fā)明的原理，本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員不偏離本發(fā)明的范圍和精神可以進(jìn)行各種變化。例如，盡管圖6中只顯示了兩個(gè)不同的半徑R1和R2，很顯然也可按意愿采用三個(gè)或更多個(gè)不同的半徑。類似地，盡管在圖6-8中對(duì)兩個(gè)端部邊緣38進(jìn)行了相同的處理，但很顯然如果只有一個(gè)端部邊緣對(duì)卡盤動(dòng)作有足夠嚴(yán)重的不利影響，根據(jù)本發(fā)明，可以只對(duì)那一端部邊緣進(jìn)行修改，而另一端部邊緣仍保留原樣。
權(quán)利要求
1.一種卡盤，包括(1)一個(gè)具有縱向軸線的主體，(2)多個(gè)位于所述主體上并繞所述主體縱軸線隔開布置的縱向夾爪，每個(gè)所述夾爪具有相對(duì)于所述主體縱軸線傾斜的縱軸線，以及(3)一安裝于所述主體上以相對(duì)于所述主體繞所述主體縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母，所述螺母用螺紋與每個(gè)所述夾爪上的螺紋段相嚙合以便當(dāng)所述螺母相對(duì)于所述主體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使每個(gè)所述夾爪相對(duì)于所述主體平行于所述夾爪的縱軸線移動(dòng)，每個(gè)所述夾爪上的螺紋段沿所述夾爪縱軸線的橫向從第一端部邊緣向第二端部邊緣延伸，并具有位于所述兩端部邊緣之間的第一部分，此部分的彎曲大致與所述螺母上的螺紋相適應(yīng)，其特征在于改進(jìn)包括每個(gè)所述夾爪的所述螺紋段的第二部分，所述第二部分從所述兩端部邊緣之一延伸到所述第一部分而且是曲率的其彎曲方向與所述第一部分的彎曲方向相同，但曲率大于所述第一部分的曲率。
2.如權(quán)利要求1所定義的卡盤，其特征在于，所述螺紋段的表面從所述第一部分光滑連續(xù)地吻接于所述第二部分。
3.如權(quán)利要求1所定義的卡盤，其特征在于，所述第二部分從所述第一端部邊緣延伸至所述第一部分，其改進(jìn)之處還包括一位于每個(gè)所述夾爪上的所述螺紋段的第三部分，所述第三部分從所述第二端部邊緣延伸至所述第一部分并且是彎曲的，其彎曲方向與所述第一部分的彎曲方向相同，但曲率較大。
4.如權(quán)利要求1所定義的卡盤，其特征在于，所述第一部分的彎曲部分是具有相對(duì)較大的第一半徑的第一圓的一段弧，所述第二部分的彎曲部分是具有相對(duì)較小的第二半徑的第二圓的一段弧。
5.如權(quán)利要求4所定義的卡盤，其特征在于，所述第一和第二部分相匯合，所述第一和第二圓具有一公共切線。
6.如權(quán)利要求1所定義的卡盤，其特征在于，所述第一部分的彎曲部分是一個(gè)橢圓的第一段弧，所述第二部分的弧形部分是所述橢圓的第二段弧，所述第一段弧比所述第二段弧彎曲小，所述第一和第二段弧是所述橢圓的第三段弧的相互鄰接的子弧。
全文摘要
卡盤(比如三爪卡盤)的夾爪上的螺紋輪廓修正成夾爪螺紋段的至少一端向內(nèi)彎曲偏離操動(dòng)夾爪的螺母螺紋。這可防止夾爪螺紋段的端部邊緣在轉(zhuǎn)動(dòng)螺母以操動(dòng)夾爪時(shí)切入螺母螺紋。
文檔編號(hào)C22C1/08GK1054733SQ9110053
公開日1991年9月25日 申請(qǐng)日期1991年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月3日
發(fā)明者保爾·T·喬丹 申請(qǐng)人:耶各夾具技術(shù)股份有限公司