一种侧面致动的夹头锁紧机构包括一个夹头、一个至少部分地安置在该夹头内的拉杆、以及以螺纹方式接收于一个双头驱动螺杆的每端上的一对楔形构件。转动该驱动螺杆以致使这些楔形构件向下移动，这样使得一个第一凸轮表面接合该拉杆。该拉杆和夹头被拉入该刀夹中并且牢固地将该柄固定。为了将柄取下，在反方向上转动该驱动螺杆以致使这些楔形构件向上移动，这样使得一个第二凸轮表面接合该拉杆。将拉杆和夹头从刀夹中推出，由此释放该柄。
一个至少部分地被安置在该夹头内的拉杆，该拉杆包括一个凹陷，该凹陷形成有一个底表面、一个第一侧壁和一个第二侧壁以及一个穿过其中的径向延伸的开口；以及以螺纹方式接收于一个双头驱动螺杆的每端上的一对楔形构件，该对楔形构件以及该双头驱动螺杆至少部分地安置在该拉杆的开口内，每个楔形构件包括用于选择性地接合该拉杆的第一侧壁的一个第一凸轮表面，以及用于选择性地接合该拉杆的第二侧壁的一个第二凸轮表面，其中，该双头驱动螺杆在一个第一方向上的转动致使该第一凸轮表面接合该拉杆的第一侧壁并且使该拉杆在沿着其纵向轴线的一个第一方向上移动，这样使得该拉杆接合该夹头的内表面并且在该第一方向上拉动该夹头，由此致使该夹头径向地向内收紧，并且其中，该双头驱动螺杆在一个第二方向上的转动致使该第二凸轮表面接合该拉杆的第二侧壁并且使该拉杆在沿着其纵向轴线的一个第二方向上移动，这样使得该拉杆在该第二方向上推进该夹头，从而致使该夹头径向地向外伸展。
2.根据权利要求1所述的机构，其中该夹头的本体包括一个大致平行的缝隙阵列，这些缝隙由多个握持指状件分隔开。
3.根据权利要求1所述的机构，其中该拉杆的一个第一部分包括多个锁定片，当该拉杆沿其纵向轴线移动时，这些锁定片接合该夹头的内表面。
4.根据权利要求1所述的机构，其中该拉杆的径向延伸的开口是基本上垂直于其纵向轴线的。
5.根据权利要求1所述的机构，其中该第一凸轮表面相对于该双头驱动螺杆的一个竖直轴线形成了一个角度。
6.根据权利要求5所述的机构，其中该角度是在十度至六十度之间。
7.根据权利要求1所述的机构，其中该第二凸轮表面相对于该双头驱动螺杆的一个竖直轴线形成了一个角度。
8.根据权利要求7所述的机构，其中该角度是在十度至六十度之间。
9.根据权利要求1所述的机构，其中该拉杆包括多个冷却剂通道。
10.一种侧面致动的夹头锁紧机构，用于将一个刀具柄固定在一个刀夹中，该机构包括：一个夹头，该夹头包括带有一个通道的一个本体，该通道具有一个内表面，该夹头的本体包括一个大致平行的缝隙阵列，这些缝隙由多个握持指状件隔开；
一个拉杆，该拉杆包括具有一个第一部分的一个本体，该第一部分包括多个锁定片，这些锁定片被至少部分地安置在该夹头的通道内，该本体具有一个第二部分，该第二部分包括一个凹陷以及一个穿过其中的径向延伸的开口，该凹陷形成有一个底表面、一个第一侧壁以及一个第二侧壁；以及以螺纹方式接收于一个双头驱动螺杆的每端上的一对楔形构件，该对楔形构件以及该双头驱动螺杆至少部分地安置在该拉杆的开口内，每个楔形构件包括用于选择性地接合该拉杆的第一侧壁的一个第一凸轮表面以及用于选择性地接合该拉杆的第二侧壁的一个第二凸轮表面，其中，该双头驱动螺杆在一个第一方向上的转动致使该第一凸轮表面接合该拉杆的第一侧壁并且使该拉杆在沿着其纵向轴线的一个第一方向上移动，这样使得该拉杆的这些锁定片接合该夹头的内表面，并且其中，该双头驱动螺杆在一个第二方向上的转动致使该第二凸轮表面接合该拉杆的第二侧壁并且使该拉杆在沿着其纵向轴线的一个第二方向上移动，这样使得该拉杆的这些锁定片不再接合该夹头的内表面。
11.根据权利要求10所述的机构，其中该拉杆的径向延伸的开口是基本上垂直于其纵向轴线的。
12.根据权利要求10所述的机构，其中该第一凸轮表面相对于该双头驱动螺杆的一个竖直轴线形成了一个角度。
13.根据权利要求12所述的机构，其中该角度是在十度至六十度之间。
14.根据权利要求10所述的机构，其中该第二凸轮表面相对于该双头驱动螺杆的一个竖直轴线形成了一个角度。
15.根据权利要求14所述的机构，其中该角度是在十度至六十度之间。
16.根据权利要求10所述的机构，其中该拉杆包括多个冷却剂通道。
17.根据权利要求10所述的机构，其中该拉杆的每个锁定片形成有一个第一成角度的接触壁、一个第二成角度的接触壁以及一个升高的中心部分。
18.根据权利要求17所述的机构，其中该夹头进一步包括多个保持凹陷，这些保持凹陷形成有一个第一接触壁、一个第二接触壁以及一个升高的中心部分。
19.根据权利要求18所述的机构，其中当沿该第一方向转动该双头驱动螺杆时，该拉杆的第一成角度的接触壁接合该夹头的第一接触壁，并且其中当沿该第二方向转动该双头驱动螺杆时，该拉杆的第二成角度的接触壁接合该夹头的第二接触壁。
侧面致动的夹头锁紧机构
技术领域
[0001] 本发明涉及卡盘和套筒，并且更具体地涉及与机床一起使用的一种夹头及锁紧螺母的组件。更具体地，本发明涉及具有一个侧面锁紧机构以及一个锁紧螺母的一种夹头及锁紧螺母的组件，该侧面锁紧机构和锁紧螺母在确保从卡盘取下夹头和切削刀具的同时容易地卡入夹头。
背景技术
[0002] 在刀具夹持卡盘组件中使用的夹头是公知的。这类夹头一般包括由多个细长的、柔性的钢质指状件形成的管状体。这些指状件由纵向的夹头锯槽隔开，这些锯槽赋予了夹头一定程度的径向柔韧性，这允许该夹头选择性地握持一种切削刀具如钻尖的柄。这些相邻的握持指状件是按照金属网的交互模式互相连接的，以形成单件式的夹头本体。在操作时，将夹头本体插入卡盘轴中一个互补形状的开口中，这样使得夹头本体的远端从该轴突出。然后将一个环形锁紧螺母安装在该轴上以及该夹头本体的远端上，该锁紧螺母具有内径螺纹，该内径螺纹与该轴上的外径螺纹相匹配。该锁紧螺母具有一个端头环（nose ring），该端头环具有一个截锥形凸轮表面，当该锁紧螺母被拧到卡盘轴上时，该截锥形凸轮表面接合该夹头本体的远端并且将其径向地向内挤压。锁紧螺母施加到夹头本体的远端上的径向压缩使得该夹头本体向内弯曲，从而在夹头本体的内径与插入其中的刀具柄之间产生一种握持力。
[0003] 不幸的是，现有的用于将夹头紧固在卡盘中的锁紧螺母通常是大直径的，从而减小了与工件的间隙，因此限制了机加工凹座的能力。并且，由于制造的公差，该锁紧螺母是不平衡的天然源头。另外，如果在将夹头安装到锁紧螺母中时操作人员不仔细，则锁紧螺母具有与夹头脱接合的趋势。如果在与卡盘一起组装之前，夹头意外地与锁紧螺母中脱接合，那么夹头将适当地向下锁定，但是锁紧螺母将不能从卡盘中取下夹头。可以将锁紧螺母从卡盘中旋下，但是夹头和切削刀具留在卡盘内部。当发生这种情形时，取下夹头的唯一方法是松开该紧固旋钮并通过使用冲头将夹头从刀夹后部驱出。
发明内容
[0004] 因此，对于这样一种改进的夹头锁紧机构存在需要：它是自然平衡的、同时提供了克服与使用现有锁紧螺母相关的问题的一种解决方案。
[0005] 简言之，根据本发明，提供了一种侧面致动的夹头锁紧机构，该机构包括一个夹头、一个至少部分地安置在该夹头内的拉杆，该拉杆包括一个凹陷，该凹陷形成有一个底表面、一个第一侧壁和一个第二侧壁以及一个穿过其中的径向延伸的开口；以及以螺纹方式接收于一个双头驱动螺杆的每端上的一对楔形构件。这对楔形构件以及该双头驱动螺杆被至少部分地安置在该拉杆的开口中。每个楔形构件包括用于选择性地接合该拉杆的第一侧壁的一个第一凸轮表面、以及用于选择性地接合该拉杆的第二侧壁的一个第二凸轮表面。该双头驱动螺杆在一个第一方向上的转动致使该第一凸轮表面接合该拉杆的第一侧壁并且使该拉杆在沿着其纵向轴线的一个第一方向上移动，这样使得该拉杆接合该夹头的内表面并且迫使该夹头径向地向内收紧。该双头驱动螺杆在一个第二方向上的转动致使该第二凸轮表面接合该拉杆的第二侧壁并且使该拉杆在沿着其纵向轴线的一个第二方向上移动，这样使得该拉杆不再接合该夹头的内表面并且致使该夹头径向地向外伸展。
[0006] 在另一个实施方案中，用于将刀具柄固定在刀夹中的一种侧面致动的夹头锁紧机构包括一个夹头，该夹头包括带有一个通道的一个本体，该通道具有一个内表面。该夹头的本体包括一个大致平行的缝隙阵列，这些缝隙由多个握持指状件分隔开。一个拉杆包括一个本体，该本体具有包括多个锁定片的一个第一部分、以及一个第二部分，这个具有多个锁定片的第一部分的至少一部分被安置在该夹头的通道内，该第二部分包括一个凹陷以及一个穿过其中的径向延伸的开口。该凹陷形成有一个底表面、一个第一侧壁以及一个第二侧壁。一对楔形构件以螺纹方式接收于一个双头驱动螺杆的每端上。这对楔形构件以及该双头驱动螺杆至少部分地安置在该拉杆的开口中。每个楔形构件包括用于选择性地接合该拉杆的第一侧壁的一个第一凸轮表面、以及用于选择性地接合该拉杆的第二侧壁的一个第二凸轮表面。该双头驱动螺杆在一个第一方向上的转动致使该第一凸轮表面接合该拉杆的第一侧壁并且使该拉杆在沿着其纵向轴线的一个第一方向上移动，这样使得该拉杆的这些锁定片接合该夹头的内表面。该双头驱动螺杆在一个第二方向上的转动致使该第二凸轮表面接合该拉杆的第二侧壁并且使该拉杆在沿着其纵向轴线的一个第二方向上移动，这样使得该拉杆的这些锁定片不再接合该夹头的内表面。
附图说明
[0007] 当参考附图阅读以下详细的说明时将更好地理解本发明的这些以及其他的特征、方面、以及优点，其中贯穿这些附图类似的字符表示类似的部件，在附图中：
[0008] 图1是根据本发明的一个实施方案一个侧面致动的夹头锁紧机构在安装于一个刀夹中时的透视图；
[0009] 图2是图1的侧面致动的夹头锁紧机构的透视图；
[0010] 图3是根据本发明的一个实施方案的侧面致动的夹头锁紧机构的一个夹头的透视图；
[0011] 图4是根据本发明的一个实施方案的侧面致动的夹头锁紧机构的一个拉杆的透视图；
[0012] 图5是图3的拉杆的俯视图；
[0013] 图6是根据本发明的一个实施方案的侧面致动的夹头锁紧机构的一个双头驱动螺杆以及多个楔形构件的透视图；
[0014] 图7是图6的双头驱动螺杆以及多个楔形构件的侧视图；
[0015] 图8是当该机构处于锁紧位置时，沿图2的线8-8截取的侧面致动的夹头锁紧机构的截面图；
[0016] 图9是图8中所示的夹头和拉杆的放大图；
[0017] 图10是当该机构处于解锁位置时，沿图2的线8-8截取的侧面致动的夹头锁紧机构的截面图；
[0018] 图11是图10中所示的夹头和拉杆的放大图；并且
[0019] 图12是根据本发明的一个实施方案的侧面致动的夹头锁紧机构的双头驱动螺杆以及多个楔形构件的截面图。
具体实施方式
[0020] 现在参照附图，其中相似的数字在所有几个附图中指示相似的部件，在图1和2中展示了根据本发明的一个实施方案的一个侧面致动的夹头锁紧机构，概括地表示为10。该侧面致动的夹头锁紧机构包括一个夹头12、一个拉杆14、一个双头驱动螺杆16以及一对楔形构件18。该夹头12被适配为接收于一个刀夹25的卡盘22的夹头孔21内、并且能够接收一种切削刀具的柄20，该切削刀具可能是例如钻尖等等（未示出）。夹头孔21的形状是基本上截锥形的、并且从刀夹25的前面朝向刀夹25的后面向内地逐渐变细。当通过侧面致动的夹头锁紧机构10将切削刀具的柄20适当地安装在卡盘22上时，该柄20的一条中心线24基本上与刀夹25的一条中心线26对齐。
[0021] 现参见图2和3，该夹头12是由弹性钢合金制成的并且总体上包括一个本体28，该本体包括一个大致平行的缝隙30的阵列，这些缝隙由多个握持指状件32分隔开。这些缝隙30允许夹头12被径向地压缩以便牢固地握持该切削刀具的柄20。一个成角度的端头34是向内地逐渐变细至夹头12的一个前表面36。夹头12的本体28是基本上截锥形状的并且与卡盘22的夹头孔21类似地是从前表面36至背表面38向内地逐渐变细。如图2中所见，夹头12进一步包括一个圆柱形的通道40，该通道具有一个内表面41，该内表面是沿着用于接收切削刀具的柄20的这个夹头12的转动轴线42同中心地提供的。
[0022] 在图3中所示的一个实施方案中，在该前表面36远端（邻近背面38）的夹头12的内表面41包括多个锁定片43。如图9中所示，每个锁定片43包括侧壁43a、43b以及端壁43c、43d。夹头12的内表面41还包括一个前接触面45。在所展示的实施方案中，夹头12包括共计四个（4）锁定片43，并且拉杆14包括相应数量的锁定片64。然而，应该了解的是本发明不受夹头锁定片43以及拉杆锁定片64的数目所限制，并且本发明可以用两个（2）或更多个锁定片43以及拉杆锁定片64来实践。这些夹头锁定片43以及拉杆锁定片64的目的将在下面描述。
[0023] 现参见图4和图5，拉杆14具有一个基本上圆柱形的本体44，该本体具有一个第一部分46，该第一部分具有一个第一直径；以及一个第二部分48，该第二部分具有一个相对更小的、减少的直径；以及一个位于该第一与第二部分46、48之间的中间过渡部分50。一个径向延伸的开口52延伸穿过拉杆14的第一部分44，该开口基本上垂直于一条纵向轴线54。在所展示的实施方案中，该开口52在截面形状上是基本上非圆形的以便在致动该驱动螺杆16时允许该拉杆沿纵向轴线54滑动。在拉杆14的相反侧面上，一个凹陷55形成有一个为这些楔形构件18提供一个邻接表面的底表面56，以及一对相反的侧壁58、60，这些侧壁选择性地接合这些楔形构件18而用作一个凸轮表面。该第一部分46还包括一个密封构件62，例如一个O形环等，该密封元件为由穿过拉杆14的这些任选的冷却剂通道63所提供的冷却剂提供了一种密封。可以在该凹陷55的相反侧面上提供另一个密封元件62。
[0024] 该拉杆14的第二部分48包括多个升高的锁定片64，这些锁定片被环圆周地安置在该外部圆周表面以及一个前接触面65的周围。这些升高的锁定片64总体上具有一种L型的轮廓，该轮廓包括基本上垂直于纵向轴线54的一个圆周第一部分64a以及基本上平行于纵向轴线54的一个第二部分64b。换言之，该第一部分64a基本上垂直于该第二部分64b。每个升高的锁定片64都包括侧壁64c、64d、64e、64f以及一对端壁64g、64h。锁定片
64的数量可以改变，这取决于具体的应用。在所展示的实施方案中，该第二部分48包括四个（4）锁定片64，这些锁定片被布置为彼此分开约九十（90）度。然而，应当了解的是本发明不受锁定片的数目的限制，并且本发明可以用任何数目的彼此相对地安置的锁定片来实践。例如，本发明可以用六个（6）彼此分开六十（60）度布置的锁定片43、64来实践。在另一个实例中，本发明可以用八个（8）彼此分开四十五（45）度安置的锁定片43、64来实践。
[0025] 如以下更详细地描述的，锁定片64的侧壁64e接合了夹头12的侧壁43a，以便当拉杆14在沿着拉杆14的纵向轴线54的方向上移动时拉动夹头12、并且致使夹头12的握持指状件32径向地向内收紧且牢固地握持该刀具的柄20。相反地，拉杆14的前接触面65接合了夹头12的前接触面45，以便当拉杆14在沿着拉杆14的纵向轴线54的相反方向上移动时将夹头12从拉杆14推开、并且致使夹头12的握持指状件32径向地向外伸展且释放该刀具的柄20。应当了解的是本发明可以用具有任何所希望的几何形状（例如圆形、正方形等等）的锁定片来实践。
[0026] 现参见图6、图7以及图12，根据本发明的一个实施方案示出了该双头驱动螺杆16以及这些楔形构件18。该驱动螺杆16总体上是圆柱形状的，并且包括一个第一端部分66、一个第二端部分68、以及在该第一端部分与第二端部分66与68之间的一个中间部分70。第一端部分66的外表面是攻丝而成的，例如带有右旋螺纹；而第二端部分68的外表面是攻丝而成的，例如带有左旋螺纹。该第一和第二端部分66、68能够被拧到楔形构件18上。这些端部分66、68之一或两者包括用于允许将刀具插入其中的一个刀具入口72。在所展示的实施方案中，该刀具入口72是六边形的。
[0027] 这些楔形构件18是基本上圆柱形状的并且是基本上彼此相同的。每个楔形构件18包括一个第一凸轮表面74，该第一凸轮表面相对于驱动螺杆16的一条竖直轴线77形成了一个角度76。角度76可以在约十（10）度至约六十（60）度之间的范围内、并且优选地在约二十五（25）度至约四十五（45）度之间范围内、并且最优选是约三十五（35）度。每个楔形构件18还包括与该第一凸轮表面74相对的一个第二凸轮表面78，该第二凸轮表面相对于该驱动螺杆16的竖直轴线78形成了一个角度80。角度76可以在大约十（10）度至大约六十（60）度之间的范围内、并且优选地在大约二十五（25）度至大约四十五（45）度之间范围内、并且最优选地是约三十五（35）度。每个楔形构件18在截面形状上与拉杆14的开口
52互补以便被至少部分地安置在其中。当将该驱动螺杆16和楔形构件18至少部分地安置在拉杆14的开口52内时，该驱动螺杆16的竖直轴线77是基本上垂直于拉杆14的纵向轴线54的。
[0028] 在操作中，通过将夹头12插入刀夹25的夹头孔21中来将该夹头放置就位，这样使得拉杆14的这些锁定片64在夹头12的多个缝隙30之间对齐。将夹头12尽可能远地推入夹头孔21中并且例如在逆时针方向上转动它直至这些拉杆锁定片64的侧壁64f接合这些夹头锁定片43的端壁43c。这些拉杆锁定片64的侧壁64f与这些夹头锁定片43的端壁43c的接合限制了夹头12的任何进一步的转动。在这时，这些拉杆锁定片64的第一部分64a的侧壁64e被安置为与这些夹头锁定片43的侧壁43b相邻。然后，例如在顺时针方向上转动该驱动螺杆16以致使这些楔形构件18的第一凸轮表面74向下移动并且接触该拉杆14的侧壁60。其结果是，拉杆14在沿拉杆14的纵向轴线54的一个第一方向远离柄20而移动，这样使得这些拉杆锁定片64的侧壁64e接触这些夹头锁定片43的侧壁43b，如图
8和图9中所示。当驱动螺杆16继续转动时，拉杆14继续向后移动并且将夹头12拉入刀夹22的夹头孔21中。当夹头12被拉入夹头孔21中时，夹头孔21的锥形迫使夹头12径向地向内压缩并且牢固地握持了该刀具柄。夹头12进入夹头孔21中越深，在刀具柄20上就施加越大的力。机构10被设计为当夹头12的前表面36基本上与刀夹25的端头27平齐时会施加最大量的力，如图1中所示。在这时，柄20被夹头12牢固地保持在位。
[0029] 为了从夹头12中释放柄20，在一个相反方向例如逆时针方向上转动该驱动螺杆16，以致使这些楔形构件18的第二凸轮表面78向上移动并且接触拉杆14的侧壁58。其结果是，拉杆14在沿拉杆14的纵向轴线54的一个第二的相反方向上朝着柄20移动，这样使得拉杆14的前接触表面65接触了夹头12的前接触表面45，如图10和图11中所示。当驱动螺杆16继续转动时，拉杆14继续向前移动并且将夹头12从刀夹25的夹头孔21中推出。当夹头12被推出夹头孔21时，夹头孔21的锥形致使夹头12径向地向外伸展并且释放刀具柄20。在这时，可以容易地将刀具从刀夹25中取下。一旦夹头12与夹头孔21脱接合，可以将夹头12顺时针转动直至这些拉杆锁定片64的第一部分64a不再邻接这些夹头锁定片43。在这时，可以将夹头12从刀夹25中取下。
[0030] 应当了解的是本发明的原理可以通过使用其他用于将该夹头连接到该拉杆上的装置来实践。例如，在另一个实施方案中，用一个带螺纹的部分将该夹头连接到该拉杆上。在这个实施方案中，通过转动该夹头来手动接合该夹头，直至该夹头在柄上收紧为止，从而消除了该夹头与柄部之间的任何空隙。然后，转动该驱动螺杆以便将该拉杆和夹头拉入刀夹中并且牢固地将柄固定。为了取下该柄，逆时针地转动该驱动螺杆以将该拉杆和夹头从刀夹中推出，由此释放该柄。
[0031] 如上所述，本发明的侧面致动的夹头锁紧机构使用基本上圆柱形的楔形来提供一种平齐面的设计，该设计使用了一种高扭矩驱动螺杆，该螺杆能够被用于一种速变扭绞装置牵拉系统（quick change twist set draw system）。
[0032] 在此所提及的这些文件、专利和专利申请通过引用结合在此。
[0033] 虽然已经结合本发明的某些特定实施方案对本发明予以确切的说明，但应当理解这是通过解说而非限制的方式，并且本申请请求保护的范围应当如现有技术所允许的宽广地解释。
