专利名称：具有单片轴承夹盘的速释钳的制作方法
具有单片轴承夹盘的速释钳相关申请的交叉引用本申请为2007年2月27日递交的名称为“具有单片轴承夹盘的速释钳 (Quick-Release Jaws with Single-Piece Bearing Chuck) ”的申请号为 11/711，910 的美国专利申请的部份继续申请，该美国专利申请通过引用并入本申请。
背景技术：
本发明总体上涉及具有单片轴承夹盘的速释钳。可调节的夹盘广泛用于夹持不同尺寸的工件，所述可调节夹盘通常包括多个夹钳，所述夹钳可快速移动以便夹持和释放工件。所述夹钳通常被配置为夹持特定工件。因此，更换夹钳以夹持不同工件。但是，更换夹钳的工序非常耗时。因此，减少夹钳的重构时间可提高夹盘所连接的加工设备的运作效率。简单说明在某些实施例中，一种系统包括切割工具、驱动器和通过驱动器旋转的夹盘。所述夹盘包括多个传动臂，多个夹钳和多个弹性加载锁销，所述弹性加载锁销可将夹钳分别连接到传动臂上。
当参考附图阅读下述详细描述后，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更加容易理解，在所有附图中相同的标记代表相同的部件，其中图IA是具有单件轴承夹盘的速释钳系统的一个实施例的方框图；图IB是图IA所示夹盘的一个实施例的立体图；图2是图IB所示夹盘的一个实施例的顶部俯视图；图3是图IB中的夹盘的一个实施例的另一个立体图，其显示了夹钳脱离传动臂；图4A和4B是沿图2中4_4线的剖面图，分别显示夹钳在夹持位置和释放位置的一个实施例；图5是使用单件轴承的第一传动臂组件和第一速释机械装置的一个实施例的组件分解图；图6是图5中单片轴承的一个实施例的立体图；图7是图6中单片轴承的一个实施例的底部仰视图；图8A和图8B是沿图2中8-8线分别显示具有速释机械装置的第一传动臂组件在释放和接合位置的一个实施例的放大横截面分解视图；图9使用第二速释机械装置的第二传动臂组件的一个实施例的断片分解图；图IOA和图IOB是沿图9中10_10线分别显示具有第二速释机械装置的第二传动臂处于释放位置和接合位置的一个实施例的断片剖视图；图11是使用第三速释机械装置的第三传动臂组件的一个实施例的断片分解图；图12A和12B是沿图11中12_12线分别显示具有速释机械装置的第三传动组件
4在释放和接合位置的剖视图；图13是显示使用固定螺栓以便稳固其上的夹钳的第四传动臂组件的一个实施例的断片剖视图；图14是使用具有弹性加载锁销的第五速释机械装置的第五传动臂组件的一个实施例的立体图；图15是图14中第五速释机械装置的一个实施例的剖视图；图16是图14中具有弹性加载锁销组件的一个实施例在锁定位置处的剖视图；图17是图14中具有弹性加载锁销组件的一个实施例在解锁位置处的剖视图；图18是图14中从传动臂上移出夹钳的组件的一个实施例的横截面分解视图；以及图19是图14中传动臂的一个实施例的透视图。
具体实施例方式以下将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了对本发明实施例提供简洁的描述，实施过程中的所有特征可能无法在说明书中一一进行描述。应当理解的是，在任何实际应用的开发中，如工程或设计项目中，多数实施细则决策必须达到开发人员的特定目标，例如符合相关系统和相关事务的规则，因此每个实施过程可能不尽相同。此外还需理解，如此的开发工作可能较为复杂并需要花费时间，但对于从本发明中获得益处的本领域普通技术人员来说，仍然是设计、制造和加工的常规工作。当本发明各种实施例引入元件时，单词“一，”、“一个，”、“这，”以及“所述”旨在说
明存在一个或多个元件。术语“包括”，“包含”以及“具有”意味着包含的并且意味着除了所列举的元件外还包括其他元件。某些所披露的单片轴承夹盘实施例可以通过采用速释机械装置减少重新配置夹钳的时间。所述速释机械装置可使操作人员快速移出第一组夹钳并安装好第二组夹钳。在一个实施例中，所述速释机械装置包括弹性加载锁销，所述弹性加载锁销可分别将每个夹钳固定到传动臂上。将每个夹钳安装在适合其的孔内，每个孔通常安装在每个传动臂的环形壁内。在某些实施例中，夹钳和孔通常为圆锥形和圆柱形。所述弹性加载锁销可成角度地穿过传动臂和夹钳延伸，所述夹钳位于锁定和解锁位置间。通过将夹钳释放工具插入到传动臂上的凹口，弹性加载锁销中的弹簧可被压缩，促使夹钳从传动臂移出。接着通过将夹钳的杆插入到传动臂的孔中，不同的夹钳便可连接到传动臂上。以下将会描述的其他实施例也有助于迅速重构置夹钳。图IA是系统1的一个实施例的方框图，所述系统1使用具有速释钳和单片轴承的夹盘20以固定工件3。如图IA所示，所述系统1包括用户输入端5、控制器6、旋转驱动 7 (例如，电动马达)、润滑剂供应装置8、润滑剂泵9、切割工具10、流体供应装置11和夹钳致动器12 (例如，流体泵)。在某些实施例中，夹盘20包括多个夹钳48 (例如，速释钳)，构造成如箭头14所示方向扩张和收缩，从而在工件3上打开和关闭。旋转驱动7经由轴15 或其他可使其按照箭头16所示方向旋转的适合的连接元件连接至夹盘20。因此，旋转驱动 7提供扭矩以旋转夹盘20，从而旋转由多个夹钳49夹持的工件3。图示的控制器6被配置通过预设控制器和/或用户输入端5，来控制旋转驱动7、润滑剂泵9、切割工具10、以及夹钳致动器12。例如，所述控制器可以控制切割工具以便按箭头18所指沿轴线17纵向移动、按箭头19所指相对于轴线17径向向内和向外移动，或两者皆有。所述切割工具10可包括多种刀片，例如，车床切割工具。此外，所述控制器6可控制润滑剂泵9将来自润滑剂供应装置8的润滑剂供应到切割工具10、工件3、或两者皆有。 所述控制器6还可以控制夹钳致动器12按箭头14所示方向扩张和收缩多个夹钳48。在一个实施例中，夹钳致动器12是流体泵，诸如液压泵，其将流体供应装置11内的流体供应到位于夹盘4内的流体驱动装置，以启动夹钳48的打开和闭合。不过，任何合适的启动机构都可用于夹钳48的打开和闭合。参看图IB至图4，示出了根据所披露的实施例的夹具夹盘组件20。夹盘20包括外壳部件22，其包括主体M和端面板沈，所述端面板沈以密封的方式连接到主体M的后部。空腔观形成在主体M与端面板沈之间。致动器板30设置在空腔观中并且可以在空腔观内部轴向地移动以允许夹盘20如下所述的夹持和释放工件。致动器板30包括前轮毂32，所述前轮毂32在主体M的前端面36的中心孔34 内。盖板38设置在前端面36的中心孔34上以阻挡碎片和其他污染物进入空腔28和外壳部件中。端面板26包括中央孔40，所述中央孔40被配置为接收致动器板30的后轮毂42。 如此，致动器板30被支撑在外壳部件22的空腔观内轴向移动。所述端面板沈和主体M包括多个开口 44，45，它们可用于将外壳部件22连接到适配器板上，所述适配板提供适当的螺栓样式用于将夹盘20固定到合适的车床或到其他机械设备上。多个传动臂46安装在外壳部件22内并且可具有连接到其上的夹钳48。所述传动臂46可围绕外壳部件22内的一个轴枢转以使夹钳48径向移动如下所述地夹持和释放工件。所述传动臂46是杆式的臂，其具有通常圆柱形的前部50，通常圆柱形的后部52和半球形的中部讨。如图4所示，前部50和后部52彼此轴向偏置(不是轴向对齐)。后部52 设置在后轴承56内，所述后轴承56具有通常为半球形的外表面。所述后轴承56设置在致动器板30的开口 58中。所述开口 58具有凹形内缘，所述凹形内缘通常与后轴承56的通常半球形外表面互补。楔子60防止后部52与后轴承56间的相对转动。传动臂46的中部 54设置在前轴承66内。后轴承56和传动臂46的半球形中部M位于同一条前-后中心线上。端帽70和弹簧72位于传动臂46的后部52中的中心孔74中。弹簧72将端帽70向后偏压并沿端面板沈的前表面移动。从而，端帽70和弹簧72偏压传动臂46向前并抵靠前轴承66。所述后轴承56的内孔偏移并成一定角度，这样致动器板30和后轴承56的轴向运动使得传动臂46在前轴承66内枢转一个相对于前轴承66的前-后中心线成α的角度，如图4Β所示。传动臂46的这种枢转动作使得夹钳48分别径向地在如图4Α所示的夹持位置和如图4Β所示的释放位置之间转换，以抓取和释放工件。现参看图4-图8，传动臂46通过前轴承组件80保持在夹盘20内，所述前轴承组件80被固定到主体M的前表面36上的阶梯式轴向孔82中。所述前轴承组件80包括前轴承66、密封圈组件84和多个固定紧固件86。所述前轴承66是整体无缝轴承，其将传动臂46保持在外壳部件22内。所述前轴承66包括通常为圆形的前凸缘部件94和通常为圆柱形的后部96，其从凸缘部件94向后延伸。所述前轴承66设置在主体M的前表面36上的阶梯式孔82中。凸缘部件94包括多
6个开口 100，所述开口 100可以接收紧固件86以将前轴承66固定至外壳部件22。所述前轴承66包括中央通孔101，传动臂46设置在该通孔内。中央通孔101包括凸缘部件94中的环形通道102，密封圈组件84设置在所述凸缘部件94内。所述密封圈组件84包括通常为U形的环形构件104，其具有设置在其中的环形弹簧106。环形弹簧106有助于保持环形构件104与传动臂46的外表面的接触以保留前轴承66内的润滑脂。前轴承66的后部96中的中央通孔101包括前环形段110，其具有第一半径，和前环形段后面的后环形段112，其具有第二半径。第一半径和第二半径可以相同。第一半径和第二半径的圆心可以是不同的。后部96包括两个轴向延伸的凹陷区116，它们之间间隔 180°。所述凹陷区116径向延伸到前段110和后段112中，以如下所述地允许传动臂46 的半球形中部M安装在其中。每个凹陷区116包括径向凹口 118，其沿着凹陷区116轴向延伸。如下所述，所述凹口 118与自导引机械装置120协力工作以允许在传动臂与前轴承66之间的有限旋转运动。所述后部96包括可移动壁部分122，其形成凹陷区116的其中一个的一部分并且所述可移动壁部分122包括相关的凹口 118。所述可移动壁部122，图7中最佳地示出了，包括凸状侧壁124，所述凸状侧壁IM与后部96的与其形状互补的凹状侧壁1 相接合。凸状侧壁124与凹状侧壁126间的接合将可移动壁部分122径向固定在后部96内。这种接合的结果，可移动壁部122通过相对于后部96轴向运动而移动。定位螺丝128(如图5所示)将可移动壁部122轴向地固定在后部96内。传动臂46的半球形中部M具有一对相对的平面132，它们间隔180°并具有其间的球形表面134。平面132允许传动臂46和中部M插入到前轴承66中。具体地，为了将传动臂46插入至前轴承66，所述平面132与前轴承66的凹陷区116异相地成90°对齐。 由于这样的对齐，所述球形表面134与凹陷区116对齐。这种对齐允许中部M轴向地滑入通孔101并滑入后部96中。一旦中部M位于后部96内并与密封圈组件84接合，传动臂 46和/或前轴承66便可以相对于彼此旋转90°，使得平面132与凹陷区116对齐。随着这样的对齐，球形表面134与凹陷区116之间的后部96的前段110和后段112接合。球形表面134与前段110和后段112的接合使得传动臂46在前轴承66内枢转，以便如以下所描述的那样，允许夹钳的径向移动以抓取和释放工件。中部M包括径向延伸的开口 136，所述开口 136用于接收自导引机械装置120。所述自动导引机械装置120允许传动臂46和前轴承66之间的有限的相对转动。所述自导引机械装置120包括一对接合构件140，其具有锥形尖端142、弹簧144和杆146。图8中最佳地示出了，接合构件140、弹簧144和杆146设置在传动臂46的中部M的开口 136中。弹簧144径向向外偏压接合构件140，使得尖端142与前轴承66的后部96上的凹口 118相啮合。杆146限制接合构件140朝向彼此的相对径向移动。当朝着前轴承66内的对齐的中心位置偏压传动臂46时，尖端142与凹口 118的啮合允许传动臂46和前轴承66之间的有限的相对转动。这种有限的相对转动易于夹钳48与工件的啮合。具体地，当夹盘20夹住工件时，夹钳48与工件的接合可能包括夹钳相对于工件的轻微扭转，用来抓紧工件。通过自导引机械装置120与每个传动臂46的联合可促进这种有限的相对转动。可移动壁部分122能使自导引机械装置120装配在开口 136上。具体地，当所述传动臂46设置在前轴承66上，如上所述，所述接合构件140中的第一个接合构件插入开口 136。然后，弹簧144和杆146也插入至开口 136。接着，另一个接合构件140可被插入至开口 136并被用力推向第一个接合构件140，然后被容纳在抵制弹簧144弹力处。从而可移动壁部分122可被轴向插入至后部96并且凹状侧壁1 和凸状侧壁124防止自导引机械装置120从开口 136中露出。然后固定螺丝1 被用于将可移动壁部分122轴向固定至后部 96。夹钳48被连接至所述传动臂46的前部50。如图5所示，所述传动臂46的前部 50可包括一对轴向延伸的柄脚150。所述柄脚150可相对于前部50的轴向延伸的中心线偏置(偏离中心)。所述柄脚150可与形状互补的偏置凹口 152接合，所述凹口 152位于夹钳48的内部阶梯式开口巧4中。所述夹钳48包括通风开口 156以促进夹钳48定位在传动臂46上/夹钳48从传动臂46上移开。柄脚150与夹钳48的互补偏置凹口 152的接合阻止夹钳48与传动臂46间的相对转动。根据所披露的实施例，所述夹钳48与速释机械装置可以可移动地被固定至传动臂46的前部50。第一速释机械装置160，最好地示出于图5和图8中，所述第一速释机械装置160使用传动臂46的前部50的中心孔162将夹钳48固定到传动臂。所述中心孔162 包括径向延伸的环形通道164以帮助夹钳48固定到传动臂46上。所述速释机械装置160 也包括轴向延伸的固定构件166，所述固定构件166具有头部168和杆部170。中心孔172 轴向延伸穿过固定构件166。所述中心孔172包括第一部分174和第二部分176，第一部分 174靠近头部168且具有第一直径，所述第二部分176靠近杆部170的尾端且具有大于第一直径的第二直径。所述第一部分是螺纹式的。螺纹紧固件178设置在中心孔172中并且接合第一部分174中的螺纹。所述速释机械装置160也包括第一组制动球180，具有第一直径，和大于制动球180的单个驱动球182。三个径向延伸的开口 184在邻近杆部170末端的位置延伸穿过杆部170。开口 184可绕着杆部170的外围等间距的分布。所述驱动球182和制动球180设置在中心孔172的第二部分176，其中制动球180 与开口 184对准。所述驱动球182设置在制动球180与紧固件178的尾端186间。扣环 188(仅示出在图8中)可设置在开口 184上，以防止制动球180整个被推出开口 184。紧固件178相对于固定构件166的非移除的轴向移动允许所述速释机械装置160将夹钳固定至传动臂46，如图8B所示，并且允许夹钳48从传动臂46移除，如图8A所示。具体地，如图 8B所示，当所述紧固件178被顺着适当方向相对于固定构件166旋转几圈时，尾端186将在后的驱动球182推动制动球180。这一动作使得制动球180径向向外移动到开口 184中并从杆部170的外外围突出进入到环形通道164中。此处，所述固定构件166被固定至传动臂46，从而将夹钳固定到传动臂46上。当需要将夹钳从传动臂46移出时，紧固件被顺着相对于固定构件166的相反的方向旋转。紧固件178旋转了几圈后，尾端186不再将驱动球182压向制动球180。然后，夹钳48可从传动臂46脱离。环形通道164的倾斜属性对制动球180产生径向向内的力，从而推动制动球180进入杆部170。制动球180回到杆部170的这种运动允许夹钳48从传动臂46的前部50移出。因此，所述速释机械装置160能使夹钳迅速便捷地连接至传动臂和从传动臂46上移出。在速释机械装置160的操作期间内，所述紧固件178不从固定构件166中移出。相
8反地，紧固件178的简单转动允许尾端186和驱动球182之间产生足够的间隙，以允许固定构件166脱离传动臂46。反过来，紧固件178反方向的简单转动导致驱动球182足够的移动以推动制动球180进入环形通道164并且将固定构件166固定至传动臂46。从而所述速释机械装置160提供了一种简单而有效地方式来更换夹钳，使得夹盘20可被构造成接收不同的工件。现参考图9和图10，示出了第二速释机械装置200，其可用于将夹钳201固定至传动臂202。传动臂202的中部和后部与以上所讨论的传动臂46大致相同。因此，中部和后部未示出和赘述。然而，传动臂202的前部204却不同于以上所述的前部。前部204包括中心孔206，其轴向延伸至传动臂202。靠近尾端的所述中心孔206的第一部分208是个径向伸长的槽。中心孔206的在第一部分208后面的第二部分210通常是圆柱形的。第三部分212在第二部分210的后面并且也是圆柱形的，但其直径小于第二部分210的直径。径向延伸的环形通道214设置在中心孔206的第二部分210。三个穿孔216延伸穿过环形通道 214至前部204的外围。穿孔216可围绕前部204的外围等间距的分布。另一个穿口 218 延伸穿过前部204并进入中心孔206的第二部分，位于开口 216的后面。速释机械装置200包括弹簧220，所述弹簧220设置在中心孔206的第三部分212 上。固定构件222设置在中心孔206的每一个开口 216中。所述固定构件222的每一个都包括圆形内头部2M和由此延伸的杆部226，所述杆部2 具有圆形端部228。步进开口 216与内头部224的肩部接合以阻止所述固定构件222整个从开口 216中穿过。凸轮构件 230设置在开口 218上。所述凸轮构件230包括头部232和从头部延伸的销234。所述销 234偏心地连接至头部232 (即，销234偏离头部232的旋转轴)。所述头部232包括退刀槽 236，其设置用于接收在其中的用来旋转在开口 218中的凸轮构件230的工具。止动环238 将凸轮构件230固定在开口 218中并且允许凸轮构件230在开口 218内非移除地旋转。执行构件240包括头部242和由此延伸的杆部M4。头部242与中心孔206的具有开槽的第一部分208互补。杆部244包括末端部分M6，其大致为圆柱形，其直径略小于中心孔206的第二部分210的直径。杆部M4的颈部248位于末端部分246和头部242之间。颈部248的直径在末端部分246和头部242间逐渐变化，大约在颈部248的中点位置具有最小直径。末端部分246在其外围具有槽250。槽250容纳凸轮构件230的偏心销234。 凸轮构件的旋转推动开槽250，进而在中心孔206内轴向移动执行构件240。夹钳201具有轴向延伸的步进孔254，其设置用于容纳传动臂202的前部204。所述孔254的第一部分256呈圆形并且与传动臂202的前部204的外表面相匹配。所述孔 254的第二部分258具有开槽并且与执行构件MO的开槽的头部242相匹配。所述孔254 的第一部分256包括径向延伸的环形通道沈0，设置用于容纳固定构件222的末端228。速释机械装置200允许夹钳201便捷而快速地固定至传动臂202或脱离传动臂 202。凸轮构件230的非移出旋转在图IOA所示的释放位置和图IOB所示的固定位置之间轴向移动传动臂对0。弹簧220向固定位置偏压执行构件M0。当速释机械装置200位于图IOB所示的接合位置时，夹钳201通过固定构件222和环形通道沈0的作用固定至传动臂202。具体地说，弹簧220朝向夹钳201向前偏压执行构件M0。所以，固定构件222的内头部224与传动臂MO的末端部分246接合。这种接合径向向外推动固定构件222，使得末端2 与环形通道260接合。这个接合阻止夹钳201相对于传动臂202轴向移动。此夕卜，当执行构件240处于接合位置，头部242位于夹钳201的步进孔254的开槽的第二部分 258。头部242与开槽的第二部分258的接合阻止夹钳201和传动臂202之间的相对转动。 因此，处于接合位置时，夹钳201固定到传动臂202并且传动臂202可转动以允许夹钳201 夹持或释放工件。当需要移出夹钳201时，用适当的工具在开口 218内非移出地旋转凸轮构件230。 凸轮构件230的旋转使得销234在传动臂202内向后推动执行构件240抵抗弹簧220的偏压力。执行构件MO的向后移动导致固定构件222的内头部224与传动臂MO的颈部M8 相接合，如图IOB所示。夹钳201随即可相对于传动臂202轴向移动。如果固定构件222 的末端2 伸入环形通道沈0，环形通道260的斜削属性和末端2 的圆形属性对固定构件 222产生一个径向向内的力，从而固定构件222向内径向移动并且与颈部248接合，进而允许夹钳201从传动臂202上移出。一旦夹钳201从传动臂202上移出，用户可以释放凸轮构件230，这样可使执行构件240保持在适当位置或在弹簧220的驱使下向前移动。为将夹钳201连接至传动臂202，凸轮构件230按照需要进行旋转将执行构件MO 向后移动到传动臂202内，这允许固定构件222径向向内移动。当定位夹钳201到传动臂 202的第一部分204时，末端228的圆形特性可允许夹钳201径向向内推动固定构件222。 一旦夹钳201固定于传动臂202上，凸轮构件230能够被旋转以移动速释机械装置200到接合位置，如图IOA所示。在一些实施例中，一旦从接合位置释放凸轮构件230，速释机械装置200从脱离位置到接合位置的移动全部由弹簧220完成。所以，根据所披露的实施例，第二速释机械装置200能够便捷而快速地允许夹钳 201连接到传动臂202或与其脱离。需理解的是，示出的夹钳201的空白部分可通过机械加工形成所需的抓持表面或抓持工件的特性。参照图11和图12，根据所披露的实施例，第三速释机械装置300允许夹钳301快速而便捷地连接于传动臂302或与其脱离。在第三速释机械装置300中，传动臂302的中部和后部与前述传动臂46的中部和后部几乎一样。因此，中部和后部不再示出和赘述。然而，传动臂302的前部304有所不同。前部304通常为圆柱形且其上具有径向向内延伸的凹进306。多个穿口 308延伸穿过凹进306直至前部304的中心孔310。环形构件312用于在凹口 306内环绕前部304。环形构件312具有多个与凹进306上的开口 308相匹配的锥形开口 314。多个制动球316置于中心孔310中并且能径向向外延伸通过开口 308、314。 制动球316相对于开口 308、314的径向移动允许夹钳301如下所述地与传动臂302连接或与其脱离。执行构件320包括凸轮部分322，其具多个基本为圆柱形的表面3 和其间的多个斜面326。斜面3 具有在邻近的圆柱状表面3 之间变化的径向尺寸，最佳地如图12所示。杆部3 从凸轮部分322向前延伸且包括头部330，所述头部330，如下所述，可与工具接合以在传动臂302内非移出地旋转执行构件320。末端面板332连接于前部304的末端，用于在中心孔310内固定传动臂320和制动球316，并且将环形构件312保持在传动臂302的前部304上。末端面板332能够通过多个紧固件334固定于传动臂302上。末端面板332包括中心孔336，执行构件320的头部 330和杆部3 延伸穿过其中。一对柄脚338从末端面板332延伸且偏离中心孔336的中心轴。柄脚338在夹钳301的中心孔340的末端与相匹配的偏离凹口相接合，从而阻止传动臂302和夹钳301之间的相对转动。夹钳301的中心孔340包括径向延伸的环形通道342。当夹钳301位于传动臂302 上时，环形通道342与开口 308，314对齐。执行构件320相对于夹钳301和传动臂302的非移出的旋转引起制动球316相对于传动臂302和夹钳301的径向移动，从而允许夹钳301 固定到传动臂303或与其脱离。如图12A所示，当制动球316与执行构件320的斜面接合时，制动球316不再延伸进入环形通道342。在该位置，夹钳301能够从传动臂302上移除或连接于后者之上。为了将夹钳301固定于传动臂302，执行构件320相对于传动臂302和夹钳301旋转。这种相对旋转引起斜面3 推动制动球316径向向外地通过开口 308、314进入环形通道342。给予充分的旋转，圆柱形表面324与制动球316接合并将后者压至最大的径向向外的位置。在该位置，夹钳301通过制动球316被轴向地固定于传动臂302。柄脚338阻止夹钳301和传动臂302之间的相对旋转。为了释放夹钳301，传动臂320反向旋转以便制动球316与斜面3 接合并且可以径向向内移动。环形通道342可具有倾斜的表面，使得夹钳301相对于传动臂302的轴向移动能给接合球316施加一个径向向内的力，有助于在释放夹钳301时制动球316的径向向内移动。因此，根据所披露的实施例，第三速释机械装置300可以轻易和迅速地允许夹钳 301固定到传动臂302和从传动臂302移出。再次，需理解的是夹钳301示出的空白部分经加工可提供期望的夹持特征。现参考图13，其是将夹钳400固定至传动臂403的前部402的另一种方式的剖视图。具体地，所述前部402包括螺纹中心孔404。单螺纹紧固件406可固定在中心孔以将夹钳400固定在前部402上。所述前部402可包括一对柄脚408，所述柄脚408偏离于中心孔404的轴心。所述柄脚408可在夹钳400的孔409的尾部与相匹配的凹口接合，以抑制夹钳400与传动臂403间的相对旋转。因此，如果需要，单螺纹紧固件406可用于将夹钳 400固定至传动臂403。可是需理解的是，使用单螺纹紧固件406不能提供以上所描述的速释机械装置160、200、和300的速释功能。进一步，更换夹钳400时，要移除单螺纹紧固件。图14是具有速释钳48的夹盘20的第五实施例的立体图。在该实施例中，所述夹钳48可通过弹性加载锁销410固定至传动臂46。以下将详细讨论，所述弹性加载锁销410 可以轴向、径向或两者结合地延伸通过传动臂46和/或夹钳48以将这些元件固定在一起。 弹簧力在第一方向上偏压锁销410到锁定位置，反之在相反的第二方向上反向弹力压紧每个弹簧以将销410移动到解锁位置。因此，所述弹性加载锁销410可使用于夹钳48和传动臂46的速锁机械装置和速释机械装置工作。如下所述，在某些实施例中，所述弹性加载锁销410可成角度地延伸穿过锁定位置和解锁位置间的传动臂46和夹钳48.如图14所示，夹钳48可以插入到传动臂46内的孔412中。换句话说，所述传动臂46和夹钳48是同轴配置，其中所述传动臂46具有大体上为环形的壁413，其设置在孔 412内围绕夹钳48。因此，夹钳48的外直径小于传动臂46的外直径。传动臂46内与夹钳 48的这种同轴配置可产生比以上实施例中所描述的夹盘更轻的夹盘20。以下将进行详细讨论，通过将夹钳释放工具414插入到传动臂46和压紧弹性加载锁销410使其从锁定位置到解锁位置，可以使每个夹钳48与传动臂46分开。虽然图14仅示出一个夹钳48的这种移出过程，同样的技术可应用到其他夹钳上。图15是图14中示出的夹盘20的第五实施例的剖视图，其示出夹钳释放工具414 压紧弹性加载锁销410。所述夹钳48具有工件保持部分416和杆418。如图所示，所述杆 418适配安装于传动臂46的孔412中。一旦在孔412中，所述夹钳48可通过位于杆418内的弹性加载锁销410固定在适当位置处。在所描述的实施例中，所述弹性加载锁销410在相对于传动臂46的环形壁413的锁定位置和解锁位置间延伸穿过夹钳48的杆418。特别的，所述弹性加载锁销410沿轴线415具有线性移动路径，所述轴线415相对于传动臂46 和夹钳48的纵轴419成一个角度417。在某些实施例中，所述角度417大于0°小于90°。 例如，所述角度417可在大约0° -90°，0° -60°，0° -45°，0° -30°，或0° -15°范围之间。进一步举例，所述角度417可约为5°，10°，15°，20°，25°，30°，35°，40°，或 45°，或其间的任意角度。以下将进一步进行讨论，所述弹性加载锁销410可使夹钳48和传动臂46互连以限制夹钳48沿轴线419的轴向运动、绕轴线419的旋转运动、或者两种运动的组合。工具414可用于产生抵制弹簧的对抗力，从而使所述弹性加载锁销410从锁定位置移动到解锁位置。图16是本实施例中传动臂46和夹钳48的剖视图。与图15相类似，该图示出了杆418插入至传动臂46的孔412。杆418具有锥形段420 (例如，圆锥形)和直段422 (例如，圆柱形)，它们用于与孔412的锥形内表面421和直边圆柱形内表面423相配合。所述锥形段420可使夹钳48对准传动臂46，使得所述夹钳48不会脱离传动臂46独自移动。换句话说，所述夹钳48的锥形段420与传动臂46的锥形内表面421的接合是非常紧密的(例如，零公差或几乎接近零公差的配合)，同时夹钳48相对于传动臂46可自我调整。例如，锥形段420和表面421间的接触面通常是圆锥形并且关于轴419同轴，从而在插入的期间使得夹钳48慢慢移向轴419。同时，通常圆锥形接触面最终会关闭夹钳48和传动臂46间任何隙缝和冲突，使得所述夹钳48可以更紧固地容纳在传动臂46的孔412内。反之，如果直线杆部分嵌套在直线型孔内，那么杆部分的直径小于孔的直径。直径差大体上减少或消除锁定的可能性，例如，这种情况杆部分与孔间的摩擦力可防止杆部分的插入。通过稍微减少杆部分的直径，它就能自由进入孔。但是，较小的直径可能导致杆部分在孔内的运动。因此，锥形段420与表面421间的锥形(例如，圆锥形)接触面大体上减少或消除通过弹性加载锁销410安装在适当位置的夹钳48相对于传动臂46移动的可能性。在某些实施例中，杆418和孔412成一个角度425，以大体上减少或消除在孔内杆运动的可能性。例如，角度425的范围可在约1° -30°、1° -20°、1° -15°、或1° -10° 之间。在某些实施例中，角度425的范围可约在5° -10°之间或者至少也大于7.5°。所述角度425可以是锁定角度或非锁定角度。非锁定角度被限定约为大于7. 5°的角度，杆可不受阻碍地插入直径大体相当的孔中。如果锥形的角度425是非锁定角度，那么杆418的锥形段420的直径和孔412的锥形内表面421的直径基本相同。在这样的实施例中，由于直径基本相同，所述杆418是不会在孔412内移动的。在本实施例中，相对于直边段422的锥形段420的角度425可以是大约为8°。在该配置中，当限制夹钳相对于传动臂46的移动时，所述杆418可不受阻碍地插入至具有大致相等的直径的孔412。当锥形段420的直径与锥形内表面421的直径大致相同时，为便于插入，直边段422的直径可略小于圆柱形内表面423的直径。然而，因为锥形段420和孔412的锥形内表面421形成了紧密的配合，尽管直边段422直径较小，夹钳48可能不会相对于传动臂46作明显移动。直边段422能够保证操作者沿着孔412的轴419移出夹钳48。如上所述，夹钳48可通过弹性加载锁销410固定于传动臂46上。在图示的实施例中，销410被弹性偏压或弹性加载在通道427内，沿着轴415趋向于锁定位置，该锁定位置位于传动臂46的环形壁413上的凹口似4内。一旦延伸至凹口似4内，弹性加载锁销410 阻止夹钳48沿轴419的轴向移动。换言之，所述销410将夹钳固定在传动臂46的孔412 中，直到有反向作用力(例如，籍由工具414)偏压锁销410离开凹口 424。所述销410相对于杆418的角度可为以上所述的任何合适的角度。例如，角度417 可为至少7. 5度的非锁定角度。如果角度417是非锁定角度，那么弹性加载锁销410可沿着轴415进出凹口 424，而所述销410和通道427之间不存在任意间隙。在此实施例中，当基本上减小或消除了干扰间隙使得夹钳48相对于传动臂46的运动最小化，所述销410可以将夹钳48保持在适当的位置。弹性加载锁销410可包括头部426，弹簧4 和置于通道427内的销子430。头部 426具有螺纹，通过螺栓连接入夹钳48的通道427内的螺纹孔429，将所述销410固定至夹钳48。通过将工具插入工具凹口 432，头部似6可以旋转以调节其在通道427的螺纹孔429 内的深度，藉此改变所述销410相对于夹钳48的位置。弹簧4 可连接于头部426以偏压销子430进入其在凹口 4M中的锁定位置。在某些实施例中，头部426的深度可在组装时调节并固定于合适的位置。例如，制造商可将头部4 预焊于合适的位置，从而操作者可不必通过工具孔432来旋转顶部426以调节其深度。在所述实施例中，包含弹性加载锁销410的通道427通向靠近凹口 4M的工具开口或工具插孔434。插孔434和凹口似4位于孔412的基部。插孔434相对于通道427及轴415和419呈一定角度。例如，插孔4；34可在通道427的轴415与插孔434的轴433之间具有一个角度431。夹角431的范围可在约0° -90°，0° -60°，0° -45°，0° -30° 或0° -15°之内。例如，夹角431可约为15°，20°，25°，30°，35°，40°或45°，或其中的任意角度。插孔434能够让工具414插入，以便偏压所述销410离开凹口 424，从而从传动臂46上释放夹钳48。图17和18为夹盘20的一个实施例的剖视图，其示出了从传动臂46移出夹钳48 的过程。如图17所示，工具414可穿过插孔434与销子430结合，进而压迫销子430和头部4 之间的弹簧428。特别是，工具414可以按照箭头435所示方向，线性和枢转地延伸进入插孔434和通道427。当压缩弹簧428时，工具414移动销子430离开凹口似4朝向头部似6移动，如箭头437所示方向。一旦弹簧4 被充分压缩，销子430可不再阻止夹钳 48脱离传动臂46。因此，销子430从凹口似4中撤出使得夹钳48移动并从传动臂46的孔 412中移出。图18表示与传动臂46分离的夹钳48。如图所示，一旦夹钳48被卸下，弹性加载锁销410便恢复其初始长度。夹钳48被分离后，夹钳释放工具414可从插孔434中取出。 此时，不同的夹钳48可固定于传动臂46。由于销子430的圆端和弹性加载锁销410相对于轴部418的角度，将夹钳48插入传动臂46可能压缩弹簧4 并且允许夹钳48的替换。 然而，当销子430抵达凹口似4时，弹簧4 可能弹开把销子430压进凹口 424。一旦销子
13430位于凹口 4 内，不用夹钳释放工具414压缩弹簧，夹钳48不会从传动臂46脱离。图19是夹盘20的一个实施例的立体图，其示出传动臂46的孔412内的凹口 424 的细节。如图19所示，凹口似4的轮廓与销子430的尺寸相吻合。此外，该图还表明，当销子430进入凹口似4时，彼此的接触保证夹钳48固定于传动臂46，并且不压缩弹簧4 其不会脱离。此外，因为凹口 4 的轮廓与销子430相吻合，夹钳可能不能围绕杆418的轴 419旋转。在某个实施例中，轴向插入并且在孔412中旋转夹钳418，直至锁销与凹口 424 对齐后，所述锁销410与凹口 4 接合。在其他的实施例中，夹钳48和传动臂46可包括一个或更多对齐特征或导向(如，定位销或定位槽)，来导引夹钳48进入在销410和凹口 424 间成一直线的孔412。如前所述，图14-19所示的实施例可能导致一种较轻的夹盘20。通过使用混合夹盘体可得到额外的减重。这种类型的夹盘体可具有内核和外壳，其中内核由复合材料制造而外壳由金属制造。如在本发明的实施例中采用混合夹盘，与现有夹盘相比可减少38%的重量。更轻的夹盘消耗更少的加速动力，节省了电力，增加了马达寿命。此外，轻夹盘有助于使用小马达来驱动夹盘20。这些小的马达降低了加工器械的成本，如车床。在所披露的实施例中，速释机械装置和整体无缝上部轴承可在新的夹盘组件中结合使用或单独使用，或可结合或单独用于翻新现有的不具有这些特征的夹盘。为便于执行此操作，可成套工具出售以改进现有的夹盘组件。特别地，如图5所示，翻新套件500可包括传动臂46，自导引装置120，密封圈组件84，前轴承组件80，速释机械装置160和夹钳48。 夹钳48可空着由购买者按照需夹持的特定工件自行制造，或者也可以按照夹持工件所期望的构造预先制造。可选择地，翻新套件500可包括端帽70和弹簧72。需要注意的是，翻新套件500所包括的速释机械装置可以是本案所述的任意速释机械装置。此外，如果需要， 套件500可设置成使用单螺纹紧固件406替代速释机械装置将夹钳固定于相关的传动臂。 所以，翻新套件500可用于翻新现有的夹盘组件以提供具有整体无缝上部轴承和/或速释机械装置和/或单螺纹紧固件的益处。实施例所披露的的工件夹持夹盘适用于高速应用中。例如，实施例披露的夹盘可用于车床或其他加工机械，这些机械以超过3，000RPM的速度旋转所述夹盘组件。然而，需要注意的是，所述夹盘组件亦可用于低速应用，尽管所披露的实施例中的益处可能不会全部体现。此外，需要注意的是，所披露的实施例的速释机械装置和整体无缝前轴承可一起或单独使用。此外，速释机械装置和/或整体无缝前轴承可和传动臂一起使用，所述传动臂本案所披露的致动器板30以外的其他装置驱动。例如，所披露的实施例中的整体无缝轴承和 /或速释装置可被用于设置在均压夹盘中的传动臂，如专利号为6，655，699，名称为“六夹钳均压夹盘”的美国专利所述的，该专利披露的内容以引用形式合并入本专利。此外，尽管披露的实施例包括具有三个传动臂和三个夹钳的夹盘，需要注意的是，更多或更少的传动臂和/或夹钳也可被采用。因此，当披露的实施例参照特定的图表和附图进行说明时，需要注意的是，可在不背离本文披露的内容的前提下对其作改变。所以，本文的说明实质上仅作为效仿的范例并且改变不应视为有悖于所披露的实施例的精神和范围。虽然此处仅描述本发明的某些特点，但是本领域技术人员可发现许多修改和改变。因此应当理解为，下附的权利要求包含所有这些在本发明的精神内的修改和变化。
权利要求
1.一种系统，包括切割工具；驱动器；通过驱动器旋转的夹盘，其中夹盘包括多个传动臂；多个夹钳以及多个弹性加载锁销，所述弹性加载锁销分别使夹钳连接至各自的传动臂。
2.根据权1所述系统，其中每个夹钳包括在每个各自的传动臂上延伸至凹口的通道， 和各自通道上的弹性加载锁销朝凹口偏置。
3.根据权利要求2所述系统，其中每个传动臂包括工具开口，其靠近每个各自的凹口， 并且工具开口被配置使得工具插入通道以偏压所述弹性加载锁销离开凹口。
4.根据权利要求2所述系统，其中通道相对于各自的传动臂和各自的夹钳的纵轴具有至少约为7. 5°的角度。
5.根据权利要求1所述系统，其中每个弹性加载锁销配置为延伸穿过每个各自的夹钳和传动臂间的接触面。
6.根据权利要求1所述系统，其中每个夹钳适配于在各自传动臂的大体上环形壁内的孔。
7.根据权利要求1所述系统，其中每个夹钳与每个各自的传动臂沿具有通常圆锥形的接触面相配合。
8.根据权利要求7所述系统，其中所述接处面包括通常圆锥形和通常圆柱形，并且相对于通常圆柱形，通常圆锥形的角度至少约为7. 5°。
9.一种系统，包括夹盘，用于夹持工件，所述夹盘包括夹盘体；以及连接至夹盘体的传动臂，其中，传动臂包括围绕孔的环形壁，沿着靠近孔的基部的环形壁的内表面的凹口， 和穿过靠近凹口的环形壁的工具开口 ；其中所述孔设置成接收夹钳，所述凹口设置成接收弹性加载锁销，所述弹性加载锁销偏离夹钳朝着环形壁，以及工具开口设置成接收工件以偏压弹性加载锁销离开凹口。
10.根据权利要求9所述系统，其中，所述环形壁的内表面包括通常圆锥形表面和通常圆柱形表面。
11.根据权利要求10所述系统，其中，通常圆锥形表面相对于通常圆柱形表面的角度至少约为7.5°并且小于90°。
12.根据权利要求9所述徐天，其中凹口包括圆柱形洞随角度进入环形壁的内表面，并且角度大于0°小于90°。
13.根据权利要求12所述系统，其中所述角度至少约为7.5°并且小于45°。
14.根据权利要求9所述系统，其中所述工具开口成角度地朝着凹口延伸穿过环形壁。
15.根据权利要求9所述系统，包括设置在孔中的夹钳，以及弹性加载锁销，所述弹性加载锁销朝着环形壁上的凹口偏离夹钳。
16.一种系统，包括工件夹持夹钳，其包括通道，其中所述通道成角度地从工件夹持夹钳的尾部延伸至其侧部；以及弹性加载锁销，其设置在通道中，其中所述弹性加载锁销从工件夹持夹钳的侧部向外偏离。
17.根据权利要求16所述系统，其中所述弹性加载锁销包括连接至尾部的头部，销子可移动地从侧部延伸，和设置在头部与销子之间的弹簧。
18.根据权利要求16所述系统，其中相对于工件夹持夹钳的纵轴的角度至少约为 7. 5°。
19.根据权利要求16所述系统，其中工件夹持夹钳包括杆部分，其具有外部安装表面， 以及所述外部安装表面包括通常圆锥形状。
20.根据权利要求19所述系统，其中所述外部安装表面包括通常圆锥形和通常圆柱形，以及相对于通常圆柱形的通常圆锥形的角度至少约为7. 5°。
全文摘要
具有单片轴承夹盘的速释钳。夹盘包括多个传动臂，多个夹钳和多个弹性加载锁销，所述弹性加载锁销将夹钳分别连接到各个传动臂上。
文档编号B23B31/16GK102458737SQ201080030481
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月14日 优先权日2009年5月4日
发明者威廉·R··斯蒂克尼, 布赖恩·J··克罗雷, 托马斯·H··德勇戈, 托马斯·M··格罗贝尔, 托马斯·艾伦·鲍里夏克, 查利·S··卡莫尼 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司