CN201030443Y - 两级夹紧钻夹头 - Google Patents

Abstract

本实用新型披露了一种夹头，装设于由动力源驱动的传动轴上，所述夹头包括机体、多个夹爪、后盖、外套，可旋转地套设在所述机体的外部，并且位于所述后盖的前面；以及传动螺母。其特征在于，还包括：驱动摆支撑套，位于外套和传动螺母之间，与外套相连接，并套设在机体上；驱动摆，装设在驱动摆支撑套上，并在绕其枢转轴线在第一位置和第二位置之间摆动，具有第一和第二驱动部，当处在第一位置时，通过第一驱动部，沿第一传动路径驱动传动螺母，处在第二位置时，通过第二驱动部，沿比第一传动路径更大夹紧力的第二传动路径驱动传动螺母。本实用新型能提供更大的夹紧力，并且结构简单，控制方便。

Description

两级夹紧钻夹头

技术领域

本实用新型涉及一种夹头，特别是一种具有第一和第二传动路径，能够以两级夹紧方式来夹紧工具的两级夹紧钻夹头。

背景技术

现有的旋转工具夹头，例如钻夹头，通常由机体、夹爪、螺母、轴承、防松装置和外套组成，机体与动力机具的传动心轴联接，三个夹爪分别安装在机体上三个均布的斜孔内，夹爪上有螺纹并与螺母形成螺纹传动，转动与螺母联接的外套时，可使夹爪沿导向槽相对机体移动，从而夹紧或松开工具柄。

以上结构由于夹爪与螺母之间的螺纹在工作负荷下产生很大的接触应力，使其相对滑动的摩擦力很大，因而通过螺母与夹爪之间的螺纹传动产生的夹紧工具柄的夹持力不易足够大，这就使得在负荷大和有震动的工况下，夹爪夹不牢工具柄。另外，已公开的几种防松结构，由于结构的局限性而防松效果欠佳，例如PCT/CN02/00375，其结构有在振动和冲击工况下松动的隐患。

为了改善夹头的锁定性能，防止在工作过程中夹爪松脱，人们研究开发了多种防松脱功能的夹头，举例来说，美国专利No.031，925中披露了一种用于旋转工具的夹头。该夹头包括机体、后盖、三个夹爪、外套、棘爪座、棘爪以及控制件。其中，机体后端连接至驱动工具的传动轴。后盖固定设置在所述机体的后端。外套可旋转地套设在机体的外部，并且位于所述后盖的前面。外套内侧连接并驱动控制件。控制件压下棘爪件的后端，使其前端的棘爪与机体上设置的棘齿脱开。这种夹头的棘爪件在工作状态下其爪部与棘齿啮合。当拟松开被夹持的工具柄时，要先使爪部与棘齿完全脱离啮合。

中国专利公告CN 2059607公开了一种卡爪能快速移动的卡盘，用作车床附件，其结构包括卡爪、盘丝、基体、锥齿轮、介轮轴、中介齿轮、内齿圈等，盘丝的外边缘形状为圆柱齿轮。该卡盘保留了现有卡盘的慢速移动卡爪的功能，同时增加了使卡爪快速移动的功能。

中国专利公告CN 2671723公开了一种多功能精密镗头，用作机床附件技术，其结构为：在主轴的下部安装有镗头体，在镗头体下方的滑槽中安装有滑块；镗头体内设有减速传动机构，差动齿圈空套在主轴的台阶上，差动齿圈的内齿圈与行星齿轮的上部分啮合，行星齿轮的下部分与调整环的上部分内齿圈啮合，调整环下部为模数内螺纹，与一个齿轮啮合，该齿轮传动另一齿轮，该另一齿轮与其下方的齿条啮合，齿条与滑块固定为一体。这种多功能精密镗头结构安装在铣床、钻床上，既能镗孔，又可加工工件端面。

中国专利公告CN 2480087公开了一种锁紧式钻夹头，包括有钻体、夹爪、丝母、前套、后套，三个夹爪分别安装在钻体中三个等分的斜孔内，丝母与安装在钻体斜孔中的夹爪啮合，前套、后套间设有锁紧控制环，钻体止推面和丝母间设有齿轮，丝母和前套之间连接固定一环形驱动件，环形驱动件还与锁紧控制环接合。

中国专利公开CN 1575921公开了一种用于将工具相对于工件定位的装置，包括可绕第一轴线旋转的第一托架，以及由第一托架所携带并可围绕由第一托架形成的第二轴线旋转的第二托架。第二轴线平行于第一轴线且与之形成偏心的关系。工具座以与第二轴线形成偏心的关系而固定到第二托架上，驱动机构选择性地围绕第一轴线旋转式驱动第一托架和围绕第二轴线旋转式驱动第二托架，从而选择性地定位工具夹头。固定在工具夹头中的工具可相对于工件沿选定的路径运动。

中国专利公告CN 1035046公开了一种适用于手动和电动驱动器的非撞击型无键夹头，包括一带有可旋转的对开螺母的主体，该对开螺母上含有较细的螺纹，夹头还包括一组相同的、由该可旋转螺母驱动的可滑动夹爪。一抗摩擦轴承位于安装在主体上的可旋转螺母和轴承止推环之间。一离合器或转矩限定机构用以限定夹紧转矩至一预定值，而放松转矩可以是限定或非限定的。前套筒和后套筒可用结构塑料制成以降低制造成本。一较软的弹性抓握罩可设置在前套筒上以在夹头夹紧和放松的操作过程中提高抓握性能并使工具暂时夹紧定中。

以上这些现有技术从多个方面对夹头或类似的夹紧装置进行了改进，具有相应的技术效果。但是这些夹头或夹紧装置仅通过一种方式进行夹紧操作，难以实现更大的夹紧力。另外，现有技术的这些夹头还存在锁紧不够可靠，结构较为复杂的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种能够提供更大夹紧力的两级夹紧式夹头。

本实用新型的另一目的是提供一种在震动工况下能够更好地防止工具柄松脱的夹头。

本实用新型的另一目的是提供一种同时具有多个设计夹紧力的夹头。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种夹头，装设于由动力源驱动的传动轴上，所述夹头包括：机体，具有纵向中心轴线，其后端连接至所述传动轴，以驱动所述机体绕所述中心轴线旋转，所述机体中具有多个等分的斜孔；多个夹爪，设置在所述机体的斜孔内，所述夹爪后端具有外螺纹，前端具有夹持部，所述夹爪通过螺纹传动而沿所述斜孔前后滑动，以夹紧或松开工具柄；外套，可旋转地套设在所述机体的外部；以及传动螺母，套设在所述机体上，并间接连接至所述外套，通过旋转所述外套可以驱动所述传动螺母，并且其内表面具有与所述夹爪的外螺纹相配合的内螺纹，以驱动所述夹爪；其特征在于，还包括：驱动摆支撑套，位于所述外套和所述传动螺母之间，连接到所述外套，并套设在所述机体上；驱动摆，设置在所述驱动摆支撑套上，并绕其与所述驱动摆动支撑套的连接部在第一位置和第二位置之间摆动，其上具有第一驱动部和第二驱动部，当处在所述第一位置时，通过所述第一驱动部，沿第一传动路径驱动所述传动螺母，而当处在所述第二位置时，通过所述第二驱动部，沿比所述第一传动路径提供更大夹紧力的第二传动路径驱动所述传动螺母。

其中，所述驱动摆(14a，14b)是一体形成于所述驱动摆支撑套(63)上的弹性部，所述驱动摆支撑套(63)上具有至少一个驱动摆(14a，14b)。

其中，所述驱动摆(14a、14b)的一端与所述驱动摆支撑套(63)一体形成，而另一端作为自由端，并弯折形成所述第二驱动部(142)。

其中，所述第一或第二驱动部分别为第一或第二驱动键(141，142)，所述驱动摆(14a，14b)在垂直于所述纵向中心轴线的水平面内摆动。

其中，在所述外套(05)下部形成槽(051)，所述驱动摆支撑套(63)下部具有与所述槽(051)插接的承力键(132)。

其中，在所述第二传动路径中，还包括放大所述外套(051)向螺母(03)传递力矩的力矩放大机构。

优选地，所述力矩放大机构为行星传动机构。所述行星传动机构包括：内齿环部，相对机体固定设置；外齿环部，可相对转动地套装在所述机体上；以及至少一个行星轮，设置在所述内齿环部与所述外齿环部之间，同时与所述内齿环部和所述外齿环部上的齿啮合。

其中，所述内齿环部包括：齿环套，其上端不可旋转地连接于所述机体上；内齿环，上端不可旋转地连接于所述齿环套下端。

其中，所述外齿环部为一齿轮套，其上部外周缘与所述内齿环部相对，具有与所述行星轮啮合的第一轮齿部，下部外周缘与所述驱动摆支撑套相对，具有与所述第二驱动部啮合的第二轮齿部。

其中，所述行星轮通过行星轮轴安装在一分体轮架上。

优选地，所述分体轮架包括：第一轮架，与固定套装在所述螺母上的一螺母套固定连接；以及第二轮架，其上部与所述第一轮架固定连接，下部设有驱动槽，所述驱动槽可与所述第一驱动键啮合。

优选地，所述第一轮架外圆周面上均布有多个连接键，第二轮架上具有与所述连接键相配合的连接槽。

其中，所述第一轮架在所述连接键的外周面上开设键槽，螺母套下端具有与键槽相插接的驱动键。

其中，所述第二轮架的内表面上设有一个或多个定位凹槽。

优选地，所述第二轮架具有止挡部，该止挡部位于所述定位凹槽与所述驱动槽之间的第二轮架的内壁上。

优选地，所述驱动摆支撑套在与所述驱动摆的第二驱动部相对的部位具有向外弯折形成的止挡键。

本实用新型具有如下有益效果：

驱动摆的两侧分别设有第一驱动键和第二驱动键，其中第一驱动键使夹头沿第一路径进行第一阶段夹紧，在第一阶段夹紧结束后，第二驱动键使夹头沿第二路径以更大的夹紧力进行第二阶段夹紧。如此，通过两级夹紧，夹头可以提供更大的夹紧力。

通过同一驱动摆的两个驱动键实现对两个传动路径力的传递，结构简单，操纵方便。

当驱动摆在第二阶段夹紧结束后，其第一驱动键可以滑入与机体固定连接的传动套的定位凹槽中，保证了夹头在振动冲击工况下，能够防止螺母反向转动，从而防止松脱工具柄。

传动套上的多个定位凹槽能够为夹头提供多个不同的设计夹紧力，以满足不同的工作环境。

附图说明

本实用新型的上述和其它的目的、特点通过下文结合附图对优选实施例进行的描述而变得更加清楚。其中相同的结构部件使用相同的标号，并且为清楚起见，在有些图中某些零件被省略。其中：

图1是根据本实用新型第一实施例的夹头的主视剖视图；

图2是沿图1中A-A向的剖视图，其中夹头处于夹紧第一阶段状态，此时驱动摆处于第一位置；

图3是沿图1中A-A向的剖视图，其中夹头处于夹紧第二阶段状态，此时驱动摆处于第二位置；

图4是沿图1中B-B向的剖视图；

图5是螺母传动套的仰视图；

图6是螺母传动套的主视剖视图；

图7是驱动摆支撑套的仰视图；

图8是驱动摆支撑套的主视剖视图；

图9是外套的俯视图；

图10是根据本实用新型第二实施例的夹头的主视剖视图；

图11是螺母套的仰视图；

图12是螺母套的主视剖视图；

图13是传动套的主剖视图；

图14是传动套的仰视图；

图15是齿环连接套的装配主视图，其中齿环套和内齿环以键、槽联接方式联接；

图16是图15中的齿环连接套的仰视图；

图17是齿环连接套的装配主视图，其中齿环套和内齿环以止口过盈联接方式联接；

图18是图17中的齿环连接套的仰视图；

图19是齿轮套的主剖视图；

图20是图19中的齿轮套沿D-D向的剖视图。

图21是根据本实用新型第三实施例的夹头的主视剖视图；

图22是图21中的螺母套的俯视图；

图23是图21中的齿轮套的俯视图；

图24是图21中的传动套的主视剖视图；

图25是图24中的传动套的仰视图；

图26是图21中的驱动摆支撑套的主视剖视图；

图27是图26中的驱动摆支撑套的俯视图；

图28是图27中沿H-H位置的局部展开视图；

图29是图21中的外套的俯视图。

图30是根据本实用新型第四实施例的夹头的主视剖视图；

图31是沿图30中A-A向的剖视图，其中夹头处于夹紧第一阶段状态，此时驱动摆处于第一位置；

图32是沿图30中A-A向的剖视图，其中夹头处于夹紧第二阶段状态，此时驱动摆处于第二位置；

图33是根据本实用新型第四实施例的夹头的立体分解图；

图34是图30中的第二轮架的立体图；

图35是图30中的驱动摆支撑套的立体图。

符号说明：

01机体                011斜孔

012细齿               02夹爪

03螺母                031细齿

04轴承                05外套

051槽                 06前罩

07后盖                08齿环连接套

081内轮齿             082冲铆点

09螺母传动套          091冲铆部

092驱动槽             093a和093e         定位凹槽

094止挡部            095和096            轴支撑臂

097行星轮窗                   098和099轴孔

10行星轮                      11行星轮轴

12齿轮套                      121第一轮齿部

122第二轮齿部                 123定位挡盘

13驱动摆支撑套                131弹性件

132承力键                     133轴支撑臂

134和135轴孔                  4a和14b驱动摆

141第一驱动键                 142第二驱动键

143轴孔                       15驱动摆轴

16弹簧挡圈                    17弹簧挡圈

18齿环套                      181冲铆部

182联接键                     183止口

19螺母套                      191驱动槽

193驱动键                     20传动套

21内齿环部                    211轮齿

212键                         213细齿

27保持件                      30传动套

304止挡部                321第二轮齿部

322矩形槽口              323定位挡盘

33驱动摆支撑套           331驱动摆

338弹性支撑部            35减摩组件

39螺母套                 391槽口

61第一轮架               612键槽

617连接键                62第二轮架

627连接槽                63驱动摆支撑套

634止挡键

具体实施方式

本实用新型的夹头可用来夹持钻头、丝锥、铰刀等机加工工具。下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。在所描述的实施例中，相同的部分给出相同的名称及标号，其重复描述将省略。

在描述中，相对于夹头本身，以工具柄所在方向为“前”，动力源驱动轴所在的方向为“后”。在结合附图进行说明时，“前”通常也称为“下”，“后”通常也称为“上”。另有特别说明或者明显不能按照该说明来理解的情况除外。

第一实施例

参见图1，所示为根据本实用新型的夹头的第一实施例的主视局部剖视图。该夹头包括位于中心的机体01，该机体具有纵向中心轴线，其后端通过螺纹孔或锥孔与动力源的传动轴连接，其前端形成夹持工具柄的容置空间。机体01中具有多个围绕机体中心轴线均匀分布的斜孔011。机体01的外表面上还具有承力台012，承力台012的外表面具有细齿0121。

另外，机体01的前端的外表面上还形成两个环槽，其中分别装配有开口弹簧挡圈16和17。

多个夹爪02安装在机体01的斜孔011内，夹爪的后端具有不完整的外螺纹，前端具有夹持部，该夹持部近似多棱形，用于夹持工具柄。

机体01的后端固定设置有后盖07，该后盖07既可以通过孔和紧固件，也可以通过键与机体后端连接，或者也可以通过紧配合的方式进行连接。后盖07的周缘沿径向向外延伸，并与一外套05的后端相邻。可选择地，从07后盖的周缘可以进一步向前延伸，形成一握持部。

外套05设置在后盖07的前方，其可旋转地套设在所述机体01的外部，外套05的后端由后盖07封闭。参见图9，所示为外套05的俯视图。外套05的外表面形成握持部，其上可以具有便于握持的网纹或条纹。外套05的下端沿径向向内延伸形成凸缘，凸缘上形成有沿圆周均布的多个槽051。

机体外部还套装有螺母03，位于机体承力台012的前面，并且与承力台012之间设置有轴承04。螺母03与夹爪02通过螺纹传动，螺母外圆柱面有细齿031。

机体外部还套装有螺母传动套09，其上端固定套装在螺母03的有细齿的外圆柱面031上，并通过冲铆部091固定。结合参见图5和6，螺母传动套09的另一端有若干个驱动槽092、定位凹槽093a-093e，螺母传动套中部有若干对轴支撑臂095和096，其上有轴孔098和099。如图1所示，在轴支撑臂的轴孔098和099中安装行星轮轴11，每个行星轮轴11上安装有行星轮10。行星轮10部分地穿过矩形的行星轮窗口097而伸到螺母传动套09的壁外，用于与后面要描述到的齿环连接套08的内齿环部上的内轮齿081啮合。

再参见图5和图6，在螺母传动套09上还设有止挡部094，位于定位凹槽(093e)与驱动槽092之间的驱动槽092侧壁部，防止驱动摆14a、14b的第一驱动键141在夹头夹紧过程中越过定位凹槽093a、093e而进入驱动槽092。如果出现这种情况，由于弹性件131对驱动摆14a、14b的偏压作用，第二驱动键142会从齿轮套12的第二轮齿部122上脱开。

在机体01的承力台012固定套装一齿环连接套08，其上端是套筒状，通过冲铆部082与承力台012上的带有细齿的外圆柱面固定，下端内壁有内齿环部，内齿轮部上具有内轮齿081，内齿环部与行星轮10相啮合。

在机体01前中部活动套装一齿轮套12。结合参见图19和图20，齿轮套12上端，即靠近机体01中部的一端，具有第一轮齿部121，另一端具有第二轮齿部122，中间设有定位挡盘123，用于防止行星轮轴11沿轴向向前移动。当然，也可以不设置定位挡盘123，而通过在行星轮轴11上设置环槽，通过在环槽内安装弹簧挡圈与轴支撑臂095或096配合而实现行星轮轴11的轴向定位。

第一轮齿部121位于与行星轮10沿径向相对应的位置并与之啮合，第二轮齿部122位于与后面提到的驱动摆14a、14b的第二驱动键142沿径向相对的位置，并与之啮合。第一轮齿部121的齿是通常的齿轮齿，工作时与行星轮之间是相对动态的传动关系。而第二轮齿部122的齿是作为接合点，相当于键的功能，工作时与第二驱动键142之间是相对静态的驱动关系。

机体01上还套装有一驱动摆支撑套13，位于与齿轮套12的第二轮齿部122对应的位置。参见图7和图8，驱动摆支撑套13一端有轴支撑臂133，其上有轴孔134，另一端具有盘状凸缘，凸缘上有与轴孔134同轴的轴孔135，并且从凸缘上向端部延伸有承力键132。驱动摆支撑套13的中部有若干个弹性件131。该驱动摆支撑套13安装在齿轮套12和螺母传动套09之间并与螺母传动套09内壁活动配合。

驱动摆支撑套13安装有若干个驱动摆14a、14b，其一端有轴孔143，另一端两侧分别有第一驱动键141和第二驱动键142。驱动摆14a、14b活动套装在驱动摆轴15上，驱动摆轴15两端分别固定安装在孔134和135中。变力驱动摆14a、14b是装配在驱动摆支撑套上的可摆动的部件，弹性件131将驱动摆14沿径向向外侧偏压。在装配位置，驱动摆14a、14b的第一驱动键141与螺母传动套的驱动槽092啮合，此时驱动摆处于第一位置。驱动摆的第一驱动键141沿夹紧方向与螺母传动套09的驱动槽092接合的侧面相对所述驱动摆14a，14b在该点的圆周切向倾斜呈β角(<90°)，从而当所述第一驱动键141与所述驱动槽092接合并驱动所述螺母传动套09时，所述驱动槽092的相应侧面对所述驱动摆14a，14b施加朝向第二驱动键142侧的分力，使第二驱动键142与齿轮套12的第一轮齿122啮合。这时，驱动摆处于第二位置。

另外，具有开口的弹簧挡圈16安装在机体前端的环槽中，将齿轮套12和驱动摆支撑套13在机体上轴向定位；外套05套装在齿环连接套08外，其前端有槽孔051与驱动摆支撑套组件13的承力键132相插装。前罩06安装在机体01前部和外套05前端。弹簧挡圈17将前罩06和外套05轴向定位。

以下结合附图，详细描述该第一实施例的操作过程。

参见图1-3，沿图2中顺时针方向转动外套05，槽051推动驱动摆支撑套13转动，驱动摆支撑套13上的驱动摆14在弹性件131的偏压下，其上的第一驱动键141与螺母传动套09的驱动槽092啮合，因此螺母传动套09连同螺母03一同随外套05同向转动，螺母螺纹与夹爪螺纹传动，使夹爪沿机体中的斜孔前后移动，来夹紧或松开钻柄。正向转动外套05，使夹爪02前移并夹住钻柄。

此为夹紧第一阶段，传动路径为第一路径。通过适当地选择弹性件131的弹性力大小和β角(<90°)的大小，可以设定第一阶段的最大转动力矩N1。

若继续加力转动外套，当转动的力矩大于N1值时，驱动摆14会克服弹性件131的弹性压力和第一驱动键141与槽092侧壁的摩擦力，而绕驱动摆轴15摆动，使第一驱动键141从槽092中滑出，并受螺母传动套09内壁的支撑，迫使第二驱动键142与齿轮套12的第二轮齿部122啮合，进入夹紧第二阶段，所经过的传动路径为第二路径。

夹紧第二阶段是通过一行星齿轮机构的传动来放大转动力矩的，即外套05输入的力矩。通过槽051推动驱动摆支撑套13，驱动摆14a和14b转动，第二驱动键142与齿轮套12的驱动轮齿122啮合，同时，驱动摆14a和14b的第一驱动键141受螺母传动套09内壁的支撑并相对滑动。当驱动摆14a和14b随驱动摆支撑套13一起转动时，带动齿轮套12绕机体01转动。行星轮10与齿轮套12和齿环连接套08的内齿环部啮合。由于齿环连接套08与机体01是固定联接，因此小齿轮10同时带动螺母传动套(作为行星轮架)09和螺母03一同绕机体01转动。

由于从齿轮套12经过行星轮机构传动而使传递到螺母03的力矩放大了i倍(从螺母传动套09传递到齿轮套12的传动比i>1)，因此螺母03受到的力矩近似等于从外套输入的力矩的i倍，因此夹爪02对钻柄的夹紧力近似等于普通夹头夹紧力的i倍。

根据设计的夹紧力的大小，在螺母传动套09的内侧表面上沿驱动摆14的第一驱动键滑过的位置进一步设计有若干个定位凹槽093a-093e。沿圆周方向，从定位凹槽093a至093e对应的夹紧力依次增大。当第一驱动键141滑入相应的定位凹槽(这时第二驱动键142仍与第二轮齿部122啮合)时，钻柄受到与设计位置所具有的大致相应的夹紧力。同时，第一驱动键141位于相应的定位凹槽093a-093e中时，还可在振动冲击工况下，防止螺母反向转动而导致松脱工具柄。

当松开工具柄时，先反向施加于外套05较大的力，使第一驱动键141从定位凹槽中滑出，继续转动至第一驱动键141与驱动槽092对应位置。这时，在弹簧件131的弹性力偏压下，第二驱动键142与驱动轮齿122脱开啮合，第一驱动键141与槽092啮合，这时继续反向转动外套可以较快地松开工具柄。

第二实施例

参见图10，示出了根据本实用新型的第二实施例的夹头的主视剖视图。

在该第二实施例中，用螺母套19和传动套20组合在一起代替了第一实施例中的一体结构的螺母传动套09的功能。

图11和图12示出了螺母套19的结构，图13和图14示出了传动套20的结构。螺母套19的下端形成驱动槽191，传动套20的上端具有轴支撑臂095。槽支撑臂095插接在驱动槽191内。

螺母套19上部固定套装在所述螺母03上，下部设有驱动槽191，传动套20上设有上部和下部轴支撑部，用于安装支撑行星轮10的行星轮轴11。传动套20的上部轴支撑部为沿径向向外延伸的上部轴支撑臂095，上部轴支撑臂095与螺母套19上的驱动槽191插接，将螺母套19和传动套20连接在一起。

传动套20下部形成一裙部，裙部的顶壁096’作为下部轴支撑部与上部轴支撑臂095相对应。

在传动套20上与行星轮10对应的位置设有行星轮窗口097，行星轮轴15安装在传动套20的外侧，并使行星轮10部分穿过该窗口097而与齿轮套12的第一轮齿部121啮合。

另外，在该第二实施例中，用齿环套18和内齿环21装配在一起代替了第一实施例中齿环组合套的功能。

第二实施例中内齿环21与齿环套18的装配方式图示了两种。

一种方式如图15和图16所示，齿环连接套包括分开设置的齿环套18和内齿环21，齿环套18的上端固定安装在机体01上，下端设有联接键182。内齿环21的外周缘上设置有键212，键212之间形成凹槽。联接键182与键212相互接插接，从而与键212之间的凹槽相配合，通过这样的键槽联接，然后在接合处通过冲铆部181铆定，从而固定联接。

另一种方式如图17和18所示，齿环套18的下端形成内部止口183，内齿环21的外圆柱面形成细齿213，通过将带有细齿213的内齿环21压入齿环套18的止口183中，形成过盈联接。

第二实施例的夹头的操作过程与第一实施例相同，不再赘述。

第三实施例

前述第一和第二实施中，驱动摆均是在垂直于机体01的纵向中心轴线的平面内进行摆动。在根据本实用新型的第三实施例中，所述驱动摆331在平行于所述纵向中心轴线的垂直面内摆动。

图21是根据本实用新型第三实施例的夹头的主视剖视图。参见图21，所述夹头包括外套05、螺母套39、传动套30，齿轮套32、和驱动摆支撑套33。

参见图29，所示为外套05的俯视图。外套的下端连接前罩06，并具有多个槽051。

参见图26-28，示出了驱动摆支撑套33的结构。从图中可以看到，驱动摆支撑套33的下端具有多个承力键132，用于与外套05上的槽051配合，从而通过转动外套05来驱动驱动摆支撑套33。与前述第一和第二实施例不同的是，本实施例中驱动摆331是一体形成于所述驱动摆支撑套33上的弹性部。从图27中可以看出，所述驱动摆支撑套33上具有三个驱动摆331。

所述驱动摆331是在所述驱动摆支撑套33的上表面上沿圆周方向剪切形成。每个驱动摆331的自由端具有向上弯折形成的第一驱动键141和向下弯折形成的第二驱动键142。从图26中可以看出，每个第一驱动键141上具有一个侧面为倾斜面，该倾斜面用于与传动套30的驱动槽092接合。

在每个驱动摆331的沿径向内侧的连续部形成一个弹性支撑部338。弹性支撑部338的中部向下弯曲延伸形成支撑。该弹性支撑部(338)与齿轮套32的定位挡盘323(后面将有描述)的上表面接靠，用于使驱动摆支撑套33相对齿轮套32沿轴向向上移动而复位。

参见图24和25，示出了传动套30的结构。传动套30的下端具有驱动槽092。所述传动套30的上下两端分别具有凸缘095’、096’，其上分别具有轴孔098、099，用于装设有行星轮轴11。再参见图21，在行星轮轴11上安装有行星轮10，使其位于凸缘095、096之间。行星轮轴011向上延伸到螺母03的下表面附近，向下延伸到驱动摆支撑套33的上表面附近，从而限定所述行星轮轴011的轴向位置，以防止所述行星轮轴(011)沿轴向前后移动。

参见图24和25，传动套30上设有行星轮窗口097，位于图21中与行星轮10对应的位置。行星轮轴11安装在传动套30的外侧，并使行星轮10部分穿过窗口097而与齿轮套32的第一轮齿部121啮合。

传动套30的下表面上还设有一个或多个定位凹槽093a，093e，当驱动摆331在第二位置带动齿轮套32转动过程中，第一驱动键141可滑入所述定位凹槽093a，093e。

在传动套30上还设有止挡部304，位于定位凹槽093e与驱动槽092之间，优选地，位于定位凹槽093e的邻接处，用于防止驱动摆331的第一驱动键141在夹头夹紧过程中越过定位凹槽093e而进入所述驱动槽092。该止挡部304可以是一体形成于传动套30上的止挡结构，也可以安装在其上的定位销。

如图21所示，齿轮套32套设在机体01上，其上具有第一轮齿部121和第二轮齿部321。结合参见图23所示，齿轮套32的下端形成有定位挡盘323，用于沿轴向支撑所述驱动摆支撑套33。第二轮齿部321形成于所述定位挡盘323的外周缘。

第一轮齿部121位于与行星轮10沿径向相对应的位置并与之啮合，第二轮齿部321位于与驱动摆331的第二驱动键142沿轴向的下方，并与之啮合。第一轮齿部121的齿是通常的齿轮齿，工作时与行星轮之间是相对动态的传动关系。而第二轮齿部321的齿是作为接合点，相当于键的功能，工作时与第二驱动键142之间是相对静态的驱动关系。

螺母套39和传动套30彼此连接，相当于第一实施例中的螺母传动套。结合参见图22，所示为螺母套的俯视图。螺母套39上端固定连接在传动螺母03上，下端内侧形成槽口391。该槽口用于穿过行星轮轴32，从而与支撑安装该行星轮轴32的传动套30连接在一起。可选择地，螺母套39和传动套30也可以一体形成。

另外，在机体01上安装有弹簧挡圈16，所述弹簧挡圈16位于所述齿轮套32前面，中间设置有减摩组件35。该减摩组件可以是平面滚动轴承，也可以是其他由低摩擦系数材料制成的减摩结构，如无油润滑结构。

以下结合附图，描述该第三实施例的夹头的操作过程。

参见图21，转动外套05，外套05上的槽051与驱动摆支撑套33上的承力键132接合，推动驱动摆支撑套33转动。驱动摆支撑套33上的驱动摆331的第一驱动键141与传动套30的驱动槽092啮合，因此传动套30连同螺母03一同随外套05同向转动，螺母螺纹与夹爪螺纹传动，使夹爪沿机体中的斜孔前后移动，来夹紧或松开钻柄。正向转动外套05，使夹爪02前移并夹住钻柄。

此为夹紧第一阶段，传动路径为第一路径。通过适当地选择驱动摆331的弹性力大小和倾斜面β角(<90°)的大小，可以设定第一阶段的最大转动力矩N1。

若继续加力转动外套，当转动的力矩大于N1值时，驱动摆331的第一驱动键141的倾斜面与槽092的相应侧壁之间相对滑动，同时驱动摆331绕其在驱动摆支撑套33上的连接部在平行于中心轴线的垂直平面内摆动，使第一驱动键141从槽092中滑出，并与传动套30下表面接触。这时第二驱动键142随之向下运动，与位于其下方齿轮套32的第二轮齿部122啮合，进入夹紧第二阶段，所经过的传动路径为第二路径。

夹紧第二阶段是通过一行星齿轮机构的传动来放大转动力矩的。在该夹紧第二阶段，外套05输入的力矩，通过槽051推动驱动摆支撑套33，驱动摆331的第二驱动键142进行齿轮套32的第二轮齿部122上的槽322，带动齿轮套32绕机体01转动。由于行星轮10与齿轮套32的第一轮齿部121和齿环连接套18上的内齿环21同时啮合，所以行星轮10、行星轮轴11和传动套30一同绕机体01转动，并通过传动套30带动螺母03转动，进一步进行夹紧操作。

根据设计的夹紧力的大小，在传动套30的下表面上沿驱动摆331的第一驱动键141滑过的位置设置若干个定位凹槽093a-093e。沿圆周方向，从定位凹槽093a至093e对应的夹紧力依次增大。当第一驱动键141滑入相应的定位凹槽(这时第二驱动键142仍与齿轮套32的第二轮齿部321啮合)时，钻柄受到与设计位置所具有的大致相应的夹紧力。同时，第一驱动键121位于定位凹槽093a-093e中相应的一个中时，可以在振动冲击工况下，防止螺母反向转动而导致松脱工具柄。

当松开工具柄时，先反向施加于外套05较大的力，使第一驱动键141从定位凹槽中滑出，继续转动至第一驱动键141与驱动槽092对应位置。这时，在弹性支撑部338的弹性力作用下，驱动摆331向上摆动，第二驱动键142与第二轮齿部321脱开啮合，第一驱动键141进入槽092。这时继续反向转动外套可以较快地松开工具柄。

第四实施例

参见图30，示出了根据本实用新型的第四实施例的夹头的主视剖视图。并参见图33，示出了根据本实用新型第四实施例的夹头的立体分解图；

在该第四实施例中，用螺母套19、第一轮架61和第二轮架62组合在一起代替了第一实施例中的一体结构的螺母传动套09的功能。图33示出了螺母套19、第一轮架61和第二轮架62的结构，另外，第二轮架62的结构还于图34中示出。

螺母套19上部固定套装在传动螺母03上，下端形成驱动键193。

第一轮架61大致呈环状，其中具有多个围绕中心轴线均匀分布的轴孔098，外圆周上形成与螺母套19上的驱动键193相对应的键槽612，与键槽612对应的下部形成连接键617。通过将驱动键193插接在键槽612内，实现第一轮架61与螺母套19的固定连接。

第二轮架62大致呈环状，其上与连接键617对应的位置设置有连接槽627，上部具有多个围绕中心轴线均匀分布的轴孔099，下部设有驱动槽092及定位凹槽093，包括定位凹槽093a-093e。第一轮架61与第二轮架62通过连接键617与连接槽627实现固定连接。

另外，在该第四实施例中，还采用齿环套18和内齿环21装配在一起代替了第一实施例中齿环连接套08的功能。

齿环套18固定套装在机体01的承力台012上。内齿环21上端外周缘具有止口，下端内壁具有内齿环部。将内齿环21的止口部位压入齿环套18中，形成过盈联接。行星轮10安装在第一轮架61和第二轮架62上的行星轮轴11之上，与齿轮套12的第一轮齿部121啮合，同时与内齿环21的齿部相结啮合。

另外，参见图35，在该第四实施例中，还采用驱动摆支撑套63代替了第一实施例中驱动摆轴15、驱动摆14a、14b、弹性元件131的组合功能。

驱动摆支撑套63具有若干个驱动摆14a、14b。驱动摆具有向圆周外侧弯折的第一驱动键141以及位于圆周内侧的第二驱动键142。驱动摆14a、14b为驱动摆支撑套63上的弹性部，且仅在与第二驱动键142相对的一个端部与驱动摆支撑套63一体形成。驱动摆支撑套63上与第二驱动键142相对的部位上形成止挡键634。承力键132与外套05的槽051插接，将驱动摆支撑套63与外套05连接在一起。

另外，第一驱动键141沿夹紧旋转方向与第二轮架62的驱动槽092结合的侧面为倾斜面。该倾斜面与驱动摆的圆周切向呈β角(<90°)。相应地，驱动槽092上与第二驱动键142的斜侧面相啮合的侧面相应地形成为斜面，该斜面与第二轮架62的圆周切向呈β角(<90°)。

在装配位置，参见图31-32，驱动摆14a、14b的第一驱动键141与第二轮架62的驱动槽092啮合，此时驱动摆处于第一位置。由于第一驱动键141在远离第二驱动键142的斜侧面与驱动摆圆周切向呈β角(<90°)，从而当与驱动槽092啮合并驱动第二轮架62时，驱动槽092的与第一驱动键141接触的侧面对所述驱动摆14a，14b施加沿径向向内的分力，使得第一驱动键141与所述驱动槽092脱离，并使第二驱动键142与齿轮套12的第二轮齿部122啮合。这时，驱动摆处于第二位置。

在第二轮架62上还设有止挡部094，位于定位凹槽(093e)与驱动槽092之间的侧壁部，并沿径向向内突出，防止驱动摆14a、14b的第一驱动键141在夹头夹紧过程中越过定位凹槽093a、093e而进入驱动槽092。如果出现这种情况，由于驱动摆14a、14b自身的弹性作用，第二驱动键142会从齿轮套12的第二轮齿部122上脱开。

在该第四实施例中，还采用保持件27代替了第一实施例中弹簧挡圈17的功能。保持件27具有开口，其上下两端分别与钻体01和前罩06配合，将两者连接在一起。

下面结合附图，详细描述第四实施例的操作过程。

参见图30-35，沿图31中顺时针方向转动外套05，槽051推动驱动摆支撑套63转动，驱动摆支撑套63上的驱动摆14在自身弹力的作用下，其上的第一驱动键141与第二轮架62的驱动槽092啮合。由于第一轮架61、第二轮架62、螺母套19之间分别通过键槽固定连接，因此螺母套19连同螺母03一同随外套05同向转动，螺母螺纹与夹爪螺纹传动，使夹爪沿机体中的斜孔前后移动，来夹紧或松开钻柄。正向转动外套05，使夹爪02前移并夹住钻柄。

此为夹紧第一阶段，传动路径为第一路径。通过适当地设定驱动摆与驱动摆支撑套之间的结合位置和β角(<90°)的大小，可以设定第一阶段的最大转动力矩N1。

若继续加力转动外套，当转动的力矩大于N1值时，由于第二轮架62的侧壁作用在第一驱动键141的斜侧面上的反作用力具有沿径向向内的分力，驱动摆14克服自身的弹性力和第一驱动键141与槽092侧壁的摩擦力，而绕驱动摆支撑套63摆动，使第一驱动键141从槽092中滑出，并受第二轮架62的支撑，迫使第二驱动键142与齿轮套12的第二轮齿部122啮合，进入夹紧第二阶段，所经过的传动路径为第二路径。

夹紧第二阶段是通过一行星齿轮机构的传动来放大转动力矩的，即放大外套05输入的力矩。通过槽051推动驱动摆支撑套63，驱动摆14a和14b摆动使得第二驱动键142与齿轮套12的驱动轮齿122啮合，并带动齿轮套12旋转。由于第一轮架61、第二轮架62、螺母套19之间分别通过键槽连接，同时由于齿环套18与机体01是固定联接，因此行星齿轮10同时带动第一轮架61、第二轮架62、螺母套19连同螺母03一同随外套05一同绕机体01转动，使夹爪02前移并夹住钻柄。

由于从齿轮套12经过行星轮机构传动而使传递到螺母03的力矩放大了i倍(从螺母套19到齿轮套12的传动比i>1)，因此螺母03受到的力矩近似等于从外套输入的力矩的i倍，因此夹爪02对钻柄的夹紧力近似等于普通夹头夹紧力的i倍。

根据设计的夹紧力的大小，在第二轮架62的内侧表面上沿驱动摆14的第一驱动键滑过的位置进一步设计有若干个定位凹槽093a-093e。沿圆周方向，从定位凹槽093a至093e对应的夹紧力依次增大。当第一驱动键141滑入相应的定位凹槽(这时第二驱动键142仍与第二轮齿部122啮合)时，钻柄受到与设计位置所具有的大致相应的夹紧力。同时，第一驱动键141位于相应的定位凹槽093a-093e中时，还可在振动冲击工况下，防止螺母反向转动而导致松脱工具柄。

松开工具柄时的操作过程与第一实施例相同，不再赘述。

以上结合多个实施例对本实用新型进行了详细描述。在理解本实用新型的范围方面，术语“包括”一词及其派生词，是开放式术语，指明要有所述的特征、元件、组成部分、组、整体和/或步骤的出现，但并不排除其它未提及的特征、元件、组成部分、组、整体和/或步骤的出现。上述说明也适用于具有相近意思的词，例如术语“包含”、“具有”及其派生词。术语“连接”及其类似用语包括直接和/或间接连接，除非另有明确说明。根据本领域技术人员的一般理解，两个或多个固定连接的部件可以制成一体形成的整体部件，反之亦然，两个部件之间的相互配合结构，例如键、槽的位置可以互换，这种常规技术手段的变换均属于等同的技术方案。

尽管为了描述的目的，公开了本实用新型的优选实施例，本领域的技术人员将理解本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种两级夹紧钻夹头，装设于由动力源驱动的传动轴上，所述夹头包括：

机体(01)，具有纵向中心轴线，其后端连接至所述传动轴，以驱动所述机体绕所述中心轴线旋转，所述机体中具有多个等分的斜孔(011)；

多个夹爪(02)，设置在所述机体(01)的斜孔(011)内，所述夹爪(02)后端具有外螺纹，前端具有夹持部，所述夹爪(02)通过螺纹传动而沿所述斜孔(011)前后滑动，以夹紧或松开工具柄；

外套(05)，可旋转地套设在所述机体(01)的外部；以及

传动螺母(03)，套设在所述机体(01)上，并间接连接至所述外套(05)，通过旋转所述外套(05)可以驱动所述传动螺母(03)，并且其内表面具有与所述夹爪(02)的外螺纹相配合的内螺纹，以驱动所述夹爪(02)；

其特征在于，还包括：

驱动摆支撑套(13；33；63)，位于所述外套(05)和所述传动螺母(03)之间，连接到所述外套(05)，并套设在所述机体(01)上；

驱动摆(14a，14b；331)，设置在所述驱动摆支撑套上，并绕其与所述驱动摆动支撑套(13；33；63)的连接部在第一位置和第二位置之间摆动，其上具有第一驱动部(141)和第二驱动部(142)，当处在所述第一位置时，通过所述第一驱动部(141)，沿第一传动路径驱动所述传动螺母(03)，而当处在所述第二位置时，通过所述第二驱动部(142)，沿比所述第一传动路径提供更大夹紧力的第二传动路径驱动所述传动螺母(03)。

2.根据权利要求1所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述驱动摆(14a，14b)是一体形成于所述驱动摆支撑套(63)上的弹性部，所述驱动摆支撑套(63)上具有至少一个驱动摆(14a，14b)。

3.根据权利要求2所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述驱动摆(14a、14b)的一端与所述驱动摆支撑套(63)一体形成，而另一端作为自由端，并弯折形成所述第二驱动部(142)。

4.根据权利要求2所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述第一或第二驱动部分别为第一或第二驱动键(141，142)，所述驱动摆(14a，14b)在垂直于所述纵向中心轴线的水平面内摆动。

5.根据权利要求4所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，在所述外套(05)下部形成槽(051)，所述驱动摆支撑套(63)下部具有与所述槽(051)插接的承力键(132)。

6.根据权利要求1所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，在所述第二传动路径中，还包括放大所述外套(051)向螺母(03)传递力矩的力矩放大机构。

7.根据权利要求6所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述力矩放大机构为行星传动机构。

8.根据权利要求7所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述行星传动机构包括：

内齿环部，相对机体固定设置；

外齿环部，可相对转动地套装在所述机体上；以及

至少一个行星轮(10)，设置在所述内齿环部与所述外齿

环部之间，同时与所述内齿环部和所述外齿环部上的齿啮合。

9.根据权利要求8所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述内

齿环部包括：

齿环套(18)，其上端不可旋转地连接于所述机体(01)上；

内齿环(21)，上端不可旋转地连接于所述齿环套(18)下端。

10.根据权利要求8所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述外齿环部为一齿轮套(12)，其上部外周缘与所述内齿环部相对，具有与所述行星轮(10)啮合的第一轮齿部(121)，下部外周缘与所述驱动摆支撑套(63)相对，具有与所述第二驱动部啮合的第二轮齿部(122)。

11.根据权利要求8所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述行星轮(10)通过行星轮轴(11)安装在一分体轮架上。

12.根据权利要求11所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述分体轮架包括：

第一轮架(61)，与不可旋转地连接于所述螺母上的螺母套(19)固定连接；以及

第二轮架(62)，其上部与所述第一轮架(61)固定连接，下部设有驱动槽(092)，所述驱动槽(092)可与所述第一驱动键(141)啮合。

13.根据权利要求12所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述第一轮架(61)外圆周面上均布有多个连接键(617)，第二轮架(62)上具有与所述连接键(617)相配合的连接槽(627)。

14.根据权利要求13所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述第一轮架(61)在所述连接键(617)的外周面上开设键槽(612)，螺母套(19)下端具有与键槽(612)相插接的驱动键(193)。

15.根据权利要求12所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述第二轮架(62)的内表面上设有一个或多个定位凹槽(093a，093e)。

16.根据权利要求15所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述第二轮架(62)具有止挡部(094)，该止挡部(094)位于所述定位凹槽(093e)与所述驱动槽(092)之间的第二轮架的内壁上。

17.根据权利要求16所述的两级夹紧钻夹头，其特征在于，所述驱动摆支撑套(63)在与所述驱动摆(14a，14b)的第二驱动部(142)相对的部位具有向外弯折形成的止挡键(634)。

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