патрон для зажима инструмента с возможностью его освобождения

Формула изобретения

1. Патрон, предназначенный для зажимания инструмента с возможностью его отпускания, который включает в себя основной корпус; множество продольных кулачков для зажимания инструмента, установленных с возможностью перемещения относительно указанного основного корпуса, причем каждый из указанных кулачков перемещается относительно указанного основного корпуса параллельно продольной оси кулачка, при этом продольные оси указанных кулачков наклонены в дистальном направлении вдоль указанного корпуса; гайку, которая установлена с возможностью вращения относительно указанного корпуса, причем указанная гайка установлена также с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно указанного корпуса параллельно указанному дистальному направлению, при этом указанная гайка может также навинчиваться на резьбу каждого из кулачков, что побуждает указанные кулачки перемещаться параллельно их продольным осям, когда указанная гайка вращается относительно указанного корпуса или когда указанная гайка движется по оси относительно указанного корпуса, параллельно указанному дистальному направлению; гильзу, которая установлена с возможностью вращения на указанном корпусе; механизм ограничения вращающего момента, оперативно включенный между указанной гильзой и указанной гайкой и побуждающий указанную гайку вращаться относительно указанного корпуса совместно с указанной гильзой в направлении зажимания кулачков, до тех пор, пока указанные кулачки не начнут захватывать указанный инструмент, причем к гильзе должен быть приложен вращающий момент, превышающий заданный пороговый вращающий момент, чтобы продолжить вращение указанной гайки в направлении зажимания кулачков, после чего указанный механизм ограничения вращающего момента освобождается так, что указанная гильза может продолжать вращаться в указанном направлении зажимания кулачков с по меньшей мере существенно сниженной передачей вращающего момента от указанной гильзы к указанной гайке без дальнейшего вращения указанной гайки в указанном направлении зажимания кулачков, причем указанный заданный порог имеет величину, превышающую минимально требующуюся для соединения указанной гильзы и указанной гайки ранее захвата кулачками указанного инструмента, и величину, существенно меньшую той, которая требуется для окончательного рабочего зажимания указанного инструмента, множество элементов качения кулачкового копира, расположенных между главным образом обращенной проксимально первой поверхностью указанной гайки и главным образом обращенной дистально второй поверхностью, причем указанные элементы кулачкового копира зажимаются по оси между указанными первой и второй поверхностями только после начала захватывания указанными кулачками указанного инструмента и после того, как указанная гайка перемещается относительно указанного корпуса в проксимальном направлении в ответ на усилие зажимания инструмента, приложенное к указанному инструменту за счет указанных кулачков причем каждый из указанных элементов кулачкового копира имеет воз

можность качения от исходного положения относительно указанных первой и второй поверхностей, вдоль дугообразного сегмента каждой из указанных первой и второй поверхностей, когда указанные элементы кулачкового копира зажаты между указанными первой и второй поверхностями, после освобождения указанного механизма ограничения вращающего момента и при продолжении вращения указанной гильзы в указанном направлении зажимания кулачков, причем по меньшей мере один из указанных сегментов, вдоль которого катится каждый из указанных элементов кулачкового копира, наклонен к другому из сегментов, вдоль которого катится каждый из указанных элементов кулачкового копира, в направлении, в котором катится элемент кулачкового копира, так что указанные элементы кулачкового копира побуждают указанную гайку двигаться в указанном дистальном направлении относительно указанного корпуса, в результате чего происходит дальнейшее зажимание кулачками указанного инструмента, и средство упругого воздействия на каждый из указанных элементов кулачкового копира, для автоматического их возврата в исходное положение по отношению по меньшей мере к одной из указанных первой и второй поверхностей, когда указанные элементы кулачкового копира не зажаты между указанными первой и второй поверхностями, причем указанная вторая поверхность расположена на элементе указанного патрона, который обладает возможностью вращения относительно указанного корпуса, при этом патрон дополнительно включает в себя: подшипник качения, установленный между обращенной проксимально третьей поверхностью указанного элемента и обращенной дистально четвертой поверхностью, которая является главным образом фиксированной относительно указанного корпуса, причем указанный подшипник качения облегчает вращение указанного элемента относительно указанного корпуса, отличающийся тем, что указанная главным образом обращенная дистально вторая поверхность соединена фиксированно с возможностью вращения с указанной гильзой и вращается совместно с указанной гильзой относительно указанного корпуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный подшипник качения содержит множество элементов качения, установленных в кольцевой решетке, главным образом концентрической с осью патрона, относительно которой концентрически вращается указанная гайка.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанные элементы качения представляют собой шарики.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанные элементы качения представляют собой цилиндрические ролики, каждый из которых имеет продольную ось, которая выступает главным образом радиально наружу из указанной оси патрона.

5. Патрон, предназначенный для зажимания инструмента с возможностью его отпускания, который включает в себя корпусную конструкцию, имеющую продольную ось; множество продольных кулачков для зажимания инструмента, установленных относительно указанной корпусной конструкции таким образом, что продольные оси указанных кулачков наклонены к продольной оси указанной корпусной конструкции в дистальном направлении вдоль продольной оси указанной корпусной конструкции, причем каждый из указанных кулачков имеет возможность перемещения относительно указанной корпусной конструкции главным образом параллельно продольной оси указанного кулачка; механизм обеспечения возвратно-поступательного движения кулачков, установленный на указанной корпусной конструкции, причем по меньшей мере одна из частей указанного механизма обеспечения возвратно-поступательного движения имеет возможность вращения относительно указанной корпусной конструкции, а именно относительно продольной оси указанной корпусной конструкции, для перемещения указанных кулачков относительно указанной корпусной конструкции главным образом параллельно соответствующим продольным осям указанных кулачков, и множество главным образом цилиндрических элементов подшипника качения, расположенных между главным образом обращенной дистально поверхностью указанной корпусной конструкции и обращенной главным образом проксимально поверхностью вращающейся части указанного механизма обеспечения возвратно-поступательного движения кулачков, причем указанные элементы подшипника качения облегчают вращение указанной вращающейся части указанного механизма обеспечения возвратно-поступательного движения относительно указанной корпусной конструкции, отличающийся тем, что вращающаяся часть указанного механизма обеспечения возвратно-поступательного движения кулачков включает в себя резьбовой участок гайки, который может навинчиваться на резьбу указанных кулачков, так что вращение указанного участка гайки относительно указанной корпусной конструкции побуждает указанные кулачки перемещаться относительно указанной корпусной конструкции главным образом параллельно соответствующим продольным осям указанных кулачков и участок поступательного перемещения гайки, который обеспечивает возвратно-поступательное перемещение указанной гайки главным образом параллельно продольной оси указанной корпусной конструкции, в результате чего указанные кулачки дополнительно перемещаются относительно указанной корпусной конструкции главным образом параллельно соответствующим продольным осям указанных кулачков.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что указанный участок возвратно-поступательного перемещения гайки имеет возможность избирательного вращения относительно указанного резьбового участка гайки, причем указанный участок возвратно-поступательного перемещения гайки осуществляет возвратно-поступательное перемещение указанного резьбового участка гайки в ходе вращения указанного участка возвратно-поступательного перемещения гайки относительно указанного резьбового участка гайки.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что указанная обращенная проксимально поверхность расположена на указанном участке возвратно-поступательного перемещения гайки.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение имеет отношение к конструкции патронов для зажима, с возможностью освобождения, инструментов (например, сверл). Более конкретно, настоящее изобретение касается таких патронов, которые позволяют легко и просто надежно зажимать инструмент без необходимости использования ключа для зажима инструмента в патроне.

Хорошо известны патроны с ключами для передачи окончательного момента зажима на патрон для надежного закрепления инструмента. Несмотря на то, что такие патроны широко применяются, они не лишены некоторых недостатков. Например, ключ следует извлечь из патрона ранее начала его вращения с высокой скоростью (например, при проведении операции сверления). Если же этого не сделать, то ключ может разбалансировать патрон, который вращается на высокой скорости, или может привести к небезопасному выбросу ключа в радиальном направлении. Несмотря на то, что ключ необходимо часто вставлять в патрон и вынимать из него, его приходится хранить вместе с патроном, иначе он может потеряться.

По причине этих недостатков патронов с ключами, в последние годы появился растущий интерес к патронам, которые могут управляться вручную без необходимости в наличии ключа (см. например, патент США N 5125673 на имя Хаффа и др. и патент США N 5215317 на имя Джордана и др.). Некоторые из таких патронов без применения ключа зарекомендовали себя весьма удовлетворительно, однако тем не менее все еще существует необходимость в их усовершенствовании.

Приемлемый для практического использования патрон должен обладать возможностью надежного удержания инструмента. Для достижения этой цели служат кулачки (губки) патрона с относительно мелкой резьбой, так как мелкая резьба обеспечивает дополнительные механические преимущества. Однако при использовании мелкой резьбы патрон функционирует относительно медленно, что делает его использование затруднительным или даже невозможным при некоторых применениях. Кроме того, патрон должен быть возможно более простым и легким в управлении (эксплуатации). Например, предпочтительной для оператора является возможность использования единственного движения простого типа для затягивания или отпускания патрона. Кроме того, патрон должен надежно и автоматически возвращаться в исходное положение после каждого случая его использования, так, чтобы от оператора не потребовалась дополнительная операция установки в исходное положение.

С учетом изложенного, задачей настоящего изобретения является создание улучшенного патрона.

Другой задачей настоящего изобретения является создание управляемого вручную бесключевого патрона, который не требует применения специальной мелкой резьбы для надежного удержания инструмента, причем в таком патроне зажим должен осуществляться более надежно, чем в известных бесключевых патронах с мелкой резьбой.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание управляемого вручную бесключевого патрона, управление которым требует от оператора осуществления единственного движения простого типа для затягивания или отпускания патрона, причем патрон с высокой степенью надежности автоматически возвращается в исходное положение после каждого случая его использования.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения достигаются в соответствии с принципами настоящего изобретения за счет создания патрона с механизмом ограничения крутящего момента между первым элементом патрона (которым обычно является гильза), который приводится во вращение вручную для зажима инструмента в патроне и вторым элементом патрона (которым обычно является гайка), который приводится во вращение от гильзы для перемещения губок (кулачков) патрона для осуществления захвата инструмента. После того, как губки зажали инструмент в заданной степени, сопротивление дальнейшему зажиманию вызывает освобождение механизма ограничения крутящего момента. Это позволяет гильзе вращаться относительно гайки. Описанное выше первоначальное зажимание губок на инструменте также зажимает множество катящихся кулачковых следящих элементов (например, шарикоподшипников) между направленной проксимально поверхностью гайки и направленной дистально поверхностью гайки, которые начинают вращаться вместе с гильзой. В ходе вращения гильзы относительно гайки кулачковые следящие элементы катятся по сегментам поверхностей, между которыми эти кулачковые следящие элементы зажаты. Эти сегменты, по меньшей мере на одной из поверхностей, наклонены к другой поверхности в направлении качения кулачковых следящих элементов, так что кулачковые следящие элементы побуждают гайку перемещаться по оси вперед относительно корпуса патрона, когда кулачковые следящие элементы катятся. Это движение гайки вперед побуждает губки патрона двигаться дальше вперед, в результате чего обеспечивается окончательное зажимание инструмента в патроне. Вращение гильзы относительно гайки, особенно в ходе работы указанных кулачковых элементов, преимущественно облегчается качением элементов подшипника между корпусом патрона и элементами, которые вращаются относительно гайки в ходе работы кулачковых следящих элементов. Эти катящиеся элементы подшипника могут быть шарикоподшипниками, однако в соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения они являются главным образом цилиндрическими роликовыми подшипниками.

Когда патрон вновь ослабляется, кулачковые следящие элементы больше не зажимаются между поверхностями, между которыми они катились, как это было описано выше. Поэтому для автоматической установки кулачковых следящих элементов в их исходное положение относительно наклонных поверхностных сегментов, по которым они катились, эффективным является использование небольшой пружины.

На фиг. 1 показан вид спереди с частичным вырывом примера патрона, изготовленного в соответствии с принципами настоящего изобретения; на фиг. 2 - вид с частичным вырывом по линии 2-2 фиг. 1; на фиг. 3 - вид спереди одной из частей патрона фиг. 1 по стрелкам 3 фиг. 1; на фиг. 4 - вид с частичным вырывом по линии 4-4 фиг. 1; на фиг. 5 - вид, аналогичный фиг. 1, другого примера осуществления настоящего изобретения; на фиг. 6 - вид спереди некоторых частей патрона фиг. 5; на фиг. 7 приведено сечение по линии 7-7 фиг. 6; на фиг. 8 - сечение по линии 8-8 фиг. 7.

Как показано на фиг. 1, патрон 10, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, имеет основной корпус 20 с центральной продольной проточкой 22 и тремя дополнительными проточками 24, которые смещены друг от друга на одинаковое расстояние вокруг центральной продольной оси 12 патрона. (На фиг. 1 можно видеть только одну из проточек 24). Проксимальный (самый правый) конец проточки 22 приспособлен для ввода в него привода (например, конца вала ручной или электрической дрели). Проточки 24 наклонены друг относительно друга в дистальном направлении (в направлении налево) и сообщаются с дистальным участком проточки 22.

Продольные кулачки (губки) 30 расположены в каждой из проточек 24. Каждый из кулачков 30 может совершать возвратно-поступательное движение вдоль его продольной оси 32. Кулачки 30 приводятся в возвратно-поступательное движение при помощи гайки 40, которая установлена в корпусе 20 с возможностью вращения концентрично оси 12 и по резьбе соединена с каждым из кулачков 30. Поэтому вращение гайки 40 относительно корпуса 20 вызывает синхронное перемещение всех кулачков 30 в направлении приближения к оси 12 или удаления от нее, в зависимости от направления вращения гайки. Вращение гайки 40 производится при помощи вращения кольцевой фронтальной гильзы 50, которая (аналогично гайке 40) установлена на корпусе 20 с возможностью вращения концентрично с осью 12. Крутящий момент передается от гильзы 50 на гайку 40 в основном при помощи кольца 60, которое расположено между элементами 40 и 50 концентрично с осью 12. Конструкция и работа кольца 60 далее описаны более подробно.

Позади гайки 40 (в проксимальном направлении) находится множество опорных шариков 70, которые смещены по углу равномерно друг относительно друга концентрично с осью 12, за счет размещения в аналогично смещенных отверстиях сепараторного кольца 72 (также фиг. 4). В частном виде осуществления настоящего изобретения, показанном на чертежах, имеются четыре шарика 70, которые равномерно смещены друг от друга вокруг оси 12. Позади опорных шариков 70 (вновь в проксимальном направлении) имеется кольцевая кулачковая шайба 80, концентричная с осью 12. Кулачковая шайба 80, которая также детально описывается далее, побуждается вращаться совместно с гильзой 50 все время, когда ушки (выступы) 52 гильзы 50 выступают радиально в сторону сопряженных выемок 82 (фиг. 3) кулачковой шайбы 80.

Позади кулачковой шайбы 80 (в проксимальном направлении) находится другая шариковая опорная конструкция, которая включает в себя множество опорных шариков 90, которые равномерно смещены друг от друга по углу концентрично с осью 12 за счет размещения в сепараторном кольце 92. (Сепараторное кольцо 92 не является обязательным и по желанию может быть исключено). В проксимальном направлении шарики 90 упираются в кольцевую беговую дорожку 100 корпуса 20. Задняя гильза 110 закреплена в тыльной части корпуса 20. Носовая деталь 120 напрессована на дистальный конец корпуса 20 и осуществляет удержание в корпусе таких элементов как 40, 50 и 60. Однако имеется ограниченная возможность перемещения гайки 40 параллельно оси 12.

Конструкция кольца 60 и объединенных с ним деталей более подробно показана на фиг. 2. Кольцо 60 имеет два диаметрально противоположных, идущих в радиальном и осевом направлениях ушка 62, каждое из которых заходит радиально в сопряженные идущие в радиальном направлении каналы (выемки) 42 в гайке 40. Поэтому гайка 40 и кольцо 60 вынуждены все время вращаться совместно. Кольцо 60 также имеет два диаметрально противоположных, идущих в радиальном и осевом направлениях ушка 64, которые выступают радиально наружу от его внешней поверхности. Каждое ушко 64 имеет главным образом радиальную (идущую по радиусу) сторону 64b и противоположную ей наклонную сторону 64a. Радиально во внутрь от каждого из ушек 64 кольцо 60 имеет идущее по окружности в осевом направлении окно 66, которое позволяет смежному ушку 64 перемещаться радиально внутрь при некоторых условиях, которые указаны далее.

Ушки 64 на кольце 60 переплетаются с идущими радиально и аксиально ушками 54 на гильзе 50. Ушки 54 диаметрально противоположны друг другу и идут в направлении радиально внутрь от гильзы. Аналогично ушкам 64, каждое из ушек 54 имеет главным образом радиальную (идущую по радиусу) сторону 54b и противоположную ей наклонную сторону 64a. Когда гильза 50 вращается в направлении, показанном стрелкой 56 на фиг. 2 (которое является направлением вращения гильзы, которое требуется для зажимания губок 30 на инструменте), то гильза может вращаться относительно гайки 40 до тех пор, пока наклонные поверхности 54a ушек 54 не начнут контактировать с наклонными поверхностями 64a ушек 64. После этого продолжающееся вращение гильзы 50 в направлении 56 вызывает приведение во вращение в направлении 56 кольца 60 и поэтому гайки 40. Это приводит к перемещению губок 30 в дистальном направлении, пока инструмент не будет захвачен губками.

Когда губки 30 входят в контакт с инструментом, то постепенно становится все более трудно продолжать вращение гайки 40 в направлении 56, так как усилие захватывания, создаваемое губками, возрастает. Следует также иметь в виду, что другим следствием воздействия усилия захватывания губок 30 на инструмент является сила реакции, которая заставляет гайку 40 перемещаться в проксимальном направлении и прикладывать усилие сжатия к шарикам 70, кулачковой шайбе 80 и шарикам 90. Когда момент вращения, который должен быть приложен к гильзе 50 для продолжения вращения гайки 40 в направлении 56, достигает заданного порогового значения, то кольцо 60 изгибается во внутрь вблизи от ушек 64 и окон 66, что позволяет ушкам 54 огибать (проходить) ушки 64, с которыми они раньше были в контакте. Описанная конструкция действует как механизм ограничения крутящего момента стопорного типа. Когда стопор этого механизма ограничения крутящего момента освобождается, то гильза 50 может продолжать вращение в направлении 56 без дальнейшего вращения кольца 60 и гайки 40. Однако кулачковая шайба 80 продолжает вращаться в направлении 56. И так как шарики 70 зажаты между гайкой 40 и кулачковой шайбой 80, то эти шарики 70 начинают катиться по взаимно-противоположным сторонам не вращающейся гайки 40 и вращающейся кулачковой шайбы 80. При указанном качении шариков 70 они тянут с собой кулачковую шайбу 80. В особенности следует обратить внимание на то, что на этой фазе работы сепараторное кольцо 72 вращается вокруг оси 12 в направлении 56 на половине той скорости, при которой вращается гильза 50 и кулачковая шайба 80. Пружины 130, которые лучше можно видеть на фиг. 4, которые идут между гильзой 50 и сепараторным кольцом 72, растягиваются (то есть подвергаются увеличивающемуся натяжению) за счет этого вращения гильзы 50 относительно сепараторного кольца 72.

Как показано на фиг. 3, поверхность кулачковой шайбы 80, вдоль которой катятся шарики 70, как это описано выше, имеет четыре дуговидных канала 84, которые смещены друг относительно друга вокруг кулачковой шайбы 80. Каждый из шариков 70 катится в соответствующем одном из каналов 84. Указанные каналы имеют поперечное сечение, которое вогнутое и соответствует выпуклой поверхности шариков 70. Каждый из каналов 84 постепенно становится глубже в направлении, противоположном направлению 56. Таким образом, когда кулачковая шайба 80 вращается относительно гайки 40 в направлении 56, каждый из шариков 70 катится из более глубокого конца 84a соответствующего канала в направлении к более мелкому концу 84b этого канала. В результате кулачковая шайба 80 заставляет перемещаться шарики 70 в дистальном направлении. Шарики 70 в свою очередь заставляют гайку 40 и губки 30 также перемещаться в дистальном направлении, в результате чего в существенной степени увеличивается зажимание в губках 30 установленного в патроне инструмента. Крайний мелкий конец 84a каждого канала 84 может быть слегка глубже, чем непосредственно смежный с ним участок канала, так что соответствующий шарик имеет тенденцию оставаться на мелком конце канала до тех пор, пока патрон не ослабляют преднамеренным поворотом гильзы 50 в противоположном направлении относительно направления 56, как это описано далее.

Из предыдущего описания видно, что дно каждого канала 84 представляет собой наклонную плоскость или кулачковую поверхность, которая вместе с соответствующим шариком образует катящийся следящий механизм для передачи его осевого перемещения, как устройство слежения, на гайку 40 и, в результате, на губки 30. Наклон каждого канала является очень постепенным, поэтому только что описанные значительные механические преимущества обеспечиваются при вращении гильзы 50 относительно гайки 40 при работе кулачковой шайбы 80. Следует отметить, что каждый канал 84 простирается на угол около 70^o. Поэтому гильза должна повернуться в направлении 56 на угол около 140^o, чтобы шарики 70 могли перекатиться из более глубоких концов 84a каналов 84 в более мелкие концы 84b каналов. Так как ушки 54 на гильзе 50 и ушки 64 на кольце 60 смещены друг от друга на 180^o, то после того, как ушки 54 и 64 обходят друг друга для начала качения шариков 70, то шарики достигают мелких концов 84b каналов 84 ранее повторного входа в контакт ушек 54 с ушками 64.

Когда необходимо ослабить патрон и извлечь инструмент, который удерживается губками 30, гильзу 50 вращают в направлении, противоположном направлению 56. Это побуждает шарики 70 перекатываться назад из мелких концов 84b каналов 84 в более глубокие концы 84a этих каналов, в результате чего снимается некоторая часть давления губок 30 на инструмент. Когда шарики 70 приближаются к глубоким концам каналов 84, радиальные стороны 54b ушек 54 входят в контакт с радиальными сторонами 64b ушек 64. В результате такого контакта продолжение вращения гильзы 50 в направлении, противоположном направлению 56, заставляет кольцо 60 и гайку 40 вращаться в направлении, противоположном направлению 56. Это приводит к втягиванию губок 30 и освобождает инструмент из патрона. Когда давление губок на инструмент значительно снижается, то элементы 70, 80 и 90 больше не зажаты между гайкой 40 и беговой дорожкой 100. Это позволяет пружине 130 (которая создает напряжение в направлении по окружности между гильзой 50 и сепаратором 72) автоматически поворачивать сепаратор 72 (если это необходимо) относительно элементов 50 и 80, при этом шарики 70 возвращаются в более глубокие концы 84a каналов 84. В результате патрон после каждого его использования полностью и надежно приводится в исходное положение, так что он всегда готов к его следующему использованию. Так как пружины 130 необходимы только для поворота сепараторного кольца 72, когда воздействие усилия сжатия на шарики 70 в основном отсутствует, то развиваемое пружинами 130 усилие может быть относительно небольшим, так что даже в случае их полного растяжения они незначительно ослабляют зажимание патрона, побуждая шарики 70 катиться из мелких концов 84b каналов 84 в глубокие концы этих каналов.

Когда после этого вновь желают зажать инструмент в патроне, гильзу 50 вновь поворачивают в направлении 56. Первоначально может потребоваться поворот почти на 180^o, чтобы вызвать повторное зацепление наклонных поверхностей 54a ушек 54 с наклонными поверхностями 64a ушек 64. (Шарики 70 не катятся во время этого относительного вращения между гильзой 50 и гайкой 40, так как при этом шарики 70 не зажаты между гайкой и шайбой 80). После этого продолжение вращения гильзы 50 в направлении 56 приводит к вращению кольца 60 и гайки 40 в этом же направлении, в результате чего губки 30 перемещаются в дистальном направлении в сторону инструмента, который должен быть зажат. После этого работа патрона происходит в соответствии с ранее описанным.

Среди преимуществ патрона 10 следует указать на то, что гильза 50 главным образом отсоединена от гайки 40 при зажимании инструмента в патроне. За счет этого инерция гайки 40 уменьшена. Это усиливает способность патрона оставаться зажатым, сопротивляясь воздействию вибраций и ускорений в продольном направлении и в направлении по окружности.

Несмотря на то, что различные элементы патрона 10 могут быть изготовлены из любых подходящих материалов, особенно подходящими материалами для изготовления гильзы 50 и кольца 60 являются соответственно нейлон и ацетал.

Следует иметь в виду, что все ранее указанное является только иллюстрацией принципов осуществления настоящего изобретения, причем совершенно ясно, что специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения. Например, число таких элементов, как ушки 54, ушки 64, шарики 70 и каналы 84 при желании может быть изменено. Если инструмент установлен в патрон, который имеет фиксатор, то гильза 50 может идти дальше в заднем направлении и отдельная задняя гильза 110 может быть устранена. В качестве другого примера возможной модификации можно указать, что каналы 84 могут быть перемещены с дистальной поверхности шайбы 80 на противоположную проксимально-направленную поверхность гайки 40, или же такие наклонные каналы могут быть предусмотрены на обеих этих поверхностях. Вместо шариков 70 могут быть использованы идущие в радиальном направлении опорные ролики, при соответствующей модификации формы каналов 84, в которые должны теперь входить не шарики, а такие ролики. Вместо того, чтобы иметь ушки 64, которые отклоняются во внутрь, чтобы пропустить ушки 54, ушки 54 могут отклоняться наружу для осуществления такого прохода (огибания). Вместо того, чтобы иметь стопорные поверхности 54b и 64b, которые расположены с возможностью зацепления друг с другом ранее поворота гильзы 50 в обратном направлении в положение, в котором объединенные наклонные поверхности 54a и 64a стоят напротив друг друга, ушки 54 и 64 могут иметь такую форму, что они легко огибают друг друга, когда гильза 50 вращается в направлении отпускания инструмента, причем другие стопорные поверхности (аналогичные поверхностям 54b и 64b, но по меньшей мере с другими угловыми положениями и, возможно, также с другими осевыми положениями) могут зацепляться друг с другом для предотвращения дальнейшего вращения гильзы 50 в направлении, противоположном направлению 56, без аналогичного вращения кольца 60 и гайки 40 для отпускания патрона. По желанию эти альтернативные стопорные поверхности могут быть расположены на других элементах, а не на элементах 50 и 60. В качестве еще одного примера возможной модификации можно указать, что операция ограничения крутящего момента, которая обеспечивалась между гильзой 50 и кольцом 60, может обеспечиваться между кольцом 60 и гайкой 40. Вместо показанного на чертежах механизма ограничения момента с возможностью расцепления стопорного типа может быть использован механизм ограничения момента фрикционного типа. Такой механизм ограничения момента фрикционного типа обладает преимуществами в связи с тем, что статическое трение между двумя поверхностями больше трения скольжения между этими поверхностями при аналогичных иных условиях. При этом статическое трение между элементами 50 и 60 может быть использовано для передачи момента от гильзы 50 к кольцу 60, до тех пор, пока не будет достигнут пороговый момент, когда уменьшенное трение скольжения позволит гильзе 50 поворачиваться относительно кольца 60.

Следует иметь в виду, что механизм ограничения крутящего момента, используемый в соответствии с настоящим изобретением, является преимущественно "пассивным", в том смысле, что он не накапливает энергию в каком-либо существенном объеме. Это является справедливым как для описанного механизма ограничения крутящего момента с возможностью расцепления стопорного типа, так и для только что описанного альтернативного механизма ограничения крутящего момента фрикционного типа. Эти пассивные механизмы ограничения крутящего момента передают приложенный к ним момент, но не так, например, как пружина, потому что они не позволяют накопить существенную энергию, которая могла бы вызвать отпускание ранее зажатого патрона, после того, как инструмент уже был использован.

Альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 5-8. Конструкция и работа патрона 10", показанного на фиг. 5-8, аналогичны патрону 10. Поэтому на фиг. 5-8 для обозначения узлов, аналогичных фиг. 1-4, использованы одинаковые позиционные обозначения. Нет необходимости вновь описывать эти узлы или их работу со ссылкой на фиг. 5-8, так как полное описание уже имеется со ссылкой на фиг. 1-4.

Основное отличие патрона 10, показанного на фиг. 1-4, от патрона 10", показанного на фиг. 5-8, заключается в том, что между шайбой 80 и беговой дорожкой 100 стоят главным образом цилиндрические ролики 90", а не шарики 90. Роликовый подшипник 90" (который иногда именуют игольчатым подшипником) имеет ряд преимуществ по сравнению с шарикоподшипником в контексте настоящего изобретения. Например, так как опорный ролик имеет гораздо большую зону опорной поверхности по сравнению с шариком такого же диаметра, то диаметр роликов 90" может быть выбран намного меньше диаметра шариков 90, при сохранении или даже увеличении несущей способности. Возможность использования роликов 90" меньшего диаметра позволяет уменьшить осевую длину патрона. Это имеет особую важность в том случае, когда имеется тенденция увеличения осевой длины патрона за счет расположения по оси компонентов, связанных с механизмом ограничения момента, кулачка и кулачкового следящего механизма, и т.п.

На фиг. 6 показано, что множество несущих роликов 90" расположено с равномерным смещением по углу главным образом концентрично относительно центральной оси 12 патрона. Продольная ось каждого несущего ролика 90" идет радиально наружу от оси 12. Ролики 90" расположены с возможностью вращения в окнах 94" углового сепаратора 92" (фиг 6-8). Ролики 90" могут быть изготовлены из стали, в то время как сепаратор 92" может быть изготовлен из нейлона. Каждая из сторон каждого окна 94", которая параллельна продольной оси ролика 90", который установлен в этом окне, имеет два выступающие во внутрь прилива 96", которые необходимы для удержания ролика в окне. Все приливы 96" в окне параллельны продольной оси ролика, установленного в этом окне. Два прилива 96" на одной и той же стороне одного окна имеют боковое смещение друг относительно друга, причем каждый из этих двух приливов расположен рядом с соответствующей одной из двух главным образом плоских сторон сепаратора 92".

Другое отличие между патронами 10 и 10" состоит в том, что патрон 10" на своем носике 120 имеет съемную конструкцию 200. Конструкция 200 содержит внешнее пластиковое кольцо 210, которое соосно оси 12, и внутреннее резиновое кольцо 220, которое выполнено совместно и концентрично с кольцом 210. Кольцо 210 входит с возможностью расцепеления в носовую деталь 120 патрона, которую обычно изготавливают из металла. Кольцо 220 имеет центральное окно 222, через которое хвостовик инструмента, такого как сверло, может быть введен в патрон. Если хвостовик инструмента имеет диаметр больше диаметра отверстия 222, то резиновое кольцо 220 деформируется и позволяет ввести этот хвостовик. Если предположить, что диаметр хвостовика инструмента равен диаметру отверстия 222, то кольцо 220 будет удерживать и центрировать инструмент в патроне ранее зажимания этого инструмента между губок патрона, и после того, как губки патрона отпущены. Также при использовании достаточно большого диаметра, кольцо 220 предотвращает вход стружки в патрон вокруг хвостовика инструмента. Если конструкция 200 изношена или повреждена, то ее легко извлечь из носовой детали 120 и заменить на новую аналогичную конструкцию 200.

Следует иметь в виду, что показанные на фиг. 5-8 варианты служат только примером осуществления принципа настоящего изобретения. Модификации, которые были упомянуты ранее по поводу фиг. 1-4, также применимы и к вариантам, показанным на фиг. 5-8.