CN102202831A - 钻轴装置 - Google Patents

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Abstract

一种钻轴装置(11)，包括壳体(12)；能够进行转动和纵向位移的钻轴(14)，该钻轴(14)具有多个轴向键槽(20)，以用于与环绕了转动驱动套管(21)的钻轴(14)的内凸起部(24)相配合，并且该钻轴(14)具有螺纹(26)，该螺纹(26)与环绕了进给驱动套管(22)的钻轴(14)的内螺纹(27)相配合；以及多个轴承(30-32、34)，其用于对所述钻轴(14)相对于所述壳体(12)进行径向和轴向支撑，其中所述径向支撑的轴承(30-32)和止推轴承(34)布置成在所述壳体(12)和所述钻轴(14)之间分别仅仅传递径向力和轴向力，其中所述止推轴承(34)与轴向载荷感测设备(36)相关联，并且响应于施加在钻轴(14)上的轴向载荷，通过该轴向载荷感测设备(36)产生了多个信号。

Description

钻轴装置
技术领域
本发明涉及一种钻轴装置，该类型的钻轴装置具有带有轴向延伸的键槽和螺纹的钻轴，所述键槽用来与转动驱动机构相配合，所述螺纹用来与进给驱动机构相配合，所述钻轴装置还具有多个轴承，以用于对钻轴进行径向和轴向支撑。
背景技术
之前例如在美国专利No.4,591,299中描述过上述类型的包括钻轴装置的钻孔器具。这种器具包括单一的气动电机，该气动电机驱动性地联接至转动驱动机构和进给驱动机构。
在某些现有技术的上述类型的钻轴装置当中，转动驱动机构和进给驱动机构通过公共的电机来进行驱动，并且施加在钻轴上的进给力已经通过电机的电流而受到控制，从而当电机的电流升到特定级别以上的时候，所述进给力太大，相反地，当电机的电流低于特定级别的时候，所述进给力太小。因此，已经设想在转动电机的输出动力或扭矩和施加在钻轴上的轴向进给力之间具有足够安全的连接，因此，电机的动力输出已经被监控并被控制成不超出对每个钻孔机尺寸设定的特定极限。这种已知的技术意味着施加在钻轴上的实际的进给力没有被直接测量。这种已知技术的严重缺陷在于具有大量的其它涉及因素而可能改变了电机动力输出和实际施加在钻轴上的进给力之间的关系。例如，驱动电机和钻轴之间的动力传输装置中的受损的轴承和/或齿轮将会导致令人误解的高的电机动力输出，以及由此引起的带有错误的和不希望的电机动力减少的所指示的“高的”进给力。
另一种对实际施加在钻轴上的进给力进行指示的方法是布置若干个与钻轴进给机构的球型主轴轴承相关联的轴向力感测设备。这意味着钻轴上的轴向力被传播至两个或更多个轴承，并且布置两个或更多个轴向力感测设备，从而将独立的信号传送至计算单元，其中所接收到的信号被放置在一起从而给出实际的进给力的真实指示。采用两个或更多个轴向力传递轴承以及两个或更多个轴向力感测设备需要对信号处理的额外的计算能力，并且这使得钻轴装置出现不必要的臃肿。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻轴装置，该类型的钻轴装置具有钻轴，该钻轴设有用来与转动驱动机构相配合的轴向延伸的键槽以及与进给驱动机构配合的螺纹，其中设有进给力感测设备，该进给力感测设备能够使得钻轴装置的外尺寸更细，并产生了单一的进给力响应信号，该信号并不受钻轴装置的动力传输中的不规则性的影响，并且该信号给出了实际施加在钻轴上的轴向进给力的直接且真实的测量。
本发明的进一步的目的和优点将出现在以下的说明书和权利要求中。
附图说明
参考附图对本发明的优选实施方案进行了详细描述，在图中，
图1显示了根据本发明的包含钻轴的钻孔器具的侧视图。
图2显示了图1中的钻孔器具的放大比例的局部视图。
具体实施方式
图中所示的钻孔器具包括转动电机10、包含壳体12和管状的钻轴14的钻轴装置11、钻轴转动驱动机构15、钻轴进给驱动机构16、和将电机10连接至转动驱动机构15和进给驱动机构16的动力输送装置17。转动驱动机构15包括包围了所述钻轴14的转动驱动套管21，且该转动驱动机构15轴向锁定至壳体12。进给驱动机构16包括也对钻轴14进行包围的转动进给驱动套管22，并且该转动进给驱动套管22轴向锁定至壳体12。
转动驱动套管21设有内凸起部(图中未示)，并且钻轴14设有若干轴向延伸的键槽20，其中所述凸起部用来与键槽20进行配合，以将转动驱动扭矩传递至钻轴14，同时允许钻轴14进行轴向运动。此外，钻轴14设有外螺纹26，以用于与进给驱动套管22的内螺纹27配合，从而在钻轴14转动的时候将轴向力施加到该钻轴14上。
这种类型的钻轴转动驱动和进给驱动布置是熟知的，并且之前在上述的美国专利No.4,591,299以及美国专利No.5,351,797中进行过描述。因此，不再对这种钻轴驱动布置进行详细描述。
进给驱动套管22和转动驱动套管21通过滚针类型的轴承30、31、32而相对于壳体12受到了径向支撑，所述滚针类型的轴承30、31、32无法在套管21、22和壳体12之间传递任何轴向力。替代的是，进给驱动套管22通过止推轴承34而相对于壳体12受到轴向支撑，该止推轴承34位于进给驱动套管22的后端和壳体12的后端壁35之间。在止推轴承34和该端壁35之间设有呈测压元件36形式的轴向力感测设备，该轴向力感测设备被设置成：响应于通过进给驱动套管22而施加在钻轴14上的轴向力，来传送电信号。这些信号被图中未示的连接至驱动电机10的钻孔操作监控和控制单元进行接收和处理。
在本发明的该实施方案当中，轴承30、31、32为滚针型，这是一种适宜的轴承类型。可替代地，可以使用其它类型的滚柱轴承或甚至滑动轴承。重要之处在于它们不将任何轴向载荷从壳体12传递至钻轴14。
根据本发明的轴承布置和轴向力指示设备所获得的显著优点是，对实际施加到钻轴14上的轴向力获得了真实的指示，而不具有在电机和进给驱动机构16之间的动力传输所发生的故障的任何影响。
进给驱动套管22的径向滚针轴承支撑也是有利的，其有利之处在于：钻轴14上的整个轴向载荷通过单一的止推轴承34而传递至壳体12，并且可以使用单一的轴向载荷感测设备。这简化了钻孔操作监控和控制单元的信号处理。
本发明所获得的另一个优点在于它使得钻轴装置11的外部尺寸变细，这是因为滚针轴承布置是非常紧凑的。更细的钻孔装置提供了钻孔装置在不同应用下的改进的可能性。
应注意到，本发明的实施方案并非限制为所描述的实例，而是可以在权利要求的范围内自由变化。例如，轴向力感测的测压单元36可以是任何适宜的类型。一种这样的类型是压电元件。

Claims (4)

1.一种钻轴装置，包括壳体(12)、钻轴(14)以及多个轴承(30-32、34)，该钻轴(14)能够相对于所述壳体(12)进行转动和纵向位移，并且该钻轴(14)连接至驱动电机(10)，其中该钻轴(14)具有多个轴向延伸的键槽(20)，以用于与环绕了转动驱动套管(21)的钻轴(14)的内凸起部相配合，并且该钻轴(14)具有螺纹(26)，以用于与环绕了进给驱动套管(22)的钻轴(14)的内螺纹(27)相配合，所述轴承(30-32、34)用于对所述钻轴(14)相对于所述壳体(12)进行径向和轴向支撑，
其特征在于，所述轴承(30-32、34)包括
·一个或更多径向轴承(30-32)，用于在所述壳体(12)和所述进给驱动套管(22)之间仅仅传递径向力，
·单一的止推轴承(34)，用于在所述壳体(12)和所述进给驱动套管(22)之间仅仅传递轴向力，其中
·轴向力感测设备(36)与所述止推轴承(34)相关联，并且该轴向力感测设备(36)被布置成传送轴向力响应电信号。
2.根据权利要求1所述的钻轴装置，其中所述径向轴承(30-32)、所述止推轴承(34)和所述轴向力感测设备(36)布置在所述进给驱动套管(22)和所述壳体(12)之间。
3.根据权利要求1或2所述的钻轴装置，其中所述径向轴承(30-32)包括滚针轴承。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的钻轴装置，其中所述驱动电机(10)是气动电机。
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