CN103906600A - 动力工具和操作自动钻孔作业的方法 - Google Patents

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Abstract

一种动力工具(10),包括具有输出轴(16)的气动马达(13)和主轴(11),该主轴(11)经由驱动齿轮(23)驱动地连接至输出轴(16),从而为主轴(11)提供旋转运动,并经由进给齿轮(25)从而为所述主轴(11)提供平移运动。圆筒(32)控制到进给齿轮(25)的齿轮传动,该圆筒(32)设置为在缩回齿轮传动位置和推进齿轮传动位置之间平移。缩回齿轮传动包括缩回扭矩限制联轴器,其适配成当操作扭矩(T)超过缩回扭矩阈值(TR)时被释放,从而终止缩回。锁定机构(39)设置为通过所述锁定机构(39)上的棘轮(40)的齿(57)与所述圆筒(32)上的肩部(55)之间的接合而选择性地将圆筒(32)阻塞在缩回齿轮传动位置上。该锁定机构确保在主轴(11)的缩回的最初阶段期间将圆筒(32)保持在缩回齿轮传动位置上。

Description

动力工具和操作自动钻孔作业的方法
技术领域
本发明涉及一种气动动力工具以及一种操作自动钻孔作业的方法。特别而言,本发明针对一种高级钻孔设备(ADE),其适配成以自动的方式执行多个连续的钻孔操作。
背景技术
常规的气动动力工具包括主轴,该主轴具有钻头可以插入的插座。主轴常规来说通常通过两个分离的齿轮进行驱动,该两个分离的齿轮通常设置为围绕主轴的同轴的套筒。第一齿轮(驱动齿轮)设置为轴向花键,从而驱动主轴的旋转。第二齿轮(进给齿轮)螺纹连接到主轴上,从而使得进给齿轮和主轴之间的相互旋转在它们之间产生在轴向方向上进给所述主轴的轴向运动。进给齿轮可以齿轮连接成从而推进或缩回主轴。
常规来说,当有螺纹的进给齿轮以比主轴略高的旋转速度旋转时主轴被推进。当钻孔操作结束时,进给齿轮定位于呈角度阻塞的位置中。由此,当进给齿轮被阻塞不能旋转时,主轴相对于进给齿轮的连续旋转将快速缩回主轴返回到其初始位置。
这种常规的气动动力工具的内在问题是,由于主轴和齿轮相对较高的旋转速度,主轴和/或进给所述主轴的齿轮可能被卡住。这种情况很棘手的原因不仅在于其意味着被卡住的部分需要被松开,而且在于工具的多个部分将暴露于重度应力和磨损之下。
常规来说,这个问题是通过气动信号来解决的,该气动信号在缩回阶段的最后阶段期间被激活从而通过关闭主阀来停止马达。当主轴已经缩回至特定点(接近于其完全缩回位置)时触发气动信号的激活。该点的最佳位置通过预期的主轴旋转速度来控制。典型地,该位置应该充分靠近完全缩回位置,从而确保主轴的内在旋转能量将足以将主轴一直带回到其完全缩回位置。另一方面该位置应该充分远离完全缩回位置,从而确保旋转速度不会太高而使得主轴将被卡住。
因此,在常规技术中,为了使工具适合于不同的旋转速度而需要进行折中。当然这种折中意味着,对于较高范围内的旋转速度来说,主轴将被卡住,和/或对于较低范围内的旋转速度来说,主轴可能不能完全缩回。
这种常规装置的另外的问题在于,用于激活气动信号的传感器的物理准备建立在工具的头部的长度之上。一般而言,总是期望头部的长度尽量短从而改进工具在狭窄空间中的可使用性。
因此,需要一种装置,无论主轴的旋转速度如何都允许主轴被安全缩回。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置,该装置在动力工具中具有改进的主轴返回进给。
本发明的另一个目的是提供一种具有更加紧凑的功能设计的气动动力工具。
本发明的又一个目的是提供一种无阻塞结构的动力工具,其中主轴的旋转速度可以保持在大体较高的水平,而不损害工具的功能。
根据第一方面,本发明涉及一种动力工具,包括马达、主轴,该主轴经由驱动齿轮和进给齿轮(25)驱动地连接至所述马达,所述驱动齿轮为所述主轴提供旋转运动,所述进给齿轮螺纹连接到所述主轴上从而使得所述进给齿轮和所述主轴之间的相互旋转为所述主轴提供在完全推进位置和完全缩回位置之间的轴向运动,其中第一齿轮传动系统被设置成驱动所述进给齿轮,从而推进所述主轴,并且第二齿轮传动系统被设置以驱动所述进给齿轮,从而缩回所述主轴。所述主轴在操作扭矩下运行,其中所述第二齿轮传动系统包括缩回扭矩限制联轴器,该缩回扭矩限制联轴器适配成当所述操作扭矩超过缩回扭矩阈值时被释放,其中锁定机构设置为选择性地锁定所述缩回扭矩限制联轴器,从而其将不被释放。
在本发明的具体实施方案中,所述锁定机构设置为当所述主轴处于完全推进位置时锁定所述缩回扭矩限制联轴器。
在本发明的另一个实施方案中,所述缩回扭矩限制联轴器包括平稳地齿的接合,该平稳地齿的接合借助于弹簧而保持在一起,所述弹簧具有对应于所述缩回扭矩阈值的弹簧作用,从而使得当所述操作扭矩超过缩回扭矩阈值时所述平稳地齿的接合将被释放。
在本发明的另一个实施方案中,圆筒设置为控制到所述进给齿轮的齿轮传动系统,该圆筒被设置以在第一齿轮传动位置与第二齿轮传动位置之间平移,该第一齿轮传动位置对应于第一齿轮传动系统,该第二齿轮传动位置对应于第二齿轮传动系统,其中所述弹簧朝着所述第二齿轮传动位置作用在所述圆筒上,在所述第二传动齿轮传动位置中实现所述平稳地齿的接合。
所述锁定机构可以包括棘轮,该棘轮在阻塞位置和非阻塞位置之间可围绕轴线旋转,在所述阻塞位置中所述棘轮上的齿指向所述圆筒的相互作用区域,从而与所述圆筒上的肩部相互作用,在所述非阻塞位置中所述齿不会达到所述圆筒的移动区域内,并且其中所述齿与所述圆筒上的所述肩部之间的相互作用阻塞所述圆筒使其不能移动脱离所述第二齿轮传动位置。
此外,所述锁定机构可以包括杆,所述杆连接至所述棘轮,从而与所述棘轮一起旋转,其中所述主轴包括止挡环,该止挡环设置为作用在所述杆上以当所述主轴到达其向前位置时将所述棘轮定位在所述阻塞位置。
所述杆和所述棘轮之间的相互连接包括允许所述棘轮相对于所述杆旋转的运动自由,其中弹簧设置在所述杆和所述棘轮之间以朝着所述阻塞位置作用在所述棘轮上,由此所述棘轮可以抵抗所述弹簧的作用而相对于所述杆被移动脱离所述阻塞位置。
此外可以设置支撑件,所述棘轮抵靠所述支撑件而被支撑在所述阻塞位置,其中所述支撑件与所述棘轮之间的相互作用限制所述棘轮在一个方向上的进一步旋转,否则在该方向上将允许其在所述圆筒上移动经过所述肩部与所述齿之间的相互作用并脱离所述第二齿轮传动位置。
在本发明的一个实施方案中,所述棘轮具有外部凸轮轮廓,该外部凸轮轮廓接合所述支撑件并限制所述棘轮在所述第二齿轮传动位置中的旋转运动。
在本发明的另一个实施方案中,所述棘轮与所述杆朝着打开位置弹簧加压。
在本发明的另一个实施方案中,所述圆筒限定了闭合室,该闭合室通过密封件相对于周围壳体和环形壳体元件而被密封,该室通过应用所述室内部的气动压力能够抵抗所述弹簧的作用而膨胀,以朝着所述第一齿轮传动位置推动所述圆筒并远离所述环形壳体元件。
在本发明的另一个实施方案中,所述第二齿轮传动系统包括第二扭矩限制联轴器,该第二扭矩限制联轴器适配成当所述操作扭矩超过推进扭矩阈值时被释放,所述推进扭矩阈值大于所述缩回扭矩阈值。
此外,阀可以设置为响应于所述操作扭矩超过推进扭矩阈值而释放作用在室中的压力,从而使得所述第二扭矩限制联轴器被释放并且使得所述圆筒将通过弹簧的作用朝着所述第二齿轮传动位置被平移。
根据第二方面,本发明涉及利用高级钻孔设备(ADE)执行自动钻孔操作的方法,所述高级钻孔设备(ADE)包括支持主轴的工具,所述方法包括如下步骤:
-借助于连接至马达的驱动齿轮旋转主轴,
-借助于进给齿轮来进给所述主轴,所述进给齿轮经由前进齿轮传动系统连接至马达从而执行穿过材料的钻孔,
-在钻孔的预定点处中断所述前进进给,
-响应于被中断的进给,经由负向齿轮传动系统将所述进给齿轮连接至所述马达从而缩回所述主轴,以及
-响应于缩回所述主轴所需的操作扭矩超过缩回扭矩阈值,所述主轴的缩回借助缩回扭矩限制联轴器而中断。锁定机构设置为在所述缩回的最初阶段期间锁定所述缩回扭矩限制联轴器,从而使得该缩回扭矩限制联轴器在所述缩回的最初阶段期间不会被释放。
在本发明的第二方面的另一个实施方案中,所述主轴经由前进齿轮传动系统的进给借助于推进扭矩限制联轴器并响应于进给主轴所需的操作扭矩超过推进扭矩阈值而被中断,该推进扭矩阈值大于缩回扭矩阈值。
本发明其它的目的和优点将在下面的说明中显现。
附图说明
在下文中参考所附附图进行详细描述,其中:
图1显示了根据本发明的第一实施方案的动力工具;
图2显示了图1中所示的动力工具在第一操作位置的详细视图;
图3显示了图1中所示的动力工具在第二操作位置的详细视图;
图4a显示了图1中所示的动力工具在第三操作位置的详细视图;
图4b显示了图4a所示的视图的近视图;
图5显示了图1中所示的动力工具在第四操作位置的详细视图;
图6显示了图1中所示的动力工具在第五操作位置的详细视图;
图7显示了根据本发明的第二方面的示例性方法的框图;
图8显示了适合于使用在本发明中的锁定机构的详细视图;
图9显示了图8中所示的锁定机构的替代性视图。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的气动动力工具10的实施方案的视图;
该动力工具包括主轴11,该主轴11设置为保持切割元件,例如钻头(图未示),并且转动和推进所述钻头。钻头设置在主轴11的右侧前端处的插座12中。气动马达13设置在动力工具的下方部分中,从而提供操作扭矩T来转动和推进该主轴11。
气动马达13可以例如为涡轮马达或叶片式马达。在所示出的实施方案中,马达为涡轮马达。马达通过压缩空气驱动。空气经由主阀14进入马达。
马达13还包括输出轴16,该输出轴16通过变速箱15减速至第二齿轮轴17,该第二齿轮轴17经由联轴器18和20依次联接至第一齿轮轴19。
本发明基于这样一种概念,即有可能借助于具有内置扭矩限制联轴器的联结来缩回主轴。内置扭矩限制联轴器确保缩回运动以预定的缩回扭矩阈值TR而结束。
为了实现这种设置需要解决一个难题。主轴11在钻孔操作期间的推进进给需要相对较快从而保持工具的生产率。这就意味着主轴11最可能在前进进给钻孔操作结束时将被卡住。因此,在缩回操作的最初阶段主轴11将不得不从这种卡住状态中释放。这意味着启动缩回所需的操作扭矩T必须比预定阈值TR大。因此,由于内置扭矩限制联轴器的原因,缩回将无法启动。
因此本发明的理念是在缩回的开始阶段期间阻挡扭矩限制联轴器,而在缩回最终阶段期间解除该阻挡,从而在达到预定缩回扭矩阈值TR时停止缩回。该缩回扭矩阈值TR优选设定为使得重新初始化钻孔操作所需的操作扭矩T容易通过进给联轴器而获得,该进给联轴器设置为推进主轴11。
图2-6显示了根据本发明的气动动力工具在五个不同操作模式下的实施方案;正常钻孔操作(图2)、正常钻孔操作的终止阶段(图3)、主轴缩回的启动(图4)、缩回操作(图5)以及缩回操作的终止(图6)。
(1)正常钻孔(图2)
在图2所示的正常钻孔操作期间进行钻孔,其中主轴11在其前端部处包括保持钻头(图未示)的插座12。在正常钻孔阶段,主轴11被推进,即沿轴向平移到图右侧,同时主轴11旋转以产生钻孔运动。
主轴11包括大体在主轴11的整个长度上延伸的外螺纹21。此外,主轴11包括至少一个外部轴向凹槽22,该凹槽22大体在主轴11的整个长度上轴向地延伸,从而使得螺纹21被所述凹槽22沿轴向中断。
驱动齿轮23设置为驱动主轴的旋转。驱动齿轮23包括内部轴向突出部24,该突出部24配合到主轴11上的轴向凹槽22内,从而使得主轴11和驱动齿轮23之间的相互轴向运动成为可能,但是它们之间不允许有相互旋转运动。
此外,具有内螺纹26的进给齿轮25设置为与主轴11上的外螺纹21进行螺纹啮合。止挡环27固定地设置在主轴11的左后端处。
驱动齿轮23驱动地连接至马达13从而在贯穿工具的操作期间该驱动齿轮以大体恒定的速度旋转。具体而言,第二齿轮轴17经由呈倾斜角的联轴器48和变速箱15的输出轴47被马达输出轴16驱动。此外,第二齿轮轴17设置为经由固定联轴器64驱动中间驱动齿轮28。中间驱动齿轮28安装在围绕第一齿轮轴19的轴承51上,从而中间驱动齿轮28可以相对于所述第一齿轮轴19自由旋转。中间驱动齿轮28进一步经由齿轮传动系统(例如齿啮合)联接至驱动齿轮23从而驱动主轴。
如上所述,从马达输出轴16至驱动齿轮23的完整联接在整个操作过程中保持不变,从而使得驱动齿轮23以及因此主轴11将在整个操作过程中以恒定速度旋转。旋转速度通过马达13和齿轮箱15的传动比来限定,并且通常设定在500和4000rpm之间。利用本发明的结构,主轴11的旋转速度可高达12000rpm。是由于本发明的进给齿轮的设置而允许这种高旋转速度,下文将进一步描述该进给齿轮设置。
进给齿轮25经由第一和第二齿轮连接可以驱动地且以可交换方式连接至马达13。这两种齿轮连接通过一个单一的中间进给齿轮29来实现,该中间进给齿轮29可沿着第一齿轮轴19插入到两个不同的齿轮位置之间。在这两个齿轮位置中,中间进给齿轮29经由相同的外部齿轮传动系统30联接至进给齿轮25。
在图2中,中间进给齿轮29位于这些位置的第一位置中,该位置对应于第一齿轮位置。在该第一齿轮位置,中间进给齿轮29经由内部齿轮传动系统31联接至第一齿轮轴19。在该第一齿轮位置,传动比适配成进给齿轮25的转动将略微快于驱动齿轮23,从而当中间进给齿轮29位于第一齿轮位置时主轴11将被推进。
中间进给齿轮29的内表面包括有齿部段62,该有齿部段62完成到第一齿轮轴19的内部齿轮传动系统31。在该有齿部段62内部,即图的左侧,中间进给齿轮29包括适配成不与第一齿轮轴19啮合的内部空白区段54。因此,当中间进给齿轮29朝着其两个不同位置的第二位置平移时,与第一齿轮轴19的啮合将被释放,该第二位置对应于第二齿轮位置,即图右侧。下文参考图4将对此进行描述。
从第二齿轮轴17到第一齿轮轴19以及到中间驱动齿轮28的不同传动比分别设置为第一齿轮轴19的旋转快于中间驱动齿轮28。这些旋转速度之间的关系间接受到可替换进给盒44的影响。该进给盒44包括主进给盒齿轮45和次进给盒齿轮46。
第一齿轮轴19包括第一联轴器20,其经由例如六角连接而连接至主进给盒齿轮45。主进给盒齿轮45从次进给盒齿轮46传递旋转,次进给盒齿轮46经由第二联轴器18和离合器套筒42依次联接至第二齿轮轴17。
因此,进给盒44控制第一齿轮轴19和第二齿轮轴17之间的相对速度,而所述相对速度间接影响第一齿轮轴19和中间驱动齿轮28之间的相对速度。此外,第二齿轮轴17和第一齿轮轴19之间的相对旋转速度可以通过将进给盒以相反方向进行设置(即次进给盒齿轮46连接至第一联轴器20而主进给盒齿轮45连接至第一联轴器20)来反向。
但是必须注意到驱动齿轮23和进给齿轮25之间的相对速度不仅仅依赖于第一和第二齿轮轴17和第一齿轮轴19的相对旋转速度。如上所述,第二齿轮轴17和中间驱动齿轮28之间的直接传动这样适配,无论进给盒44达到的传动比如何,中间驱动齿轮28将以比第一齿轮轴19更低的旋转速度旋转。
由此可见,有可能借助进给盒44来控制在钻孔操作期间主轴11将被推进的速率。进给盒44可以被具有另一传动比的另一进给盒反向或更换。下文将明显看出,包括缩回速度的其它参数将依然不受进给盒44的传动比的影响。
通过构建或适配所涉及齿轮彼此的规格来获得所希望的传动比是本领域技术人员的常规作法。因此,本申请将不再详细说明。
2钻孔终止阶段(图3)
中间进给齿轮29通过与轴向可移置的圆筒32的相互作用而被保持在第一齿轮位置。圆筒32通过缩回弹簧33朝着第二齿轮位置作用,即图右侧,该缩回弹簧33插入在圆筒32和相对的壳壁34之间。但是弹簧力通过在室35中作用在圆筒32的相对侧上的气动压力来克服。在整个前进进给钻孔操作期间(即只要主轴被推进则)维持该气动压力。室35通过两个(例如O形)密封件49a和49b密封。
闭合室35通过圆筒32、环绕的外围壳壁43和环形壳体元件61进行限定。第一密封件49a设置为在圆筒32和外围壳壁43之间密封,而第二密封件49b设置为在圆筒32和环形壳体元件61之间密封。室35可通过应用所述室35内部的气动压力来抵抗所述弹簧33的作用而膨胀,从而朝着第一齿轮位置推动圆筒32并远离环形壳体元件61。
圆筒32经由轴向轴承50而沿轴向连接至中间进给齿轮29,该轴向轴承50确保圆筒32和中间进给齿轮29的轴向对齐并允许中间进给齿轮29相对于圆筒32旋转。圆筒32被设置使得其相对于壳壁43将不旋转。
在图3中,主轴11将要到达钻孔的终止位置。在主轴11到达其停止位置(在该处止挡环27邻接前进挡块36)之间的片刻,止挡环27的致动部37到达制动机构39的杆38。制动机构进一步包括单齿棘轮40,该单齿棘轮40通过杆38的作用旋转,从而棘轮40的齿57将向下对准相互作用区域(即外围壳壁43内部),在该相互作用区域中齿57将与圆筒32的运动相互作用。
如图2所示,棘轮40朝着打开位置弹簧加压,齿57在该打开位置并不到达相互接触区域从而不与圆筒32进行干涉。此外,棘轮40可抵抗弹簧58的作用朝着杆38旋转。这就允许圆筒32在向前方向上经过棘轮的齿,即图的右侧,从而使得肩部55可以经过棘轮40的齿。制动机构39的作用将参考附图4和5在下文中进行更详细的描述。
几乎在止挡环27邻接前进挡块36的同时,进给齿轮25的操作扭矩T即刻上升。增加的扭矩将分别经由中间进给齿轮29、第一齿轮轴19、以及第一和第二联轴器20和18而传送至第二齿轮轴17。第二齿轮轴17和第二联轴器18之间的联接借助第二联轴器18和离合器套筒42之间平稳地齿的相互作用而实现,第二联轴器18和离合器套筒42通过扭矩限制弹簧41的作用而保持在一起。弹簧41作用在离合器套筒42上,该离合器套筒42经由主轴联接至第二齿轮轴17并经由所述平稳地齿的相互作用联接至第二联轴器18。第二联轴器18不与第二齿轮轴17旋转接合,但是可以相对于第二齿轮轴17自由旋转。取而代之的是第二联轴器18的旋转通过其与离合器套筒42的接合来控制。
弹簧41的弹簧力选择成使得当操作扭矩T超过预定的推进阈值TA时离合器套筒42与第二联轴器18之间的相互作用中断。一旦超过该预定阈值,连接将滑动从而供给齿轮25的驱动将被中断。此外,一旦连接滑动,离合器套筒42将抵抗弹簧41的作用被平移并远离第二联轴器18,即被平移到图左侧,由此打开通道(图未示)来释放室35中的压力。当室35中的压力被释放时,在缩回弹簧33的作用下圆筒32和中间进给齿轮29将朝着第二齿轮位置被推动,即图的右侧,在该处中间进给齿轮29与中间驱动齿轮28接合。这将导致缩回阶段的启动。
主轴缩回的启动(图4a-4b)
当中间进给齿轮29被推动到第二齿轮位置时,其将经由相同的外部齿轮传动系统30保持联接到进给齿轮25。但是,中间进给齿轮29到第一齿轮轴19的内部齿轮传动系统将断开连接。内部齿轮传动系统缺失是因为,中间进给齿轮29的内部空白区段54代替有齿区段62而将位于第一齿轮轴19的连接性突出部63对面,从而未能实现相互作用。
反之,中间进给齿轮29将联接至中间驱动齿轮28。中间进给齿轮29和中间驱动齿轮28之间的相互作用通过缩回弹簧33的作用得以确保,并且借助于中间进给齿轮29和中间驱动齿轮28之间平稳地齿的相互作用而完成。缩回弹簧33的弹簧作用比扭矩限制弹簧41的作用更缓和且更小。
中间进给齿轮29在钻孔期间的前进进给的最终阶段可能被卡住,松开中间进给齿轮29所需的操作扭矩T可能远远高于缩回弹簧33单独作用所能保持的扭矩。
因此设置了上述的制动机构39。
当主轴11处于其最靠前的推进位置,即如图4a和4b所示的位置时,单齿棘轮39通过杆38上的止挡环27的作用被推动,从而其围绕轴线X旋转进入其最低位置中。在该最低位置,由于缩回弹簧33的作用当圆筒32经过棘轮下方时,棘轮40的齿57将接合圆筒32上的肩部55。棘轮40被设置为允许圆筒32朝着与中间驱动齿轮28接合的方向经过。
如图4b中可见,支撑件59设置为与棘轮40的凸轮轮廓60相互作用,从而当棘轮40到达阻塞位置时阻止该棘轮40的旋转。因此,在图4b所示的位置,由于杆38与止挡环27接触,因此限制了杆38的逆时针移动,并且由于棘轮40的凸轮轮廓60和支撑件59之间的接触,因此限制了棘轮40的顺时针移动。
但是,杆38和棘轮40之间的弹簧58允许棘轮40略微逆时针旋转,从而使得圆筒32的肩部55可以朝着第二齿轮位置经过棘轮40的齿57,即从图3所示的位置到图4a和4b所示的位置。
在图4a和4b所示的位置,在该位置处在中间进给齿轮29和中间驱动齿轮28之间完成了接合,圆筒32将被棘轮40的齿57与肩部55之间的接合而阻塞。这种接合将限制中间进给齿轮29从其与中间驱动齿轮28的接合的脱离移动。因此,即使进给齿轮25被卡在主轴11上,从而中间进给齿轮29和中间驱动齿轮28之间平稳地齿的接合所产生的轴向力超过弹簧33产生的力,但是中间进给齿轮29和中间驱动齿轮28之间的接合将保持原封不动,从而进给齿轮25和主轴11将被松开并且主轴11的缩回将开始。
应注意到即使中间进给齿轮29将被联接至中间驱动齿轮28从而它们以相同的旋转速度旋转,进给齿轮25也将以比驱动齿轮23更低的旋转速度进行旋转。这是因为如下事实,从中间进给齿轮29到进给齿轮25的传动比不同于从中间驱动齿轮28到驱动齿轮23的传动比。可注意到图4a中进给齿轮25比驱动齿轮23的直径略大。由此自然可得到进给齿轮25的旋转速度将比驱动齿轮23的旋转速度更低。
此外,当然进给齿轮25与驱动齿轮23之间旋转速度的所述不同将迫使主轴11缩回,即平移到图左侧。
缩回阶段(图5)
图5显示了缩回阶段期间动力工具的一部分。图5显示了比其他视图更详细的制动机构39的视图。
在缩回阶段的第一部分期间,止挡环27的前端53与制动机构39的杆38相互作用,从而棘轮40将被升起并且棘轮40上的齿57将不再向下对准相互接触区域,在该相互接触区域棘轮40上的齿57与圆筒32的肩部55接合以将中间进给齿轮29阻挡在第二齿轮位置。然而缩回弹簧33的弹簧力将足以克制该点处中间进给齿轮29和中间驱动齿轮28之间的相互作用,因为主轴已经能够从卡住位置松脱,由此主轴11的缩回可以以相对较低的扭矩结束。
缩回的结束(图6)
当主轴11上的插座12的后部邻接驱动齿轮23时,主轴11的缩回结束。在该点处由于这种相互作用,进给齿轮25上的操作扭矩T增加。扭矩的增加将被中间进给齿轮29和中间驱动齿轮28之间的联轴器感知,从而在该联轴器中的相互作用将缺失,并且中间进给齿轮29和圆筒32将抵抗缩回弹簧33的作用而被间歇推动,即至图左侧。在该点处棘轮40被布置为棘轮40的齿57将不会到达互相作用的区域,否则在该相互作用的区域处棘轮40的齿57会与圆筒32上的肩部55干涉。
如上所述,缩回弹簧33的弹簧作用比扭矩限制弹簧41的作用更缓和且更小,这就导致缩回扭矩阈值TR小于推进扭矩阈值TA。由此,离合器套筒42和联轴器18之间的接合将克服(即强于)中间驱动齿轮28和中间进给齿轮29之间的接合。
这很重要,这是因为在结束缩回之后,在钻孔操作重新启动时,离合器套筒42与联轴器18之间的接合将间接驱动驱动齿轮23和进给齿轮25。因此,扭矩限制弹簧41的弹簧作用被设定为使得其足以从主轴11的初始位置(即缩回位置)松开主轴11。主轴11被卡在初始位置的牢固程度通过缩回弹簧33的弹簧作用来控制,因为缩回阶段期间当操作扭矩T超过缩回扭矩阈值TR时克服该弹簧作用并结束缩回。
随着缩回弹簧33的弹簧作用被克服,圆筒32的运动揭开位于环绕第一齿轮轴19的壳壁43中的阀。这被动力工具的控制单元感测到,从而结束钻孔操作并关闭主阀14(仅显示于图1中)。
本发明的方法(图7)
如图7所示,本发明还涉及执行自动钻孔操作的方法。优选该方法在包括支持主轴的工具的高级钻孔设备(ADE)中实施。
该方法的第一步骤是激活高级钻孔设备并启动钻孔操作。因此,主轴被设定以借助连接至马达的驱动齿轮来旋转。此外,主轴被前进地供给,即借助进给齿轮推进,该进给齿轮经由第一齿轮传动系统连接至马达从而穿过材料实施钻孔。
前进进给,即主轴的推进持续直到达到钻孔所期望的点,例如,当主轴被完全推进时。主轴的推进在该期望的点处被中断。响应于被中断的进给,进给齿轮经由第二负齿轮传动系统连接至马达从而缩回主轴。
反过来,响应于缩回主轴所需的操作扭矩T超过缩回扭矩阈值TR,主轴的缩回借助缩回扭矩限制联轴器而中断。
但是,锁定机构39设置为在缩回的最初阶段期间锁定缩回扭矩限制联轴器,从而使得该缩回扭矩限制联轴器在缩回的最初阶段期间不被释放。
当缩回被启动时,锁定机构失效,从而缩回扭矩限制联轴器被激活且钻孔操作将响应于缩回主轴所需的操作扭矩T超过缩回扭矩阈值TR而被中断。
在本发明的方法的具体实施方案中,主轴经由前进齿轮传动系统的进给借助于第二扭矩限制联轴器并响应于进给主轴所需的操作扭矩T超过推进扭矩阈值TA而被中断,该推进扭矩阈值TA大于缩回扭矩阈值TR
本发明的动力工具的锁定机构的具体实施方案(图8-9)。
锁定机构39为本发明的中央部分。如上所述,本发明的动力工具的一般功能已经进行了描述,且在该一般描述中,锁定机构的功能已经进行了描述。下文,将参考附图8和9描述锁定机构39的具体实施方案。
锁定机构39包括连接至杆38的棘轮40。杆38和棘轮40设置为围绕轴线X旋转。棘轮40包括齿57,通过棘轮40的旋转,齿57可以定位到相互作用区域中,从而与圆筒32上的肩部55相互作用并在所述相互作用区域中移动。(例如参见图4a-4b)。杆38和棘轮40借助于螺旋弹簧56朝着打开位置一起被弹簧加压,如图2所示,其中齿57并不定位到相互作用区域中,从而其不与圆筒32干涉。此外,弹簧58设置在棘轮40和杆38之间从而将棘轮40与杆38分离。棘轮40可抵抗弹簧58的作用而朝着杆38旋转。
上文参考具体的实施方案对本发明进行了描述。但是本发明并不限于这些实施方案的任意一个。相反本发明的范围通过随附的权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种动力工具(10),包括马达(13)、主轴(11),该主轴(11)经由驱动齿轮(23)和进给齿轮(25)驱动地连接至所述马达(13),所述驱动齿轮(23)为所述主轴(11)提供旋转运动,所述进给齿轮(25)螺纹连接到所述主轴(11)上从而使得所述进给齿轮(25)和所述主轴(11)之间的相互旋转为所述主轴(11)提供在完全推进位置与完全缩回位置之间的轴向运动,其中第一齿轮传动系统被设置成以驱动所述进给齿轮(25),从而推进所述主轴(11),并且第二齿轮传动系统被设置以驱动所述进给齿轮(25),从而缩回所述主轴(11),其特征在于,所述主轴(11)以操作扭矩(T)操作,其中所述第二齿轮传动系统包括缩回扭矩限制联轴器,该缩回扭矩限制联轴器适配成当所述操作扭矩(T)超过缩回扭矩阈值(TR)时被释放,其中锁定机构(39)设置为选择性地锁定所述缩回扭矩限制联轴器,从而使其将不会被释放。
2.根据权利要求1所述的动力工具(10),其中所述锁定机构(39)设置为当所述主轴(11)处于完全推进位置时锁定所述缩回扭矩限制联轴器。
3.根据权利要求3所述的动力工具(10),其中所述缩回扭矩限制联轴器包括平稳地齿的接合(28,29),该平稳地齿的接合(28,29)借助于弹簧(33)而保持在一起,所述弹簧(33)具有对应于所述缩回扭矩阈值(TR)的弹簧作用(FA),从而使得当所述操作扭矩(T)超过缩回扭矩阈值(TR)时所述平稳地齿的接合(28,29)将被释放。
4.根据权利要求3所述的动力工具(10),其中圆筒(32)设置为控制到所述进给齿轮(25)的齿轮传动系统,该圆筒(32)被设置以在第一齿轮传动位置与第二齿轮传动位置之间平移,该第一齿轮传动位置对应于第一齿轮传动系统,该第二齿轮传动位置对应于第二齿轮传动系统,其中所述弹簧(33)朝着所述第二齿轮传动位置作用在所述圆筒(32)上,在所述第二齿轮传动位置中达到了所述平稳地齿的接合(28,29)。
5.根据权利要求4所述的动力工具(10),其中所述锁定机构(39)包括棘轮(40),该棘轮(40)在阻塞位置和非阻塞位置之间能够围绕轴线旋转,在所述阻塞位置中所述棘轮(40)上的齿(57)对准所述圆筒(32)的相互作用区域,从而与所述圆筒上的肩部(55)相互作用,在所述非阻塞位置中所述齿(57)并不到达所述圆筒(32)的移动区域内,并且其中所述齿(57)与所述圆筒上的所述肩部(55)之间的相互作用阻塞所述圆筒使其不能移动脱离所述第二齿轮传动位置。
6.根据权利要求5所述的动力工具,其中所述锁定机构(39)包括杆(38),所述杆(38)连接至所述棘轮(40),从而与所述棘轮一起旋转,其中所述主轴(11)包括止挡环(27),该止挡环(27)设置为作用在所述杆(38)上以当所述主轴(11)到达其向前位置时将所述棘轮(40)定位在所述阻塞位置。
7.根据权利要求6所述的动力工具,其中所述杆(38)和所述棘轮(40)之间的相互连接包括允许所述棘轮(40)相对于所述杆旋转的运动自由,其中弹簧(58)设置在所述杆38和所述棘轮(40)之间以朝着所述阻塞位置作用在所述棘轮(40)上,由此所述棘轮(40)可以抵抗所述弹簧(58)的作用而相对于所述杆(38)被移动脱离所述阻塞位置。
8.根据权利要求7所述的动力工具,其中设置支撑件(59),所述棘轮(40)抵靠所述支撑件(59)而被支撑在所述阻塞位置,其中所述支撑件(59)与所述棘轮(40)之间的相互作用限制所述棘轮(40)在一个方向上的进一步旋转,否则在该方向上将允许所述圆筒(32)上移动经过所述肩部(55)和所述齿(57)之间的相互作用并脱离所述第二齿轮传动位置。
9.根据权利要求8所述的动力工具,其中所述棘轮(40)具有外部凸轮轮廓(60),该外部凸轮轮廓(60)接合所述支撑件(59)并限制所述棘轮(40)在所述第二齿轮传动位置中的旋转运动。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的动力工具,其中所述棘轮(40)与所述杆(38)朝着打开位置弹簧加压。
11.根据权利要求4-10任意一项所述的动力工具(10),其中所述圆筒(32)限定了闭合室(35),该闭合室(35)通过密封件(49a,49b)相对于周围壳体(43)和环形壳体元件(61)而被密封,该室(35)通过应用所述室(35)内部的气动压力而能够抵抗所述弹簧(33)的作用而膨胀,以朝着所述第一齿轮传动位置推动所述圆筒(32)并远离所述环形壳体元件(61)。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的动力工具(10),其中所述第二齿轮传动系统包括第二扭矩限制联轴器,该第二扭矩限制联轴器适配成当所述操作扭矩(T)超过推进扭矩阈值(TA)时被释放,所述推进扭矩阈值(TA)大于所述缩回扭矩阈值(TR)。
13.根据基于权利要求11的权利要求12所述的动力工具,其中阀设置为响应于所述操作扭矩(T)超过推进扭矩阈值(TA)而释放作用在所述室(35)中的压力,从而使得所述第二扭矩限制联轴器被释放并且使得所述圆筒(32)将通过弹簧(33)的作用朝着所述第二齿轮传动位置被平移。
14.利用高级钻孔设备(ADE)执行自动钻孔操作的方法,所述高级钻孔设备(ADE)包括保持主轴的工具,所述方法包括如下步骤:
-借助于连接至马达的驱动齿轮旋转所述主轴,
-借助于进给齿轮来进给所述主轴,所述进给齿轮经由前进齿轮传动系统连接至马达从而执行穿过材料的钻孔,
-在钻孔的预定点处中断所述前进进给,
-响应于被中断的进给,经由负向齿轮传动系统将所述进给齿轮连接至所述马达从而缩回所述主轴,以及
-响应于缩回所述主轴所需的操作扭矩(T)超过缩回扭矩阈值(TR),所述主轴的缩回借助缩回扭矩限制联轴器而中断,其特征在于,锁定机构(39)设置为在所述缩回的最初阶段期间锁定所述缩回扭矩限制联轴器,从而使得该缩回扭矩限制联轴器在所述缩回的最初阶段期间将不会被释放。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述主轴经由前进齿轮传动系统的进给借助于推进扭矩限制联轴器并响应于进给所述主轴所需的操作扭矩(T)超过推进扭矩阈值(TA)而被中断,该推进扭矩阈值(TA)大于缩回扭矩阈值(TR)。
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