CN1045547A - 可调节的后退控制装置 - Google Patents

Abstract

一种可调节地控制从气动进给步进式钻机的阻尼缸伸出的活塞杆的位置和后退行程的装置。该装置包括多个围绕活塞杆设置的滚珠，这些滚珠由一个受弹簧偏压的且具有锥形内表面的锥形体压在活塞杆上。这些滚珠还由一个受弹簧偏压的滚珠分离器相对于锥形体进一步定位，该滚珠分离器在空气压力作用下可相对于锥形体运动。利用以螺纹连接在壳体上的螺母，可对活塞杆的行程加以调节。

Description

本发明涉及气动进给钻机，特别是涉及气动进给步进式钻机（Peck    drill）。

简言之，气动进给步进式钻机是一种安装在一个气动动力缸前的气动的旋转钻机，步进钻机与连续进给钻机的不同特点是，步进钻机与工件短时间接触，反复地将钻机从钻孔中完全退出并反复地将钻机再伸入钻孔中。钻机在工件中的行进速度利用钻机与一根从一个非常精确的阻尼缸中伸出的活塞杆的外端的机械接触来控制的。通过控制阻尼缸中的活塞周围的流体泄漏，就能使阻尼缸提供一个反抗使气动进给步进式钻机钻入工件的力的连续阻力（反力）。为了在气动进给步进式钻机退出并返回到钻孔底部时使钻机仍能处于预定位置上，就必须在钻头前端不与工件接触时防止活塞杆向后运行。利用已知的后退控制装置就可以防止活塞杆向后运行。对气动进给步进式钻机中的后退控制的说明，可在美国专利第4123188和4421441中发现。

为了防止进行不正常钻孔和损坏钻头就必须对气动进给步进式钻机实施精确控制。对孔的不正常钻削和对钻头的损坏，通常发生在钻头在非控的进给速度状态下与钻孔底部材料重新接触的时刻。这种非控的进给总是发生在阻尼缸中的流体开始压缩的时刻以及在钻架由进给活塞冲击加载的期间。此外，当旋转的钻机与工件接触时，它导致夹具和工件偏斜。当旋转的钻机离开夹具和工件时，则夹具和工件回复到其正常松弛状态。当旋转的钻机又伸入工件并与钻孔底部接触时，钻机的力趋于使夹具和工件分离。因此，当力作用在已被部分地钻削出的钻孔底部时，必须使钻削在受控的进给条件下进行，而要做到这一点没有适当的后退是不行的。为此，需要进行适当的退回运动或后退，以便使钻机进给控制机构补偿非控进给时间以及夹具和工件的偏斜。

授予Deschner的美国专利第3680970公开了一种气动进给步式钻机的后退控制装置，此装置在工业领域中已成为标准化的。

这种后退控制装置具有两个缺点。第一，它是不可调节的，也就是说它不能补偿由钻机进给控制机构所准许的夹具偏斜的非控进给的漂移时间。第二，它有一个大的延伸部分，该部分挂在活塞杆的一侧，此延伸部分使带有这种装置的气动进给步进式钻机很难用于有限的空间内。

因此，在此领域中有必要提供一种可调节的且尺寸较小的后退控制装置。

本发明的气动给进步进式钻机的后退控制装置具有可调节性，并且具有利用气动进给步进钻机钻孔所需的较小的尺寸。具体地说，本发明的后退控制装置能精确和可调地控制从钻机行程速度控制阻尼缸伸出的活塞杆的行程，这种控制利用了多个围绕并抓住活塞杆的滚珠，从而使活塞杆记忆住在从工件退回之前气动进给步进式钻机的行程停止位置。此外，道过调节位于后退控制装置壳体后部的调节螺母，就可以允许活塞杆作各种长度的后退行程。

在本发明的后退控制装置中，一个锥形体控制滚珠相对于活塞杆的径向位置，即：该锥形体围绕着滚珠，使得滚珠与所述活塞杆侧面进入或脱离接触的运动受到限制。滚珠在锥形体内的轴向位置由一个滚珠分离器控制。该滚珠分离器限制滚珠相对于锥形体内侧的锥形表面的位置。这种对滚珠相对于锥形体锥形内表面的位置控制，控制了当滚珠与活塞杆侧面进入摩擦接触时由滚珠施加在活塞杆上的力的大小。

滚珠分离器具有一个凸缘端并与一个壳体密封接触，以便由空气压力对它进行定位。滚珠分离器在壳体中的运动可使与活塞杆侧面摩擦接触的滚珠脱离开来。

一个调节螺母设置在壳体后端，用于限制锥形体的行程。这种对锥形体行程的限制，提供了对活塞杆整个后退运动的准确控制。

通过结合下面的附图，可以获得对本发明的可调节的后退控制装置的更好的理解。

图1是气动进给步进式钻机的立体剖视图;

图2是表示活塞杆行程和钻轴行程对时间的关系曲线图;

图3是带有后退控制装置的气动进给钻机或气动进给步进式钻机的总体立体图;

图4是示于图3的后退控制装置的剖视图;

图5是本发明的后退控制装置的剖视图，表明滚珠与控制杆相接合;

图6是从图5的右端（如视线6-6所示）看去的后退控制装置的端视图;

图7是与图5类似的视图，但表明滚珠与控制杆是脱离的;

图8是沿图7中剖切线8-8所截取的剖视图;

图9是表示后退控制装置的分解透视图。

正如在前面对本发明背景所做描述中指出的那样，必须对气动进给步进式钻机100向前行进的速度和深度加以准确地控制。图1表示了如何利用挡块103与从阻尼缸102伸出的运行活塞杆60的机械接触来实现对位置的准确控制的。空气压力作用在活塞104上，活塞104则向前推动钻轴106，直到挡块103与从阻尼缸102伸出的活塞杆60接触。钻机行进速度由阻尼缸102控制。旋钮105用于调节由阻尼缸102施加的阻力。当完成一个步进循环时，空气推压活塞104的前侧，这便将钻轴106拉离工件。由于挡块103随钻轴106运动，所以它也离开活塞杆60的尾端。当在一个步进循环期间钻轴106向后运动时，如果没有后退控制装置10的话，活塞杆60将跟随挡块103运动，后退控制装置10用于限制活塞杆60的行程并由此记忆住活塞杆60的位置。

由图2可见，点划线“Q”表示钻轴106的行程。峰点表示钻轴106在钻削循环之间从工件中完全退回。实线“P”表示活塞杆60端部的运行距离。字母“A”表示活塞杆60在由后退控制装置10抓牢之前进行的小的后退运动量。字母“B”表示在钻轴106由工件中抽回和再插入工件的期间内活塞杆60的停顿时间。字母“C”表示由于向钻机100的组成构件施加的机械加载和在阻尼缸102对流体开始进行压缩和恢复流体流动以及由于夹具和工件的偏斜所引起的活塞杆60的非控进给量。“A”和“C”之间的差值是确保钻机只有在受控进给条件下才开始钻削的安全裕度。所建立的安全裕度多少大于夹具和工件的偏斜量。如果允许钻头107在非控进给期间与工件接触，那么所钻的孔将是不合格的。本发明的后退控制装置允许对活塞杆60的后退量进行调节，以便使钻头107在非控进给期间（如图2中“C”所示）不与工件接触。

从图4至图8中可见，本发明的后退控制装置10与从阻尼缸102伸出的活塞杆60的侧面摩擦接触。具体地讲，滚珠12与活塞杆60的侧面接触（如图4所示）。当钻机100在动力活塞104的推力作用下，以由阻尼缸102提供的阻力所控制的速度朝向工件进给时，锥形弹簧14的偏压力大于分离弹簧16的推力。这种弹簧力的差异使得将锥形体18朝着钻机100向前进给的行程方向偏置。锥形体18的这种运动使得其内侧的锥形内表面20与滚珠12接触，由此使滚珠12向内运动并与活塞杆60接触。分离弹簧16使滚珠分离器22朝与向前行程相反的方向运动，从而进一步将滚珠12压入锥形体18的内锥面20中。

在图5中，表示了后退控制装置10处于在步进钻机100步进之间的停顿状态。液压缸102的返回力以及分离弹簧16的偏压力使锥形体18向后运动，直到它碰触到可调螺母26的内侧端面24上。可调螺母26是利用向其外侧端面30的孔28中插入一个工具（未示出）以便将其拧入壳体32中而进行定位的。刻度27可用于标示螺母26的位置。由锥形体18作用在滚珠12上的向内的径向力可阻止活塞杆60继续向外运动，从而使活塞杆60在后退了预定的距离之后停在固定的位置上。

图7表示为释放状态。如图3所示，通过进口34向壳体32供入压缩空气。压缩空气朝着钻机100进给的方向推压滚珠分离器22。利用作为壳体32中的活塞的滚珠分离器22的凸缘端36，使滚珠分离器22运动。滚珠分离器22沿钻机100进给方向的运动，使滚珠12在锥形体18中向外运动，由此释放活塞杆60，使它转而朝向工件运动。在图8中表示了滚珠12的这种向外运动。

参照图9可更好地理解本发明的可调节的后退控制装置10。从中可见，滚珠分离器22以其向前行进的最前端顶靠在圆盘38上。滚珠分离器22由O型密封环40封装在壳体32中，且由O型密封环42封装在锥形体18中。类似地，锥形体18由O型密封环44封装在壳体32中。滚珠12装在成形在滚珠分离器22中的滚珠槽46中。壳体32的尺寸与活塞杆60基本一致，而无需突出或延长。尽管图中所示为一个矩形壳体32，但应理解，可以使用圆柱形或任何方便形状的壳体，而不会超出本发明的构思和范围。

由图5和图7可见，可以通过使可调螺母26拧入和拧出壳体32来调整活塞杆60的后退位置。

至此，本发明提供了一种尺寸小、可调节的、准确控制的气动进给步进式钻机的后退控制装置。

上述说明描述了本发明的范围。本领域的普通技术人员将能在不超出本发明范围的条件下，对本发明的可调节的气动进给步进式钻机的后退控制装置进行进一步的变化。

Claims (13)

1、一种气动进给步进式钻机的可调节的后退控制装置，该钻机的行进速度由一个带有可动活塞杆的阻尼缸控制，所述可调节的后退控制装置包括：

多个围绕可动活塞杆安装用于限制该活塞杆轴向运动的滚珠，

用于控制所述滚珠相对于所述可动活塞杆的轴向位置的机构，

用于控制所述滚珠相对于所述可动活塞杆的径向位置的机构，

所述用于控制所述滚珠的轴向位置的机构可由空气压力定位，

所述用于控制所述滚珠的径向位置的机构的定位是可调节的，

由此限制了所述可动活塞杆相对于所述阻尼缸的行程。

2、根据权利要求1的装置，其特征是：所述用于控制所述滚珠相对于所述可动活塞杆的轴向位置的机构是一个具有锥形内表面的锥形体，该锥形内表面使所述滚珠与所述可动活塞杆接触。

3、根据权利要求2的装置，其特征是所述锥形体部分地由一个偏压弹簧定位。

4、根据权利要求1的装置，其特征是所述用于控制所述滚珠相对于所述可动活塞杆的径向位置的机构是一个滚珠分离器。

5、根据权利要求4的装置，其特征是所述滚珠分离器部分地由一个偏压弹簧定位。

6、根据权利要求1的装置，其特征是还包括一个壳体。

7、根据权利要求6的装置，其特征是所述用于控制所述滚珠的轴向位置的机构包括一个活塞，该活塞与所述壳体的内表面密封接触。

8、根据权利要求6的装置，其特征是所述用于控制所述滚珠的径向位置的机构的调位件是一个螺母，该螺母围绕所述可动活塞杆并与所述壳体连接。

9、根据权利要求8的装置，其特征是所述螺母的位置可调地限制了所述用于控制所述滚珠的轴向位置的机构的行程。

10、根据权利要求7的装置，其特征是还包括一个以螺纹连接到所述壳体上的螺母，所述螺母被设计和安置成用于限制所述的用于控制所述滚珠相对于所述可动活塞杆的轴向位置的机构的行程。

11、一种气动进给步进式钻机的可调节的后退控制装置，该钻机的行程速度由一个带有运行活塞杆的阻尼缸控制，所述可调节的后退控制装置包括：

多个设计和安置成围绕所述运行活塞杆的滚珠，

一个具有锥形内表面的锥形体，该锥形内表面压在所述滚珠上并控制所述滚珠相对于所述运行活塞杆的轴向位置，

一个滚珠分离器，它控制所述滚珠相对于所述运行活塞杆的径向位置，

一个用于使所述锥形体相对于所述滚珠定位的偏压弹簧，

一个用于使所述滚珠分离器相对于所述锥形体定位的偏压弹簧，

一个壳体，

所述滚珠分离器设计和安置成与所述壳体的内壁接触，从而可利用空气压力在所述壳体中将所述滚珠分离器定位，

一个围绕所述活塞杆设置的螺母，所述螺母设计和安置成可利用它与所述壳体的螺纹连接来相对于所述锥形体进行调位。

12、根据权利要求11的装置，其特征是所述滚珠分离器与所述壳体的内侧和所述锥形体的内表面密封接触。

13、一种可调节地控制一根活塞杆-用于控制气动进给步进式钻机的位置-的位置的方法，包括以下步骤：

用多个滚珠围绕所述活塞杆，

控制所述滚珠相对于所述活塞杆的轴向位置，

控制所述滚珠相对于所述活塞杆的径向位置，

将所述滚珠偏压到与所述活塞杆接触，以便限制所述活塞杆的行程，

利用空气压力使所述滚珠与所述活塞杆脱离接触，

利用可调螺母控制所述滚珠相对于所述活塞杆的轴向位置，由此限制所述活塞杆的行程长度。

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