CN107407135B - 多功能连接器、钻头和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能连接器，该多功能连接器用于将功能钻孔元件连接到钻头(2000)，特别是钻头的可伸缩缸(10)。所述多功能连接器(10000)包括：具有的第一接收部(1110)的第一连接元件(1100)；具有第二接收部(1310)的第二连接元件(1300)；具有固位开口(1210)的固位元件(1200)。所述第一接收部(1110)具有至少两个驱动表面(1111)，以传递第一方向上的扭矩，所述第二接收部(1310)具有至少两个驱动表面(1311、1312)，以传递第一方向以及相反的第二方向上的扭矩，并且所述固位元件(1200)具有至少一个固位区段，以在第二功能钻孔元件处于缩回位置中时，防止所述第二功能钻孔元件相对于所述第二连接元件移动。
Description
技术领域
本发明涉及多功能连接器，该多功能连接器用于将功能钻孔元件连接到钻头，特别是钻头的缸，特别是钻头的可伸缩缸。本发明还涉及包括多功能连接器的钻头和用于钻出锚固孔并用于紧固锚固螺母的方法。
背景技术
例如从US 8,770,323B2、US 7,950,309B2、WO 2005/103450 A1、GB 382,678、WO2013/104021 A1或WO 2013/104019 A1已知用于安装地面锚固系统(包括钻岩或张紧岩石锚杆或其它连接器)的装置和方法。然而，寻求装置和方法的进一步改进。例如，安全性和易于处理以及应用领域和交互的多功能性是改进的重要领域。
发明内容
因此，本发明的目标在于提供一种改进的多功能连接器、一种改进的钻头和一种用于钻出锚固孔并用于紧固锚固螺母的改进方法，这些装置和方法关于上述目标至少其中之一相对于现有解决方案存在改进。
通过一种多功能连接器解决该目标，该多功能连接器用于将功能钻孔元件连接到钻头，特别是钻头的可伸缩缸，多功能连接器包括：第一连接元件，第一连接元件具有第一接收部，第一接收部适合于在其中接收第一功能钻孔元件的连接区段；第二连接元件，第二连接元件被布置成在多功能连接器的纵向轴线方向上邻近第一连接元件，第二连接元件具有第二接收部，第二接收部适合于在其中接收第二功能钻孔元件的连接区段；固位元件，固位元件被布置在第一连接元件和第二连接元件之间，固位元件具有固位开口，以接收穿过其中的第二功能钻孔元件的连接区段，其中第一接收部具有至少两个驱动表面，以将第一方向上的扭矩传递到第一功能钻孔元件的连接区段上的至少两个对应的接触表面，第二接收部具有至少两个驱动表面，以在第二功能钻孔元件处于钻孔/缩回位置时，将第一方向以及相反的第二方向上的扭矩传递到第二功能钻孔元件的连接区段上的至少两个对应的接触表面，并且固位元件具有至少一个固位区段，以在第二功能钻孔元件处于缩回位置时，防止第二功能钻孔元件的连接区段在平行于纵向轴线的方向上相对于第二连接元件移动。
多功能连接器适合于将功能钻孔元件与其连接，而同时多功能连接器优选地适合于连接到钻头，特别是连接到钻头的可伸缩缸。以这种方式，功能钻头元件能够经由多功能连接器连接到钻头。特别地，多功能连接器适合于将不同的功能钻孔元件连接到钻头。第一功能钻头元件能够经由第一连接元件的第一接收部连接到多功能连接器，而第二功能钻孔元件能够经由第二连接元件的第二接收部连接到多功能连接器。优选地，第一和第二功能钻孔元件彼此不同。例如，第一和第二功能钻孔元件的连接区段可具有不同的横截面形状。此外，第一和第二功能钻孔元件可具有不同的功能，例如钻钢和紧固杆。优选地，可一次仅将一个功能钻孔元件连接到多功能连接器。
第一和第二功能钻孔元件的连接区段优选地经由对应的横截面，特别是经由形状配合或形锁定配合或互锁配合而被接收在第一和第二接收部中。进一步优选地，第一和第二接收部仅仅是比第一和第二功能钻孔元件的对应连接区段大得多，以至允许相应的功能钻孔元件的插入和释放。
第一和第二接收部两者都具有至少两个驱动表面，以将扭矩传递到第一和第二功能钻孔元件的相应连接区段上的至少两个对应的接触表面。
第一接收部的所述至少两个驱动表面适合于将第一方向上的扭矩传递到第一功能钻孔元件的连接区段上的对应接触表面。这意味着被接收在第一接收部中的第一功能钻孔元件能够经由多功能连接器在第一方向上被驱动或旋转。例如，当第一功能钻孔元件是张紧杆或锚固螺母时，这是特别优选的。
第二接收部的所述至少两个驱动表面适合于在第一方向以及相反的第二方向上将扭矩传递至第二功能钻孔元件的连接区段上的对应接触表面。特别地，第二接收部被布置成使得当第二功能钻孔元件的连接区段处于钻孔位置时，被接收在第二接收部中的第二功能钻孔元件能够经由多功能连接器在第一方向上旋转，并且当第二功能钻孔元件的连接区段处于缩回位置时，能够在相反的第二方向上旋转。例如当第二功能钻孔元件是钻钢，并且多功能连接器被连接到钻头时，这能够是特别优选的，其中钻钢需要在第一方向上旋转，以钻孔，并且在钻钢缩回期间在第二方向上旋转。
优选地，第二功能钻孔元件的钻孔位置和缩回位置在它们的相对于纵向轴线LX的旋转取向上是不同的。旋转扭矩或驱动运动应理解为绕纵向轴线的旋转、扭矩或驱动运动。优选地，第一方向上的扭矩传递对应于第二功能钻孔元件的钻孔位置，并且相反的第二方向上的扭矩传递对应于第二功能钻孔元件的缩回位置。
第二连接元件被布置成邻近在第一连接元件。优选地，该第二连接元件相对于第一连接元件的近侧布置意味着：当多功能连接器被布置在钻头处时，第二连接元件邻近在钻头或比第一连接元件更靠近钻头。
在两个连接元件之间布置有固位元件，固位元件具有固位开口，第二功能钻孔元件的连接区段能够穿过该固位开口。为了将第二功能钻孔元件的连接区段插入第二接收部中，优选地是，将第二功能钻孔元件的连接区段首先插入第一连接元件的第一接收部中，然后穿过固位元件的固位开口，并且最后插入和接收在第二连接元件的第二接收部中。
固位元件的所述至少一个固位区段具有将第二功能钻孔元件的连接区段固位在其缩回位置的功能。这意味着防止了第二功能钻孔元件相对于固位元件的平移运动，特别是在远侧方向上平行于或沿着纵向轴线的平移运动。这具有的优点是，在缩回位置，固位元件的固位区段确保了第二功能钻孔元件与多功能连接器一起被移除，并且当多功能连接器移入远侧方向时，第二功能钻孔元件不被从第二接收部释放。
优选地，在第二功能钻孔元件处于钻孔位置中或另外的中立位置时，所述至少一个固位区段不防止第二功能钻孔元件的连接区段在平行于或沿着纵向轴线的方向上相对于第二连接元件移动。优选地，在钻孔位置或另外的中立位置中，第二功能钻孔元件被插入第二接收部中。在钻孔和/或中立位置中，优选地，第二功能钻孔元件的连接区段能够容易地穿过固位元件(在有其至少一个固位区段的情况下)，并且不会阻碍平行于或沿着纵向轴线的平移运动的路径。然而，在第二功能钻孔元件的缩回位置中，通过固位元件的所述至少一个固位区段防止第二功能钻孔元件的连接区段相对于第二接收部的这种相对平移运动。
以这种方式，多功能连接器具有适合于接收两个功能钻孔元件(优选一次一个)的优点，并且还将第一方向上的扭矩传递到两个功能钻孔元件，并进一步将第二方向上的扭矩施加至处于缩回位置的第二功能钻孔元件，并且进一步将第二功能钻孔元件固位在该缩回位置。以这种方式，例如，多功能连接器能够与钻头和钻钢一起使用，以钻出锚固孔，并且能够——在移除钻钢之后——使用相同的多功能连接器来拧紧锚固螺母。特别地，这种多功能连接器不需要在现有的解决方案中对于将紧固杆附接到例如钻头所必要的移动台车或转接器。
在优选实施例中，第二接收部具有至少两个第一驱动表面，以在第二功能钻孔元件处于钻孔位置时，将第一方向上的扭矩传递到第二功能钻孔元件的连接区段上的至少两个对应的第一接触表面，并且第二接收部具有至少两个第二驱动表面，以在第二功能钻孔元件处于缩回位置时，将相反的第二方向上的扭矩传递到第二功能钻孔元件的连接区段上的至少两个对应的第二接触表面。
在该实施例中，第二接收部具有至少四个驱动表面，即至少两个第一驱动表面和两个第二驱动表面。第一驱动表面被布置用以将扭矩传递到第二功能钻孔元件的连接区段上的两个对应的第一接触表面，并且至少两个第二驱动表面被布置用以将第二方向上的扭矩传递到至少两个对应的第二接触表面。在该实施例中，优选地，通过与第二功能钻孔元件的连接区段上的不同的两组接触表面接触的不同的两组驱动表面实现经由第二接收部在第一和第二方向上的扭矩传递。
优选地，第一和第二驱动表面被沿着第二接收部的周界，优选为内周界交替地布置。
进一步优选地，在成对的第一和第二驱动表面之间，沿第二接收部的周界布置圆角。该实施例的优点在于：促进从第二接收部插入和移除第二功能钻孔元件的连接区段。进一步促进了第二功能钻孔元件的连接区段从钻孔位置到缩回位置的过渡，反之亦然。
优选地，两个相邻的第一和第二驱动表面被朝着彼此以一定角度布置，即，第一驱动表面相对于相邻的第二驱动表面倾斜。
优选地，第一和第二接收部的所述至少两个驱动表面以及第一和第二功能钻孔元件的连接区段上的所述至少两个对应的接触表面平行于纵向轴线地延伸。
进一步特别优选地，第二接收部的第一驱动表面和/或第二驱动表面被布置用以与第二功能钻孔元件的具有正方形横截面的连接区段接合。例如，钻钢通常具有带有正方形横截面的连接区段。因此，优选地，第二接收部被布置用以与第二功能钻孔元件的具有正方形横截面的这种连接区段接合。然而，第二接收部也能够被布置用以与第二功能钻孔元件的具有其它横截面的连接区段接合，例如矩形、六边形、三角形或其它多边形或者部分或全部圆化的横截面形状。
在进一步优选实施例中，固位元件具有至少两个固位区段，以在第二功能钻孔元件处于缩回位置时，防止第二功能钻孔元件的连接区段在平行于纵向轴线的方向上相对于第二连接元件移动。
特别优选地，固位元件具有超过一个的固位区段，特别是两个、三个、四个或更多个固位区段。优选地，固位区段彼此均匀地间隔开。进一步优选地，固位区段间隔开，与第二驱动表面对应。
进一步优选地，第一接收部具有六边形横截面形状。第一接收部的六边形横截面形状是特别优选的，因为紧固杆或锚固螺母通常具有带有六边形横截面形状的连接区段。可替选地，第一接收部可具有正方形、三角形、矩形或其它六边形或者部分或全部圆化的横截面形状。
进一步优选地，第一接收部的横截面的内包络包封第二接收部和/或固位开口的横截面。
该实施例有利于促进将第二功能钻孔元件的连接区段穿过第一接收部和固位开口插入第二接收部中以及移除该连接区段。在该实施例中，第一接收部的开口横截面完全包围固位开口和/或第二接收部的开口横截面。
在进一步优选实施例中，固位元件具有至少两个引导表面。优选地，该至少两个引导表面被布置成使得第二功能钻孔元件的连接元件的对应接触表面由所述至少两个引导表面引导，同时第二功能钻孔元件的连接区段穿过固位元件。进一步优选地，该至少两个引导表面平行于纵向轴线地延伸。
进一步优选地，在所述至少两个引导表面之间布置圆角。该实施例促进穿过固位开口插入和/或移除第二功能钻孔元件的连接区段。
进一步优选地，该至少两个引导表面被布置用以与第二功能钻孔元件的具有正方形横截面的连接区段在根据钻孔位置的取向上接合。当采用呈在其连接区段中具有正方形横截面的钻钢形式的第二功能钻孔元件时，该实施例是特别优选的。当引导表面被布置用以在第二功能钻孔元件的连接区段穿过固位元件以处于钻孔位置的同时引导第二功能钻孔元件的连接区段上的接触表面时，这些引导表面是特别有利的。
在进一步优选实施例中，多功能连接器包括接合元件，接合元件被布置在第一连接元件的外周界处，并且适合于以防扭转方式接合钻头的缸。提供接合元件及其将多功能连接器以防扭转方式连接到钻头的缸的功能具有下列优点，即钻头的缸的旋转能够被传递至多功能连接器，并且以这种方式，通过多功能连接器，也传递到与其连接的第一或第二功能钻孔元件。
接合元件优选地通过对应的横截面、形状配合、形锁合配合或互锁配合将第一连接元件的外周界连接到钻头的缸。
在进一步优选实施例中，多功能连接器包括流体提供区段，流体提供区段具有流体通道，以将来自连接器近侧端的流体提供给第一连接元件和/或第二连接元件和/或固位元件。优选地，流体提供区段适合于连接到钻头的缸的流体通道，特别是连接到钻头的可伸缩缸，优选地经由用于密封连接的密封件进行该连接。进一步优选地，流体提供区段在其近侧端处提供第二接收部的止动阶段，使得被接收在第二接收部中的第二功能钻孔元件的连接区段被流体提供区段在近侧方向上止动。
根据进一步方面，通过一种钻头解决该目标，该钻头包括：可伸缩缸，可伸缩缸具有轴和活塞，活塞可沿着纵向轴线相对于轴移动；驱动器，驱动器用于旋转地驱动可伸缩缸的轴；延伸联接件，延伸联接件适合于沿着纵向轴线延伸和/或缩回可伸缩缸；如上所述的多功能连接器，多功能连接器处于活塞的远侧端，以将功能钻孔元件与活塞的远侧端连接。
关于钻头的优点、优选实施例和细节及其优选实施例，参考上文，特别是关于多功能连接器所述的对应方面和实施例。
根据进一步方面，通过一种用于钻出锚固孔并用于紧固锚固螺母的方法来解决该目标，方法包括：提供钻头，钻头具有如上所述的多功能连接器；提供钻钢，作为第一功能钻孔元件；在钻孔位置，将钻钢穿过第一接收部和固位开口插入第二接收部中；使钻头的缸与多功能连接器一起在第一方向上旋转；使钻头的缸与多功能连接器一起在相反的第二方向上旋转，以使钻钢进入缩回位置；使缸与连接器和钻钢一起撤回；使钻头的缸与多功能连接器一起在第一方向上旋转，以使钻钢进入钻孔位置；从多功能连接器移除钻钢；将锚固件的锚固螺母与第一接收部接合；使钻头的缸与多功能连接器一起在第一方向上旋转。
关于钻出锚固孔并紧固锚固螺母的方法的优点、优选实施例和细节及其优选实施例，参考上文，特别是关于多功能连接器和钻头所述的对应方面和实施例。
多功能连接器优选地与可伸缩缸及下文所述的其优选实施例组合地应用。
一种可伸缩缸，特别是用于钻头的可伸缩缸，包括：轴，其在轴的内部部件和外部部件之间具有轴环体积；活塞，其在活塞的内部部件和外部部件之间具有活塞环体积；活塞可相对于轴沿纵向轴线移动；活塞的外部部件的近侧端被布置在轴的内部部件和外部部件之间；并且轴的内部部件的远侧端被布置在活塞的内部部件和外部部件之间；并且其中可伸缩缸可沿纵向轴线延伸和/或缩回。
例如，可伸缩缸能够用于钻头或与钻头一起使用。可伸缩缸包括轴和活塞，缸的延伸通过活塞相对于轴沿纵向轴线的平移运动实现。通过活塞相对于轴在相反方向上的平移运动实现可伸缩缸的缩回。可伸缩缸具有近侧端和远侧端。特别地，例如，当可伸缩缸用于钻头中时，可伸缩缸的近侧端将是被连接至钻头的一端，并且远侧端将是被连接到诸如钻钢的功能钻孔元件的一端。
活塞相对于轴的平移运动优选地是引导运动或滑动运动，其优选地由用于控制运动，例如运动的速度和/或程度和/或方向的延伸联接件控制。优选地，可伸缩缸可延伸至少100mm，特别是至少110、120、130、140、150、160、170、180、190或200mm。
活塞和/或轴优选地在至少一个区域或部分中具有基本圆筒形形状。轴的内部部件和外部部件和/或活塞的内部部件和外部部件被优选地相对于纵向轴线同轴布置。进一步优选地，轴的内部部件界定内侧或内部轴体积，并且活塞的内部部件界定内侧或内部活塞体积。
可伸缩缸的轴和活塞被布置成使得活塞的外部部件的近侧端被定位在轴的内部部件和外部部件之间，并且轴的内部部件的远侧端被布置在活塞的内部部件和的外部部件之间。
优选地，活塞环体积的远侧端例如通过活塞的内部部件和外部部件之间的连接而闭合。进一步优选地，轴环体积的近侧端例如通过轴的内部部件和外部部件之间的连接而闭合。轴环体积和活塞环体积可以彼此流体连通。
这种可伸缩缸构造(其中轴的内部部件和外部部件以及活塞的内部部件和外部部件交织在一起)提供了一种非常通用的可伸缩缸，其特征在于，允许在宽广的应用范围中应用可伸缩缸，因此提高可伸缩缸本身和例如具有这种可伸缩缸的钻头的功能性。
根据优选实施例，活塞和轴通过扭转刚性联接而连接起来。扭转刚性联接应被理解为不允许活塞和轴之间的相对旋转运动的连接。这意味着当轴旋转时，活塞与轴一起旋转，反之亦然。该实施例具有下列优点，即可伸缩缸特别适合于在钻头中使用或应用，其中旋转被施加到可伸缩缸，并且例如应从轴传递到活塞。
进一步优选地，通过活塞的外部部件和轴的内部部件的连接来实现扭转刚性联接。扭转刚性联接的这个位置是特别优选的，因为它产生可靠的联接并且对可伸缩缸的功能性和适用性具有最小影响。
进一步优选地，扭转刚性联接是花键联接和/或闩锁联接。可以应用另外的扭转刚性联接。
优选地，花键联接的花键平行于纵向轴线延伸，以允许活塞相对于轴滑动运动。进一步优选地，花键联接具有纵向延伸，其允许独立于活塞相对于轴的相对位置，即沿着可伸缩缸的整个延伸距离的可靠扭转刚性联接。
在进一步优选实施例中，可伸缩缸可通过向轴环体积和/或活塞环体积提供和/或从轴环体积和/或活塞环体积排出液压流体而延伸和/或缩回。在该实施例中，可伸缩缸能够被称为液压缸。由于轴环体积和/或活塞环体积能够被用于液压流体，所以可伸缩缸的结构特别适合用于通过液压流体实现延伸和/或缩回。作为液压流体，特别能够使用液压油。
进一步优选地，活塞的外部部件的近侧端被抵靠着轴的外部部件密封；并且活塞的内部部件的近侧端被抵靠着轴的内部部件密封。
优选地，提供用于密封以防止液压流体渗漏的高压密封件，以实现密封。进一步优选地，密封件被设置为滑动密封件，其在活塞相对于轴的任何相对位置中可靠地密封。通过这些密封件，轴环体积和活塞环体积能够被有效地对内或外周界或环境密封。
进一步优选地，轴环体积和活塞环体积彼此流体连通，优选地通过活塞的外部部件和轴的内部部件之间的联接而流体连通。结合将可伸缩缸实现为液压可伸缩缸，该实施例是特别优选的。
进一步优选地，在活塞的外部部件和轴的外部部件之间设置中间环体积；其中可伸缩缸可通过向中间环体积提供液压流体缩回。
优选地，可伸缩缸的延伸通过向轴环体积和/或活塞环体积提供液压流体而开始，而可伸缩缸的缩回通过将流体提供到另外的环体积，即中间环体积实现。优选地，中间环体积与轴环体积和活塞环体积分离，即中间环体积优选地不与轴环体积和活塞环体积流体连通。当将液压流体提供给一个环体积以开始活塞的运动时，液压流体优选地被从另一个环体积排出，以允许这种运动。
优选地，中间环体积至少部分地由活塞的外部部件的具有减小外径的区段形成。进一步优选地，中间环体积围绕活塞的外部部件的外周界的至少一个区段。
优选地，中间环体积在其远侧端和/或其近侧端处封闭，并且进一步优选地设有密封件，特别是用于液压流体的高压滑动密封件。
可伸缩缸的进一步优选实施例的特征在于：在活塞的外部部件和轴的外部部件之间的至少一个力传递元件，以传递在与平行于纵向轴线的方向不同的至少一个方向上的侧向力。
力传递元件优选地特别是在可伸缩缸的完全或部分延伸位置提供额外的稳定性。特别地，力传递元件适合于传递基本垂直于纵向轴线的侧向力。侧向力应被理解为在与平行于纵向轴线的方向不同的至少一个方向上的力。特别地，侧向力是基本垂直于纵向轴线的力。力传递元件优选地被连接至活塞的外部部件的外径向周界。
在优选实施例中，该至少一个力传递元件是环形元件，其轴向的延伸超过其径向的延伸至少两倍，并且通过形状配合而连接到活塞的外部部件。形状配合能够被理解为形锁合配合或互锁配合或通过对应横截面的连接。
力传递元件的该实施例的优点在于：它是特别成本有效和可靠的实施例，也易于组装和制造。
优选地，设置有两个环形力传递元件。力传递元件的轴向的延伸优选地是其径向的延伸的3、4或5倍。优选地，力传递元件由硬塑料制成。
在优选实施例中，该至少一个力传递元件的外径向周界被布置成与围绕该至少一个力传递元件的活塞的外部部件的其余外径向周界齐平。
可伸缩缸的进一步优选实施例的特征在于：形成用于向活塞供应流体的中央空腔的供给通道。流体能够为液体，例如水。这允许湿、潮或干钻孔操作。优选地，钻头的所有元件，特别是可伸缩缸的所有元件，和/或可接触水或其它侵蚀性流体的多功能连接器具有足够的保护涂层，特别是防锈涂层。
当通过供应通道供应液体或喷雾时，提供用于向活塞供应流体的供应通道进一步增加了可伸缩缸的通用性，例如应用于湿或潮钻孔。优选地，供应通道被布置在活塞的内部部件中，并且进一步优选地被与活塞和轴同轴地布置。供应通道的远侧端优选地抵靠着活塞的内部部件密封。供应通道的远侧端可从轴的远侧端在远侧方向上突出。
根据进一步方面，提供了一种钻头，该钻头包括：上述可伸缩缸；驱动器，其用于旋转地驱动可伸缩缸的轴；延伸联接件，其适合于沿纵向轴线延伸和/或缩回可伸缩缸；连接器，优选为多功能连接器，其处于活塞的远侧端处，以将功能钻孔元件与活塞的远侧端连接。
优选地，延伸联接件是与轴环体积和/或活塞环体积和/或中间环体积流体连通的旋转联接件，旋转联接件适合于将液压流体提供给轴环体积和/或活塞环体积和/或中间环体积，和/或将液压流体从其中排出。此外，优选地，钻头包括至少一个速度传感器，其优选地被布置在正齿轮减速级处。
进一步优选地，钻头包括温度传感器和/或压力传感器和/或断路器。
关于钻头的优点、优选实施例和细节及其优选实施例，参考上文，特别是关于缸所述的对应方面和实施例。
根据进一步方面，提供操作如上所述的钻头的方法，该方法包括：将功能钻孔元件连接到活塞的远侧端处的连接器；通过旋转地驱动该轴来旋转可伸缩缸；沿纵向轴线延伸和/或缩回可伸缩缸。
根据优选实施例，操作钻头的方法还包括：从连接器移除功能钻孔元件；将另一功能钻孔元件连接到连接器。
关于操作钻头的方法的优点、优选实施例和细节及其优选实施例，参考上文，特别是关于缸和钻头所述的对应方面和实施例。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的优选实施例，其中
图1是在可伸缩缸和多功能连接器处于延伸位置的钻头的纵向横截面图；
图2是处于缩回位置的图1的钻头的纵向横截面图；
图3是在纵向方向上切割的根据图1的钻头的三维视图；
图4是在纵向方向上切割的根据图2的钻头的三维视图；
图5是根据图2的钻头的三维视图；
图6是无第一连接元件和固位元件的图5的放大图；
图7是无第一连接元件的图5的放大图；
图8是根据图1的钻头的三维视图；
图9是根据图2的钻头的三维视图；
图10是在锥形轴承区域中切割的钻头的三维视图；
图11是在正齿轮减速级区域中切割的钻头的三维视图；
图12是在流体或水连接区域中切割的钻头的三维视图；以及
图13是马达连接区域中的钻头的三维视图。
具体实施方式
在图1-13中示出具有可伸缩缸10和多功能连接器1000的钻头2000的优选示例。尽管在附图中，组合地示出了多功能连接器1000、可伸缩缸10和钻头2000，但是，特别是本文所述的多功能连接器1000和可伸缩缸10也能够单独应用。
图1、3和8示出可伸缩缸10处于延伸位置的钻头2000，而图2、4和9示出可伸缩缸10处于其缩回位置的钻头2000。图5-7特别地示出了多功能连接器1000的细节。图10-13特别地示出了钻头2000的细节。
钻头2000包括用于驱动可伸缩缸10的液压马达2100，可伸缩缸10经由正齿轮减速级2300与液压马达2100连接。可伸缩缸10由背靠背布置的锥形滚子轴承2400支撑。液压马达2100能够以两种不同的速度运行。液压马达2100的扭矩经由正齿轮减速级2300传递到缸10。锥形滚子轴承2400的两个环适合于接收钻头2000运行产生的载荷和力。钻头2000，特别是液压马达2100适合于提供高达700rpm的可伸缩缸10的旋转，并且在第一和/或第二方向上施加高达400Nm的扭矩，以及高达40升/分钟的液压油的流量。
如下所述，可伸缩缸10能够通过提供液压流体在远侧方向(d)上延伸。钻头2000包括呈旋转联接件形式的延伸联接件2200，以将液压流体提供给旋转的可伸缩缸10。多功能连接器1000被连接到可伸缩缸10的远侧端。
可伸缩缸10包括轴100和活塞200，活塞200可沿着纵向轴线LX相对于轴100移动，以延伸或缩回可伸缩缸10。该轴具有内部部件110和外部部件120，并且活塞具有内部部件210和外部部件220。具有其内部部件110和外部部件120的轴100以及具有其内部部件210和其外部部件220的活塞200在形状上为基本圆筒形并被同轴地布置。
在轴的内部部件110和外部部件120之间形成轴环体积101，并且在活塞200的内部部件210和外部部件220之间形成活塞环体积201。活塞200的外部部件220的远侧端221被布置在轴100的内部部件110和外部部件120之间，并且抵靠着轴100的外部部件120密封。轴100的内部部件110的远侧端111被布置在活塞200的内部部件210和外部部件220之间。活塞200的内部部件210的近侧端221被抵靠着轴100的内部部件110密封。
活塞100和轴200通过扭转刚性联接30而连接起来，扭转刚性联接30通过活塞200的外部部件220与轴100的内部部件110之间的花键联接来实现。花键联接30的花键在平行于纵向轴线LX的方向上延伸。花键联接30具有足够大的纵向延伸，以在延伸以及缩回位置中，特别是当液压马达2100以旋转运动驱动可伸缩缸10时，在轴100和活塞200之间提供可靠的扭转刚性联接。
轴环体积101和活塞环体积201通过花键联接30彼此流体连通。
通过经由液压流体孔2500将液压流体提供给轴环体积101和/或活塞环体积201，可伸缩缸10能够延伸，这意味着从图2或4中所示的位置进入图1或3中所示的位置。通过经由液压流体孔2500将液压流体提供到中间环体积40，可伸缩缸10能够缩回。中间环体积40优选地由活塞200的外部部件220的具有减小外径的区段222形成。优选地，当液压流体被提供到轴和/或活塞环体积101、201时，液压流体从中间环体积40缩回，反之亦然，以允许或促进相应的缩回或伸展运动。
此外，密封件300，特别是其中施加液压流体的高压密封件在需要的情况下通过多功能连接器1000布置贯穿钻头2000和可伸缩缸10。高压密封件300，特别是水密封件和/或液压流体密封件优选适合于承受在高达180巴下的6升/分钟的流体供应。
可伸缩缸10还包括供应通道140，供应通道140形成用于将流体，例如水供应到活塞200，特别是内侧活塞体积212的中央空腔141。能够将诸如水的流体通过流体连接2600而供应到供应通道140。供应通道140还具有基本圆筒形形状，并且与活塞200和轴100同轴地布置，并且设有相应的密封件300，以形成密封的流体通道。
此外，可伸缩缸10包括传递侧向力的传递元件130。传递元件130被布置在活塞200的外部部件220和轴100的外部部件120之间。
力传递元件130是具有轴向延伸超过其径向延伸大于3倍的环形元件。此外，力传递元件130通过形状配合连接到活塞200的外部部件220。
旋转联接件2200与轴环体积101和/或活塞环体积201和/或中间环体积40流体连通，并且适合于向这些体积提供液压流体和/或从其中排出液压流体。
图10特别示出锥形滚子轴承2400的环以及液压流体孔2500，液压流体孔2500用于向活塞、环和/或中间环体积201、101、40提供液压流体，以移动活塞200。特别能够在图11中看出正齿轮减速级2300。图11还示出钻头2000的速度传感器2700，以控制转速。图12特别示出流体或水连接2600，以将诸如水的流体提供给供应通道140的中央空腔141。图13特别地示出向马达提供液压油的液压流体孔2500。
多功能连接器1000经由螺纹连接1700连接到活塞200的外部部件220。为了确保螺纹连接1700在可伸缩缸10与多功能连接器1000一起在第一或相反的第二方向上旋转期间不释放，多功能连接器通过接合元件1400固定。接合元件1400被布置在第一连接元件1100的外周界处，并且适合于以防扭转方式，特别是通过形状配合、互锁配合或形锁合配合接合活塞200，特别是活塞200的外部部件220。从图5能够看出，接合元件1400在其外周围上具有六个均匀间隔开的凹部，并且轴200的外部部件220的远侧端上的六个对应的突起突出到这些凹部中。接合元件1400能够通过环或e形夹1600固定。
多功能连接器1000包括第一连接元件1100、第二连接元件1300和固位元件1200。第一连接元件具有第一接收部1110，以接收第一功能钻孔元件的连接区段。同样地，第二连接元件1300具有第二接收部1310，以在其中接收第二功能钻孔元件的连接区段。第二连接元件1300被布置在第一连接元件1100的近侧(p)，并且固位元件1200被布置在第一连接元件1100和第二连接元件1200之间。固位元件1200具有固位开口1210，以接收穿过其中的第二功能钻孔元件的连接区段。
第一接收部1110具有六边形横截面形状，并且特别适合于接合锚固螺母或张紧杆。第一接收部1110具有六个驱动表面1111，以将第一方向上的扭矩传递到第一功能钻孔元件的连接区段上的至少两个对应的接触表面。
第二连接元件1300还具有流体供应区段1500，其具有圆筒形流体通道，以将流体从多功能连接器1000的近侧端提供到第一连接元件1100和第二连接元件1300以及固位元件1200。
第二接收部1310特别适合于与呈带有具有正方形横截面的连接区段的钻钢形式的第二功能钻头元件接合。第二接收部1310具有四个第一驱动表面1311，以在第二功能钻孔元件处于钻孔位置时，将第一方向上的扭矩传递至第二功能钻孔元件的连接区段上的至少两个对应的第一接触表面。第二接收部1310还具有四个第二驱动表面1312，以在第二功能钻孔元件处于缩回位置时，将相反的第二方向上的扭矩传递至第二功能钻孔元件的连接区段上的至少两个对应的第二接触表面。第二接收部1310的第一驱动表面1311和第二驱动表面1312沿着第二接收部1310的周界交替布置。在成对的第一驱动表面1311和第二驱动表面1312之间，圆角1313被沿第二接收部1310的周界布置。从图6能够看出，在图中所示的实施例的第二接收部1310中存在四个圆角1313。两个相邻的第一驱动表面1311和第二驱动表面1312优选地朝着彼此以一定角度布置，即第一驱动表面1311相对于相邻的第二驱动表面1312倾斜。第二接收部1310的第一驱动表面1311和第二驱动表面1312被布置用以接合第二功能钻孔元件的具有正方形横截面的连接区段。
特别能够在图7中看出固位元件1200。固位元件1200具有至少两个固位区段1213，以在第二功能钻孔元件处于缩回位置时，防止第二功能钻孔元件的连接区段在平行于纵向轴线LX的方向上相对于第二连接元件1300移动。
固位元件1200具有四个引导表面1211，其中在相邻的引导表面1211之间布置有圆角1212(总共四个圆角)。四个引导表面1211被布置用以在根据钻孔位置的取向上，与第二功能钻孔元件的具有正方形横截面的连接区段接合，以便使第二功能钻孔元件的连接区段在其钻孔位置上穿过固位开口1210。在钻孔位置中，第二功能钻孔元件的连接区段将接触第二接收部1300的第一驱动表面1311和固位元件1200的引导表面1211。在第二功能钻孔元件的连接区段处于缩回位置时，仅第二接收部1300的第二驱动表面1312被第二功能钻孔元件的连接区段接触，该连接区段通过固位元件1200的固位区段1213在纵向方向上固位。
特别能够从图5看出，第一接收部1110处的横截面的内包络部包封第二接收部1310的横截面以及固位开口1210的横截面。
如上所述，通过包括可伸缩缸10和多功能连接器1000的钻头2000，能够改进和促进一种用于钻出锚固孔和用于紧固锚固螺母的方法。例如，具有带有正方形横截面的连接区段的作为第一功能钻孔元件的钻钢能够在钻孔位置上穿过第一接收部1110和固位开口1210插入第二接收部1310中。然后，可伸缩缸10能够通过液压马达2100在第一方向上旋转，这导致钻钢经由第一驱动表面1311的对应旋转，以钻出锚固孔。当达到锚固孔的期望长度时，可伸缩缸10能够被液压马达2100在相反的第二方向上驱动，而使钻钢处于缩回位置。然后，钻钢能够被与可伸缩缸10和多功能连接器1000一起从锚固孔缩回，而多功能连接器1000的固位元件1200的固位区段1213防止钻钢相对于多功能连接器1000的相对纵向运动。为了从多功能连接器1000移除钻钢，缸10被液压马达2100在第一方向上旋转，使钻钢进入钻孔位置并将其从固位元件1200的固位区段1213释放。
当从多功能连接器1000移除钻钢时，张紧杆能够被连接到第一接收部1110，或者锚固件的锚固螺母能够被第一接收部1110接合。优选地，使活塞200在锚固螺母被接合之前或者在可伸缩缸10然后在第一方向上旋转以紧固锚固件的锚固螺母之前相对于轴100延伸。
通过提供多功能连接器1000并且通过提供可伸缩缸10，能够使用相同的钻头2000以钻出锚固孔并且紧固锚固螺母，而不使用移动台车或其它转接器。这增加了安全性并便于处理。进一步提供了更高自动化程度的钻出锚固孔和紧固锚固螺母的工艺。
附图标记
LX 纵向轴线
d 远侧
P 近侧
10 缸
30 扭转刚性联接
40 中间环体积
100 轴
101 轴环体积
110 轴的内部部件
111 轴的内部部件的远侧端
120 轴的外部部件
130 传递元件
140 供应通道
141 中央空腔
200 活塞
201 活塞环体积
202 活塞的远侧端
210 活塞的内部部件
212 内侧活塞体积
220 活塞的外部部件
221 活塞的外部部件的近侧端
300 密封件
1000 多功能连接器
1100 第一连接元件
1110 第一接收部
1111 第一接收部的驱动表面
1200 固位元件
1210 固位开口
1211 引导表面
1212 圆角
1213 固位区段
1300 第二连接元件
1310 第二接收部
1311 第二接收部的第一驱动表面
1312 第二接收部的第二驱动表面
1313 圆角
1400 接合元件
1500 第一提供区段
1600 环
1700 螺纹连接
2000 钻头
2100 液压马达
2200 延伸联接件
2300 正齿轮减速级
2400 锥形滚子轴承
2500 液压流体孔
2600 流体连接
2700 速度传感器
Claims (16)
1.一种多功能连接器(1000)，所述多功能连接器(1000)用于将功能钻孔元件连接到钻头(2000)，所述多功能连接器(1000)包括：
第一连接元件(1100)，所述第一连接元件(1100)具有第一接收部(1110)，所述第一接收部(1110)接收第一功能钻孔元件的第一连接区段；
第二连接元件(1300)，所述第二连接元件(1300)被布置成在所述多功能连接器(1000)的纵向轴线(LX)方向上邻近所述第一连接元件(1100)，且所述第二连接元件(1300)具有第二接收部(1310)，所述第二接收部(1310)接收第二功能钻孔元件的第二连接区段；以及
固位元件(1200)，所述固位元件(1200)被布置在所述第一连接元件(1100)和所述第二连接元件(1300)之间，且所述固位元件(1200)具有固位开口(1210)，以接收穿过其中的所述第二功能钻孔元件的所述第二连接区段，
其中
所述第一接收部(1110)具有至少两个驱动表面(1111)，以将第一方向上的扭矩传递到所述第一功能钻孔元件的所述第一连接区段上的至少两个对应的接触表面，
所述第二接收部(1310)具有至少两个驱动表面(1311、1312)，以在所述第二功能钻孔元件处于钻孔位置和/或缩回位置时，将所述第一方向上以及相反的第二方向上的扭矩传递到所述第二功能钻孔元件的所述第二连接区段上的至少两个对应的接触表面，并且
所述固位元件(1200)具有至少一个固位区段(1213)，以在所述第二功能钻孔元件处于所述缩回位置时，防止所述第二功能钻孔元件的所述第二连接区段在平行于所述纵向轴线(LX)的方向上相对于所述第二连接元件(1300)移动。
2.根据权利要求1所述的多功能连接器(1000)，其中
所述第二接收部(1310)具有至少两个第一驱动表面(1311)，以在所述第二功能钻孔元件处于所述钻孔位置时，将所述第一方向上的扭矩传递到所述第二功能钻孔元件的所述第二连接区段上的至少两个对应的第一接触表面，并且
所述第二接收部(1310)具有至少两个第二驱动表面(1312)，以在所述第二功能钻孔元件处于所述缩回位置时，将所述相反的第二方向上的扭矩传递到所述第二功能钻孔元件的所述第二连接区段上的至少两个对应的第二接触表面。
3.根据权利要求2所述的多功能连接器(1000)，其中
所述第一驱动表面(1311)和所述第二驱动表面(1312)被沿着所述第二接收部(1310)的周界交替地布置。
4.根据权利要求2-3中的任一项所述的多功能连接器(1000)，其中
在成对的所述第一驱动表面(1311)和所述第二驱动表面(1312)之间，沿所述第二接收部(1310)的周界布置圆角(1313)。
5.根据权利要求2-3中的任一项所述的多功能连接器(1000)，其中
所述第二接收部(1310)的所述第一驱动表面(1311)和/或所述第二驱动表面(1312)被布置用以与所述第二功能钻孔元件的具有正方形横截面的所述第二连接区段接合。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的多功能连接器(1000)，其中
所述固位元件(1200)具有至少两个固位区段(1213)，以在所述第二功能钻孔元件处于所述缩回位置时，防止所述第二功能钻孔元件的所述第二连接区段在平行于所述纵向轴线(LX)的方向上相对于所述第二连接元件(1300)移动。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的多功能连接器(1000)，其中
所述第一接收部(1110)具有六边形横截面形状。
8.根据权利要求1-3中的任一项所述的多功能连接器(1000)，其中
所述第一接收部(1110)的横截面的内包络包封所述第二接收部(1310)和/或所述固位开口(1210)的横截面。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的多功能连接器(1000)，其中
所述固位元件(1200)具有至少两个引导表面(1211)。
10.根据权利要求9所述的多功能连接器(1000)，其中
在所述至少两个引导表面(1211)之间布置圆角(1212)。
11.根据权利要求9所述的多功能连接器(1000)，其中
所述至少两个引导表面(1211)被布置用以与所述第二功能钻孔元件的具有正方形横截面的所述第二连接区段在根据所述钻孔位置的取向上接合。
12.根据权利要求1-3中的任一项所述的多功能连接器(1000)，其中，所述多功能连接器(1000)还包括：
接合元件(1400)，所述接合元件(1400)被布置在所述第一连接元件(1100)的外周界处，并且适合于以防扭转方式接合所述钻头(2000)的缸(10)。
13.根据权利要求1-3中的任一项所述的多功能连接器(1000)，其中，所述多功能连接器(1000)还包括：
流体提供区段(1500)，所述流体提供区段(1500)具有流体通道，以将来自所述多功能连接器(1000)的近侧端的流体提供给所述第一连接元件(1100)和/或所述第二连接元件(1300)和/或所述固位元件(1200)。
14.根据权利要求1所述的多功能连接器(1000)，其中所述多功能连接器(1000)用于将所述功能钻孔元件连接到所述钻头(2000)的可伸缩缸。
15.一种钻头(2000)，包括：
可伸缩缸(10)，所述可伸缩缸(10)具有轴(100)和活塞(200)，所述活塞(200)能沿着纵向轴线(LX)相对于所述轴(100)移动；
驱动器(2100)，所述驱动器(2100)用于旋转地驱动所述可伸缩缸(10)的所述轴(100)；
延伸联接件(2200)，所述延伸联接件(2200)适合于沿着所述纵向轴线(LX)延伸和/或缩回所述可伸缩缸(10)；
根据权利要求1-14中的任一项所述的多功能连接器(1000)，所述多功能连接器(1000)处于所述活塞(200)的远侧端(202)上，以将功能钻孔元件与所述活塞(200)的所述远侧端(202)连接。
16.一种用于钻出锚固孔并用于紧固锚固螺母的方法，所述方法包括：
提供钻头(2000)，所述钻头(2000)具有根据权利要求1-14中的任一项所述的多功能连接器(1000)；
提供钻钢，作为第一功能钻孔元件；
在所述钻孔位置，将所述钻钢穿过所述第一接收部(1100)和所述固位开口(1210)插入所述第二接收部(1310)中；
使所述钻头(2000)的缸(10)与所述多功能连接器(1000)一起在所述第一方向上旋转；
使所述钻头(2000)的所述缸(10)与所述多功能连接器(1000)一起在所述相反的第二方向上旋转，以使所述钻钢进入所述缩回位置；
使所述缸(10)与所述多功能连接器(1000)和所述钻钢一起撤回；
使所述钻头(2000)的所述缸(10)与所述多功能连接器(1000)一起在所述第一方向上旋转，以使所述钻钢进入所述钻孔位置；
从所述多功能连接器(1000)移除所述钻钢；
将锚固件的所述锚固螺母与所述第一接收部(1100)接合；
使所述钻头(2000)的所述缸(10)与所述多功能连接器(1000)一起在所述第一方向上旋转。
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