SE537498C2 - Drivarrangemang i ett pneumatiskt motordrivet verktyg - Google Patents

Abstract

Sammandrag: Ett drivarrangemang i ett pneumatiskt motordrivet verktyg innefattande en pneumatisk motor (13) med en utgaende axel (16), en spindel (11) for montering av ett skarande element, vilken spindel utvandigt har bade en ganga (21) och ett axiellt spar (22), varvid spindelns (11) drivrotation drivs av ett drivdrev (23), som är i ingrepp med det axiella sparet (22) pa spindeln (11) och drivanslutet till den utgaende axeln (16) for att rotera med en konstant has- tighet i forhallande till den utgaende axeln (16) och var- vid ett matningsdrev (25) är paskruvat pa den namnda spindeln (11), vilket matningsdrev (25) kan roteras i forhallande till spindeln (11) for att fora fram och dra tillbaka den namnda spindeln (11). Matningsdrevet (25) drivs av ett mellanliggande matningsdrev (29), vilket mellanliggande matningsdrev (29) med är med utbytbarhet drivanslutbart till den utgaende axeln (16) via en forsta respektive en andra reduktionsvaxel for att fora fram respektive dra tillbaka spindeln (11).

Description

DRIVARRANGEMANG I ETT PNEUMATISKT MOTORDRIVET VERKTYG Uppfinningen avser ett drivarrangemang i ett pneumatiskt motordrivet verktyg. I synnerhet avser uppfinning- en en avancerad borrningsutrustning (ADE, advanced dril- ling equipment) som är ldmpad for utforande av flerfaldiga, i foljd genomfOrda automatiserade borrningsoperationer.

BAKGRUND Ett konventionellt pneumatiskt motordrivet verktyg har en spindel med en fattning i vilken ett borrskdr kan sdttas in. Spindeln drivs vanligen av tvd separata kugghjul, som normalt är anordnade som hylsor koaxiellt kring spindeln. Ett f6rsta drev, drivdrevet, Or anordnat i axiella splines for att driva spindeln i rotation. Det andra drevet, matningsdrevet, är paskruvat pd spindeln pd ett sddant sdtt att den Omsesidiga rotationen mellan matningsdrevet och spindeln orsakar en axiell rorelse ddremellan som matar spindeln i en axiell riktning. Mat- ningsdrevet kan vara utformat fOr att fora spindeln antingen framdt eller bakdt.

Vanligtvis fOrs spindeln framAt genom att det gdngade matningsdrevet roterar med ndgot hogre rotationshastig- het an spindeln. Ndr borrningsoperationen är avslutad hamnar matningsdrevet i en i vridningsled blockerad position. Eftersom matningsdrevet hindras fran att rotera kommer den fortsatta rotationen has spindeln i fOrhallande till matningsdrevet att snabbt dra spindeln till- baka till dess initiala position.

Ett problem som finns i sddana konventionella pneumatiska motordrivna verktyg Or att spindeln och/eller det drev som matar spindeln kan komma att bli blockerat 1 till foljd av den relativt haga rotationshastigheten has spindeln och dreven. Detta är besvarande, inte bara darfor att det innebdr att den blockerade delen behaver lossas, utan ocksa darfor att delarna i verktyget kommer att utsdttas for en kraftig pakdnning och slitage.

KAND TEKNIK I US 2 791 922 Or ett motordrivet verktyg med en tvdngsmdssigt styrd motormatning beskrivet. I detta ma- tordrivna verktyg har spindeln ett invdndigt spar som via en splineskoppling är ansluten till en drivaxel som Or anordnad koaxiellt inuti spindeln for att driva dennas rotation. Vidare har spindeln en utvdndig gdnga pd vilken en pa motsvarande sdtt gdngad hylsa for matning av spindeln framat och bakat Or anordnad.

En oldgenhet med det i US 2 791 922 beskrivna arrangemanget är att ldngden pd den invdndiga drivaxeln och den yttre gdngade hylsan maste vara minst lika star som den mojliga forflyttningen av spindeln framat. Dessutom kan arrangemanget inte anpassas till andra framforings- ldngder utan att spindeln, den invdndiga drivaxeln och den yttre hylsan byts ut.

FR 2 918 592 beskriver ett annat motordrivet verktyg. I detta motordrivna verktyg roteras spindeln av ett splineskopplat drivdrev och matas axiellt av ett gdngat matningsdrev. Bada dreven är anordnade koaxiellt utanfor spindeln. Det gdngade matningsdrevet kan anslutas till motorn via tvd olika utvdxlingar; en ddr det gdngade matningsdrevet roterar snabbare an spindeln, sa att spindeln fors framat, och en ddr det gdngade mat- ningsdrevet roterar ldngsammare On spindeln, sd att spindeln dras tillbaka. 2 For realisering av dessa tvd utvdxlingar är det gangade matningsdrevet forsett med tvd med mellanrum anordnade drivtransmissioner. Av den anledningen strdcker sig det gdngade matningsdrevet over en relativt bred del av spindeln. I forhAllande till det arrangemang som är be- skrivet i US 2 791 922 har det motordrivna verktyg som är beskrivet i FR 2 918 593 en fardel genom att det är mer flexibelt med avseende pd framforingen av spindeln.

Edda arrangemangen har dock nackdelen att den samman- tagna ldngden pd medlen for drivning och matning av spindeln strdcker sig Over en vdsentlig del av spindeln. Detta innebdr att den effektiva ldngden pa spindeln blir begrdnsad och att huvudet pA verktyget behover vara relativt ldngt for att inrymma spindeln. Eftersom dessa verktyg anvdnds i utrymmen som ibland är mycket begrdn- sade, Or det viktigt att hdlla ldngden pa huvudet sa kort som mojligt.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett dndamdl med uppfinningen är att tillhandahdlla ett pneumatiskt motordrivet verktyg med en mer kompakt funktionell utformning.

Ett annat dndamAl med uppfinningen är att tillhandahdlla ett motordrivet verktyg med en blockeringsfri ut- formning ddr spindelns rotationshastighet kan hAllas en relativt hog nivd utan att verktygets funktion dventyras.

Uppfinningen avser ett drivarrangemang i ett pneumatiskt motordrivet verktyg innefattande en pneumatisk ma- tar tor med en utgdende axel, varvid drivarrangemanget inne- fattar en spindel fOr montering av ett skdrande element, vilken spindel Or drivansluten till den ndmnda motorns utgdende axel, och vilken spindel utvdndigt inkluderar 3 bide en ganga och ett axiellt spar, varvid spindelns drivrotation drivs av ett drivdrev, som är i ingrepp med det axiella sparet pi spindeln och drivanslutet till motorns utgdende axel for att rotera med en konstant has- tighet i forhallande till motorns utgaende axel, och varvid ett matningsdrev är paskruvat pd den namnda spindeln, vilket matningsdrev kan roteras i fOrhallande till spindeln for att fora fram och dra tillbaka den ndmnda spindeln. Matningsdrevet drivs av ett mellanliggande matningsdrev, vilket mellanliggande matningsdrev hr ut- bytbart drivanslutbart till motorns utgaende axel via en forsta respektive en andra reduktionsvaxel, varvid det mellanliggande matningsdrevet är anordnat att fora spindeln framdt i forhdllande till matningsdrevet i den forsta reduktionsvaxeln och for att dra tillbaka spin- deln i forhallande till matningsdrevet i den andra reduktionsvaxeln.

Med arrangemanget enligt uppfinningen kan den aktiva langden pi spindeln Okas avsevart jdmfort med den kdnda tekniken. Detta beror pa att den sammantagna langden pd drivdrevet och matningsdrevet är avsevart reducerad genom det uppfinningsenliga arrangemanget, i vilket matningsdrevet är anslutet till ett mellanliggande matningsdrev, som i sin tur i drivningshanseende kan anslu- tas utbytbart till motorns utgaende axel.

I en utforingsform av uppfinningen hr ett mellanliggande drivdrev är drivanslutet till motorns utgaende axel och lagrat kring en forsta drivaxel for att rotera fritt i forhallande till den fOrsta drivaxeln, vilket mellanliggande drivdrev hr i tandingrepp med drivdrevet, och i vilket det mellanliggande matningsdrevet hr fOrskjutbart anordnat kring den namnda drivaxeln placerat fOr att glida koaxiellt utmed den ndmnda drivaxeln mel- 4 lan en farsta drivposition, i vilken den dr i ingrepp med den forsta drivaxeln och en andra drivposition, i vilken den är i ingrepp med det mellanliggande drivdrevet, varvid den forsta och den andra drivpositionen has det mellanliggande matningsdrevet motsvarar den farsta respektive den andra reduktionsvaxeln.

I en annan utforingsform av uppfinningen är en andra drivaxel anordnad att driva det mellanliggande drivdrevet via ett direkt ingrepp och att driva den fersta axeln via separata kopplingsdelar, varvid den forsta drivaxeln är anordnad att rotera vid en h5gre rotationshastighet an det mellanliggande drivdrevet.

I ytterligare en utferingsform av uppfinningen innefattar de separata kopplingsdelarna en kopplingshylsa, som är i rotationsingrepp med den andra drivaxeln och placerad for att glida utmed densamma, vilken kopplingshylsa är fjdderbelastad till ett mjukt tandat ingrepp med en andra koppling, som i sin tur är i drivingrepp med en fersta koppling has den fersta drivaxeln, varvid det mjukt tandade ingreppet kommer att brytas am det mo- ment som verkar mellan kopplingshylsan och den andra kopplingen overskrider ett forsta troskelmomentvarde definierat av fjdderverkan pi kopplingshylsan.

I ytterligare en annan utforingsform av uppfinningen uppnis det drivande ingreppet mellan den forsta kopp- lingen och den andra kopplingen med en utbytbar matningskassett, som innefattar ett primdrt matningskassettdrev och ett sammankopplat sekunddrt matningskassettdrev, varvid en forsta utvdxling kan istadkommas ge- nom att det primara matningskassettdrevet satts i in- grepp med den fOrsta kopplingen och det sekunddra matningskassettdrevet satts i ingrepp med den andra kopplingen och det sekunddra matningskassettdrevet sdtts i ingrepp med den andra kopplingen, och en andra, annorlunda utvaxling kan astadkommas genom att det primara matningskassettdrevet satts i ingrepp med den andra kopplingen och det sekundara matningskassettdrevet satts i ingrepp med den farsta kopplingen. En fordel med denna utforingsform är att den hastighet med vilken spindeln fOrs framat under borrning är latt att anpassa genom andring eller vridning av matningskassetten.

I en annan utfOringsform av uppfinningen är en tillba- kadragningsfjader anordnad att pressa det mellanliggande matningsdrevet i riktning mot ingrepp med det mellanliggande drivdrevet och ut ur ingrepp med den forsta drivaxeln, varvid ett pneumatiskt tryck kan etableras i en sluten kammare for att verka i den motsatta riktningen pa det mellanliggande matningsdrevet, vilket pneumatiska tryck tar Over fjaderns verkan for att pressa det mellanliggande matningsdrevet i riktning mot ingrepp med den forsta drivaxeln och ur ingrepp med det mellanliggande drivdrevet.

Vidare kan kopplingshylsan anslutas pneumatiskt till kammaren pa ett sadant satt, att rorelsen has kopplingshylsan, nar denna glider mot verkan av fjadern och dess mjukt tandade ingrepp med den andra kopplingsdelen är brutet, kommer att latta pa trycket i kammaren, varige- nom det mellanliggande matningsdrevet kommer att glida ut ur ingrepp med den forsta drivaxeln och till ingrepp med det mellanliggande drivdrevet. En fordel med denna utforingsform är att tillbakadragningen av spindeln efter fullbordad borrning pabOrjas automatiskt som en funktion av ett okat vridmoment i verktyget.

I en annan utfOringsform av uppfinningen Or det mellanliggande matningsdrevet axiellt anslutet till en cylinder via ett lager, vilken cylinder är placerad fOr 6 att glida langs den forsta drivaxeln och ansluten till bade fjadern och, via tatningar, till tryckkammaren, sa att den axiella positionen has det mellanliggande matningsdrevet styrs direkt av cylinderns position och in- direkt av fjaderns verkan och trycket I kammaren.

Vidare uppnas ingreppet mellan det mellanliggande matningsdrevet och det mellanliggande drivdrevet med hjalp av ett jamnt tandat ingrepp som halls samman av fjaderns verkan. En ferdel med det jamnt tandade ingreppet som hindras av fjadern är att fjaderns verkan kan stallas in pa ett sadant satt, att spindeln inte blockeras. Med en lag fjaderverkan kommer det jamnt tandade ingreppet att brytas vid ett lagt moment.

I en annan utforingsform av uppfinningen är en kvar- hallningsmekanism anordnad att hindra det mellanliggande matningsdrevet fran att rora sig ut ur ingreppet med det mellanliggande drivdrevet under den initiala fasen av spindelns tillbakadragning. Kvarhallningsmekanismen uppvisar ferdelen att tillbakadragningen av spindeln kan uppnas aven om spindeln och/eller matningsdrevet är blockerat/blockerade.

I annu en annan utforingsform av uppfinningen är cylinderns position pneumatiskt kopplad till en styrenhet hos verktyget, varvid cylindern kommer att alstra en pneumatisk signal till styrenheten for att avbryta ope- rationen nar dess jamnt tandade ingrepp med det mellanliggande drivdrevet bryts och den glider mot fjaderns verkan.

Vidare kan styrenheten vara anordnad att overfOra en signal for att stanga verktygets huvudventil till gen- svar pa kommandot att avbryta operationen.

Uppfinningen hanfor sig ocksa till ett pneumatiskt motordrivet verktyg innefattande en pneumatisk motor med 7 en utgaende axel och ett drivarrangemang sasom är beskrivet ovan.

Ytterligare andamal och fordelar med uppfinningen kommer att framga av den foljande beskrivningen och patent- kraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURERNA I den foljande utforliga beskrivningen hanvisas till de medfoljande ritningsfigurerna.

Fig. 1 visar ett motordrivet verktyg enligt en forsta utforingsform av uppfinningen; Fig. 2 visar en detaljbild av det i Fig. 1 visade mo- tordrivna verktyget i en forsta arbetsposition; Fig. 3 visar en detaljbild av det i Fig. 1 visade mo- tordrivna verktyget i en andra arbetsposition; Fig. 4a visar en detaljbild av det i Fig. 1 visade mo- tordrivna verktyget i en tredje arbetsposition.

Fig. 4b visar en narbild av det i Fig. 4a visade mo- tordrivna verktyget i en fjarde arbetsposition; Fig. 5 visar en detaljbild av det i Fig. 1 visade mo- tordrivna verktyget i en fjarde arbetsposition.

Fig. 6 visar en detaljbild av det i Fig. 1 visade arbetsverktyget i en femte arbetsposition.

UTFORLIG BESKRIVNING AV EN UTFORINGSFORM AV UPPFIN- NINGEN.

Fig. 1 visar en bild av en utforingsform av ett pneumatiskt motordrivet verktyg 10 enligt uppfinningen.

Det motordrivna verktyget 10 har en spindel 11, som är anordnad att halla ett skarande element, till exempel ett borrskar (inte visat), och att rotera och fora fram detta borrskar. Borrskaret ska vara anordnat i en fattning 12 vid den hogra, framre anden av spindeln 11. En 8 pneumatisk motor 13 är anordnad i den undre delen av det motordrivna verktyget for att leverera det vridmoment som ska rotera och fora fram spindeln 11.

Den pneumatiska motorn 13 kan vara antingen en turbin- motor eller en vingmotor. I den visade utforingsformen är motorn en turbinmotor. Motorn drivs av komprimerad luft vid ett tryck pd ungefar 6,3 bar. Luften fors in i motorn via en huvudventil 14.

Motorn 13 har vidare en utgaende motoraxel 16, som med hjalp av en vaxellada 15 ar nedvaxlad till en andra dri- vaxel 17, som via kopplingar 18 och 20 är kopplad till en forsta drivaxel 19.

Rotationen hos den andra drivaxeln 17 overfors till spindeln 11 via ett drivdrev 23 och ett matningdrev 25.

Detta matningsdrev beskrivs i detalj nedan med hanvis- ning till den utforliga bild som presenteras i Fig. 2 till 6.

Fig. 2 till 6 visar en utforingsform av ett pneumatiskt motordrivet verktyg enligt uppfinningen i fem olika driftsfaser: normal borrning (Fig. 2), slutfasen av den normala borrningen (Fig. 3), start av tillbakadragning av spindeln (Fig. 4), tillbakadragningsfas (Fig. 5) och slutet av tillbakadragningsfasen (Fig. 6).

(I) NORMAL BORRNING (Fig. 2) Under den normala borrningsoperationen som Or visad i Fig. 2 utfors borrning, varvid spindeln 11 vid sin framre ande har en fattning 12, som hiller borrskaret (inte visat). Under den normala borrningsfasen fOrs spindeln 11 framat, det vill saga den forflyttas axiellt at hOger i figuren, samtidigt som spindeln 11 roteras for att astadkomma borrningsrorelsen. 9 Spindeln 11 har en utvandig ganga 21, som stracker sig over i start sett hela langden pa spindeln 11. Spindeln 11 har vidare minst ett utvandig axiellt spar 22, som stracker sig axiellt over i start sett hela langden pa spindeln 11, sA att gangan 21 är axiellt avbruten av det namnda sparet 22.

Ett drivdrev 23 är anordnat att driva spindelns rotation. Drivdrevet 23 har ett invandigt axiellt utskott 24, som passar inuti det axiella sparet 22 pa spindeln 11, sa att inbordes axiell rorelse Or mojlig mellan spindeln 11 och drivdrevet 23, men sa att ingen relativ rotationsrorelse medges mellan dem.

Vidare är ett matningsdrev 25 med en invandig ganga 26, som motsvarar de utvandiga gangorna 21 pa spindeln, skruvad kring spindeln 11. En stoppring 27 Or fast an- ordnad vid den vanstra, bakre anden av spindeln 11. Drivdrevet 23 star i drivningsferbindelse med motorn 13 for att rotera med en vasentligen konstant hastighet hela tiden under verktygets drift. Mer bestamt drivs den andra drivaxeln 17 av motorns utgaende axel 16 via en vinkelvaxel 48 och en utgaende axel 47 i vaxelladan 15. Vidare Or den andra drivaxeln 17 anordnad att driva ett mellanliggande drivdrev 28 via en fast koppling 64. Det mellanliggande drivdrevet 28 Or monterat pa ett lager 51 kring den fersta drivaxeln 19, sa att det kan rctera fritt i forhallande till den forsta drivaxeln 19. Det mellanliggande drivdrevet 28 Or vidare kopplat via en drivkoppling, till exempel med ett kuggingrepp, till drivdrevet 23 fOr att driva spindeln.

Sam har angivits ovan forblir den fullstandiga kopp- lingen frdn motorns utgdende axel 16 till drivdrevet 23 oforandrad under hela operationen, sa att drivdrevet 23 och clamed spindeln 11 kommer att rotera med en konstant 10 hastighet under hela operationen. Rotationshastigheten bestams av motorn 13 och reduktionsutvaxlingen has vaxelladan 15 och är normalt installd pa mellan 500 och 4.000 vary per minut. Med den uppfinningsenliga kan- struktionen kan rotationshastigheten has spindeln 11 va- ra sa hog som 12.000 vary per minut. Den hoga rotationshastigheten medges tack vare det uppfinningsenliga drivmatningsarrangemanget, viiket beskrivs ytterilgare nedan.

Matningsdrevet 25 Or drivningsmassigt och omvaxiings- bart anslutbart till motorn 13 via en forsta och en andra reduktionsvaxel. Bada dessa anslutningar astadkoms med ett enda mellanliggande matningsdrev 29, som kan sattas in utmed den forsta drivaxeln 19 mellan tva olika drivpositioner. I bada dessa drivpositioner är det mel- lanliggande matningsdrevet 29 kopplat till matningsdrevet 25 via samma utvandiga kugghjulstransmisson 30.

I Fig. 2 är det mellanliggande matningsdrevet 29 placerat i den forsta av dessa drivpositioner, vilket mot- svarar den forsta drivpositionen. I denna forsta drivpo- sition är det mellanliggande matningsdrevet 29 kopplat via en invandig drivtransmission 31 till den forsta drivaxeln 19. Drevet är sa anpassat att matningsdrevet 25 kommer att rotera nagot snabbare an drivdrevet 23, sa att spindeln 11 fors framat nar det mellanliggande mat- ningsdrevet 29 Or placerat i den forsta drivpositionen. Den invandiga ytan pa det mellanliggande matningsdrevet 29 har en tandad sektion 62, som fullstandigar den invandiga drivtransmissionen 31 till den forsta dri- vaxeln 19. Innanfor denna tandade sektion 62, det viii saga till vanster i figuren, har det mellanliggande matningsdrevet ett inre slatt avsnitt 54, som Or anordnat att inte vara i ingrepp med den forsta drivaxeln 19. Nar 11 det mellanliggande matningsdrevet 29 fOrflyttas mot den andra av dess tva olika positioner, som motsvarar den andra driypositionen, det viii saga till hoger i figuren, kommer darfor ingreppet i den forsta drivaxeln 19 att upphayas. Detta beskrivs ytterligare nedan med han- visning till Fig. 4.

De olika utvaxlingarna fran den andra drivaxeln 17 till den forsta drivaxeln 19 respektive till det mellanliggande drivdrevet 28 är anordnade pa ett sadant satt att den forsta drivaxeln 19 roterar snabbare an det mel- lanliggande drivdrevet 28. Ferhallandet mellan dessa rotationshastigheter paverkas indirekt av en utbytbar matningskassett 44. Matningskassetten 44 inkluderar ett primart matningskassettdrev 45 och ett sekundart mat- ningskassettdrev 46.

Den forsta drivaxeln 19 inkluderar en forsta koppling 20, som via till exempel en hexagonalkoppling är ansluten till det primara matningskassettdrevet 45. Det primara matningskassettdrevet 45 overfer rotationen fran det sekundara matningskassettdrevet 46, som i sin tur är kopplat till den andra drivaxeln 17 via en andra koppling 18 och en kopplingshylsa 42.

Foljaktligen styr matningskassetten 44 den relativa hastigheten mellan den forsta drivaxeln 19 och den andra drivaxeln 17, vilket indirekt paverkar den relativa has- tigheten mellan den forsta drivaxeln 19 och det mellanliggande drivdrevet 28. Vidare kan den relativa rotationshastigheten mellan drivaxlarna 17 och 19 omvandas genom att matningskassetten anordnas i den motsatta riktningen, det vill saga med det sekundara matningskas- settdrevet 46 anslutet till den forsta kopplingen 20 och det primara matningskassettdrevet 46 anslutet till den andra kopplingen 18. 12 Det maste emellertid framhallas att den relativa hastigheten mellan drivdrevet 23 och matningsdrevet 25 är beroende inte endast av den relativa rotationshastigheten has den forsta och den andra drivaxeln 17 och 19.

Sam har angivits ovan, är den direkta drivoverforingen mellan den andra drivaxeln 17 och det mellanliggande drivdrevet 28 sa anpassad att det mellanliggande drivdrevet 28 kommer att rotera med en ldgre rotationshastighet an den fersta drivaxeln 19, oberoende av den ut- vdx1ing som fas med matningskassetten 44.

Av detta fOljer att det är mejligt att reglera den hastighet med vilken spindeln 11 kommer att fOras framat under borrningsoperationen medelst matningskassetten 44, som antingen kan omvdndas eller ersdttas med en annan matningskassett med en annan utvdxling. Alla andra para- metrar, inklusive tillbakadragningshastigheten, kommer att forbli ofordndrade, vilket kommer att framga nedan.

For fackmannen är det ett normalt tillvdgagangssdtt att Astadkomma en onskad utvdxling genom att utforma el- ler anpassa de omsesidiga storlekarna pa de berorda dre- ven. Ddrfor beskrivs detta inte i detalj i denna ansekning. 2. SLUTFASEN AV BORRNINGEN (Fig. 3) Det mellanliggande matningsdrevet 29 halls i den forsta drivpositionen genom vdxelverkan med en axiellt fOrskjutbar cylinder 32. Cylindern 32 paverkas mot den andra drivpositionen, det viii saga At hoger i figuren, av en tillbakadragningsfjdder 33, som är insatt mellan cylindern 32 och den motstaende husvdggen 34. Emellertid Overvinns fjdderkraften av ett pneumatiskt tryck som verkar i en kammare 35 pa den motsatta sidan av cylindern 32. Detta pneumatiska tryck upprdtthalls under hela 13 frammatningsborroperationen, dvs. sa lange som spindeln fors framat. Kammaren 35 ar tatad med tva tatningar 49a, 49h, till exempel i form av 0-ringar.

Den slutna kammaren 35 är bildad av cylindern 32, en omgivande perifer husvagg 43 och ett ringformigt husele- ment 61. Den forsta tatningen 49a är anordnad att tata mellan cylindern 32 och den perifera husvaggen 43, och den andra tatningen 49b är anordnad att tata mellan cylindern 32 och det ringformiga huselementet 61. Kammaren 35 kan expandera mot verkan av den namnda fjadern 33 for att forskjuta cylindern 32 mot den fersta drivpositionen bort fran det ringformiga huset 61 genom applicering av det pneumatiska trycket inuti den namnda kammaren 35.

Cylindern 32 är axiellt ansluten till det mellanlig- gande matningsdrevet 29 via ett axiellt lager 50, som sakerstaller den axiella inriktningen av cylindern 32 och det mellanliggande matningsdrevet 29 men medger att det mellanliggande matningsdrevet 29 roterar i forhallande till cylindern 32. Cylindern 32 är anordnad pg ett sadant satt att den inte roterar i forhallande till hus- vaggen 43.

I Fig. 3 hailer spindeln 11 pa att na andlaget for borrningen. Nagra ogonblick innan spindeln 11 ngr sitt stopplage, dar stoppringen 27 befinner sig intill ett tvgngsstopp 36, nar en manovreringsdel 37 av stoppringen 27 en havarm 38 som hor till en kvarhallningsmekanism 39. Kvarhallningsmekanismen har vidare en entandad sparrhake 40 som roteras genom inverkan pa havarmen 38 ett sadant satt att tanden 57 pa sparrhaken 40 kommer att peka nedat in i ett interaktionsomrade, det vill sa- ga inuti den perifera husvaggen 43, i vilken tanden 57 kommer att interagera med rorelsen hos cylindern 32. 14 Sparrhaken 40 är fjaderbelastad mot ett oppet lage sasom är visat i Fig. 2, i vilket tanden 57 är sa placerad att den inte nar in i interaktionsomradet, sa att den inte kommer att stora cylindern 32. Vidare kan sparrhaken 40 vridas i riktning mot havarmen 38 mot ver- kan av en fjader 58. Detta medger att cylindern 32 kan passera tanden pa sparrhaken i framatriktningen, det viii saga at hoger i figuren, sá att skuldran 55 kan ga forbi tanden pa sparrhaken 40. Funktionen has den kvar- hallande mekanismen 39 kommer att beskrivas narmare ne- dan med hanvisning till Fig. 4 och 5.

Nastan samtidigt med att stoppringen 27 gar emot tvgngsstoppet 36 stiger arbetsmomentet T i matningsdrevet 25 ogonblickligt. Detta okade moment kommer att overforas via det mellanliggande matningsdrevet 29, den forsta drivaxeln 19 och den forsta och andra kopplingen 20 respektive 18 till den andra drivaxeln 17. Kopplingen mellan den andra drivaxeln 17 och den andra kopplingen 18 är gstadkommen genom en mjukt tandad interaktion mel- lan den andra kopplingen 18 och en kopplingshylsa 42, vilka halls samman genom inverkan av en momentbegransande fjader 41. Fjadern 41 verkar pa kopplingshylsan 42, som är kopplad via splines till drivaxeln 17 och via den namnda mjukt tandade interaktionen med den andra kopplingen 18. Den andra kopplingen 18 är inte i rotat- ionsingrepp med den andra drivaxeln 17 utan kan rotera fritt i forhallande till denna. I stallet styrs rotationen has den andra kopplingen 18 av dennas ingrepp med kopplingshylsan 42.

Fjaderkraften has fjadern 41 är vald pa ett sadant satt att interaktionen mellan kopplingshylsan 42 och den andra kopplingen 18 bryts nar arbetsmomentet T overskrider ett forutbestamt troskelvarde 'Afar framforingen.

Nar denna faruthestamda trOskel Overskrids kommer anslutningen att slira pa ett sadant satt att drivningen av matningsdrevet 25 blir avbruten. Dessutom kommer kopplingshylsan 42, sa snart anslutningen slirar, att forskjutas mot verkan av fjadern 41 och bort fran den andra kopplingen 18, det viii saga at vanster i figuren, och darigenom oppna en passage (inte visad) for att latta pa trycket i kammaren 35. Nar trycket i kammaren 35 lattas kommer cylindern 32 och det mellanliggande mat- ningsdrevet 29 att under verkan av tillbakadragnings- dragningsfjadern 33 forskjutas mot den andra drivpositionen, det yin saga at hoger i figuren, dar det mellanliggande matningsdrevet 29 gar i ingrepp med det mellanliggande drivdrevet 28. Detta leder till start av till- bakadragningsfasen.

Start av tillbakadragning av spindeln (Fig. 4a-4b) Nar det mellanliggande matningskugghjulet 29 forskjuts till den andra drivpositionen kommer det att forbli kopplat till matningsdrevet 25 via samma utvandiga driv- transmission 30. Det kommer emellertid att vara bortkopplat fran den invandiga drivtransmissionen till den forsta drivaxeln 19. Denna invandiga drivtransmission forloras, ty i stallet for den tandade sektionen 62 kom- mer den inre slata sektionen 54 av det mellanliggande matningsdrevet 29 att vara placerad mitt emot kopplingsutskottet 63 pa den forsta drivaxeln 19, sa att ingen interaktion kommer till stand. I stallet kommer det mellanliggande matningsdrevet 29 att kopplas till det mel- lanliggande drivdrevet 28. Interaktionen mellan det mel- lanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28 sakerstalls genom verkan av tillbakadragningsfjadern 33 och genom en mjukt tandad interaktion 16 mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28. Fjdderverkan has tillbakadragningsfjddern 33 är mattlig och mindre an verkan av den momentbegransande fjadern 41.

Det mellanliggande matningsdrevet 29 skulle kunna blockeras vid den slutliga fasen av den tvdngsmdssiga matningen under borrningen och det arbetsmoment T som behovs for att lossa det mellanliggande matningsdrevet 29 kan mycket vd1 vara storre an det som Or mbjligt att vidmakthdlla genom enbart verkan av tillbakadragnings- fjddern 33.

Av den anledningen finns den ovan ndmnda kvarhallningsmekanismen 39.

Ndr spindeln 11 Or i sitt ldngst framforda ldge, det viii saga som visat i Fig. 4a och 4b, skjuts den entan- dade spdrrhaken 40 genom inverkan av stoppringen 27 pa hdvarmen 38 sd att den vrids kring axellinjen X till sitt ldgsta ldge. I detta ldgsta ldge kommer tanden 57 pa spdrrhaken 40 att ga i ingrepp med en skuldra 55 pd.' cylindern 32 ndr den passerar under spdrrhaken till foljd av verkan has tillbakadragningsfjddern 33. Spdrrhaken 40 är anordnad att ldta cylindern 32 passera i riktning mot ingrepp med det mellanliggande drivdrevet 28.

Sam kan ses i Fig. 4b är ett sted 59 anordnat att in- teragera med en kamprofil 60 pd spdrrhaken 40 for att stoppa rotationen has spdrrhaken 40 ndr den nAr den blockerande positionen. I den i Fig. 4b visade position-en Or ddrfor hdvarmen 38 hindrad frAn att rora sig i motursriktningen till foljd av dess kontakt med stopp- ringen 27, och spdrrhaken 40 Or hindrad frdn att rOra sig i medursriktningen pa grund av kontakten mellan kamprofilen 60 pd spdrrhaken 40 och stOdet 59. 17 Emellertid medger fjadern 59 mellan havarmen 38 och sparrhaken 40 att sparrhaken 40 kan rora sig en aning i motursriktningen, sa att skuldran 55 pa cylindern 32 kan pa forbi tanden 57 pa sparrhaken 40 i riktning mot den andra drivpositionen, det viii saga fran den position som är visad i Fig. 3 till den position som är visad i Fig. 4a och 4b.

I den position som är visad i Fig. 4a och 4b, dar ingrepp har kommit till stand mellan matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28, kommer cylindern 32 att vara blockerad genom ingreppet mellan tanden 57 pa sparrhaken 40 och skuldran 55. Detta ingrepp kommer att forhindra att det mellanliggande matningsdrevet 29 rer sip ut ur det namnda ingreppet. Aven am fbrbindelsen mellan spindeln 11 och matningsdrevet 25 dr blockerad och den axiella kraft som produceras i det mjukt tandade ingreppet mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28 bverstiger den av fjadern 33 utovade kraften, kommer darfor det namnda in- greppet att bevaras intakt, sa att matningsdrevet 25 och spindeln 11 kommer att lossas och sa att tillbakadragningen av spindeln kommer att inledas.

Att marka är att trots att det mellanliggande matningsdrevet 29 kommer att kopplas till det mellanlig- gande drivdrevet 28 pa ett sadant satt att de roterar med samma rotationshastighet kommer matningsdrevet 25 att rotera med en lagre rotationshastighet an drivdrevet 23. Detta beror pa att utvaxlingen fran det mellanliggande matningsdrevet 29 till matningsdrevet 25 ar en an- nan an utvaxlingen fran det mellanliggande matningsdre- vet 29 till drivdrevet 23. I Fig. 4a kan man notera att matningsdrevet 25 har en nagot storre diameter an drivdrevet 23. Av detta foljer naturligtvis att rotations- 1 8 hastigheten hos matningsdrevet 25 kommer att vara lagre an rotationshastigheten hos drivdrevet 23.

Vidare kommer naturligtvis den namnda skillnaden i rotationshastighet mellan matningsdrevet 25 och drivdrevet 23 att tvinga spindeln att ga tillbaka, det viii saga forflyttas at vanster i figuren.

Tillbakadragningsfasen (Fig. 5) Fig. 5 visar en del av det motordrivna verktyget under tillbakadragningsfasen. Fig. är en mer detaljerad bild av kvarhallningsmekanismen 39 an de evriga figurerna. Under den forsta delen av tillbakadragningsfasen kommer den framre anden 53 av stoppringen 27 att interagera med havarmen 38 i kvarhallningsmekanismen 39 pa ett sa- dant satt att sparrhaken 40 kommer att hejas och sa att tanden 57 pa sparrhaken 40 inte langre kommer att peka nedat in i interaktionsomradet, (Jar den gar i ingrepp med skuldran 55 pa cylindern 32 for att blockera det mellanliggande matningsdrevet 29 i den andra drivposit- ionen. Fjaderverkan has tillbakadragningsfjadern kommer dock att vara tillracklig fer att halla inne interaktionen mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28 vid denna punkt, eftersom spindeln har losgjorts fran det blockerade stallet, varigenom tillbakadragningen av spindeln 11 kan slutfe- ras vid ett relativt lagt moment.

Avslutande av tillbakadragningen (Fig. 6) Tillbakadragningen av spindeln 11 avslutas nar den bakre delen av fattningen 12 pa spindeln 11 ansatts mot drivdrevet 23. Vid denna punkt och beroende pa denna interaktion kommer arbetsmomentet T att Oka pa matningsdrevet 25. Okningen av vridmomentet kommer att avkannas 19 i kopplingen mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28, sa att interaktionen i denna koppling kommer att ga forlorad och det mellanliggande matningsdrevet 29 och cylindern 32 kommer att intermittent tryckas mot verkan av tillhakadrag- ningsfjadern 33, det yin saga at vanster i figuren. Vid denna punkt är spdrrhaken 40 inte s6 beldgen att dess tand 57 inte kommer att stracka sig in i interaktionsomradet ddr den kan kollidera med skuldran 55 pi cylindern 32.

Sam har angivits ovan är fjdderverkan has tillbakadragningsfjddern 33 mattlig och mindre an verkan av den momentbegrdnsande fjddern 41, vilket medfir att troskelmomentvdrdet TR ar lagre an troskelmomentvdrdet TA fir framforingen. Ddrigenom kommer ingreppet mellan kopplingshylsan 42 och kopplingen 18 att asidosatta ingreppet mellan det mellanliggande drivdrevet 28 och det mellanliggande matningsdrevet 29.

Detta dr viktigt eftersom det är ingreppet mellan kopplingshylsan 42 och kopplingen 18 som indirekt kommer att driva bide drivdrevet 23 och matningsdrevet 25 vid omstarten av borrningsoperationen, efter avslutad tillbakadragning. Ddrfor är fjdderverkan has den momentbegransande fjadern 41 ins-Land pa ett sddant satt att det kommer att vara tillrdckligt att losgira spindeln 11 fran dess initiala, tillbakadragna lage. Precis hur hart spindeln 11 dr blockerad i sin initiala position styrs av fjdderverkan has tillbakadragningsfjadern 33, eftersom det dr denna fjdderverkan som ivervinns och av- slutar tillbakadragningen nar arbetsmomentet T overskri- der troskelmomentvdrdet TR fir tillbakadragningen under tillbakadragningsfasen.

ROrelsen hos cylindern 32 nar fjaderverkan has tillhakadragningsfjadern 33 är overvunnen frilagger en ventil som är helagen i husvaggen 43 kring den forsta drivaxeln 19. Detta avkanns av en styrenhet has det motordrivna verktyget och stanger huvudventilen 14 (visad endast i Fig. 1).

I det faregaende har uppfinningen heskrivits med hanvisning till sarskilda utforingsformer. Uppfinningen ar dock inte begransad till nagondera av dessa utfOrings- former. I stallet är uppfinningens omfattning bestamd av de feljande patentkraven. 21

Claims (13)

Patentkrav:

1. Ett drivarrangemang i ett pneumatiskt motordrivet verktyg innefattande en pneumatisk motor (13) med en ut- gaende axel (16), varvid drivarrangemanget innefattar en spindel (11) for montering av ett skarande element, vii-ken spindel (11) är drivansluten till den namnda motorns utgaende axel (16), och vilken spindel utvandigt inkluderar bade en ganga (21) och ett axiellt spar (22), var- vid spindelns (11) drivrotation drivs av ett drivdrev (23), som är i ingrepp med det axiella sparet (22) pa spindeln (11) och drivanslutet till motorns utgaende axel (16) for att rotera med en konstant hastighet i forhallande till motorns utgaende axel (16), och varvid ett matningsdrev (25) är paskruvat pa den namnda spin- deln (11), vilket matningsdrev (25) kan roteras i forhallande till spindeln (11) for att fbra fram och dra tillbaka den namnda spindeln (11), kannetecknat av att matningsdrevet (25) drivs av ett mellanliggande mat- ningsdrev (29), vilket mellanliggande matningsdrev (29) är uthythart drivanslutbart till motorns utgaende axel (16) via en forsta respektive en andra reduktionsvaxel, varvid det mellanliggande matningsdrevet (29) är anordnat att fora spindeln (11) framat i forhallande till matningsdrevet (25) i den farsta reduktionsvaxeln och for att dra tillbaka spindeln (11) i forhallande till matningsdrevet (25) i den andra reduktionsvaxeln.

2. Drivarrangemanget enligt patentkrav 1, i vilket ett mellanliggande drivdrev (28) är drivanslutet till motorns utgaende axel (16) och lagrat kring en forsta drivaxel (19) for att rotera fritt i forhallande till den forsta drivaxeln (19), vilket mellanliggande driv- 22 drev (28) är i tandingrepp (30) med drivdrevet (23), och i vilket det mellanliggande matningsdrevet (29) är forskjutbart anordnat kring den namnda drivaxeln (19) placerat for att glida koaxiellt utmed den namnda drivaxeln (19) mellan en farsta drivposition, i vilken den är i ingrepp (31) med den forsta drivaxeln (19) och en andra drivposition, i vilken den är i ingrepp med det mellanliggande drivdrevet (28), varvid den forsta och den andra drivpositionen has det mellanliggande matnings- drevet (29) motsvarar den forsta respektive den andra reduktionsvaxeln.

3. Drivarrangemanget enligt patentkrav 2, i vilket en andra drivaxel (17) Or anordnad att driva det mellanliggande drivdrevet (28) via ett direkt ingrepp och att driva den forsta drivaxeln (19) via separata kopplings- delar (18, 45; 20, 46, 42), varvid den forsta drivaxeln (19) är anordnad att rotera med en hogre rotationshastighet an det mellanliggande drivdrevet (28).

4. Drivarrangemanget enligt patentkrav 3, i vilket de separata kopplingsdelarna (18, 45; 20, 46, 42) innefat- tar en kopplingshylsa (42) som Or i rotationsingrepp med den andra drivaxeln (17) och forskjutbart anordnad kring densamma, vilken kopplingshylsa (42) Or fjaderbelastad till ett mjukt tandat ingrepp med en forsta koppling (18), som i sin tur Or i drivingrepp med en fOrsta kopp- ling (20) pa den forsta drivaxeln (19) och varvid namnda mjukt tandade ingrepp kommer att brytas am momentet (T) som verkar mellan kopplingshylsan (42) och den andra kopplingen (18) overskrider ett troskelmoment TA defini- erat av fjaderverkan FA pa kopplingshylsan (42). 23

5. Drivarrangemanget enligt patentkrav 4, i vilket drivingreppet mellan den forsta kopplingen (20) och den andra kopplingen (18) Astadkoms av en uthythar matningskassett (44) som innefattar ett primart matningskassett- drev (45) och ett sammankopplat sekundart matningskas- settdrev (46), och i vilket en forsta utvaxling kan astadkommas genom att det primara matningskassettdrevet 45. satts i ingrepp med den forsta kopplingen (20) och det sekundara matningskassettdrevet (46) satts i ingrepp med den andra kopplingen (18), och en andra, skiljaktig utvaxling kan astadkommas genom att det primara matningskassettdrevet (45) satts i ingrepp med den andra kopplingen (18) och det sekundara matningskassettdrevet 46. satts i ingrepp med den forsta kopplingen (20).

6. Drivarrangemanget enligt vilket som heist av pa- tentkrav 2-5, i vilket en tillbakadragningsfjader (33) hr anordnad att skjuta det mellanliggande matningsdrevet (29) till den andra drivpositionen i vilken det hr i ingrepp med det mellanliggande drivdrevet (28), och i vii- ken ett pneumatiskt tryck kan etableras i en tatad kam- mare (35) for att verka i den motsatta riktningen pa det mellanliggande matningsdrevet (29) for att skjuta detta in i den andra drivpositionen i vilken det hr i ingrepp med den forsta drivaxeln (19) och inte med det mellan- liggande drivdrevet (28), varvid det pneumatiska trycket hr inrattat att overstiga verkan av tillbakadragningsfjadern (33) nar det appliceras.

7. Drivarrangemanget enligt patentkrav 6 i dettas av- hangighet av patentkrav 4, i vilket kopplingshylsan (42) hr pneumatiskt ansluten till kammaren (35) pa ett sadant satt att rorelsen has kopplingshylsan (42) nar den glider mot verkan av tillbakadragningsfjadern (33) och dess 24 mjukt tandade ingrepp med den andra kopplingsdelen (18) bryts, kommer att frige trycket i kammaren (35), varigenom det mellanliggande matningsdrevet (29) kommer att glida ut ur den fbrsta drivpositionen, i vilken den är i ingrepp med den forsta drivaxeln (19), in i den andra drivpositionen i vilken den är i ingrepp med det mellanliggande drivdrevet (28).

8. Drivarrangemanget enligt patentkrav 7, i vilket det mellanliggande matningsdrevet (29) är axiellt anslu- tet till en cylinder (32) via ett lager (50), vilken cy- linder (32) är placerad for att glida koaxiellt langs den forsta drivaxeln och via tatningar (49) till tryckkammaren (35), och i vilket den axiella positionen has det mellanliggande matningsdrevet (29) styrs direkt av positionen has cylindern (32) och indirekt av verkan av tillbakadragningsfjadern (33) och trycket i kammaren (35) som verkar pa cylindern (32).

9. Drivarrangemanget enligt patentkrav 8, i vilket ingreppet mellan det mellanliggande matningsdrevet (29) och det mellanliggande drivdrevet (28) astadkoms med hjalp av ett mjukt tandat ingrepp som halls samman genbm verkan av tillbakadragningsfjadern (33).

10. Drivarrangemanget enligt patentkrav 9, i vilket en kvarhallningsmekanism (39) Or anordnad att hindra det mellanliggande matningsdrevet (29) fran att rOra sig ut ur ingreppet med det mellanliggande drivdrevet (28) under den initiala fasen av tillbakadragningen av spindeln (11).

11. Drivarrangemanget enligt patentkrav 9 eller 10, i vilket positionen has cylindern (32) Or pneumatiskt kopplad till en styrenhet (52) has verktyget och i vii- ket cylindern (32) kommer att avge en pneumatisk signal till styrenheten (52) for att avbryta driften nar dess mjukt tandade ingrepp med det mellanliggande drivdrevet (28) bryts och cylindern (32) glider mot verkan av till- bakadragningsfjadern (33).

12. Drivarrangemanget enligt patentkrav 11, i vilket styrenheten (52) sander en signal for att stanga huvudventilen (14) has verktyget till gensvar pa kommandot att avbryta operationen.

13. Ett pneumatiskt motordrivet verktyg innefattande en pneumatisk motor (13) med en utgaende axel (16), kamnetecknat av att det innefattar ett drivarrangemang enligt vilket som heist av de foregaende patentkraven. 26 1/7 2/7 27 36 26 21 11