TW202035059A - 用於切割工具的渦輪驅動動力單元 - Google Patents

Abstract

一種用於動力工具之渦輪動力單元，其具有渦輪外殼，該渦輪外殼具有內部空間經構造以將流體驅動渦輪接收於其中，該流體驅動渦輪係被支撐以在該渦輪外殼中之軸承上旋轉。維修開口穿過該渦輪外殼進入至其內部空間中，該維修開口係經構造以允許軸承進出於該渦輪外殼之內部空間的安裝及移除。可移除罩蓋，其可拆卸地固定至位於該維修開口上方之該渦輪外殼，且係在開放構形與封閉構形之間轉換。在該開放構形中，軸承可經由該維修開口而被安裝至該渦輪外殼之內部空間及從該內部空間移除，在該封閉構形中，在該內部空間中已安裝的軸承係被緊固以在該渦輪外殼中操作。

Description

用於切割工具的渦輪驅動動力單元

相關申請案之相互參考

本申請案主張於2013/03/06申請的美國臨時專利申請案第61/773,734號及於2013/05/06申請的美國臨時專利申請案第61/820,074號內容的優先權，該兩案件之全文內容併入本文中。

本發明係關於執行各種旋轉加工操作的旋轉切割工具。更特定言之，係關於藉由滾珠軸承支撐的渦輪驅動切割工具。該渦輪驅動切割工具有可以結合超聲波能力。

用於製造的加工工具(諸如車床、銑磨機或鑽頭頭部)可從工件中機械式地移除材料，其通常以相對低速度及高輸出之動力操作。在一些情況中，藉由此加工工具所加工之工件可能需要藉由例如適合使用小直徑工具執行更準確加工的其他類型的工具來進行額外的加工。此額外加工可能需要額外的設置及加工時間。

心軸可增加產量，並改良加工裝置的整體效率。然而，已知的心軸可能是非常複雜的，而且通常是由非常昂貴的組件，諸如由先進的軸承總成及馬達所建構而成。因此，心軸通常是極為昂貴的，其昂貴價格係將其使用限制只在非常高產量及高 切割品質之中。一種替代解決方案係心軸調速器(亦稱為心軸增速器或倍增器)。這些裝置可被組裝在加工裝置上，且與加工裝置之主心軸一起旋轉。因此，總成之整體旋轉速度可等同於心軸增速器之旋轉速度及加工裝置之主心軸之旋轉速度的代數總和。

在相對高速度下操作的渦輪驅動轉子加工工具可適合執行例如上面所述之準確加工。這些工具通常具有由準確且通常昂貴的軸承所支撐以旋轉之心軸，並具有可拆卸地固定至心軸之可更換的加工鑽頭。美國專利第7,192,248號及國際專利公開案WO2011/001421 A1係描述一種渦輪驅動旋轉切割工具，其具有用以將渦輪切割工具附接至習知加工工具夾具的支撐件。該渦輪切割工具具有心軸，其係藉由軸承所支撐，且該心軸具有適於夾緊切割鑽頭之工具夾具。

本發明提供一種用於切割工具之渦輪動力單元，該動力單元包含：渦輪外殼，其具有內部空間經構造以將流體驅動渦輪接收於其中，該流體驅動渦輪係支撐以在該渦輪外殼中之軸承上旋轉；維修開口，其穿過該渦輪外殼進入至其內部空間中，該維修開口經構造以允許將該軸承安裝至該渦輪外殼之內部空間內及從該渦輪外殼之內部空間移除；以及可移除罩蓋，其在該維修開口上方可拆卸地固定至該渦輪外殼，且係在開放構形與封閉構形之間轉換，在該開放構形中，軸承可經由該維修開口而被安裝至該渦輪外殼之內部空間及從該內部空間移除，在該封閉構形中，在該內部空間中已安裝之軸承係被緊固以在該渦輪外殼中操作。

10:動力單元

12:封閉構形

14:開放配置

110:軸桿

111:切割尖端

112:內部空間

120:渦輪外殼

121:第一端

122、131、422:至少部分地刻有螺紋的內徑

123、527:至少部分地刻有螺紋的外徑

124、132:嚙合表面

125、136、912:貫穿開口

126:特殊通道

127、128:維修開口

129、273:第二端

130:罩蓋

135:軸桿孔隙

140:額外罩蓋

150:第一軸承

160:第二軸承

170:渦輪

171:輪葉

180:預負載彈簧

271:第一墊圈

272:第二墊圈

535:軸桿接收部分

540:凹部

910:耦接工具

911:接收元件

913:第二貫穿開口

914:尖叉

1101、1202、1204、1206、1208、1210、1212:方塊

1200:方法

本發明之許多態樣可參考以下圖式而獲得更深入的瞭解。在圖式中之組件不一定係按比例繪製，而是著重在清楚地繪示本發明之原理。再者，在圖式中，相同的元件標號在不同的圖示中係用以標示相對應之部分。

第1A圖係依照本發明之例示性動力單元之正視圖。

第1B圖係第1A圖之例示性動力單元之剖面圖。

第1C圖係第1A圖之例示性動力單元之等角視圖。

第2A圖係依照本發明之例示性心軸及渦輪系統之正視圖。

第2B圖係第2A圖之例示性心軸系統之等角視圖。

第3A圖係依照本發明之包括渦輪及軸承系統之例示性心軸的正視圖。

第3B圖係第3A圖之例示性心軸系統之等角視圖。

第4A圖係依照本發明之例示性渦輪外殼之正視圖。

第4B圖係第4A圖之例示性渦輪外殼之剖面圖。

第4C圖係第4A圖之例示性渦輪外殼之等角視圖。

第4D圖係第4A圖之例示性渦輪外殼之不同角度的等角視圖。

第5A圖係依照本發明之例示性渦輪外殼之正視圖。

第5B圖係第5A圖之例示性渦輪外殼之剖面圖。

第5C圖係第5A圖之例示性渦輪外殼之等角視圖。

第6A圖係依照本發明之例示性渦輪外殼之正視圖。

第6B圖係第6A圖之例示性系統之剖面圖。

第6C圖係第6A圖之例示性系統之等角視圖。

第7A圖係依照本發明之第1A圖之用於渦輪外殼的例示性罩蓋之等角視圖。

第7B圖係第7A圖之罩蓋的不同角度之等角視圖。

第8A圖係依照本發明之包括心軸及軸承之例示性動力單元渦輪外殼之正視圖。

第8B圖係第8A圖之例示性動力單元之剖面圖。

第8C圖係第8A圖之例示性動力單元之等角視圖。

第8D圖係例示性動力單元之不同角度之等角視圖。

第9A圖係依照本發明之例示性耦接工具之正視圖。

第9B圖係第9A圖之例示性耦接工具之剖面圖。

第9C圖係第9A圖之例示性耦接工具之等角視圖。

第10A圖係依照本發明從心軸至渦輪之例示性耦接之等角視圖。

第10B圖係從心軸至渦輪之例示性耦接之等角視圖。

第10C圖係從心軸至渦輪之例示性耦接之等角視圖。

第10D圖係從心軸至渦輪之例示性耦接之等角視圖。

第10E圖係從心軸至渦輪之例示性耦接之等角視圖。

第10F圖係從心軸至渦輪之例示性耦接之等角視圖。

第10G圖係依照本發明從心軸至渦輪之例示性耦接之等角視圖。

第10H圖係從心軸至渦輪之例示性耦接之等角視圖。

第10I圖係從心軸至渦輪之例示性耦接之剖面圖。

第10J圖係例示性耦接程序之等角視圖。

第11A圖係依照本發明之將底部封閉罩蓋從外殼例示性解耦 之等角視圖。

第11B圖係依照本發明之將罩蓋從外殼例示性解耦之等角視圖。

第12圖係依照本發明之方法的流程圖。

應瞭解，為了簡單及清楚的說明，在適當情況中，元件標號係在不同圖式中重複使用以指示對應或類似的元件。此外，為了提供在本文中所述之實施例徹底的瞭解，係提出許多具體細節。然而，應瞭解，經由對本技藝有普通瞭解之人士，在本文中所述之實施例可以不需這些具體細節而實現。在其他例子中，方法、程序及組件並沒有詳細地描述，以免混淆有關所描述的相關特徵。此外，該描述不應被認為係限制在本文中所述之實施例的範圍。圖式不一定要按照比例繪製，且特定部分之比例已被放大以更好地繪示說明本發明之細節及特徵。

在以下的說明中，即使動力單元或其部分係偏離或水平，在本文中所用之術語如「上面」、「下面」、「縱向」、「橫向」等等係表示相對於動力單元之底部或其他範圍而言。相應地，橫向、軸向、側向、縱向、徑向等定向係指相對於動力單元之定向的定向。

現將說明應用於本發明之數個定義。術語「耦接」係被定義為連接，無論直接或間接經由中間組件，且不一定侷限於實體連接。該連接可以使物件被永久地連接或可拆卸地連接。術語「外部」意指超過實體物件之最外部邊界之區域。術語「內部」係指示區域之至少一部分被部分地含納在由物件所形成的邊 界中。術語「大致上」被界定為實質上符合大致上所修改的特定尺寸、形狀或字詞，使得組件不需要是完全精確的。例如，大致上圓柱形意味著物件呈圓柱體，但可以與正圓柱體有一或多個偏離。

術語「徑向」意味著大致上沿著物件之半徑方向，或具有沿著物件之半徑方向之方向分量的方向，即使該物件並不完全是圓形或圓柱形。術語「軸向地」意味著大致上沿著物件之軸線方向。若未指定，則術語「軸向地」係意指物件之較長軸線。

揭示之動力單元具有渦輪及至少一個可更換軸承。在至少一個實施例中，該渦輪可以被耦接至藉由軸承支撐之軸桿。例如，該軸桿可以位在軸承中。在至少一個實施例中，軸承可以是滾珠軸承式軸承或滾子軸承。該軸承可以具有內座圈(inner race)及外座圈(outer race)。內座圈可以經構造以接觸或幾乎接觸軸桿。在至少一個實施例中，軸桿可以是切割工具之柄部。在一個實例中，切割工具可以是鑽頭、銑刀或被設計用來切割、鑽孔或加工表面的其他裝置。軸桿可以具有縱向中心線，且藉由至少一個軸承而可旋轉地支撐在渦輪外殼中。在至少一個實施例中，可以兩個或更多個軸承來實施。雖然本文中所呈現之大部分細節特徵係兩個軸承，但亦可以單一軸承來實施或以兩個以上的軸承來實施。

渦輪外殼一般而言可以是圓柱形，且具有縱向中心線。軸桿及渦輪外殼之縱向中心線可大致上對準。

動力單元總成可以包括軸桿、渦輪、軸承及渦輪外殼。渦輪外殼可包括至少一個維修開口。此外，可以提供預負載 彈簧。該預負載彈簧可以提供偏壓力以將外殼之內部內容物定位在適當的位置中。

渦輪外殼可以具有至少一個可移除罩蓋，其可拆卸地固定在維修開口上方。在至少一個實例中，渦輪外殼可以經構造而具有至少兩個可移除罩蓋，其等被可拆卸地固定在兩各別維修開口上方，每個維修開口係被形成在渦輪外殼之末端。軸桿可藉由至少一個軸承而被可旋轉地支撐在渦輪外殼中。軸桿可以在渦輪外殼中繞縱向軸旋轉。軸桿可以是旋轉工具軸柄。渦輪可以在旋轉軸桿上緊密配合，使得渦輪能夠在旋轉軸桿上滑動。例如，可具有0.01英吋至0.001英吋的餘隙。在其他實施例中，測量值係以公制為單位，該餘隙可以為0.1mm至0.01mm。在其他實施例中，在渦輪及軸桿之間的配合係需要壓入配合。在其他實施例中，渦輪可以藉由加熱、黏膠或焊接而附接至軸桿。渦輪可以被耦接至軸桿，使得軸桿及渦輪係實質上共同旋轉。例如，當使渦輪旋轉時，軸桿與渦輪可共同旋轉。在至少一個實例中，渦輪及軸桿可被耦接，使得其具有相同旋轉速度。在其他實施例中，可以提供傳動裝置，使得軸桿及渦輪可以不同旋轉速度來旋轉。

本發明可由單一軸承或由兩個或更多個軸承來實施。軸承及間隔的數量可以經構造以減少磨損或簡化設計。在一個實施例中，係提供有兩個軸承，該等軸承可以被配置在渦輪之兩側(頂部或底部)，其具有非常小的餘隙使軸承相對容易組裝及拆卸。例如，可提供墊圈或其他分隔件來將軸承與渦輪分開。

渦輪外殼可在側壁外表面上包括一個或多個貫穿開口、入口噴口，以使驅動介質(例如驅動流體、潤滑劑、水、油、 乳膠、空氣或者一個或多個前述之組合物)朝向渦輪而進入。該驅動介質可以是任何經構造以造成渦輪旋轉的流體或氣體。此外，渦輪外殼可以包括一個或多個出口，以使驅動介質離開外殼。驅動流體可以是基於待被切割的材料、動力單元之設計或工具之理想速度。

用於驅動流體之入口的位置可基於動力單元所使用之輸入源的類型來選擇。此外，出口可基於流體之類型及待被切割之材料的類型。在切割一些材料的過程中，沒有流體會接觸材料，因此可決定出口的位置以防止流體接觸正在被切割的材料。在其他實例中，需要有流體接觸材料，以提供材料之冷卻及/或清潔。

在至少一個實施例中，驅動流體之出口可以穿透罩蓋。如上所示，罩蓋可以包括一或多個貫穿開口，在通過渦輪之後用於排出驅動介質且朝向被切割的材料，因而提供額外的冷卻。一個或多個貫孔亦可定位在罩蓋之側壁上，以從側邊排出驅動介質。當驅動流體不應影響正被切割的材料時，從側邊排除驅動介質可有效達成此需求。在至少一個實施例中，當提供側邊出口時，所使用之驅動流體可以是空氣。在其他實施例中，空氣可以與油、乳膠及/或水相混合。在至少一個實施例中，乳膠可以是油與水的混合物。在另一實施例中，乳膠可以是空氣與油的混合物。在另一實施例中，乳膠可以是油、水及空氣的混合物。

動力單元可以使用驅動流體來潤滑。在至少一個實例中，驅動流體可以是乳膠，其可省錢並消除在機器中具有破壞性的油混合物。乳膠可以在5至80BAR之間的壓力下被使用。動 力單元亦可由乳膠和乾燥空氣所潤滑。渦輪及耦接至其上之工具的旋轉速度係可基於壓力。例如，當驅動流體是空氣時，旋轉速度係按照以下的公式(在渦輪直徑是13mm的情況下)：

V[Krpm]=P[bar]*30+40。

對於乳膠(13mm的渦輪)：V[Krpm]=18 X ln(P[bar])：

罩蓋可以在側壁上具有複數個嚙合表面。渦輪外殼可以在側壁上進一步包括複數個嚙合表面。這些嚙合表面可以是大致上平坦的。該嚙合表面可以採用其他形式以提供與維修工具的有效嚙合。罩蓋可以具有至少部分地刻有螺紋的內徑。渦輪外殼可以具有至少部分地刻有螺紋的外徑，而且可拆卸地與罩蓋之該至少部分地刻有螺紋的內徑嚙合。渦輪外殼亦具有至少部分地刻有螺紋的內徑，在與其相對之末端係具有至少部分地刻有螺紋的外徑。額外罩蓋可以具有至少部分地刻有螺紋的外徑，而且係與渦輪外殼之至少部分地刻有螺紋的內徑可拆卸地嚙合。當處在封閉構形中，額外罩蓋可以經構造而大致上與渦輪外殼之第二端齊平。在封閉構形中，額外罩蓋可以從渦輪外殼之第二端稍微凹入。額外罩蓋可進一步包括複數個凹部形成於其中以接收耦接工具來移除及安裝額外罩蓋。該耦接工具可以包括定位在其上之複數個尖叉，其可嚙合複數個凹部。

第1A、1B及1C圖之圖式繪示動力單元10，在封閉構形12中係包含軸桿110、渦輪外殼120、罩蓋130及額外罩蓋140。在該封閉構形12中，動力單元10可以經構造而被使用。如圖所示，渦輪外殼120具有內部空間112，其係經構造以含納動力單元10之組件。如第1B圖中所示，第一軸承150、渦輪170及 第二軸承160係被位在內部空間112中。內部空間也可以裝納其他組件。

如圖所示，軸桿110可以包括切割尖端111。如圖所示，該切割尖端111係為鑽頭。在其他實施例中，切割尖端111可以採用其他形狀及構形的形式，以便視需要而移除材料。在至少一個實施例中，切割尖端111可以與軸桿110整體式地形成，在此軸桿110可以被描述為切割工具之柄部。在其他實施例中，切割尖端111可以與軸桿110可拆卸地嚙合。軸桿110可以至少部分地被含納在渦輪外殼120中，且藉由渦輪外殼120沿著縱向軸X被可旋轉地支撐。軸桿110可以被耦接至第一軸承150、渦輪170及第二軸承160。

罩蓋130可經構造而用於在第一端121處與渦輪外殼120可移除地嚙合。額外罩蓋140可經構造而用於在第二端處與渦輪外殼可移除地嚙合。罩蓋亦可包括預負載彈簧180。該預負載彈簧180可用於偏壓軸承150、160至適當的位置。渦輪外殼120可包括一個或多個定位在側壁上之貫穿開口125。該一個或多個貫穿開口125可以經構造以為驅動流體提供入口。

渦輪外殼120可以進一步包括位在側壁上之複數個嚙合表面124。該一個或多個嚙合表面124可以經構造以協助罩蓋及額外罩蓋在渦輪外殼120上的移除及安裝。在至少一個實施例中，一個或多個嚙合表面124可以是大致上平坦的，以提供可容易抓持工具之表面。此外，在至少一個實施例中，一個或多個嚙合表面124可以是複數個嚙合表面。

一個或多個貫穿開口125可位在複數個嚙合表面 124上，或可位在渦輪外殼120側壁上之其他位置。一個或多個貫穿開口125可接收驅動介質，諸如油、水、或驅動流體。一個或多個貫穿開口125可以接收驅動介質且使其朝向渦輪170而通過。在至少一個實施例中，一個或多個貫穿開口125可以是複數個貫穿開口125。一個或多個貫穿開口125的位置可基於用以與經構造的動力單元10協作之機器。詳言之，一個或多個貫穿開口125可以與驅動介質之供應源對準。

第2A及2B圖係展示軸桿110。該軸桿110如上述可以是切割工具之柄部。軸桿110可具有安裝在其上之渦輪170。該渦輪170可藉由加熱、黏膠或壓入配合而被整體式地插入。在其他實施例中，渦輪170可整體式地形成在軸桿110上。動力單元可以進一步包括第一墊圈271及第二墊圈272。第一墊圈271及第二墊圈272可以在渦輪170及一個或多個軸承之間提供緩衝器。軸桿110可以具有兩個末端，即切割尖端111及定位成與該切割尖端111相對置之第二端273。該切割尖端111可至少部分地延伸超過渦輪外殼。

第3A及3B圖之圖式繪示完整的軸桿總成。軸桿110可具有第一軸承150、渦輪170及安裝在其上之第二軸承160。軸承150、160可被定位在渦輪170之任一側，其具有非常小的餘隙，使得軸承150、160之組裝及拆卸可較為容易。在至少一個實施例中，軸承150、160及渦輪170之間的餘隙可以是大約為幾微米。在其他實例中，軸承150、160可使得渦輪170碰觸軸承150、160之旋轉部分而與渦輪一起旋轉。雖然圖式繪示兩個軸承150、160，但本發明亦可以單一軸承150來實施。

圖式中之第4A、4B、4C及4D圖繪示渦輪外殼。該渦輪外殼可包括第一端121，其具有至少部分地刻有螺紋的外徑123。該第一端121可具有經構造用於可拆卸與罩蓋之嚙合的外部直徑。第一端121亦可包括特殊通道126，其用於排放離開渦輪之後的驅動介質。渦輪外殼120可以進一步包括第二端129，其具有至少部分地刻有螺紋122的內徑。至少第二端122可具有經構造用於釋放與額外罩蓋之嚙合的內徑。如在第4A、4B、4C及4D圖中所示之開放構形中，外殼120係在第一端121處形成維修開口127。此外，外殼120在第二端129處形成額外維修開口128。在至少一個實施例中，外殼120只可在第一端121或第二端129其中之一端具有維修開口。如圖所示，用於驅動介質之貫穿開口125可在外殼120之外部上具有大致上為圓形之形狀，且在外殼120之內部上具有淚滴形狀。在其他實施例中，貫穿開口125之形狀可基於渦輪之速度及用於驅動介質之注入端口之位置而決定，以提供理想的流動特徵。如圖所示，貫穿開口125可被定位在嚙合表面上，但在其他實施例中，貫穿開口125可被定位在其他位置上。

第5A、5B及5C圖繪示該渦輪外殼120在安裝構形中具有可拆卸地嚙合之額外罩蓋。渦輪外殼120可具有第二端129，其具有至少部分地刻有螺紋122的內徑，該第二端129係經構造以與額外罩蓋可移除地嚙合。額外罩蓋可以具有至少部分地刻有螺紋的外徑527。至少部分地刻有螺紋的內徑422經構造可用於與至少部分地刻有螺紋的外徑527可移除地嚙合。在安裝構形中，額外罩蓋可經構造而大致上與渦輪外殼之第二端齊平。該額 外罩蓋亦可包括形成在用於接收耦接工具之外部表面上的一或多個凹部540，以安裝及移除額外罩蓋至渦輪外殼120。如圖所示，可提供複數個凹部540。凹部540的數量可以是使得其可防止移除工具滑脫並且亦提供所需要的力量特徵之數量。額外罩蓋可以進一步包括形成在額外罩蓋之內部上的軸桿接收部分535。該軸桿接收部分535可以經構造以接收軸桿之第二端。在至少一個實施例中，當只有提供單一軸承時，軸桿接收部分535可以經構造以作用為軸承表面。

第6A、6B及6C圖繪示安裝在開放配置14中之渦輪外殼120中的額外罩蓋、軸桿110、渦輪170及軸承150、160，使得一個或多個組件可以從外殼120被安裝或移除。軸桿110可使第二端273被接收至軸桿接收部分535中。第二軸承160可以被安裝在軸桿110上而位於已安裝的額外罩蓋之正上方。在至少一個實施例中，第二軸承160之部分可以接觸已安裝的額外罩蓋。軸桿110可以具有安裝在第二軸承160上方之渦輪170，及具有安裝在渦輪170上方之第一軸承150。軸桿110可被配置成使得第一軸承150至少部分地延伸在渦輪外殼120之第一端上方。雖然僅展示一種額外罩蓋，但本發明可以一種固定底部部分來替代實施，使得上述之組件可僅透過在外殼之第一端處之維修開口被插入。

第7A及7B圖繪示動力單元之罩蓋130。該罩蓋130可具有至少部分地刻有螺紋的內徑131，其經構造以可拆卸地嚙合渦輪外殼第一端之至少部分地刻有螺紋的外徑。罩蓋130亦可具有形成在其表面上之一個或多個貫穿開口136。當罩蓋130係為 封閉構形時，該等一個或多個貫穿開口136允許驅動介質從渦輪外殼離開。驅動介質可以通過被定位在外殼之側壁上之複數個貫穿開口進入、經過渦輪及特殊通道、以及通過配置在罩蓋上之一個或多個貫穿開口136離開。驅動介質可以通過一個或多個貫穿開口136而被排出，並且被引導至用於額外冷卻的工作表面。如圖所示，一個或多個開口136包含複數個貫穿開口136。該等複數個貫穿開口136係繞著罩蓋136頂面之內部圓周而等間隔地隔開。複數個貫穿開口136的位置可以經構造以提供理想的冷卻及移除功能。在如先前所述之其他實施例中，貫穿開口136可以被定位在罩蓋130或外殼120上之不同位置上。

罩蓋130可以進一步包括軸桿孔隙135，其可經構造而能當罩蓋為安裝構形時用於延伸通過軸桿。該罩蓋可以進一步具有一個或多個嚙合表面132。該等一個或多個嚙合表面132可以協助移除及安裝罩蓋至渦輪外殼。一個或多個嚙合表面132可以是大致上平坦的且經構造以嚙合耦接工具。本發明之範圍係涵蓋嚙合表面之其他構形。如圖所示，該一個或多個嚙合表面132包含複數個嚙合表面。

第8A、8B、8C及8D圖繪示在開放構形中具有軸桿、第一軸承150、渦輪170及第二軸承160之渦輪外殼。第8A圖繪示第一軸承150可以在外殼120之至少部分地刻有螺紋的第一端上方至少部分地延伸。第8B圖展示複數個貫穿開口125可被配置成使驅動介質直接朝向渦輪170，且在該驅動介質通過位在罩蓋上之複數個貫穿開口而排出之前，該驅動介質係接著通過特殊通 道126而離開渦輪。如圖所示，外殼120既沒有耦接至罩蓋也沒有耦接至額外罩蓋。在此構形中，組件可以通過維修開口或額外維修開口而被插入至外殼。在其他實施例中，係可透過維修開口安裝組件之一部分，且可透過額外維修開口安裝另一部分。當提供兩個維修開口時，可以在不需要移除其他毋需更換之組件的情況下，更換最靠近維修開口之組件。

第9A、9B及9C圖繪示例示性軸桿總成裝置或耦接工具。耦接工具910可以具有經構造以在罩蓋及渦輪外殼上耦接複數個嚙合表面之接收元件911。該接收元件911可以幫助移除及安裝罩蓋及額外罩蓋至渦輪外殼。耦接工具910亦可包括複數個尖叉914，其經構造而被接收於形成在額外罩蓋上之複數個凹部。複數個尖叉914可以與複數個凹部可移除地嚙合，且可以幫助移除及安裝額外罩蓋。耦接工具亦可具有單一鏜孔直徑之貫穿開口912，在耦接工具910之整個深度上，該鏜孔直徑可以稍微大於軸桿直徑但小於渦輪直徑。耦接工具910之深度可對應於渦輪及第二端之間之軸桿的最大長度。耦接工具910可具有第二貫穿開口913，該第二貫穿開口可具有至少兩個不同之直徑。第一直徑可對應於渦輪之直徑，而第二直徑可對應於軸桿之直徑。第二直徑之鏜孔長度可以是在渦輪及第二端之間可接受的最小長度。

第10A、10B、10C、10D及10E圖繪示渦輪170在軸桿110上之安裝，其中在渦輪170後面的軸桿長度係對應於最大可接受長度。如圖所示，渦輪170包括複數個輪葉171。

如第10A圖所示，渦輪170可被安置在安裝方塊1101上，且渦輪之第一端係碰觸安裝方塊1101之表面。軸桿110可以 接著被插入至渦輪170中，且如第10B及10C圖所示，切割末端係先進入渦輪。如第10D圖中所見，耦接工具910可接著被安置在總成上方，且軸桿110係插入穿過具有單一鏜孔直徑之貫孔。第10D圖繪示軸桿110可以接著被壓入至渦輪170之中，直到軸桿之第二端與耦接工具910之表面齊平。耦接工具910可接著從總成移除，以在渦輪及第二端之間顯露軸桿之最大可接受長度。

第10F、10G、10H、10I及10J圖繪示渦輪170在軸桿110上之安裝，其中在渦輪後面之軸桿長度可對應於最小可接受長度。軸桿總成可以通過具有兩個不同鏜孔直徑之貫孔而插入至耦接工具910中。軸桿之第二端可先被插入穿過具有較大鏜孔直徑之貫孔。渦輪170可接著陷入至第一鏜孔直徑的內部，以曝露在耦接工具之相對置側邊上之軸桿的一部分。渦輪170可藉由安裝方塊1101及第二端上之耦接工具910而被限制在第一端上。渦輪之第二端可被定位在具有兩個鏜孔直徑之貫孔的第一鏜孔直徑之末端上。第10J圖繪示軸桿110可接著被壓入至渦輪170中，直到軸桿之第二端與耦接工具910之表面齊平。耦接工具910可接著從總成中移除，以在渦輪及第二端之間顯露軸桿之最小可接受長度。

雖然第10A至J圖繪示渦輪170在軸桿上之安裝，但本發明亦可設想渦輪170可使用其他方法附接至軸桿110。此外，渦輪170可用焊接或其他方法附接至軸桿110。

第11A及11B圖繪示使用耦接工具安裝及移除罩蓋及額外罩蓋。第11A圖展示耦接工具可以使用複數個尖叉914幫助移除額外罩蓋。該等複數個尖叉914可以與形成在額外罩蓋上 之複數個凹部540可移除地嚙合。一旦嚙合後，耦接工具可經由相對於卸除渦輪外殼之至少部分地刻有螺紋的內徑及額外罩蓋之至少部分地刻有螺紋的外徑之縱向軸的旋轉運動來幫助移除額外罩蓋。該耦接工具亦可可移除地嚙合具有形成在額外罩蓋上之複數個凹部之複數個尖叉914並相對於縱向軸施加相反的旋轉運動，而幫助額外罩蓋的安裝。第11B圖繪示耦接工具可以使用定位在罩蓋上之複數個嚙合表面及定位在渦輪外殼上之複數個嚙合表面來幫助移除罩蓋。當施加相對於縱向軸之旋轉運動至罩蓋時，抵抗渦輪外殼之旋轉可以移除罩蓋及渦輪外殼之可卸除嚙合。當施加相對於縱向軸之相反旋轉運動至罩蓋時，抵抗渦輪外殼之旋轉可安裝罩蓋及渦輪外殼之可卸除嚙合。

本發明亦包括如第12圖中所示之方法1200。所提出的方法係一種用於維修如本文中所提及之動力單元的方法。雖然所述之方法包括拆卸及重組，但可以理解的是，動力單元之組裝可以係如上所述。在一個實施例中，動力單元係以已組裝或封閉之構形被裝運，使得當其送達時，其已準備好可使用。在其他實施例中，動力單元可以由各種不同組件之形式來裝運。如上所述，動力單元係經構造而使得其可以藉由動力單元之操作者(例如機械技師)來拆卸及重組。藉由機械師或現場維修協調員維修動力單元的能力，當要修理動力單元時可節省時間及費用。例如，上述之動力單元可以具有一個或多個軸承。在使用之後，該等一個或多個軸承可能失效或無法維持工具達成所要的切割特徵。當動力單元落在預期的公差外時，操作者或適當的人員可以拆卸該動力單元來修理。

所述之方法包括一個或多個選擇性的部分以及未被描述的所有部分。

如圖所示，該方法可包括移除罩蓋(方塊1202)。在本文中所示之一個或多個實施例中，動力單元可包括一個或多個罩蓋。若軸承失效，則當提供有一個以上的罩蓋時，可移除最靠近軸承之罩蓋。當提供單一個罩蓋時，可移除該單一個罩蓋以允許進入渦輪外殼之內部。例如，當罩蓋係刻有螺紋時，可藉由從外殼旋開罩蓋而移除該罩蓋。

該方法可以進一步包括從外殼移除軸承(方塊1204)。在一個或多個實施例中，軸承可被拘束而無法移動。在其他實施例中，一旦罩蓋已被移除，則可移除該軸承。在其他實施例中，分隔物或偏壓構件可定位在軸承及罩蓋之間。

在至少一個實施例中，該方法可包括移除渦輪(方塊1206)。在至少一個實施例中，一旦渦輪所耦接的軸桿從外殼被移除，便可移除該渦輪。例如，渦輪可被附接至軸桿，且需要額外的工具或設備從軸桿來移除渦輪。在其他實施例中，渦輪可從軸桿被移除，而軸桿則仍位在外殼中。

該方法可進一步包括從外殼移除額外的組件。該方法可以進一步包括從外殼中移除其他組件。在其他實施例中，可在動力單元上提供兩個罩蓋，在各別的罩蓋被移除之後，可以從一個或兩個開口移除組件。

若渦輪需要更換，則渦輪可以被安裝在軸桿上(方塊1208)。在軸桿上渦輪的安裝係已在上文中配合第10A至10J圖而詳細描述。

若有一個或多個軸承要被更換，則軸承可以被安裝在外殼中(方塊1210)。軸承的安裝係藉由外殼中最靠近將被更換之軸承之位置的開口。在至少一個實施例中，軸承可被安裝在軸桿上。

在組件被更換之後，一個或多個罩蓋可以被安裝在外殼上(方塊1212)。一旦一個或多個罩蓋被安裝，動力單元可再次經構造來操作。

一個或多個如上述之特徵可以被組合以形成一種實施例。詳言之，上述之特徵可一起形成以產生渦輪動力單元之各種實施例。用於切割工具之渦輪動力單元可包括一個或多個以下特徵：具有內部空間之渦輪外殼，該渦輪外殼係經構造以於其中接收流體驅動渦輪，該流體驅動渦輪係被支撐以在渦輪外殼中之軸承上旋轉；維修開口，其穿過渦輪外殼進入渦輪外殼之內部空間，該維修開口係經構造以允許將該軸承安裝至渦輪外殼之內部空間內及從渦輪外殼之內部空間移除；及可移除罩蓋，其可拆卸地固定至位在維修開口上方之渦輪外殼且可在開放構形及封閉構形之間轉換，在該開放構形中，軸承可以透過維修開口安裝進入渦輪外殼之內部空間及從渦輪外殼之內部空間移除，在該封閉構形中，在內部空間中已安裝之軸承係被緊固以在渦輪外殼中操作。

渦輪單元之至少一個實施例進一步包含工具軸柄，其中渦輪被耦接至該工具軸柄且軸承係支撐該工具軸柄。

在至少一個實施例中，渦輪係被支撐在渦輪外殼中之軸承及額外軸承上，該等軸承之至少一者係被定位成靠近維修開口且當可移除罩蓋為敞開構形時，該軸承係可透過維修開口而 曝露。

渦輪單元之至少一個實施例進一步包含穿過渦輪外殼至渦輪外殼之內部空間的額外維修開口，每個維修開口係經構造以允許安裝及移除軸承進出於渦輪外殼之內部空間。

渦輪單元之至少一個實施例進一步包含額外可移除罩蓋，每個罩蓋係可拆卸地固定至個別的維修開口上方的渦輪外殼。

渦輪單元之至少一個實施例進一步包含額外軸承，每個軸承係被定位成靠近該等維修開口之一者，且當個別的可移除罩蓋為開放構形時，係可透過個別的維修開口而曝露。

在至少一個實施例中，每個軸承係被定位成靠近該等維修開口之一者，且藉由處在封閉構形之可移除罩蓋而緊靠地嚙合。

渦輪單元之至少一個實施例進一步包含被固持在軸承中之軸桿，該軸桿具有軸桿延伸部，其延伸通過在可移除罩蓋中之軸桿孔隙。

在至少一個實施例中，渦輪包含複數個輪葉。

在至少一個實施例中，渦輪外殼形成一個或多個孔隙，以經由該等孔隙接收流體或氣體。

在至少一個實施例中，一個或多個孔隙係通向渦輪外殼鄰近渦輪之內部，藉此使流體或氣體驅動渦輪。

在至少一個實施例中，可移除罩蓋具有面部表面，當可移除罩蓋為封閉構形時，該可移除罩蓋之面部表面係形成複數個貫穿開口以允許流體或空氣從渦輪外殼離開。

在至少一個實施例中，可移除罩蓋具有側壁，該側壁形成有複數個貫穿開口，當可移除罩蓋為封閉構形時，該等貫穿開口可允許流體或空氣從渦輪外殼離開。

在至少一個實施例中，可移除罩蓋包括側壁，其具有形成於其上的複數個嚙合表面。

在至少一個實施例中，複數個嚙合表面是大致上平坦的。

此外，渦輪單元之一個實施例進一步包含額外罩蓋，該額外罩蓋係經構造而大致上與處在已安裝構形之渦輪外殼的一端齊平。

此外，渦輪單元之一個實施例進一步包含額外罩蓋，該額外罩蓋具有形成在其中之複數個凹部以用於接收耦接工具來安裝額外罩蓋至渦輪外殼及移除之。

在至少一個實施例中，額外罩蓋具有形成在額外罩蓋之內部上之軸桿接收部分，該軸桿接收部分係經構造以接收軸桿之一部分。

在至少一個實施例中，渦輪係經構造而藉由乳膠、空氣霧氣、外部冷卻劑或外部空氣霧氣之其中一者所驅動，其中空氣霧氣係油及空氣的混合物。

本發明亦展示用於組裝、拆卸及/或維修動力單元之渦輪外殼的方法。在一個實施例中，維修渦輪外殼的方法包含移除耦接至外殼之罩蓋，該外殼具有內部空間及維修開口，且該內部空間係經構造以將流體驅動渦輪接收於其中，該流體驅動渦輪係被支撐而在渦輪外殼中之軸承上旋轉，而該維修開口係通過渦 輪外殼至其內部空間並且經構造以允許安裝及移除軸承進出於渦輪外殼之內部空間；移除軸承；在渦輪外殼中安裝更換軸承；及安裝可移除罩蓋。

在其他實施例中，該方法可以進一步包括如上述維修、組裝或拆卸動力單元的步驟。

所示及上述之實施例僅作為實例參考。在此項技術中可經常發現許多細節，諸如渦輪驅動軸桿之特徵。因此，許多這樣的細節並未被展示且未被描述。儘管本技術的許多特徵及優點已在以上描述中結合本揭示內容的結構及功能之細節所陳述，但該揭示內容僅係用於繪示說明，且可能在細節上做改變，尤其係在本揭示內容之原理中之部分的形狀、尺寸及配置，本揭示內容之原理係藉由隨附申請專利範圍中所使用的廣泛一般性語義所充分的指出。因此，可以理解的是，上述之實施例可以在隨附申請專利範圍的範疇中作修改。

110:軸桿

170:渦輪

171:輪葉

272:第二墊圈

273:第二端

Claims (20)

1. 一種切割工具，包含：

   外殼，包含開口；

   可拆卸組件，經構造以插入該外殼內穿過該開口，該可拆卸組件包含工具軸柄、第一軸承和渦輪；

   其中，該第一軸承和該渦輪各安裝至該工具軸柄上；

   其中，該工具軸柄在該工具軸柄之端部形成切割尖端；以及

   第一罩蓋，經構造以將該可拆卸組件封閉在該外殼內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之切割工具，進一步包含第二罩蓋，經構造以封閉該可拆卸組件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之切割工具，其中，該第二罩蓋進一步包含用於接收耦接工具之複數個凹部。
4. 如申請專利範圍第2項所述之切割工具，其中，該第二罩蓋進一步包含形成在該第二罩蓋之內部上的軸桿接收部分，用於接收該工具軸柄之一端。
5. 如申請專利範圍第1項所述之切割工具，其中，該可拆卸組件進一步包含第二軸承，該第一軸承設置為鄰近於該渦輪之第一端且該第二軸承設置為鄰近於該渦輪之第二端。
6. 如申請專利範圍第1項所述之切割工具，其中，該外殼進一步包含複數個孔隙，用於經由該複數個孔隙接收流體或氣體以驅動該渦輪。
7. 如申請專利範圍第6項所述之切割工具，其中，該外殼進一步包含形成在該外殼之內部側壁內的複數個通道，該複數個通道 沿著該側壁朝向該外殼之端部縱向延伸，該複數個通道經構造以導引該流體或氣體朝向該外殼之該端部。
8. 如申請專利範圍第7項所述之切割工具，其中，該第一罩蓋進一步包含以允許該流體或氣體排出之複數個開口。
9. 如申請專利範圍第1項所述之切割工具，其中，該第一罩蓋進一步包含側壁，該側壁具有用於嚙合工具的複數個平坦表面。
10. 一種用於從渦輪外殼更換可拆卸組件的方法，該方法包含：

    從外殼移除第一罩蓋，該外殼包含經構造以提供拿取安裝在該外殼內的可拆卸組件的開口，該可拆卸組件包含工具軸柄、第一軸承和渦輪；

    其中，該第一軸承和該渦輪各安裝至該工具軸柄上；

    其中，該工具軸柄在該工具軸柄之端部形成切割尖端；

    經由該開口從該外殼移除該可拆卸組件；

    經由該開口安裝更換可拆卸組件於該外殼內；

    設置該第一罩蓋於該開口上；以及

    耦接該第一罩蓋至該外殼。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，進一步包含將設置在該第一罩蓋之側壁上的複數個平坦表面與第一嚙合工具嚙合，以使該第一罩蓋相對於該外殼旋轉。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，進一步包含將設置在該外殼之側壁上的複數個平坦表面與第二嚙合工具嚙合，以防止該外殼旋轉。
13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，進一步包含將耦接工具 之尖叉插入延伸穿過第二罩蓋的複數個凹部以使該第二罩蓋相對於該外殼旋轉，該第二罩蓋設置在該外殼的第二開口上方，該第二開口經構造以提供拿取安裝在該外殼內的該可拆卸組件。
14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包含將設置在該外殼之側壁上的複數個平坦表面與嚙合工具嚙合，以防止該外殼旋轉。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，進一步包含使用該耦接工具藉由該第二罩蓋相對於該外殼旋轉而將該第二罩蓋從該外殼移除。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，進一步包含：

    設置該第二罩蓋於該第二開口上；

    使用該耦接工具藉由該第二罩蓋相對於該外殼旋轉而將該第二罩蓋耦接至該外殼。
17. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該可拆卸組件進一步包含第二軸承，該第一軸承設置為鄰近於該渦輪之第一端且該第二軸承設置為鄰近於該渦輪之第二端。
18. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該外殼進一步包含複數個孔隙，用於經由該複數個孔隙接收流體或氣體以驅動該渦輪。
19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中，該外殼進一步包含形成在該外殼之內部側壁內的複數個通道，該複數個通道沿著該側壁朝向該外殼之端部縱向延伸，該複數個通道經構造以導引該流體或氣體朝向該外殼之該端部。
20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中，該第一罩蓋進一步包含以允許該流體或氣體排出之複數個開口。

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