專利名稱：具有鉆孔工具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給裝置的便攜式動(dòng)力鉆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式動(dòng)力鉆，該便攜式動(dòng)力鉆具有用于對驅(qū)動(dòng)主軸和鉆孔工具 進(jìn)行進(jìn)給的動(dòng)力進(jìn)給驅(qū)動(dòng)器。特別地，本發(fā)明涉及一種動(dòng)力鉆，該動(dòng)力鉆具有聯(lián)接至驅(qū)動(dòng)主 軸供電裝置的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
先前已知的上述類型的動(dòng)力鉆包括傳動(dòng)裝置(gearings)，該傳動(dòng)裝置用于將來自 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩傳遞至驅(qū)動(dòng)主軸并且起動(dòng)螺旋式進(jìn)給機(jī)構(gòu)。所述傳動(dòng)裝置包括直齒輪機(jī)構(gòu) 以及離合器，所述離合器用于接合進(jìn)給機(jī)構(gòu)/使進(jìn)給機(jī)構(gòu)脫離接合。在這些先前的動(dòng)力鉆 中，驅(qū)動(dòng)主軸的進(jìn)給速率由傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比確定，如果要改變進(jìn)給速率以在不同材料中 鉆孔，就不得不對動(dòng)力鉆進(jìn)行拆解以通過更換一個(gè)或多個(gè)直齒輪來改變傳動(dòng)比。例如，先前 在文獻(xiàn)US 3，797，583中對這種類型的動(dòng)力鉆進(jìn)行了描述。上述已知類型的動(dòng)力鉆不僅制造成本相當(dāng)高，而且還需要相當(dāng)長的時(shí)間來改變進(jìn) 給速率，這會在動(dòng)力鉆操作中造成不必要的成本和中斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的動(dòng)力鉆，該動(dòng)力鉆具有聯(lián)接至驅(qū)動(dòng)主軸驅(qū)動(dòng)器的 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)器，其中進(jìn)給速率的改變得到了促進(jìn)，制造成本以及操作成本也顯著降低。本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)將會從以下說明書和權(quán)利要求書中得以體現(xiàn)。在下文中參考附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。


在附圖中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)力鉆的局部呈剖視的側(cè)視圖。圖2顯示了圖1中的動(dòng)力鉆的元件的立體示意圖。圖3以較大比例顯示了沿著圖1中的線III-III的橫截面。
具體實(shí)施例方式在附圖中描述的動(dòng)力鉆包括具有后部把手11的機(jī)架10、驅(qū)動(dòng)主軸15以及電機(jī)殼 13，該電機(jī)殼13容納驅(qū)動(dòng)電機(jī)和進(jìn)給軸，如下文所述。把手11承載用于執(zhí)行開關(guān)功能的扳 機(jī)14，并且包括一些未示出的電子元件，所述電子元件用于處理來自于進(jìn)給力和電機(jī)角度 感測裝置的信號，這些將在下文中進(jìn)一步具體描述。在把手11中的電子元件經(jīng)由纜線17 連接至外部的操作控制單元16。驅(qū)動(dòng)主軸15是旋轉(zhuǎn)的，并且相對于機(jī)架10是可縱向移動(dòng)的，所述驅(qū)動(dòng)主軸15在 其前端承載了任意通?？色@得的類型的鉆孔工具(未示出)。機(jī)架10具有向前延伸的連接 套管19，該連接套管19剛性固定至機(jī)架10并且在其前端形成鎖定凸緣20，以連接至基體
3結(jié)構(gòu)B。后者牢固地固定至待鉆孔的物體A并且以需要的式樣形成有開口 C，以準(zhǔn)確地將動(dòng) 力鉆放置于對于待鉆的孔的正確位置。每個(gè)開口 C都形成有與連接套管19的凸緣20相匹 配的凸緣，以形成卡口式(bayonet-type)鎖定并且將進(jìn)給力的反作用從動(dòng)力鉆傳遞至正 被鉆孔的物體。這是一種普通技術(shù)，不再進(jìn)一步具體描述。機(jī)架10在其后端具有保護(hù)性的 管狀罩22，驅(qū)動(dòng)主軸15在處于其后端位置時(shí)受到該管狀罩22的保護(hù)。驅(qū)動(dòng)主軸15具有在其長度的主要部分上延伸的螺紋部分18，用于與螺母件21配 合。后者是由具有內(nèi)螺紋的錐齒輪形成的，該錐齒輪是旋轉(zhuǎn)的但是相對于機(jī)架10在軸向是 不可移動(dòng)的，并且該錐齒輪經(jīng)由小齒輪25連接至進(jìn)給軸24。錐齒輪/螺母件21、小齒輪25 以及進(jìn)給軸24 —起形成進(jìn)給機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)主軸15的縱向移動(dòng)。相應(yīng)地相對于驅(qū)動(dòng)主 軸15以直角布置的進(jìn)給軸24優(yōu)選地具有減速傳動(dòng)裝置26，在錐齒輪/螺母件21和機(jī)架 10之間具有以負(fù)載傳感器23為形式的力感測設(shè)備，通過該負(fù)載傳感器23獲得了響應(yīng)于施 加在驅(qū)動(dòng)主軸15上的軸向負(fù)載或進(jìn)給力的信號。此外，驅(qū)動(dòng)主軸15具有四個(gè)縱向延伸的凹槽或鍵槽30，該凹槽或鍵槽30以90度 的角度間隔布置并且用于與相應(yīng)的花鍵31配合，所述花鍵位于錐齒輪32內(nèi)。后者可旋轉(zhuǎn) 地在機(jī)架10中充當(dāng)軸頸，并且通過連接至驅(qū)動(dòng)電機(jī)36的小齒輪33接合。通過花鍵/鍵槽 布置30、31，驅(qū)動(dòng)主軸15相對于錐齒輪32能夠軸向移動(dòng)同時(shí)在旋轉(zhuǎn)方向上鎖定，這就意味 著驅(qū)動(dòng)電機(jī)36能夠經(jīng)由錐齒輪32將驅(qū)動(dòng)扭矩施加至驅(qū)動(dòng)主軸15，而不論驅(qū)動(dòng)主軸15的軸 向的位置和/或移動(dòng)情況如何。驅(qū)動(dòng)電機(jī)36 (其優(yōu)選地為無刷電動(dòng)機(jī))包括減速傳動(dòng)裝置 37和角度傳感器，并且通過控制單元16供電，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)主軸15的所需旋轉(zhuǎn)速度。進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括變速裝置，通過該變速裝置(transmission)，進(jìn)給軸24由驅(qū) 動(dòng)電機(jī)36帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。該變速裝置包括具有齒形帶40的皮帶驅(qū)動(dòng)器，該齒形帶40與安裝在 驅(qū)動(dòng)電機(jī)36的轉(zhuǎn)子的后端部分上的第一皮帶輪41和安裝在進(jìn)給軸24上的第二皮帶輪42 配合。因此，該進(jìn)給驅(qū)動(dòng)器以由皮帶驅(qū)動(dòng)器提供的特定傳動(dòng)比聯(lián)接至驅(qū)動(dòng)電機(jī)36，即皮帶輪 的尺寸對于相對于驅(qū)動(dòng)主軸速度的進(jìn)給軸速度以及進(jìn)給速率而言是決定性的。皮帶驅(qū)動(dòng)器 受到連接至機(jī)架10的下部的蓋子43的保護(hù)。為了改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度和進(jìn)給速度之間的關(guān) 系，即改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)和主軸軸24之間的傳動(dòng)比，蓋子43可以輕易地移除，皮帶輪41和42 更換為一起提供較小或較大傳動(dòng)比的另一對皮帶輪。與上文所述的現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中改造 進(jìn)給傳動(dòng)裝置比較，皮帶驅(qū)動(dòng)器的這種改變是非常簡單的并且能夠非常迅速地實(shí)現(xiàn)。上述操作控制單元16是位于工作場所的固定單元，并且經(jīng)由纜線17連接至動(dòng)力 鉆。控制單元16包括電壓轉(zhuǎn)換器，通過該電壓轉(zhuǎn)換器將可變電壓和頻率的電能供給至驅(qū)動(dòng) 電機(jī)36?？刂茊卧?6還包括電子可編程操作控制和監(jiān)測裝置，其中存儲了一組或多組鉆孔 參數(shù)值，將會通過這些參數(shù)值來執(zhí)行鉆孔操作，以在不同材料中進(jìn)行鉆孔時(shí)實(shí)現(xiàn)可接受的 結(jié)果。每個(gè)參數(shù)組都包括適合于對一種特定材料或者兩種或更多材料的組合進(jìn)行鉆孔的驅(qū) 動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)速度的參數(shù)值?？刂茊卧餐ㄟ^用于操作參數(shù)的極限值進(jìn)行編程，并且它是 這樣一種裝置，其用于將響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際角位置和速度、進(jìn)給力等等的接收信號與 存儲的極限值進(jìn)行比較，并用以給出是否已經(jīng)超出這些極限值的指示，即給出是否已經(jīng)以 可接受的方式執(zhí)行了鉆孔操作的指示。在操作中，動(dòng)力鉆經(jīng)由纜線17連接至控制單元16，該纜線17用于接收根據(jù)操作 參數(shù)值的選定組的電力，并且用于送回實(shí)際操作相關(guān)信號。驅(qū)動(dòng)主軸15具有合適的鉆孔工具，連接套管19與鉆孔基體開口 C形成鎖定接合。當(dāng)動(dòng)力鉆安全地鎖定至基體B時(shí)，操作 者推動(dòng)扳機(jī)14，鉆孔操作開始。根據(jù)待鉆透的工件A的結(jié)構(gòu)和材料，從最初存儲在控制單元16中的參數(shù)組中選擇 合適的參數(shù)組。工件A的材料可以是均質(zhì)的，即整個(gè)工件都只包括具有不變性質(zhì)的單一的 一種材料，這就意味著選擇具有特定驅(qū)動(dòng)主軸速度的參數(shù)組，使之適合于給出既考慮效率 又考慮可接受結(jié)果的最優(yōu)鉆孔操作。也針對待鉆的孔的尺寸和使用的鉆孔工具的類型來選 擇參數(shù)組。由于進(jìn)給速度由驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度、變速傳動(dòng)比以及驅(qū)動(dòng)主軸螺紋的螺距確定，進(jìn)給 的單獨(dú)控制是不可能的。驅(qū)動(dòng)電機(jī)36具有角度編碼器，通過該角度編碼器，電機(jī)和驅(qū)動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被 準(zhǔn)確地測量。電機(jī)36的速度由控制單元16通過控制供給電力的電壓和頻率幅度來準(zhǔn)確地 確定。這就使得控制單元16在整個(gè)鉆孔過程中能夠非常準(zhǔn)確地對操作進(jìn)行控制。通過使 用來自于驅(qū)動(dòng)電機(jī)36的角度編碼器的信號，能夠連續(xù)計(jì)算驅(qū)動(dòng)主軸的位置，因?yàn)轵?qū)動(dòng)主軸 15的進(jìn)給移動(dòng)直接對應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)操作。通過這種計(jì)算的結(jié)果，能夠在供給電力的參數(shù)值 中進(jìn)行瞬間改變?？紤]到驅(qū)動(dòng)主軸的瞬間移動(dòng)和/或位置以及施加在驅(qū)動(dòng)主軸15上的軸 向進(jìn)給力，通過對在操作的過程中瞬間施加的扭矩進(jìn)行連續(xù)分析，還能夠確定鉆孔操作是 否已經(jīng)如期望的那樣進(jìn)行了。實(shí)際進(jìn)給力由負(fù)載傳感器23指示。這又提供了使得能夠重 新獲得并且存儲每個(gè)鉆過的孔的鉆孔數(shù)據(jù)的可能性，用于對所執(zhí)行的鉆孔操作的結(jié)果和質(zhì) 量進(jìn)行后鉆孔分析。本發(fā)明的關(guān)鍵特征是用于驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)以及用于進(jìn)給移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的使用，特別 是根據(jù)編程的參數(shù)組由具有可變頻率和電壓幅度的電能來供給的無刷電機(jī)，因?yàn)檫@種類型 的電機(jī)能夠瞬間地并且非常準(zhǔn)確地對過程進(jìn)行控制，以對在每次鉆孔操作中經(jīng)歷的進(jìn)給和 旋轉(zhuǎn)阻力中的瞬時(shí)變化進(jìn)行補(bǔ)償。例如，在鉆孔工具和工件之間的最初接觸中出現(xiàn)的扭矩 峰值以及在工件完全穿透時(shí)的突然的扭矩下降，通過電力參數(shù)值的瞬間適應(yīng)都容易地得到 補(bǔ)償。根據(jù)編程的參數(shù)組或者根據(jù)在進(jìn)行中的鉆孔操作中出現(xiàn)的改變而獲得電力參數(shù)值的 非常快的改變的可能性，也能夠使得鉆孔參數(shù)瞬間適應(yīng)包括兩種或者更多以三明治式方式 組合的材料的工件，以在穿過工件的整個(gè)過程中獲得準(zhǔn)確的鉆孔數(shù)據(jù)。控制單元16被編 程，以通過保持供電的頻率恒定而保持驅(qū)動(dòng)電機(jī)36的速度恒定，并且使得輸出電壓瞬間適 應(yīng)，以對在鉆孔工具上扭矩阻力中出現(xiàn)的改變進(jìn)行補(bǔ)償。因此，通過連續(xù)監(jiān)測驅(qū)動(dòng)主軸15上的扭矩阻力和軸向負(fù)載，控制單元16能夠檢測 鉆孔工具和工件之間的最初接觸以及在操作完成時(shí)鉆孔工具穿透工件的準(zhǔn)確時(shí)刻。這就意 味著驅(qū)動(dòng)主軸的反向運(yùn)動(dòng)可以自動(dòng)開始，由于控制單元16也連續(xù)計(jì)算驅(qū)動(dòng)主軸15的軸向 位置，所以在驅(qū)動(dòng)主軸15的反向運(yùn)動(dòng)過程中，也能夠在到達(dá)驅(qū)動(dòng)主軸15的后端位置時(shí)實(shí)現(xiàn) 驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給軸的自動(dòng)關(guān)斷。
權(quán)利要求
1.一種具有鉆孔工具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給裝置的便攜式動(dòng)力鉆，包括機(jī)架(10)、驅(qū)動(dòng)電機(jī) (36)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸(15)、聯(lián)接器(30-33)以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)(41、42、40、24、26、25、21、18)；所 述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸(15)承載鉆孔工具并且相對于所述機(jī)架(10)在軸向是可移動(dòng)的，以進(jìn)行 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；所述聯(lián)接器(30-33)用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(36)傳遞至所述驅(qū)動(dòng)主軸 (15)，而不論所述驅(qū)動(dòng)主軸(15)的軸向移動(dòng)如何；所述進(jìn)給機(jī)構(gòu)(41、42、40、24、26、25、21、 18)用于所述驅(qū)動(dòng)主軸(15)的軸向移動(dòng)，其特征在于，所述進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括 所述驅(qū)動(dòng)主軸(15)的螺紋部分(18)， 螺母件(21)，所述螺母件(21)是旋轉(zhuǎn)的但是相對于所述機(jī)架(10)在軸向是不可移 動(dòng)的，并且布置為與所述螺紋部分(18)配合， 進(jìn)給軸(24)，所述進(jìn)給軸(24)設(shè)置成與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(36)平行并且經(jīng)由變速裝置 (40-42)聯(lián)接至所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(36)，并且以驅(qū)動(dòng)方式連接至所述螺母件(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有鉆孔工具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給裝置的便攜式動(dòng)力鉆，其特征在 于，所述變速裝置(40-42)包括 具有柔性齒形帶(40)的皮帶驅(qū)動(dòng)器，眷在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(36)上的第一皮帶輪(41)，以及 在所述進(jìn)給軸(24)上的第二皮帶輪(42)，其中所述第一和第二皮帶輪(41、42)是可 更換的，以相對于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(36)的速度而改變所述進(jìn)給軸(24)的旋轉(zhuǎn)速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有鉆孔工具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給裝置的便攜式動(dòng)力鉆，其特征 在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(36)是連接至電子操作控制和監(jiān)測單元(16)的電動(dòng)機(jī)，所述控制和監(jiān) 測單元(16)以用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)操作的一個(gè)或多個(gè)合適的操作參數(shù)值進(jìn)行編程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有鉆孔工具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給裝置的便攜式動(dòng)力鉆，其特征在 于，所述控制和監(jiān)測單元(16)以對應(yīng)于在正確執(zhí)行的鉆孔操作中獲得的參數(shù)值的一個(gè)或 多個(gè)操作參數(shù)極限值進(jìn)行編程，所述控制和監(jiān)測單元(16)包括用于將實(shí)際獲得的操作參 數(shù)值與所述極限值進(jìn)行比較、以及用于指示實(shí)際獲得的參數(shù)值是否在所述極限值的范圍之 內(nèi)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的具有鉆孔工具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給裝置的便攜式動(dòng)力鉆， 其特征在于，所述進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括負(fù)載感測設(shè)備(23)，所述負(fù)載感測設(shè)備(23)布置為輸送響 應(yīng)于施加在所述驅(qū)動(dòng)主軸(15)上的進(jìn)給力的信號。
全文摘要
一種便攜式動(dòng)力鉆，包括機(jī)架、鉆孔工具以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述鉆孔工具承載驅(qū)動(dòng)主軸，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于使得所述驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)并且對所述驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)行軸向進(jìn)給。所述驅(qū)動(dòng)主軸相對于所述機(jī)架是可旋轉(zhuǎn)的并可軸向移動(dòng)的，并且經(jīng)由斜齒輪、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和支撐在所述驅(qū)動(dòng)主軸上的兩個(gè)錐齒輪連接至所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，經(jīng)由皮帶驅(qū)動(dòng)變速裝置、進(jìn)給軸和包含有軸向鎖定但可旋轉(zhuǎn)的螺母件的斜齒輪，以驅(qū)動(dòng)方式連接至所述驅(qū)動(dòng)主軸。所述進(jìn)給軸設(shè)置成與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)平行并且經(jīng)由變速裝置聯(lián)接至所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并且以驅(qū)動(dòng)方式連接至所述螺母件。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)是由可編程控制單元控制和監(jiān)測的電動(dòng)機(jī)。
文檔編號B23B45/00GK102006956SQ200980113024
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者K·J·L·艾爾斯馬克, L·P·J·謝爾奎斯特 申請人:阿特拉斯科普科工具公司