專利名稱：用于鉆孔的軌道式手動工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在物體上鉆孔的手動工具，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于切割出一個孔徑比切割工具本身的直徑還要大的孔的手動工具裝置。
背景技術(shù)：
美國專利5641252公開了一種通過利用至少一個切割工具在纖維加強型合成材料上加工出多個孔的方法，其中切割工具的耐磨表面相對中央軸線偏心定位。當工具不僅圍繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)，而且還相對中心軸線偏心旋轉(zhuǎn)時，通過使工具沿軸向移動的方式同時沿軸向和徑向?qū)Σ牧线M行加工。根據(jù)本發(fā)明的一個特定技術(shù)特征，工件按照下述方式定位使該工具的旋轉(zhuǎn)軸線相對位于該工具與加工表面的交點位置附近的纖維之縱向方向基本垂直。切割工具的直徑遠小于已經(jīng)形成的孔的直徑。這種偏心轉(zhuǎn)動基本上是一種嚴格的旋轉(zhuǎn)運動，即，這種轉(zhuǎn)動是在使該切割工具的中心軸線與其轉(zhuǎn)動軸線之間保持距離恒定的前提下進行的。切割工具的中心軸線與旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離可隨著這種偏心轉(zhuǎn)動的進行而成線性增加。
與常用的方法相比，這種公知的方法具有許多優(yōu)點。例如，該方法能夠在不降低強度的前提下加工出多個孔。而且，該方法還能夠在不用預(yù)先鉆出孔的前提下加工出多個孔。此外，該方法還能夠以緊密公差的形式加工出多個孔?？椎某叽缇然旧蠜Q定于該工具相對中心軸線的定位精度。另外，對切割工具之幾何形狀的要求也不是非常高，因為每個工具在使用前都已經(jīng)過校準處理。此外，該方法還可防止工具被堵住。由于工具的直徑遠小于孔的直徑，因此該方法可以利用簡單的手段，例如利用高壓空氣，將切割下來的材料運走。該方法還能夠?qū)ぞ吆涂椎倪吘夁M行有效的冷卻。其再一優(yōu)點在于由于工具上涂覆有耐磨材料，例如金剛石涂層，因此與前述的方法相比，該方法可在很大程度上降低磨損成本。另外，當對其它材料例如金屬進行加工時，該方法也具有一些優(yōu)點。
美國專利5971678公開了一種轉(zhuǎn)軸部件，該轉(zhuǎn)軸部件包括一個可圍繞一主軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸電動機。該轉(zhuǎn)軸電動機包括一個工具座，該工具座具有一條基本平行于主軸線的工具軸線。該工具座可圍繞該工具軸線旋轉(zhuǎn)。一個軸向致動器被構(gòu)造成能夠用于沿一個軸向進送方向移動該轉(zhuǎn)軸電動機的結(jié)構(gòu)形式，其中該軸向進送方向大體平行于主軸線和工具軸線。一個徑向致動器調(diào)整著主軸線和工具軸線之間的距離。該轉(zhuǎn)軸部件可被安裝在一個固定不動的機器上，例如CNC機器、機器人或一個鉆架上。
PCT申請PCT/SE94/00085公開了一種用于根據(jù)上述技術(shù)加工出孔的手動工具。該申請涉及到一種最好利用一個曲線狀表面在由合成纖維制成的物體上加工出孔的手動機械。孔的中心軸線穿過物體表面上的一個預(yù)定點并相對靠近該點的物體之纖維的縱向方向定位在某一方向上。該機器包括一個可圍繞其自身的軸線和一個主軸線旋轉(zhuǎn)的工具座，一個用于沿位于該點上的表面之垂直方向調(diào)節(jié)該工具座的轉(zhuǎn)動軸線的部件，一個用于相對物體沿軸向移動該工具座的部件，一個用于調(diào)節(jié)該工具座的主軸線和旋轉(zhuǎn)軸線之間的徑向距離(偏移量)的部件，和一個用于吸收由于鉆孔而在該機器與物體之間產(chǎn)生的力和力矩的部件。
盡管上述內(nèi)容總結(jié)出了一些原理，但是，這種已公開的手動工具不能提供一種切實可行的實用性方案。一個明顯的缺陷就在于該構(gòu)思中沒有提到電源，因此就要對實施該方法的可能性提出疑問。對手動工具的一個基本要求就是重量輕和便于使用。該構(gòu)思并沒有提供一種結(jié)構(gòu)緊湊且重量輕的設(shè)計方案。此外，圖示的構(gòu)思示出的多個技術(shù)方案均需要使一個非常長的工具處于懸垂狀態(tài)下，由于存在徑向切割力，而這種徑向切割力又會在切割工具上產(chǎn)生彎矩，因此這是一個很嚴重的問題，
當根據(jù)上述的方法鉆孔時，即在通過使該工具相對中心軸線偏心定位，而且通過使該工具沿軸向移動、同時不僅使其圍繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)、而且使其圍繞一個中心軸線偏心旋轉(zhuǎn)的方式而同時沿軸向和徑向進行鉆孔的情況下，工具的尖端將受到軸向力和徑向力的作用。徑向力在該工具上產(chǎn)生彎矩，彎矩的大小決定于力的大小和該工具的懸垂長度(力臂)。因此，為了提高加工的精確度最好減小該彎矩。這一點可通過減小該工具的懸垂長度，即工具的自由長度，而得以實現(xiàn)。在PCT/SE94/00085中示出的方案表明工具的懸垂位置決定于孔板的厚度和工件的厚度。由于該模板的厚度相當大，因此處于懸垂狀態(tài)下的工具長度也非常大。
美國專利6382890B1公開了一種用于在物體上鉆孔的手動工具裝置，而且該裝置采用了一種具有第一寬度和一個工具軸線的切割工具。將要鉆出的孔具有第二寬度，該第二寬度大于切割工具的第一寬度。該裝置包括一個設(shè)置有一殼體的驅(qū)動部件，該殼體內(nèi)容納有一個軸向進送機構(gòu)，該軸向進送機構(gòu)為設(shè)置在轉(zhuǎn)軸部件的外軸套之活塞部分的相對兩側(cè)上的兩個氣腔，而且其用于沿軸向移動該切割工具；一個轉(zhuǎn)軸電動機，該轉(zhuǎn)軸電動機被構(gòu)造成可用于使該切割工具圍繞該工具的軸線進行旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)形式；一個徑向偏移機構(gòu)，該機構(gòu)用于使軸向進送機構(gòu)沿徑向移動，從而使工具軸線相對主軸線偏移。一個固定不動的電動機被構(gòu)造成可用于使軸向進送機構(gòu)和切割工具圍繞主軸線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)形式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)式手動工具裝置，該裝置可利用一個切割工具在一個物體上加工出孔，而且該孔的寬度大于切割工具的寬度。此外，本發(fā)明還提高一種結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的手動工具裝置，該裝置通過使一個切割工具圍繞其自身軸線和主軸線旋轉(zhuǎn)、同時沿軸向移動的方式在一個由任何材料構(gòu)成的平面狀或曲面狀物體上加工出孔。這種重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的裝置可通過將徑向偏移機構(gòu)、轉(zhuǎn)軸部件和軌道驅(qū)動器整體安裝到同一個組件中的方式而得以實現(xiàn)，該組件可沿主軸線(孔的軸線)軸向移動并可通過一個固定不動的軸向進送機構(gòu)整體前移和回退。
本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)形式包括一種手動工具裝置，該裝置利用一種具有第一寬度和一工具軸線的切割工具在一個物體上加工出孔，將通過該切割工具加工出來的孔具有第二寬度，該第二寬度大于切割工具的第一寬度，所述裝置包括一個外殼；一個托架，該托架被安裝在外殼上并可相對該外殼沿軸向移動；一個轉(zhuǎn)軸部件，該轉(zhuǎn)軸部件具有一個主軸線并包括一個轉(zhuǎn)軸電動機、一個用于使切割工具旋轉(zhuǎn)的心軸和一個徑向偏移機構(gòu)，該徑向偏移機構(gòu)用于調(diào)整該切割工具的軸線相對主軸線的偏移量，所述轉(zhuǎn)軸部件以下述方式固定到所述托架上當相對所述托架圍繞所述主軸線旋轉(zhuǎn)時，不可沿軸向移動；一個軌道驅(qū)動器，其安裝在所述托架上并與所述轉(zhuǎn)軸部件傳動連接，其用于使所述轉(zhuǎn)軸部件圍繞所述主軸線相對所述托架旋轉(zhuǎn)；一個軸向進送機構(gòu)，該機構(gòu)被固定在所述外殼和所述托架上并用于使所述轉(zhuǎn)軸部件與所述托架及所述軌道驅(qū)動電機一起整體相對所述物體前移和后退。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，該手動工具不僅重量更輕，而且結(jié)構(gòu)也更加緊湊小巧。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于可減小處于懸垂狀態(tài)下的工具長度，從而減小作用于切割工具上的彎矩。
本發(fā)明的再一優(yōu)點在于由于主要部件都是并排設(shè)置的，因此，可以縮小該工具的整體長度和部件間的偏斜量。
本發(fā)明的又一優(yōu)點在于轉(zhuǎn)軸部件與切割部件之間的傳動連接及軌道驅(qū)動器與轉(zhuǎn)軸部件之間的傳動連接基本上是固定的，而且該組件可通過軸向進送機構(gòu)而前移和后退，這樣就能夠使位于切割工具的整個線性移動路線上的任何切割位置上的傳動關(guān)系都保持穩(wěn)定。


下面將接合附圖，通過對本發(fā)明一個實施例所做的說明，將會更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點、其它特征和優(yōu)點及本發(fā)明的實現(xiàn)方式，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種手提式氣動軌道鉆的一個實施例的側(cè)剖視圖；圖2為圖1所示的手提式軌道鉆的透視圖，其中轉(zhuǎn)軸部件處于縮回位置上；圖3為圖1和2所示的手提式軌道鉆的正視圖，圖中示出了處于縮回位置上的轉(zhuǎn)軸部件；圖4是一個與圖3相似的視圖，但該轉(zhuǎn)軸部件處于前移位置上。
具體實施例方式
現(xiàn)參照附圖，圖中以手提式氣動軌道鉆10的形式示出了一種手動工具裝置。該鉆10包括一個轉(zhuǎn)軸部件20和一個偏心轉(zhuǎn)動機構(gòu)22，該偏心轉(zhuǎn)動機構(gòu)設(shè)置有一個軌道驅(qū)動器單元24，該單元被固定到該鉆10的機架或外殼26上。該外殼26包括一個底板28和一個頂板30，該底板和頂板被一個壁部件18連接在一起。該轉(zhuǎn)軸部件20包括一個轉(zhuǎn)軸電動機32和一個徑向偏移機構(gòu)34。
該徑向偏移機構(gòu)34大體以一種基本公知的方式包括一個內(nèi)置軸套36，該軸套內(nèi)可轉(zhuǎn)動地支承著轉(zhuǎn)軸部件20。轉(zhuǎn)軸電機32可轉(zhuǎn)動地支承在一個設(shè)置在內(nèi)置軸套36上的偏心圓筒形孔內(nèi)。該偏心孔具有一個縱向中心軸線，該軸線平行于軸套36的縱向中心軸線并相對該軸套36的縱向中心軸線沿徑向偏移一定的距離。該偏心的內(nèi)置軸套36又被可轉(zhuǎn)動地支撐在一個設(shè)置在外置軸套38上并沿軸向延伸的偏心孔內(nèi)。后面提到的這個偏心孔具有一個縱向中心軸線，該軸線偏心于軸套36的中心軸線(主軸線)并相對該軸套36的中心軸線沿徑向偏移一定的距離。軸套36和38上的孔最好具有相同的偏心度，即，這些孔的中心軸線分別相對軸套36和38的中心軸線偏移相同的距離。通過使該內(nèi)置軸套36在外置軸套38的偏心孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，或者通過使軸套36和38相對轉(zhuǎn)動，就可以使內(nèi)置軸套36的偏心孔的中心軸線及轉(zhuǎn)軸部件20、被固定于該轉(zhuǎn)軸上的切割刀具(未示出)之中心軸線與外置軸套38的中心軸線重合。在這種情況下，切割工具的所有軸線都不存在偏移。通過使內(nèi)置和外置軸套36、38沿遠離該零度徑向偏移位置的方向相對轉(zhuǎn)動180°，就能夠使該切割刀具的軸線達到最大偏移量。對該切割工具相對主軸線(被加工出來的孔的軸線)的徑向偏移量的調(diào)節(jié)可通過旋轉(zhuǎn)一個定位螺釘40來完成，該定位螺釘40沿切線方向設(shè)置在內(nèi)置軸套和外置軸套之間。一個鎖定環(huán)42、一個軸向螺母44和一個零位置環(huán)46設(shè)置在該轉(zhuǎn)軸部件20的前端48上，一個電機蓋50設(shè)置在該轉(zhuǎn)軸部件的后端52上并被固定到內(nèi)置軸套36上。
心軸54與轉(zhuǎn)軸電機32可操作地連接并通過一個離合器受到該電機的驅(qū)動。該心軸54通過滾針軸承58和轉(zhuǎn)軸軸承60被安裝在內(nèi)置軸套36上。一個用于固定該切割工具(未示出)的工具座(未示出)被安裝到該心軸54上。
該轉(zhuǎn)軸部件20通過一個設(shè)置在外置軸套38和底板28之間的套筒62和一個設(shè)置在外置軸套38和頂板30之間的套筒64安裝在外殼26內(nèi)。一個從底板28向前延伸的前部導(dǎo)向件66提供了更高的穩(wěn)定性并用于使該轉(zhuǎn)軸部件20相對底板28定位。該轉(zhuǎn)軸部件20還通過軸承70和72安裝到托架68上。該托架68在外殼26內(nèi)是軸向可調(diào)的，具體如下所述。
軌道驅(qū)動器部件24包括一個電機74，該電機74被固定在位于托架68上的電機架76內(nèi)。一個皮帶輪78被安裝在電機74的軸80上。傳動皮帶82通過整體設(shè)置在外軸套38上的皮帶輪表面84在皮帶輪78和外軸套38之間形成了傳動連接。這樣，該軌道電機74就能夠使轉(zhuǎn)軸部件20隨外殼26一起旋轉(zhuǎn)，而托架68則不旋轉(zhuǎn)。
一個軸向進送機構(gòu)86對轉(zhuǎn)軸部件20和軌道驅(qū)動器部件24進行操作，以在完全伸出位置(圖4)和完全縮回位置(圖3)之間調(diào)整其在外殼26內(nèi)的軸向位置，具體如下所述。該軸向進送機構(gòu)86在外殼26和托架68及支撐在該托架68上的那些部件(包括轉(zhuǎn)軸部件20和軌道驅(qū)動器部件24)之間建立了一種軸向可調(diào)的連接關(guān)系。該軸向進送機構(gòu)86包括一個軸向調(diào)節(jié)缸體88，該缸體88安裝在外殼26的頂部上并包括一個與托架68相連接的活塞桿90。軸向調(diào)節(jié)缸體88最好是一個能夠使托架68沿前后方向軸向移動的雙作用氣缸。一個液壓減震缸體92安裝在該托架68上，而且包括一個對底板28進行偏壓或與底板28相連接的活塞桿94，其用于對通過氣缸88而使托架68和轉(zhuǎn)軸部件20朝向工件(未示出)前移的速度進行精確控制。該減震缸體92包括多個可調(diào)的閥部件(未示出)，其用于調(diào)整轉(zhuǎn)軸部件20的前移速度。
圖1、2和3示出了處于軸向縮回位置上的轉(zhuǎn)軸部件20。托架68位于頂板30附近，同時活塞桿90縮回該軸向調(diào)節(jié)缸體88內(nèi)。減震缸體90的活塞桿94伸出并與底板28相接合。
為使轉(zhuǎn)軸部件20在該手提式氣動軌道鉆10內(nèi)從圖1至3所示的縮回位置向前伸出，活塞桿90從軸向調(diào)節(jié)缸體88內(nèi)伸出，同時活塞桿94以可控制的方式縮入減震缸體90內(nèi)。這樣，托架68就能夠沿朝向底板28并遠離頂板30的方向前移。轉(zhuǎn)軸部件20的伸出位置已經(jīng)在圖4中示出。
由于轉(zhuǎn)軸部件20和軌道驅(qū)動器部件24均被安裝在托架68上，因此可以沿軸向?qū)ζ溥M行整體調(diào)節(jié)，而且還可保持軌道電機74與轉(zhuǎn)軸部件20之間的傳動連接。這樣，軌道電機74和轉(zhuǎn)軸部件20之間的傳動連接就成為一種固定的穩(wěn)定連接，因此無需通過其中一個或兩個部件的移動來補償另一部件或兩個部件的移動。
權(quán)利要求
1.一種手動工具裝置，其利用一個具有第一寬度和一工具軸線的切割工具在一物體上加工出孔，通過該切割工具加工出的孔具有第二寬度，該第二寬度大于切割工具的第一寬度，所述裝置包括外殼(26)；托架(68)，該托架被安裝在外殼(26)上并可相對該外殼軸向移動；轉(zhuǎn)軸部件(20)，該轉(zhuǎn)軸部件具有一主軸線并包括一轉(zhuǎn)軸電動機(32)、一用于使切割工具旋轉(zhuǎn)的心軸(54)和一徑向偏移機構(gòu)(34)，該徑向偏移機構(gòu)用于調(diào)整該切割工具的軸線相對主軸線的徑向偏移，當所述轉(zhuǎn)軸部件相對于所述托架圍繞所述主軸線是旋轉(zhuǎn)時，所述轉(zhuǎn)軸部件(20)被固定到所述托架(68)上不能軸向移動；軌道驅(qū)動電機(74)，其安裝在所述托架(68)上并與所述轉(zhuǎn)軸部件(20)傳動連接，其用于使所述轉(zhuǎn)軸部件圍繞所述主軸線相對所述托架旋轉(zhuǎn)；軸向進送機構(gòu)(86)，該機構(gòu)被固定在所述外殼(26)和所述托架(68)上并用于使所述轉(zhuǎn)軸部件(20)與所述托架(68)及所述軌道驅(qū)動電機(74)一起整體相對所述物體前移和后退。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的手動工具裝置，其特征在于所述軸向進送機構(gòu)(86)包括一具有一活塞桿(90)的軸向調(diào)節(jié)缸體(88)，所述缸體被固定到所述外殼(26)和所述托架(68)之一上，而所述活塞桿(90)則被固定到所述外殼和所述托架中的另外一個上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的手動工具裝置，其特征在于所述軸向調(diào)節(jié)缸體(88)包括一個氣動缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的手動工具裝置，其特征在于一液壓減震缸體(92)被固定到所述托架(68)上并設(shè)置有一個對所述外殼(26)進行偏壓的活塞桿(94)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的手動工具裝置，其特征在于所述液壓減震缸體(92)用于對通過氣缸(88)使托架(68)產(chǎn)生前移的速度進行可調(diào)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的手動工具裝置，其特征在于所述外殼(26)包括一個頂板(30)和一個底板(28)，所述托架(68)可在軸向調(diào)節(jié)缸體(88)的作用下在所述頂板和底板之間軸向移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的手動工具裝置，其特征在于所述徑向偏移機構(gòu)(34)包括一內(nèi)部軸套(36)和一外部軸套(38)，所述內(nèi)部和外部軸套(36，38)可通過一個定位螺釘(40)相對轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)軸電機(32)被固定在所述內(nèi)部軸套(36)內(nèi)，所述心軸(54)在所述內(nèi)部軸套(36)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的手動工具裝置，其特征在于所述外部軸套(38)在所述頂板(30)、所述托架(68)和所述底板(28)內(nèi)圍繞所述主軸線旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的手動工具裝置，其特征在于所述軌道驅(qū)動電機(74)設(shè)置有一電機軸(80)、一被該電機軸所驅(qū)動的皮帶輪(78)和一將所述皮帶輪與所述轉(zhuǎn)軸部件傳動連接在一起的皮帶(82)。
全文摘要
一種手動工具裝置利用一個具有第一寬度和一個工具軸線的切割工具在一個物體上鉆孔。鉆出的孔具有第二寬度，該第二寬度大于切割工具的第一寬度。該裝置包括一個外殼(26)、一個設(shè)置在該外殼內(nèi)并用于使切割工具旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸部件(20)和一個用于使轉(zhuǎn)軸部件(20)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的軌道驅(qū)動器(24)。一個軸向進送機構(gòu)(86)使軌道驅(qū)動器(24)和轉(zhuǎn)軸部件(20)一起沿朝向或遠離待加工物體的方向移動。
文檔編號B23Q1/54GK1688405SQ03806602
公開日2005年10月26日 申請日期2003年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月21日
發(fā)明者埃里克·比約克, 馬茨·斯圖克斯貝里, 馬庫斯·維克隆德 申請人:諾瓦特股份公司