專利名稱：鉆軸裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鉆軸裝置，該類型的鉆軸裝置具有帶有軸向延伸的鍵槽和螺紋的鉆軸，所述鍵槽用來與轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構相配合，所述螺紋用來與進給驅(qū)動機構相配合，所述鉆軸裝置還具有多個軸承，以用于對鉆軸進行徑向和軸向支撐。
背景技術：
之前例如在美國專利No. 4，591，299中描述過上述類型的包括鉆軸裝置的鉆孔器具。這種器具包括單一的氣動電機，該氣動電機驅(qū)動性地聯(lián)接至轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構和進給驅(qū)動機構。在某些現(xiàn)有技術的上述類型的鉆軸裝置當中，轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構和進給驅(qū)動機構通過公共的電機來進行驅(qū)動，并且施加在鉆軸上的進給力已經(jīng)通過電機的電流而受到控制，從而當電機的電流升到特定級別以上的時候，所述進給力太大，相反地，當電機的電流低于特定級別的時候，所述進給力太小。因此，已經(jīng)設想在轉(zhuǎn)動電機的輸出動力或扭矩和施加在鉆軸上的軸向進給力之間具有足夠安全的連接，因此，電機的動力輸出已經(jīng)被監(jiān)控并被控制成不超出對每個鉆孔機尺寸設定的特定極限。這種已知的技術意味著施加在鉆軸上的實際的進給力沒有被直接測量。這種已知技術的嚴重缺陷在于具有大量的其它涉及因素而可能改變了電機動力輸出和實際施加在鉆軸上的進給力之間的關系。例如，驅(qū)動電機和鉆軸之間的動力傳輸裝置中的受損的軸承和/或齒輪將會導致令人誤解的高的電機動力輸出，以及由此引起的帶有錯誤的和不希望的電機動力減少的所指示的“高的”進給力。另一種對實際施加在鉆軸上的進給力進行指示的方法是布置若干個與鉆軸進給機構的球型主軸軸承相關聯(lián)的軸向力感測設備。這意味著鉆軸上的軸向力被傳播至兩個或更多個軸承，并且布置兩個或更多個軸向力感測設備，從而將獨立的信號傳送至計算單元， 其中所接收到的信號被放置在一起從而給出實際的進給力的真實指示。采用兩個或更多個軸向力傳遞軸承以及兩個或更多個軸向力感測設備需要對信號處理的額外的計算能力，并且這使得鉆軸裝置出現(xiàn)不必要的臃腫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鉆軸裝置，該類型的鉆軸裝置具有鉆軸，該鉆軸設有用來與轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構相配合的軸向延伸的鍵槽以及與進給驅(qū)動機構配合的螺紋，其中設有進給力感測設備，該進給力感測設備能夠使得鉆軸裝置的外尺寸更細，并產(chǎn)生了單一的進給力響應信號，該信號并不受鉆軸裝置的動力傳輸中的不規(guī)則性的影響，并且該信號給出了實際施加在鉆軸上的軸向進給力的直接且真實的測量。本發(fā)明的進一步的目的和優(yōu)點將出現(xiàn)在以下的說明書和權利要求中。


參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行了詳細描述，在圖中，
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的包含鉆軸的鉆孔器具的側(cè)視圖。圖2顯示了圖1中的鉆孔器具的放大比例的局部視圖。
具體實施例方式圖中所示的鉆孔器具包括轉(zhuǎn)動電機10、包含殼體12和管狀的鉆軸14的鉆軸裝置 11、鉆軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構15、鉆軸進給驅(qū)動機構16、和將電機10連接至轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構15和進給驅(qū)動機構16的動力輸送裝置17。轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構15包括包圍了所述鉆軸14的轉(zhuǎn)動驅(qū)動套管21，且該轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構15軸向鎖定至殼體12。進給驅(qū)動機構16包括也對鉆軸14進行包圍的轉(zhuǎn)動進給驅(qū)動套管22，并且該轉(zhuǎn)動 進給驅(qū)動套管22軸向鎖定至殼體12。 轉(zhuǎn)動驅(qū)動套管21設有內(nèi)凸起部(圖中未示)，并且鉆軸14設有若干軸向延伸的鍵槽20，其中所述凸起部用來與鍵槽20進行配合，以將轉(zhuǎn)動驅(qū)動扭矩傳遞至鉆軸14，同時允許鉆軸14進行軸向運動。此外，鉆軸14設有外螺紋26，以用于與進給驅(qū)動套管22的內(nèi)螺紋27配合，從而在鉆軸14轉(zhuǎn)動的時候?qū)⑤S向力施加到該鉆軸14上。這種類型的鉆軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動和進給驅(qū)動布置是熟知的，并且之前在上述的美國專利 No. 4，591，299以及美國專利No. 5，351，797中進行過描述。因此，不再對這種鉆軸驅(qū)動布置進行詳細描述。進給驅(qū)動套管22和轉(zhuǎn)動驅(qū)動套管21通過滾針類型的軸承30、31、32而相對于殼體12受到了徑向支撐，所述滾針類型的軸承30、31、32無法在套管21、22和殼體12之間傳遞任何軸向力。替代的是，進給驅(qū)動套管22通過止推軸承34而相對于殼體12受到軸向支撐，該止推軸承34位于進給驅(qū)動套管22的后端和殼體12的后端壁35之間。在止推軸承 34和該端壁35之間設有呈測壓元件36形式的軸向力感測設備，該軸向力感測設備被設置成響應于通過進給驅(qū)動套管22而施加在鉆軸14上的軸向力，來傳送電信號。這些信號被圖中未示的連接至驅(qū)動電機10的鉆孔操作監(jiān)控和控制單元進行接收和處理。在本發(fā)明的該實施方案當中，軸承30、31、32為滾針型，這是一種適宜的軸承類型?？商娲?，可以使用其它類型的滾柱軸承或甚至滑動軸承。重要之處在于它們不將任何軸向載荷從殼體12傳遞至鉆軸14。根據(jù)本發(fā)明的軸承布置和軸向力指示設備所獲得的顯著優(yōu)點是，對實際施加到鉆軸14上的軸向力獲得了真實的指示，而不具有在電機和進給驅(qū)動機構16之間的動力傳輸所發(fā)生的故障的任何影響。進給驅(qū)動套管22的徑向滾針軸承支撐也是有利的，其有利之處在于鉆軸14上的整個軸向載荷通過單一的止推軸承34而傳遞至殼體12，并且可以使用單一的軸向載荷感測設備。這簡化了鉆孔操作監(jiān)控和控制單元的信號處理。本發(fā)明所獲得的另一個優(yōu)點在于它使得鉆軸裝置11的外部尺寸變細，這是因為滾針軸承布置是非常緊湊的。更細的鉆孔裝置提供了鉆孔裝置在不同應用下的改進的可能性。應注意到，本發(fā)明的實施方案并非限制為所描述的實例，而是可以在權利要求的范圍內(nèi)自由變化。例如，軸向力感測的測壓單元36可以是任何適宜的類型。一種這樣的類型是壓電元件。
權利要求
1.一種鉆軸裝置，包括殼體(12)、鉆軸(14)以及多個軸承(30-32、34)，該鉆軸(14) 能夠相對于所述殼體(12)進行轉(zhuǎn)動和縱向位移，并且該鉆軸(14)連接至驅(qū)動電機(10)， 其中該鉆軸(14)具有多個軸向延伸的鍵槽(20)，以用于與環(huán)繞了轉(zhuǎn)動驅(qū)動套管(21)的鉆軸(14)的內(nèi)凸起部相配合，并且該鉆軸(14)具有螺紋(26)，以用于與環(huán)繞了進給驅(qū)動套管 (22)的鉆軸(14)的內(nèi)螺紋(27)相配合，所述軸承(30-32,34)用于對所述鉆軸(14)相對于所述殼體(12)進行徑向和軸向支撐，其特征在于，所述軸承(30-32、34)包括 一個或更多徑向軸承(30-32)，用于在所述殼體(12)和所述進給驅(qū)動套管(22)之間僅僅傳遞徑向力， 單一的止推軸承(34)，用于在所述殼體(12)和所述進給驅(qū)動套管(22)之間僅僅傳遞軸向力，其中 軸向力感測設備(36)與所述止推軸承(34)相關聯(lián)，并且該軸向力感測設備(36)被布置成傳送軸向力響應電信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉆軸裝置，其中所述徑向軸承(30-32)、所述止推軸承(34) 和所述軸向力感測設備(36)布置在所述進給驅(qū)動套管(22)和所述殼體(12)之間。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鉆軸裝置，其中所述徑向軸承(30-32)包括滾針軸承。
4.根據(jù)權利要求1至3中任意一項所述的鉆軸裝置，其中所述驅(qū)動電機(10)是氣動電機。
全文摘要
一種鉆軸裝置(11)，包括殼體(12)；能夠進行轉(zhuǎn)動和縱向位移的鉆軸(14)，該鉆軸(14)具有多個軸向鍵槽(20)，以用于與環(huán)繞了轉(zhuǎn)動驅(qū)動套管(21)的鉆軸(14)的內(nèi)凸起部(24)相配合，并且該鉆軸(14)具有螺紋(26)，該螺紋(26)與環(huán)繞了進給驅(qū)動套管(22)的鉆軸(14)的內(nèi)螺紋(27)相配合；以及多個軸承(30-32、34)，其用于對所述鉆軸(14)相對于所述殼體(12)進行徑向和軸向支撐，其中所述徑向支撐的軸承(30-32)和止推軸承(34)布置成在所述殼體(12)和所述鉆軸(14)之間分別僅僅傳遞徑向力和軸向力，其中所述止推軸承(34)與軸向載荷感測設備(36)相關聯(lián)，并且響應于施加在鉆軸(14)上的軸向載荷，通過該軸向載荷感測設備(36)產(chǎn)生了多個信號。
文檔編號B23Q5/32GK102202831SQ200980144109
公開日2011年9月28日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權日2008年11月5日
發(fā)明者U·M·埃里克松, W·M·雅各布松 申請人:阿特拉斯·科普柯工具公司