本申請(qǐng)要求2013年2月26日提交的、名稱為“給進(jìn)鉆”的61/769,736號(hào)美國專利申請(qǐng)以及2013年5月14日提交的、名稱為“給進(jìn)鉆”的61/822，959號(hào)美國專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。

背景技術(shù)：
本申請(qǐng)涉及提供將主軸在向前及縮回給進(jìn)方向上移動(dòng)的工具，并具體涉及防止主軸被卡在初始位置的裝置和方法。強(qiáng)制給進(jìn)工具，諸如但不限于給進(jìn)鉆，公知的是用于執(zhí)行對(duì)于由諸如鋼、鋁、鈦及其復(fù)合材料等物質(zhì)形成的工件的操作。強(qiáng)制給進(jìn)工具包括將刀頭供給工件的工具供給機(jī)構(gòu)。除其他應(yīng)用外，強(qiáng)制給進(jìn)工具的通常的應(yīng)用還包括在航空器的多個(gè)部件中鉆孔。強(qiáng)制給進(jìn)工具通常包括附接至齒輪頭的發(fā)動(dòng)機(jī)。齒輪頭包括轉(zhuǎn)動(dòng)的并在向前和縮回方向上移動(dòng)的主軸。使用時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪頭中的齒輪使主軸在向前方向上向前進(jìn)入至工件上的預(yù)定深度。該主軸接著在相反的方向上移動(dòng)離開工件至初始位置。當(dāng)該主軸到達(dá)初始位置，令人期望的是：發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉以使空氣的使用量最小化，并且向操作者指示工具功能已完成。先前的工具具有潛在的可靠性問題，由于關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的延遲或者失敗，可導(dǎo)致主軸被卡在初始位置。這可導(dǎo)致主軸進(jìn)入機(jī)械鎖定。先前的工具采用了多個(gè)方面以防止主軸被卡住。這些方面包括增大主軸的超程距離，并減慢主軸的縮回速度。然而，這些方面的每一個(gè)在增大循環(huán)時(shí)間、增多驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及增大齒輪頭的整體尺寸方面都具有其各自的缺點(diǎn)。另外，這些方面仍然具有使主軸被卡在初始位置的風(fēng)險(xiǎn)，特別是如果使發(fā)動(dòng)機(jī)停止的信號(hào)發(fā)送失敗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明涉及防止主軸被卡在初始位置的裝置和方法。該設(shè)計(jì)和方法將使停止差動(dòng)給進(jìn)齒輪的機(jī)構(gòu)安裝在次級(jí)滑動(dòng)離合器上。在到達(dá)主軸行程的極限的情況下，當(dāng)主軸已經(jīng)縮回并且空氣發(fā)動(dòng)機(jī)仍未被關(guān)閉時(shí)，其使得差動(dòng)給進(jìn)齒輪和主軸給進(jìn)齒輪能夠再次轉(zhuǎn)動(dòng)，從而消除了該工具進(jìn)入機(jī)械鎖定的風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)實(shí)施例涉及一種強(qiáng)制給進(jìn)工具，該強(qiáng)制給進(jìn)工具配置成在向前方向和相反的方向運(yùn)行。該給進(jìn)工具包括長形主軸，長形主軸與給進(jìn)路徑對(duì)齊并且配置成沿所述給進(jìn)路徑軸向地移動(dòng)，該主軸包括縮回止塊以控制主軸在相反方向上的軸向移動(dòng)的程度。該工具還包括主軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其聯(lián)接至該主軸以轉(zhuǎn)動(dòng)該主軸；主軸給進(jìn)齒輪和差動(dòng)給進(jìn)齒輪，所述差動(dòng)給進(jìn)齒輪配置成沿給進(jìn)路徑軸向驅(qū)動(dòng)主軸給進(jìn)齒輪，主軸給進(jìn)齒輪和差動(dòng)給進(jìn)齒輪均包括接合在一起的齒輪齒；以及離合器機(jī)構(gòu)，其定位在差動(dòng)給進(jìn)齒輪上，以選擇性地控制差動(dòng)給進(jìn)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，該離合器機(jī)構(gòu)包括接觸構(gòu)件和偏置構(gòu)件。離合器機(jī)構(gòu)配置成當(dāng)主軸在相反方向上運(yùn)動(dòng)過程中縮回止塊和止塊構(gòu)件接合之前，防止所述差動(dòng)給進(jìn)齒輪和主軸給進(jìn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；并且在縮回止塊和止塊構(gòu)件接合之后，響應(yīng)于該主軸在相反方向上的試圖進(jìn)一步的移動(dòng)，通過允許離合器機(jī)構(gòu)的接觸構(gòu)件和差動(dòng)給進(jìn)齒輪之間的移動(dòng)，從而為該差動(dòng)給進(jìn)齒輪和主軸給進(jìn)齒輪提供轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)主軸在相反方向上移動(dòng)過程中在縮回止塊和止塊構(gòu)件接合之前，差動(dòng)給進(jìn)齒輪可直接地接觸抵靠離合器機(jī)構(gòu)。主軸給進(jìn)齒輪與離合器機(jī)構(gòu)間隔開，并且可以通過差動(dòng)給進(jìn)齒輪連接至離合器機(jī)構(gòu)。離合器機(jī)構(gòu)包括具有第一成角度的凸輪表面的錐體構(gòu)件，差動(dòng)給進(jìn)齒輪包括第二成角度的凸輪表面，其中所述第一成角度的凸輪表面和第二成角度的凸輪表面當(dāng)主軸在相反方向的運(yùn)動(dòng)過程中接觸在一起。離合器機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括錐體構(gòu)件和多個(gè)球構(gòu)件，該球構(gòu)件延伸穿過接觸構(gòu)件并且通過偏置構(gòu)件偏置抵靠錐體構(gòu)件。錐體構(gòu)件包括沿徑向面的袋，每一所述袋大小成形為接收球構(gòu)件之一，球構(gòu)件大于袋，從而球構(gòu)件向外延伸超出袋。強(qiáng)制給進(jìn)工具還包括可操作地連接至偏置構(gòu)件的調(diào)節(jié)構(gòu)件，以調(diào)節(jié)由偏置構(gòu)件施加的力的量，該調(diào)節(jié)構(gòu)件可移動(dòng)地連接至接觸構(gòu)件，并且定位于接觸構(gòu)件的與錐體構(gòu)件相反的一側(cè)上。差動(dòng)給進(jìn)齒輪沿給進(jìn)軸與接觸構(gòu)件軸向地對(duì)齊，該差動(dòng)給進(jìn)齒輪相對(duì)于接觸構(gòu)件軸向地可移動(dòng)。另一實(shí)施例涉及一種防止強(qiáng)制給進(jìn)工具中的主軸被卡住的方法。該方法包括：轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，并且轉(zhuǎn)動(dòng)圍繞該主軸定位的主軸給進(jìn)齒輪，以及沿給進(jìn)路徑在第一方向上移動(dòng)該主軸，主軸給進(jìn)齒輪通過與差動(dòng)給進(jìn)齒輪的接合轉(zhuǎn)動(dòng)。該方法包括防止轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸在第一方向上移動(dòng)，并且沿主軸在相對(duì)的第二方向上開始軸向地移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸給進(jìn)齒輪。該方法包括：將離合器力施加至差動(dòng)給進(jìn)齒輪上，從而當(dāng)主軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并且開始在所述第二方向上移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸時(shí)，防止差動(dòng)給進(jìn)齒輪和主軸給進(jìn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。該方法包括：當(dāng)主軸給進(jìn)齒輪在第二方向上移動(dòng)并被防止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，增大施加至所述主軸給進(jìn)齒輪上的力。當(dāng)施加在主軸給進(jìn)齒輪上的力增大到這種程度：差動(dòng)給進(jìn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)主軸給進(jìn)齒輪的第一扭矩大于差動(dòng)給進(jìn)齒輪抵抗離合器力轉(zhuǎn)動(dòng)的第二扭矩時(shí)，該方法包括轉(zhuǎn)動(dòng)所述差動(dòng)給進(jìn)齒輪以及所述接合的主軸給進(jìn)齒輪。該方法還包括圍繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)該主軸給進(jìn)齒輪，并且防止主軸在第二方向上的進(jìn)一步的移動(dòng)。該方法還包括在第二方向上移動(dòng)主軸，并且將位于主軸上的縮回止塊構(gòu)件抵接接觸構(gòu)件，同時(shí)防止主軸給進(jìn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。該方法還包括偏置多個(gè)球構(gòu)件抵靠與差動(dòng)給進(jìn)齒輪接合的中間構(gòu)件，并且將所述離合器力施加至所述差動(dòng)給進(jìn)齒輪。該方法可包括將多個(gè)球構(gòu)件移出相應(yīng)的袋，并且轉(zhuǎn)動(dòng)差動(dòng)給進(jìn)齒輪和接合的主軸給進(jìn)齒輪。該方法可包括相對(duì)于主軸給進(jìn)齒輪軸向地移動(dòng)差動(dòng)給進(jìn)齒輪并與離合器構(gòu)件接合，以及防止差動(dòng)給進(jìn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。該方法可包括防止所述轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸在所述第一方向上的移動(dòng)包括將連接至該主軸的深度止塊構(gòu)件抵接接觸構(gòu)件。該方法還可包括在位于主軸上的縮回止塊構(gòu)件抵接接觸構(gòu)件之后，沿所述主軸軸向地移動(dòng)主軸給進(jìn)齒輪，并且抵靠主軸驅(qū)動(dòng)齒輪。不同實(shí)施例的不同方面可根據(jù)需要單獨(dú)或者結(jié)合使用。附圖說明圖1是具有滑動(dòng)離合器的強(qiáng)制給進(jìn)工具的示意圖；圖2是直角工具的透視圖；圖3是軸向(in-line)工具的透視圖；圖4是齒輪頭的側(cè)視剖視圖；圖5是齒輪頭在向前的給進(jìn)操作處的側(cè)視剖視圖；圖6是齒輪頭在縮回的給進(jìn)操作處的側(cè)視剖視圖；圖7是具有形成閾值離合器的一部分的斜面的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪的俯視圖；圖7A是圖7中的兩個(gè)斜面的側(cè)視圖。圖8是在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪和差動(dòng)給進(jìn)齒輪之間形成的閾值離合器的側(cè)面透視圖；圖9A是活塞位于橫跨入口的第一位置、該工具處于向前給進(jìn)操作的側(cè)視剖面圖。圖9B是活塞位于與入口間隔開的第二位置、該工具處于縮回操作的側(cè)面剖視圖。圖10是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例、沿通過給進(jìn)軸延伸的平面截取的滑動(dòng)離合器的示意性側(cè)剖視圖。圖11是截取通過錐體構(gòu)件、偏置構(gòu)件和位于袋中的球構(gòu)件的接觸構(gòu)件，在防止差動(dòng)給進(jìn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的接合方向上的示意性側(cè)剖面圖。圖12是截取通過錐體構(gòu)件、偏置構(gòu)件和在該離合器的滑動(dòng)過程中移動(dòng)出袋的球構(gòu)件的接觸構(gòu)件的部分的示意性側(cè)剖面圖。圖13是防止差動(dòng)給進(jìn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的保持機(jī)構(gòu)的側(cè)面透視圖。圖14是滑動(dòng)離合器的示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明通過當(dāng)驅(qū)動(dòng)主軸的發(fā)動(dòng)機(jī)未被關(guān)閉時(shí)，防止主軸被卡在初始位置，來改善強(qiáng)制給進(jìn)工具的操作。如圖1示意地示出的，工具10包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，發(fā)動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)齒輪頭14中的齒輪19以使主軸30轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)該主軸30到達(dá)初始位置時(shí)，生成信號(hào)使發(fā)動(dòng)機(jī)12停止，以防止主軸30在縮回方向R上進(jìn)一步移動(dòng)。離合器100被配置成當(dāng)停止信號(hào)出現(xiàn)延遲或者失敗時(shí)滑動(dòng)，從而防止主軸30的機(jī)械鎖定。這種設(shè)計(jì)使得主軸30具有最小化的超行程以及更準(zhǔn)確的停止位置。圖2示出了通常的強(qiáng)制給進(jìn)工具的例子，特別是直角的強(qiáng)制給進(jìn)工具10。圖3示出了軸向配置的強(qiáng)制給進(jìn)工具10。直角和軸向是指發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于主軸30的軸線的位置。該強(qiáng)制給進(jìn)工具10通常包括具有主軸30的齒輪頭14，該主軸30除了轉(zhuǎn)動(dòng)，每旋轉(zhuǎn)一次朝待鉆孔的工件前進(jìn)一預(yù)定量。該主軸30被設(shè)計(jì)成在朝向工件的前進(jìn)或向前的方向A以及在遠(yuǎn)離工件的縮回(即相反)方向R上移動(dòng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)12可由壓縮空氣源(未示出)啟動(dòng)或者可為電動(dòng)的以啟動(dòng)齒輪頭14，從而使主軸30轉(zhuǎn)動(dòng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)12還可以由液壓機(jī)液體驅(qū)動(dòng)。圖4示出了與發(fā)動(dòng)機(jī)12(未在圖4中示出)分離的直角齒輪頭14的側(cè)視圖。該齒輪頭14包括由發(fā)動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)的輸入軸20。利用一組錐齒輪22為輸入齒輪78提供轉(zhuǎn)動(dòng)。該輸入齒輪78連接至差動(dòng)單元49，差動(dòng)單元49接著驅(qū)動(dòng)包括主軸30的主軸單元39。類似的配置用于具有直接由發(fā)動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)的輸入齒輪78的軸向工具。對(duì)于直角齒輪頭14和軸向齒輪頭14來說，主軸單元39和差動(dòng)單元49是基本相同的。如圖5和圖6所示的，差動(dòng)單元49通過發(fā)動(dòng)機(jī)12啟動(dòng)，并接合主軸單元39以及驅(qū)動(dòng)主軸單元39。該主軸單元39包括主軸30、主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31和主軸給進(jìn)齒輪32中的一個(gè)或多個(gè)。差動(dòng)單元49包括差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41、差動(dòng)給進(jìn)齒輪42和給進(jìn)軸40中的一個(gè)或多個(gè)。單元39、49通常與平行于給進(jìn)軸40的主軸30是對(duì)齊的。主軸30為長形構(gòu)件，其包括一個(gè)或多個(gè)用于與驅(qū)動(dòng)齒輪31接合的槽，以及與給進(jìn)齒輪32接合的螺紋。主軸30的遠(yuǎn)端配置成接收刀頭以在工件上執(zhí)行操作。一個(gè)或多個(gè)止動(dòng)構(gòu)件81可被連接至主軸30，以控制主軸30在前進(jìn)和縮回方向上的軸向運(yùn)動(dòng)程度。止動(dòng)件81連接至該主軸30并與主軸30一起軸向地移動(dòng)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，止動(dòng)件81是穿套在主軸30上的圈。止動(dòng)件81從該主軸30徑向向外地延伸，其大小成形為與各自的接觸構(gòu)件82相抵接，以防止主軸30的額外的軸向運(yùn)動(dòng)。為防止損壞，在主軸30不能繼續(xù)被向前驅(qū)動(dòng)的位置，一個(gè)或兩個(gè)接觸構(gòu)件82可包括軸承。在圖5和圖6示出的一個(gè)實(shí)施例中，主軸30包括兩個(gè)止動(dòng)件81。第一深度止塊構(gòu)件81沿主軸30的近端部分設(shè)置，以控制在向前方向上的移動(dòng)量。深度止塊構(gòu)件81抵接位于齒輪頭14的頂部的接觸構(gòu)件82，以防止在向前方向上額外的軸向運(yùn)動(dòng)。第二縮回/初始止塊81沿主軸30的遠(yuǎn)端設(shè)置，以控制相反運(yùn)動(dòng)量。該縮回/初始止塊81抵接在齒輪頭14的下部的接觸構(gòu)件82。縮回/初始深度止塊構(gòu)件81創(chuàng)建該主軸30的初始位置。該初始位置可為在相反方向上主軸30的軸向運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)處。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，該初始位置是主軸30的軸向位置，在該處縮回/初始深度止塊構(gòu)件81抵接接觸構(gòu)件82。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，齒輪頭14被配置成容納主軸30在相反方向上的超行程。該接觸構(gòu)件82可移動(dòng)地連接至齒輪頭14的殼體內(nèi)。偏置構(gòu)件38向外偏置接觸構(gòu)件82離開該殼體。當(dāng)縮回/初始止塊構(gòu)件81抵接接觸構(gòu)件82同時(shí)該主軸30仍在相反方向上移動(dòng)時(shí)，該接觸構(gòu)件82能夠抵抗偏置構(gòu)件38的力軸向向殼體內(nèi)部移動(dòng)。該額外的超行程距離在初始/縮回止塊81抵接接觸構(gòu)件82之后提供了主軸30的額外的軸向移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)齒輪31和給進(jìn)齒輪32均包括環(huán)形形狀，其具有接收主軸30的中央開口。該主軸給進(jìn)齒輪32包括內(nèi)部螺紋，其穿在沿主軸30的長度延伸的外部螺紋上。因此，當(dāng)主軸給進(jìn)齒輪32相對(duì)于主軸30轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該主軸30將通過該主軸給進(jìn)齒輪32在前進(jìn)方向上給進(jìn)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，主軸30的外部螺紋是左旋螺紋。主軸30還包括沿其長度延伸的槽。該主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31包括與主軸30上的驅(qū)動(dòng)凹槽相接合的內(nèi)部外花鍵。因此，當(dāng)主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該主軸30也轉(zhuǎn)動(dòng)。齒圍繞每一齒輪31、32的外部周緣延伸，以與差動(dòng)單元49的齒輪中的相應(yīng)齒接合。偏置構(gòu)件33定位成推動(dòng)主軸給進(jìn)齒輪32朝向主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31。在差動(dòng)單元49中，每一驅(qū)動(dòng)齒輪41和給進(jìn)齒輪42圍繞給進(jìn)軸40延伸，并包括圍繞其周緣并分別與主軸單元39的相應(yīng)齒輪31、32相接合的齒。差動(dòng)給進(jìn)齒輪42連接至給進(jìn)軸40，并與給進(jìn)軸40一起軸向移動(dòng)。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41圍繞給進(jìn)軸40延伸，但不與給進(jìn)軸40一起軸向移動(dòng)(即給進(jìn)軸40通過在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41中的中央開口滑動(dòng))?；钊?3連接至給進(jìn)軸40并與給進(jìn)軸40一起軸向移動(dòng)。該活塞43被定位在缸體44的內(nèi)部，其大小成形為橫跨缸體44延伸。入口45位于缸體44的底部。入口45的大小成形為包括比缸體44的橫截面尺寸更小的區(qū)域。偏置構(gòu)件46沿位于活塞43和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41之間的給進(jìn)軸40延伸。該偏置構(gòu)件46將活塞43朝入口45偏置。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41通過發(fā)動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41與可操作地連接至主軸30的驅(qū)動(dòng)齒輪31接合，從而為主軸30提供轉(zhuǎn)動(dòng)。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41還可操作地連接至差動(dòng)給進(jìn)齒輪42并旋轉(zhuǎn)該差動(dòng)給進(jìn)齒輪42。該差動(dòng)給進(jìn)齒輪42與穿在主軸30上的主軸給進(jìn)齒輪32相接合。給進(jìn)齒輪32、42使主軸30以基于驅(qū)動(dòng)齒輪41/驅(qū)動(dòng)齒輪31與給進(jìn)齒輪42/給進(jìn)齒輪32的比率的給進(jìn)速度和方向在前進(jìn)和縮回的方向上移動(dòng)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，主軸30上的螺紋為左旋的，從而可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)主軸給進(jìn)齒輪32快于主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31來實(shí)現(xiàn)在前進(jìn)方向上的給進(jìn)。為了在縮回方向上移動(dòng)主軸30，將差動(dòng)給進(jìn)齒輪42與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41脫離。當(dāng)差動(dòng)給進(jìn)齒輪42不被驅(qū)動(dòng)時(shí)，該差動(dòng)給進(jìn)齒輪42變?yōu)殪o止的。由于給進(jìn)齒輪32通過給進(jìn)齒輪42驅(qū)動(dòng)，該主軸給進(jìn)齒輪32也變?yōu)殪o止的。主軸30仍由主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31(通過差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41)驅(qū)動(dòng)，由于沿與處于靜止的主軸給進(jìn)齒輪32接合的主軸30的長度的螺紋，導(dǎo)致該主軸30縮回。該工具10可包括使差動(dòng)給進(jìn)齒輪42與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41脫離的多種方式。脫離包括差動(dòng)給進(jìn)齒輪42與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41軸向地移動(dòng)分開。這可包括位于差動(dòng)給進(jìn)齒輪42和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41之間的扭矩過載離合器70，使差動(dòng)給進(jìn)齒輪42移動(dòng)的機(jī)械升降環(huán)50，以及二級(jí)活塞43的一個(gè)或多個(gè)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，該工具10包括這些方面的每一方面。其他實(shí)施例包括具有這些方面的單個(gè)方面的給進(jìn)工具10。還有一些實(shí)施例可包括具有兩個(gè)或更多個(gè)這些方面的給進(jìn)工具10。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，該工具10包括升降環(huán)50和二級(jí)活塞60。在另一具體的實(shí)施例中，該工具10包括扭矩過載離合器70和二級(jí)活塞60。該扭矩過載離合器70是將工具10在向前和縮回操作之間切換的一種方式。該離合器70包括在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41和差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的接觸面上的匹配斜面85。該斜面85匹配在一起以用于驅(qū)動(dòng)齒輪41從而使給進(jìn)齒輪42轉(zhuǎn)動(dòng)。偏置構(gòu)件46的力保持位于相對(duì)的齒輪41、42上的斜面85之間的接合。圖7示出了包括環(huán)形橫截面形狀的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41的俯視圖。中央開口86的大小成形為接收給進(jìn)軸40。面向差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的軸面84包括斜面85，每一斜面85包括如圖7A中很好地示出的傾斜的凸輪面87。該凸輪面87與軸面84成角度α。該角度α可根據(jù)所需的結(jié)合程度而改變。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，斜面85完全圍繞中央開口86延伸。其他實(shí)施例可包括不同數(shù)量和構(gòu)型的斜面85。該差動(dòng)給進(jìn)齒輪42包括與匹配在一起的相應(yīng)斜面85類似的構(gòu)型。位于相對(duì)的齒輪42、41上的斜面85可包括相同或者不同的角度α。圖8示出了匹配在一起的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41和給進(jìn)齒輪42，諸如當(dāng)該工具10在前進(jìn)方向的操作中。相對(duì)斜面85的凸輪面87接觸在一起，以使驅(qū)動(dòng)齒輪41轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)齒輪42。驅(qū)動(dòng)齒輪41還包括沿周緣的齒輪齒89，齒輪齒89與主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31上的相應(yīng)的齒相接合。同樣的，給進(jìn)齒輪42包括周緣齒88，周緣齒88與主軸給進(jìn)齒輪32上的齒相接合。斜面85至少通過由偏置構(gòu)件46施加給齒輪41、42的偏置力保持接觸。在差動(dòng)給進(jìn)齒輪42不能被驅(qū)動(dòng)的情況下，這兩個(gè)齒輪41、42將沿差動(dòng)給進(jìn)軸40的軸線相分離。引起的這種分離的過載扭矩量是由偏置構(gòu)件46施加的力和凸輪面87的角度α的函數(shù)。當(dāng)工具10處于如圖5所示的向前方向的操作時(shí)，差動(dòng)給進(jìn)齒輪42通過離合器70聯(lián)接至差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41，該離合器70包括通過偏置構(gòu)件46的偏置力保持接觸的匹配斜面85。該主軸給進(jìn)齒輪32以不同于主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31的差動(dòng)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得該主軸30前進(jìn)。在主軸30在前進(jìn)方向上運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)，主軸30的額外的運(yùn)動(dòng)通過上深度止塊構(gòu)件81抵接接觸構(gòu)件82來停止。在深度止塊構(gòu)件81和接觸構(gòu)件82的接觸處，主軸給進(jìn)齒輪32的驅(qū)動(dòng)仍來源于差動(dòng)給進(jìn)齒輪42(通過差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41)。當(dāng)該主軸30被阻止軸向地向前移動(dòng)但仍然通過主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該螺接在主軸30上的主軸給進(jìn)齒輪32沿該主軸軸向地向后移動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)使得主軸給進(jìn)齒輪32抵靠偏置構(gòu)件33移動(dòng)。該結(jié)構(gòu)為“推力過載”而研發(fā)，并且對(duì)于用于鉆孔的工具是特別有利的，其中在主軸行程的末端小的停留時(shí)間對(duì)于精確的鉆孔深度以及保持鉆孔形狀上的卷邊是非常有利的。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，偏置構(gòu)件33包括一個(gè)或多個(gè)碟形墊圈、波形彈簧、磁鐵以及壓縮彈簧。該構(gòu)件33具有大致等同于齒輪頭14的推力定額的預(yù)加載。主軸給進(jìn)齒輪32沿該主軸30的向后運(yùn)動(dòng)使得該齒輪32移動(dòng)抵靠偏置構(gòu)件33。這使得需要通過差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的額外扭矩去轉(zhuǎn)動(dòng)主軸給進(jìn)齒輪32。該額外的扭矩接著需要由差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41供給的額外扭矩。在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)以及給進(jìn)齒輪41、42之間所需的額外扭矩使得凸輪表面87互相抵靠地滑動(dòng)，并且齒輪41、42軸向地分離和脫離。這種脫離使得差動(dòng)給進(jìn)齒輪42以及因此的主軸給進(jìn)齒輪32相對(duì)于彼此是靜止的。主軸30通過靜止的給進(jìn)齒輪32的轉(zhuǎn)動(dòng)使得主軸30開始在縮回方向上移動(dòng)。在另一實(shí)施例中，或者結(jié)合離合器70，該主軸給進(jìn)齒輪32包括升降環(huán)50。如圖5和圖6所示的，該環(huán)50徑向向外地延伸超過主軸給進(jìn)齒輪32的齒并且位于差動(dòng)給進(jìn)齒輪42之下。當(dāng)該主軸30在向前的方向上移動(dòng)時(shí)，該升降環(huán)50在差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的底部軸面之下延伸。在行程的末端或者推力過載的情況下，該主軸給進(jìn)齒輪32如上所述向后移動(dòng)。當(dāng)主軸給進(jìn)齒輪32沿著該主軸30軸向移動(dòng)時(shí)，該升降環(huán)50作用于差動(dòng)給進(jìn)齒輪42上并將該升降環(huán)50移動(dòng)離開差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪31。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，該升降環(huán)50可連接至主軸給進(jìn)齒輪32。該升降環(huán)50和給進(jìn)齒輪32可形成為一個(gè)整體件，諸如被模制在一起成為單一、一體的構(gòu)造。該升降環(huán)50還可通過一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械緊固件和/或粘結(jié)劑附接至給進(jìn)齒輪32的下側(cè)。該升降環(huán)50還可為通過偏置構(gòu)件38與給進(jìn)齒輪32的下側(cè)保持抵靠接觸的單獨(dú)的構(gòu)件。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，扭矩離合器70和升降環(huán)50將差動(dòng)給進(jìn)齒輪42軸向地移動(dòng)有限的量以與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41脫離。該活塞43可進(jìn)一步構(gòu)造為為差動(dòng)給進(jìn)齒輪42提供額外的軸向運(yùn)動(dòng)?；钊⒔o進(jìn)軸40和差動(dòng)給進(jìn)齒輪42連接在一起作為一個(gè)單元軸向移動(dòng)。如圖9A和9B所示的，活塞43位于缸體44內(nèi)，缸體44包括外壁57和底壁58。缸體44的橫截面形狀與活塞43相匹配，從而活塞43延伸跨過缸體44，并且活塞43能夠在缸體44內(nèi)軸向地移動(dòng)。底壁58包括用于提供引入空氣的入口45，從而作用在比缸體44的面積較小的活塞43的面積A1上。來自空氣邏輯系統(tǒng)的空氣按箭頭Q的方向流入入口45。當(dāng)工具10處于如圖9A所示的向前方向上的運(yùn)行時(shí)，活塞43位于底壁58并入口45上方延伸。因此，空氣作用于活塞43的部分，該部分等于通過入口45暴露的面積A1。偏置構(gòu)件46向下壓活塞43的力大于由空氣施加在活塞43的減小的面積A1上的力。因此，活塞43(以及連接的給進(jìn)軸40和差動(dòng)給進(jìn)齒輪42)保持在相同的軸向位置處。一旦差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的運(yùn)動(dòng)通過升降環(huán)50和/或閾值離合器70啟動(dòng)，由于活塞43通過差動(dòng)給進(jìn)軸40聯(lián)接至差動(dòng)給進(jìn)齒輪42，活塞43也在缸體44中軸向地移動(dòng)遠(yuǎn)離底壁58。活塞43的底部移動(dòng)離開入口45，因此使得空氣作用在活塞43的更大的面積A2上。這導(dǎo)致通過空氣供應(yīng)更大的力。該更大的力克服偏置構(gòu)件46并且軸向地移動(dòng)活塞43，并因此也移動(dòng)差動(dòng)給進(jìn)齒輪42至與保持機(jī)構(gòu)接觸。使用空氣移動(dòng)活塞43極大地減少了將差動(dòng)給進(jìn)齒輪42從向前位置切換至縮回位置的時(shí)間。這也極大地減小了被卡住的可能性。離合器100沿差動(dòng)單元49設(shè)置以控制差動(dòng)給進(jìn)齒輪42和主軸給進(jìn)齒輪32的運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)或更多實(shí)施例中，當(dāng)主軸30在縮回方向上移動(dòng)時(shí)，當(dāng)產(chǎn)生過多的扭矩以防止被卡住時(shí)，離合器100為差動(dòng)給進(jìn)齒輪42提供轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)工具100在縮回方向上運(yùn)行時(shí)，離合器100還可以防止差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)或更多其他實(shí)施例中，離合器100僅提供差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的轉(zhuǎn)動(dòng)以防止被卡住。圖10示出了離合器100的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，其包括錐體構(gòu)件110、接觸構(gòu)件120、連接構(gòu)件130、偏置構(gòu)件140以及球構(gòu)件150。圖10示出了沿第一剖面線截取的構(gòu)件的剖視圖。接觸構(gòu)件120沿給進(jìn)軸40固定地安裝。該接觸構(gòu)件120是固定的，從而在給進(jìn)軸40和差動(dòng)給進(jìn)齒輪32的轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向運(yùn)動(dòng)期間，該接觸構(gòu)件120不轉(zhuǎn)動(dòng)或者軸向地移動(dòng)。該接觸構(gòu)件120包括大小成形為容納給進(jìn)軸40的中央開口。該中央開口可進(jìn)一步圍繞一個(gè)或多個(gè)套筒延伸，該套筒圍繞給進(jìn)軸40延伸。該接觸構(gòu)件120包括從中央開口向外延伸的徑向凸緣121。開口122延伸穿過凸緣121并且每一開口122大小成形為容納球構(gòu)件150。凸緣121的高度小于球構(gòu)件150的高度。圍繞該凸緣121間隔的球構(gòu)件150和開口122的數(shù)量可以變化。在一個(gè)或更多實(shí)施例中，至少三個(gè)開口122以及球構(gòu)件150圍繞凸緣121間隔開。偏置構(gòu)件140被定位成抵接球構(gòu)件150并向該球構(gòu)件150施加偏置力。偏置構(gòu)件140的相對(duì)面由連接構(gòu)件130固定。連接構(gòu)件130可移動(dòng)地連接至接觸構(gòu)件120。連接構(gòu)件130是可朝向凸緣121軸向移動(dòng)的，以調(diào)節(jié)凸緣121和連接構(gòu)件130之間的間距，該間距容納偏置構(gòu)件140。在一個(gè)或更多實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)緊固件延伸穿過連接構(gòu)件130并進(jìn)入凸緣121。位于緊固件頂端的插座是容易進(jìn)入的，以轉(zhuǎn)動(dòng)該緊固件并調(diào)節(jié)容腔的間隔，從而調(diào)節(jié)由偏置構(gòu)件140施加至球構(gòu)件150的力。錐體構(gòu)件100包括具有圍繞給進(jìn)軸40延伸的中央開口的基座111的環(huán)形形狀。該開口可進(jìn)一步圍繞如圖10所示的接觸構(gòu)件120的一部分延伸。外軸壁112從該基座111軸向地向外朝差動(dòng)給進(jìn)齒輪42延伸。成角度的凸輪表面113圍繞壁112的內(nèi)周形成，該壁112的端部朝差動(dòng)給進(jìn)齒輪42減小?；?11包括袋114，每一袋大小成形為接收球構(gòu)件150之一。該袋114可具有多種形狀。在圖11示出的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，袋114包括具有5-85度之間的壁角的彎曲形狀。軸承160也可定位在錐體構(gòu)件110處。差動(dòng)給進(jìn)齒輪42包括軸向地向錐體構(gòu)件100延伸的凸錐體48。錐體48具有成角度的外表面109，該錐體朝向錐體構(gòu)件100具有減小的寬度。該錐體構(gòu)件48的大小成形為在差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的軸向移動(dòng)過程中適合在該錐體構(gòu)件100的軸壁112之間。該錐體構(gòu)件48的表面109的角度對(duì)應(yīng)于凸輪表面113的角度，以在這些表面之間提供接觸。圖10包括具有包括凸錐體48的差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的實(shí)施例。其他實(shí)施例可將凸錐體和凹錐體48、100顛倒(即錐體構(gòu)件100可包括延伸至差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的插座中的凸錐體)。當(dāng)差動(dòng)給進(jìn)齒輪42軸向地移動(dòng)離開差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪41，該凸錐體48抵接錐體構(gòu)件100的成角度的凸輪表面113。由于由偏置構(gòu)件140通過球構(gòu)件150施加的力，該錐體構(gòu)件110被保持靜止。在凸輪表面113、109之間的錐角被設(shè)計(jì)成創(chuàng)建防止差動(dòng)給進(jìn)齒輪42轉(zhuǎn)動(dòng)但仍允許差動(dòng)給進(jìn)齒輪42軸向移動(dòng)的保持力(即該角不創(chuàng)建錐形鎖套)。因?yàn)椴顒?dòng)給進(jìn)齒輪42通過其齒輪的齒與主軸給進(jìn)齒輪32保持接合，也防止了該主軸給進(jìn)齒輪32轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)該主軸給進(jìn)齒輪32被保持為靜止時(shí)，該主軸30在縮回方向上移動(dòng)至初始位置。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，初始位置包括縮回/初始止塊81抵接相應(yīng)的更低的接觸構(gòu)件82的點(diǎn)。在該點(diǎn)處，需要關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)12。這包括切斷用于空氣發(fā)動(dòng)機(jī)12的氣源的空氣，切斷液壓發(fā)動(dòng)機(jī)12，或者切斷電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)12的電力。對(duì)于空氣發(fā)動(dòng)機(jī)12，可使用正空氣信號(hào)切換閥門或者再次排放空氣邏輯系統(tǒng)中的空氣以關(guān)閉閥門供應(yīng)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)12來實(shí)現(xiàn)切斷。離合器100還可配置成防止主軸30被卡住。在主軸行程到達(dá)極限的情況下，當(dāng)主軸30縮回并且發(fā)動(dòng)機(jī)12仍未被切斷時(shí)，離合器100配置成允許差動(dòng)給進(jìn)齒輪42和主軸給進(jìn)齒輪32再次轉(zhuǎn)動(dòng)，從而消除主軸30被卡住的可能性。當(dāng)主軸30在縮回方向上移動(dòng)到達(dá)初始位置之前，通過主軸給進(jìn)齒輪32施加至差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的扭矩小于施加至將錐體構(gòu)件110與球構(gòu)件150保持在一起的力。這時(shí)，差動(dòng)給進(jìn)齒輪42與錐體構(gòu)件110相接觸，并且通過一個(gè)或多個(gè)氣體抵抗活塞43和偏置構(gòu)件46施加至差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的力相對(duì)于錐體構(gòu)件110保持靜止。因此，該差動(dòng)給進(jìn)齒輪42和錐體構(gòu)件110保持靜止。當(dāng)主軸30到達(dá)初始位置并繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主軸給進(jìn)齒輪32將沿該主軸30軸向地移動(dòng)并抵靠主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31。將主軸30軸向移動(dòng)抵靠主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31的力的大小大于由偏置構(gòu)件140通過球構(gòu)件150抵靠錐體構(gòu)件110所施加的力的大小。這使得球構(gòu)件150在其開口122內(nèi)向上移動(dòng)，錐體構(gòu)件110的基部的表面接觸抵靠接觸構(gòu)件120的凸緣121的表面。這使得錐體構(gòu)件110通過軸承相對(duì)于接觸構(gòu)件120轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，差動(dòng)給進(jìn)齒輪42與錐體構(gòu)件110一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并且主軸給進(jìn)齒輪32由于與差動(dòng)給進(jìn)齒輪42的接合也轉(zhuǎn)動(dòng)。球構(gòu)件150的運(yùn)動(dòng)在圖11和圖12中示出。圖11和圖12為該球構(gòu)件150的運(yùn)動(dòng)的示意的剖視圖。在圖11中，偏置構(gòu)件140的力更大，因此如所示沿箭頭D向下驅(qū)動(dòng)球構(gòu)件150以保持在其各自的袋114中。隨著扭矩增大，通過錐體構(gòu)件110施加至球構(gòu)件150的力使得向上的力U施加至球構(gòu)件150，以將其驅(qū)出袋114之外。主軸給進(jìn)齒輪32的轉(zhuǎn)動(dòng)意味著主軸30不再在相反的方向上軸向地移動(dòng)。這防止主軸給進(jìn)齒輪32卡住機(jī)構(gòu)。這防止主軸給進(jìn)齒輪32鎖住主軸驅(qū)動(dòng)齒輪31和/或縮回/初始構(gòu)件81鎖住接觸構(gòu)件82。向前移動(dòng)的量通常是小的因?yàn)榭諝獍l(fā)動(dòng)機(jī)12應(yīng)該很快被關(guān)閉。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，操作者能夠調(diào)節(jié)連接構(gòu)件130相對(duì)于接觸構(gòu)件120的位置，以控制通過偏置構(gòu)件140施加在球構(gòu)件150上的偏置力。這為操作者提供了在進(jìn)一步防止主軸縮回之前控制所需的扭矩量。在初始位置處滑轉(zhuǎn)扭矩設(shè)置的變化是理想的，其使得能夠?qū)崿F(xiàn)適應(yīng)工具速度/扭矩以及推力的范圍，并且能夠確保系統(tǒng)在所需的縮回過程中保持齒輪靜止但允許齒輪在機(jī)械鎖定之前滑動(dòng)。錐體構(gòu)件110和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪42之間的接合以防止轉(zhuǎn)動(dòng)可包括多種實(shí)施例。如圖10所示的一個(gè)實(shí)施例包括具有匹配的成角度的凸輪表面的錐體離合器構(gòu)造。圖13示出了另一實(shí)施例，其中差動(dòng)給進(jìn)齒輪42包括一個(gè)或更多個(gè)軸向延伸部115。錐體構(gòu)件110包括具有相應(yīng)的腔129的面128，該腔129大小成形為接收該延伸部115。多種其他界面可被構(gòu)造成防止這些構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，離合器100包括錐體構(gòu)件110。在圖14示出的其他實(shí)施例中，離合器100不包括錐體構(gòu)件110。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪42與接觸構(gòu)件120和球構(gòu)件150直接接合。這種構(gòu)造也可以用于防止在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪42軸向地遠(yuǎn)離差動(dòng)給進(jìn)齒輪41之后差動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪42的旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)或?qū)嵤├?，單個(gè)偏置構(gòu)件140用作抵靠每一球構(gòu)件150。一個(gè)或更多其他實(shí)施例可包括單獨(dú)的偏置構(gòu)件140，用作抵靠每一球構(gòu)件150。在圖10、11和12中所示的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，具有偏置構(gòu)件150的接觸構(gòu)件120與該錐體構(gòu)件110軸向地對(duì)齊。一個(gè)或更多個(gè)其他實(shí)施例可將接觸構(gòu)件120和偏置構(gòu)件150沿錐體構(gòu)件120的外側(cè)面定位，以接觸抵靠錐體構(gòu)件120。多種偏置構(gòu)件可包括多種不同的構(gòu)型。該偏置構(gòu)件可包括單個(gè)構(gòu)件或者多個(gè)構(gòu)件。多個(gè)構(gòu)件可以相同也可以不同。所述構(gòu)件可包括但不限于碟形墊圈、波式墊圈、波式彈簧以及壓縮彈簧?？臻g相對(duì)術(shù)語諸如“之下”、“以下”、“更低的”、“超過”、“上面的”等等被用于便于描述以解釋第一構(gòu)件相對(duì)于第二構(gòu)件的位置。這些術(shù)語用于包括設(shè)備的不同方向，除了與這些圖中所描繪的方向不同的方向。此外，術(shù)語諸如“第一”、“第二”等等被用于描述不同的構(gòu)件、區(qū)域、部分等，并不起限制作用。相同的術(shù)語在全文中指代相同的構(gòu)件。如本文所使用的，術(shù)語“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是開放式的術(shù)語，其指代存在所述的構(gòu)件或特征，但沒有排除另外的元件或特征。冠詞“一”(a)、“一”(an)和“該”(the)被用于包括復(fù)數(shù)和單數(shù)，除非在文中有明確地相反表示。只要不偏離本發(fā)明的范圍和必要特征，本發(fā)明還可以以不同于在此所描述的其他方式實(shí)施。因此，本發(fā)明實(shí)施例被視為在各方面是示例性的，而非限制性的，并且所有包含了所附權(quán)利要求書的手段和等同范圍的所有變化。