CN100556592C - 钻孔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻孔装置，它具有一个被驱动的、可旋转支承在钻孔设备(1)的主轴外壳(3)中的钻孔主轴(4)和连接在主轴端部上的钻卡头(2)，它具有一个同轴且抗扭转地连接在钻孔主轴(4)上的卡头体(5)，它具有卡爪(6)，卡爪可以相对于卡头体(5)通过可相对于卡头体(5)旋转的卡紧套(14)调整。对主轴外壳(3)附设一个与钻卡头(2)运行状态相关地影响钻孔设备(1)驱动控制器的传感器(15，16，17，18，32，33)，其中设置一个在主轴外壳与卡紧套之间构成的耦联装置，该耦联装置包括一个在主轴外壳上防止钻卡头一同旋转地固定的、相对于钻卡头能调整的耦联套，该耦联套在耦联装置的耦联状态中使卡紧套在圆周方向上传力连接地与主轴外壳连接，并且当在耦联状态在卡紧套与耦联套之间传递的转矩超过给定大小的时候，能够通过去耦联弹簧调整到解除耦联状态，所述耦联套由从属于主轴外壳的静止套和罩住卡紧套的表面套构成，该表面套能够相对于静止套轴向地在解除耦联状态与耦联状态之间调整，在表面套的轴向调整行程范围中设置与钻孔设备的设备控制器连接的传感器，用于获得表面套的位置。

Description

钻孔装置
技术领域
本发明涉及一种钻孔装置。
背景技术
美国专利文献US 5,072,954公开了一种钻卡头，其具有中心设置的卡头体，该卡头体可绕轴线旋转，并且具有多个绕所述轴线等角度设置的导引件、在该导引件内可轴向移动的钳夹、绕该卡头体上的所述轴线可旋转的调整体部、将所述调整体部和所述钳夹连接起来的螺纹，该螺纹用于当该调整体部在该卡头体上沿着一个方向旋转时，轴向向前地移动该钳夹，当沿着相反的方向旋转该体部时，向相反的方向在轴向上向后地移动该钳夹。在该卡头和该调整体部之间设有指示部件。在所述部件和所述体部中的一个体部之间设有中心地处在该轴线上的螺纹耦联部，而在所述部件和其它体部之间设有平移耦联部。因此，当所述体部相对旋转时，该指示部件相对所述其它体部沿直线移动。
发明内容
根据本发明的一种钻孔装置，它具有一个被驱动的、可旋转支承在钻孔设备的主轴外壳中的钻孔主轴和连接在主轴端部上的钻卡头，它具有一个同轴且抗扭转地连接在钻孔主轴上的卡头体，卡头体具有卡爪，所述卡爪可以相对于卡头体通过可相对于卡头体旋转的卡紧套调整。
这种钻孔装置在实践中广泛使用，其中钻卡头可更换地设置在钻孔设备的主轴端部上，其中两个构成钻孔装置的部件的相互协调基本上在在钻孔主轴与卡头体的互补耦联上，在卡头体中通常构成螺纹容纳部，在螺纹容纳部中可以旋进由螺杆构成的钻孔主轴。
本发明的目的是，构造上述形式的钻孔装置，实现构成钻孔装置的两个部分钻孔设备与钻卡头的进一步集成。
这个目的按照本发明对于上述形式的钻孔装置如下实现，对主轴外壳附设一个与钻卡头运行状态相关地影响钻孔设备驱动控制器的传感器，其中设置一个在主轴外壳与卡紧套之间构成的耦联装置，该耦联装置包括一个在主轴外壳上防止钻卡头一同旋转地固定的、相对于钻卡头能调整的耦联套，该耦联套在耦联装置的耦联状态中使卡紧套在圆周方向上传力连接地与主轴外壳连接，并且当在耦联状态在卡紧套与耦联套之间传递的转矩超过给定大小的时候，能够通过去耦联弹簧调整到解除耦联状态，所述耦联套由从属于主轴外壳的静止套和罩住卡紧套的表面套构成，该表面套能够相对于静止套轴向地在解除耦联状态与耦联状态之间调整，在表面套的轴向调整行程范围中设置与钻孔设备的设备控制器连接的传感器，用于获得表面套的位置。
这个钻孔装置的特征是，通过传感器可以详细监控钻卡头的运行状态并且因此无需钻孔装置使用者的主动作用地实现设备功率的变化，这尤其在安全性方面是有利的，因为设备功率的变化在极限情况下也包含其完全断开。
与此相关有利的是，所述传感器配属于卡爪的调整行程，用于检测其轴向向后的极限位置。在这个实施例中存在这种可能性，在打开钻卡头时，当设置在倾斜于卡头轴线延伸的导向容纳体里面的卡爪移动到其轴向向后的极限位置时，通过传感器可以可靠地防止卡爪卡紧，这一点有时在实践中当卡爪以全部设备功率运转的时候可能出现。所述传感器在接近卡爪时能够使设备功率降低到直到钻孔设备完全停止，由此可靠地防止卡爪卡紧。
本发明的另一优选实施例的特征是，具有一个在主轴外壳与卡紧套之间构成的耦联装置，它包括一个在主轴外壳上防止钻卡头一同旋转的、相对于钻卡头可调整的耦联套，它在耦联装置的耦联状态使卡紧套在圆周方向上传力连接地与主轴外壳连接并且当在耦联状态在卡紧套与耦联套之间传递的转矩超过给定大小的时候，可以通过去耦联弹簧调整到解除耦联状态，所述耦联套由从属于主轴外壳的静止套和罩住卡紧套的表面套构成，该表面套可以相对于静止套轴向在解除耦联状态与耦联状态之间调整，在表面套的轴向调整行程范围中设置与钻孔设备的设备控制器连接的传感器，用于获得表面套的位置。这个实施例的特征是，为了打开和关闭钻卡头仅仅通过调整从属于钻卡头的结构部件、即表面套，可以影响设备控制器的操纵，由此使用者不必独立地除了在钻卡头的卡爪之间导入钻头以外还附加地主动操纵钻孔设备上的设备控制器。
特别有利的是，所述传感器是多重的，用于获得表面套的不同位置和与其相关地影响驱动控制器的，因为通过这些多重存在的传感器可以通过表面套的移动达到所有的运行状态，它们与钻卡头的打开和关闭以及与其持续运行有关。
也有利的是，所述传感器是无接触传感器，因为传感器在钻孔运行中产生污物和振动时也保证所需的功能可靠性。无接触传感器在原理上在现有技术中已知，例如感应作用的传感器，它们也可以在按照本发明的钻孔装置中实现。
所述传感器定位在设置在静止套上的传感器环里面，由此得到紧凑的结构形式。
当通过表面套要达到一个确定的运行状态时，为使钻孔装置的使用者免除必需持续地保持表面套的位置，而规定，对主轴外壳附设一个在与静止套对置的侧面上搭接表面套的定位套，在其中构成许多定位座，它们与表面套的运行位置相关，即与设置运行位置的传感器的布置有关。
在此建议，对于每个定位座具有一个所述传感器，因此定位座的数量与传感器的数量相关。为使按照本发明的钻孔装置提高安全性，在表面套与定位套之间设置确定表面套静止位置的弹簧。这个弹簧在超过极限力时强制表面套返回到静止位置，它以适宜的方式对应钻卡头的持续运行，因此在钻孔运行期间不能实现钻头的无意松开。
也规定，对所述静止套附设一个确定最大夹紧转矩的夹紧转矩极限发送器，它构成耦联装置的一部分。
在此所述夹紧转矩极限发送器具有一个支承在主轴外壳上的、通过极限发送器弹簧加载的销子，它嵌入在具有倒平容纳棱边的销子容纳体里面。
也有利的是，在表面套中构造径向的除屑孔。这些除屑孔保证，在钻孔运行中进入钻卡头的钻孔屑当钻卡头通过表面套罩住的时候也可以再离开钻卡头。在此除屑孔的径向取向充分用于在旋转的钻卡头的离心力作用下使钻孔屑向外输运并抛出。
此外有利的是，所述传感器用于获得表面套在其在圆周方向上给出的间隙范围中的位置并且用于通过设备控制器影响钻孔设备的旋转方向。使用者也可以仅仅通过表面套的位置控制，钻卡头是否通过设备控制器驱动以打开或关闭。
附图说明
下面借助于在附图中所示的实施例详细描述本发明。附图中：
图1以侧视图示出按照本发明的钻孔装置的前端部分在一个用于手动夹紧的表面套位置，左边局部地示出截面图，
图2示出可选择的对应于图1的实施例的视图，具有一个用于机器夹紧的表面套位置，
图3示出对应于图2的视图，具有一个用于钻孔和螺纹运行的表面套位置，
图4示出对应于图1的一个可选择的实施例的视图，
图5示出对应于图2的图4的实施例的视图。
具体实施方式
在附图中示出一个钻孔装置，它由钻孔设备1与钻卡头2的组合组成。在附图中只示出钻孔设备1中用于解释本发明所需的前端部分；也只示出钻卡头2中用于解释本发明所需的结构部件。
所述钻孔装置包括一个支承在钻孔设备1的主轴外壳3中的钻孔主轴4，在其主轴端部上连接钻卡头2，它具有一个同轴且抗扭转地连接在钻孔主轴4上的具有卡爪6的卡头体5，卡爪在图1中所示的实施例中设置在倾斜于卡头轴线7延伸的卡头体5的导向容纳体8里面并且在其径向外部侧面上具有齿排9，它们嵌入在螺纹环11的夹紧螺纹10里面，该螺纹环通过球轴承12和顶压环13轴向向后支承在卡头体5上。通过相对于卡头体5旋转与螺纹环11耦联的夹紧套14实现卡爪6的调整，由此可以通过在相应的方向上旋转夹紧套14打开或关闭钻卡头2。
对于主轴外壳3附设根据钻卡头2的运行状态影响钻孔设备1的驱动控制器的传感器15，16，17，18，32，33，即在图1中一个传感器15，它附属于卡爪6的调整行程，用于检测其轴向向后的极限位置。通过这个传感器15基本实现，在以设备力打开钻卡头2时，当卡爪调整到其轴向向后的极限位置时，防止以全部钻孔设备功率运行，因为传感器15检测到卡爪6的变化并且影响设备控制器，用于降低其设备功率并且必要时完全停止钻孔设备2。
对于在图1中所示的钻卡头2还要注意，存在一个在主轴外壳3与卡紧套4之间构成的耦联装置，它包括一个在主轴外壳3上防止与钻卡头2同步旋转固定的、相对于钻卡头2可调整的耦联套19，它在耦联装置的耦联状态使夹紧套14在圆周方向上传力连接地与主轴外壳3连接并且当在耦联状态在夹紧套14与耦联套19之间传递的转矩超过给定的值时，通过解除耦联弹簧20调整到脱离耦联状态，其中耦联套19由从属于主轴外壳3的静止套21和罩住夹紧套14的表面套22构成，该表面套可以相对于静止套21轴向在解除耦联状态与耦联状态之间调整。在表面套22的轴向调整行程的范围中设置与钻孔设备的设备控制器连接的用于获得表面套22位置的传感器16，17，18，其中对于在附图中所示的实施例传感器16，17，18多重地用于获得表面套22的不同位置并且与其相关地影响驱动控制器。
在此图1示出表面套22的一个位置，其中通过使耦联栓柱23嵌入到夹紧套14的栓柱容纳体24里面以传统的方式能够手动操纵钻卡头2用于打开和夹紧。在这个实施例中握住表面套22并旋转，由此实现夹紧套14和与其旋转结合连接的螺纹环11的旋转。在此传感器16获得表面套22的轴向位置并保证，设备控制器不驱动钻孔主轴4，而是保证主轴停止，这能够无需手动制动卡头体5实现夹紧套14相对于这个卡头体5的旋转。对于这个实施例附加地存在传感器32，它在表面套间隙范围内获得其在圆周方向上的位置，用于当要机械地打开和关闭时通过使用者可以监控钻孔设备1的旋转方向，如同下面对于图2所述的那样。为此所述传感器32在原理上一个简单的结构就足够了，因为只需接通偏离标准状态、即或者右运转或者左运转。尽管如此也可以实现传感器32，33双重地在圆周方向上的间隔布置，用于通过使用者能够有目的地选择旋转方向。
图2通过表面套22的轴向位置示出这一点，该表面套用于机械地打开和关闭钻卡头2，因为在这个位置以较少的转数通过设备控制器驱动钻孔主轴4，它迫使夹紧套14相对于卡头体5相对旋转，因为夹紧套14通过耦联轴颈23与表面套22连接，表面套本身通过耦联装置与主轴外壳3连接。只有在达到或超过所期望的夹紧力时从属于静止套21的夹紧转矩极限发送器25才作为耦联装置的部分并且附属于夹紧转矩极限发送器25的销子26克服极限发送器弹簧的作用力从具有倒平容纳棱边的销子容纳体27中顶出来。在此表面套22在圆周方向上的位置通过传感器32，33确定旋转方向。
图3对于图2的实施例示出表面套的位置，它对应于正常的钻孔和螺纹工作，其中通过传感器18唯一的控制通过设备控制器传递到设备2调节器。
图4示出，本发明也可以在其它形式的钻卡头中实现，即例如对于具有平卡爪28的后夹紧钻卡头，但是其操作与在图1至3中所示的圆卡爪钻卡头类似地实现，即通过相对于卡头体5旋转夹紧套14，由此以类似的方式可以通过传感器29获得夹紧锥的轴向位置。

Claims (12)

1.一种钻孔装置，它具有一个能被驱动的、能旋转地支承在钻孔设备(1)的主轴外壳(3)中的钻孔主轴(4)和连接在主轴端部上的钻卡头(2)，该钻卡头具有一个同轴且抗扭转地连接在钻孔主轴(4)上的卡头体(5)，该卡头体具有卡爪(6)，该卡爪能够相对于卡头体(5)通过相对于卡头体(5)能旋转的卡紧套(14)进行调整，其特征在于，对主轴外壳(3)附设与钻卡头(2)运行状态相关地影响钻孔设备(1)驱动控制器的传感器(15，16，17，18，32，33)，其中设置一个在主轴外壳(3)与卡紧套(14)之间构成的耦联装置，该耦联装置包括一个在主轴外壳(3)上防止随同钻卡头(2)一同旋转地固定的、相对于钻卡头(2)能调整的耦联套(19)，该耦联套在耦联装置的耦联状态中使卡紧套(14)在圆周方向上传力连接地与主轴外壳(3)连接，并且当在耦联状态在卡紧套(14)与耦联套(19)之间传递的转矩超过给定大小的时候，能够通过去耦联弹簧(20)调整到解除耦联状态，所述耦联套(19)由从属于主轴外壳(3)的静止套(21)和罩住卡紧套(14)的表面套(22)构成，该表面套能够相对于静止套(21)轴向地在解除耦联状态与耦联状态之间调整，在表面套(22)的轴向调整行程范围中设置与钻孔设备(1)的设备控制器连接的传感器(16，17，18，32，33)，用于获得表面套的位置。
2.如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于，所述传感器(15)附设于卡爪(6)的调整行程，用于检测其轴向向后的极限位置。
3.如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于，所述传感器(16，17，18，32，33)是多重的，用于获得表面套(22)的不同位置和与其相关地影响所述驱动控制器。
4.如权利要求1或2所述的钻孔装置，其特征在于，所述传感器(16，17，18，32，33)是无接触的传感器。
5.如权利要求1至3中任一项所述的钻孔装置，其特征在于，所述传感器(16，17，18，32，33)定位在设置在静止套上的传感器环里面。
6.如权利要求1至3中任一项所述的钻孔装置，其特征在于，对主轴外壳(3)附设一个在与静止套(21)对置的侧面上搭接所述表面套(22)的定位套(30)，在其中构成许多定位座，该定位套与表面套(22)的运行位置相关。
7.如权利要求6所述的钻孔装置，其特征在于，对于每个定位座设有所述传感器(16，17，18)中的一个。
8.如权利要求6所述的钻孔装置，其特征在于，在表面套(22)与定位套(30)之间设置一个确定表面套(22)静止位置的弹簧。
9.如权利要求1至3中任一项所述的钻孔装置，其特征在于，对所述静止套(21)附设一个确定最大夹紧转矩的夹紧转矩极限发送器(25)。
10.如权利要求9所述的钻孔装置，其特征在于，所述夹紧转矩极限发送器(25)具有一个支承在主轴外壳(3)上的、通过极限发送器弹簧来进行加载的销子(26)，该销子嵌入在具有倒平容纳棱边的销子容纳体(27)里面。
11.如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于，在表面套(22)中构成径向的除屑孔(31)。
12.如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于，所述传感器(32，33)用于获得表面套在其在圆周方向上给出的间隙范围中的位置，并且用于通过设备控制器来影响钻孔设备(1)的旋转方向。
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