CN1712190A - 带有扭矩限制单元的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻机(12)的带有扭矩限制单元(10)的装置。本发明建议，扭矩限制单元(10)被设置用于在拧螺纹功能中限制拧紧力矩。

Description

带有扭矩限制单元的装置
技术领域
本发明涉及一种钻机的带有扭矩限制单元的装置。
背景技术
已经建议，提供一种钻机的具有扭矩限制单元的装置。这种扭矩限制单元被集成在功率非常大的作为锤钻构成的钻机中，并作为安全超越离合装置(Sicherheits-Ueberrastkupplung)构成，该离合装置被设置用于避免钻机在冲击钻孔工作中从操作者手中滑落，因为例如在钻头被突然卡住时，操作者必须突然地支撑由钻机产生的扭矩。通过安全超越离合装置可以将对操作者的潜在危险排除。
发明内容
本发明涉及一种钻机的带有扭矩限制单元的装置。
本发明建议，扭矩限制单元被设置用于在拧螺纹功能中限制拧紧力矩，由此可以有利地避免损坏工件和/或损坏在拧螺纹功能中用钻机拧入的螺钉。在功率特别大的钻机上也可以实现拧螺纹功能的设置。例如可以将拧螺纹功能集成在一个大功率锤钻中，这样就能够实现不必更换钻机，先用冲击钻功能钻一个木钉孔，随后可用拧螺纹功能拧进螺钉。另外，还可以用定义的紧固力矩拧紧螺钉，这样可以实现一个预定的进入深度。
在此，“设置”还应该理解为“设计”和“装备”。作为钻机，例如冲击钻机、锤钻和钎锤机都在考虑之列。
在本发明的一种构型中建议，扭矩限制单元具有可调节的极限扭矩。由此可以实现一种能够柔性地适应特殊应用的扭矩限制单元。然而，本发明的其它构型也是可以考虑的，其中的扭矩限制单元具有固定的转矩。当极限扭矩可无级地调节时，在拧螺纹功能中的紧固力矩可以进行特别精确的定量。
除了确定螺钉的紧固力矩的极限扭矩之外，扭矩限制单元还能够确定在拧紧过程的中间阶段出现的拧紧力矩。此外本发明的其它构型也是可以考虑的，其中扭矩限制单元与时间有关或与进入深度有关地调节拧紧力矩。
如果极限扭矩由锁止力矩产生，可以实现扭矩限制单元的一种特别稳固的构型。此外还建议，所述装置包括用于调节扭矩限制单元的锁止力矩的机构，由此可以实现一种同时具有稳固性和柔性的扭矩限制单元。
如果扭矩限制单元将扭矩限制在小于15Nm的极限扭矩上，可以避免工件的损坏和/或商业上常用的螺钉的螺纹脱扣。如果扭矩限制单元将扭矩限制在小于10Nm的极限扭矩上，可以获得进一步的安全性。与此相反，安全超越离合装置具有明显大于15Nm的限制力矩，不能避免螺钉过大的拧进深度和因此同时出现的工件的损坏和/或木钉的损坏。
如果扭矩限制单元具有一个用于调节极限扭矩的旋转套筒时，可以实现特别舒适的装置操作性，该旋转套筒可绕着刀具的旋转轴线转动地被支承。
因此，如果旋转套筒可以在小于120°的角度范围内转动，通过一个唯一的手工运动就可实现快速舒适的极限扭矩的调节。角度范围的限制可以有利地通过止挡元件实现。在这里，止挡元件可以通过轴向的止挡直接或间接地限制旋转套筒在圆周方向的运动。一个轴向的止挡限制旋转套筒的轴向运动，该旋转套筒通过螺纹形成旋转运动。
如果旋转套筒的轴向位置通过螺纹由旋转套筒的转动位置确定时，可以实现无意的轴向移动和精确地调节极限扭矩。
如果将扭矩限制单元构造成超越离合装置时，可以实现扭矩限制单元的一种稳固的结构，特别有利的是扭矩限制单元可以与超越离合装置构造成一个整体，该超越离合装在钻机的冲击钻功能中用作安全超越离合装置。
理论上扭矩限制单元可以是一个可更换的钻卡头的部分，并由此可以从钻机上松开或者与钻机固定地连接。本发明也可以考虑这样的构型，其中的扭矩限制单元是钻机备件的组成部分。
附图说明
从下面的附图说明中可以得到本发明的进一步的优点。在附图中示出了本发明的一个实施例。附图、说明书和权利要求书包含了多种特征的组合，专业人员可以合乎使用目的地考虑这些特征的单个特征，也可以综合出有意义的进一步组合。
图1表示具有拧螺纹功能的钻机，
图2表示图1中钻机的扭矩限制单元的一个剖面图，
图3表示图2中扭矩限制单元的轴承槽，
图4表示图2中用于冲击钻功能的扭矩限制单元，
图5表示一种替换方案的扭矩限制单元的一个剖面图。
具体实施方式
图1示出了一种构造成锤钻的钻机12，该钻机除了具有冲击钻功能、凿钎功能和钻孔功能之外，还具有拧螺纹功能。该钻机12具有两个扭矩限制单元10，确切地说具有一个在这里没有示出的安全超越离合装置及一个在图2中示出的第二扭矩限制单元10，该扭矩限制单元被设置用于通过极限扭矩来限制拧紧力矩，所述极限扭矩可以在大约3Nm到10Nm的范围内被无级地调节。
钻机12具有一个塑料体20，在其中设置一个电机，该电机在冲击钻功能、钻孔功能和拧螺纹功能中驱动刀具卡头22围绕钻机12的旋转轴线16旋转。借助于在塑料体20上设置的旋转选择开关24，操作者可以确定或者说选择钻机12的功能。在塑料体20和刀具卡头22之间首先固定一个旋转套筒14，接着沿工作方向26再固定一个抓握手柄28。该旋转套筒14通过螺纹30可转动地支承在钻机12的冲击机构壳体32上(图2)。
在塑料体20上安装一个构造成斜坡形状的标记元件34，并向操作者显示增大或减小可通过转动旋转套筒14调节的极限扭矩的转动指示。
在图2所示的剖面图中示出了冲击机构壳体32、锤管36和刀具夹具38。刀具夹具38被设置用于使刀具18可以在一定范围内轴向移动并无相对转动地支承刀具18。为此在刀具夹具38上设有一个长形孔，球形锁止体40可以通过这个长形孔配合入刀具18的槽中。刀具卡头22的锁止环42被弹簧力加载地可轴向移动地支承在刀具夹具38上并被设置用于阻止锁止体40的径向运动。锁止体40和锁止环42将刀具18锁定在刀具卡头22中。
为了解锁刀具18，操作者逆着工作方向26和逆着弹簧元件46的回复力推动刀具卡头22的与锁止环42连接的操纵套筒44，直至锁止环42径向地释放锁止体40。操作者能够将刀具18从刀具卡头22中取出。
一个冲头48轴向可运动地支承在锤管36中并被设置用于在钻机12的冲击钻功能和凿钎功能中能够将轴向冲击脉冲传递给刀具18。
在拧螺纹功能中，用于驱动冲头的冲击机构不起作用。操作者可以在刀具夹具38中固定一个拧螺丝工具，如十字形槽螺丝旋拧工具、一字形槽螺丝旋拧工具、六角形螺丝旋拧工具、花形螺丝旋拧工具或者专业人员认为有意义的其它拧螺丝工具。通用夹具可以特别灵活地被使用，它的一个第一端部可以装入钻机12的刀具夹具38中，在它的第二端部可以固定各种螺丝刀头。
扭矩限制单元10作用在锤管36和刀具夹具38之间，并将这两个部件轴向地固定。扭矩限制单元10把锤管36与刀具夹具38之间的连接的抗扭强度限制在极限扭矩上。
扭矩限制单元10具有四个在锤管36地圆周上均匀分布的球形锁止体50，它们分别配合在锤管36的孔中，并同时以卡接方式配合在刀具夹具38的凹形球槽52中。在这里，本发明的构型也可以考虑使用多于或少于四个均匀分布或不均匀分布的锁止体。球槽52通过一个位于刀具夹具38的外圆周的周向的沟形的环形槽54相互连接。一个环形体56被设置用于保证锁止体50的径向防脱，并具有一个内表面，该内表面包括圆柱套形的部分区域58和一个与其相连的沿工作方向26锥形收缩的部分区域60。一个螺旋弹簧62作用在环形体56上，它逆着工作方向26对环形体56轴向推动或加载。一个朝向工作方向26的端部通过间隔套筒66支撑在推力轴承64上，该间隔套筒66在径向与螺旋弹簧62搭接。锥形部分区域60贴靠在锁止体50上，并将螺旋弹簧62的弹簧力径向向内地转变方向，以便将锁止体50保持在球槽52或者说环形槽54内。球槽52的深度大约做成球形锁止体50的直径的四分之一。
推力轴承64紧靠在旋转套筒14的一个径向向内突出的接触突缘上，该旋转套筒14逆着工作方向26围握在管形冲击机构壳体32的前端的内部和外部，其中旋转套筒14配合在冲击机构壳体32上成型的、作为内螺纹构成的螺纹30中。在冲击机构壳体32的外圆周上设置一个橡胶密封圈68，用以防止粉尘进入螺纹30的区域内。
如果操作者沿一个第一方向绕旋转轴线16转动旋转套筒14时，则螺纹30将这个转动转变为旋转套筒14的轴向移动，该轴向移动逆着工作方向26，并与转动量成正比，推力轴承64和间隔套筒66也随着旋转套筒14一起轴向移动，并压缩螺旋弹簧62。由此会增大螺旋弹簧62的预加载和与此相关的扭矩限制单元10的极限扭矩。如果操作者沿着与前述第一方向相反的第二方向转动旋转套筒14时，会相应地减小螺旋弹簧62的预加载和极限扭矩。在所述第一方向中，旋转套筒14的可以转动的角度范围这样被限制：间隔套筒66的与螺旋弹簧62径向搭接的部分区域止挡在环形体56上(图4)，而在所述第二转动方向中的角度范围是这样被限制的：旋转套筒14的接触突缘止挡在围握在刀具夹具38上的、支撑在一个卡圈上的止动圈76上(图2)。通过这两个限制可以将角度范围限制在大约120°。
如果扭矩在卡接方式下作用在在刀具夹具38中夹紧的刀具18上时，则所述扭矩通过锁止体40和在另外的这里没有示出的旋转驱动元件传递给刀具夹具38，再通过球槽52的边缘从刀具夹具38传递给锁止体50，再通过孔的边缘从锁止体50传递给锤管36。这时，球槽52的边缘将一个力分量偏转为径向方向，并使锁止体50径向地向外移动，在此锁止体50通过锥形的部分区域60沿工作方向26抵抗螺旋弹簧62的弹簧力地使环形体56移动。
如果扭矩超过了由螺旋弹簧62的预加载或者说由旋转套筒14的转动位置确定的极限扭矩时，则锁止体50通过球槽52的边缘运动出来并进入所述环形槽54中进入超越方式，锤管36和刀具夹具38之间的在圆周方向的连接被脱开，直至锤管36连同在其孔中一些导行的锁止体50在电机扭矩的作用下转动90°及锁止体50通过螺旋弹簧62和锥形的部分区域60的作用进入另一个球槽52。如果后续重新建立的扭矩超过极限扭矩，则上述的过程重新开始。
如果间隔套筒66的与螺旋弹簧62径向搭接的部分区域止挡在环形体56上(图4)，环形体56的轴向移动被锁死，因此极限扭矩无穷大，扭矩限制单元10不起作用。如果钻机12工作在冲击钻功能和凿钎功能时，扭矩限制单元10应该总是处于这种工作方式。
本发明可以考虑这样的构型，在该构型中旋转套筒14锁止在具有不起作用的扭矩限制单元10的工作方式中，并且/或者在扭矩限制单元10不处于这种工作方式时，旋转选择开关24被机械地闭锁在该工作方式中。
图5示出了本发明的一种可选构型，类似的特征以相同的符号表示。在说明中基本上只给出与图1-4表示的实施例的不同之处。关于保持不变的特征可以参考图1-4表示的实施例。
在图5示出的实施例中，一个安全超越离合装置集成在扭矩限制单元10中，并被设置用于限制拧紧力矩。一个螺旋弹簧62向工作方向26支撑在两个盘70和72上，在这两个盘之间放置一个推力轴承64。在逆着工作方向26上，螺旋弹簧62支撑在扭矩限制单元10的一个环形体56上，该环形体在背向工作方向26的一侧具有用于锁止体50的轴承槽。这些锁止体50分别配合入对应的轴承槽中，所述轴承槽位于扭矩限制单元10的与锤管36固定地连接的一个第二环形体74上。另外，环形体56具有圆周齿部分，该齿部分与相应的在图中没有示出的驱动轴的齿部分相啮合，并将环形体56无相对转动地并可在一定范围内轴向移动地与驱动轴相联接。
所述盘72沿工作方向26支撑在一个间隔套筒66上，该间隔套筒66同样支撑在旋转套筒14上，通过该旋转套筒14可以与图1-4中的实施例类似地调节螺旋弹簧62的预加载。
若通过扭矩限制单元10传递扭矩，并且该扭矩超过由螺旋弹簧62的预加载或者说旋转套筒14的转动位置确定的极限扭矩时，则通过锁止体50形成的环形体56与74的联接就会脱开，及环形体56与74之间打滑。通过转动旋转套筒14，极限扭矩可以连续地被调节。在第一种如图5所示的转动位置时，极限扭矩大约为15Nm，及扭矩限制单元10执行安全超越离合装置的任务。在第二种和第三种转动位置之间，该转动位置在图5中通过盘70的由相应的转动位置对应的轴向位置虚线出，极限扭矩处于5Nm和10Nm之间的紧固力矩范围内，这样的力矩通常可有利地用在干式(Trockenbau)工作时。一个在图中没有示出的位于包含这种装置的钻机的塑料体上的标记元件向操作者明确指示相应的转动位置。
参考标记：
10扭矩限制单元        44操纵套筒
12钻机                46弹簧元件
14旋转套筒            48冲头
16旋转轴线            50锁止体
18刀具                52球槽
20塑料体              54环形槽
22刀具卡头            56环形体
24旋转选择开关        58部分区域
26工作方向            60部分区域
28抓握手柄            62螺旋弹簧
30螺纹                64推力轴承
32冲击机构壳体        66间隔套筒
34标记元件            68橡胶密封圈
36锤管                70盘
38刀具夹具            72盘
40锁止体              74环形体
42锁止环              76止动圈。

Claims (11)

1.钻机(12)的带有扭矩限制单元(10)的装置，其特征在于，扭矩限制单元(10)被设置用于在拧螺纹功能中限制拧紧力矩。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，扭矩限制单元(10)具有可调节的极限扭矩。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，极限扭矩可无级地调节。
4.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，极限扭矩由锁止力矩产生。
5.至少根据权利要求2或4所述的装置，其特征在于，设置了用于调节扭矩限制单元(10)的锁止力矩的机构(14)。
6.至少根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，扭矩限制单元(10)将扭矩限制在小于15Nm的极限扭矩。
7.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，扭矩限制单元(10)具有一个用于调节极限扭矩的旋转套筒(14)，该旋转套筒可绕刀具(18)的旋转轴线(16)转动地被支承。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，旋转套筒(14)可以在小于120°的角度范围内转动。
9.至少根据权利要求6所述的装置，其特征在于，旋转套筒(14)的轴向位置通过螺纹(30)由旋转套筒(14)的转动位置确定。
10.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，将扭矩限制单元(10)构造成超越离合装置。
11.带有扭矩限制单元(10)的钻机(12)，其特征在于，扭矩限制单元(10)被设置用于在拧螺纹功能中限制拧紧力矩。
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