钻孔设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种钻孔设备，包括具有电机的钻机和带有卡头体(3)的钻机卡头，该钻机具有可旋转地支承在机器壳体(1)中的钻机主轴(2)，借助于构造在螺纹元件(4)和配对螺纹元件(5)之间的螺纹连接(6)可调节的卡爪(7)在该卡头体中被导引，以及设置有与所述配对螺纹元件(5)抗扭转地连接并且借助于电机可驱动的驱动套筒(8)。所述电机设计为带有电机控制装置(28)的无刷直流电机(26)，该电机控制装置通过传感器线路(30)与用于检测运行状态的传感器(29)连接，其中，根据由所述传感器检测到的运行状态借助于电机控制装置(28)能改变至少一个电机参数。
【专利说明】钻孔设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钻孔设备，包括具有电机的钻机和带有卡头体的钻机卡头，该钻机具有可旋转地支承在机器壳体中的钻机主轴，借助于构造在螺纹元件和配对螺纹元件之间的螺纹连接可调节的卡爪在该卡头体中导引并且设置有与配对螺纹元件抗扭转地连接并且借助于电机可驱动的驱动套筒。
【背景技术】
[0002]开头所述类型的钻孔设备由DE102011002331A公开。其中公开的钻孔设备可以在运行模式“夹紧/松开”和“钻孔”之间切换，其中，在两个运行模式中通过电机产生并向钻机主轴传递相同的扭矩。然而，这在运行模式“夹紧/松开”中是不利的，因为在卡爪撞上钻孔工件以及卡爪调节到最大开口尺寸时全部的转速和全部的扭矩都起作用并因此机械部件负荷非常大。因此，由没有在先公开的DE102011055869在前述的钻孔设备的扩展设计中创造了这样的可能性，使得在不同的运行模式中实现不同的扭矩负荷，其中这一点通过机械途径实现，然而，在钻孔设备的设计和制造中要求明显更高的开销。
【发明内容】
[0003]因此，本发明所要解决的技术问题是，这样构造开头所述类型的钻孔设备，S卩，以较少的结构开销实现钻孔设备在不同运行模式中的不同扭矩负荷。
[0004]按照本发明，该技术问题在开头所述类型的钻孔设备中由此解决，S卩，电机构造为带有电机控制装置的无刷直流电机，该电机控制装置通过传感器线路与用于检测运行状态的传感器连接，并且根据由传感器检测到的运行状态借助于电机控制装置可改变至少一个电机参数。
[0005]无刷的直流电机由现有技术已知为直流电机的变型，其中常见的带有用于换流的电刷的机械换向器通过一个电子电路替代。使用这种无刷的直流电机有针对性地介入电机控制提供了一种灵巧的可能方式来解决该技术问题，使得原则上在开头所述的钻孔设备的结构基本不变的情况下通过传感检测该运行模式以及恰当地控制电机防止钻孔设备的部件在运行模式“夹紧/松开”中过载。在此，在本发明中优选的是，设置有用于检测切换和/或指示运行状态的控制元件的位置的传感器，其中考虑的是，运行状态的切换必须通过使用者借助于恰当的控制元件实现，控制元件的位置可以通过传感器被评估，也就是尤其该传感器被设计成区分用于张开或闭合夹爪的夹紧配置和用于钻孔运行的钻孔配置。在此，在本发明中规定，电机控制装置适合于根据由传感器检测的运行状态改变扭矩和/或电机转速。
[0006]关于设计结构的简单性方面优选的实施形式的特征在于，在直流电机和驱动套筒之间设置行星齿轮系，该行星齿轮系具有通过直流电机可驱动的太阳轮，该太阳轮与至少一个支承在与驱动套筒连接的行星轮架上的行星齿轮啮合，该行星齿轮又与配属于机器壳体的内齿轮共同作用。[0007]如果配对螺纹元件两部分式地由螺纹套筒和与该螺纹套筒抗扭地连接的、可轴向调节的耦连杆构成并且在构造为机器空心主轴的钻机主轴中导引，如果耦连杆具有耦连圆柱齿轮并且机器空心主轴具有主轴圆柱齿轮，并且如果驱动套筒和必要时行星齿轮系轴向可调节地支承在机器壳体上，则创造了一种结构简单的可能方式，来建立驱动套筒和机器空心主轴或耦连杆之间传递扭矩的连接。
[0008]一种特别优选的实施形式的特征在于，驱动套筒具有内齿并且能够可逆地从夹紧配置转换到钻孔配置中，在夹紧配置中，耦连圆柱齿轮与内齿啮合，在钻孔配置中，耦连圆柱齿轮和主轴圆柱齿轮与内齿啮合。在夹紧配置中，主轴圆柱齿轮与内齿轮啮合，因此机器空心主轴抗扭地与机器壳体和卡头体连接。耦连杆相对机器空心主轴的相对扭转被确保。钻孔设备可以非常简单地通过轴向调节驱动套筒在夹紧配置和钻孔配置之间来回切换。在此也通过耦连圆柱齿轮和主轴圆柱齿轮借助于驱动套筒的驱动防止螺纹元件相对配对螺纹元件的相对扭转。
[0009]还被证明有利的是，为机器壳体配设实现传动机构和驱动套筒的轴向调节的调节套筒，其中，然后优选在本发明中配设用于检测驱动套筒和/或调节套筒的位置的传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]以下根据在附图中示出的实施例详细说明本发明，附图示出:
[0011]图1是在夹紧配置中的钻孔设备的纵向截面图，
[0012]图1a是图1的截面la-la，
[0013]图2是在钻孔配置中的、图1所示的钻孔设备，
[0014]图3是图2中的截面II1-1II，以及
[0015]图4是带有恰当的电机控制装置的、具有无刷的直流电机的钻孔设备的示意图。【具体实施方式】
[0016]在附图中示出了一种钻孔设备，包括具有电机的钻机和带有卡头体3的钻机卡头，该钻机具有可旋转地支承在机器壳体I中的钻机主轴2，借助于构造在螺纹元件4和配对螺纹元件5之间的螺纹连接6可调节的卡爪7在该卡头体中导引。在钻孔设备中设置有与配对螺纹元件抗扭转地连接并且借助于电机可驱动的驱动套筒8。在电机和驱动套筒8之间设置有行星齿轮系9，该行星齿轮系具有通过电机可驱动的太阳轮10。图1a和3在此示出，在所示的实施例中，正好5个行星齿轮12支承在与驱动套筒8连接的行星轮架11上，这些行星齿轮与太阳轮10和内齿轮13啮合。在此要指出的是，在本发明中也可以采用更多或更少的行星齿轮12。
[0017]配对螺纹元件5两部分式地由螺纹套筒14和与该螺纹套筒抗扭地连接的、可轴向调节的耦连杆15构成并且在构造为机器空心主轴16的钻机主轴2中导引。耦连杆15具有耦连圆柱齿轮17并且机器空心主轴16具有主轴圆柱齿轮18。行星齿轮系9和驱动套筒8轴向可调节地支承在机器壳体I中，其中，存在配属于机器壳体I的调节套筒22，该调节套筒实现行星齿轮系9和驱动套筒8的轴向调节。为此，调节套筒22具有与内齿轮13交互作用的控制元件23。在轴向前面，机器壳体I配设有可拆卸地与该机器壳体连接的盖罩
24。在钻机主轴2和机器壳体I之间设置有多个支承装置25。[0018]在图1中示出了处于夹紧配置中的实施形式，在夹紧配置中，驱动套筒8的内齿19与耦连圆柱齿轮17啮合并且主轴圆柱齿轮18与不转动的内齿轮13啮合。在此，电机的力通过机器主轴传递到行星齿轮系9的太阳轮10上。太阳轮驱动支承在行星轮架11上的行星齿轮12，这些行星齿轮在抗扭转地与机器壳体I连接的内齿轮13上滚动。抗扭转地与行星轮架11连接的驱动套筒8将力从它这一方面传递到耦连圆柱齿轮17，因此驱动耦连杆15和螺纹套筒14。因为主轴圆柱齿轮18并因此机器空心主轴16通过内齿轮13抗扭转地与机器壳体I连接，使得螺纹套筒14相对机器空心主轴16的相对扭转成为可能并且配对螺纹元件5通过螺纹连接6轴向向前，也就是在背对电机的方向，或轴向向后，在带动卡爪7的情况下被调节。
[0019]图2示出了钻孔配置中的实施形式，在钻孔配置中，驱动套筒8和行星齿轮系9轴向向前移动，其中，耦连圆柱齿轮17和主轴圆柱齿轮18与驱动套筒8的内齿19啮合。在此，电机的力也被传递到行星齿轮系9的太阳轮10上。该太阳轮驱动支承在行星轮架11上的行星齿轮12，这些行星齿轮在与机器壳体I抗扭转地连接的内齿轮13上滚动。在此，驱动套筒8通过调节套筒22的调节轴向向前错移。驱动套筒8由行星齿轮系9带动并且现在通过耦连圆柱齿轮17和主轴圆柱齿轮18与驱动套筒8的内齿19的啮合抗扭转地与耦连杆15以及机器空心主轴16连接，因此电机的力直接被传递到耦连杆15和机器空心主轴16上。因此螺纹套筒14相对机器空心主轴16的相对运动并因此卡爪7的调节被排除。
[0020]按照本发明，在这种钻孔设备中，电机设计为带有电机控制装置28的无刷直流电机26，该电机控制装置通过传感器线路30与用于检测运行状态的传感器29连接。在此，根据由传感器29检测的运行状态借助于电机控制装置28可改变至少一个电机参数。传感器29在此通过按照附图中所示的实施例检测调节套筒22的位置区分夹紧配置和钻孔配置，该调节套筒在图1a中示出为在夹紧配置中并且在图3中示出为在钻孔配置中。通过传感器29以探测心轴37根据调节套筒22的旋转位置检测调节套筒22中的凹槽36的存在或缺失，能以简单的方式实现区分。备选地，同样可考虑的是，传感器29适于检测驱动套筒8相对主轴圆柱齿轮18的位置，然而这要求将传感器29定位在相对调节套筒22的位置的评估更不可接近的位置上。
[0021]通过本发明，因此在图4示意示出的钻孔设备中评估机械的控制元件的位置，该控制元件可以形成各种运行模式，其中，根据由传感器29确定的数据干涉电机控制装置28，以便在钻孔配置中提供全部扭矩和最大的转速，而在夹紧配置中能够减少扭矩和/或转速。因此在联接时不会出现仅以高设计结构开销才能实现的机械脱耦或者动力中断，而是钻机主轴2在达到预先设定的扭矩时通过电机控制装置28被停止，因此以这种方式实现扭矩限制。扭矩限制在此对于夹紧和松开不必具有相等的值，因此可考虑提高用于松开的扭矩作为张开储备。
[0022]本发明也可以与在DElO 2011 055 869中记载的钻孔设备组合，引用其用于阐述机械的扭矩限制的公开内容作为电子的扭矩限制的补充。
[0023]还要提及的是，无刷的直流电机26优选通过蓄电池27供应直流电，然而其中本发明同样可以应用在电缆连接的、可连接在电网上的钻孔设备中，只要提供一个整流器装置，用于将交流电压转换为直流电压。
[0024]附图标记清单[0025]I机器壳体
[0026]2钻机主轴
[0027]3卡头体
[0028]4螺纹元件
[0029]5配对螺纹元件
[0030]6螺纹连接
[0031]7 卡爪
[0032]8驱动套筒
[0033]9行星齿轮系
[0034]10太阳轮
[0035]11行星轮架
[0036]12行星齿轮
[0037]13内齿轮
[0038]14螺纹套筒
[0039]15耦连杆
[0040]16机器空心主轴
[0041]17耦连圆柱齿轮
[0042]18主轴圆柱齿轮
[0043]19 内齿
[0044]20 齿圈
[0045]21主轴齿圈
[0046]22调节套筒
[0047]23控制元件
[0048]24 盖罩
[0049]25支承装置
[0050]26直流电机
[0051]27蓄电池
[0052]28电机控制装置
[0053]29传感器
[0054]30传感器线路
[0055]31选择开关
[0056]32联接器
[0057]33操纵开关
[0058]34控制元件夹紧功能
[0059]35控制装置
[0060]36 凹槽
[0061]37探测心轴
【权利要求】
1.一种钻孔设备，包括具有电机的钻机和带有卡头体⑶的钻机卡头，该钻机具有可旋转地支承在机器壳体(I)中的钻机主轴(2)，借助于构造在螺纹元件(4)和配对螺纹元件(5)之间的螺纹连接(6)可调节的卡爪(7)在该卡头体中导引，以及设置有与所述配对螺纹元件(5)抗扭转地连接并且借助于电机可驱动的驱动套筒(8)， 其特征在于， 所述电机设计为带有电机控制装置(28)的无刷直流电机(26)，该电机控制装置通过传感器线路(30)与用于检测运行状态的传感器(29)连接，并且根据由所述传感器检测到的运行状态借助于电机控制装置(28)能改变至少一个电机参数。
2.如权利要求1所述的钻孔设备，其特征在于，所述传感器(29)构造用于检测切换和/或指示运行状态的控制元件的位置。
3.如权利要求1或2所述的钻孔设备，其特征在于，所述传感器(29)构造为区分用于打开和闭锁所述卡爪(7)的夹紧配置和用于钻孔运行的钻孔配置。
4.如权利要求1至3之一所述的钻孔设备，其特征在于，所述电机控制装置(28)适于根据由所述传感器(29)检测到的运行状态改变电机扭矩和/或电机转速。
5.如权利要求1至4之一所述的钻孔设备，其特征在于，在直流电机(26)和所述驱动套筒(8)之间设置有行星齿轮系(9)，该行星齿轮系具有通过所述直流电机(26)可驱动的太阳轮(10)，该太阳轮与至少一个支承在与所述驱动套筒(8)连接的行星轮架(11)上的行星齿轮(12)啮合，该行星齿轮又与配属于机器壳体(I)的内齿轮(13)相互作用。
6.如权利要求1至5之一所述的钻孔设备，其特征在于，所述配对螺纹元件(5)两部分式地由螺纹套筒(14)和与该螺纹套筒抗扭地连接的、可轴向调节的耦连杆(15)构成并且在构造为机器空心主轴(16)的钻机主轴(2)中导引，所述耦连杆(15)具有耦连圆柱齿轮(17)并且所述机器空心主轴(16)具有主轴圆柱齿轮(18)，所述驱动套筒(8)以及必要时所述行星齿轮系(9)轴向可调节地支承在机器壳体中。
7.如权利要求6所述的钻孔设备，其特征在于，所述驱动套筒(8)具有内齿(19)并且能够可逆地从夹紧配置转换到钻孔配置中，在夹紧配置中，所述耦连圆柱齿轮(17)与内齿(19)啮合，在钻孔配置中，所述耦连圆柱齿轮(17)和所述主轴圆柱齿轮(18)与所述内齿(19)啮合。
8.如权利要求6所述的钻孔设备，其特征在于，所述驱动套筒(8)与所述耦连圆柱齿轮(17)固定连接并且能够可逆地从夹紧配置转换到钻孔配置中，在夹紧配置中，设置在耦连杆(15)上的齿圈(20)与机器空心主轴(16)的主轴齿圈(21)不啮合，在钻孔配置中，所述齿圈(20)与所述主轴齿圈(21)啮合。
9.如权利要求5至8之一所述的钻孔设备，其特征在于，所述机器壳体(I)配设有实现所述行星齿轮系(9)和驱动套筒(8)的轴向调节的调节套筒(22)。
10.如权利要求9所述的钻孔设备，其特征在于，所述传感器(29)构造为用于检测所述驱动套筒(8)和/或所述调节套筒(22)的位置。
【文档编号】B23B45/02GK104001969SQ201410057899
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2013年2月20日
【发明者】彼得·史安克 申请人:罗姆有限责任公司