SE536029C2 - Motordrivet verktyg och förfarande för drift av en automatiserad borrningsoperation - Google Patents

Description

25 30 35 536 029 delarna i verktyget kommer att utsättas för en kraftig pàkänning och slitage.

Konventionellt löses detta problem med en pneumatisk signal som görs verksam när tillbakadragningsfasen upphör för att stoppa motorn genom att stänga huvudventilen.

Verksamgöringen av den pneumatiska signalen utlöses när spindeln har dragits tillbaka till en viss punkt från dess mest tillbakadragna läge. Det mest optimala läget för denna punkt styrs av den avsedda rotationshastigheten hos spindeln.

Vanligtvis bör läget vara tillräckligt nära ändläget för att säkerställa att den inneboende rotationsenergin hos spindeln kommer att vara tillräcklig för att dra den tillbaka hela vägen till det helt tillbakadragna läget. Å den andra sidan bör läget vara tillräckligt långt från ändläget för att säkerställa att rotationshastigheten inte är alltför hög så att spindeln kommer att blockeras.

Därför måste en kompromiss träffas för att verktyget ska anpassas till olika rotationshastigheter. Denna kompromiss innebär naturligtvis att för rotationshastigheter inom det högre området kommer spindeln att blockeras och/eller att för rotationshastigheter i det lägre området kan spindeln inte dras tillbaka helt.

Ytterligare ett problem med detta konventionella arr- angemang är att den fysiska anordningen av sensorn för igàngsättningen av den pneumatiska signalen bygger på längden på verktygets huvud. Generellt är det alltid önskvärt att hålla längden på huvudet så kort som möjligt för att förbättra verktygets brukbarhet i tränga utrymmen.

Av den anledningen finns det ett behov av ett arrangemang som medger att spindeln dras tillbaka pålitligt oberoende av spindelns rotationshastighet.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett arrangemang med en förbättrad returmatning av en spindel i ett motordrivet verktyg. 10 15 20 25 30 35 536 029 Ett annat ändamàl med uppfinningen är att tillhandahålla ett pneumatiskt motordrivet verktyg med en mer kompakt funktionell utformning. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett motordrivet verktyg med en blockeringsfri konstruktion, där spindelns rotationshastighet kan hållas på en väsentligen hög nivå utan att verktygets funktion äventyras.

I en första aspekt hänför sig uppfinningen till ett motordrivet verktyg innefattande en motor med en utgående axel, en spindel som är drivansluten till den utgående axeln via ett drivdrev, som ger spindeln en rotationsrörelse, och via ett matningsdrev som är pàskruvat på spindeln på ett sådant sätt att den ömsesidiga rotationen mellan matningsdrevet och spindeln åstadkommer en axiell rörelse mellan en helt framförd position och en helt tillbakadragen position, varvid en första drivtransmission är anordnad att driva matningsdrevet för att föra fram spindeln, och en andra drivtransmission som är anordnad att driva matningsdrevet för att dra tillbaka spindeln. Spindeln arbetar vid ett driftvridmoment, varvid den andra drivtransmissionen innefattar en tillbakadragningsvridmomentet begränsande koppling som är anpassad för att utlösas när driftvrid- momentet överskrider ett tillbakadragningströskelvridmoment, och varvid en låsmekanism är anordnad att selektivt låsa den tillbakadragningsvridmomentet begränsande kopplingen på ett sådant sätt att den inte kommer att utlösas.

I en andra aspekt hänför sig uppfinningen till ett förfarande för utförande av en automatiserad borrnings- operation med en avancerad borrningsutrustning (ADE) inne- fattande en verktygshàllarspindel, vilket förfarande innefattar momenten att: - rotera spindeln med hjälp av ett drivdrev som är anslutet till en motor, - mata spindeln med hjälp av ett matningsdrev som är anslutet till en motor via en tvångsmässig drivtransmission för att utföra borrning genom ett material, 10 15 20 25 30 35 536 025 - avbryta den tvàngsmässiga matningen vid en förut- bestämd borrningspunkt, - till gensvar på den avbrutna matningen ansluta mat- ningsdrevet till motorn via en negativ drivtransmission for att dra tillbaka spindeln, och - avbryta tillbakadragningen av spindeln med hjälp av en tillbakadragningsvridmomentet begränsande koppling i gensvar till att ett driftvridmoment som behövs för att dra tillbaka spindeln överstiger ett tillbakadragningsvridmoment- tröskelvärde. En låsmekanism är anordnad att låsa den tillbakadragningsvridmomentet begränsande kopplingen under en initial fas av tillbakadragningen så att den till- bakadragningsvridmomentet begränsande kopplingen inte utlöses under den initiala fasen av tillbakadragningen.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av de medföljande ritningarna på vilka: Fig. 1 visar ett motordrivet verktyg enligt en första utföringsform av uppfinningen; Fig. 2 är en detaljerad bild av det i Fig. l visade motordrivna verktyget i en första driftposition; Fig. 3 är en detaljerad bild av det i Fig. 1 visade verktyget i en andra driftposition; Fig. 4a är en detaljerad bild av det i Fig. 1 visade motordrivna verktyget i en tredje driftposition; Fig. 4b är en närbild av den i Fig. 4a visade vyn; Pig. 5 är en detaljerad bild av det i Fig. 4 visade motordrivna verktyget i en fjärde driftposition; Fig. 6 är en detaljerad bild av det i Fig. 1 visade motordrivna verktyget i en femte driftposition; Fig. 7 är ett blockschema för ett exempel på ett för- farande enligt uppfinningen i en andra aspekt pà uppfin- ningen.

Fig. 8 är en detaljerad bild av en låsmekanism som är anpassad för att användas i uppfinningen.

Fig. 9 är en alternativ bild av den i Fig. 8 visade låsmekanismen. lO 15 20 25 30 35 536 029 Utförlig beskrivning av en utföringsform av uppfinningen Fig. 1 visar en bild av en utföringsform av ett pneu- matiskt motordrivet verktyg 10 enligt uppfinningen.

Det motordrivna verktyget innefattar en spindel 11, som är anordnad att hålla ett skärande element, såsom till exempel ett borrskär (inte visat), och att rotera och föra fram det nämnda borrskäret. Borrskäret är avsett att anordnas i en fattning 12 vid den högra främre änden av spindeln 11. En pneumatisk motor 13 är anordnad i den undre delen av det motordrivna verktyget för att tillhandahålla driftvridmomentet T för att rotera och föra fram spindeln ll.

Den pneumatiska motorn 13 kan vara antingen en turbinmotor eller en vingmotor. I den visade utföringsformen är motorn en turbinmotor. Motorn drivs av komprimerad luft. Luften leds in till motorn via en huvudventil 14.

Motorn 13 har vidare en utgående axel 16, som är nedväxlad med hjälp av en växellåda 15 till en andra drivaxel 17, som i sin tur är kopplad via kopplingar 18 och 20 till en första drivaxel 19.

Uppfinningen är baserad på insikten att det är möjligt att dra tillbaka spindeln med hjälp av en koppling med en inbyggd vridmomentbegränsande koppling. Den inbyggda vrid- momentbegränsande kopplingen säkerställer att till- bakadragningsrörelsen avslutas vid ett förutbestämt till- bakadragningströskelvärde för vridmomentet TW För ett sådant arrangemang ska kunna realiseras behöver en komplikation beaktas. Framföringsmatningen av spindeln ll under borrningsoperationen behöver vara relativt snabb för att verktygets produktivitet ska hållas uppe. Detta innebär att spindeln ll mycket troligt kommer att blockeras vid avslutningen av den tvångsmässiga driftborrningsoperationen.

Spindeln måste därför frigöras från denna blockering vid den initiala fasen av tillbakadragningsoperationen. Detta innebär att driftvridmomentet T som behövs för att starta tillbaka- dragningen alldeles bestämt kommer att vara högre än det 10 15 20 25 30 35 536 029 förutbestämda tröskelvärdet TR. Som en följd av den inbyggda vridmomentbegränsningskopplingen kommer tillbakadragningen att inte starta.

Uppfinningens idé är sålunda att blockera vridmoment- begränsningskopplingen under den initiala fasen av till- bakadragningen men släppa denna blockering under den slutliga fasen av tillbakadragningen så att tillbakadragningen stoppar när det förutbestämda värdet TR för tillbakadragningsvridmomentet är uppnått. Värdet TR för tillbakadragningsvridmomentet är företrädesvis så inställt att driftvridmomentet T som behövs för att åter-igàngsätta borrningsoperationen lätt nås med matningskopplingen som är anordnad att föra fram spindeln ll.

Fig. 2 till 6 visar en utföringsform av ett pneumatiskt motordrivet verktyg enligt uppfinningen i fem olika driftfaser; normal borrningsdrift (Fig. 2), slutfasen av den normala borrningsdriften (Fig. 3), start av till- bakadragningsdrift av spindeln (Pig. 4), tillbakadrag- ningsdriften (Fig. 5), och slutet på tillbakadragningsdriften (Fig. 6). (1) NORMAL BORRNING (Fig. 2) Under den normala borrningsoperationen som är visad i Fig. 2 utförs borrning, varvid spindeln ll vid sin främre ände har en fattning 12, som håller borrskäret (inte visat). Under den normala borrningsfasen förs spindeln 11 framåt, det vill säga den förflyttas axiellt åt höger i figuren, samtidigt som spindeln ll roteras för att åstadkomma borrningsrörelsen.

Spindeln ll har en utvändig gänga 21, som sträcker sig över i stort sett hela längden på spindeln ll. Spindeln ll har vidare minst ett utvändig axiellt spår 22, som sträcker sig axiellt över i stort sett hela längden på spindeln ll, så att gängan 21 är axiellt avbruten av det nämnda spåret 22.

Ett drivdrev 23 är anordnat att driva spindelns rotation.

Drivdrevet 23 har ett invändigt axiellt utskott 24, som passar inuti det axiella spåret 22 på spindeln ll, så att 10 15 20 25 30 35 536 G29 inbördes axiell rörelse är möjlig mellan spindeln ll och drivdrevet 23, men så att ingen relativ rotationsrörelse medges mellan dem.

Vidare är ett matningsdrev 25 med en invändig gänga 26, som motsvarar de utvändiga gängorna 21 pà spindeln, skruvad kring spindeln ll. En stoppring 27 är fast anordnad vid den vänstra, bakre änden av spindeln 11.

Drivdrevet 23 står i drivningsförbindelse med motorn 13 för att rotera med en väsentligen konstant hastighet hela tiden under verktygets drift. Mer bestämt drivs den andra drivaxeln 17 av motorns utgående axel 16 via en vinkelväxel 48 och en utgående axel 47 i växellådan 15. Vidare är den andra drivaxeln 17 anordnad att driva ett mellanliggande drivdrev 28 via en fast koppling 64. Det mellanliggande drivdrevet 28 är monterat pà ett lager 51 kring den första drivaxeln 19, så att det kan rotera fritt i förhållande till den första drivaxeln 19. Det mellanliggande drivdrevet 28 är vidare kopplat via en drivkoppling, till exempel med ett kuggingrepp, till drivdrevet 23 för att driva spindeln.

Som har angivits ovan förblir den fullständiga kopplingen från motorns utgående axel 16 till drivdrevet 23 oförändrad under hela operationen, så att drivdrevet 23 och därmed spindeln 11 kommer att rotera med en konstant hastighet under hela operationen. Rotationshastigheten bestäms av motorn 13 och reduktionsutväxlingen hos växellådan 15 och är normalt inställd på mellan 500 och 4.000 varv per minut. Med den uppfinningsenliga konstruktionen kan rotationshastigheten hos spindeln ll vara så hög som 12.000 varv per minut. Den höga rotationshastigheten medges tack vare det uppfinningsenliga drivmatningsarrangemanget, vilket beskrivs ytterligare nedan.

Matningsdrevet 25 är drivningsmässigt och omväxlingsbart anslutbart till motorn 13 via en första och en andra drivanslutning. Båda dessa anslutningar åstadkoms med ett enda mellanliggande matningsdrev 29, som kan sättas in utmed den första drivaxeln 19 mellan två olika drivpositioner. I båda dessa drivpositioner är det mellanliggande 10 15 20 25 30 35 536 Ü29 matningsdrevet 29 kopplat till matningsdrevet 25 via samma utvändiga kugghjulstransmisson 30.

I Fig. 2 är det mellanliggande matningsdrevet 29 placerat i den första av dessa drivpositioner, vilket motsvarar den första drivpositionen. I denna första drivposition är det mellanliggande matningsdrevet 29 kopplat via en invändig drivtransmission 31 till den första drivaxeln 19. Drevet är så anpassat att matningsdrevet 25 kommer att rotera något snabbare än drivdrevet 23, så att spindeln 11 förs framåt när det mellanliggande matningsdrevet 29 är placerat i den första drivpositionen.

Den invändiga ytan pà det mellanliggande matnings-drevet 29 har en tandad sektion 62, som fullständigar den invändiga drivtransmissionen 31 till den första drivaxeln 19. Innanför denna tandade sektion 62, det vill säga till vänster i figuren, har det mellanliggande matningsdrevet ett inre slätt avsnitt 54, som är anordnat att inte vara i ingrepp med den första drivaxeln 19. När det mellanliggande matningsdrevet 29 förflyttas mot den andra av dess två olika positioner, som motsvarar den andra drivpositionen, det vill säga till höger i figuren, kommer därför ingreppet i den första drivaxeln 19 att upphävas. Detta beskrivs ytterligare nedan med hänvisning till Fig. 4.

De olika utväxlingarna från den andra drivaxeln 17 till den första drivaxeln 19 respektive till det mellanliggande drivdrevet 28 är anordnade på ett så-dant sätt att den första drivaxeln 19 roterar snabbare än det mellanliggande drivdrevet 28. Förhållandet mellan dessa rotationshastigheter påverkas indirekt av en utbytbar matningskassett 44.

Matningskassetten 44 inkluderar ett primärt matningskassettdrev 45 och ett sekundärt matningskassettdrev 46.

Den första drivaxeln 19 inkluderar en första koppling 20, som via till exempel en hexagonalkoppling är ansluten till det primära matningskassettdrevet 45. Det primära matningskassettdrevet 45 överför rotationen från det 10 15 20 25 30 35 535 029 sekundära matningskassettdrevet 46, som i sin tur är kopplat till den andra drivaxeln 17 via en andra koppling 18 och en kopplingshylsa 42.

Följaktligen styr matningskassetten 44 den relativa hastigheten mellan den första drivaxeln 19 och den andra drivaxeln 17, vilket indirekt påverkar den relativa hastigheten mellan den första drivaxeln 19 och det mellanliggande drivdrevet 28. Vidare kan den relativa rotationshastigheten mellan drivaxlarna 17 och 19 omvändas genom att matningskassetten anordnas i den motsatta riktningen, det vill säga med det sekundära matningskassettdrevet 46 anslutet till den första kopplingen 20 och det primära matningskassettdrevet 46 anslutet till den andra kopplingen 18.

Det måste emellertid framhållas att den relativa hastigheten mellan drivdrevet 23 och matningsdrevet 25 är beroende inte endast av den relativa rotationshastigheten hos den första och den andra drivaxeln 17 och 19. Som har angivits ovan, är den direkta drivöverföringen mellan den andra drivaxeln 17 och det mellanliggande drivdrevet 28 så anpassad att det mellanliggande drivdrevet 28 kommer att rotera med en lägre rotationshastighet än den första drivaxeln 19, oberoende av den utväxling som fås med matningskassetten 44.

Av detta följer att det är möjligt att reglera den hastighet med vilken spindeln ll kommer att föras framåt under borrningsoperationen medelst matningskassetten 44, som antingen kan omvändas eller ersättas med en annan matningskassett med en annan utväxling. Alla andra parametrar, inklusive tillbakadragningshastigheten, kommer att förbli oförändrade, vilket kommer att framgå nedan.

För fackmannen är det ett normalt tillvägagångssätt att åstadkomma en önskad utväxling genom att utforma eller anpassa de ömsesidiga storlekarna på de berörda dreven.

Därför beskrivs detta inte i detalj i denna ansökning. 10 15 20 25 30 35 535 029 10 2. SLUTFASEN AV BORRNINGEN (Fig. 3) Det mellanliggande matningsdrevet 29 hålls i den första drivpositionen genom växelverkan med en axiellt förskjutbar cylinder 32. Cylindern 32 påverkas mot den andra drivpositionen, det vill säga åt höger i figuren, av en tillbakadragningsfjäder 33, som är insatt mellan cylindern 32 och den motstående husväggen 34. Emellertid övervinns fjäderkraften av ett pneumatiskt tryck som verkar i en kammare 35 pà den motsatta sidan av cylindern 32. Detta pneumatiska tryck upprätthålls under hela frammatningsborroperationen, dvs. så länge som spindeln förs framåt. Kammaren 35 är tätad med två tätningar 49a, 49b, till exempel i form av O-ringar.

Den slutna kammaren 35 är bildad av cylindern 32, en omgivande perifer husvägg 43 och ett ringformigt huselement 61. Den första tätningen 49a är anordnad att täta mellan cylindern 32 och den perifera husväggen 43, och den andra tätningen 49b är anordnad att täta mellan cylindern 32 och det ringformiga huselementet 61. Kammaren 35 kan expandera mot verkan av den nämnda fjädern 33 för att förskjuta cylindern 32 mot den första drivpositionen bort från det ringformiga huset 61 genom applicering av det pneumatiska trycket inuti den nämnda kammaren 35.

Cylindern 32 är axiellt ansluten till det mellanliggande matningsdrevet 29 via ett axiellt lager 50, som säkerställer den axiella inriktningen av cylindern 32 och det mellanliggande matningsdrevet 29 men medger att det mellanliggande matningsdrevet 29 roterar i förhållande till cylindern 32. Cylindern 32 är anordnad på ett sådant sätt att den inte roterar i förhållande till husväggen 43.

I Fig. 3 håller spindeln ll på att nå ändläget för borrningen. Några ögonblick innan spindeln ll när sitt stoppläge, där stoppringen 27 befinner sig intill ett tvàngsstopp 36, når en manövreringsdel 37 av stoppringen 27 en hävarm 38 som hör till en kvarhâllningsmekanism 39.

Kvarhållningsmekanismen har vidare en entandad spärrhake 40 10 15 20 25 30 35 536 029 ll som roteras genom inverkan pá hävarmen 38 på ett sådant sätt att tanden 57 på spärrhaken 40 kommer att peka nedåt in i ett interaktionsområde, det vill säga inuti den perifera husväggen 43, i vilken tanden 57 kommer att interagera med rörelsen hos cylindern 32.

Spärrhaken 40 är fjäderbelastad mot ett öppet läge såsom är visat i Fig. 2, i vilket tanden 57 är så placerad att den inte när in i interaktionsområdet, så att den inte kommer att störa cylindern 32. Vidare kan spärrhaken 40 vridas i riktning mot hävarmen 38 mot verkan av en fjäder 58. Detta medger att cylindern 32 kan passera tanden på spärrhaken i framåtriktningen, det vill säga åt höger i figuren, så att skuldran 55 kan gå förbi tanden på spärrhaken 40. Funktionen hos den kvarhállande mekanismen 39 kommer att beskrivas närmare nedan med hänvisning till Fig. 4 och 5.

Nästan samtidigt med att stoppringen 27 går emot tvångsstoppet 36 stiger arbetsmomentet T i matningsdrevet 25 ögonblickligt. Detta ökade moment kommer att överföras via det mellanliggande matningsdrevet 29, den första drivaxeln 19 och den första och andra kopplingen 20 respektive 18 till den andra drivaxeln 17. Kopplingen mellan den andra drivaxeln 17 och den andra kopplingen 18 är åstadkommen genom en mjukt tandad interaktion mellan den andra kopplingen 18 och en kopplingshylsa 42, vilka hålls samman genom inverkan av en momentbegränsande fjäder 41. Fjädern 41 verkar på kopplingshylsan 42, som är kopplad via splines till drivaxeln 17 och via den nämnda mjukt tandade interaktionen med den andra kopplingen 18. Den andra kopplingen 18 är inte i rotationsingrepp med den andra drivaxeln 17 utan kan rotera fritt i förhållande till denna. I stället styrs rotationen hos den andra kopplingen 18 av dennas ingrepp med kopplingshylsan 42.

Fjäderkraften hos fjädern 41 är vald på ett sådant sätt att interaktionen mellan kopplingshylsan 42 och den andra kopplingen 18 bryts när arbetsmomentet T överskrider ett förutbestämt tröskelvärde TA för framföringen. När denna 10 15 20 25 30 35 536 029 12 förutbestämda tröskel överskrids kommer anslutningen att slira på ett sådant sätt att drivningen av matningsdrevet 25 blir avbruten. Dessutom kommer kopplingshylsan 42, så snart anslutningen slirar, att förskjutas mot verkan av fjädern 41 och bort från den andra kopplingen 18, det vill säga àt vänster i figuren, och därigenom öppna en passage (inte visad) för att lätta på trycket i kammaren 35. När trycket i kammaren 35 lättas kommer cylindern 32 och det mellanliggande matningsdrevet 29 att under verkan av tillbakadragningsdragningsfjädern 33 förskjutas mot den andra drivpositionen, det vill säga åt höger i figuren, där det mellanliggande matningsdrevet 29 går i ingrepp med det mellanliggande drivdrevet 28. Detta leder till start av till- bakadragningsfasen.

Start av tillbakadragning av spindeln (Fig. 4a-4b) När det mellanliggande matningskugghjulet 29 förskjuts till den andra drivpositionen kommer det att förbli kopplat till matningsdrevet 25 via samma utvändiga drivtransmission 30. Det kommer emellertid att vara bortkopplat från den invändiga drivtransmissionen till den första drivaxeln 19.

Denna invändiga drivtransmission förloras, ty i stället för den tandade sektionen 62 kommer den inre släta sektionen 54 av det mellanliggande matningsdrevet 29 att vara placerad mitt emot kopplingsutskottet 63 på den första drivaxeln 19, sä att ingen interaktion kommer till stånd. I stället kommer det mellanliggande matningsdrevet 29 att kopplas till det mellanliggande drivdrevet 28. Interaktionen mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28 säkerställs genom verkan av tillbakadragningsfjädern 33 och genom en mjukt tandad interaktion mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28. Fjäderverkan hos tillbakadragningsfjädern 33 är måttlig och mindre än verkan av den momentbegränsande fjädern 41. 10 15 20 25 30 35 535 (329 13 Det mellanliggande matningsdrevet 29 skulle kunna blockeras vid den slutliga fasen av den tvångsmässiga matningen under borrningen och det arbetsmoment T som behövs för att lossa det mellanliggande matningsdrevet 29 kan mycket väl vara större än det som är möjligt att vidmakthålla genom enbart verkan av tillbakadragningsfjädern 33.

Av den anledningen finns den ovan nämnda kvarhàllningsmekanismen 39.

När spindeln ll är i sitt längst framförda läge, det vill säga som visat i Fig. 4a och 4b, skjuts den entandade spärrhaken 40 genom inverkan av stoppringen 27 på hävarmen 38 sä att den vrids kring axellinjen X till sitt lägsta läge. I detta lägsta läge kommer tanden 57 på spärrhaken 40 att gä i ingrepp med en skuldra 55 på cylindern 32 när den passerar under spärrhaken till följd av verkan hos tillbakadragnings- fjädern 33. Spärrhaken 40 är anordnad att låta cylindern 32 passera i riktning mot ingrepp med det mellanliggande drivdrevet 28.

Som kan ses i Fig. 4b är ett stöd 59 anordnat att interagera med en kamprofil 60 på spärrhaken 40 för att stoppa rotationen hos spärrhaken 40 när den när den blockerande positionen. I den i Fig. 4b visade positionen är därför hävarmen 38 hindrad fràn att röra sig i motursriktningen till följd av dess kontakt med stoppringen 27, och spärrhaken 40 är hindrad från att röra sig i medursriktningen på grund av kontakten mellan kamprofilen 60 pà spärrhaken 40 och stödet 59.

Emellertid medger fjädern 59 mellan hävarmen 38 och spärrhaken 40 att spärrhaken 40 kan röra sig en aning i motursriktningen, så att skuldran 55 på cylindern 32 kan gå förbi tanden 57 på spärrhaken 40 i riktning mot den andra drivpositionen, det vill säga från den position som är visad i Fig. 3 till den position som är visad i Fig. 4a och 4b.

I den position som är visad i Fig. 4a och 4b, där ingrepp har kommit till stånd mellan matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28, kommer cylindern 32 att vara 10 15 20 25 30 35 536 025 14 blockerad genom ingreppet mellan tanden 57 på spärrhaken 40 och skuldran 55. Detta ingrepp kommer att förhindra att det mellanliggande matningsdrevet 29 rör sig ut ur det nämnda ingreppet. Även om förbindelsen mellan spindeln 11 och matningsdrevet 25 är blockerad och den axiella kraft som produceras i det mjukt tandade ingreppet mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28 överstiger den av fjädern 33 utövade kraften, kommer därför det nämnda ingreppet att bevaras intakt, så att matningsdrevet 25 och spindeln ll kommer att lossas och så att tillbakadragningen av spindeln kommer att inledas.

Att märka är att trots att det mellanliggande matningsdrevet 29 kommer att kopplas till det mellanliggande drivdrevet 28 pà ett sådant sätt att de roterar med samma rotationshastighet kommer matningsdrevet 25 att rotera med en lägre rotationshastighet än drivdrevet 23. Detta beror på att utväxlingen från det mellanliggande matningsdrevet 29 till matningsdrevet 25 är en annan än utväxlingen från det mellanliggande matningsdrevet 29 till drivdrevet 23. I Pig. 4a kan man notera att matningsdrevet 25 har en något större diameter än drivdrevet 23. Av detta följer naturligtvis att rotationshastigheten hos matningsdrevet 25 kommer att vara lägre än rotationshastigheten hos drivdrevet 23.

Vidare kommer naturligtvis den nämnda skillnaden i rotationshastighet mellan matningsdrevet 25 och drivdrevet 23 att tvinga spindeln att gå tillbaka, det vill säga förflyttas åt vänster i figuren.

TILLBAKADRAGNINGSFASEN (Fig. 5) Fig. 5 visar en del av det motordrivna verktyget under tillbakadragningsfasen. Fig. 5 är en mer detaljerad bild av kvarhàllningsmekanismen 39 än de övriga figurerna.

Under den första delen av tillbakadragningsfasen kommer den främre änden 53 av stoppringen 27 att interagera med hävarmen 38 i kvarhållningsmekanismen 39 på ett sådant sätt att spärrhaken 40 kommer att höjas och så att tanden 57 på 10 15 20 25 30 35 536 029 15 spärrhaken 40 inte längre kommer att peka nedåt in i interaktionsomrádet, där den går i ingrepp med skuldran 55 på cylindern 32 för att blockera det mellanliggande matningsdrevet 29 i den andra drivpositionen. Fjäderverkan hos tillbakadragningsfjädern kommer dock att vara tillräcklig för att hålla inne interaktionen mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28 vid denna punkt, eftersom spindeln har lösgjorts från det blockerade stället, varigenom tillbakadragningen av spindeln ll kan slutföras vid ett relativt lågt moment.

AVSLUTANDE AV TILLBAKADRAGNINGEN (Fig. 6) Tillbakadragningen av spindeln ll avslutas när den bakre delen av fattningen 12 på spindeln ll ansätts mot drivdrevet 23. Vid denna punkt och beroende på denna interaktion kommer arbetsmomentet T att öka på matningsdrevet 25. Ökningen av vridmomentet kommer att avkännas i kopplingen mellan det mellanliggande matningsdrevet 29 och det mellanliggande drivdrevet 28, så att interaktionen i denna koppling kommer att gà förlorad och det mellanliggande matningsdrevet 29 och cylindern 32 kommer att intermittent tryckas mot verkan av tillbakadragningsfjädern 33, det vill säga åt vänster i figuren. Vid denna punkt är spärrhaken 40 inte så belägen att dess tand 57 inte kommer att sträcka sig in i interaktionsområdet där den kan kollidera med skuldran 55 på cylindern 32.

Som har angivits ovan är fjäderverkan hos tillbakadragningsfjädern 33 måttlig och mindre än verkan av den momentbegränsande fjädern 41, vilket medför att tröskelmomentvärdet TR är lägre än tröskelmomentvärdet TA för framföringen. Därigenom kommer ingreppet mellan kopplingshylsan 42 och kopplingen 18 att åsidosätta ingreppet mellan det mellanliggande drivdrevet 28 och det mellanliggande matningsdrevet 29.

Detta är viktigt eftersom det är ingreppet mellan kopplingshylsan 42 och kopplingen 18 som indirekt kommer att 10 15 20 25 30 35 535 029 16 driva både drivdrevet 23 och matningsdrevet 25 vid omstarten av borrningsoperationen, efter avslutad tillbakadragning.

Därför är fjäderverkan hos den momentbegränsande fjädern 41 inställd på ett sådant sätt att det kommer att vara tillräckligt att lösgöra spindeln ll fràn dess initiala, tillbakadragna läge. Precis hur hårt spindeln ll är blockerad i sin initiala position styrs av fjäderverkan hos tillbakadragningsfjädern 33, eftersom det är denna fjäderverkan som övervinns och avslutar tillbakadragningen när arbetsmomentet T överskrider tröskelmomentvärdet TR för tillbakadragningen under tillbakadragningsfasen.

Rörelsen hos cylindern 32 när fjäderverkan hos tillbakadragningsfjädern 33 är övervunnen frilägger en ventil som är belägen i husväggen 43 kring den första drivaxeln 19.

Detta avkänns av en styrenhet hos det motordrivna verktyget och stänger huvudventilen 14 (visad endast i Fig. 1).

FÖRFARANDET ENLIGT UPPFINNINGEN (Fig. 7) Som framgår av Fig. 7 avser uppfinningen även förfaranden för utförande av en automatiserad borrningsoperation.

Företrädesvis implementeras förfarandena i en avancerad borrningsutrustning (ADE) innefattande en verktygshållande spindel.

Ett första steg i förfarandet är att aktivera den avancerade borrningsutrustningen och starta borrningsdriften.

Därigenom försätts spindeln i rotation med hjälp av ett drivdrev som är anslutet till motorn. Vidare matas spindeln tvångsmässigt, till exempel framförs den, med hjälp av matningsdrevet, som är anslutet till motorn via en första drivtransmission för att utföra borrning genom ett material.

Den tvångsmässiga mätningen, till exempel framföringen av spindeln, fortsätts till dess att en önskad borrningspunkt har nåtts, till exempel när spindeln är helt framförd. Vid denna punkt avbryts framföringen av spindeln. Till gensvar på den avbrutna mätningen ansluts matningsdrevet till motorn via 10 15 20 25 30 35 536 029 17 en andra, negativ drivtransmission för att dra tillbaka spindeln.

Tillbakadragningen av spindeln avbryts i sin tur med hjälp av en tillbakadragningsvridmomentbegränsande koppling till gensvar pà att ett driftvridmoment T som behövs för att dra tillbaka spindeln överskrider ett tröskelvärde TR för ett tillbakadragningsvridmoment.

En låsmekanism 39 är emellertid anordnad att låsa den tillbakadragningsvridmomentbegränsande kopplingen under en initial fas av tillbakadragningen, så att den tillbaka- dragningsvridmomentbegränsande kopplingen inte kommer att utlösas under den initiala fasen av tillbakadragningen.

När tillbakadragningen har initierats avaktiveras lâsmekanismen, så att den ti1lbakadragningsvridmoment- begränsande kopplingen aktiveras och så att borrnings- operationen avbryts till gensvar på att det arbetsvridmoment T som behövs för att dra tillbaka spindeln överskrider tröskelvärdet TR för tillbakadragningsvridmomentet.

I en särskild utföringsform av det uppfinningsenliga förfarandet avbryts matningen av spindeln via den tvångs- mässiga drivtransmissionen till gensvar på att det driftvridmoment T som behövs för att mata spindeln över- skrider ett framföringsvridmomenttröskelvärde TA som är högre än tröskelvärdet TW EN SÄRSKILD UTFÖRINGSFORM AV LÅSMEKANISMEN HOS DET UPPFIN- NINGSENLIGA MOTORDRIVNA VERKTYGET (Fig. 8-9) Làsmekanismen 39 är en central del av uppfinningen. Den allmänna funktionen hos det uppfinningsenliga motordrivna verktyget har beskrivits ovan, och i denna allmänna beskrivning har lâsmekanismens funktion beskrivits. Nedan kommer en särskild utföringsform av làsmekanismen 39 att beskrivas med hänvisning till Fig. 8 och 9.

Làsmekanismen 39 innefattar en spärrhake 40, som är ansluten till en hävarm 38. Hävarmen 38 och spärrhaken 40 är anordnade att rotera kring en axellinje X. Spärrhaken 40 har 10 536 029 18 en tand 57, som genom vridning av spärrhaken 40 kan placeras i ett interaktionsområde för att interagera med en skuldra 55 på cylindern 32 som rör sig i interaktionsområdet (se till exempel Fig. 4a och 4b). Hävarmen 38 och spärrhaken 40 är med hjälp av en spiralfjäder 56 gemensamt fjäderbelastade mot den i Fig. 3 visade öppna positionen, i vilken tanden 57 inte stör cylindern 32. Vidare kan spärrhaken 40 mot verkan av en fjäder 58 vridas mot hävarmen 38.

I det föregående har uppfinningen beskrivits med hän- visning till särskilda utföringsformer. Uppfinningen är dock inte begränsad till någon av dessa utföringsformer. I stället är uppfinningens omfattning bestämd av de följande patentkraven.

Claims (15)

10 15 20 25 30 536 029 19 Patentkrav:

1. Ett motordrivet verktyg (10) innefattande en motor (13) som driver en utgående axel (16), en spindel (ll) som är drivansluten till den utgående axeln (16) via ett drivdrev (23) som ger spindeln (11) en rotationsrörelse och via ett matningsdrev (25), som är påskruvat på spindeln (ll) så att den ömsesidiga rotationen mellan matningsdrevet (25) och spindeln (11) ger en axiell rörelse till spindeln (ll) mellan en helt framförd position och en helt tillbakadragen position, varvid en första drivtransmission är anordnad att driva matningsdrevet (25) för att framföra spindeln (11), och en andra drivtransmission är anordnad att driva matningsdrevet (25) för att dra tillbaka spindeln, kännetecknat av att spindeln (11) arbetar vid ett driftvridmoment (T), varvid den andra drivtransmissionen innefattar en koppling som begränsar ett tillbakadragnings- vridmoment, vilken är anpassad för att utlösas när driftvridmomentet (T) överskrider ett tillbakadragningströskelvridmoment (TR), varvid en låsmekanism (39) är anordnad att selektivt låsa nämnda till- bakadragningsvridmomentbegränsande koppling så att den inte kommer att utlösas.

2. Ett motordrivet verktyg (10) enligt patentkrav 1, i vilket làsmekanismen (39) är anordnad att låsa den till- bakadragningsvridmomentet begränsande kopplingen när spindeln (11) är i det fullt framförda läget.

3. Ett motordrivet verktyg (10) enligt patentkrav 2, i vilket den tillbakadragningsvridmomentet begränsande kopplingen innefattar ett jämnt tandat ingrepp (28, 29), som hålls samman av en fjäder (33), varvid fjäderns (33) fjäderverkan motsvarar tillbakadragningströskelvridmomentet (TR), så att det jämnt tandade ingreppet (28, 29) kommer att 10 15 20 25 30 538 025 20 utlösas när driftvridmomentet (T) överskrider ett tröskelvärde (TR) på tillbakadragningsvridmomentet (T).

4. Ett motordrivet verktyg (10) enligt patentkrav 3, i vilket en cylinder (32) är anordnad att styra drivtrans- missionen till matningsdrevet (25), vilken cylinder (32) är anordnad att förflyttas mellan en första drivposition, som motsvarar den första drivpositionen, och en andra drivposition, som motsvarar den andra drivtransmissionen, och i vilken fjädern (33) verkar på cylindern (32) i riktning mot den andra drivpositionen, i vilken det jämnt tandade ingreppet (28, 29) uppnås.

5. Ett motordrivet verktyg (10) enligt patentkrav 4, i vilket låsmekanismen (39) innefattar en spärrhake (40), som är vridbar kring en axellinje mellan en blockeringsposition i vilken en tand (57) på spärrhaken (40) pekar in i ett interaktionsområde hos cylindern (32) för att interagera med en skuldra (55) på cylindern, och en icke blockerande position, i vilken tanden (57) inte när in i rörelseomrádet för cylindern (32), och i vilket interaktionen mellan tanden (57) och skuldran (55) på cylindern hindrar cylindern från att röra sig ut ur den andra drivpositionen.

6. Det motordrivna verktyget enligt patentkrav 5, i vilket låsmekanismen (39) innefattar en hävarm (38), som är ansluten till spärrhaken (40) för att vrida sig tillsammans med spärrhaken (40), och i vilket spindeln inne-fattar en stoppring (27), som är anordnad att verka på hävarmen (39) för att placera spärrhaken (40) i den blockerande positionen när spindeln (ll) når sin främre position.

7. Det motordrivna verktyget enligt patentkrav 6, i vilket interaktionen mellan hävarmen (38) och spärrhaken (40) innefattar en rörelsefrihet som tillåter spärrhaken (40) att vrida sig i förhållande till hävarmen, och i vilket en fjäder (58) är anordnad mellan spärrhaken (40) för att verka på spärrhaken (40) mot blockeringspositionen, varigenom 10 15 20 25 30 536 Ü29 21 spärrhaken (40) kan förflyttas i förhållande till hävarmen (38) ut ur den blockerande positionen mot verkan av fjädern (58).

8. Det motordrivna verktyget enligt patentkrav 7, i vilket ett stöd (59) är anordnat mot vilket spärrhaken (40) är stödd i den blockerande positionen, och i vilket interaktionen mellan stödet (59) och spärrhaken (40) hindrar spärrhaken (40) från att vridas längre i en riktning som i annat fall skulle tillåta cylindern (32) att röra sig förbi interaktionen mellan skuldran (55) och tanden (57) och ut ur den andra drivpositionen.

9. Det motordrivna verktyget enligt patentkrav 8, i vilket spärrhaken (40) har en yttre kamprofil (60), som är i ingrepp med stödet (59) och som begränsar spärrhakens (40) vridningsrörelse.

10. Ett motordrivet verktyg enligt patentkrav 4 till 9, i vilket cylindern (32) avgränsar en sluten kammare (35) som är avtätad med tätningar (49a, 49b) gentemot ett omgivande hus (43) och ett ringformígt huselement (61), vilken kammare är expanderbar mot verkan av den nämnda fjädern (33) för att skjuta cylindern (32) mot den första drivpositionen bort från det ringformiga huselementet (61) genom påläggning av ett pneumatiskt tryck inuti den nämnda kammaren.

11. ll. Ett motordrivet verktyg (10) enligt vilket som helst av de föregående patentkraven, i vilket den andra drivtransmissionen innefattar en andra vridmomentbegränsande koppling som är anpassad utlösas när driftvridmomentet (T) överskrider ett framföringströskelvridmomentvärde (TA), som är högre än tillbakadragningströskelvridmomentvärdet (Tfl.

12. l2. Det motordrivna verktyget enligt patentkrav ll i dess avhängighet av patentkrav 10, i vilket en ventil är anordnad att släppa ut det i kammaren (35) verkande trycket till gensvar på att driftvridmomentet (T) överskrider 10 15 20 25 30 536 029 22 framföringströskelvridmomentvärdet (TA) så att den andra vridmomentbegränsande kopplingen utlöses så att cylindern (32) kommer att förflyttas mot den andra drivpositionen genom verkan av en fjäder (33).

13. Det motordrivna verktyget enligt vilket som helst av patentkrav 6 till 12, i vilket spärrhaken (40) och hävarmen är fjäderbelastade mot den öppna positionen.

14. Förfarande för utförande av en automatisk borr- ningsoperation meden avancerad borrutrustning (ADE) inne- fattande en verktygshâllande spindel (ll), vilket förfarande innefattar följande steg: - rotering av spindeln med hjälp av ett drivdrev som är anslutet till en motor, - matning av spindeln med hjälp av ett matningsdrev som är anslutet till en motor via en tvångsmässig driv- transmission för att utföra borrning genom ett material, - avbrytande av den tvângsmässiga mätningen vid en förutbestämd borrningspunkt, - till gensvar på den avbrutna mätningen, anslutning av matningsdrevet till motorn via en negativ drivtransmission för att dra tillbaka spindeln, och - avbrytande av tillbakadragningen av spindeln med hjälp av en tillbakadragningsvridmomentbegränsande koppling till gensvar pà att ett driftvridmomenttröskelvärde (T) som behövs för att dra tillbaka spindeln överskrider ett tröskelvärde (TR) för ett tillbakadragningsvridmoment, kännetecknat av att en làsmekanism (39) är anordnad att låsa den tillbakadragningsvridmomentbegränsande kopplingen under en initial fas av tillbakadragningen så att den tillbakadragningsvridmomentbegränsande kopplingen inte kommer att utlöses under den initiala fasen av tillbakadragningen. 536 029 23

15. Förfarande enligt patentkrav 14, i vilket matningen av spindeln med hjälp av ett matningsdrev anslutet till en motor via den tvângsmässiga drivtransmissionen avbryts med hjälp av en framföringsvridmomentbegränsande koppling till gensvar på att ett driftvridmoment (T) som är behövligt för att mata spindeln överskrider ett tröskelvärde (TA) för ett framföringsvridmoment, vilket tröskelvärde är högre än tröskelvärdet (TR) för tillbakadragningsvridmomentet.