用于孔加工設備的減振器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于孔加工設備的鉆管的減振器。該減振器包括閉合環(huán)路雙向調整機構，該調整機構從所述減振器的單側進行操作。所述閉合環(huán)路機構確保夾緊套筒的位置與所述調整機構具有一對一的關系，這使得能夠執(zhí)行夾緊力受控制的調整。將所述調整機構定位在夾緊套筒一側處，這便于改進工具，例如，在要使用更大直徑的鉆管時更換夾緊套筒。
【專利說明】用于孔加工設備的減振器【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于孔加工設備諸如深孔鉆削中的旋轉鉆管或者鏜桿的減振器。
【背景技術】
[0002]已知的是，通過在與旋轉鉆管的摩擦接合中引入獨立的可旋轉的質量塊來減弱或者抑制在孔加工期間發(fā)生的鉆管振動。通常，可旋轉的質量塊是繞著鉆管安裝的環(huán)形構件。鉆管和環(huán)形構件之間的摩擦接合由錐形(即，截頭圓錐)夾緊套筒提供。協作配合的錐形筒夾能夠通過定位于夾緊套筒的每個端部處的調整構件沿著鉆管的軸線的移動而被拉進和拉出夾緊套筒。
[0003]常規(guī)減振器的調整部件能夠手動調整或者通過液壓致動器調整。
[0004]在已知的手動裝置中，調整構件被旋入減振器殼體(有時被稱為減振器托架)的螺紋孔中。因此，第一調整構件可以被旋擰到減振器殼體中，以迫使筒夾沿著錐形夾緊套筒下降，這從而在鉆管上施加徑向力。減振器可以包括布置用以當釋放時將筒夾向上推回到錐形套筒的一個或多個彈簧。一旦筒夾通過對在夾緊套筒的相對側的第二調整構件進行調整而就位時，這些彈簧可以進行填裝。因此，當將第一調整構件旋擰離開減振器殼體以釋放夾緊時，彈簧迫使筒夾沿著錐形套筒上升。
[0005]在實踐中，期望的夾緊力通過第一調整構件的精確調整而設定，第一調整構件通過關閉第二調整構件而固定。這種布置的不利之處在于，如果彈簧不能釋放筒夾，例如，如果它們在使用中卡住了，那么當減振器殼體移動的時候會發(fā)生損壞。
[0006]已知的液壓致動裝置以類似的方式工作，即，藉由第一調整構件通過液壓致動力進行的適當調整，筒夾能夠被迫使夾到夾緊套筒上，以及彈簧被設置用以釋放這一機構。液壓系統(tǒng)允許減振器被從機器外部致動，但是不會提供像手動裝置那么多的控制。此外，彈簧的存在引起與手動裝置相同的缺點。
[0007]US4, 305，264公開了一種減振裝置，在減振裝置中，夾緊套筒可沿著鉆管的軸線移動，以提供與飛輪的摩擦連接。夾緊套筒被夾在兩個帶螺紋的調整構件之間，該兩個調整構件可沿著鉆管同時地移動。

【發(fā)明內容】

[0008]最通常而言，本發(fā)明提供了一種雙向調整機構，其中驅動構件以自鎖方式與減振器的調整元件接合。自鎖接合可以使得能夠精確地將夾緊套筒定位在減振器中。調整機構的雙向特性可以允許其僅從減振器的單個側進行操作。自鎖接合可進一步形成閉合環(huán)路機構的一部分，該閉合環(huán)路機構確保夾緊套筒的位置與調整機構具有一對一的關系，即，驅動構件在調整元件上的位置，這使得夾緊力可以執(zhí)行精細調整。
[0009]根據本發(fā)明，提供有用于孔加工設備的鉆管的減振器，該減振器包括；減振器托架，該減振器托架繞著鉆管安裝；慣性質量塊，該慣性質量塊可旋轉地安裝在減振器托架中；夾緊套筒，該夾緊套筒安裝在減振器托架中，夾緊套筒具有用于接納鉆管的孔，并且可以相對于減振器托架軸向移動，以提供鉆管和慣性質量塊之間的摩擦接合；調整元件，該調整元件連接到夾緊套筒，以與夾緊套筒一起軸向移動并且相對于夾緊套筒自由旋轉；以及雙向驅動機構，該雙向驅動機構布置用以通過調整元件驅動夾緊套筒沿著其軸線前后移動，其中，雙向驅動機構包括與調整元件自鎖接合的驅動構件。
[0010]減振器托架中的慣性質量塊的軸向位置可以是固定的。如上所述，調整元件和驅動構件之間的自鎖接合可以形成閉合環(huán)路機構。如果慣性質量塊的軸向位置是固定的，那么閉合環(huán)路機構的作用是允許對夾緊套筒相對于慣性質量塊的軸向位置進行精確控制。由于夾緊套筒和慣性質量塊的相對軸向位置設定了在鉆管上施加壓縮力，所以壓縮力能夠因而以自動方式精確地進行控制。
[0011]夾緊套筒可以是錐形的，使得夾緊套筒相對于慣性質量塊的軸向移動引起夾緊套筒的徑向壓縮或者擴張，以壓靠于(夾緊到)鉆管或者釋放鉆管。夾緊套筒可以包括一個或多個軸向狹縫，以有助于這一徑向壓縮和擴張。
[0012]調整元件可以僅在其一個軸向端處連接到夾緊套筒。因此，調整元件可以操作用以沿著其軸線對夾緊套筒進行推和拉。這一布置可以減少夾緊套筒卡在接合位置上的機會。將調整元件定位在夾緊套筒的一側處便于改進工具，例如，在要使用更大直徑的鉆管時更換夾緊套筒。
[0013]調整元件可以通過一個或多個軸承，例如軸向軸承，連接到夾緊套筒，從而允許夾緊套筒與慣性質量塊(和鉆管)一起相對于調整元件進行旋轉。該夾緊套筒可以包括在與調整元件相對置的軸向端部處的支撐環(huán)。支撐環(huán)和夾緊套筒可以通過多個延伸穿過夾緊套筒的本體的螺栓而被栓接到含有所述一個或多個軸承的軸承殼體。
[0014]調整元件和夾緊套筒之間的連接可以包括環(huán)形軸承殼體，該環(huán)形軸承殼體具有用于接納第一軸向軸承的第一軸承座，和用于接納第二軸向軸承的第二軸承座，其中，第二軸承座在與第一軸承座相反的方向上面向，并且調整元件包括布置在第一軸承座和第二軸承座之間的徑向凸緣。
[0015]在一個實施例中，調整元件可以包括在軸向上延伸的螺紋套筒。螺紋套筒可以與安裝在減振器托架上的驅動傳遞環(huán)螺紋接合，因此調整元件在任一方向上的旋轉被轉換為螺紋套筒進入或者離開減振器托架的同時的軸向移動。
[0016]雙向驅動機構可以包括布置用以使調整元件旋轉的蝸桿驅動器。蝸桿驅動器可以包括安裝為與螺紋套筒一起旋轉的渦輪，以及由布置用以向其施加扭矩的適當的旋轉驅動器來驅動的蝸桿。其它驅動機構也可以使用，例如，用以使與調整元件螺紋接合的驅動螺母旋轉的滑輪。
[0017]雙向驅動機構可以通過計算機數字控制(CNC)操作系統(tǒng)來控制，例如，通過操作孔加工設備的相同的CNC機進行。雙向驅動結構也可以手動操作，例如，作為備用或者安全措施。
[0018]CNC操作系統(tǒng)可以編程以設定減振器中期望的夾緊力，例如，通過對與旋轉驅動器關聯的可測量參數進行校準。例如，由旋轉驅動器施加的扭矩可以由適合的傳感器來檢測。雙向裝置的閉合環(huán)路特性允許被傳遞的扭矩使用夾緊套筒和鉆管之間的壓縮力來進行校準。
[0019]壓縮力的自動控制的一個優(yōu)點是，其允許對夾緊套筒進行遠程調整。當期望允許鉆管和夾緊套筒之間的一些滑動時，例如，當減振器到達其在孔加工設備上的軌跡的終點時，這可以是有用的。調整可以在不工作時(on the fly)進行，例如通過CNC操作系統(tǒng)界面。可替代地或者額外地，壓縮輪廓可以被預先編程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]參考附圖在下文詳細地討論本發(fā)明的實施例，其中:
[0021]圖1是本發(fā)明實施例的減振器的分解透視圖；
[0022]圖2A是圖1的減振器在裝配狀態(tài)下的側視圖；
[0023]圖2B是圖1的減振器在裝配狀態(tài)下的后視圖；
[0024]圖3是沿著圖2B中的線F-F線的截面視圖；以及
[0025]圖4是可以使用本發(fā)明的減振器的孔加工設備的示意視圖。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出了本發(fā)明實施例的減振器的部件。減振器包括用以安裝在孔加工設備上的環(huán)形減振器托架10。該減振器托架10可以安裝在固定架中(未示出)，例如使用定位連接器54。如常規(guī)的那樣，固定架可滑動地安裝在孔加工設備的機床上。減振器托架10和減振器所有其它環(huán)形部件包括用于接納孔加工設備鉆管(未示出)的中央孔洞或孔60 (參見圖2B)。此處參考軸向方向為沿著延伸穿過中央孔洞的軸線的方向，即與鉆管同一直線。
[0027]減振器托架10接納通過將額外旋轉質量塊連接到其上以減弱鉆管振動的部件。減振器托架10因此包含慣性質量塊12，慣性質量塊12可旋轉地安裝在位于托架的每一軸向端部處的徑向軸承13、14上(參見圖3)。慣性質量塊12的位置通過環(huán)形軸向端板15a、15b在軸向上固定，即其不能在軸向上移動，這些端板15a、15b安裝在穿過減振器托架10的孔的每一端上。
[0028]如圖3最清晰地示出的那樣，慣性質量塊12具有延伸穿過其中的孔。孔的表面被分割為兩部分:在一個軸向端部處的變細的錐形的表面；以及在另一軸向端部處的變寬的部分。慣性質量塊12的孔內包含夾緊套筒24、調整元件22以及包含兩個軸向軸承20a、20b的軸承殼體。軸承殼體被接納在孔的變寬部分中。夾緊套筒24被接納在孔的變細的錐形部分中。調整元件22通過軸向軸承20a、20b連接到夾緊套筒24，并且穿過軸承殼體在軸向上延伸，以從減振器托架10的一端突出。
[0029]軸承殼體包括第一殼體部分18，第一殼體部分18通過螺栓28栓接到夾緊套筒24，螺栓28軸向延伸穿過夾緊套筒24。螺栓28作用于支撐環(huán)26上，支撐環(huán)26繞著夾緊套筒24的周圍分布附接力。第一殼體部分18具有用于接納第一軸向軸承20a的第一軸承座。第一軸向軸承20a布置在位于減振器托架中的調整元件22的軸向端部上的凸緣和第一軸承座之間，因此調整元件22在第一方向上(此處是進入到減振器托架中，即圖3中從右到左)的軸向移動通過凸緣在第一軸向軸承20a上推動而轉換為夾緊套筒24的在相同方向上的軸向移動。
[0030]軸承殼體包括第二殼體部分16，第二殼體部分16與第一殼體部分18螺紋接合固定。第二殼體部分16具有用于接納第二軸向軸承20b的第二軸承座。第二軸承座在與第一軸承座相反的方向上面向。第二軸向軸承20b布置在調整元件22的凸緣和第二軸承座之間，處在與第一軸承座相對置的凸緣的一側上。這一布置意味著，調整元件22在第二方向上(此處是移出減振器托架外，即圖3中從左到右)的軸向移動通過凸緣在第二軸向軸承20b上推動而轉換為夾緊套筒24在相同方向上的軸向移動。第一軸向軸承20a因此作用為向夾緊套筒24傳遞“推”力，而第二軸向軸承作用為向夾緊套筒傳遞“拉”力。
[0031]夾緊套筒24自身可以是常規(guī)的裂膜纖維錐型(split fibre cone type)。它具有截頭圓錐形狀，并且布置用以與慣性質量塊12的變細的錐形內表面協作配合。夾緊套筒24的軸向移動可以因此拉著錐形表面到一起或者分開。隨著這些表面被拉到一起，夾緊套筒壓靠鉆管。慣性質量塊12因此與穿過夾緊套筒24的鉆管產生摩擦接合。
[0032]調整元件22的延伸穿過軸承殼體并從減振器托架10突出的那一部分包括具有外螺紋的管。這些螺紋與引導環(huán)30的內螺紋接合，引導環(huán)30固定，即栓接在處于減振器托架10的端部處的軸向端板15b上，調整元件22在該端部突出。引導環(huán)30和調整元件22之間的螺紋接合意味著，調整元件22相對于減振器托架10的任何旋轉引起調整元件22相對于減振器托架10 (因而相對于慣性質量塊12)的同時的軸向移位。螺紋接合是雙向的，即，在一個方向上的旋轉引起進入到減振器托架10中的軸向移動，而在相反的方向上的旋轉引起離開減振器托架10的軸向移動。
[0033]調整元件22被接納在驅動傳遞環(huán)32中，在該實施例中，驅動傳遞環(huán)32被附接到(例如使用徑向螺釘或者螺栓)調整元件22的從減振器托架突出的端部。驅動傳遞環(huán)32與環(huán)形渦輪34通過鍵連接，使得渦輪34的旋轉被轉換為調整元件22的旋轉。渦輪34被包在渦輪蓋46a、46b中，渦輪蓋46a、46b則安裝在減振器托架10的軸向端板15b上。
[0034]渦輪34與布置在其一側(即，在使用時鉆管的一側)的蝸桿36接合。蝸桿36通過旋轉軸承52而可旋轉地安裝在支座50上。支座50安裝在軸向端板15b上。蝸桿36由旋轉驅動器38通過傳動箱40驅動。旋轉驅動器38和傳動箱被支撐在附接到軸向端板15b的支架44上。支架44包括用于接納蝸桿36的孔。通過襯套42，有助于蝸桿在孔中的旋轉。蝸桿36可以由蓋子48保護。
[0035]盡管本發(fā)明的實施例想到使用旋轉驅動器來提供用以使蝸桿36旋轉的動力，但是傳動箱40可以布置用以允許進行手動操作，例如通過使用適合的曲柄工具。
[0036]圖2A和2B分別示出了裝配狀態(tài)下的減振器的側視圖和后視圖。特別地，能夠從圖2A看出，在減振器托架10的僅僅一側上具有用于驅動減振器的傳動機構，這改善了進到托架內部的途徑，例如，在圖2A中從左手側。
[0037]圖3示出了減振器的截面視圖。使用時，旋轉驅動器38能夠被操作以使蝸桿36轉動，從而引起調整元件22相對于減振器托架10的旋轉。調整元件22和驅動傳遞環(huán)32之間的螺紋接合將該旋轉轉換為進入或者離開減振器托架10的軸向移動。調整元件22的軸向移動通過軸向軸承20a、20b傳遞到夾緊套筒24。夾緊套筒24相對于慣性質量塊12的變細的錐形表面的軸向移動使夾緊套筒24與鉆管進行摩擦接合或者斷開摩擦接合。
[0038]在該實施例中，提供本發(fā)明的閉合環(huán)路雙向驅動機構的特征是蝸桿驅動器(蝸桿36和蝸輪34)和調整元件22與驅動傳遞環(huán)32之間的螺紋接合的組合。這些特征允許夾緊套筒的軸向位置可知并可以精確設定。夾緊套筒相對于慣性質量塊的軸向位置與施加到鉆管的壓縮力相關。將夾緊套筒驅動到特定軸向位置所需的扭矩可以因此根據在此位置獲得的壓縮力進行校準。這一布置能夠用來使設備能自動設定，例如，通過使用適當編程的CNC操作系統(tǒng)。
[0039]如上所述，閉合環(huán)路雙向驅動機構可以以其它方式實施，例如，通過借助滑輪裝置來驅動調整元件，或者允許精確控制調整元件相對于減振器托架10的軸向移位的其它裝置來實施。閉合環(huán)路機構確保夾緊套筒的位置與調整機構具有一對一的關系。調整機構的位置能夠由數個參數中的任一個來表示，例如，調整元件在引導環(huán)中的位置，或者渦輪的角度位置或者蝸桿相對于某個預定開始位置的旋轉的圈數。重要的是，不同于常規(guī)的減振器裝置，不具有允許夾緊套筒在調整機構保持不變的同時進行移動的其它可調整的零件。
[0040]圖4示出了可以使用本發(fā)明的減振器的孔加工設備100。孔加工設備100包括鉆管104，鉆管104由適合的連接器108驅動而旋轉，并且由適合的襯套組件102支撐。一個或多個減振器106通常地安裝在襯套組件102和連接器108之間。隨著鉆孔進行，鉆管可以軸向移動到工件中。這一移動引起連接器108沿著設備100移動。減振器106也可以與鉆管104 —起移動。然而，如果減振器106到達襯套組件102，那么不再能夠與鉆管一起移動。此時，期望的是，允許鉆管和減振器之間的滑動。本發(fā)明提供用于自動(遠程)改變施加到減振器上的壓縮力的機構，這意味著能夠以受控但快速的方式允許滑動。
[0041]從加工過程中穿過鉆管104向后排出的材料，在被在傳送帶114上傳輸到切屑離心機116之前，可以穿過各種過濾器110和冷卻器112。
【權利要求】
1.一種用于孔加工設備的鉆管的減振器，所述減振器包括: 減振器托架(10)，所述減振器托架(10)繞著所述鉆管安裝； 慣性質量塊(12)，所述慣性質量塊(12)可旋轉地安裝在所述減振器托架(10)中； 夾緊套筒(34)，所述夾緊套筒(34)安裝在所述減振器托架(10)中，所述夾緊套筒具有用于接納所述鉆管的孔，并且能夠相對于所述減振器托架(10)軸向移動，以提供所述鉆管和所述慣性質量塊(12)之間的摩擦接合；以及 調整元件(22)，所述調整元件(22)連接到所述夾緊套筒(24)，以與所述夾緊套筒一起軸向移動并且相對于所述夾緊套筒自由旋轉， 其特征在于: 包括雙向驅動機構(34、36)，所述雙向驅動機構(34、36)布置用以通過所述調整元件(22)驅動所述夾緊套筒(24)沿著其軸線前后移動， 其中，所述雙向驅動機構包括與所述調整元件(22)自鎖接合的驅動構件(36)。
2.根據權利要求1所述的減振器，其中，所述減振器托架(10)中的所述慣性質量塊(12)的軸向位置是固定的，并且所述調整元件(22)和所述驅動構件(36)之間的自鎖接合形成閉合環(huán)路機構。
3.根據權利要求1或2所述的減振器，其中，所述夾緊套筒(24)是錐形的，使得所述夾緊套筒(24)相對于所述慣性質量塊(12)的軸向移動引起所述夾緊套筒(24)的徑向壓縮或者擴張。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的減振器，其中，所述調整元件(22)在其僅一個軸向端部處連接到所述夾緊套筒(24)。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的減振器，其中，所述調整元件(22)通過一個或多個軸承(20a、20b)連接到夾所述緊套筒，以允許所述夾緊套筒(24)相對于所述調整元件(22)與所述慣性質量塊(12) —起旋轉。
6.根據權利要求5所述的減振器，包括環(huán)形軸承殼體，所述環(huán)形軸承殼體具有用于接納第一軸向軸承(20a)的第一軸承座(18)，以及用于接納第二軸向軸承(20b)的第二軸承座(16)，其中所述第二軸承座(16)在與所述第一軸承座(18)相反的方向上面向，并且所述調整元件(22)包括布置在所述第一軸承座和所述第二軸承座之間的徑向凸緣。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的減振器，其中，所述調整元件(22)包括在軸向上延伸的螺紋套筒，所述螺紋套筒與安裝在所述減振器托架(10)上的驅動傳遞環(huán)(30)螺紋接合，由此所述調整元件(22)在任一方向上的旋轉被轉換為所述螺紋套筒進入或者離開所述減振器托架的同時的軸向移動。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的減振器，其中，所述雙向驅動機構(34、36)包括布置用以使所述調整元件(22)旋轉的蝸桿驅動器。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的減振器，其中，所述雙向驅動機構能夠通過計算機數字控制(CNC)操作系統(tǒng)來控制。
10.根據權利要求9所述的減振器，其中，所述CNC操作系統(tǒng)能夠編程以在所述減振器中設定期望的夾緊力。
【文檔編號】B23B47/00GK103867624SQ201310757091
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權日:2012年12月14日
【發(fā)明者】詹姆斯·拉韋斯, 西蒙·拉韋斯, 托尼·艾文斯 申請人:山特維克知識產權股份有限公司