具有改進的由前進轉換至縮回的強制進給工具的製作方法

2023-06-21 12:25:56

背景技術：

強制進給工具，例如但不僅限於進給鑽頭，通常已知的用於執行例如由鋼、鋁、鈦和複合材料製成的工件上的操作。強制進給工具包括將鑽頭(bit)進給到工件中的工具進給機構。除其他應用外，常見的強制進給工具的應用包括，航空器各個部件中的鑽孔。

強制進給工具通常包括配置來驅動主軸的馬達。所述主軸可以旋轉，並且每轉能夠前進預先設定的數值。所述主軸設計為以朝向工件的前進方向和以遠離工件的縮回方向移動。

工具被設計為啟動主軸由以前進方向移動轉換至以縮回方向移動。典型的用於啟動主軸由前進轉換至縮回的的方法是機械的凸輪杆或通過氣動限制信號驅動的氣動活塞。這些機構的操作可靠性對於工具的操作來說是至關重要的。此時的機械故障會導致有缺陷的工具卡住處於前進位置中的主軸。這樣會導致工件和/或工具的損壞。

技術實現要素：

本申請涉及配置用於啟動主軸由前進方向轉換至縮回方向的的強制進給工具和方法。

本申請的一個方面涉及包括工具和方法，其具有在主軸方向上啟動轉換的提升閥和磁體裝置的工具。

一個實施例針對於一種設備，該設備同時包括有提升閥和磁體裝置。此進給工具包括細長的主軸，該主軸適於承載刀具、旋轉並沿進給線路軸向移動。主軸配置為以沿進給線路以第一方向軸向移動的第一模式操作和以沿進給線路以相反的第二方向軸向移動的第二模式操作。第一和第二齒輪可操作地連接到主軸上。包括細長杆的差動驅動件與主軸橫向隔開。差動驅動件還包括位於杆上的活塞，以及位於杆上的第三齒輪和第四齒輪。傳動系與第三齒輪嚙合以驅動差動驅動件。第三齒輪與第一齒輪嚙合以使主軸旋轉，並且第四齒輪與第二齒輪嚙合以使主軸軸向移動。腔室定位於差動驅動件，並且該腔室包括側壁、封閉端和相對的開口端。該腔室與延伸至開口端的杆一起定位並且活塞位於腔室內。入口延伸通過腔室的封閉端。所述設備還包括位於所述活塞和所述封閉端中的一個上的磁體，以及位於所述活塞和所述封閉端中的另一個上的板。磁體和板被磁力吸引在一起，使活塞向腔室的封閉端磁力偏動。包括頭部和閥杆的提升閥設置在入口以控制通過入口流動並進入腔室中的流體。差動驅動件可相對於腔室在第一位置和第二位置之間移動，以便在第一模式和第二模式之間選擇性地移動主軸。所述第一位置包括更靠近所述封閉端的活塞，所述活塞與所述頭部接觸以將所述頭部定位於穿過所述入口。所述第二位置包括定位於距離所述封閉端更遠距離的活塞，與提升閥的頭部遠離入口以允許流體進入腔室中。

活塞可以定位在杆的一端，並且腔室可以定位於杆的端部。

磁體可以安裝在腔室的封閉端上，並且所述磁體包括與入口對準的開口。

磁體和板中的一個能夠形成腔室的封閉端。

當差動驅動件在第一位置時，密封件可以沿入口延伸,提升閥的頭部被定位為抵靠密封件。

第一離合器可以安裝在差動驅動件上並且第二離合器定位於差動驅動件上。第一離合器和第二離合器包括嚙合在一起的配套錐形表面以防止在差動驅動件位於第二位置時第四齒輪旋轉。

當差動驅動件位於第二位置時，所述活塞可以相對於腔室移動並且該活塞遠離提升閥的頭部。

磁體可以安裝在活塞上，並且板可以位於腔室的封閉端上。

一個或多個坡道可以從第三齒輪和第四個齒輪中的每一個軸向向外延伸，每個坡道包括接觸在一起的凸輪面以按第一模式驅動主軸。

杆可以通過第三齒輪中的開口延伸，並且杆和開口的尺寸可以允許杆獨立於第三齒輪移動。

所述軸可以固定連接到第四齒輪。

提升環可以從第二齒輪軸向延伸至接觸抵靠第四齒輪。

另一個實施例涉及一種工具，該工具同時包括提升閥和磁體裝置。該實施例是在強制進給工具中沿進給線路用於啟動第一方向和第二方向之間的主軸切換的方法。所述強制進給工具包括：電源；齒輪；具有杆、第三齒輪和第四齒輪以及活塞的差動部件；主軸部件，具有分別連接到主軸的第一齒輪和第二齒輪；以及位於差動部件末端的腔室。所述方法包括旋轉第三齒輪，從而旋轉由第三齒輪驅動的第一齒輪，同時由第三齒輪驅動第二齒輪旋轉通過第四齒輪，並沿進給線路驅動第一方向上的主軸。所述方法還包括磁吸引活塞朝向腔室的封閉端並使活塞抵靠提升閥，並且關閉提升閥，防止流體通過入口進入腔室中。所述方法包括向差動部件施加力，並將杆、第四齒輪和活塞移動遠離腔室的封閉端。所述方法還包括當所述活塞移動遠離封閉端時打開提升閥引起流體通過入口進入腔室中。所述方法包括通過入口進入腔室的流體將活塞、杆和第四齒輪移動遠離腔室的封閉端。所述方法包括通過移動將第四齒輪從第三齒輪脫離並且驅動沿著進給線路在第二方向上的主軸。

旋轉第三齒輪包括通過電源和傳動裝置旋轉第三齒輪。

磁性吸引活塞朝向腔室的封閉端，包括吸引活塞上的磁體朝向腔室中的板。

磁性吸引活塞朝向腔室的封閉端可以包括吸引活塞上的板朝向腔室中的磁體。

磁性吸引活塞朝向腔室的封閉端可以包括將活塞和腔室中的一個上的磁體與活塞和腔室中的另一個上的板接觸。

所述方法包括在流體通過入口進入腔室中之後，提升閥的頭部與活塞接觸。

所述方法包括當第四齒輪從第三齒輪脫離時，使活塞遠離提升閥的頭部。

所述方法包括增加腔室內的流體壓力並使活塞遠離封閉端。

向差動部件施加力可以包括將升降環與第四齒輪抵靠。

向差動部件施加力可以包括使第三齒輪上的凸輪元件沿著第四齒輪上的凸輪元件滑動並且使齒輪沿著杆分開。

所述方法包括使杆滑動通過第三齒輪的開口，並且使杆相對於第三齒輪移動，同時活塞、杆以及第四齒輪移動遠離所述腔室的封閉端。

所述方法還包括將流動空氣通過入口進入腔室中，並在該腔室中產生壓力，該壓力克服磁體和板之間的磁力。

另一個實施例涉及一種工具，該工具同時包括提升閥和磁體裝置。所述工具被配置為以第一模式和第二模式操作。進給工具包括細長的主軸，所述主軸適合於承載刀具、旋轉和沿進給線路軸向移動，該主軸配置為以沿進給線路以第一方向軸向移動的第一模式操作和以沿進給線路以相反的第二方向軸向移動的第二模式操作。第一齒輪和第二齒輪均可操作地連接到主軸上。差動驅動件包括與主軸橫向隔開的細長杆、定位在軸上的活塞以及位於杆上的第三和第四齒輪。傳動系與第三齒輪嚙合以驅動差動驅動件。第三齒輪與第一齒輪嚙合使主軸旋轉，而第四齒輪與第二齒輪嚙合使主軸軸向移動。腔室位於差動驅動件上,包括側壁、封閉端以及相對的打開端。腔室與延伸到開口端內的杆一起定位，並且活塞定位在腔室內。入口通過腔室的封閉端延伸。磁體位於活塞和封閉端其中之一上，並且板位於活塞和封閉端中的另一個上。磁體和板被磁力吸引在一起使活塞向腔室的封閉端磁力偏動。包括頭部和閥杆的提升閥設置在入口用於控制流體通過入口流動並進入腔室中。差動驅動件可相對於腔室在第一位置和第二位置之間移動以選擇性地將主軸移動到第一模式和第二模式。所述第一位置包括更靠近所述封閉端的活塞，所述活塞與所述頭部接觸以將所述頭部定位在橫穿所述入口，並且防止流體進入腔室中以及第三齒輪和第四齒輪嚙合在一起以在第一方向上驅動主軸。所述第二位置包括所述活塞位於距離封閉端更大距離的位置，以及提升閥的頭部與所述入口分離隔開，以允許流體進入腔室中並且第三齒輪和第四齒輪嚙合在一起以在第二方向上驅動主軸。所述主軸被配置成在第一模式和第二模式之間轉換以響應在第一位置和第二位置之間移動的差動驅動件。

本申請包括具有提升閥和磁體裝置的另一個實施例。本實施例涉及一種在強制進給工具中沿進給線路用於啟動主軸在第一方向和第二方向之間轉換的方法。所述工具包括電源、齒輪、具有杆的差動部件、第三齒輪和第四齒輪以及活塞，具有分別與主軸連接的第一齒輪和第二齒輪的主軸部件和位於差動部件末端的腔室。該方法包括沿進給線路在第一方向上驅動主軸，而磁吸引活塞朝向腔室的封閉端並且使活塞與提升閥接觸，關閉提升閥，以及防止流體通過入口進入腔室中。所述方法包括向第四齒輪施加力並且將杆、第四齒輪和活塞移動遠離腔室的封閉端，杆、第四齒輪和活塞連接在一起。所述方法包括在所述活塞移動遠離封閉端時打開提升閥，引起流體通過入口進入腔室中。所述方法包括通過入口進入腔室的流體將活塞、杆和第四齒輪移動遠離腔室的封閉端。所述方法還包括通過移動將第四齒輪從第三齒輪上脫離並且沿著進給線路在第二方向上驅動主軸。

其他實施例涉及一種進給工具，包括用於使主軸在前進和縮回之間轉換的磁體。僅帶有磁體的一個實施例涉及配置成以第一模式和第二模式操作的進給工具。所述進給工具包括細長的主軸，所述主軸適合於承載刀具、沿進給線路旋轉和軸向移動。主軸被配置為按第一模式操作以沿進給線路在第一方向軸向移動，和按第二模式操作以沿進給線路在相對的第二方向軸向移動。第一齒輪和第二齒輪分別可操作地連接到主軸上。差動驅動件包括與主軸橫向隔開的細長的杆、安裝在該杆上的活塞以及安裝在該杆上的第三齒輪和第四齒輪。傳動系與第三齒輪嚙合以驅動差動驅動件。第三齒輪與第一齒輪嚙合以旋轉主軸，而第四齒輪與第二齒輪嚙合以軸向移動主軸。位於差動驅動件上的腔室包括側壁、封閉端和相對的打開端。腔室與延伸到打開端內的杆一起定位並且活塞定位在腔室內。入口通過腔室的封閉端延伸。磁體位於活塞和封閉端其中之一上，並且板位於活塞和封閉端其中的另一個上。磁體和板被磁力吸引在一起使活塞向腔室的封閉端磁力偏動。差動驅動件可相對於腔室在第一位置和第二位置之間移動以選擇性地將主軸移動到第一模式和第二模式。所述第一位置包括靠近入口的活塞，並且防止流體進入腔室中。所述第二位置包括與所述入口分離隔開的活塞，以打開入口允許流體進入腔室中。所述主軸被配置成在第一模式和第二模式之間轉換對應於差動驅動件在第一位置和第二位置之間移動。

所述活塞位於杆的一端，並且所述腔室位於杆的一端。

所述磁體可以安裝在腔室的封閉端，並且該磁體可以包括與入口對準的開口。

磁體和板中的一個可以形成腔室的封閉端。

所述工具還可以包括圍繞入口延伸的密封件，當差動驅動件在第一位置時，活塞的底側抵靠密封件。

所述工具可以包括安裝在杆上的第一離合器和位於差動驅動件上的第二離合器，第一離合器和第二離合器包括嚙合在一起的配套的錐形表面，以防止在差動驅動件位於第二位置時第四齒輪旋轉。

當差動驅動件位於第二位置時，所述活塞可以相對於腔室移動並且該活塞遠離入口。

磁體可以安裝在活塞上，並且板可以位於腔室的封閉端上。

所述工具還可以包括從第三齒輪和第四齒輪中的每一個軸向向外延伸的一個或多個坡道，每個坡道包括接觸在一起的凸輪面以按第一模式驅動主軸。

杆可以通過第三齒輪中的開口延伸，並且杆和開口的尺寸允許杆獨立於第三齒輪移動。

所述杆可以固定地連接到第四齒輪。

所述工具還可以包括從第二齒輪軸向延伸至接觸抵靠第四齒輪的提升環。

另一個實施例僅僅包括磁體，涉及一種被配置為以第一模式和第二模式操作的強制進給工具。所述工具包括細長的主軸，所述主軸適合於承載刀具、旋轉和沿進給線路軸向移動。該主軸配置為以沿進給線路以第一方向軸向移動的第一模式操作和以沿進給線路以相反的第二方向軸向移動的第二模式操作。第一齒輪和第二齒輪可操作地連接到主軸上。差動驅動件包括與主軸橫向隔開的細長杆、安裝在杆上的活塞以及安裝在杆上的第三齒輪和第四齒輪。傳動系與第三齒輪嚙合以驅動差動驅動件。第三齒輪與第一齒輪嚙合使主軸旋轉，而第四齒輪與第二齒輪嚙合使主軸軸向移動。位於差動驅動件上的腔室包括側壁、封閉端以及相對的打開端。腔室與延伸到開口端中的杆一起定位並且活塞定位在腔室內。入口通過腔室的封閉端延伸。磁體位於活塞和封閉端其中之一上，並且板位於活塞和封閉端中的另一個上。磁體和板被磁力吸引在一起使活塞向腔室的封閉端磁力偏動。差動驅動件可相對於腔室在第一位置和第二位置之間移動以選擇性地將主軸移動到第一模式和第二模式。所述第一位置包括延伸穿過入口的活塞以關閉入口，第三齒輪和第四齒輪嚙合在一起以在第一方向上驅動主軸。所述第二位置包括與入口分離隔開的活塞以允許流體進入腔室中並且第三齒輪和第四齒輪嚙合在一起以在第二方向上驅動主軸。所述主軸被配置成在第一模式和第二模式之間轉換，對應於差動驅動件在第一位置和第二位置之間移動。

另一實施例是針對於使用僅包括磁體的工具的方法。所述方法包括在沿進給線路用於在第一方向和第二方向之間啟用主軸的轉換。所述強制進給工具包括：電源；齒輪；具有包括第三齒輪和第四齒輪的杆和在一端的活塞的差動驅動件；主軸部件，具有分別連接到主軸的第一齒輪和第二齒輪。腔室位於差動部件末端。所述方法包括旋轉第三齒輪，從而旋轉由第三齒輪驅動的第一齒輪，同時旋轉由第三齒輪驅動的第二齒輪通過第四齒輪，並沿進給線路在第一方向上驅動主軸。所述方法還包括磁吸引活塞朝向腔室的封閉端，並將活塞定位橫穿所述入口以防止流體通過入口進入腔室中。所述方法包括向差動部件施加力，並將杆、第四齒輪和活塞作為一個單元移動遠離腔室的封閉端。所述方法還包括當所述活塞遠離封閉端時通過入口移動流體進入腔室中。所述方法包括通過入口進入腔室的流體將活塞、杆和第四齒輪移動遠離腔室的封閉端。所述方法包括通過移動將第四齒輪從第三齒輪脫離並且沿著進給線路在第二方向上驅動主軸。

第三齒輪的旋轉包括通過電源和傳動裝置旋轉第三齒輪。

磁性吸引活塞朝向腔室的封閉端，包括吸引活塞上的磁體朝向腔室中的板。

磁性吸引活塞朝向腔室的封閉端可以包括吸引活塞上的板朝向腔室中的磁體。

磁性吸引活塞朝向腔室的封閉端，可以包括將活塞和腔室中的一個上的磁體與活塞和腔室中的另一個上的板接觸。

所述方法包括增加腔室內的流體壓力並使活塞遠離封閉端。

向差動部件施加力可以包括將從第二齒輪軸向向外延伸的升降環與第四齒輪接觸。

向差動部件施加力可以包括使第三齒輪上的凸輪元件沿著第四齒輪上的凸輪元件滑動並且使齒輪沿著杆彼此分開。

所述方法包括使杆滑動通過第三齒輪中的開口，並且使杆相對於第三齒輪移動，同時移動活塞、杆以及第四齒輪遠離所述腔室的封閉端。

另一實施例是針對僅包括磁體的工具。本實施例涉及一種在強制進給工具中沿進給線路啟動主軸在第一方向和第二方向之間轉換的方法。所述工具包括電源；齒輪；包括具有第三齒輪和第四齒輪的杆和在一端上的活塞的差動部件；具有分別與主軸連接的第一齒輪和第二齒輪的主軸部件和位於差動部件末端的腔室。該方法包括沿進給線路在第一方向上驅動主軸。該方法包括磁吸引活塞朝向腔室的封閉端，並且將活塞定位在入口上以防止流體通過入口進入腔室中。所述方法包括向差動部件施加力並且將杆、第四齒輪和活塞作為一個單元移動遠離所述腔室的封閉端。所述方法包括當所述活塞移動遠離封閉端時打開入口，引起流體通過入口進入腔室中。所述方法包括通過入口進入腔室的流體將活塞、杆和第四齒輪作為一個單元移動遠離腔室的封閉端。所述方法還包括通過移動將第四齒輪從第三齒輪上脫離並且沿著進給線路在第二方向上驅動主軸。

本發明的一方面在於強制進給工具及僅包括提升閥在前進和縮回位置之間轉換的使用方法。一個實施例涉及一種配置成以第一模式和第二模式操作的工具。所述工具包括細長的主軸，所述主軸適合於承載刀具、旋轉和沿進給線路軸向移動。主軸被配置為以沿進給線路以第一方向軸向移動的第一模式操作，並且以沿進給線路以相對的第二方向軸向移動的第二模式操作。第一齒輪和第二齒輪分別可操作地連接到主軸上。差動驅動件包括與主軸橫向隔開的細長的杆、安裝在該杆上的活塞，以及安裝在該杆上的第三齒輪和第四齒輪。傳動系與第三齒輪嚙合以驅動差動驅動件。第三齒輪與第一齒輪嚙合以旋轉主軸，而第四齒輪與第二齒輪嚙合以軸向移動主軸。位於差動驅動件上的腔室包括側壁、封閉端和相對的打開端。腔室與延伸到打開端內的杆一起定位並且活塞定位在腔室內。入口通過腔室的封閉端延伸。包括頭部和閥杆的提升閥設置在入口用於控制流體通過入口流動並進入腔室中。差動驅動件可相對於腔室在第一位置和第二位置之間移動以選擇性地將主軸從第一模式移動到第二模式。所述第一位置包括更靠近所述封閉端的活塞，所述活塞與所述頭部接觸以將所述頭部定位在橫穿所述入口。所述第二位置包括所述活塞位於距離封閉端更大距離的位置，以及提升閥的頭部與所述入口分離隔開，以允許流體進入腔室中。所述主軸被配置成在第一模式和第二模式之間轉換，對應於差動驅動件在第一位置和第二位置之間移動。

所述活塞位於軸的一端並且所述腔室位於軸的一端。

所述工具還可以包括當差動驅動件在第一位置密封件圍繞入口延伸，提升閥的頭部抵靠密封件。

所述工具還可以包括安裝在杆上的第一離合器和定位於差動驅動件上的第二離合器。第一離合器和第二離合器可包括嚙合在一起的配套的錐形表面，以防止在差動驅動件位於第二位置時第四齒輪旋轉。

當差動驅動件位於第二位置時，所述活塞可以相對於腔室移動並且該活塞遠離提升閥的頭部。

所述工具還可以包括從第三齒輪和第四齒輪中的每一個軸向向外延伸的一個或多個坡道，每個坡道包括接觸在一起的凸輪面以按第一模式驅動主軸。

杆可以通過第三齒輪中的開口延伸，並且杆和開口的尺寸可以允許杆獨立於第三齒輪移動。

所述杆可以固定連接到第四齒輪。

所述工具還可以包括從第二齒輪軸向延伸至接觸抵靠第四齒輪的提升環。

另一個實施例針對於僅包括提升閥的工具及方法。本實施例涉及一種在強制進給工具中沿進給線路啟動主軸在第一方向和第二方向之間轉換的方法。所述工具包括電源；齒輪；包括具有第三齒輪和第四齒輪的杆和在一端上的活塞的差動部件；具有分別與主軸連接的第一齒輪和第二齒輪的主軸部件和位於差動部件末端的腔室。所述方法包括旋轉第三齒輪，從而旋轉由第三齒輪驅動的第一齒輪，同時旋轉由第三齒輪驅動的第二齒輪通過第四齒輪，並沿進給線路驅動在第一方向上驅動主軸。所述方法包括將活塞定位在腔室的封閉端並且使活塞與提升閥接觸，關閉提升閥，以及防止流體通過入口進入腔室中。所述方法包括向差動部件施加力並且使杆、第四齒輪和活塞作為一個單元移動遠離所述腔室的封閉端。所述方法包括在所述活塞移動遠離封閉端時打開提升閥，引起流體通過入口進入腔室中。所述方法包括通過入口進入腔室的流體將活塞、杆和第四齒輪作為一個單元移動遠離腔室的封閉端。所述方法還包括通過移動將第四齒輪從第三齒輪上脫離並且沿著進給線路在第二方向上驅動主軸。

旋轉第三齒輪可以包括通過電源和傳動裝置旋轉第三齒輪。

所述方法還可以包括當流體通過入口進入腔室中之後，提升閥的頭部與活塞的連通。

所述方法還可以包括當第四齒輪從第三齒輪脫離時，將活塞遠離提升閥的頭部。

所述方法還包括增加腔室內的流體壓力並使活塞遠離封閉端。

向差動部件施加力可以包括將從第二齒輪徑向向外延伸的升降環與第四齒輪接觸。

向差動部件施加力可以包括使第三齒輪上的凸輪元件沿著第四齒輪上的凸輪元件滑動並且使齒輪沿著杆分開。

所述方法還可以包括使杆滑動通過第三齒輪中的開口，並且使杆相對於第三齒輪移動，同時使活塞、杆以及第四齒輪一起移動遠離所述腔室的封閉端。

另一個實施例僅僅包括提升閥，涉及被配置為以第一模式和第二模式操作的強制進給工具。所述工具包括細長的主軸，所述主軸適合於承載刀具、沿進給線路旋轉和軸向移動，該主軸配置為以沿進給線路以第一方向軸向移動的第一模式操作和以沿進給線路以相反的第二方向軸向移動的第二模式操作。第一齒輪和第二齒輪可操作地連接到主軸上。差動驅動件包括與主軸橫向隔開的細長軸，安裝在杆上的活塞，以及安裝在軸上的第三齒輪和第四齒輪。傳動系與第三齒輪嚙合以驅動差動驅動件。第三齒輪與第一齒輪嚙合使主軸旋轉，而第四齒輪與第二齒輪嚙合使主軸軸向移動。位於差動驅動件上的腔室包括側壁，封閉端，以及相對的打開端。腔室與延伸到開口端中的杆一起定位並且活塞定位在腔室內。入口通過腔室的封閉端延伸。包括頭部和閥杆的提升閥設置在入口以控制流體通過入口流動並進入腔室中。差動驅動件可相對於腔室在第一位置和第二位置之間移動以選擇性地將主軸移動到第一模式和第二模式。所述第一位置包括更靠近所述封閉端的活塞，所述活塞與所述頭部接觸以將所述頭部定位在橫穿所述入口，並且第三齒輪和第四齒輪嚙合在一起以在第一方向上驅動主軸。所述第二位置包括距離封閉端更大距離的活塞，以及提升閥的頭部與所述入口分離隔開，以允許流體進入腔室中並且第三齒輪和第四齒輪嚙合在一起以在第二方向上驅動主軸。所述主軸被配置成在第一模式和第二模式之間轉換對應於差動驅動件在第一位置和第二位置之間移動。

另一個實施例針對於包括提升閥的工具及方法，涉及一種在強制進給工具中沿進給線路啟動主軸在第一方向和第二方向之間轉換的方法。所述進給工具包括電源；齒輪；包括具有第三齒輪和第四齒輪的杆和在一端的活塞的差動部件；具有分別與主軸連接的第一齒輪和第二齒輪的主軸部件和位於差動部件末端的腔室。所述方法包括沿進給路線在第一方向上驅動主軸。所述方法包括在腔室的封閉端定位活塞，並使活塞與提升閥接觸並關閉提升閥，以及防止流體通過入口進入腔室中。所述方法還包括向第四齒輪施加力並且將杆、第四齒輪和活塞作為單元移動遠離所述腔室的封閉端。所述方法包括當所述活塞移動遠離封閉端時打開提升閥，引起流體通過入口進入腔室中。所述方法還包括通過入口進入腔室的流體將活塞、杆和第四齒輪一起移動遠離腔室的封閉端。所述方法還包括通過移動將第四齒輪從第三齒輪上脫離並且沿著進給線路在第二方向上驅動主軸。

各個實施例的各個方面可以根據需要單獨或結合使用。

附圖說明

本發明現在將更詳細地描述應用於優選的但並非唯一的實施例，通過附圖顯示其中：

圖1是直角工具的立體圖。

圖2是同軸工具的立體圖。

圖3a是以前進方向操作的工具組件的側向示意圖。

圖3b是以縮回方向操作的工具組件的側向示意圖。

圖4是齒輪頭的側截面圖。

圖5是前進進給操作中的齒輪頭的側截面圖。

圖6是縮回操作中的齒輪頭的側截面圖。

圖7是具有坡道的差動驅動齒輪的俯視圖，所述坡道構成閾值離合器部分。

圖7a是圖7的兩個坡道的側視圖。

圖8是在差動驅動齒輪和差動進給齒輪之間形成的閾值離合器的側向立體圖。

圖9是具有升降環和避免差動進給齒輪旋轉的夾持機構的主軸進給齒輪的側向示意圖。

圖10是用於避免差動進給齒輪旋轉的夾持機構的側向立體圖。

圖11a是在第一位置的活塞的側截面圖，所述活塞在腔室中與工具一起以前進進給的方式操作。

圖11b是在第二位置的活塞的側截面圖，所述活塞在腔室中與工具一起以縮回的方式操作。

圖12是帶有磁體和板組合的工具的示意性側視圖，所述活塞在腔室中處於第二位置，工具處於縮回操作。

圖13是具有提升閥的工具的示意性側視圖，所述活塞在腔室中處於第二位置，工具處於縮回操作。

具體實施方式

本發明涉及一種啟動強制進給工具從第一方向轉變至第二方向的設備和方法。在一個實施例中，這包括從前進方向轉變至縮回方向。該設備和方法包括一個或多個磁體裝置以及提升閥。

工具10通常包括馬達12和齒輪頭14，所述齒輪頭14包括主軸30。圖1圖示出一強制進給工具的示例，確切的說為一直角強制進給工具10。圖2示出一具有內聯結構的強制進給工具10。所述直角和內聯是指馬達12相對於主軸30軸線的位置。強制進給工具10通常包括主軸30，所述主軸除旋轉之外，每轉朝向待被鑽孔的工件前進預先設定的數值。主軸30被設計為以朝向工件的前進方向a和以遠離工件的縮回(也就是相反的)方向r移動。馬達12可以由壓縮空氣源(未圖示的)液壓/流體操作、或電源(未圖示的)驅動。

圖3a和圖3b提供了針對工具10的概觀，以前進方向(圖3a)和縮回方向(圖3b)移動主軸30。工具10通常包括主軸部件39和差動部件49。在齒輪頭14內部，部件39、49通常彼此平行對齊。所述主軸部件39包括一個或多個主軸30、主軸驅動齒輪31、主軸進給齒輪32和升降環50。差動部件49包括一個或多個差動驅動齒輪41、差動進給齒輪42，活塞100和進給杆40。

主軸30是一個細長的構件，其包括一個或多個與驅動齒輪31接合的槽和與進給齒輪32接合的螺紋。驅動齒輪31和進給齒輪32各自包括具有用於容納主軸30的中央開口的環形形狀。驅動齒輪31包括一個或多個柄腳，其嚙合在主軸30中的一個或多個槽內，並且進給齒輪32包括與沿主軸30的螺紋嚙合的螺紋。輪齒圍繞各齒輪31、32的外邊緣延伸，與差動部件49中相應的齒輪嚙合。

主軸30可以延伸穿過支撐件80，支撐件80可以包括圍繞齒輪頭14延伸的外殼。在主軸30旋轉和軸向移動期間，支撐件80保持靜止。限深構件81可以連接到主軸30上，用於控制主軸30在前進方向上軸向移動的範圍。所述限深器81連接到主軸30上並且和主軸30一起軸向移動。在一個或多個實施例中，所述限深器81是一個套環，其螺紋連接在主軸30上。所述限深器81從主軸30徑向向外延伸，並且其尺寸設置為抵靠支撐件80從而避免在前進方向上主軸30額外的軸向移動。為了避免損壞，支撐件80可以包括在無法再向前驅動主軸30的位置上的軸承。偏動裝置37位於主軸進給齒輪32和支撐件80之間。

在差動部件49中，驅動齒輪41和進給齒輪42各自圍繞進給杆40延伸，並且包括圍繞它們邊緣的與主軸部件39的相應的齒輪31、32嚙合的輪齒。活塞100位於在齒輪41、42下方的腔室120中。進給杆40連接到活塞100和差動齒輪42上作為一個驅動件軸向移動。差動驅動齒輪41圍繞進給杆40延伸，但不與進給杆40一起軸向移動。空氣從腔室120底部的一個或多個入口102穿過。

主軸部件39和差動部件49的齒輪31、32、41、42配置用於為主軸30提供旋轉和進給(前進和縮回)。差動驅動齒輪41通過馬達12驅動。差動驅動齒輪41與主軸驅動齒輪31嚙合，所述主軸驅動齒輪31有效連接至主軸30由此為主軸30提供旋轉。差動驅動齒輪41也可操作地連接至差動進給齒輪42並使其旋轉。差動進給齒輪42與主軸進給齒輪32嚙合，所述主軸進給齒輪32螺紋連接在主軸30上。進給齒輪32、42為主軸30提供前進和縮回方向上的移動，進給的速率和方向根據驅動齒輪41/驅動齒輪31和進給齒輪42/進給齒輪32之間的比率。在一個或多個實施例中，主軸30上的螺紋設置為左旋，使得通過主軸進給齒輪32比主軸驅動齒輪31更快地旋轉，實現前進方向的進給。在另一實施例中，主軸30設置為右旋，使得通過主軸進給齒輪32比驅動齒輪31更慢地旋轉實現前進方向的進給。

為了以縮回方向移動主軸30，差動進給齒輪42從差動驅動齒輪41上脫離並且保持靜止。這導致主軸進給齒輪32也靜止不動。主軸30縮回是因為事實上主軸仍然通過驅動齒輪31旋轉。

主軸部件39和差動驅動件49形成齒輪頭14，其配置為連接到馬達12上。圖4示出從馬達12上脫離的直角進給齒輪頭14的側向示意圖。工具10包括由馬達12(附圖4未示出)驅動的輸入杆20。針對直角的方案，一組錐齒輪22被用於為連接到驅動錐齒輪22的杆上的輸入齒輪78提供旋轉，以與差動驅動齒輪41嚙合，並且為差動驅動齒輪41提供驅動力。因此，輸入齒輪78設置用於提供使差動驅動齒輪41旋轉的力(並且因此可操作地連接差動進給齒輪42、主軸驅動齒輪31和主軸進給齒輪32)。類似結構應用於內聯工具，所述內聯工具具有由馬達12直接或通過減速齒輪箱(通常被稱為行星齒輪箱)驅動的輸入齒輪78。對於直角齒輪頭14和內聯齒輪頭14兩者來說，主軸部件39和差動部件49本質上是相同的。

在一個或多個實施例中，強制進給工具10採用壓縮空氣源作為馬達的推動力。此外，同一空氣源隨後用於控制全部工具操作中的某些其他的功能。在一個或多個包括電動馬達12實施例中，單獨的壓縮空氣源提供這些控制功能或採用類似的電驅動控制。在一個或多個實施例中，活塞100和腔室120由壓縮空氣源提供空氣。空氣源由在工具10內的空氣邏輯系統來控制。

圖5和6圖示出，通過差動驅動齒輪41和差動進給齒輪42分別旋轉主軸驅動齒輪31和主軸進給齒輪32來實現所述主軸30的旋轉和軸向移動。主軸進給齒輪32包括連接在主軸的外螺紋上的內螺紋。因此，當主軸進給齒輪32相對於主軸30旋轉時，主軸30將以前進方向通過主軸進給齒輪32進給。在一個或多個實施例中，主軸30的外螺紋是左旋螺紋。主軸30還包括沿其長度延伸的槽。主軸驅動齒輪31包括與主軸30上的驅動凹槽嚙合的內部陽齒槽。因此，當主軸驅動齒輪31被旋轉時，主軸30也旋轉。

圖5圖示了齒輪頭14操作使主軸30以由箭頭a表示的前進方向移動。如圖所示，差動進給齒輪42與差動驅動齒輪41嚙合，並且通過差動驅動齒輪41旋轉。差動進給齒輪42轉而旋轉主軸進給齒輪32，所述主軸進給齒輪32與主軸嚙合。主軸進給齒輪32圍繞主軸30的旋轉以前進方向a軸向驅動主軸30。主軸30的移動範圍可以通過在最大深度處抵靠支撐件80的限深器81來設置。

工具10配置用於在主軸30以前進方向a軸向移動了期望的數值後，將進給方向轉變為縮回主軸30。為了將齒輪頭14轉變至縮回，差動進給齒輪42從差動驅動齒輪41上脫離。脫離導致差動進給齒輪42保持靜止。因為主軸進給齒輪32是通過差動進給齒輪42驅動的，主軸進給齒輪32也變為靜止。隨著主軸30仍然被主軸驅動齒輪31驅動(通過差動驅動齒輪41)，由於沿嚙合在主軸進給齒輪32中的主軸30的長度的螺紋使主軸30縮回。

進給工具10可以包括一個或多個改善從進給轉換到縮回的操作可靠性的方面。所述工具10包括二級活塞100，以及一個或多個在差動進給齒輪42和差動驅動齒輪41之間形成的扭矩過載離合器70、軸向移動差動進給齒輪42的機械升降環50。在一個或多個實施例中，工具10包括這些方面中的每一個。另一些實施例包括僅具有這些方面其中之一的進給工具10。還有另外一些實施例可以包括具有這些方面中的兩個或多個的進給工具10。在一個特定的實施例中，工具10包括升降環50和二級活塞100。在另一個特定的實施例中，工具10包括扭矩過載離合器70和二級活塞100。圖5和6包括這樣的一個實施例，其包括離合器、升降環50和二級活塞100。

所述扭矩過載離合器70是一種用於實現工具10在前進和縮回操作之間轉換的方法。所述離合器70包括在差動驅動齒輪41和差動進給齒輪42的接觸面上的匹配坡道85。所述坡道85相互配合使得驅動齒輪41旋轉進給齒輪42。

圖7圖示出差動驅動齒輪41的俯視圖，其具有環形。中央開口86的尺寸設置為用於容納進給杆40。面朝進給齒輪42的軸面84包括坡道85，每個坡道85包括傾斜的凸輪面87，其在圖7a中最好地被示出。凸輪面87與面84以α角度對齊。角度α可以根據需要的嚙合範圍而改變。在如圖7所示的一個或多個實施例中，坡道85完全圍繞中央開口86延伸。其他的實施例可以包括不同數量和配置的坡道85。差動進給齒輪42包括與相應坡道85相互配合的類似配置。在相對的齒輪42、41上的坡道85可以包括相同或不同的α角。

圖8圖示出例如當工具10以前進方向操作時相互配合的差動驅動齒輪41和差動進給齒輪42。相對的坡道85的凸輪面87彼此接觸使得驅動齒輪41旋轉進給齒輪42。驅動齒輪41還包括沿邊緣的齒輪齒82，所述齒輪齒82與相應的主軸驅動齒輪31上的輪齒嚙合。類似的，進給齒輪42包括外圍的輪齒83，所述輪齒83與主軸進給齒輪32上的輪齒嚙合。在差動進給齒輪42無法被驅動的情況下，兩個齒輪41、42則會沿差動進給杆40的軸線分離。引起分離的過載轉矩數值是關於施加在差動部件49和腔室120上的磁體103和板104的力的函數。該力將齒輪41，42保持在一起。一旦該力被克服，齒輪將抵抗磁體103和板104之間的磁力彼此分離。在一個實施例中，當磁體103與板104接觸時，磁鐵103和板104之間的磁力約為25磅，當活塞104和板104隔開時，磁力約為5磅。

如圖5中所示，當工具10以前進方向操作時，通過離合器70使差動進給齒輪42與差動驅動齒輪41耦合，所述離合器70包括通過上述說明的磁力而保持接觸的接觸坡道85。主軸進給齒輪32相對於主軸驅動齒輪31以差動速度旋轉，因此導致主軸前進。在主軸30的前進方向的移動範圍內，通過抵靠在支撐件80上的限深元件81使主軸30的額外移動停止。在限深器81和支撐件80之間的接觸位置上，主軸進給齒輪32的驅動仍然由差動進給齒輪42(通過差動驅動齒輪41)來執行。隨著主軸30停止向前移動，螺紋連接在主軸30上的主軸進給齒輪32克服偏動元件37軸向向後移動。發明這種結構針對「推力過載」，並且其特別有利於應用在鑽孔的工具上，在主軸衝程的末端短暫的停止周期非常有利於精確的鑽孔深度和保持形成的埋頭孔的光潔。

在一個或多個實施例中，主軸部件39上的偏動元件37包括一個或多個貝式墊圈。在其他實施例中，所述這些墊圈可以是波形或常規的壓縮彈簧。元件37具有近似等於齒輪頭14的推力額定值的預加載。其取決于波形墊圈可能存在的弊端，即，由于波形墊圈內徑/外徑(id/od)的尺寸它們必須定位在主軸進給齒輪32的頂端。在一個或多個實施例，偏動元件37包括一個或多個波形彈簧，因為針對相同的給定的內徑它們具有較小的外徑，並且因此可以與主軸進給齒輪32平行放置。這使得齒輪頭保持較低的總高度，其優點在於工具10能夠獲得更多的密閉空間。

主軸進給齒輪32沿主軸30的反向移動導致齒輪32克服偏動元件37移動。其結果是通過差動進給齒輪42來旋轉主軸進給齒輪32需要額外的扭矩。這種額外的扭矩反過來需要通過差動驅動齒輪41來施加額外的扭矩。在差動驅動齒輪41和差動進給齒輪42之間所需的額外的扭矩導致凸輪面87滑動抵靠彼此和使得齒輪41、42軸向分離。

在一個或多個實施例中，包括夾持機構，當工具10以縮回方向操作時，所述夾持機構沿差動部件49以阻止差動進給齒輪42旋轉。在如圖9所示的一個實施例中，夾持機構包括錐形的離合器。差動進給齒輪42的頂部包括具有錐形寬度的凸錐體48。此外，凹錐體55靠近差動進給齒輪42設置並且圍繞進給杆40延伸。在一個或多個實施例中，凹錐體55在與差動進給齒輪42嚙合期間保持靜止。在錐體48、55之間的錐體角度設計為用於形成防止差動進給齒輪42旋轉的夾持力，但仍然允許差動進給齒輪42軸向運動(即，該角度不應該產生錐形鎖)。當工具10縮回時，差動進給齒輪42被迫向上通過離合器機構70的滑動凸輪面87。這種向上的移動迫使凸錐體48進入到凹錐體55中，從而防止旋轉。圖9包括具有差動進給齒輪42的實施例，所述差動進給齒輪42包括凸錐體48。其他的實施例可以顛倒凸錐體48和凹錐體55。

夾持機構也可以包括如在圖10中所示的爪形離合器。差動進給齒輪42包括一個或多個從頂面向上軸向延伸的銷56。接合元件57沿進給杆40設置在差動進給齒輪42的上方。接合元件57包括與一個或多個銷56對準的一個或多個孔58。當差動進給齒輪42通過凸輪面87的滑動而軸向移動時，銷56插入到孔58中，從而防止額外的旋轉。這種結構也可以顛倒過來，包括容納由接合元件57延伸的銷的孔的差動進給齒輪42。

在另一實施例中，夾持機構包括平板式離合器。

使用中，差動進給齒輪42與主軸進給齒輪32通過齒輪齒保持嚙合。由於需要增大扭矩，因此凸輪面87滑動經過彼此，差動進給齒輪42軸向移動遠離差動驅動齒輪41。在一個或多個實施例中，由於一個或多個主軸進給齒輪32沿主軸32軸向移動和差動進給齒輪42軸向移動遠離差動驅動齒輪41，差動進給齒輪42相對於主軸進給齒輪32軸向滑動。差動驅動齒輪41持續旋轉的結果是進一步地沿凸輪面87滑動，由此迫使齒輪41、42進一步地遠離直至齒輪41、42最終脫離。一旦脫離，差動進給齒輪42接觸夾持機構以避免進一步的旋轉。這樣反過來阻止主軸進給齒輪32旋轉。儘管齒輪32、42可以相對於彼此移動，但齒輪32、42通過它們的齒輪齒保持嚙合。

在另一個實施例中，或與離合器70相結合，主軸進給齒輪32包括升降環50。如圖9所示，環50在差動進給齒輪42的下方延伸，並且在前進進給操作中所述環50僅在差動進給齒輪42的底面的下方。在衝程的末端或推力過載的情況下，主軸進給齒輪32如上所述沿主軸30反向移動。因為主軸進給齒輪32沿主軸30軸向移動，升降環50作用在差動進給齒輪42上並且啟動其朝向用於縮回工具的第二位置移動(即，使其遠離差動驅動齒輪31)。升降環50可以軸向移動差動進給齒輪42一軸向距離，使其與差動驅動齒輪41脫離。在一個或多個實施例中，升降環50也可以使差動進給齒輪42移動一段距離，使其與夾持機構嚙合以防止旋轉。

在一個或多個實施例中，升降環50可以連接到主軸進給齒輪32上。升降環50和進給齒輪32可以作為一個整體部件形成，例如一體模塑成形、一體化結構。升降環50也可以通過一個或多個機械緊固件和/或粘合劑安連接到進給齒輪32的底面上。升降環50也可以是一個獨立的元件，通過偏動元件38使所述升降環50保持抵靠在進給齒輪32的底面上(見圖5、6)。在另一個實施例中，升降環50也可以通過一個或多個機械緊固件和/或安裝方法與具有連接於升降環50的進給齒輪32的主軸30連接。

扭矩離合器70和/或升降環50使差動進給齒輪42以限定的數值相對於差動驅動齒輪41以及相對於腔室120軸向移動。可以進一步地配置活塞100用於提供差動進給齒輪42的額外的軸向移動。活塞100、進給杆40和差動進給齒輪42連接在一起作為一個部件軸向移動。如圖11a和11b中所示，活塞100位於腔室120中。所述腔室相對於活塞100是固定的，並且所述腔室包括外側壁106和底壁107。腔室120的橫截面形狀與活塞100相配合，從而使活塞100延伸穿過腔室120且活塞100能夠在腔室120內軸向移動。在一個實施例中，每一個活塞100和腔室120包括圓形的橫截面形狀。密封件108可在活塞100的周圍延伸以接觸腔室120的外壁106。所述密封件108由柔性材料構成以防止或減少空氣移動通過活塞100。在一個實施例中，密封件108是沿著外圓周延伸的o形橡膠圈。所述活塞100還包括朝向腔室120的底壁107的磁體103。

腔室120包括延伸通過底壁107的入口102。入口102設置有用於將空氣移動到腔室120和將空氣從腔室120移出的導管。在一個實施例中，該腔室120包括單一的入口，其他實施例中具有兩個或多個入口。所述腔室120包括固定於底壁107並且磁吸到磁體103的板104。在一個實施例中，該板104由鋼構成，然而所述板104也可以由各種其他材料構成，該板磁吸到磁體103。圖11a和11b包括連接於活塞100的磁體103以及位於腔室120底壁107上的板104。這些元件也可以在形成活塞100部件的板104和安裝在底壁107上的磁體103之間切換。在各個實施例中，板104和/或磁體103可分別完全地穿過腔室120和/或活塞100，或者可以延伸穿過有限的截面。

提升閥110位於入口102以控制空氣流進入腔室120中。提升閥110包括具有擴大形狀的頭部111，該頭部在入口102上方延伸進而進入腔室120中。杆112從頭部111延伸出來並且位於入口102中的殼體103中。密封件114可以定位於入口102通過在關閉方向上的頭部111接觸以防止空氣流進入腔室120中。

提升閥110能夠在關閉方向和打開方向之間定位。在關閉方向上如圖11a所示，頭部111抵靠密封件114，以防止和/或減少空氣流從入口102進入腔室120中。在打開方向上如圖11b所示，閥杆112，頭部111，以及密封件114相對於殼體113向上移動，這樣頭部111位於腔室120內並且該頭部與殼體113和板104分離。這允許了空氣流從入口102經過頭部111並且進入腔室120中。

當如圖11a所示以前進方向操作工具10時，活塞100位於底壁107處並且在入口102上方延伸。磁體103和板104之間的磁力保持腔室120內的活塞100在其位置上。該磁體103可以與板104接觸，或者可以與該板隔開，但是當這二者足夠靠近時使得磁力保持在腔室120中的活塞100向下。在一個實施例中，當磁體103與板104接觸時殘餘力約為25磅。提升閥110通過接觸抵靠頭部111的頂部的磁體103被保持在關閉方向上。

一旦通過升降環50和/或閾值離合器70啟動差動進給齒輪42的移動，活塞100就在腔室120中軸向移動遠離底壁107，因為活塞100通過差動進給杆40與差動進給齒輪42耦合。當活塞120在腔室120中移動，所述提升閥110也移動至打開方向。此運動是由空氣作用在頭部111的底部以及活塞100遠離腔室120的底部的運動所產生的力引起的。因此，當活塞100在腔室120中移動，提升閥110也移動。流體壓力的值會有所不同，只要它足夠使提升閥110移動至打開位置。

從封閉位置移動至其打開位置的提升閥110包括頭部111、閥杆112和在入口102中的殼體113內移動的密封件114，使得頭部111位於遠離底壁107定位。因此，空氣能夠通過入口102移動進入腔室120中，以在活塞100上提供更大的力。此外，磁體103和板104之間的磁力以指數的方式減少，由於這些元件在腔室120中彼此遠離，因此只需要較少的力使活塞100在腔室120中向上移動。

活塞100在腔室120中的運動導致差動進給齒輪42與夾持機構(例如，錐形離合器，齒式離合器)嚙合。這種嚙合保持了差動進給齒輪42的固定。齒輪42與夾持機構的嚙合以使齒輪42停止旋轉的時間很大程度上取決於活塞100在腔室120中向上移動以嚙合兩個錐面所產生的力。磁體103和板104的作用以及更多的空氣通過入口102進入腔室120中的作用在於，提供了一個更靈敏的設計，能夠快速行動裝置10至其縮回操作。

活塞100也以類似的方式在相反的方向移動。當主軸回縮完成時，空氣不再通過入口102移動進入到腔室120中。在一些實施例中，腔室120中的空氣可以通過入口102或其他入口被吸入。當空氣不再對活塞100施加力時，磁體103和板104之間的磁力引起活塞100在腔室120中向下移動。因此，活塞100被重置以使主軸30向前運動。

如上所述，所述工具10可以包括提升閥110和磁體103/板104的組合。在另一個實施例中，如圖12所示，該工具10包括磁體103/板104的組合(即無提升閥)。在第一方向上，活塞100在腔室120中向下並且穿過入口102。活塞100能夠與底壁107和/或位於入口102的o型環114接觸。當關閉時，入口102中的空氣能夠接觸活塞100上有限的表面積(即活塞的一部分直接覆蓋入口102)。作用在活塞100上的空氣的作用力小於磁體103和板104之間形成的磁力，從而保持活塞100處於封閉方向上。

當活塞100通過升降環50和閾值離合器70其中之一或者同時通過這二者離開入口102時，開始向打開方向運動。此運動打開入口102，並允許空氣進入腔室120中。此外，活塞120更多的表面積可以通過入口102接觸進入到腔室120中的空氣。這種施加在活塞100上的額外的力與磁體103和板104之間以指數形式遞減的磁力相結合，提供了空氣將活塞100在腔室120中向上移動到其打開方向，以嚙合在齒輪42和圓錐體55之間形成的離合器。在腔室120的空氣壓力保持活塞100在腔室120中向上移動，以保持離合器的嚙合。當回縮完成時，腔室120中的空氣可以通過入口102被去除。由於磁體103和板104之間的磁力導致活塞100在腔室120中向下移動。如在其它實施例中，磁體103可連接到活塞100上和腔室120的底部的板104上，或者相反磁體103在腔室120底部和板104連接到活塞100上。

圖13說明了另一個實施例中，該工具10僅包括提升閥110(即，沒有磁鐵103/板104的組合)。所述提升閥110位於入口102中如前述實施例。當提升閥在其封閉位置，密封件114可以被定位為沿著入口102接觸抵靠提升閥110的頭部111。如上所述，活塞100可以在腔室120中移動。在向下的方向上，活塞100接觸抵靠頭部111以關閉所述提升閥110。在這個封閉的方向，頭部111可以接觸密封件114，以防止空氣通過入口102進入腔室120中。

當活塞100通過升降環50和閾值離合器70其中之一或者同時通過這二者離開入口102時，開始向打開方向運動。此運動導致了空氣作用在提升閥110的頭部111的底部以移動頭部111遠離入口102，從而允許空氣進入到腔室120中。進入腔室120的空氣進一步向活塞100施加力，使活塞在腔室120中向上移動至打開方向，以嚙合離合器。在腔室120中的空氣壓力保持活塞100在腔室120中向上移動，以保持離合器的嚙合。當回縮完成時，腔室120中的空氣可以通過入口102被去除，引起活塞100在腔室120中向下移動與頭部111接觸，並且將提升閥110移動返回至其封閉位置。此外，偏動機構可接合以進一步使活塞100在腔室120中向下移動。

在一個或多個實施例中，工具10包括升降環50、離合器70和二級活塞100。工具10也可以包括多種其他組合。在一個或多個實施例中，工具10包括升降環50和二級活塞100(沒有離合器70)。在一個或多個實施例中，工具10包括閾值離合器70和二級活塞100(沒有升降環50)。

差動驅動齒輪41可以與差動進給齒輪42以多種不同的結構嚙合。一個實施例包括上述的離合器機構70。其他實施例包括但不僅限於銷和孔驅動器和90度的面驅動器(爪形驅動器)。

馬達12可以是氣動的或電動的。馬達12配置為給差動驅動齒輪41提供旋轉力來旋轉其他元件，所述其他元件包括如上所述的主軸30。在一個或多個實施例中，採用電動馬達12、通過空氣邏輯系統控制的單獨的空氣源提供二級活塞100的移動。

在各種實施例中，磁體103或板104中的一個位於腔室120的底部。在一些實施例中，磁體103或板104位於腔室120的底部。在其他的實施例中，板104的磁體103形成腔室120的底部。

各種類型的流體用於驅動腔室120中的活塞100。在一個實施例中，空氣用於驅動活塞100。其他的實施例中可以包括各種流體，例如液壓油、水和油。

與空間相關的，例如「下方」、「之下」、「下遊」、「上方」、「之上」等表述的使用僅為了便於描述從而解釋某一元件相對於另一元件的位置。這些表述是為了包括裝置不同的定位，那些除在附圖中所描繪的定位以外的不同的定位。此外，例如「第一」、「第二」等表述也用於描述各種元件、區域、部分等，而並不出於限制的目的。類似的表述參見說明書中類似的元件。

這裡所使用的表述「具有」、「含有」、「包括」，「包括」等為開放式表述，其代表所規定的元件或特徵，但不排除附加的元件或特徵。冠詞「一」、「一種」和「該」適合於包括複數和單數，除非上下文清楚指明的除外。

本發明可以通過除了這裡所設定的不超出本發明範圍和構思的其他特殊的方式來實施，因此當前的實施例視為示例性的描述而並非限制性的，在權利要求的限定和等價範圍內的所有變型都視為包括在內。