具有改进的由前进转换至缩回的强制进给工具的制作方法

背景技术：

强制进给工具，例如但不仅限于进给钻头，通常已知的用于执行例如由钢、铝、钛和复合材料制成的工件上的操作。强制进给工具包括将钻头(bit)进给到工件中的工具进给机构。除其他应用外，常见的强制进给工具的应用包括，航空器各个部件中的钻孔。

强制进给工具通常包括配置来驱动主轴的马达。所述主轴可以旋转，并且每转能够前进预先设定的数值。所述主轴设计为以朝向工件的前进方向和以远离工件的缩回方向移动。

工具被设计为启动主轴由以前进方向移动转换至以缩回方向移动。典型的用于启动主轴由前进转换至缩回的的方法是机械的凸轮杆或通过气动限制信号驱动的气动活塞。这些机构的操作可靠性对于工具的操作来说是至关重要的。此时的机械故障会导致有缺陷的工具卡住处于前进位置中的主轴。这样会导致工件和/或工具的损坏。

技术实现要素：

本申请涉及配置用于启动主轴由前进方向转换至缩回方向的的强制进给工具和方法。

本申请的一个方面涉及包括工具和方法，其具有在主轴方向上启动转换的提升阀和磁体装置的工具。

一个实施例针对于一种设备，该设备同时包括有提升阀和磁体装置。此进给工具包括细长的主轴，该主轴适于承载刀具、旋转并沿进给线路轴向移动。主轴配置为以沿进给线路以第一方向轴向移动的第一模式操作和以沿进给线路以相反的第二方向轴向移动的第二模式操作。第一和第二齿轮可操作地连接到主轴上。包括细长杆的差动驱动件与主轴横向隔开。差动驱动件还包括位于杆上的活塞，以及位于杆上的第三齿轮和第四齿轮。传动系与第三齿轮啮合以驱动差动驱动件。第三齿轮与第一齿轮啮合以使主轴旋转，并且第四齿轮与第二齿轮啮合以使主轴轴向移动。腔室定位于差动驱动件，并且该腔室包括侧壁、封闭端和相对的开口端。该腔室与延伸至开口端的杆一起定位并且活塞位于腔室内。入口延伸通过腔室的封闭端。所述设备还包括位于所述活塞和所述封闭端中的一个上的磁体，以及位于所述活塞和所述封闭端中的另一个上的板。磁体和板被磁力吸引在一起，使活塞向腔室的封闭端磁力偏动。包括头部和阀杆的提升阀设置在入口以控制通过入口流动并进入腔室中的流体。差动驱动件可相对于腔室在第一位置和第二位置之间移动，以便在第一模式和第二模式之间选择性地移动主轴。所述第一位置包括更靠近所述封闭端的活塞，所述活塞与所述头部接触以将所述头部定位于穿过所述入口。所述第二位置包括定位于距离所述封闭端更远距离的活塞，与提升阀的头部远离入口以允许流体进入腔室中。

活塞可以定位在杆的一端，并且腔室可以定位于杆的端部。

磁体可以安装在腔室的封闭端上，并且所述磁体包括与入口对准的开口。

磁体和板中的一个能够形成腔室的封闭端。

当差动驱动件在第一位置时，密封件可以沿入口延伸,提升阀的头部被定位为抵靠密封件。

第一离合器可以安装在差动驱动件上并且第二离合器定位于差动驱动件上。第一离合器和第二离合器包括啮合在一起的配套锥形表面以防止在差动驱动件位于第二位置时第四齿轮旋转。

当差动驱动件位于第二位置时，所述活塞可以相对于腔室移动并且该活塞远离提升阀的头部。

磁体可以安装在活塞上，并且板可以位于腔室的封闭端上。

一个或多个坡道可以从第三齿轮和第四个齿轮中的每一个轴向向外延伸，每个坡道包括接触在一起的凸轮面以按第一模式驱动主轴。

杆可以通过第三齿轮中的开口延伸，并且杆和开口的尺寸可以允许杆独立于第三齿轮移动。

所述轴可以固定连接到第四齿轮。

提升环可以从第二齿轮轴向延伸至接触抵靠第四齿轮。

另一个实施例涉及一种工具，该工具同时包括提升阀和磁体装置。该实施例是在强制进给工具中沿进给线路用于启动第一方向和第二方向之间的主轴切换的方法。所述强制进给工具包括：电源；齿轮；具有杆、第三齿轮和第四齿轮以及活塞的差动部件；主轴部件，具有分别连接到主轴的第一齿轮和第二齿轮；以及位于差动部件末端的腔室。所述方法包括旋转第三齿轮，从而旋转由第三齿轮驱动的第一齿轮，同时由第三齿轮驱动第二齿轮旋转通过第四齿轮，并沿进给线路驱动第一方向上的主轴。所述方法还包括磁吸引活塞朝向腔室的封闭端并使活塞抵靠提升阀，并且关闭提升阀，防止流体通过入口进入腔室中。所述方法包括向差动部件施加力，并将杆、第四齿轮和活塞移动远离腔室的封闭端。所述方法还包括当所述活塞移动远离封闭端时打开提升阀引起流体通过入口进入腔室中。所述方法包括通过入口进入腔室的流体将活塞、杆和第四齿轮移动远离腔室的封闭端。所述方法包括通过移动将第四齿轮从第三齿轮脱离并且驱动沿着进给线路在第二方向上的主轴。

旋转第三齿轮包括通过电源和传动装置旋转第三齿轮。

磁性吸引活塞朝向腔室的封闭端，包括吸引活塞上的磁体朝向腔室中的板。

磁性吸引活塞朝向腔室的封闭端可以包括吸引活塞上的板朝向腔室中的磁体。

磁性吸引活塞朝向腔室的封闭端可以包括将活塞和腔室中的一个上的磁体与活塞和腔室中的另一个上的板接触。

所述方法包括在流体通过入口进入腔室中之后，提升阀的头部与活塞接触。

所述方法包括当第四齿轮从第三齿轮脱离时，使活塞远离提升阀的头部。

所述方法包括增加腔室内的流体压力并使活塞远离封闭端。

向差动部件施加力可以包括将升降环与第四齿轮抵靠。

向差动部件施加力可以包括使第三齿轮上的凸轮元件沿着第四齿轮上的凸轮元件滑动并且使齿轮沿着杆分开。

所述方法包括使杆滑动通过第三齿轮的开口，并且使杆相对于第三齿轮移动，同时活塞、杆以及第四齿轮移动远离所述腔室的封闭端。

所述方法还包括将流动空气通过入口进入腔室中，并在该腔室中产生压力，该压力克服磁体和板之间的磁力。

另一个实施例涉及一种工具，该工具同时包括提升阀和磁体装置。所述工具被配置为以第一模式和第二模式操作。进给工具包括细长的主轴，所述主轴适合于承载刀具、旋转和沿进给线路轴向移动，该主轴配置为以沿进给线路以第一方向轴向移动的第一模式操作和以沿进给线路以相反的第二方向轴向移动的第二模式操作。第一齿轮和第二齿轮均可操作地连接到主轴上。差动驱动件包括与主轴横向隔开的细长杆、定位在轴上的活塞以及位于杆上的第三和第四齿轮。传动系与第三齿轮啮合以驱动差动驱动件。第三齿轮与第一齿轮啮合使主轴旋转，而第四齿轮与第二齿轮啮合使主轴轴向移动。腔室位于差动驱动件上,包括侧壁、封闭端以及相对的打开端。腔室与延伸到开口端内的杆一起定位，并且活塞定位在腔室内。入口通过腔室的封闭端延伸。磁体位于活塞和封闭端其中之一上，并且板位于活塞和封闭端中的另一个上。磁体和板被磁力吸引在一起使活塞向腔室的封闭端磁力偏动。包括头部和阀杆的提升阀设置在入口用于控制流体通过入口流动并进入腔室中。差动驱动件可相对于腔室在第一位置和第二位置之间移动以选择性地将主轴移动到第一模式和第二模式。所述第一位置包括更靠近所述封闭端的活塞，所述活塞与所述头部接触以将所述头部定位在横穿所述入口，并且防止流体进入腔室中以及第三齿轮和第四齿轮啮合在一起以在第一方向上驱动主轴。所述第二位置包括所述活塞位于距离封闭端更大距离的位置，以及提升阀的头部与所述入口分离隔开，以允许流体进入腔室中并且第三齿轮和第四齿轮啮合在一起以在第二方向上驱动主轴。所述主轴被配置成在第一模式和第二模式之间转换以响应在第一位置和第二位置之间移动的差动驱动件。

本申请包括具有提升阀和磁体装置的另一个实施例。本实施例涉及一种在强制进给工具中沿进给线路用于启动主轴在第一方向和第二方向之间转换的方法。所述工具包括电源、齿轮、具有杆的差动部件、第三齿轮和第四齿轮以及活塞，具有分别与主轴连接的第一齿轮和第二齿轮的主轴部件和位于差动部件末端的腔室。该方法包括沿进给线路在第一方向上驱动主轴，而磁吸引活塞朝向腔室的封闭端并且使活塞与提升阀接触，关闭提升阀，以及防止流体通过入口进入腔室中。所述方法包括向第四齿轮施加力并且将杆、第四齿轮和活塞移动远离腔室的封闭端，杆、第四齿轮和活塞连接在一起。所述方法包括在所述活塞移动远离封闭端时打开提升阀，引起流体通过入口进入腔室中。所述方法包括通过入口进入腔室的流体将活塞、杆和第四齿轮移动远离腔室的封闭端。所述方法还包括通过移动将第四齿轮从第三齿轮上脱离并且沿着进给线路在第二方向上驱动主轴。

其他实施例涉及一种进给工具，包括用于使主轴在前进和缩回之间转换的磁体。仅带有磁体的一个实施例涉及配置成以第一模式和第二模式操作的进给工具。所述进给工具包括细长的主轴，所述主轴适合于承载刀具、沿进给线路旋转和轴向移动。主轴被配置为按第一模式操作以沿进给线路在第一方向轴向移动，和按第二模式操作以沿进给线路在相对的第二方向轴向移动。第一齿轮和第二齿轮分别可操作地连接到主轴上。差动驱动件包括与主轴横向隔开的细长的杆、安装在该杆上的活塞以及安装在该杆上的第三齿轮和第四齿轮。传动系与第三齿轮啮合以驱动差动驱动件。第三齿轮与第一齿轮啮合以旋转主轴，而第四齿轮与第二齿轮啮合以轴向移动主轴。位于差动驱动件上的腔室包括侧壁、封闭端和相对的打开端。腔室与延伸到打开端内的杆一起定位并且活塞定位在腔室内。入口通过腔室的封闭端延伸。磁体位于活塞和封闭端其中之一上，并且板位于活塞和封闭端其中的另一个上。磁体和板被磁力吸引在一起使活塞向腔室的封闭端磁力偏动。差动驱动件可相对于腔室在第一位置和第二位置之间移动以选择性地将主轴移动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，并且防止流体进入腔室中。所述第二位置包括与所述入口分离隔开的活塞，以打开入口允许流体进入腔室中。所述主轴被配置成在第一模式和第二模式之间转换对应于差动驱动件在第一位置和第二位置之间移动。

所述活塞位于杆的一端，并且所述腔室位于杆的一端。

所述磁体可以安装在腔室的封闭端，并且该磁体可以包括与入口对准的开口。

磁体和板中的一个可以形成腔室的封闭端。

所述工具还可以包括围绕入口延伸的密封件，当差动驱动件在第一位置时，活塞的底侧抵靠密封件。

所述工具可以包括安装在杆上的第一离合器和位于差动驱动件上的第二离合器，第一离合器和第二离合器包括啮合在一起的配套的锥形表面，以防止在差动驱动件位于第二位置时第四齿轮旋转。

当差动驱动件位于第二位置时，所述活塞可以相对于腔室移动并且该活塞远离入口。

磁体可以安装在活塞上，并且板可以位于腔室的封闭端上。

所述工具还可以包括从第三齿轮和第四齿轮中的每一个轴向向外延伸的一个或多个坡道，每个坡道包括接触在一起的凸轮面以按第一模式驱动主轴。

杆可以通过第三齿轮中的开口延伸，并且杆和开口的尺寸允许杆独立于第三齿轮移动。

所述杆可以固定地连接到第四齿轮。

所述工具还可以包括从第二齿轮轴向延伸至接触抵靠第四齿轮的提升环。

另一个实施例仅仅包括磁体，涉及一种被配置为以第一模式和第二模式操作的强制进给工具。所述工具包括细长的主轴，所述主轴适合于承载刀具、旋转和沿进给线路轴向移动。该主轴配置为以沿进给线路以第一方向轴向移动的第一模式操作和以沿进给线路以相反的第二方向轴向移动的第二模式操作。第一齿轮和第二齿轮可操作地连接到主轴上。差动驱动件包括与主轴横向隔开的细长杆、安装在杆上的活塞以及安装在杆上的第三齿轮和第四齿轮。传动系与第三齿轮啮合以驱动差动驱动件。第三齿轮与第一齿轮啮合使主轴旋转，而第四齿轮与第二齿轮啮合使主轴轴向移动。位于差动驱动件上的腔室包括侧壁、封闭端以及相对的打开端。腔室与延伸到开口端中的杆一起定位并且活塞定位在腔室内。入口通过腔室的封闭端延伸。磁体位于活塞和封闭端其中之一上，并且板位于活塞和封闭端中的另一个上。磁体和板被磁力吸引在一起使活塞向腔室的封闭端磁力偏动。差动驱动件可相对于腔室在第一位置和第二位置之间移动以选择性地将主轴移动到第一模式和第二模式。所述第一位置包括延伸穿过入口的活塞以关闭入口，第三齿轮和第四齿轮啮合在一起以在第一方向上驱动主轴。所述第二位置包括与入口分离隔开的活塞以允许流体进入腔室中并且第三齿轮和第四齿轮啮合在一起以在第二方向上驱动主轴。所述主轴被配置成在第一模式和第二模式之间转换，对应于差动驱动件在第一位置和第二位置之间移动。

另一实施例是针对于使用仅包括磁体的工具的方法。所述方法包括在沿进给线路用于在第一方向和第二方向之间启用主轴的转换。所述强制进给工具包括：电源；齿轮；具有包括第三齿轮和第四齿轮的杆和在一端的活塞的差动驱动件；主轴部件，具有分别连接到主轴的第一齿轮和第二齿轮。腔室位于差动部件末端。所述方法包括旋转第三齿轮，从而旋转由第三齿轮驱动的第一齿轮，同时旋转由第三齿轮驱动的第二齿轮通过第四齿轮，并沿进给线路在第一方向上驱动主轴。所述方法还包括磁吸引活塞朝向腔室的封闭端，并将活塞定位横穿所述入口以防止流体通过入口进入腔室中。所述方法包括向差动部件施加力，并将杆、第四齿轮和活塞作为一个单元移动远离腔室的封闭端。所述方法还包括当所述活塞远离封闭端时通过入口移动流体进入腔室中。所述方法包括通过入口进入腔室的流体将活塞、杆和第四齿轮移动远离腔室的封闭端。所述方法包括通过移动将第四齿轮从第三齿轮脱离并且沿着进给线路在第二方向上驱动主轴。

第三齿轮的旋转包括通过电源和传动装置旋转第三齿轮。

磁性吸引活塞朝向腔室的封闭端，包括吸引活塞上的磁体朝向腔室中的板。

磁性吸引活塞朝向腔室的封闭端可以包括吸引活塞上的板朝向腔室中的磁体。

磁性吸引活塞朝向腔室的封闭端，可以包括将活塞和腔室中的一个上的磁体与活塞和腔室中的另一个上的板接触。

所述方法包括增加腔室内的流体压力并使活塞远离封闭端。

向差动部件施加力可以包括将从第二齿轮轴向向外延伸的升降环与第四齿轮接触。

向差动部件施加力可以包括使第三齿轮上的凸轮元件沿着第四齿轮上的凸轮元件滑动并且使齿轮沿着杆彼此分开。

所述方法包括使杆滑动通过第三齿轮中的开口，并且使杆相对于第三齿轮移动，同时移动活塞、杆以及第四齿轮远离所述腔室的封闭端。

另一实施例是针对仅包括磁体的工具。本实施例涉及一种在强制进给工具中沿进给线路启动主轴在第一方向和第二方向之间转换的方法。所述工具包括电源；齿轮；包括具有第三齿轮和第四齿轮的杆和在一端上的活塞的差动部件；具有分别与主轴连接的第一齿轮和第二齿轮的主轴部件和位于差动部件末端的腔室。该方法包括沿进给线路在第一方向上驱动主轴。该方法包括磁吸引活塞朝向腔室的封闭端，并且将活塞定位在入口上以防止流体通过入口进入腔室中。所述方法包括向差动部件施加力并且将杆、第四齿轮和活塞作为一个单元移动远离所述腔室的封闭端。所述方法包括当所述活塞移动远离封闭端时打开入口，引起流体通过入口进入腔室中。所述方法包括通过入口进入腔室的流体将活塞、杆和第四齿轮作为一个单元移动远离腔室的封闭端。所述方法还包括通过移动将第四齿轮从第三齿轮上脱离并且沿着进给线路在第二方向上驱动主轴。

本发明的一方面在于强制进给工具及仅包括提升阀在前进和缩回位置之间转换的使用方法。一个实施例涉及一种配置成以第一模式和第二模式操作的工具。所述工具包括细长的主轴，所述主轴适合于承载刀具、旋转和沿进给线路轴向移动。主轴被配置为以沿进给线路以第一方向轴向移动的第一模式操作，并且以沿进给线路以相对的第二方向轴向移动的第二模式操作。第一齿轮和第二齿轮分别可操作地连接到主轴上。差动驱动件包括与主轴横向隔开的细长的杆、安装在该杆上的活塞，以及安装在该杆上的第三齿轮和第四齿轮。传动系与第三齿轮啮合以驱动差动驱动件。第三齿轮与第一齿轮啮合以旋转主轴，而第四齿轮与第二齿轮啮合以轴向移动主轴。位于差动驱动件上的腔室包括侧壁、封闭端和相对的打开端。腔室与延伸到打开端内的杆一起定位并且活塞定位在腔室内。入口通过腔室的封闭端延伸。包括头部和阀杆的提升阀设置在入口用于控制流体通过入口流动并进入腔室中。差动驱动件可相对于腔室在第一位置和第二位置之间移动以选择性地将主轴从第一模式移动到第二模式。所述第一位置包括更靠近所述封闭端的活塞，所述活塞与所述头部接触以将所述头部定位在横穿所述入口。所述第二位置包括所述活塞位于距离封闭端更大距离的位置，以及提升阀的头部与所述入口分离隔开，以允许流体进入腔室中。所述主轴被配置成在第一模式和第二模式之间转换，对应于差动驱动件在第一位置和第二位置之间移动。

所述活塞位于轴的一端并且所述腔室位于轴的一端。

所述工具还可以包括当差动驱动件在第一位置密封件围绕入口延伸，提升阀的头部抵靠密封件。

所述工具还可以包括安装在杆上的第一离合器和定位于差动驱动件上的第二离合器。第一离合器和第二离合器可包括啮合在一起的配套的锥形表面，以防止在差动驱动件位于第二位置时第四齿轮旋转。

当差动驱动件位于第二位置时，所述活塞可以相对于腔室移动并且该活塞远离提升阀的头部。

所述工具还可以包括从第三齿轮和第四齿轮中的每一个轴向向外延伸的一个或多个坡道，每个坡道包括接触在一起的凸轮面以按第一模式驱动主轴。

杆可以通过第三齿轮中的开口延伸，并且杆和开口的尺寸可以允许杆独立于第三齿轮移动。

所述杆可以固定连接到第四齿轮。

所述工具还可以包括从第二齿轮轴向延伸至接触抵靠第四齿轮的提升环。

另一个实施例针对于仅包括提升阀的工具及方法。本实施例涉及一种在强制进给工具中沿进给线路启动主轴在第一方向和第二方向之间转换的方法。所述工具包括电源；齿轮；包括具有第三齿轮和第四齿轮的杆和在一端上的活塞的差动部件；具有分别与主轴连接的第一齿轮和第二齿轮的主轴部件和位于差动部件末端的腔室。所述方法包括旋转第三齿轮，从而旋转由第三齿轮驱动的第一齿轮，同时旋转由第三齿轮驱动的第二齿轮通过第四齿轮，并沿进给线路驱动在第一方向上驱动主轴。所述方法包括将活塞定位在腔室的封闭端并且使活塞与提升阀接触，关闭提升阀，以及防止流体通过入口进入腔室中。所述方法包括向差动部件施加力并且使杆、第四齿轮和活塞作为一个单元移动远离所述腔室的封闭端。所述方法包括在所述活塞移动远离封闭端时打开提升阀，引起流体通过入口进入腔室中。所述方法包括通过入口进入腔室的流体将活塞、杆和第四齿轮作为一个单元移动远离腔室的封闭端。所述方法还包括通过移动将第四齿轮从第三齿轮上脱离并且沿着进给线路在第二方向上驱动主轴。

旋转第三齿轮可以包括通过电源和传动装置旋转第三齿轮。

所述方法还可以包括当流体通过入口进入腔室中之后，提升阀的头部与活塞的连通。

所述方法还可以包括当第四齿轮从第三齿轮脱离时，将活塞远离提升阀的头部。

所述方法还包括增加腔室内的流体压力并使活塞远离封闭端。

向差动部件施加力可以包括将从第二齿轮径向向外延伸的升降环与第四齿轮接触。

向差动部件施加力可以包括使第三齿轮上的凸轮元件沿着第四齿轮上的凸轮元件滑动并且使齿轮沿着杆分开。

所述方法还可以包括使杆滑动通过第三齿轮中的开口，并且使杆相对于第三齿轮移动，同时使活塞、杆以及第四齿轮一起移动远离所述腔室的封闭端。

另一个实施例仅仅包括提升阀，涉及被配置为以第一模式和第二模式操作的强制进给工具。所述工具包括细长的主轴，所述主轴适合于承载刀具、沿进给线路旋转和轴向移动，该主轴配置为以沿进给线路以第一方向轴向移动的第一模式操作和以沿进给线路以相反的第二方向轴向移动的第二模式操作。第一齿轮和第二齿轮可操作地连接到主轴上。差动驱动件包括与主轴横向隔开的细长轴，安装在杆上的活塞，以及安装在轴上的第三齿轮和第四齿轮。传动系与第三齿轮啮合以驱动差动驱动件。第三齿轮与第一齿轮啮合使主轴旋转，而第四齿轮与第二齿轮啮合使主轴轴向移动。位于差动驱动件上的腔室包括侧壁，封闭端，以及相对的打开端。腔室与延伸到开口端中的杆一起定位并且活塞定位在腔室内。入口通过腔室的封闭端延伸。包括头部和阀杆的提升阀设置在入口以控制流体通过入口流动并进入腔室中。差动驱动件可相对于腔室在第一位置和第二位置之间移动以选择性地将主轴移动到第一模式和第二模式。所述第一位置包括更靠近所述封闭端的活塞，所述活塞与所述头部接触以将所述头部定位在横穿所述入口，并且第三齿轮和第四齿轮啮合在一起以在第一方向上驱动主轴。所述第二位置包括距离封闭端更大距离的活塞，以及提升阀的头部与所述入口分离隔开，以允许流体进入腔室中并且第三齿轮和第四齿轮啮合在一起以在第二方向上驱动主轴。所述主轴被配置成在第一模式和第二模式之间转换对应于差动驱动件在第一位置和第二位置之间移动。

另一个实施例针对于包括提升阀的工具及方法，涉及一种在强制进给工具中沿进给线路启动主轴在第一方向和第二方向之间转换的方法。所述进给工具包括电源；齿轮；包括具有第三齿轮和第四齿轮的杆和在一端的活塞的差动部件；具有分别与主轴连接的第一齿轮和第二齿轮的主轴部件和位于差动部件末端的腔室。所述方法包括沿进给路线在第一方向上驱动主轴。所述方法包括在腔室的封闭端定位活塞，并使活塞与提升阀接触并关闭提升阀，以及防止流体通过入口进入腔室中。所述方法还包括向第四齿轮施加力并且将杆、第四齿轮和活塞作为单元移动远离所述腔室的封闭端。所述方法包括当所述活塞移动远离封闭端时打开提升阀，引起流体通过入口进入腔室中。所述方法还包括通过入口进入腔室的流体将活塞、杆和第四齿轮一起移动远离腔室的封闭端。所述方法还包括通过移动将第四齿轮从第三齿轮上脱离并且沿着进给线路在第二方向上驱动主轴。

各个实施例的各个方面可以根据需要单独或结合使用。

附图说明

本发明现在将更详细地描述应用于优选的但并非唯一的实施例，通过附图显示其中：

图1是直角工具的立体图。

图2是同轴工具的立体图。

图3a是以前进方向操作的工具组件的侧向示意图。

图3b是以缩回方向操作的工具组件的侧向示意图。

图4是齿轮头的侧截面图。

图5是前进进给操作中的齿轮头的侧截面图。

图6是缩回操作中的齿轮头的侧截面图。

图7是具有坡道的差动驱动齿轮的俯视图，所述坡道构成阈值离合器部分。

图7a是图7的两个坡道的侧视图。

图8是在差动驱动齿轮和差动进给齿轮之间形成的阈值离合器的侧向立体图。

图9是具有升降环和避免差动进给齿轮旋转的夹持机构的主轴进给齿轮的侧向示意图。

图10是用于避免差动进给齿轮旋转的夹持机构的侧向立体图。

图11a是在第一位置的活塞的侧截面图，所述活塞在腔室中与工具一起以前进进给的方式操作。

图11b是在第二位置的活塞的侧截面图，所述活塞在腔室中与工具一起以缩回的方式操作。

图12是带有磁体和板组合的工具的示意性侧视图，所述活塞在腔室中处于第二位置，工具处于缩回操作。

图13是具有提升阀的工具的示意性侧视图，所述活塞在腔室中处于第二位置，工具处于缩回操作。

具体实施方式

本发明涉及一种启动强制进给工具从第一方向转变至第二方向的设备和方法。在一个实施例中，这包括从前进方向转变至缩回方向。该设备和方法包括一个或多个磁体装置以及提升阀。

工具10通常包括马达12和齿轮头14，所述齿轮头14包括主轴30。图1图示出一强制进给工具的示例，确切的说为一直角强制进给工具10。图2示出一具有内联结构的强制进给工具10。所述直角和内联是指马达12相对于主轴30轴线的位置。强制进给工具10通常包括主轴30，所述主轴除旋转之外，每转朝向待被钻孔的工件前进预先设定的数值。主轴30被设计为以朝向工件的前进方向a和以远离工件的缩回(也就是相反的)方向r移动。马达12可以由压缩空气源(未图示的)液压/流体操作、或电源(未图示的)驱动。

图3a和图3b提供了针对工具10的概观，以前进方向(图3a)和缩回方向(图3b)移动主轴30。工具10通常包括主轴部件39和差动部件49。在齿轮头14内部，部件39、49通常彼此平行对齐。所述主轴部件39包括一个或多个主轴30、主轴驱动齿轮31、主轴进给齿轮32和升降环50。差动部件49包括一个或多个差动驱动齿轮41、差动进给齿轮42，活塞100和进给杆40。

主轴30是一个细长的构件，其包括一个或多个与驱动齿轮31接合的槽和与进给齿轮32接合的螺纹。驱动齿轮31和进给齿轮32各自包括具有用于容纳主轴30的中央开口的环形形状。驱动齿轮31包括一个或多个柄脚，其啮合在主轴30中的一个或多个槽内，并且进给齿轮32包括与沿主轴30的螺纹啮合的螺纹。轮齿围绕各齿轮31、32的外边缘延伸，与差动部件49中相应的齿轮啮合。

主轴30可以延伸穿过支撑件80，支撑件80可以包括围绕齿轮头14延伸的外壳。在主轴30旋转和轴向移动期间，支撑件80保持静止。限深构件81可以连接到主轴30上，用于控制主轴30在前进方向上轴向移动的范围。所述限深器81连接到主轴30上并且和主轴30一起轴向移动。在一个或多个实施例中，所述限深器81是一个套环，其螺纹连接在主轴30上。所述限深器81从主轴30径向向外延伸，并且其尺寸设置为抵靠支撑件80从而避免在前进方向上主轴30额外的轴向移动。为了避免损坏，支撑件80可以包括在无法再向前驱动主轴30的位置上的轴承。偏动装置37位于主轴进给齿轮32和支撑件80之间。

在差动部件49中，驱动齿轮41和进给齿轮42各自围绕进给杆40延伸，并且包括围绕它们边缘的与主轴部件39的相应的齿轮31、32啮合的轮齿。活塞100位于在齿轮41、42下方的腔室120中。进给杆40连接到活塞100和差动齿轮42上作为一个驱动件轴向移动。差动驱动齿轮41围绕进给杆40延伸，但不与进给杆40一起轴向移动。空气从腔室120底部的一个或多个入口102穿过。

主轴部件39和差动部件49的齿轮31、32、41、42配置用于为主轴30提供旋转和进给(前进和缩回)。差动驱动齿轮41通过马达12驱动。差动驱动齿轮41与主轴驱动齿轮31啮合，所述主轴驱动齿轮31有效连接至主轴30由此为主轴30提供旋转。差动驱动齿轮41也可操作地连接至差动进给齿轮42并使其旋转。差动进给齿轮42与主轴进给齿轮32啮合，所述主轴进给齿轮32螺纹连接在主轴30上。进给齿轮32、42为主轴30提供前进和缩回方向上的移动，进给的速率和方向根据驱动齿轮41/驱动齿轮31和进给齿轮42/进给齿轮32之间的比率。在一个或多个实施例中，主轴30上的螺纹设置为左旋，使得通过主轴进给齿轮32比主轴驱动齿轮31更快地旋转，实现前进方向的进给。在另一实施例中，主轴30设置为右旋，使得通过主轴进给齿轮32比驱动齿轮31更慢地旋转实现前进方向的进给。

为了以缩回方向移动主轴30，差动进给齿轮42从差动驱动齿轮41上脱离并且保持静止。这导致主轴进给齿轮32也静止不动。主轴30缩回是因为事实上主轴仍然通过驱动齿轮31旋转。

主轴部件39和差动驱动件49形成齿轮头14，其配置为连接到马达12上。图4示出从马达12上脱离的直角进给齿轮头14的侧向示意图。工具10包括由马达12(附图4未示出)驱动的输入杆20。针对直角的方案，一组锥齿轮22被用于为连接到驱动锥齿轮22的杆上的输入齿轮78提供旋转，以与差动驱动齿轮41啮合，并且为差动驱动齿轮41提供驱动力。因此，输入齿轮78设置用于提供使差动驱动齿轮41旋转的力(并且因此可操作地连接差动进给齿轮42、主轴驱动齿轮31和主轴进给齿轮32)。类似结构应用于内联工具，所述内联工具具有由马达12直接或通过减速齿轮箱(通常被称为行星齿轮箱)驱动的输入齿轮78。对于直角齿轮头14和内联齿轮头14两者来说，主轴部件39和差动部件49本质上是相同的。

在一个或多个实施例中，强制进给工具10采用压缩空气源作为马达的推动力。此外，同一空气源随后用于控制全部工具操作中的某些其他的功能。在一个或多个包括电动马达12实施例中，单独的压缩空气源提供这些控制功能或采用类似的电驱动控制。在一个或多个实施例中，活塞100和腔室120由压缩空气源提供空气。空气源由在工具10内的空气逻辑系统来控制。

图5和6图示出，通过差动驱动齿轮41和差动进给齿轮42分别旋转主轴驱动齿轮31和主轴进给齿轮32来实现所述主轴30的旋转和轴向移动。主轴进给齿轮32包括连接在主轴的外螺纹上的内螺纹。因此，当主轴进给齿轮32相对于主轴30旋转时，主轴30将以前进方向通过主轴进给齿轮32进给。在一个或多个实施例中，主轴30的外螺纹是左旋螺纹。主轴30还包括沿其长度延伸的槽。主轴驱动齿轮31包括与主轴30上的驱动凹槽啮合的内部阳齿槽。因此，当主轴驱动齿轮31被旋转时，主轴30也旋转。

图5图示了齿轮头14操作使主轴30以由箭头a表示的前进方向移动。如图所示，差动进给齿轮42与差动驱动齿轮41啮合，并且通过差动驱动齿轮41旋转。差动进给齿轮42转而旋转主轴进给齿轮32，所述主轴进给齿轮32与主轴啮合。主轴进给齿轮32围绕主轴30的旋转以前进方向a轴向驱动主轴30。主轴30的移动范围可以通过在最大深度处抵靠支撑件80的限深器81来设置。

工具10配置用于在主轴30以前进方向a轴向移动了期望的数值后，将进给方向转变为缩回主轴30。为了将齿轮头14转变至缩回，差动进给齿轮42从差动驱动齿轮41上脱离。脱离导致差动进给齿轮42保持静止。因为主轴进给齿轮32是通过差动进给齿轮42驱动的，主轴进给齿轮32也变为静止。随着主轴30仍然被主轴驱动齿轮31驱动(通过差动驱动齿轮41)，由于沿啮合在主轴进给齿轮32中的主轴30的长度的螺纹使主轴30缩回。

进给工具10可以包括一个或多个改善从进给转换到缩回的操作可靠性的方面。所述工具10包括二级活塞100，以及一个或多个在差动进给齿轮42和差动驱动齿轮41之间形成的扭矩过载离合器70、轴向移动差动进给齿轮42的机械升降环50。在一个或多个实施例中，工具10包括这些方面中的每一个。另一些实施例包括仅具有这些方面其中之一的进给工具10。还有另外一些实施例可以包括具有这些方面中的两个或多个的进给工具10。在一个特定的实施例中，工具10包括升降环50和二级活塞100。在另一个特定的实施例中，工具10包括扭矩过载离合器70和二级活塞100。图5和6包括这样的一个实施例，其包括离合器、升降环50和二级活塞100。

所述扭矩过载离合器70是一种用于实现工具10在前进和缩回操作之间转换的方法。所述离合器70包括在差动驱动齿轮41和差动进给齿轮42的接触面上的匹配坡道85。所述坡道85相互配合使得驱动齿轮41旋转进给齿轮42。

图7图示出差动驱动齿轮41的俯视图，其具有环形。中央开口86的尺寸设置为用于容纳进给杆40。面朝进给齿轮42的轴面84包括坡道85，每个坡道85包括倾斜的凸轮面87，其在图7a中最好地被示出。凸轮面87与面84以α角度对齐。角度α可以根据需要的啮合范围而改变。在如图7所示的一个或多个实施例中，坡道85完全围绕中央开口86延伸。其他的实施例可以包括不同数量和配置的坡道85。差动进给齿轮42包括与相应坡道85相互配合的类似配置。在相对的齿轮42、41上的坡道85可以包括相同或不同的α角。

图8图示出例如当工具10以前进方向操作时相互配合的差动驱动齿轮41和差动进给齿轮42。相对的坡道85的凸轮面87彼此接触使得驱动齿轮41旋转进给齿轮42。驱动齿轮41还包括沿边缘的齿轮齿82，所述齿轮齿82与相应的主轴驱动齿轮31上的轮齿啮合。类似的，进给齿轮42包括外围的轮齿83，所述轮齿83与主轴进给齿轮32上的轮齿啮合。在差动进给齿轮42无法被驱动的情况下，两个齿轮41、42则会沿差动进给杆40的轴线分离。引起分离的过载转矩数值是关于施加在差动部件49和腔室120上的磁体103和板104的力的函数。该力将齿轮41，42保持在一起。一旦该力被克服，齿轮将抵抗磁体103和板104之间的磁力彼此分离。在一个实施例中，当磁体103与板104接触时，磁铁103和板104之间的磁力约为25磅，当活塞104和板104隔开时，磁力约为5磅。

如图5中所示，当工具10以前进方向操作时，通过离合器70使差动进给齿轮42与差动驱动齿轮41耦合，所述离合器70包括通过上述说明的磁力而保持接触的接触坡道85。主轴进给齿轮32相对于主轴驱动齿轮31以差动速度旋转，因此导致主轴前进。在主轴30的前进方向的移动范围内，通过抵靠在支撑件80上的限深元件81使主轴30的额外移动停止。在限深器81和支撑件80之间的接触位置上，主轴进给齿轮32的驱动仍然由差动进给齿轮42(通过差动驱动齿轮41)来执行。随着主轴30停止向前移动，螺纹连接在主轴30上的主轴进给齿轮32克服偏动元件37轴向向后移动。发明这种结构针对“推力过载”，并且其特别有利于应用在钻孔的工具上，在主轴冲程的末端短暂的停止周期非常有利于精确的钻孔深度和保持形成的埋头孔的光洁。

在一个或多个实施例中，主轴部件39上的偏动元件37包括一个或多个贝式垫圈。在其他实施例中，所述这些垫圈可以是波形或常规的压缩弹簧。元件37具有近似等于齿轮头14的推力额定值的预加载。其取决于波形垫圈可能存在的弊端，即，由于波形垫圈内径/外径(id/od)的尺寸它们必须定位在主轴进给齿轮32的顶端。在一个或多个实施例，偏动元件37包括一个或多个波形弹簧，因为针对相同的给定的内径它们具有较小的外径，并且因此可以与主轴进给齿轮32平行放置。这使得齿轮头保持较低的总高度，其优点在于工具10能够获得更多的密闭空间。

主轴进给齿轮32沿主轴30的反向移动导致齿轮32克服偏动元件37移动。其结果是通过差动进给齿轮42来旋转主轴进给齿轮32需要额外的扭矩。这种额外的扭矩反过来需要通过差动驱动齿轮41来施加额外的扭矩。在差动驱动齿轮41和差动进给齿轮42之间所需的额外的扭矩导致凸轮面87滑动抵靠彼此和使得齿轮41、42轴向分离。

在一个或多个实施例中，包括夹持机构，当工具10以缩回方向操作时，所述夹持机构沿差动部件49以阻止差动进给齿轮42旋转。在如图9所示的一个实施例中，夹持机构包括锥形的离合器。差动进给齿轮42的顶部包括具有锥形宽度的凸锥体48。此外，凹锥体55靠近差动进给齿轮42设置并且围绕进给杆40延伸。在一个或多个实施例中，凹锥体55在与差动进给齿轮42啮合期间保持静止。在锥体48、55之间的锥体角度设计为用于形成防止差动进给齿轮42旋转的夹持力，但仍然允许差动进给齿轮42轴向运动(即，该角度不应该产生锥形锁)。当工具10缩回时，差动进给齿轮42被迫向上通过离合器机构70的滑动凸轮面87。这种向上的移动迫使凸锥体48进入到凹锥体55中，从而防止旋转。图9包括具有差动进给齿轮42的实施例，所述差动进给齿轮42包括凸锥体48。其他的实施例可以颠倒凸锥体48和凹锥体55。

夹持机构也可以包括如在图10中所示的爪形离合器。差动进给齿轮42包括一个或多个从顶面向上轴向延伸的销56。接合元件57沿进给杆40设置在差动进给齿轮42的上方。接合元件57包括与一个或多个销56对准的一个或多个孔58。当差动进给齿轮42通过凸轮面87的滑动而轴向移动时，销56插入到孔58中，从而防止额外的旋转。这种结构也可以颠倒过来，包括容纳由接合元件57延伸的销的孔的差动进给齿轮42。

在另一实施例中，夹持机构包括平板式离合器。

使用中，差动进给齿轮42与主轴进给齿轮32通过齿轮齿保持啮合。由于需要增大扭矩，因此凸轮面87滑动经过彼此，差动进给齿轮42轴向移动远离差动驱动齿轮41。在一个或多个实施例中，由于一个或多个主轴进给齿轮32沿主轴32轴向移动和差动进给齿轮42轴向移动远离差动驱动齿轮41，差动进给齿轮42相对于主轴进给齿轮32轴向滑动。差动驱动齿轮41持续旋转的结果是进一步地沿凸轮面87滑动，由此迫使齿轮41、42进一步地远离直至齿轮41、42最终脱离。一旦脱离，差动进给齿轮42接触夹持机构以避免进一步的旋转。这样反过来阻止主轴进给齿轮32旋转。尽管齿轮32、42可以相对于彼此移动，但齿轮32、42通过它们的齿轮齿保持啮合。

在另一个实施例中，或与离合器70相结合，主轴进给齿轮32包括升降环50。如图9所示，环50在差动进给齿轮42的下方延伸，并且在前进进给操作中所述环50仅在差动进给齿轮42的底面的下方。在冲程的末端或推力过载的情况下，主轴进给齿轮32如上所述沿主轴30反向移动。因为主轴进给齿轮32沿主轴30轴向移动，升降环50作用在差动进给齿轮42上并且启动其朝向用于缩回工具的第二位置移动(即，使其远离差动驱动齿轮31)。升降环50可以轴向移动差动进给齿轮42一轴向距离，使其与差动驱动齿轮41脱离。在一个或多个实施例中，升降环50也可以使差动进给齿轮42移动一段距离，使其与夹持机构啮合以防止旋转。

在一个或多个实施例中，升降环50可以连接到主轴进给齿轮32上。升降环50和进给齿轮32可以作为一个整体部件形成，例如一体模塑成形、一体化结构。升降环50也可以通过一个或多个机械紧固件和/或粘合剂安连接到进给齿轮32的底面上。升降环50也可以是一个独立的元件，通过偏动元件38使所述升降环50保持抵靠在进给齿轮32的底面上(见图5、6)。在另一个实施例中，升降环50也可以通过一个或多个机械紧固件和/或安装方法与具有连接于升降环50的进给齿轮32的主轴30连接。

扭矩离合器70和/或升降环50使差动进给齿轮42以限定的数值相对于差动驱动齿轮41以及相对于腔室120轴向移动。可以进一步地配置活塞100用于提供差动进给齿轮42的额外的轴向移动。活塞100、进给杆40和差动进给齿轮42连接在一起作为一个部件轴向移动。如图11a和11b中所示，活塞100位于腔室120中。所述腔室相对于活塞100是固定的，并且所述腔室包括外侧壁106和底壁107。腔室120的横截面形状与活塞100相配合，从而使活塞100延伸穿过腔室120且活塞100能够在腔室120内轴向移动。在一个实施例中，每一个活塞100和腔室120包括圆形的横截面形状。密封件108可在活塞100的周围延伸以接触腔室120的外壁106。所述密封件108由柔性材料构成以防止或减少空气移动通过活塞100。在一个实施例中，密封件108是沿着外圆周延伸的o形橡胶圈。所述活塞100还包括朝向腔室120的底壁107的磁体103。

腔室120包括延伸通过底壁107的入口102。入口102设置有用于将空气移动到腔室120和将空气从腔室120移出的导管。在一个实施例中，该腔室120包括单一的入口，其他实施例中具有两个或多个入口。所述腔室120包括固定于底壁107并且磁吸到磁体103的板104。在一个实施例中，该板104由钢构成，然而所述板104也可以由各种其他材料构成，该板磁吸到磁体103。图11a和11b包括连接于活塞100的磁体103以及位于腔室120底壁107上的板104。这些元件也可以在形成活塞100部件的板104和安装在底壁107上的磁体103之间切换。在各个实施例中，板104和/或磁体103可分别完全地穿过腔室120和/或活塞100，或者可以延伸穿过有限的截面。

提升阀110位于入口102以控制空气流进入腔室120中。提升阀110包括具有扩大形状的头部111，该头部在入口102上方延伸进而进入腔室120中。杆112从头部111延伸出来并且位于入口102中的壳体103中。密封件114可以定位于入口102通过在关闭方向上的头部111接触以防止空气流进入腔室120中。

提升阀110能够在关闭方向和打开方向之间定位。在关闭方向上如图11a所示，头部111抵靠密封件114，以防止和/或减少空气流从入口102进入腔室120中。在打开方向上如图11b所示，阀杆112，头部111，以及密封件114相对于壳体113向上移动，这样头部111位于腔室120内并且该头部与壳体113和板104分离。这允许了空气流从入口102经过头部111并且进入腔室120中。

当如图11a所示以前进方向操作工具10时，活塞100位于底壁107处并且在入口102上方延伸。磁体103和板104之间的磁力保持腔室120内的活塞100在其位置上。该磁体103可以与板104接触，或者可以与该板隔开，但是当这二者足够靠近时使得磁力保持在腔室120中的活塞100向下。在一个实施例中，当磁体103与板104接触时残余力约为25磅。提升阀110通过接触抵靠头部111的顶部的磁体103被保持在关闭方向上。

一旦通过升降环50和/或阈值离合器70启动差动进给齿轮42的移动，活塞100就在腔室120中轴向移动远离底壁107，因为活塞100通过差动进给杆40与差动进给齿轮42耦合。当活塞120在腔室120中移动，所述提升阀110也移动至打开方向。此运动是由空气作用在头部111的底部以及活塞100远离腔室120的底部的运动所产生的力引起的。因此，当活塞100在腔室120中移动，提升阀110也移动。流体压力的值会有所不同，只要它足够使提升阀110移动至打开位置。

从封闭位置移动至其打开位置的提升阀110包括头部111、阀杆112和在入口102中的壳体113内移动的密封件114，使得头部111位于远离底壁107定位。因此，空气能够通过入口102移动进入腔室120中，以在活塞100上提供更大的力。此外，磁体103和板104之间的磁力以指数的方式减少，由于这些元件在腔室120中彼此远离，因此只需要较少的力使活塞100在腔室120中向上移动。

活塞100在腔室120中的运动导致差动进给齿轮42与夹持机构(例如，锥形离合器，齿式离合器)啮合。这种啮合保持了差动进给齿轮42的固定。齿轮42与夹持机构的啮合以使齿轮42停止旋转的时间很大程度上取决于活塞100在腔室120中向上移动以啮合两个锥面所产生的力。磁体103和板104的作用以及更多的空气通过入口102进入腔室120中的作用在于，提供了一个更灵敏的设计，能够快速移动设备10至其缩回操作。

活塞100也以类似的方式在相反的方向移动。当主轴回缩完成时，空气不再通过入口102移动进入到腔室120中。在一些实施例中，腔室120中的空气可以通过入口102或其他入口被吸入。当空气不再对活塞100施加力时，磁体103和板104之间的磁力引起活塞100在腔室120中向下移动。因此，活塞100被重置以使主轴30向前运动。

如上所述，所述工具10可以包括提升阀110和磁体103/板104的组合。在另一个实施例中，如图12所示，该工具10包括磁体103/板104的组合(即无提升阀)。在第一方向上，活塞100在腔室120中向下并且穿过入口102。活塞100能够与底壁107和/或位于入口102的o型环114接触。当关闭时，入口102中的空气能够接触活塞100上有限的表面积(即活塞的一部分直接覆盖入口102)。作用在活塞100上的空气的作用力小于磁体103和板104之间形成的磁力，从而保持活塞100处于封闭方向上。

当活塞100通过升降环50和阈值离合器70其中之一或者同时通过这二者离开入口102时，开始向打开方向运动。此运动打开入口102，并允许空气进入腔室120中。此外，活塞120更多的表面积可以通过入口102接触进入到腔室120中的空气。这种施加在活塞100上的额外的力与磁体103和板104之间以指数形式递减的磁力相结合，提供了空气将活塞100在腔室120中向上移动到其打开方向，以啮合在齿轮42和圆锥体55之间形成的离合器。在腔室120的空气压力保持活塞100在腔室120中向上移动，以保持离合器的啮合。当回缩完成时，腔室120中的空气可以通过入口102被去除。由于磁体103和板104之间的磁力导致活塞100在腔室120中向下移动。如在其它实施例中，磁体103可连接到活塞100上和腔室120的底部的板104上，或者相反磁体103在腔室120底部和板104连接到活塞100上。

图13说明了另一个实施例中，该工具10仅包括提升阀110(即，没有磁铁103/板104的组合)。所述提升阀110位于入口102中如前述实施例。当提升阀在其封闭位置，密封件114可以被定位为沿着入口102接触抵靠提升阀110的头部111。如上所述，活塞100可以在腔室120中移动。在向下的方向上，活塞100接触抵靠头部111以关闭所述提升阀110。在这个封闭的方向，头部111可以接触密封件114，以防止空气通过入口102进入腔室120中。

当活塞100通过升降环50和阈值离合器70其中之一或者同时通过这二者离开入口102时，开始向打开方向运动。此运动导致了空气作用在提升阀110的头部111的底部以移动头部111远离入口102，从而允许空气进入到腔室120中。进入腔室120的空气进一步向活塞100施加力，使活塞在腔室120中向上移动至打开方向，以啮合离合器。在腔室120中的空气压力保持活塞100在腔室120中向上移动，以保持离合器的啮合。当回缩完成时，腔室120中的空气可以通过入口102被去除，引起活塞100在腔室120中向下移动与头部111接触，并且将提升阀110移动返回至其封闭位置。此外，偏动机构可接合以进一步使活塞100在腔室120中向下移动。

在一个或多个实施例中，工具10包括升降环50、离合器70和二级活塞100。工具10也可以包括多种其他组合。在一个或多个实施例中，工具10包括升降环50和二级活塞100(没有离合器70)。在一个或多个实施例中，工具10包括阈值离合器70和二级活塞100(没有升降环50)。

差动驱动齿轮41可以与差动进给齿轮42以多种不同的结构啮合。一个实施例包括上述的离合器机构70。其他实施例包括但不仅限于销和孔驱动器和90度的面驱动器(爪形驱动器)。

马达12可以是气动的或电动的。马达12配置为给差动驱动齿轮41提供旋转力来旋转其他元件，所述其他元件包括如上所述的主轴30。在一个或多个实施例中，采用电动马达12、通过空气逻辑系统控制的单独的空气源提供二级活塞100的移动。

在各种实施例中，磁体103或板104中的一个位于腔室120的底部。在一些实施例中，磁体103或板104位于腔室120的底部。在其他的实施例中，板104的磁体103形成腔室120的底部。

各种类型的流体用于驱动腔室120中的活塞100。在一个实施例中，空气用于驱动活塞100。其他的实施例中可以包括各种流体，例如液压油、水和油。

与空间相关的，例如“下方”、“之下”、“下游”、“上方”、“之上”等表述的使用仅为了便于描述从而解释某一元件相对于另一元件的位置。这些表述是为了包括装置不同的定位，那些除在附图中所描绘的定位以外的不同的定位。此外，例如“第一”、“第二”等表述也用于描述各种元件、区域、部分等，而并不出于限制的目的。类似的表述参见说明书中类似的元件。

这里所使用的表述“具有”、“含有”、“包括”，“包括”等为开放式表述，其代表所规定的元件或特征，但不排除附加的元件或特征。冠词“一”、“一种”和“该”适合于包括复数和单数，除非上下文清楚指明的除外。

本发明可以通过除了这里所设定的不超出本发明范围和构思的其他特殊的方式来实施，因此当前的实施例视为示例性的描述而并非限制性的，在权利要求的限定和等价范围内的所有变型都视为包括在内。