可塌縮鉆及其相關(guān)使用方法
【專利摘要】本說明書提出了一種示例性的可塌縮鉆及其相關(guān)使用方法。因此，在一方面，在本說明書中提出了包括夾盤、活塞和馬達(dá)部分的可塌縮鉆。夾盤能夠被配置，并且尺寸被調(diào)整成接納鉆頭?；钊ㄒ粚?duì)互鎖花鍵。馬達(dá)部分驅(qū)動(dòng)活塞和夾盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。制止活塞能夠使得夾盤相對(duì)于活塞停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在另一個(gè)方面，本說明書提供了向材料中鉆孔的方法，所述方法包括提供可塌縮鉆，用馬達(dá)部分驅(qū)動(dòng)活塞和夾盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，制止活塞以使得夾盤相對(duì)于活塞停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
【專利說明】可塌縮鉆及其相關(guān)使用方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年9月19日申請(qǐng)的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/880，174(題為:“Collapsible Drill and Associated Methods of Use”)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)通過引用全部并入本說明書中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及可塌縮鉆及其使用方法，并且本發(fā)明更具體地涉及在貫穿被鉆孔材料時(shí)阻止鉆頭旋轉(zhuǎn)和/或行進(jìn)的可塌縮鉆。
【背景技術(shù)】
[0004]結(jié)構(gòu)內(nèi)的鉆孔是醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的共同要求。例如，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，穿透軟骨和/或骨骼的鉆孔時(shí)被期望的。另外一個(gè)示例是，在工業(yè)領(lǐng)域穿透樹木、磚塊、鋼鐵和/或石膏板的鉆孔可能是被期望的。通常具有鉆頭的標(biāo)準(zhǔn)鉆能夠被用來在結(jié)構(gòu)或者材料內(nèi)產(chǎn)生期望的孔。某些常規(guī)的鉆包括用夾板固定的鉆頭，機(jī)動(dòng)系統(tǒng)能夠使鉆頭旋轉(zhuǎn)。因此，施加到鉆的任何力或者直線平移都能被直接傳遞到鉆頭。
[0005]盡管標(biāo)準(zhǔn)鉆在某些場景中能夠被成功地使用，在另外的場景中，結(jié)構(gòu)或材料中的鉆頭的貫穿深度會(huì)是嚴(yán)格要求的。例如，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如血管和/或神經(jīng)結(jié)構(gòu)可能存在于被鉆孔的軟骨和/或骨骼的后面，并且對(duì)這些結(jié)構(gòu)的無意的損傷可能是災(zāi)難性的，例如血管損傷、神經(jīng)功能損傷和其他類似損傷。相似的，在工業(yè)領(lǐng)域，例如電氣線纜的結(jié)構(gòu)可能存在于被鉆孔材料的后面，并且對(duì)這些結(jié)構(gòu)的無意的損傷或者貫穿可能是災(zāi)難性的或者對(duì)用戶有傷害的，例如電擊損傷和其他類似損傷。因此，鉆頭的無意“插入”(例如鉆頭行進(jìn)超出被鉆孔材料)可能會(huì)通過旋轉(zhuǎn)鉆頭自身和/或結(jié)構(gòu)的直接貫穿導(dǎo)致被鉆孔材料后面的結(jié)構(gòu)的損傷。
[0006]防止這種損傷的傳統(tǒng)方法是僅在固定的或者預(yù)先設(shè)定的距離內(nèi)允許鉆頭的行進(jìn)，例如通過使用鉆床或者類似裝置。但是，在這種方式中，被鉆孔材料的厚度必須是精確已知的。在許多場景中，材料的厚度對(duì)于用戶來說可能是未知的，例如鉆清水墻時(shí)，或者是可變的，例如曲骨。因此，常見的場景包括在用戶不可見的被鉆孔材料的遠(yuǎn)端表面(例如內(nèi)表面)摸索地鉆孔。因此，材料的厚度例如骨的厚度、鉆頭當(dāng)前的材料貫穿深度和/或被鉆孔材料后面的結(jié)構(gòu)(例如血管、神經(jīng)、電氣線纜等)是未知的。
[0007]因此，需要一種能在結(jié)構(gòu)貫穿時(shí)阻止鉆頭旋轉(zhuǎn)和/或行進(jìn)的鉆及其相關(guān)使用方法。還需要當(dāng)貫穿材料時(shí)使鉆的鉆頭塌縮以遠(yuǎn)離超出被鉆孔材料的結(jié)構(gòu)的鉆及其相關(guān)使用方法。這些和其他的需要能通過本發(fā)明中的可塌縮鉆及其相關(guān)使用方法來處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本說明書提出了一種示例性可塌縮鉆及其相關(guān)使用方法。因此，在一方面，在本說明書中提出了包括夾盤、活塞和馬達(dá)部分的可塌縮鉆。在示例性的實(shí)施例中，夾盤被配置和調(diào)整尺寸來接納鉆頭。在一些實(shí)施例中，活塞包括一對(duì)互鎖花鍵。在另外的實(shí)施例中，馬達(dá)部分驅(qū)動(dòng)活塞和夾盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，活塞的壓縮使得夾盤相對(duì)于活塞停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]在本文所述的任何實(shí)施例中，活塞包括能夠在氣缸內(nèi)直線移動(dòng)的活塞桿。在一些實(shí)施例中，一對(duì)互鎖花鍵包括位于氣缸上的多個(gè)槽和位于活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)齒，所述多個(gè)槽配置成與多個(gè)互補(bǔ)齒互鎖或接合。在一些實(shí)施例中，一對(duì)互鎖花鍵包括位于氣缸上的多個(gè)齒和位于活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)槽，所述多個(gè)齒配置成與多個(gè)互補(bǔ)槽互鎖或接合。
[0010]在另外的實(shí)施例中，活塞桿包括由此延伸的徑向突出部。在一些實(shí)施例中，氣缸包括內(nèi)壁架，該內(nèi)壁架配置成并且尺寸被設(shè)計(jì)成與活塞桿的徑向突出部配合。在某些實(shí)施例中，可塌縮鉆包括密封件，例如O型環(huán)，該密封件被布置在徑向突出部和內(nèi)壁架之間以在氣缸內(nèi)部形成密封腔。
[0011]在某些實(shí)施例中，馬達(dá)部分包括用于在氣缸內(nèi)部用壓縮空氣填充密封腔的機(jī)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，馬達(dá)部分包括從密封腔向大氣釋放壓縮空氣的機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，從密封腔向大氣釋放壓縮空氣將活塞桿按壓入氣缸中。在另外的實(shí)施例中，將活塞桿按壓入氣缸使得多個(gè)槽和一對(duì)互鎖花鍵的多個(gè)互補(bǔ)齒脫離接合。在還一些實(shí)施例中，多個(gè)槽和一對(duì)互鎖花鍵的多個(gè)互補(bǔ)齒脫離接合阻止了夾盤相對(duì)于活塞(例如活塞的氣缸)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]在某些實(shí)施例中，將活塞桿按壓入氣缸使得鉆頭從材料自動(dòng)地回縮。在一些實(shí)施例中，可塌縮鉆包括布置在氣缸和馬達(dá)部分之間的第二對(duì)互鎖花鍵。
[0013]在另外的部分，本說明書提供了鉆入材料的示例性方法，該方法包括提供本文所述的可塌縮鉆。在某些實(shí)施例中，示例性的方法包括用馬達(dá)部分驅(qū)動(dòng)活塞和夾盤旋轉(zhuǎn)的步驟。在某些實(shí)施例中，示例性的方法包括按壓活塞使夾盤相對(duì)于活塞停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]在另外的實(shí)施例中，示例性的方法包括在活塞的氣缸內(nèi)部用壓縮空氣填充密封腔，以從活塞桿延伸的徑向突出部定位成抵靠氣缸的內(nèi)壁架。在某些實(shí)施例中，示例性的方法包括在密封腔內(nèi)保持壓力，以將鉆頭保持在伸展位置。
[0015]在某些實(shí)施例中，示例性的方法包括使一對(duì)互鎖花鍵的位于活塞的活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)齒與位于活塞的氣缸上的多個(gè)槽互鎖或者接合，以驅(qū)動(dòng)夾盤相對(duì)于活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，示例性的方法包括使一對(duì)互鎖花鍵的位于活塞的氣缸上的多個(gè)齒與位于活塞的活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)槽互鎖或者接合，以驅(qū)動(dòng)夾盤相對(duì)于活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0016]在另外的實(shí)施例中，示例性的方法包括使所述密封腔排氣以將活塞桿按壓入氣缸中。在一些實(shí)施例中，將活塞桿按壓入氣缸還包括使一對(duì)互鎖花鍵的位于氣缸上的多個(gè)槽和位于活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)齒脫離接合。在一些實(shí)施例中，將活塞桿按壓入氣缸還包括使一對(duì)互鎖花鍵的位于氣缸上的多個(gè)齒和位于活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)槽脫離接合。
[0017]在某些實(shí)施例中，使一對(duì)互鎖花鍵的位于氣缸上的多個(gè)槽與位于活塞的活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)齒脫離接合包括停止夾盤相對(duì)于活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，使一對(duì)互鎖花鍵的位于氣缸上的多個(gè)齒與位于活塞的活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)槽脫離接合包括停止夾盤相對(duì)于活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]在某些實(shí)施例中，將活塞桿按壓入氣缸包括使鉆頭從材料自動(dòng)地回縮。
[0019]其他的目的和特點(diǎn)通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明將變得明了。但是應(yīng)該理解的是，附圖僅僅是被設(shè)計(jì)用來進(jìn)行說明的，而不是作為本發(fā)明的限制的界定。
【附圖說明】
[0020]為了輔助哪些本領(lǐng)域中的技術(shù)人員制造和使用所公開的可塌縮鉆及其相關(guān)方法，如下將對(duì)附圖進(jìn)行說明，其中，
[0021]圖1示出了在完全貫穿鉆孔材料之前處于伸展和接合位置中的示意性可塌縮鉆的側(cè)視、部分截面圖；
[0022]圖2示出了在完全貫穿鉆孔材料之前處于伸展和接合位置中的示意性可塌縮鉆的細(xì)節(jié)側(cè)視截面圖；
[0023]圖3示出了在完全貫穿鉆孔材料之后處于塌縮和脫離接合位置中的示意性可塌縮鉆的側(cè)視、部分截面圖；以及
[0024]圖4示出了在完全貫穿鉆孔材料之后處于塌縮和脫離接合位置中的示意性可塌縮鉆的細(xì)節(jié)側(cè)視截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下述是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，用于輔助本領(lǐng)域中的技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的范圍或者精神的情況下對(duì)本文所述的實(shí)施例做出修改和改變。除非另外限定，本文中使用的所有的技術(shù)性和科學(xué)性術(shù)語與本發(fā)明所屬的領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所廣泛已知的含義相同。描述本發(fā)明時(shí)所使用的術(shù)語僅用于描述具體實(shí)施例，并且不會(huì)限制本發(fā)明。本文中提及的所有的出版物、專利申請(qǐng)、專利、圖片和其他引用通過引用被書面地并入本說明書。
[0026]當(dāng)一系列的數(shù)值被提供給第十單元的下限時(shí)(除非文中進(jìn)行了明確的說明)時(shí)，應(yīng)該理解的是范圍的上限和下限之間的每個(gè)中間值和設(shè)定范圍內(nèi)的其他的設(shè)定值或者中間值均包含在本發(fā)明內(nèi)。從任何下限到任何上限的范圍都是經(jīng)過仔細(xì)考慮的?？梢员华?dú)立地包含在較小范圍內(nèi)的這些較小范圍內(nèi)的上限和下限也包含在本發(fā)明內(nèi)，受到設(shè)定范圍內(nèi)的任何特定的排除極限的限制。當(dāng)設(shè)定范圍包括一個(gè)或者兩個(gè)極限時(shí)，排除該所包括的極限的任意一個(gè)的范圍也都包括在本發(fā)明內(nèi)。
[0027]本說明書和所附權(quán)利要求中使用的“一個(gè)”用來表示文章中的一個(gè)或者多于一個(gè)(也就是至少一個(gè))的語法目的，除非在上下文中明確說明。例如，“一個(gè)元件”表示一個(gè)元件或者多余一個(gè)元件。
[0028]【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求中的所有的數(shù)值都被修正成指示值的近似值，并且考慮到了本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以預(yù)期的實(shí)驗(yàn)誤差和變化。
[0029]【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求中所使用的“和/或”應(yīng)該被理解成意味著元件“一個(gè)或兩者”是如此的關(guān)聯(lián)，即元件是結(jié)合地存在于某些情況和分離地存在于其他的情況。用“和/或列出的多種元件”應(yīng)該被解釋成同樣的方式，即“一個(gè)或更多”的元件的如此的關(guān)聯(lián)。另外的元件可以選擇性的存在，除了用“和/或”條款特別說明的外(無論與那些特別標(biāo)示的元件相關(guān)或不相關(guān))。因此，作為非限制性的示例，提到“A和/或B”，當(dāng)連接開放式語言例如“包括”在一個(gè)實(shí)施例中是表示僅有A(選擇性地包括除了B的元件)；在另一個(gè)實(shí)施例中僅有B(選擇性地包括除了A的元件)；在又一個(gè)實(shí)施例中表示A和B (選擇性地包括其他元件)等。
[0030]正如在【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求中所使用的，“或”應(yīng)該被理解成與上述定義的“和/或”具有相同含義。例如，當(dāng)分離列表項(xiàng)目時(shí)，“或”或者“和/或”應(yīng)該被解釋成若干元件或者元件列表和另外的未列出的項(xiàng)目是包含性的，即包括至少一個(gè)和包括多于一個(gè)。只有用明確的表述表示相反時(shí)，例如“僅有一個(gè)”或者“恰好一個(gè)”或者當(dāng)權(quán)利要求中使用“由……組成”來表示包括若干元件或者元件列表中恰好一個(gè)。通常，當(dāng)在前置使用排他性的術(shù)語例如“兩者之一”、“之一” “僅有一個(gè)”或者“恰好僅有一個(gè)”時(shí)，本文中的“或”可以僅被解釋成表示排他性的替代物(即“一個(gè)或者另一個(gè)但不是兩個(gè)”)。
[0031]正如在【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求中所使用的，參考一個(gè)或者更多個(gè)元件列表，“至少一個(gè)”應(yīng)該被理解成意味著從元件列表中選擇任何一個(gè)或者更多個(gè)元件中的至少一個(gè)元件，但是不必須包括元件列表中特別列出的每一個(gè)元件中的至少一個(gè)，并且不排除元件列表中的元件的任何組合。這種定義使得元件可以選擇性的存在，不同于元件列表內(nèi)特別標(biāo)示的元件，對(duì)于元件列表內(nèi)特別標(biāo)示的元件“至少一個(gè)”表示無論引用或者不引用那些標(biāo)示的元件。因此，作為非限制性的示例，“A和B中的至少一個(gè)”(或者相等價(jià)的“A或B中的至少一個(gè)”，或者等價(jià)的“A和/或B中的至少一個(gè)”)在一個(gè)實(shí)施例中都能夠表示選擇性地包括至少一個(gè)A，并且選擇性地多于一個(gè)，沒有B存在(并且選擇性的包括除了 B以外的元件)；在另一個(gè)實(shí)施例中，表示包括至少一個(gè)B的，并且選擇性地多于一個(gè)，沒有A存在(并且選擇性的包括除了A以外的元件)；在又一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)包括至少一個(gè)A和至少一個(gè)B，并且選擇性地多余一個(gè)A，多于一個(gè)B(并且選擇性地包括其他元件)；等等。
[0032]應(yīng)該理解的是，除非明確的表述表示相反，本文中的任何方法都包括多于一個(gè)步驟或行為，方法的步驟和行為的順序不限于本文所述的方法的步驟和行為的順序。
[0033]在權(quán)利要求中，與【具體實(shí)施方式】相同，所有的過渡短語例如“包括”、“包含”、“帶有”、“具有”、“含有”、“涵蓋”、“攜帶”、“構(gòu)成”以及其他的短語均應(yīng)該被理解成開放性的，即意味著不受限的。只有過渡短語“由……組成”和“大致由……組成”才分別是封閉或者半封閉的過渡短語，正如前述美國專利局專利審查手冊(cè)2111.03部分所要求的。
[0034]參考圖1和圖2，不出了不例性可塌縮鉆100(此后稱為鉆100)的側(cè)視部分視圖截面圖和細(xì)節(jié)部分截面圖。具體地，在完成鉆孔材料102例如墻壁、骨骼、軟骨或者其他類似結(jié)構(gòu)的貫穿之前，在伸展和接合位置示例性地對(duì)鉆100進(jìn)行說明。鉆孔材料102能夠限定外部表面104(例如鉆100開始鉆孔通過的表面)和內(nèi)部表面106(例如在貫穿之后希望鉆100停止以防止鉆100進(jìn)入內(nèi)腔108的位置的表面)。內(nèi)腔108能夠包括一個(gè)或者更多個(gè)結(jié)構(gòu)(未示出)，例如血管、神經(jīng)、電氣線纜和類似物，并且期望防止鉆頭100插入內(nèi)腔108以防止損壞一個(gè)或者更多個(gè)結(jié)構(gòu)。
[0035]示例性的鉆100包括夾盤110，夾盤配置成和尺寸設(shè)計(jì)成用于在其中接納和/或保持鉆頭112。應(yīng)該理解的是，夾盤110能接納用戶所需的多種鉆頭112尺寸。在一些實(shí)施例中，夾盤110可以是工業(yè)中使用的標(biāo)準(zhǔn)夾盤。在一些實(shí)施例中，鉆頭112可以是工業(yè)中使用的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭。鉆頭100還包括活塞114和馬達(dá)部分116?；钊?14包括沿中央軸線A對(duì)準(zhǔn)的活塞桿118和氣缸120?；钊麠U118能夠限定遠(yuǎn)端部122和近端部124。在某些實(shí)施例中，活塞桿118能夠限定固體結(jié)構(gòu)，例如非空心結(jié)構(gòu)。氣缸120能夠限定遠(yuǎn)端部126和近端部128。
[0036]活塞114可以包括第一對(duì)互鎖花鍵130和第二對(duì)互鎖花鍵132。第一對(duì)互鎖花鍵130能夠被設(shè)置在氣缸120的近端部128，并且能夠在馬達(dá)部分116和活塞114的氣缸120之間提供互鎖或者接合接口。在一些實(shí)施例中，馬達(dá)部分116可以包括圍繞中央軸線A徑向隔開的多個(gè)槽134，這些槽被配置并且尺寸設(shè)計(jì)成與多個(gè)互補(bǔ)齒136例如脊互鎖，所述齒圍繞氣缸120的近端部128的外表面的中央軸線A徑向隔開。在一些實(shí)施例中，馬達(dá)部分116可以包括徑向隔開的齒136，并且氣缸120的近端部128可以包括徑向間隔的互補(bǔ)槽134。第一對(duì)互鎖花鍵130使得轉(zhuǎn)矩可以從馬達(dá)部分116傳遞到活塞114以調(diào)整活塞114的旋轉(zhuǎn)。例如，馬達(dá)部分116能夠致動(dòng)或者接合槽134以圍繞中央軸線A旋轉(zhuǎn)，繼而致動(dòng)或者接合互鎖花鍵136以圍繞中央軸線A旋轉(zhuǎn)。盡管未做說明，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，馬達(dá)部分116包括用于形成用于使第一對(duì)互鎖花鍵130的槽134旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。
[0037]第二對(duì)互鎖花鍵132能夠被設(shè)置在氣缸120的遠(yuǎn)端部126處以及在活塞桿118的遠(yuǎn)端部122和近端部124之間的中點(diǎn)處。第二對(duì)互鎖花鍵132可以在活塞114的活塞桿118和氣缸118之間提供互鎖或接合界面。在一些實(shí)施例中，氣缸120的遠(yuǎn)端部126的內(nèi)部表面可以包括圍繞中央軸線A徑向隔開的多個(gè)槽138，這些槽被配置并且尺寸設(shè)計(jì)成與多個(gè)互補(bǔ)齒140例如脊互鎖，所述齒圍繞活塞桿118的外表面的中央軸線A徑向隔開。在一些實(shí)施例中，氣缸120可以包括徑向隔開的齒140，并且活塞118可以包括徑向間隔的互補(bǔ)槽138。第二對(duì)互鎖花鍵132通過使齒140和槽138接合使得轉(zhuǎn)矩耦合到氣缸118、活塞桿118和夾盤110之間。來自馬達(dá)部分116的轉(zhuǎn)矩因此可以被傳遞到夾盤110，以調(diào)整鉆頭112的旋轉(zhuǎn)。
[0038]在一些實(shí)施例中，活塞桿118的遠(yuǎn)端部122可以被固定到夾盤110，并且近端部124可以被可移動(dòng)地與活塞114的氣缸120接合。具體地，活塞桿118的近端部124可以沿中央軸線A在氣缸120內(nèi)直線移動(dòng)。氣缸120可以包括內(nèi)部徑向壁架142，該壁架沿氣缸120的內(nèi)表面布置，并且位于氣缸120的遠(yuǎn)端部126和近端部128之間的中點(diǎn)處。壁架142可以從氣缸120的內(nèi)表面沿中央軸線A的方向延伸，并且可以被配置成形成中央孔，該中央孔的尺寸被設(shè)計(jì)成用于在其中接納活塞桿118。壁架142可以起到限制活塞桿118在氣缸120內(nèi)的移動(dòng)的止擋件。例如，活塞桿118可以在氣缸120內(nèi)沿中央軸線A移動(dòng)直到第二對(duì)連鎖花鍵132的齒140接合壁架142。
[0039]活塞桿118的近端部124可以包括由活塞桿118延伸并且遠(yuǎn)離中央軸線A的徑向突出部144。具體地，活塞桿118的近端部124可以限定延伸穿過活塞桿118的整個(gè)直徑的大致平坦表面，并且徑向突出部144也可以從近端部124表面遠(yuǎn)離中央軸線A。徑向突出部144可以配置成并且尺寸設(shè)計(jì)成配合在氣缸120的內(nèi)壁內(nèi)。在一些實(shí)施例中，徑向突出部144可以包括固定在其上的O型環(huán)146?；钊麠U118可以與氣缸120裝配，使得徑向突出部144被設(shè)置在氣缸120的壁架142和近端部128之間?；钊麠U118因此可以沿中央軸線A在氣缸120的近端部128的方向上移動(dòng)直到齒140接合壁架142，并且可以沿中央軸線A在氣缸120的遠(yuǎn)端部126的方向上移動(dòng)直到徑向突出部144接合壁架142。
[0040]徑向突出部144與壁架142接合可以在氣缸120的第一腔148和第二腔150之間形成密封。第一腔148因此可以被限定為設(shè)置在氣缸120的近端部128和活塞桿118的徑向突出部144之間的氣缸120的內(nèi)腔。第二腔150可以被限定為設(shè)置在氣缸120的壁架142和遠(yuǎn)端部126之間的氣缸120的內(nèi)腔。在一些實(shí)施例中，鉆100包括設(shè)置在馬達(dá)部分116和氣缸120的近端部128之間傳感器152例如測力傳感器。傳感器152可以測量從鉆頭112返回到馬達(dá)部分116的反作用力。例如，傳感器152可以測量由抵靠被鉆孔材料102的鉆頭112施加的壓力，當(dāng)鉆頭112已經(jīng)穿透被鉆孔材料102的內(nèi)表面106時(shí)，使得反作用力的變化可以被傳感器152檢測到。
[0041]在一些實(shí)施例中，鉆100的馬達(dá)部分116中可以包括壓縮空氣機(jī)構(gòu)154。壓縮空氣機(jī)構(gòu)154可以包括具有入口 158和出口 160的壓縮機(jī)156。壓縮空氣機(jī)構(gòu)154還可以包括軟管162，即柔性空氣軟管，該軟管將壓縮機(jī)156連接到氣缸120的近端部128。壓縮機(jī)156可以通過入口 158吸入壓縮空氣，并且將壓縮空氣通過軟管162傳送到氣缸120的第一腔148。徑向突出部144和壁架142之間的密封件可以密封第一腔148，使得壓縮空氣可以被保持在第一腔148的內(nèi)部。壓縮機(jī)156還可以從第一腔148通過軟管162將壓縮空氣釋放到出口 160之外。
[0042]繼續(xù)參考圖1和圖2，當(dāng)鉆100被設(shè)置在用于鉆孔的伸展位置，活塞桿118可以從氣缸120延伸，使得第一對(duì)和第二對(duì)互鎖花鍵130、132被互鎖或接合。在一些實(shí)施例中，活塞桿118可以借助壓縮空氣機(jī)構(gòu)154用壓縮空氣填充或者預(yù)加載第一腔148的方式致動(dòng)到伸展位置。例如，壓縮空氣能夠向近端部124表面和活塞桿118的徑向突出部144表面上施加作用力，以使得活塞桿118沿壁架142的方向直線地移動(dòng)，并且使得徑向突出部144密封抵靠壁架142。第一腔148內(nèi)的壓縮空氣區(qū)域因此可以施加和保持沿活塞桿118的遠(yuǎn)端部122的方向抵靠徑向突出部144的壓力，以保持徑向突出部144和/或O型環(huán)146抵靠壁架142，因此保持第一腔148內(nèi)部的壓縮空氣壓力。
[0043]活塞桿118向伸展位置的移動(dòng)可以使第二對(duì)互鎖花鍵132的槽138和齒140互鎖。第一對(duì)互鎖花鍵130因此可以提供從馬達(dá)部分116向氣缸120傳遞的轉(zhuǎn)矩，并且第二對(duì)互鎖花鍵132可以提供從氣缸120向活塞桿118傳遞的轉(zhuǎn)矩?；钊麠U118繼而可以向夾盤110和鉆頭112提供轉(zhuǎn)矩。
[0044]在一些實(shí)施例中，第一對(duì)和/或第二對(duì)互鎖花鍵130、132可以允許在鉆100的活塞114和馬達(dá)部分116之間的小的移動(dòng)?；诨钊?14和馬達(dá)部分116之間的移動(dòng)，設(shè)置在活塞114和馬達(dá)部分116之間的傳感器152可以測量出從鉆頭112返回到馬達(dá)部分116的反作用力。例如，當(dāng)用戶通過對(duì)鉆頭112的末端164和/或?qū)︺@頭112的抵靠被鉆孔材料102的末端164的區(qū)域施加壓力而沿中央軸線A在直線和/或非直線方向上進(jìn)行鉆孔時(shí)，壓力可以被傳感器152測量。如上所述，借助壓縮空氣機(jī)構(gòu)154被預(yù)加載到第一腔148中的壓縮空氣可以將活塞114保持在伸展位置。
[0045]在鉆孔時(shí)，由用戶施加的抵靠鉆頭112的壓力可以變化。如果需要保持或者提升活塞114的第一腔148內(nèi)的壓縮空氣壓力以抵抗施加的直線壓力并將活塞114保持在伸展位置，壓縮空氣機(jī)構(gòu)154因此可以通過入口 158吸入額外的壓縮空氣進(jìn)入第一腔148。在一些實(shí)施例中，壓縮空氣機(jī)構(gòu)154可以包括傳感器(未示出)，以檢測第一腔148內(nèi)的壓力。保持或者提升活塞114的第一腔148內(nèi)的壓力可以保持第二對(duì)互鎖花鍵132的槽138和齒140之間的互鎖或接合。轉(zhuǎn)矩因此可以從馬達(dá)部分116向活塞114、夾盤110和鉆頭112傳遞。鉆頭112因此可以以期望的速度旋轉(zhuǎn)，并且可以行進(jìn)穿過被鉆孔材料102。
[0046]參考圖3和圖4，示出了示例性的鉆100的側(cè)視部分截面圖和側(cè)視細(xì)節(jié)截面圖。具體地，在完全貫穿鉆孔材料102例如墻壁、骨骼、軟骨或者其他類似結(jié)構(gòu)之后，在塌縮和脫離接合位置示例性地對(duì)鉆100進(jìn)行說明。如圖3和圖4所示，鉆頭112的末端164已經(jīng)完全穿過被鉆孔材料102，包括被鉆孔材料102的內(nèi)表面106。
[0047]在鉆孔時(shí)，當(dāng)鉆頭112穿透被鉆孔材料102的硬基質(zhì)，抵靠鉆頭112施加的力或壓力會(huì)突然變化。力的變化可以被布置在活塞114和馬達(dá)部分116之間的傳感器152檢測到。當(dāng)施加在鉆頭112上的力的變化被檢測到時(shí)，布置在壓縮機(jī)156上的電磁閥(未示出)可以打開以將第一腔148內(nèi)的壓縮空氣通過出口 160釋放到大氣中。壓縮空氣因此可以從活塞114快速的排出。
[0048]第一腔148內(nèi)的壓力的減小的同時(shí)，施加到活塞118的、抵靠氣缸120的壁架142的徑向突出部144上的力也減小，使得氣缸120內(nèi)的活塞桿118沿中央軸線A移動(dòng)。因此，當(dāng)檢測到施加到鉆頭112上的力的變化時(shí)并且當(dāng)壓縮空氣從第一腔148釋放時(shí)，夾盤110、鉆頭112和活塞桿118通過沿中央軸線A移動(dòng)直到活塞桿118的齒140抵接壁架142而可以塌縮或按壓入活塞114的氣缸120中。在一些實(shí)施例中，活塞桿118可以塌縮或按壓進(jìn)入氣缸120的距離能夠根據(jù)例如用戶期望的區(qū)域、用戶施加的力、期望的潛在“插入”距離等進(jìn)行改變。在一些實(shí)施例中，活塞桿118塌縮或按壓進(jìn)入氣缸120的距離的范圍可以由用戶和/或制造商從毫米為單位的距離到厘米為單位的距離進(jìn)行調(diào)整。
[0049]由用戶抵靠鉆100的把手(未示出)施加的持續(xù)的壓力或者力會(huì)引起鉆100在不受鉆頭112施加的力的情況下向前移動(dòng)。具體地，當(dāng)用戶持續(xù)地提供抵靠鉆100的把手的力以持續(xù)鉆孔時(shí)，由于第一腔148被排氣，夾盤110、鉆頭112和活塞桿118會(huì)被迫塌縮或者移動(dòng)進(jìn)入活塞114的氣缸120。由于第一腔148內(nèi)的壓力的下降，活塞桿118沿中央軸線A在壁架142的方向上的移動(dòng)，迫使活塞桿118和氣缸120之間的第二對(duì)互鎖花鍵132脫離接合。第二對(duì)互鎖花鍵132的脫離接合還會(huì)釋放從氣缸120向活塞桿118以及夾盤110和鉆頭112傳遞的轉(zhuǎn)矩。因此鉆頭112的轉(zhuǎn)動(dòng)被阻止。
[0050]在一些實(shí)施例中，通過阻止鉆頭112在內(nèi)腔108內(nèi)的結(jié)構(gòu)處的切削，停止鉆頭112的轉(zhuǎn)動(dòng)還能進(jìn)一步停止鉆頭112的行進(jìn)進(jìn)入被鉆孔材料102的內(nèi)腔108。在一些實(shí)施例中，當(dāng)活塞桿118移動(dòng)進(jìn)入氣缸120時(shí)，鉆頭112的進(jìn)一步行進(jìn)進(jìn)入被鉆孔材料102的內(nèi)腔108能夠自動(dòng)被阻止，并且使鉆頭112至少部分地回縮到形成在被鉆孔材料102中的孔之外。
[0051 ]在活塞114完全地塌縮或壓下前，例如在活塞桿118的齒140抵接壁架142時(shí)，一旦形成期望的孔，用戶能釋放或者減小施加到鉆100的把手上的力以阻止停止的鉆頭112在內(nèi)腔108內(nèi)超出被鉆孔材料102的硬墊刺穿軟物質(zhì)，例如神經(jīng)、血管等。就工業(yè)應(yīng)用而言，在活塞114完全地塌縮或壓下前，一旦形成期望的孔，用戶能夠釋放或者減小施加到鉆100的把手上的力以阻止停止的鉆頭112在內(nèi)腔108內(nèi)超出被鉆孔材料102的硬基質(zhì)刺穿例如電氣線纜等結(jié)構(gòu)。
[0052]在一些實(shí)施例中，馬達(dá)部分116的電磁閥能夠打開到負(fù)壓倉(未示出)。在一些實(shí)施例中，負(fù)壓倉能夠通過機(jī)電方式產(chǎn)生。因此，當(dāng)傳感器152檢測到壓力下降時(shí)，第一腔148內(nèi)的壓縮空氣能夠被主動(dòng)地減壓，第一腔148能夠主動(dòng)地塌縮，并且活塞桿118能夠被抽吸進(jìn)入到活塞114的氣缸120直到活塞桿118的齒140抵接壁架142。夾盤110和鉆頭112因此還能夠沿中央軸線A在氣缸120的方向上被抽吸?；钊麠U118、夾盤110和鉆頭112的移動(dòng)能夠進(jìn)一步阻止鉆頭112行進(jìn)進(jìn)入被鉆孔材料102的內(nèi)腔108。在一些實(shí)施例中，活塞桿118、夾盤110和鉆頭112的移動(dòng)能夠主動(dòng)地和/或自動(dòng)地使鉆頭112回縮遠(yuǎn)離被鉆孔材料102和/或內(nèi)腔108內(nèi)的任何結(jié)構(gòu)。施加到鉆100的把手上的力因此能夠與施加到鉆頭112上的力解耦，以阻止被鉆孔材料112的內(nèi)腔108內(nèi)的結(jié)構(gòu)的損壞。
[0053]如果用戶希望進(jìn)一步鉆孔穿過相同的或者另一個(gè)被鉆孔材料102，活塞114的第一腔148能夠通過例如重置按鈕、傳感器檢測等的致動(dòng)用壓縮空氣再次填充。盡管本文中所討論的是用壓縮空氣填充第一腔148，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，使用例如一種或者更多種液體，一個(gè)或者多個(gè)彈簧等的類活塞設(shè)計(jì)的任何相近的機(jī)構(gòu)都能夠被用來伸展和/或塌縮鉆100。
[0054]雖然本文中對(duì)示例性的實(shí)施例做出了說明，當(dāng)時(shí)應(yīng)該清楚注意的是，這些實(shí)施例不應(yīng)該被作為限制，對(duì)本文所明顯描述的內(nèi)容的增添和修改也都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。另外，應(yīng)該明白的是，本文所描述的多種實(shí)施例的特點(diǎn)不具有相互的排他性，并且能夠以多種組合和置換的方式存在，即使這種組合和置換沒有在本文中進(jìn)行描述，但是這些都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可塌縮鉆，所述可塌縮鉆包括: 夾盤，所述夾盤被配置成并且尺寸被設(shè)計(jì)成用于接納鉆頭， 活塞，所述活塞包括一對(duì)互鎖花鍵，以及 馬達(dá)部分， 其中，所述馬達(dá)部分驅(qū)動(dòng)所述活塞和所述夾盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且 其中，所述活塞的按壓使得所述夾盤相對(duì)于所述活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)停止。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可塌縮鉆，其中，所述活塞包括在氣缸內(nèi)直線移動(dòng)的活塞桿。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可塌縮鉆，其中，所述一對(duì)互鎖花鍵包括位于所述氣缸上的多個(gè)槽和位于所述活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)齒，所述多個(gè)槽被配置成與所述多個(gè)互補(bǔ)齒互鎖。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可塌縮鉆，其中，所述活塞桿包括從所述活塞桿延伸的徑向突出部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可塌縮鉆，其中，所述氣缸包括內(nèi)壁架，該內(nèi)壁架被配置成并且尺寸被設(shè)計(jì)成與所述活塞桿的所述徑向突出部相配合。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可塌縮鉆，其中，所述可塌縮鉆包括O型環(huán)，所述O型環(huán)被布置在所述徑向突出部和所述內(nèi)壁架之間，以在所述氣缸內(nèi)部形成密封腔。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可塌縮鉆，其中，所述馬達(dá)部分包括用于采用壓縮空氣填充所述氣缸內(nèi)部的所述密封腔并且用于從所述密封腔向大氣釋放壓縮空氣的機(jī)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可塌縮鉆，其中，從所述密封腔向大氣釋放壓縮空氣使得將所述活塞桿按壓入所述氣缸中。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可塌縮鉆，其中，將所述活塞桿按壓入所述氣缸中使得所述一對(duì)互鎖花鍵的所述多個(gè)槽和多個(gè)互補(bǔ)齒脫離接合。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可塌縮鉆，其中，所述一對(duì)互鎖花鍵的所述多個(gè)槽和所述多個(gè)互補(bǔ)齒脫離接合阻止了所述夾盤相對(duì)于所述活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可塌縮鉆，其中，使所述活塞桿按壓入所述氣缸使得所述鉆頭從材料回縮。12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可塌縮鉆，其中，所述可塌縮鉆包括布置在氣缸和馬達(dá)部分之間的第二對(duì)互鎖花鍵。13.一種對(duì)材料鉆孔的方法，所述方法包括: 提供可塌縮鉆，所述可塌縮鉆包括(i)夾盤，所述夾盤被配置成并且尺寸被設(shè)計(jì)成接納鉆頭；(i i)活塞，所述活塞包括一對(duì)互鎖花鍵;和(i i i)馬達(dá)部分， 采用所述馬達(dá)部分驅(qū)動(dòng)所述活塞和所述夾盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且 按壓所述活塞以停止所述夾盤相對(duì)于所述活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，所述方法包括用壓縮空氣填充位于所述活塞的所述氣缸內(nèi)部的密封腔，以使從活塞桿延伸的徑向突出部定位成抵靠所述氣缸的內(nèi)壁架。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法包括在所述密封腔內(nèi)保持壓力，以將所述鉆頭保持在伸展的位置。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法包括使所述一對(duì)互鎖花鍵的、位于所述活塞的氣缸上的多個(gè)槽與位于所述活塞的所述活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)齒互鎖，以驅(qū)動(dòng)所述夾盤相對(duì)于所述活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法包括使所述密封腔排氣以將所述活塞桿按壓入所述氣缸中。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，將所述活塞桿按壓入所述氣缸還包括使得所述一對(duì)互鎖花鍵的、位于所述氣缸上的多個(gè)槽與位于所述活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)齒脫離接合。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，使所述一對(duì)互鎖花鍵的、位于所述氣缸上的多個(gè)槽與位于所述活塞桿上的多個(gè)互補(bǔ)齒脫離接合包括停止所述夾盤相對(duì)于所述活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可塌縮鉆，其中，將所述活塞桿按壓入所述氣缸包括使所述鉆頭從材料回縮。
【文檔編號(hào)】B23B39/14GK105828997SQ201480057790
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年9月19日
【發(fā)明人】I·K·Y·羅, P·肖雷, K·馬爾德魯
【申請(qǐng)人】索特瑞工業(yè)有限責(zé)任公司