ПНЕВМОИНСТРУМЕНТ Российский патент 1994 года по МПК B25B21/02 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механизированному инструменту ударно-вращательного действия, и может быть использовано при сборке или разборке резьбовых соединений, фрезеровании, сверлении и других технологических операциях.

Известен ударно-импульсный механизм гайковерта, содержащий неподвижный ротор, имеющий две лопасти, подвижный статор, выполненный в виде цилиндра с радиальными перегородками, доходящими до цилиндрической пустотелой оси ротора, в которой выполнены каналы для подвода и выпуска воздуха, ударные кулачки, выполненные на статоре и взаимодействующие с ударными кулачками наковальни, сочлененной со шпиндельной головкой [1].

Наиболее близким по технической сущности является пневмоинструмент, содержащий корпус, размещенный в нем ротор с лопастями, установленный коаксиально ротору с возможностью вращения ударник с лопастями, образующими с лопастями ротора рабочие камеры, наковальню с головкой под инструмент и воздухораспределительное устройство для периодического сообщения рабочих камер с воздухоподводящей магистралью и атмосферой [2].

Недостаток конструкции - малая мощность пневмоинструмента из-за выполнения ротора в виде пустотелой оси с воздухоподводящими и выхлопными окнами и закрепленными радиальными лопастями и шайбами на их торцах. Объем, занимаемый в конструкции пустотелой осью ротора, снижает размеры лопастей в радиальном направлении и движущий момент, создаваемый действием сжатого воздуха на рабочие кулачки ротора и ударника, ограничивает скорость разгона ударника и величину запаса накопленной им энергии, что снижает мощность пневмоинструмента.

Цель изобретения - повышение мощности за счет увеличения объемов рабочих камер.

Поставленная цель достигается тем, что в пневмоинструменте, содержащем корпус, размещенный в нем ротор с лопастями, установленный коаксиально ротору с возможностью вращения ударник с лопастями, образующими с лопастями ротора рабочие камеры, наковальню с головкой под инструмент и воздухораспределительное устройство для периодического сообщения рабочих камер с воздухоподводящей магистралью и атмосферой, ротор выполнен в виде двух соосно установленных втулок с воздухоподводящими и выхлопными окнами, соединенных диаметрально расположенными лопастями. Воздухораспределительное устройство расположено во втулках между лопастями.

На фиг. 1 изображен пневмоинструмент, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 1; на фиг. 8 - ротор; на фиг. 9 - сечение З-З на фиг. 8.

Пневмоинструмент содержит корпус 1 с крышками 2 и 3, размещенные в корпусе наковальню 4, ротор 5, выполненный в виде двух соосно установленных втулок 6 и 7, соединенных диаметрально расположенными лопастями ротора 5. На втулках 6 и 7 коаксиально с возможностью вращения установлен ударник 8 с закрепленными на его внутренней поверхности лопастями 9. В отверстиях втулок 6 и 7 установлено воздухораспределительное устройство 10. Ударник 8 с лопастями 9 совместно с лопастями ротора 5, его втулками 6 и 7 и наружной цилиндрической поверхностью воздухораспределительного устройства 10 образуют две пары рабочих камер 11 и 12. Наковальня 4 и ротор 5 установлены на подшипниках 13 и 14. Подшипник 13 установлен в крышке 2 корпуса 1. Подшипник 14 выполнен в виде шайб, закрепленных на торцах звездочки 15 обгонной муфты, через которую ротор 5 кинематически связан с корпусом 1. Звездочка 15 обгонной муфты жестко закреплена на втулке 7, а ролики 16 обгонной муфты взаимодействуют с внутренней поверхностью корпуса 1. Ротор 5 выполнен с кулачками 17, сопряженными с кулачками 18 наковальни 4. Наковальня 4 выполнена с ударными кулачками 19, взаимодействующими с торцовыми ударными кулачками 20 ударника 8. Для исключения соударения лопастей ротора 5 с лопастями 9 ударника 8 их центральные углы выполнены меньшими по отношению кцентральным углам ударных кулачков 19 и 20 соответственно наковальни 4 и ударника 8. На втулке 7 ротора 5 выполнены воздухоподводящие окна 21 и 22 в виде внутренних канавок, расположенных с обеих сторон каждой из лопастей ротора 5. На втулке 6 ротора 5 выполнены выхлопные окна 23 и 24 в виде внутренних канавок, расположенных с обоих сторон каждой из лопастей ротора 5. Установленное в отверстиях втулок 6 и 7 с возможностью вращения воздухораспределительное устройство 10 выполнено в виде валика с осевыми глухими отверстиями 25 и 26, в которые соответственно выходят диаметрально расположенные воздухоподводящие и выхлопные окна 27 и 28. На воздухораспределительном устройстве 10 закреплен рычаг 29, связанный с инерционным кольцом 30, установленным с возможностью вращения на втулке 7 ротора 5. Инерционное кольцо 30 кинематически связывает воздухораспределительное устройство 10 с ударником 8. Радиальный выступ 31 инерционного кольца 30 установлен в пазу, выполненном на торце ударника 8, с возможностью дополнительного поворота в нем. В крышке 3 закреплен патрубок 32 для подвода сжатого воздуха в воздухоподводящий канал 25 воздухораспределительного устройства 10. В наковальне 4 выполнены выхлопной канал 33 и цилиндр с квадратом 34 для установки различных инструментов, например гаечных ключей, фрез и т.д.

Пневмоинструмент работает следующим образом.

Перед запуском пневмоинструмента устанавливается необходимый инструмент (ключ гайковерта, фреза, сверло и т.д.) на наковальню 4. В это время лопасти ротора 5 по отношению к лопастям 9 ударника 8 занимают произвольное положение (фиг. 2). Инерционное кольцо 30 занимает также произвольное положение в торцовом пазу ударника 8 (фиг.6). В этом положении инерционного кольца 30 и воздухораспределительного устройства 10 рабочие камеры 11 через воздухоподводящие окна 21 ротора 5, воздухоподводящие окна 27 воздухораспределительного устройства 10, его канал 25 и патрубок 32 сообщены с источником сжатого воздуха (не показан). Рабочие камеры 12 через окна 24 ротора 5, выхлопные окна 28 воздухораспределительного устройства 10, его канал 26 и выхлопные каналы 33 наковальни 4 сообщены с атмосферой. При подаче сжатого воздуха в рабочие камеры 11 сжатый воздух, воздействуя на лопасти 9 ударника 8, заставляет последний с ускорением поворачиваться по ходу часовой стрелки и запасать кинетическую энергию. В то же время сжатый воздух, воздействуя на лопасти ротора 5, стремится повернуть последний вместе со звездочкой 15 обгонной муфты против хода часовой стрелки. Однако ролики 16 заклиниваются в пазах звездочки 15 корпусом 1 и препятствуют повороту ротора 5 против хода часовой стрелки. Наковальня 4 в это время также остается неподвижной. При вращении ударника 8 боковая поверхность его торцового паза воздействует на радиальный выступ 31 инерционного кольца 30 и поворачивает инерционное кольцо 30 вместе с воздухораспределительным устройством 10 и его выступом 29 по ходу часовой стрелки. При этом воздухоподводящие окна 27 воздухораспределительного устройства 10 смещаются относительно окон 21 ротора 5 и доступ сжатого воздуха в рабочие камеры 11 прекращается. Выхлопные окна 28 воздухораспределительного устройства 10 смещаются относительно окон 24 ротора 5 и отсекают рабочие камеры 12 от атмосферы. Дальнейшее вращение ударника 8 по часовой стрелке и воздухораспределительного устройства 10 происходит под действием расширяющегося сжатого воздуха в рабочих камерах 11 и сил инерции до того момента, пока выхлопные окна 28 воздухораспределительного устройства 10 не совместятся с окнами 23 ротора 5, а воздухоподводящие окна 27 воздухораспределительного устройства 10 не совместятся с окнами 22 ротора 5. В этот момент происходит выхлоп отработанного воздуха из рабочих камер 11 через окна 23 ротора 5, окна 28 воздухораспределительного устройства 10, его канал 26 и выхлопные каналы 33 наковальни 4. В рабочие камеры 12 начинает поступать сжатый воздух через окна 22 ротора 5, окна 27 и канал 25 воздухораспределительного устройства 10. За счет давления сжатого воздуха со стороны рабочих камер 12 на лопасти ротора 5 последний вместе с наковальней 4 и установленным на ней инструментом начинает вращаться по часовой стрелке. При вращении ротора 5 по часовой стрелке ролики 16 обгонной муфты расклиниваются в пазах звездочки 15 и не препятствуют вращению ротора 5. В то же время сжатый воздух, воздействуя на лопасти 9 ударника 8 со стороны рабочих камер 12, снижает скорость последнего. Однако за счет накопленной кинетической энергии ударник 8 торцовыми ударными кулачками 20 производит удар по ударным кулачкам 19 наковальни 4, заставляя последнюю вместе с установленным на ней инструментом и ротором 5 увеличивать скорость вращения по часовой стрелке. При этом на наковальне 4 увеличивается крутящий момент за счет передачи наковальне накопленной кинетической энергии ударником 8 при их соударении. За счет удара торцовых ударных кулачков 20 ударника 8 об ударные кулачки 19 наковальни 4, передачи ударником 8 накопленной им кинетической энеpгии и давления сжатого воздуха со стороны рабочих камер 12 на его лопасти 9, ударник 8 сначала останавливается, а затем начинает вращаться против хода часовой стрелки. При торможении ударника 8 инерционный момент сил, действующий на воздухораспределительное устройство 10, его рычаг 29 и инерционное кольцо 30, заставляет их дополнительно повернуться по часовой стрелке до касания радиальным выступом 31 инерционного кольца 30 противоположной стороны паза ударника 8. При вращении ударника 8 против хода часовой стрелки боковая поверхность торцового паза ударника 8, воздействуя на радиальный выступ 31 инерционного кольца 30, перемещает его вместе с воздухораспределительным устройством и его рычагом 29 также против хода часовой стрелки.

Перемещение ударника 8 вместе с воздухораспределительным устройством 10 против хода часовой стрелки относительно ротора 5 приводит к смещению воздухоподводящих окон 27 воздухораспределительного устройства 10 относительно окон 22 ротора 5, и доступ сжатого воздуха в рабочие камеры 12 прекращается, а выхлопные окна 28 воздухораспределительного устройства смещаются относительно окон 23 ротора 5 и отсекают рабочие камеры 11 от атмосферы. Дальнейший поворот ударника 8 происходит под действием расширяющегося сжатого воздуха в рабочих камерах 12 и сил инерции до того момента, пока выхлопные окна 28 воздухораспределительного устройства 10 не совместятся с окнами 24 ротора 5, а воздухоподводящие окна 27 воздухораспределительного устройства 10 не совместятся с окнами 21 ротора 5. В этот момент происходит выхлоп отработанного воздуха из рабочих камер 12 в атмосферу через окна 24 ротора 5, выхлопные окна 28 и канал 26 воздухораспределительного устройства 10 и каналы 33 наковальни 4. В рабочие камеры 11 начинает поступать сжатый воздух через окна 21 ротора 5, воздухоподводящие окна 27, канал 25 воздухораспределительного устройства 10 и патрубок 32. За счет давления сжатого воздуха со стороны рабочих камер 11 на лопасти 9 ударника 8 последний сначала останавливается, а затем начинает с ускорением вращаться по ходу часовой стрелки и запасать кинетическую энергию. При торможении ударника 8 инерционный момент силы, действующий на воздухораспределительное устройство 10, его рычаг 29 и инерционное кольцо 30, заставляет их дополнительно повернуться против хода часовой стрелки до касания радиальным выступом 31 инерционного кольца 30 противоположной стороны торцового паза ударника. При вращении ударника 8 по часовой стрелке боковая поверхность торцового паза ударника, воздействуя на радиальный выступ 31 инерционного кольца 30, перемещает его вместе с воздухораспределительным устройством 10 и его рычагом 29 также по ходу часовой стрелки. В то же время сжатый воздух, воздействуя на лопасти ротора 5, сначала его останавливает, а затем стремится его повернуть против хода часовой стрелки. При этом ролики 16 обгонной муфты заклиниваются в сужающихся полостях звездочки 15 и препятствуют вращению ротора 5 против хода часовой стрелки. В дальнейшем цикличность работы пневмоинструмента повторяется.

Для реализации вращения ротора 5 и наковальни 4 против хода часовой стрелки ротор 5 устанавливается в корпусе 1 с возможностью вращения против хода часовой стрелки, для чего звездочку 15 обгонной муфты устанавливают развернутой на 180^о по отношению к ротору 5, и разворачивается на 180^о инерционное кольцо 30.

Положительный эффект заключается в повышении мощности пневмоинструмента за счет увеличения размеров лопастей ротора и ударника в радиальном направлении при сохранении его габаритных размеров, увеличения вращающего момента, создаваемого действием сжатого воздуха на лопасти ротора и ударника, угловых скоростей их движения, накопления величины кинетической энергии ударником и передаче ее на наковальню при соударении их кулачков.

Использование: при сборке или разборке резьбовых соединений, фрезеровании, сверлении и других технологических операциях. Цель изобретения - повышение мощности за счет увеличения объемов рабочих камер. Сжатый воздух поступает через патрубок и воздухораспределительное устройство в рабочие камеры, образованные лопастями ротора и ударника, сообщая последнему вращательное движение. Ударник передает вращение наковальне, на которой закрепляют рабочий инструмент. 9 ил.

ПНЕВМОИНСТРУМЕНТ, содержащий корпус, размещенный в нем ротор с лопастями, установленный коаксиально ротору с возможностью вращения ударник с лопастями, образующими с лопастями ротора рабочие камеры, наковальню с головкой под инструмент, и воздухораспределительное устройство для периодического сообщения рабочих камер с воздухоподводящей магистралью и атмосферой, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности путем увеличения объемов рабочих камер, ротор выполнен в виде двух соосных втулок с воздухоподводящими и выхлопными окнами, соединенных диаметрально расположенными лопастями, а воздухораспределительное устройство расположено во втулках между лопастями.