ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1995 года по МПК B25D13/00 

Изобретение относится к ручным электромагнитным машинам ударного действия и может быть использовано в качестве ручного механизированного инструмента для шабровочных, чеканных, слесарных и других работ в различных отраслях народного хозяйства.

Известна электромагнитная ручная машина ударного действия, содержащая корпус с рукояткой, размещенные в нем рабочий инструмент, рабочую катушку с устройством управления и ударник, взаимодействующий с рабочим инструментом. Пониженный уровень вибрации и улучшение теплоотвода в этой машине достигнуты размещением рабочей катушки на хвостовике рабочего инструмента, совершающего возвратно-поступательное движение относительно корпуса, а также введением в машину датчика положения ударника относительно рабочего инструмента, который включен в устройство управления рабочей катушкой.

На тяжелой работе в горной и строительной промышленности, где машину даже при пониженном уровне вибрации во время работы необходимо удерживать двумя руками, а сама работа направлена, как правило, на разрушение объекта обработки, простого возвратно-поступательного перемещения рабочего инструмента относительно корпуса машины и объекта обработки вполне достаточно для достижения заданного результата. Но подобная машина не может быть эффективно использована на работах по дереву, либо на отделочных операциях по металлу (например, чеканка), когда инструмент удерживается в одной руке, а его вибрация в процессе работы должна быть минимальна. Кроме того, при поломках рабочего инструмента необходима его замена вместе с рабочей катушкой, что удорожает эксплуатацию машины.

Известен также электромагнитный ударный инструмент, содержащий корпус с рукояткой, установленную в корпусе и подпружиненную относительно него в направлении рабочего хода подвижную рамку с бойком (рабочим инструментом), размещенный в корпусе электромагнит, периодически взаимодействующий с рамкой, а также цепь управления электромагнитом. Для регулирования частоты и силы ударов рабочего инструмента электромагнит снабжен регулируемым тиристорным прерывателем, включенным в цепь управления, и дополнительной обмоткой, в цепь управления которой включен реостат. Этот инструмент наиболее близок к изобретению по совокупности признаков и принят за его прототип.

Ударный инструмент может использоваться на работах различного вида за счет применения сменных бойков, но вместе с тем он обладает рядом недостатков, основные из которых заключаются в следующем.

Боек, будучи жестко связан с подвижной рамкой, может совершать только возвратно-поступательное движение как относительно корпуса инструмента, так и поверхности обрабатываемого объекта, вследствие чего инструмент не может применяться на чистовых и отделочных работах по дереву, металлу и другим материалам, где для придания объекту обработки законченного художественного вида рабочий инструмент должен иметь более сложную траекторию движения, например при гравировке.

Наличие жесткой связи между рабочим инструментом и несущей его подвижной рамкой приводит к тому, что в инструменте фактически регулируется не сила удара бойка, как отдельного элемента, а сила удара подвижного узла массивной рамки, являющегося к тому же источником вибрации в процессе работы.

Неподвижное размещение электромагнита и его обмотки в корпусе инструмента затрудняет отвод тепла от этих частей, что создает предпосылки к перегреву инструмента, а также повышает уровень вибрации при эксплуатации.

Эффективность использования инструмента снижается также из-за того, что затруднено его использование в качестве ручного безопорного инструмента, особенно на объектах обработки, имеющих труднодоступные поверхности сложной формы.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков, т.е. на создание ударного инструмента, обеспечивающего эффективное выполнение работ, придающих объекту обработки законченный художественно-декоративный вид, например гравировку по металлу, резьбу по дереву.

Для этого в электромагнитном ударном инструменте, содержащем корпус с рукояткой, установленную в корпусе и подпружиненную относительно него подвижную рамку с рабочим инструментом, размещенный в корпусе и периодически взаимодействующий с рамкой электромагнит, блок управления электромагнитом, подвижная рамка одним концом шарнирно соединена с электромагнитом и установлена с возможностью совместного с ним поворота на связанной с корпусом оси качания, а рабочий инструмент размещен на противоположном от шарнира конце электромагнита с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия с наиболее удаленной от шарнира частью подвижной рамки.

Целесообразно рабочий инструмент разместить на противоположном от шарнира конце подвижной рамки, а электромагнит снабдить упругим элементом, размещенным в зоне взаимодействия с рабочим инструментом. Целесообразно также расстояние между осью качания и рабочим инструментом выполнить превышающим расстояние между осями качания и шарнира. Не менее целесообразно одно из пружинных средств рамки разместить в зоне между осями качания и шарнира, а другое между осью качания и рабочим инструментом.

При таком конструктивном выполнении ударного инструмента его рабочему инструменту может быть задана более сложная траектория перемещения относительно объекта обработки, чем траектория у подвижной рамки, а также существенно снижен уровень вибрации корпуса и исключен перегрев электромагнита при эксплуатации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что,
во-первых, и подвижная рамка и электромагнит впервые установлены в корпусе с возможностью совместного поворота на общей оси качания, при этом шарнирное соединение их между собой обеспечивает наиболее эффективную передачу ударного импульса на хвостик рабочего инструмента;
во-вторых, рабочий инструмент одновременно с поворотом вокруг оси качания совершает и поступательное перемещение относительно электромагнита (рамки) в направлении к обрабатываемой поверхности, что максимально приближает его поведение к таковому при чисто ручном режиме выполнения операций;
в-третьих, "маятниковый" режим работы подвижной рамки и особенно электромагнита с конечным замыканием их импульса движения друг на друга создают предпосылки к максимальному снижению уровня вибрации, перемешиванию воздушных потоков в полости корпуса и эффективному выводу последних за его пределы.

На фиг. 1 изображен предлагаемый инструмент, общий вид; на фиг. 2 возможный вариант размещения в нем рабочего инструмента.

Электромагнитный ударный инструмент содержит корпус 1 с рукояткой 2, в полости которого на поворотной оси 3 установлены соединенные между собой с помощью дополнительной оси 4 подвижная рамка 5 с закрепленным в ней ферромагнитным ярмом (не показано) и электромагнит 6 с обмоткой 7. По обе стороны от поворотной оси 3 между корпусом и узлом "рамка электромагнит" размещены пружины 8 и 9. В гнезде 10 на противоположном от дополнительной оси 4 конце электромагнита 6 установлен рабочий инструмент 11, который может совершать возвратно-поступательное перемещение в пределах своего свободного хода "а" и взаимодействовать с упpугим элементом 12, закрепленным на наиболее удаленной от шарнира 4 части подвижной рамки 5. На фиг.2 изображен вариант возможного размещения инструмента 11 в гнезде подвижной рамки 5 с сохранением своего свободного хода "а". В этом случае упругий элемент 12 размещают на электромагните 6 в зоне взаимодействия с инструментом 11. Вариант, изображенный на фиг.1, применяется для особо тонких работ и отделки (нюансировки) изделий, а вариант, изображенный на фиг.2, для работ, требующих повышенной силы удара, например для удаления большого количества материала с исходной заготовки.

Упругий элемент 12 может быть размещен и непосредственно на хвостовике рабочего инструмента 11, поскольку его назначение создать условия для возврата рамки (электромагнита) в исходное относительно хвостовика положение. Режущая часть инструмента 11 выступает из корпуса 1 и воздействует на поверхность 13 объекта обработки.

В электромагнитном ударном инструменте расстояние между осями качания и шарнира, как видно из фиг.1 и 2, меньше расстояния от оси качания до рабочего инструмента.

В рукоятке 2 корпуса размещены блок 14 управления электромагнитом и выключатель 15. В качестве блока управления электромагнитом можно использовать тиристорный регулятор.

Ударный инструмент работает следующим образом.

В исходном состоянии рабочий инструмент 11 в гнезде 10 может занимать любое положение в пределах своего свободного хода "а", узел "рамка 5 электромагнит 6" находится в нейтральном, уравновешенном относительно корпуса 1 положении. Между обращенными друг к другу сторонами рамки и электромагнита имеется зазор в форме клина с вершиной у дополнительной оси 4.

Вводя режущую часть инструмента 11 в контакт с поверхностью 13 объекта обработки, выбирают свободный ход "а" полностью, в результате чего хвостовик инструмента 11 выступит из электромагнита 6 навстречу рамке 5 на максимально возможную величину. Включают выключателем 15 блок 14 управления, который начинает вырабатывать электрические импульсы. При возникновении в обмотке 7 электромагнита 6 электрического тока в указанном клиновидном зазоре возникают силы, совершающие работу по перемещению рамки 5 (ее ярма) к электромагниту 6. В процессе движения вокруг шарнира 4 рамка 6 приобретает кинетическую энергию, расходуемую затем на обработку поверхности 13, деформацию упругого элемента 12 и перемещение оси шарнира 4 относительно поворотной оси 3 качания против часовой стрелки.

В процессе обработки поверхности 13 инструмент 11 перемещается по сложной траектории, складывающейся из углового поворота вместе с электромагнитом 6 и поступательного перемещения в пределах свободного хода "а". Так как после соударения рамки 5 и электромагнита 6 их импульсы движения взаимоуничтожаются, на корпус 1 передается вибрация минимального уровня, что способствует высокому качеству обработки объекта. По окончании импульса тока в электромагните 6 действие магнитных сил в клиновидном зазоре прекращается, и упругий элемент 12 возвращает рамку 5 в исходное относительно электромагнита 6 положение. Корпус 1 переместится относительно инструмента 11 на расстояние свободного хода "а" под действием давления на него руки оператора, и весь ударный инструмент возвращается в исходное состояние. При подаче очередного импульса тока процесс обработки повторяется.

При ослаблении давления руки оператора на корпус 1 в направлении резания он после очередного удара подвижной рамки 5 переместится в направлении резания на величину меньшую длины свободного хода "а" инструмента 11. При следующем ударе упругий элемент 12 деформируется в меньшей степени и при разжимании переместит рамку 5 в направлении от инструмента 11 на меньшую величину. Таким образом, амплитуда хода рамки 5 уменьшится и, следовательно, уменьшится энергия, передаваемая инструменту 11 на обработку поверхности 13.

Крайним случаем является режим "холостого хода", когда хвостовик инструмента 11 не выведен из электромагнита 6 навстречу подвижной рамке 5. При этом в процессе движения рамки к электромагниту не происходит сжатия упругого элемента 12, а следовательно, и возврата рамки в исходное положение после прекращения импульса тока. В этом случае вся кинетическая энергия рамки поглотится пружинами 8 и 9.

На всех режимах работы, кроме режима "холостого хода", за счет маятникового характера перемещения узла "рамка 5 электромагнит 6" в ударном инструменте осуществляется эффективное перемешивание воздушных потоков в полости корпуса 1 и их вывод через вентиляционные отверстия на боковых стенках (не показаны) за пределы корпуса.

Использование: ударный инструмент предназначен для осуществления шабровочных и чеканных работ рабочим инструментом, перемещающимся по сложной траектории в процессе работы. Сущность изобретения: ударный инструмент содержит корпус 1, привод, выполненный в виде электромагнита 6 с обмоткой 7, подвижной рамки 5, возвратных пружин 8 и 9 и рабочего инструмента 11. Подвижная рамка 5 и электромагнит связаны посредством дополнительной оси 4. Привод установлен в корпусе 1 на поворотной оси 3 с возможностью углового поворота вокруг нее. Рабочий инструмент 11 укреплен в приводе с возможностью ограниченного осевого перемещения на величину "а". В процессе обработки инструмент 11 перемещается по сложной траектории, складывающейся из углового поворота вместе с электромагитном 6 и поступательного перемещения на величину "а". 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, содержащий корпус с рукояткой, установленный в корпусе привод, выполненный в виде электромагнита, подвижной рамки и возвратных пружин, рабочий инструмент и блок управления, отличающийся тем, что привод установлен с возможностью углового поворота вокруг введенной в ударный инструмент поворотной оси, при этом подвижная рамка и электромагнит связаны между собой посредством введенной в ударный инструмент дополнительной оси, а рабочий инструмент установлен в приводе с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем возвратные пружины установлены по обе стороны от поворотной оси. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что рабочий инструмент установлен в электромагните, связанном с корпусом посредством поворотной оси с возможностью взаимодействия с поворотной рамкой. 3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что рабочий инструмент установлен в подвижной рамке, связанной с корпусом посредством поворотной оси с возможностью взаимодействия с электромагнитом. 4. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что расстояние между дополнительной осью и осью рабочего инструмента больше расстояния между поворотной осью и осью рабочего инструмента.