РУЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПЕРФОРАТОР Российский патент 1996 года по МПК B25D11/08 B25D13/00 B23B45/16 

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к переносным ударным инструментам с наложением вращения на рабочий инструмент, и может быть использовано при образовании выработок в горных породах и в искусственных материалах.

Известен ручной электрический перфоратор, который содержит полый корпус, расположенный во внутренней полости корпуса ударный механизм с бойком для передачи ударного воздействия на торец рабочего инструмента, установленный во внутренней полости корпуса с возможностью вращения ствол с центральным каналом для размещения хвостовика рабочего инструмента, и размещенный во внутренней полости корпуса электрический двигатель, выходной вал которого через редуктор кинематически связан со стволом [1]
К недостаткам известного перфоратора можно отнести невозможность использования его в стесненных условиях, поскольку габариты указанного перфоратора, особенно по длине, увеличены.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ручной электрический перфоратор, включающий полый корпус, размещенный во внутренней полости корпуса электромагнитный привод с бойком для передачи ударного воздействия на рабочий инструмент, установленный во внутренней полости корпуса с возможностью вращения и соосно с бойком электромагнитного привода ствол с центральным каналом для размещения рабочего инструмента и расположенный во внутренней полости корпуса электрический двигатель, выходной вал которого через понижающую передачу кинематически связан со стволом [2]
К недостаткам известного ручного электрического перфоратора можно отнести его увеличенные габариты по длине, что ограничивает область применения известного перфоратора при работе в стесненных условиях. Указанный недостаток вызван применяемым компoновочным решением, при котором продольная ось ударного механизма расположена параллельно продольной оси электродвигателя. Для уменьшения длины перфоратора необходимо, чтобы продольные оси соответственно ударного механизма и электродвигателя были расположены взаимно перпендикулярно. В общем в науке и технике широко известны такие компоновочные решения, в которых продольная ось электрического двигателя расположена перпендикулярно к продольной оси ударного механизма. Однако, применение в таких компоновочных решениях конической пары зубчатых колес для связи электродвигателя со стволом сводит на нет полученный выигрыш в сокращении габаритов перфоратора. Кроме того, к недостаткам известного технического решения можно отнести относительно низкую надежность работы перфоратора, которая обусловлена отсутствием защиты механизмов (электродвигателя и редуктора) от нагрузок, возникающих при заклинивании рабочего инструмента. В науке и технике широко известно применение приспособлений для защиты электродвигателя и редуктора от пиковых нагрузок, возникающих при встрече рабочего инструмента с твердыми включениями, которое может быть выполнено, например, в виде муфты проскальзывания, установленной в шпиндельном узле перфоратора. Однако включение дополнительного узла в конструкцию перфоратора приводит к увеличению его габаритов по длине.

Изобретение направлено на решение задачи сокращения габаритов перфоратора при одновременном повышении его надежности за счет предохранения узлов перфоратора от динамических нагрузок, возникающих при заклинивании рабочего инструмента.

Поставленная задача решена тем, что в ручном электрическом перфораторе, включающем полый корпус, размещенный во внутренней полости корпуса электромагнитный привод с бойком для передачи ударного воздействия на торец рабочего инструмента, установленный во внутренней полости корпуса с возможностью вращения и соосно с бойком электромагнитного привода ствол с центральным каналом для размещения рабочего инструмента и расположенный во внутренней полости корпуса электрический двигатель, выходной вал которого через понижающую передачу кинематически связан со стволом, понижающая передача содержит самотормозящуюся пару сопряженных между собой зубчатых колес, продольные оси которых скрещиваются между собой, а продольная ось электрического двигателя расположена перпендикулярно к продольной оси ствола, при этом одно из пары зубчатых колес со скрещивающимися осями расположено коаксиально снаружи ствола и жестко соединено с последним, а продольная ось второго колеса из пары зубчатых колес со скрещивающимися осями расположена параллельно продольной оси электрического двигателя.

Кроме того, пара зубчатых колес со скрещивающимися осями выполнена соответственно в виде червячного колеса и кинематически связанного с выходным валом электрического двигателя червяка, при этом червячное колесо расположено коаксиально снаружи ствола и жестко соединено с последним, а продольная ось червяка расположена параллельно продольной оси электрического двигателя.

Кроме того, кинематическая связь червяка с входным валом электрического двигателя выполнена в виде сопряженных между собой цилиндрических зубчатых колес, а пара зубчатых колес со скрещивающимися осями выполнена в виде косозубых цилиндрических колес с углом наклона их зубьев, равным 40-45^о, при этом одно из косозубых цилиндрических колес кинематически связано с выходным валом электрического двигателя.

Кроме того, кинематическая связь косозубого цилиндрического колеса с выходным валом электрического двигателя выполнена в виде сопряженных между собой цилиндрических зубчатых колес.

На фиг.1 изображен ручной электрический перфоратор; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 кинематическая схема привода рабочего инструмента с использованием червячной пары зубчатых колес; на фиг.4 кинематическая схема привода рабочего инструмента с использованием пары косозубых цилиндрических колес.

Ручной электрический перфоратор содержит полый корпус 1 с рукоятью 2, в которой размещен блок управления 3 с кнопкой 4 для пуска электрического двигателя 5 и электромагнитного ударного механизма. Электромагнитный ударный механизм расположен во внутренней полости корпуса 1 и содержит электромагнитный привод в виде установленной на каркасе 6 катушки 7, которая электрически соединена с блоком управления 3, крышки 8 и установленного с возможностью осевого перемещения по размещенным внутри каркаса 6 направляющим (не показаны) бойка 9, который посредством упругих элементов 10 подпружинен относительно крышки 8 и корпуса наковальни 11. Боек 9 электромагнитного привода установлен с возможностью взаимодействия с наковальней 11 для передачи через нее ударного воздействия на торец хвостовика 12 рабочего инструмента 13. Во внутренней полости корпуса 1 установлен с возможностью вращения на подшипниках 14 ствол 15 с центральным каналом для размещения хвостовика 12 рабочего инструмента 13. Хвостовик 12 рабочего инструмента 13 кинематически связан посредством шпонки 16 со стволом 15 и удерживается от выпадения из центрального канала ствола 15 с помощью расположенного на торце корпуса 1 фиксатора 17. Электрический двигатель 5 размещен во внутренней полости корпуса 1 и его продольная ось расположена перпендикулярно к продольной оси ствола 15. Выходной вал 18 электрического двигателя 5 через понижающую передачу кинематически связан со стволом 15. Понижающая передача содержит самотормозящуюся пару сопряженных между собой зубчатых колес 19 и 20. Зубчатое колесо 19 расположено коаксиально снаружи ствола 15 и жестко соединено с последним. Продольная ось зубчатого колеса 20 расположена параллельно продольной оси электрического двигателя 5. Продольные оси зубчатых колес 19 и 20 скрещиваются между собой. Зубчатое колесо 20 кинематически связано с выходным валом 18 электрического двигателя 5 посредством сопряженных между собой цилиндрических зубчатых колес 21 и 22.

Пара зубчатых колес 19 и 20 со скрещивающимися осями может быть выполнена в виде соответственно червячного колеса 23 (фиг.3) и кинематически связанного с выходным валом 18 электрического двигателя 5 червяка 24. Червячное колесо 23 при этом расположено коаксиально снаружи ствола 15 и жестко соединено с ним. Продольная ось червяка 24 расположена параллельно продольной оси электрического двигателя 5. При таком конструктивном выполнении перфоратора червяк 24 кинематически связан с выходным валом 18 электрического двигателя посредством сопряженных между собой цилиндрических зубчатых колес 21 и 22.

Пара зубчатых колес 19 и 20 со скрещивающимися осями может быть выполнена в виде косозубых цилиндрических колес 25 и 28 (фиг.4) с углом наклона их зубьев не менее 40 и не более 45^о. Указанный диапазон наклона зубьев косозубых цилиндрических колес 25 и 26 определен расчетным путем согласно общепринятой методики расчета косозубых цилиндрических передач и в соответствии с обязательным условием скрещивания их продольных осей. Косозубое цилиндрическое колесо 26 кинематически связано с выходным валом 18 электрического двигателя 5 посредством пары сопряженных между собой цилиндрических зубчатых колес 21 и 22.

Ручной электрический перфоратор работает следующим образом.

Перемещением кнопки 4 блока управления 3 к электрическому источнику подключают электромагнитный привод или электродвигатель 5 или одновременно электромагнитный привод и электродвигатель 5 в зависимости от выбранного режима работы перфоратора. Под действием сил электромагнитной индукции боек 9 начинает перемещаться и наносить удары по наковальне 11, которая передает ударное воздействие на хвостовик 12 рабочего инструмента 13. Крутящий момент от выходного вала 18 электрического двигателя 5 последовательно через зубчатые колеса 22, 21, 20 и 19 передается на ствол 15, который с помощью шпонки 16 передает его рабочему инструменту 13. При встрече инструмента 13 с твердым включением рабочий инструмент 13 останавливается (заклинивается), при этом в передаче возникают большие динамические нагрузки, которые могут привести к выходу из строя электрического двигателя 5 и редуктора. Однако передаче динамических нагрузок препятствует самотормозящаяся пара зубчатых колес 19 и 20, которая препятствует передаче динамических нагрузок от рабочего инструмента 13 на электрический двигатель 5 и на пару цилиндрических зубчатых колес 21 и 22. Таким образом в начальный момент заклинивания рабочего инструмента 13 самотормозящаяся пара зубчатых колес 19 и 20 выполняет функции приспособления для предохранения передачи и электродвигателя от перегрузки (является муфтой проскальзывания). Затем оператор в случае необходимости перемещением кнопки 4 блока управления 3 в соответствующую сторону отключает электрический двигатель 5 от электрического источника и разрушает твердое включение в ударном режиме работы. После разрушения твердого включения оператор может снова перейти на ударно-вращательный режим работы перфоратора.

Таким образом изобретение позволяет существенно сократить длину корпуса перфоратора, что обеспечивает возможность работы в стесненных условиях, например, при монтаже коммуникаций в жилых и производственных помещениях. Кроме того, в качестве дополнительного эффекта увеличивается надежность работы перфоратора за счет снижения динамических нагрузок на его узлы при заклинивании рабочего инструмента.

Сущность изобретения: ручной электрический перфоратор содержит полый корпус, электромагнитный привод с бойком, ствол с центральным каналом для размещения рабочего инструмента и электрический двигатель. Ствол установлен с возможностью вращения и соосно с бойком. Выходной вал двигателя через понижающую передачу кинематически связан со стволом. Продольная часть двигателя расположена перпендикулярно продольной оси ствола. Понижающая передача содержит самотормозящую пару сопряженных между собой зубчатых колес, продольные оси которых скрещиваются между собой. Одно из пары зубчатых колес расположено коаксиально снаружи ствола и жестко соединено с последним. Продольная ось второго колеса расположена параллельно продольной оси двигателя. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. РУЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПЕРФОРАТОР, включающий полый корпус, размещенный в его полости электромагнитный привод с бойком для передачи ударного воздействия на рабочий инструмент, установленный в полости корпуса с возможностью вращения и расположенный соосно с бойком ствол с центральным каналом для размещения рабочего инструмента, расположенный в полости корпуса электрический двигатель, выходной вал которого через понижающую передачу кинематически связан со стволом, отличающийся тем, что понижающая передача содержит самотормозящуюся пару зубчатых колес, продольные оси которых скрещены между собой, при этом одно из пары зубчатых колес со скрещивающимися осями расположено снаружи ствола коаксиально последнему и жестко с ним соединено, а продольная ось другого колеса из пары зубчатых колес со скрещивающимися осями расположено параллельно продольной оси электрического двигателя, а ось последнего перпендикулярно к продольной оси ствола. 2. Перфоратор по п. 1, отличающийся тем, что пара зубчатых колес со скрещивающимися осями выполнена в виде червячной передачи, червяк которой кинематически связан с выходным валом электрического двигателя. 3. Перфоратор по п. 2, отличающийся тем, что кинематическая связь червяка с выходным валом электрического двигателя выполнена в виде сопряженных между собой цилиндрических зубчатых колес. 4. Перфоратор по п. 1, отличающийся тем, что пара зубчатых колес со скрещивающимися осями выполнена в виде косозубых цилиндрических колес с углом наклона их зубьев 40 45^o, при этом одно из косозубых цилиндрических колес кинематически связано с выходным валом электрического двигателя. 5. Перфоратор по п. 4, отличающийся тем, что кинематическая связь косозубого цилиндрического колеса с выходным валом электрического двигателя выполнена в виде сопряженных между собой цилиндрических зубчатых колес.