ПЕРЕНОСНОЙ УДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1997 года по МПК B25D11/00 

Изобретение относится к горной промышленности и к строительству, в частности к механизированному ручному инструменту ударного действия, и может быть использовано при образовании отверстий в минеральных и искусственных материалах, а также при проведении строительных работ.

Известен переносной ударный инструмент, который содержит полый корпус, расположенный внутри корпуса двигатель с выходным валом, размещенный в корпусе ствол, продольная ось симметрии которого расположена перпендикулярно продольной оси выходного вала двигателя, установленный с возможностью взаимодействия с рабочим инструментом промежуточный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения боек, расположенный в стволе и отделенный от бойка воздушной подушкой-камерой поршень и механизм для перемещения поршня с выходным звеном, которое кинематически связано с поршнем [1]
В известном устройстве механизм для перемещения поршня выполнен в виде установленного с возможностью ограниченного поворота (качания) пальца, который кинематически связан с выходным валом двигателя. Такое конструктивное выполнение указанного механизма существенно усложняет конструкцию ударного инструмента в целом, а так же увеличивает габариты инструмента и его массу. Кроме того, используемая в известной конструкции переносного ударного инструмента кинематика преобразования вращательного движения выходного вала двигателя в возвратно-поступательное перемещение бойка приводит к появлению движущихся неуравновешенных масс, что в свою очередь приводит к повышенной вибрации и, следовательно, у ухудшению условий труда оператора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является переносной ударный инструмент, который содержит полый корпус, размещенный внутри корпуса двигатель с выходным валом, расположенный в корпусе ствол, продольная ось которого расположена перпендикулярно продольной оси выходного вала двигателя, установленный с возможностью взаимодействия с рабочим инструментом промежуточный элемент, установленный в стволе с возможностью осевого перемещения боек, расположенный в стволе и отделенный от бойка воздушной подушкой-камерой поршень и механизм для перемещения поршня, который включает кинематически связанный с выходным валом двигателя кривошип и шарнирно соединенный с поршнем шатуна [2]
Известный ударный инструмент, выбранный в качестве ближайшего аналога, частично устраняет недостатки описанного выше устройства, поскольку в нем сокращена масса движущихся неуравновешенных узлов и несколько упрощена конструкция механизма для перемещения поршня. К недостаткам известного устройства, выбранного в качестве ближайшего аналога, можно отнести необходимость применения сложного воздухораспределительного узла, обеспечивающего при взводе поршня создание разряжения, вызывающего взвод бойка, а при рабочем ходе повышенное давление, вызывающее разгон бойка. Указанное обстоятельство вызвано тем фактором, что объем полости корпуса инструмента не обеспечивает размещения в нем всего объема воздуха, вытесняемого поршнем при его взводе. Для этого в известном устройстве предусмотрено выполнение специального отверстия, обеспечивающего отвод воздуха из полости корпуса. В свою очередь необходимость усложнения воздухораспределительного узла обусловлена использованием в качестве кинематической связи кривошипа с выходным валом двигателя пары цилиндрических зубчатых колес, которая практически занимает весь объем полости корпуса инструмента. Кроме того, использование для кинематической связи кривошипа с выходным валом двигателя цилиндрической пары зубчатых колес приводит к увеличению габаритов и массы ударно инструмента, что ограничивает область его использования и приводит к повышенной утомляемости оператора в процессе выполнения работ. При этом использование в известном ударном инструменте нескольких вращающихся масс, оси вращения которых смещены друг относительно друга (пара цилиндрических зубчатых колес), приводит к повышенной вибрации корпуса инструмента и, следовательно, к вредному воздействию на оператора, который контактирует с корпусом инструмента.

Изобретение направлено на решение задачи по расширению арсенала ручного механизированного инструмента ударного действия. Технический результат, который может быть получен при использовании переносного ударного инструмента, заключается в упрощении конструкции инструмента, снижении его массы и габаритов, а также в снижении вибрации корпуса инструмента.

Поставленная задача решена за счет того, что в переносном ударном инструменте, включающем полый корпус, размещенный внутри корпуса двигатель с выходным валом, расположенный в корпусе ствол, продольная ось симметрии которого расположена перпендикулярно оси вращения выходного вала двигателя, установленный с возможностью взаимодействия с рабочим инструментом промежуточный элемент, установленный в стволе с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения боек, расположенный в стволе с возможностью перемещения и отеленный от бойка воздушной подушкой-камерой поршень и механизм для перемещения поршня, который содержит кинематически связанный с выходным валом двигателя кривошип и шарнирно соединенный с поршнем шатун, кинематическая связь кривошипа с выходным валом двигателя выполнена в виде планетарного редуктора с двумя расположенными соосно центральными колесами соответственно внешнего и внутреннего зацепления, с сателлитами и с водилами. При этом центральное колесо внешнего зацепления планетарного редуктора кинематически связано с выходным валом двигателя, а центральное колесо внутреннего зацепления планетарного редуктора соединено с кривошипом. Причем водила жестко соединены с корпусом инструмента, а каждый сателлит установлен на соответствующем водиле с возможностью свободного вращения и с возможностью взаимодействия с центральными колесами планетарного редуктора. При таком конструктивном выполнении переносного ударного инструмента появляется возможность снизить габариты и массу механизма для перемещения поршня, что позволяет упростить конструкцию воздухораспределительного узла за счет отказа от необходимости выполнения канала для выпуска воздуха из полости корпуса, образованной стенками корпуса и задним торцем поршня. При этом снижение габаритов и массы механизма для перемещения поршня позволяет улучшить массогабаритные характеристики инструмента в целом. Уменьшение массы вращающихся деталей (сателлитов), оси вращения которых смещены относительно оси вращения выходного вала двигателя позволяет снизить вибрацию, передаваемую на корпус инструмента, за счет того, что наиболее крупные вращающиеся элементы (центральные колеса) расположены соосно с осью вращения выходного вала двигателя.

Кроме того, дополнительное снижение массогабаритных характеристик переносного ударного инструмента может быть получено за счет выполнения двигателя в виде электрического двигателя.

Для улучшения технологичности изготовления и повышения надежности работы инструмента один из вариантов его конструктивного выполнения предусматривает выполнение кривошипа в виде расположенного на боковой стороне центрального колеса внутреннего зацепления планетарного редуктора выступа, к которому шарнирно присоединяется шатун. При этом продольная ось выступа должна быть расположена параллельно оси вращения центрального колеса внутреннего зацепления и смещена относительно нее.

Для улучшения ремонтопригодности инструмента один из вариантов его конструктивного выполнения предусматривает соединения кривошипа с центральным колесом внутреннего зацепления с помощью разъемного соединения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен переносной ударный инструмент и на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1.

Переносной ударный инструмент содержит полый корпус 1, в полости которого расположен двигатель (на чертеже не показан) с выходным валом 2. Внутри корпуса 1 расположен ствол 3, который может быть выполнен в виде жестко соединенной с корпусом 1 цилиндрической втулки. Продольная ось симметрии ствола 3 расположена перпендикулярно продольной оси выходного вала 2 двигателя. В корпусе 1 соосно со стволом 3 расположен промежуточный элемент 4, который предназначен для передачи ударного импульса от бойка 5 на рабочий инструмент 6. Бок 5 установлен в стволе 3 с возможностью осевого перемещения и с возможностью взаимодействия с торцем промежуточного элемента 4. Рабочий инструмент 6 установлен в корпусе 1 с возможностью взаимодействия своим торцем с передним торцем промежуточного элемента 4. От выпадания из корпуса 1 рабочий инструмент 6 предохраняется с помощью фиксирующего приспособления 7. Для удобства работы оператора на корпусе 1 может быть закреплена поддерживающая рукоять 8. Поршень 9 установлен внутри ствола 3 с возможностью возвратно-поступательного перемещения и отделен от бойка 5 воздушной подушкой-камерой 10. Механизм для перемещения поршня 9 содержит кривошип 11 и шатун 12. Кривошип 11 кинематически связан с выходным валом 2 двигателя. Шатун 12 одним своим концом с помощью пальца 13 шарнирно соединен с поршнем 9, а другим своим концом шарнирно соединен с кривошипом 11. Кинематическая связь кривошипа 11 с выходным валом 2 двигателя выполнена в виде планетарного редуктора, который содержит центральное колесо 14 внутреннего зацепления, центральное колесо 15 внешнего зацепления, сателлиты 16 и водила 17. Центральное колесо 15 внешнего зацепления кинематически связано с выходным валом 2 двигателя. Центральное колесо 15 внешнего зацепления может быть соединено с выходным валом 2 двигателя через предохранительную муфту (на чертежах не изображена) или закреплено на выходном валу 2 двигателя с помощью разъемного или неразъемного соединения. Центральное колесо 15 внешнего зацепления предпочтительно должно быть установлено соосно с выходным валом 2 двигателя. Однако, не исключен вариант конструктивного выполнения инструмента, при котором центральное колесо 15 внешнего зацепления кинематически связано с выходным валом 2 двигателя через промежуточный редуктор (на чертеже не изображен). Центральное колесо 14 внутреннего зацепления установлено соосно с центральным колесом 15 внешнего зацепления и с возможностью вращения относительно корпуса 1 на подшипнике 18 качения. Упорный подшипник 19 качения предохраняет центральное колесо 14 внутреннего зацепления от осевого смещения. Центральное колесо 14 внутреннего зацепления соединено с кривошипом 11, то есть кривошип 11 расположен на боковой стороне центрального колеса 14 внутреннего зацепления и жестко соединен с последним. Водила 17 жестко соединены с корпусом 1 инструмента и могут быть выполнены в виде стержней, который закреплены на корпусе 1 инструмента, или в виде стержневидных выступов на корпусе 1 инструмента. Каждый сателлит 16 установлен на соответствующем водиле 17 с возможностью свободного вращения, например, сателлит устанавливают на водиле 17 с помощью подшипника качения (на чертеже не показан). Сателлиты 16 расположены симметрично относительно продольной оси центральных колес 14 и 15 и установлены с возможностью взаимодействия с центральными колесами 14 и 15 для передачи вращающегося момента от центрального колеса 15 внешнего зацепления на центральное колесо 14 внутреннего зацепления. На корпусе 1 может быть закреплена рукоять 20, на которой смонтирована кнопка 21 управления пуском и режимами работы двигателя. Рукоять 20 имеет приспособление для виброзащиты оператора, которое может быть выполнено в виде упругого элемента 22, расположенного между корпусом 1 и рукоятью 20. Воздухораспределительный узел включает сквозные радиальные отверстия 23 в стволе 3 и систему каналов 24 и камер 25 в корпусе 1. Для герметизации воздушной камеры-подушки 10 на наружной боковой поверхности поршня 9 могут быть размещены уплотнительные элементы 26.

Двигатель может быть выполнен в виде электрического, гидравлического или пневматического двигателя. Наиболее предпочтительным является вариант конструктивного выполнения инструмента, в котором используется электрический двигатель. При этом переносной ударный инструмент может быть оснащен электронным блоком (на чертеже не показан) для изменения режима работы электродвигателя и защиты его от перегрузки, который установлен внутри корпуса 1 или внутри рукоятки 20 и соединен с кнопкой 21.

Кривошип 11 может быть выполнен в виде выступа (фиг. 1), который расположен на боковой стороне центрального колеса 14 внутреннего зацепления планетарного редуктора. Свободный конец шатуна 12 шарнирно соединен, например, с помощью подшипника (на чертеже не показан), с выступом. При этом продольная ось выступа, образующего кривошипа 11, расположена параллельно и смещена относительно нее.

Кривошип 11 может быть выполнен в виде пальца (на чертеже не показан) с резьбой на его конце. В этом случае в теле центрального колеса 14 внутреннего зацепления выполнено резьбовое гнездо (на чертеже не показано) для размещения пальца, то есть палец соединяется с центральным колесом 14 внутреннего зацепления с помощью разъемного, в данном случае резьбового, соединения.

Переносной ударный инструмент работает следующим образом.

В корпусе 1 переносного ударного инструмента вставляют рабочий инструмент 6 и с помощью фиксирующего приспособления 7 соединяют рабочий инструмент 6 с корпусом 1. Затем с помощью кнопки 21 подключают двигатель к источнику энергии (на чертежах не показан) и выходной вал 2 двигателя начинает вращаться. Вращающийся момент от выходного вала 2 двигателя передается на кинематически связанное с ним центральное колесо 15 внешнего зацепления планетарного редуктора. Поскольку сателлиты 16 находятся в зацеплении с центральным колесом 15 внешнего зацепления, то установленные с возможностью свободного вращения на неподвижных водилах 17 сателлиты 16 будут передавать вращающий момент на центральное колесо 14 внутреннего зацепления, с которым они находятся в зацеплении. Таким образом, при вращении выходного вала 2 двигателя начинает вращаться центральное колесо 14 внутреннего зацепления, которое является выходным звеном планетарного редуктора. При вращении центрального колеса 14 внутреннего зацепления вместе с ним начинает совершать движение по окружности, центр которой расположен на оси вращения центрального колеса 14 внутреннего зацепления, кривошип 11. При перемещении кривошипа 11 начинает перемещаться шарнирно соединенный с ним шатун 12. Поскольку другой конец шатуна 12 посредством пальца 13 шарнирно соединен с поршнем 9, то вместе с шатуном 12 начинает перемещаться поршень 9 внутри ствола 3, который выполняет функции направляющих для поршня 9. Таким образом, вращательное движение выходного вала 2 двигателя преобразуется в возвратно-поступательное перемещение поршня 9 внутри ствола 3. Создаваемые поршнем 9 колебания давления объема воздуха, расположенного в подушке-камере 10, заставляет боек 5 двигаться возвратно-поступательно, нанося удары через промежуточный элемент 4 по рабочему инструменту 6, в качестве которого может быть использована, например, буровая штанга. При взводе поршня 9, то есть при перемещении его в направлении к рукояти 20, в подушке-камере 10 будет создаваться разряжение, вызывающее взвод бойка 5, то есть перемещение бойка 5 в том же направлении, что и поршень 9. При этом воздухо-распределительный узел компенсирует разряжение в полости, образованной стенками ствола 3, передним торцем бойка 5 и задним торцем промежуточного элемента 4, за счет поступления воздуха в указанную полость из камер 25 по системе каналов 24 и радиальные отверстия 23 в стволе 3. При рабочем ходе поршня 9, то есть при перемещении его в обратном направлении к рабочему инструменту 6, повышенное давление воздуха в подушке-камере 10 вызывает разгон бойка 5 и перемещение его в том же направлении к промежуточному элементу 4. При этом воздухо-распределительный узел компенсирует повышенное давление воздуха в полости, образованной стенками ствол 3, передним торцем бойка 5 и задним торцем промежуточного элемента 4, за счет выпуска воздуха через радиальные отверстия 23 в стволе 32 и систему каналов 24 в камеры 25. Создаваемые поршнем 9 при его возвратно-поступательном перемещении в стволе 3 колебания давления объема воздуха, заключенного в полости, образованной задним торцем поршня 9 и стенками корпуса 1, компенсируются достаточным объемом указанной полости и не требуют выполнения дополнительных камер и систем каналов для компенсации колебаний давления, поскольку механизм для перемещения поршня 9 имеет небольшие габариты.

Использование: горная промышленность, строительство. Сущность изобретения: переносной ударный инструмент содержит полый корпус, размещенный в нем двигатель с выходным валом, расположенный в корпусе ствол, продольная ось которого расположена перпендикулярно продольной оси выходного вала двигателя установленный с возможностью взаимодействия с рабочим инструментом промежуточный элемент, установленный в стволе с возможностью осевого перемещения боек, поршень, отделенный от бойка воздушной подушкой-камерой, и механизм для перемещения поршня, имеющий кинематически связанный с выходным валом двигателя кривошип и соединенный с поршнем шатун. Кинематическая связь кривошипа с выходным валом двигателя выполнена в виде планетарного редуктора с двумя расположенными соосно центральными колесами внешнего и внутреннего зацепления, с сателлитами и с водилами, центральное колесо внешнего зацепления кинематически связано с выходным валом двигателя, центральное колесо внутреннего зацепления соединено с кривошипом, водила жестко соединены с корпусом. Каждый сателлит установлен на соответствующем водиле с возможностью вращения и взаимодействия с центральными колесами. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Переносной ударный инструмент, включающий полый корпус, размещенный внутри корпуса двигатель с выходным валом, расположенный в корпусе ствол, продольная ось которого расположена перпендикулярно продольной оси выходного вала двигателя, установленный с возможностью взаимодействия с рабочим инструментом промежуточный элемент, установленный в стволе с возможностью осевого перемещения боек, расположенный в стволе и отделенный от бойка воздушной подушкой-камерой поршень и механизм для перемещения поршня, который содержит кинематически связанный с выходным валом двигателя кривошип и соединенный с поршнем шатун, отличающийся тем, что кинематическая связь кривошипа с выходным валом двигателя выполнена в виде планетарного редуктора с двумя зацеплениями, с сателлитами и с водилами, при этом центральное колесо внешнего зацепления кинематически связано с выходным валом двигателя, а центральное колесо внутреннего зацепления соединено с кривошипом, причем водила жестко соединены с корпусом, а каждый сателлит установлен на соответствующем водиле с возможностью вращения и с возможностью взаимодействия с центральными колесами. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что двигатель выполнен в виде электрического двигателя. 3. Инструмент по п.1 или 2, отличающийся тем, что кривошип выполнен в виде расположенного на боковой стороне центрального колеса внутреннего зацепления выступа для присоединения шатуна, при этом продольная ось выступа расположена параллельно оси вращения центрального колеса внутреннего зацепления и смещена относительно нее. 4. Инструмент по п.1 или 2, отличающийся тем, что кривошип соединен с центральным колесом внутреннего зацепления с помощью разъемного соединения.