ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1997 года по МПК B25D13/00 

Изобретение относится к устройствам ударного действия с электромагнитным приводом, применяемым для импульсной обработки материала, и может широко использоваться для производства слесарных, жестяных, кровельных, столярных, чеканных, а также операций клеймения и других работ.

Известен электромагнитный ударный инструмент, содержащий корпус с рукояткой, установленной в корпусе и подпружиненную относительно него в направлении рабочего хода подвижную рамку с бойком, размещенный в корпусе электромагнит, периодически взаимодействующий с рамкой, и цепь управления электромагнитом [1]
Недостатком этого устройства является низкая удельная энергия удара.

Известен электромагнитный пресс, содержащий установленный в станине электромагнит со статором, смонтированной в нем катушкой и якорем в виде цилиндра с плоской дисковой частью, возвратной пружиной и фиксаторами с регулировочными винтами для удержания якоря на этапе трогания [2]
К недостаткам указанного устройства необходимо отнести низкую удельную энергию удара и надежность, высокий уровень шума вследствие механического удержания якоря электромагнита.

Известен электропривод возвратно-поступательного движения для машин и механизмов ударного (импульсного) действия, содержащий линейный электромагнитный двигатель, имеющий неподвижную часть с обмотками и ферромагнитный подвижный элемент, блок формирования управляющих импульсов, подключенный к обмоткам и соединенный с его входами генератор импульсов, снабжен, по крайней мере, одним установленным на неподвижной части двигателя удерживающим электромагнитом, полюс которого обращен к ферромагнитной торцевой части подвижного элемента, а также блоком формирования импульсов удержания [3]
Однако для указанного электропривода характерным недостатком является невысокое использование во времени активных материалов, обусловленное функционированием удерживающего электромагнита только на этапе трогания якоря, что снижает удельную энергию удара.

Наиболее близким по назначению и технической сущности является электромагнитный привод пресса с устройством удержания якоря, содержащий цилиндрический статор с обмоткой возбуждения, примыкающий к статору направляющий корпус, выполненный из немагнитного материала, комбинированный якорь, состоящий из цилиндрической втяжной и притягивающейся дисковой части, возвратной пружины, устройства удержания якоря, расположенного в верхней части привода, представляющее собой цилиндрический электромагнит с внешним притягивающимся якорем, обмотка которого питается с помощью управляемого выпрямителя [4]
Однако известное устройство характеризуется также невысокой удельной энергией удара. Функционирование удерживающего электромагнита осуществляется только на этапе трогания якоря.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в повышении удельной энергии удара электромагнитного ударного инструмента.

Поставленная задача решается тем, что электромагнитный ударный инструмент так же, как и прототип содержит неподвижный статор с обмоткой возбуждения, цилиндрический якорь с дисковой частью, примыкающий к статору направляющий корпус с элементом удержания якоря. Кроме того, в отличии от прототипа он снабжен направляющим корпусом, выполненным из ферромагнитного материала, а элемент удержания якоря установлен с возможностью взаимодействия с дисковой частью якоря.

Дисковая часть якоря при этом расположена между торцовой частью статора и элементом удержания таким образом, что любое перемещение якоря вызывает изменение сопротивления магнитной цепи и пути замыкания потока удерживающего магнита.

Такое выполнение электромагнитного ударного инструмента позволяет повысить тяговое усилие на конечном участке движения якоря, а следовательно, увеличить предударную скорость якоря и энергию единичного удара. На начальном этапе трогания якоря, с целью повышения тока трогания, элемент удерживания используется для удержания якоря, а на конечном этапе движения для создания дополнительного усилия в рабочем воздушном зазоре электромагнитного двигателя.

В данном ударном инструменте также не исключена возможность использования в качестве элемента удержания электромагнита, например броневого цилиндрического с магнитопроводом III-образного типа.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электромагнитный ударный инструмент в исходном положении якоря с элементом удержания, выполненном на постоянном магните; на фиг. 2 то же в положении якоря, близком к конечному.

Электромагнитный ударный инструмент содержит электромагнитный двигатель 1, имеющий неподвижный статор 2 с размещенной внутри обмоткой возбуждения 3 и комбинированным якорем 4, выполненным в форме цилиндра с плоской дисковой частью, установленный в торцовой части статора 2 промежуточный полюс 5, возвратную пружину 6 и боек 7.

Ударный инструмент также содержит примыкающий к статору 2 направляющий корпус 8, выполненный из ферромагнитного материала, с размещенным внутри элементом удержания, состоящим из постоянного магнита 9 и удерживающего его фланца 10, соединенного при помощи резьбового соединения с регулировочной фигурной втулкой 11, зафиксирова6ной от осевого смещения упорным кольцом 12 и крышкой 13.

Удержание якоря 4 обеспечивается за счет взаимного магнитного притяжения дисковой части якоря 4, расположенной внутри направляющего корпуса 8, и постоянного магнита 9, также расположенного внутри направляющего корпуса 8. Постоянный магнит 9 и фланец 10 жестко связан между собой и ограничены от осевого смещения за счет резьбового соединения с фигурной втулкой 11 таким образом, что любое изменение координаты положения якоря 4 не изменяет первоначальное положение элемента удержания, осевое смещение которого можно изменять только при помощи поворота фигурной втулки 11.

Для повышения технологичности устройства статор 2, полюс 5 и направляющий корпус 8 могут быть выполнены за одно из единого ферромагнитного материала.

Электромагнитный ударный инструмент работает следующим образом.

В исходном положении якорь 4 удерживается усилием F_уп под действием магнитного потока φ_уп, создаваемого постоянным магнитом 9 (фиг. 1). При подаче импульса тока на обмотку возбуждения 3 в магнитной цепи двигателя 1 возбуждается магнитный поток φ_эм под действием которого в рабочих воздушных зазорах δ₁ и δ₂ создается соответствующее усилие, действующее на якорь и равное F_эм F_б1 + F_б2. Начиная с момента времени, когда разность F F_эм F_уп станет положительной, происходит отрыв якоря 4 от элемента удержания. Поскольку усилие удержания F_уп резко уменьшается по координате χ происходит ускоренное перемещение якоря в сторону бойка 7. При подходе дисковой части якоря 4 к промежуточному полюсу 5, в момент времени, когда сопротивление воздушного зазора Rδ₂< Rδ₂, происходит перераспределение потока, созданного постоянным магнитом и изменение контура его замыкания (фиг. 2 поток φδ_2π). Следовательно, на конечном интервале перемещения в рабочем воздушном зазоре d₂ к якорю приложено усилие, вызванное действием двух составляющих магнитных потоков: φ_эм и φδ_2π, равное по величине f = φδ₂+φδ_2π. Создаваемое двигателем 1 электромагнитное усилие к моменту подхода якоря 4 к бойку 7 будет составлять F_эм= Fδ₁+Fδ₂+Fδ_2π, что позволяет повысить кинетическую энергию якоря в сравнении с известным устройством при таких же массогабаритных показателя. Это приводит к повышению удельной энергии удара электромагнитного ударного инструмента. При отключении импульса тока якорь 4 под действием отскока и усилия возрастной пружины 6 возвращается в исходное положение. Величина усилия удержания якоря 4 определяется площадью примыкания его дисковой части к устройству удержания, а также может изменяться путем установки немагнитных прокладок между дисковой частью и магнитом.

С целью регулирования энергии удара в устройстве предусмотрена механическая регулировка при помощи фигурной втулки 11, при повороте которой по резьбовому соединению передается линейное перемещение фланцу 10 и якорю 4 в сторону уменьшения или увеличения рабочих воздушных зазоров, причем максимальный рабочий зазор соответствует максимальной энергии удара.

Использование: изобретение относится к области машин ударного действия и может быть использовано для импульсной обработки материала при производстве слесарных, жестяных, кровельных, столярных, чеканных, а также операций клеймения и других работ. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении удельной энергии удара. Сущность изобретения: в электромагнитном ударном инструменте, содержащем неподвижный статор с обмоткой возбуждения, цилиндрический якорь с дисковой частью, примыкающий к статору направляющий корпус с элементом удержания якоря, направляющий корпус выполнен из ферромагнитного материала, а элемент удержания якоря установлен с возможностью взаимодействия с дисковой частью якоря. Это позволяет повысить тяговое усилие, прилагаемое к якорю в конце рабочего хода, и, следовательно, энергию единичного удара. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электромагнитный ударный инструмент, содержащий неподвижный статор с обмоткой возбуждения, цилиндрический якорь с дисковой частью, примыкающий к статору направляющий корпус с элементом удержания якоря и возвратную пружину якоря, отличающийся тем, что направляющий корпус выполнен из ферромагнитного материала, а элемент удержания якоря установлен с возможностью взаимодействия с дисковой частью якоря. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что элемент удержания якоря выполнен в виде кольцевого постоянного магнита. 3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что элемент удержания якоря выполнен в виде электромагнита.