СМЕННЫЙ РУЧНОЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2000 года по МПК A01B1/00 A01B1/22 A01D1/00 A01D1/08 A01D1/14 A46B17/02 

Изобретение относится к производству сменного ручного инструмента, преимущественно садово-огородного (лопаты, мотыги, полольники, грабли, вилы, косы, серпы и др. ), и может быть использовано при изготовлении ручного инструмента для ремонтно-строительных работ (кельмы, шпатели, гладилки, малярные кисти и др.), туристско-альпинистского снаряжения и др.

Все более широкое распространение организаций малых кустарно-производственных форм, самодеятельного творчества в быту, садоводства и огородничества ставит в ряд весьма актуальных задачи создания немеханизированного ручного инструмента в направлениях расширения номенклатуры с целью приближения его эксплуатационных возможностей к конкретным видам работ, улучшения условий содержания его в рабочем состоянии и хранения, а также повышения экономичности промышленного производства.

Так, например, известен широкий ряд усовершенствования садово-огородного инструмента (см. Гольдман В.Б. Приспособления по уходу за садом и огородом.- М.: Россельхозиздат, 1982), направленных на улучшение условий труда.

Недостатком такого усовершенствования инструмента, как правило, является его существенное усложнение и неприемлемость для промышленного производства.

Известно ручное орудие для перекопки почвы (см. а.с. СССР N 1708168, МКИ A 01 B 1/02, опубл. 30.01.92), включающее черенок, закрепленный на нем держатель с лезвием, на держателе посредством втулки закреплена тяга, шарнирно связанная нижним концом с упором, при этом тяга на втулке закреплена жестко, а на ее нижнем конце с внутренней стороны смонтирован ограничитель поворота упора, при этом упор выполнен в виде уголка, вертикальная сторона которого взаимодействует с ограничителем, а горизонтальная является опорой для ноги. Недостатком такого ручного орудия является его конструктивно-технологическая сложность и как следствие повышенная его стоимость, ограничивающая широкое практическое применение.

Известна также лопата для садово-огородных работ (см. а. с. СССР N1794324, МКИ A 01 B 1/02, опубл. 15.02.93), включающая рукоятку и совковообразный конический корпус, заточенный на конце, а для повышения удобства в эксплуатации стенка корпуса скошена под углом 14-15^o на 1/3 длины. Указанные конструктивные усовершенствования лопаты повышают удобства эксплуатации при погрузоразгрузочных работах, но не расширяют ее возможностей при выполнении других видов работ, например при перекопке почвы.

Известна другая лопата (см. а.с. СССР N 1792583, МКИ A 01 B 1/02, опубл. 07.02.93), включающая лезвие, закрепленное в ступице, установленной на черенке с возможностью подъема и поворота, смонтированную на черенке опору и рычаг управления, а повышение производительности достигается тем, что ступица шарнирно закреплена на опоре посредством винтовой пластины, свободный конец которой размещен в пазу кронштейна, установленного в полости ступицы, при этом рычаг также шарнирно закреплен на опоре и взаимодействует с поверхностью ступицы, а в основании опоры размещен фиксатор.

Недостатком такой лопаты является существенное усложнение ее конструкции и удорожание производства, не компенсирующиеся повышением производительности при выполнении земляных работ, а также не расширяющие ее функциональных возможностей.

Некоторое расширение функциональных возможностей достигается применением комбинированного ручного инструмента (см., например, ГОСТ 23707-79), включающего двухсторонние грабли-лопатки, рыхлители, мотыжки, а также комплекты и наборы ручного инструмента.

Наряду с расширением функциональных возможностей комбинированного инструмента ему присущи общие недостатки ручного инструмента - необходимость оснащения каждого отдельного единичного инструмента индивидуальными черенками-держателями, прочно скрепленными с рабочим органом. Кроме того, возникают и дополнительные неудобства в работе, при поддержании функционирования (например, при механизированной заточке) и хранении.

В этой связи наибольший практический интерес представляет сменный инструмент, например сменный инструмент Garden combisystem (см. каталог Gartenmagazin'78, N 1374, р. 5), включающий универсальный специальный черенок и сменные рабочие органы (мотыжки, полольники, грабли, плодосъемники, швабры, щетки, кисти малярные и др.), сочленяемые в тулейке на черенке и фиксируемые защелкой.

Недостатком такого сменного инструмента является низкая механическая прочность соединения, которая исключает возможность использования видов тяжелонагруженного инструмента (лопаты, вилы, мотыги и др.), а также сложность соединительного элемента со стороны рабочего органа.

Известен также набор сменного садово-огородного инструмента "Труженик", выпускаемый по ТУ 23.4.356-83 (см. Товары народного потребления. Каталог, часть I, ЦНИИ Инф и ТЭИ по автотракторному и с/х машиностроению, М., 1985 г. , с.202) и включающий черенок-держатель и рабочий орган (лопатка посадочная, вилка, нож полольный).

Недостатком аналога также является преимущественное использование мелкого инструмента.

В качестве ближайшего прототипа выбран патент Великобритании GB N 933392, кл. A 01 B 1/00, 1963 "Регулируемый держатель для садового инструмента", содержащий черенок-держатель с резьбовым цилиндрическим стержнем, стопорную гайку и сменный рабочий орган, который имеет плоский соединительный элемент с фигурными прорезями, которые приводятся в рабочее положение путем скрепления винтами с гайкой барашком.

Основными недостатками такой конструкции сменного ручного инструмента являются неудобство при его сборке и разборке, исключающее возможность свертывания "от руки" и требующее больших затрат времени и применения набора слесарного инструмента (гаечный ключ, плоскогубцы, отвертка), постоянная неизбежность компенсации утраты части соединительных элементов (запасные винты и гайки) за счет смятия резьбы, ржавления и утери при падении во вскопанную землю или травяной покров. Другим недостатком является введение в конструкцию между черенком-держателем с резьбовым цилиндрическим стержнем и рабочим органом большого числа промежуточных элементов, причем 9 элементов с резьбовыми соединениями, что усложняет конструкцию, повышает трудоемкость изготовления в промышленном производстве, снижает надежность функционирования в резьбовых соединениях, особенно малых сечений, при эксплуатации в условиях активного коррозионно-эрозионного воздействия при работе в полевых условиях (влага, химические компоненты удобрений, песок, глина).

Следует отметить и то, что неоправданное усложнение конструкции направлено на решение второстепенной задачи - координацию черенка-держателя относительно положения плоскости рабочего органа в вертикальном (угол 0^o) или горизонтальном (угол 90^o) положениях - и не решает основных задач - простоты конструкции, экономичности производства, упрощения технологии сменного рабочего органа в полевых условиях, удобства и эффективности работы инструмента при эксплуатации.

Целью настоящего изобретения является создание сменного ручного инструмента различного назначения (лопаты, мотыги, полольники, грабли, вилы, косы, плодосъемники, кельмы, шпатели, кисти малярные, щетки, швабры, метлы и др.), обеспечивающего высокую механическую прочность, надежную работоспособность и удобство при эксплуатации в различных условиях нагружения, а также простоту конструкции и экономичность промышленного производства.

Указанный технический результат достигается тем, что на участке резьбового цилиндрического стержня, примыкающего к сменному рабочему органу, закреплен по крайней мере один штырь осесимметричной или плоской формы, который установлен в фигурную прорезь соединительного элемента сменного рабочего органа для фиксации их в сборке стопорной гайкой.

Дополнительный эффект достигается тем, что на резьбовом цилиндрическом стержне между стопорной гайкой и штырем установлен кольцевой элемент с прорезью для защемления на резьбовом цилиндрическом стержне плоского соединительного элемента сменного рабочего органа.

Другой дополнительный эффект достигается тем, что на участке резьбового цилиндрического стержня, примыкающего к сменному рабочему органу, установлен промежуточный плоский элемент, на котором размещены два и более штырей.

Кроме того, соединительный элемент с фигурными прорезями может быть выполнен в виде отдельного самостоятельного элемента, который установлен на сменном рабочем органе.

Дополнительное удобство в эксплуатации сменного ручного инструмента достигается тем, что он снабжен сменной рукояткой, которая установлена на черенке-держателе.

Среди известных технических решений не обнаружены объекты аналогичного назначения, содержащие отличительные от прототипа признаки, поэтому предлагаемое изобретение отвечает критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-16, на которых представлены основные взаимосвязанные элементы cменного ручного инструмента.

На фиг. 1 изображен черенок-держатель, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1; на фиг. 3 - цилиндрический стержень со стопорной гайкой и соединительным штырем плоской формы, вид сбоку; на фиг. 4 - соединительный штырь плоской формы, вид фиг. 3 в торец по стрелке Б; на фиг. 5 - промежуточный плоский элемент с размещенными на нем двумя соединительными штырями плоской формы, вид в торец цилиндрического стержня; на фиг. 6 - сменный рабочий орган (кисть), вид сверху; на фиг. 7 - установка сменного рабочего органа (фиг. 6) на черенок-держатель с соединительным штырем плоской формы, осевое сечение; на фиг. 8 - установка на резьбовом цилиндрическом стержне между стопорной гайкой и штырем кольцевого элемента с прорезью для защемления на цилиндрическом стержне сменного рабочего органа, вид в осевом сечении; на фиг. 9 - изображение фиг. 8, аксонометрия; на фиг. 10 - промежуточный плоский элемент, на котором размещены три соединительных штыря осесимметричной формы, аксонометрия; на фиг. 11 - сменный рабочий орган (мотыга) с тремя фигурными прорезями в сечении перпендикулярном оси черенка-держателя, аксонометрия; на фиг. 12 - сменный рабочий орган (грабли) с двумя фигурными прорезями в сечении, перпендикулярном оси черенка-держателя, аксонометрия; на фиг. 13 - сменный рабочий орган (лопата) с двумя фигурными прорезями в сечении, параллельном оси черенка-держателя, аксонометрия; на фиг. 14 - сменный рабочий орган (лопата), снабженный четырьмя фигурными прорезями в сечениях, перпендикулярном и параллельном оси черенка-держателя, аксонометрия; на фиг. 15 - сменный рабочий орган (вилы), на который установлен отдельно выполненный соединительный элемент с фигурными прорезями, аксонометрия; на фиг. 16 - съемная рукоятка, установленная на черенке-держателе, вид в сечении.

Сменный ручной инструмент (см. фиг. 1-16) содержит черенок-держатель (фиг. 1), включающий черенок 1, шуруп 2, тулейку 3, цилиндрический стержень 4 с резьбовым участком, стопорную гайку 5 и соединительный штырь осесимметричной 6 или плоской 7 формы, промежуточный плоский элемент 8, на котором размещены два соединительных штыря плоской формы, сменный рабочий орган 9, фигурная прорезь 10 на плоском соединительном элементе сменного рабочего органа, кольцевой элемент 11 с прорезью для защемления сменного рабочего органа, отдельный самостоятельный соединительный элемент с фигурными прорезями 12, установленный на сменном рабочем органе, съемная рукоятка 13, резьбовой стягивающий стержень 14, хомут 15, направляющая шайба 16, закладная гайка (17).

Сменный ручной инструмент (фиг. 1-16) работает следующим образом.

Пример 1 (фиг. 1-4, 6-7). На черенок-держатель (фиг. 1), содержащий черенок 1, соединенный шурупом 2 с держателем сменного рабочего органа, включающим тулейку 3, скрепленную с цилиндрическим стержнем 4, снабженным резьбовым участком, по которому перемещается стопорная гайка 5, а на участке стержня, примыкающем к рабочему органу, установлен соединительный стержень осесимметричной (фиг. 1-2, поз. 6) или плоской (фиг. 3-4, поз. 7) формы, устанавливают сменный рабочий орган, например малярную кисть (фиг. 6), содержащий плоский присоединительный элемент с фигурной прорезью (10), геометрические размеры которой - D, d и b - обеспечивают совмещение с соединительными штырями осесимметричной 6 или плоской 7 формы, а затем путем вращения стопорной гайки 5 по часовой стрелке осуществляют запирание соединения цилиндрического стержня 4 черенка-держателя с рабочим органом 9, и сменный ручной инструмент готов к работе.

Разборку сменного ручного инструмента производят в обратной последовательности - путем вращения против часовой стрелки стопорной гайки 5 освобождают сменный рабочий орган 9 от защемления и снимают его с соединительного штыря 6 или 7, и сменный ручной инструмент разобран.

Черенок-держатель (фиг. 1, 3, и 7) с одним соединительным штырем 6 или 7 применяют для легконагруженного сменного ручного инструмента - мотыжки, рыхлители, полольники, культиваторы, грабли веерные и малые, лопатки, совки, плодосъемники, малярный и штукатурный инструмент, швабры и др.

Пример 2 (фиг. 8-9). На резьбовой цилиндрический стержень 4 черенка-держателя между стопорной гайкой 5 и соединительным штырем осесимметричной 6 или плоской 7 формы с размещенным на нем кольцевым элементом с прорезью 11 устанавливают сменный рабочий орган 9 и путем вращения по часовой стрелке стопорной гайки 5 осуществляют его запирание в соединении с черенком-держателем между соединительным штырем 6 в прорези на кольцевом элементе 11, и сменный ручной инструмент готов к работе.

Разборку сменного ручного инструмента производят в обратной последовательности.

Использование черенка-держателя с дополнительным промежуточным кольцевым элементом обеспечивает дополнительное увеличение жесткости и прочности соединения с рабочим органом и повышение нагрузок на инструмент при эксплуатации.

Пример 3 (фиг. 16). На черенок-держатель (фиг. 1) с рабочим органом 9, например в виде косы, устанавливают хомут 15 в положение, соответствующее работе при скашивании травы, и запирают путем вращения рукоятки 13 по часовой стрелке, стягивающей резьбовым стержнем 14 через элементы 16 и 17 хомут 15, и сменный ручной инструмент готов к работе.

Разборка сменного ручного инструмента производится в обратной последовательности.

Таким образом, предлагаемый сменный ручной инструмент обеспечивает:
- расширение возможностей увеличения номенклатуры сменных рабочих органов ручного инструмента за счет попеременного использования одного вида черенка-держателя с несколькими типоразмерами и видами рабочих органов (универсальность);
- возможность постоянного (непрерывного) пополнения номенклатуры рабочих органов за счет раздельного их приобретения;
- расширение возможностей производства и использования наиболее удобных, эргономичных и более качественно изготовленных черенков-держателей за счет удовлетворения технологических возможностей производства работ меньшим количеством их видов;
- упрощение конструкции и технологии производства рабочих органов сменного ручного инструмента;
- повышение экономичности производства за счет сокращения расхода металла на 20-35% и древесины на 50-70%;
- улучшение условий эксплуатации (поддержание в рабочем состоянии, хранение).

На основании вышеизложенного предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает достижение положительного эффекта и обладает критерием "положительный эффект".

Использование предлагаемого технического решения не требует дополнительного переоборудования предприятий.

Первое промышленное опробование предлагаемого технического решения "Сменный ручной инструмент" будет проведено в I квартале 2000 г. на ОАО "Мехинструмент" (г. Павловo, Нижегородской обл.).

Изобретение относится к производству сменного ручного инструмента преимущественно для садово-огородных и ремонтно-строительных работ и может быть использовано для туристско-альпинистского снаряжения и др. Сменный ручной инструмент содержит черенок с закрепленным на нем держателем, тулейку с цилиндрическим стержнем. На резьбовом участке стержня установлена перемещающаяся стопорная гайка. На концевом участке, примыкающем к рабочему органу, установлен, по крайней мере, один соединительный штырь осесимметричной или плоской формы. Штыри вводятся в фигурные прорези, соответственно расположенные на присоединительном элементе рабочего органа, и взаимное их положение в сборке фиксируется стопорной гайкой. Повышение прочности, жесткости и надежности соединения черенка-держателя с рабочим органом достигается или путем установки на стержне между стопорной гайкой и соединительными штырями дополнительного промежуточного кольцевого элемента с прорезью, обеспечивающей защемление на стержне присоединительного элемента рабочего органа, или путем установки на участке стержня, примыкающего к рабочему органу, дополнительного промежуточного плоского элемента с размещением на его плоскости двух и более соединительных штырей. Технологическое упрощение конструкции достигается использованием отдельного типового присоединительного элемента с фигурными прорезями, устанавливаемого на рабочем органе. Удобство в эксплуатации сменного ручного инструмента достигается установкой на черенке-держателе съемной рукоятки. 4 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Сменный ручной инструмент преимущественно для садово-огородных и ремонтно-строительных работ, включающий черенок-держатель с резьбовым цилиндрическим стержнем, стопорную гайку и сменный рабочий орган, который имеет плоский соединительный элемент с фигурными прорезями, отличающийся тем, что на участке резьбового цилиндрического стержня, примыкающего к сменному рабочему органу, закреплен по крайней мере один штырь осесимметричной или плоской формы, который установлен в фигурную прорезь соединительного элемента сменного рабочего органа для фиксации их в сборке стопорной гайкой. 2. Сменный ручной инструмент по п.1, отличающийся тем, что на резьбовом цилиндрическом стержне между стопорной гайкой и штырем установлен кольцевой элемент с прорезью для защемления на резьбовом цилиндрическом стержне плоского соединительного элемента сменного рабочего органа. 3. Сменный ручной инструмент по п.1 или 2, отличающийся тем, что на участке резьбового цилиндрического стержня, примыкающего к сменному рабочему органу, установлен промежуточный плоский элемент, на котором размещены два и более штыря. 4. Сменный ручной инструмент по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что соединительный элемент с фигурными прорезями выполнен в виде отдельного самостоятельного элемента, который установлен на сменном рабочем органе. 5. Сменный ручной инструмент по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что снабжен съемной рукояткой, которая установлена на черенке-держателе.