РУЧНАЯ МАШИНА Российский патент 2001 года по МПК B23B45/02 

Изобретение относится к области машиностроения, и, в частности, к электрическим ручным ударно-вращательным сверлильным машинам, применяемым в строительстве и машиностроении для образования отверстий в различных конструкционных и строительных материалах.

Известны ручные машины ударно-вращательного действия, имеющие возможность переключения работы в, как минимум, два режима и содержащие корпус, привод вращения, шпиндель, имеющий ограниченный осевой люфт, редуктор, передающий вращение привода на шпиндель, имеющий резьбу для закрепления зажимного патрона, и на шпинделе установлена наковальня с торцевыми кулачками, взаимодействующими с ответными кулачками ударника, закрепленного неподвижно в корпусе, пружину сжатия для расцепления кулачков наковальни и ответных кулачков ударника, переключатель, выполненный в виде оси с лыской на конце, направленной перпендикулярно оси шпинделя, и имеющий возможность занимать по меньшей мере два крайних положения при своем вращении для создания в одном из них вращательного, безударного режима работы, при наличии контакта торца шпинделя с осью, и ударно-вращательного режима работы в другом, при наличии контакта кулачков наковальни и ответных кулачков ударника и одновременного отсутствия контакта торца шпинделя и оси переключателя. Патент ФРГ N 3240466, кл. В 23 В 45/02 от 02.11.82 г.

Такая машина обладает недостатком, заключающимся в низкой надежности. Проявляется это в том, что в режиме безударного сверления требуется с помощью оси переключателя выставить шпиндель в положение максимального осевого люфта, когда отсутствует взаимный контакт кулачков наковальни и ответных кулачков ударника. В этом положении, при нажатии оператора на корпус ручной машины, реакция со стороны обрабатываемого материала на режущий инструмент, а через него на зажимной патрон и шпиндель передается на конец оси переключателя в месте расположения лыски, то есть в месте ослабленного, неполного сечения оси, имеющей к тому же концентратор напряжения. Усилие нажатия на ручную машину при максимальном диаметре режущего инструмента в режиме сверления довольно значительно, что приводит к отламыванию конца оси.

Кроме того, консольное приложение усилия со стороны шпинделя на ось переключателя в процессе эксплуатации разбивает отверстие корпуса, в котором устанавливается ось переключателя, что, в конечном итоге, приводит к ее расшатыванию. Вследствие сказанного в режиме безударного сверления ось переключателя не удерживает шпиндель на расчетном расстоянии - из-за чего происходит задевание кулачков наковальни и ответных кулачков ударника при вращении шпинделя. И чем больше разбивается отверстие и расшатывается ось переключателя, тем сильнее задевание кулачков между собой, что приводит к исчезновению безударного режима работы ручной машины.

Ближайшей по своей технической сущности является ручная машина ударно-вращательного действия, имеющая возможность переключения в, как минимум, два режима работы и содержащая корпус, привод вращения, шпиндель, имеющий ограниченный осевой люфт, редуктор, передающий вращение привода на шпиндель, имеющий резьбу для закрепления зажимного патрона, и на шпинделе установлена наковальня с торцевыми кулачками, взаимодействующими с ответными кулачками ударника, закрепленного неподвижно в корпусе, пружина сжатия для расцепления кулачков наковальни и ответных кулачков ударника, опирающаяся с одной стороны в подшипниковую опору шпинделя в корпусе, а с другой в буртик шпинделя, переключатель, имеющий возможность занимать по меньшей мере два крайних положения при своем перемещении в направлении, перпендикулярном к оси шпинделя, для создания в одном из них вращательного, безударного режима работы при расцепленных кулачках ударника и наковальни, а в другом ударно-вращательного при наличии взаимодействия кулачков ударника и наковальни в процессе вращения шпинделя, и имеющего движковую шторку, удерживающую опорную пластину, взаимодействующую с торцом шпинделя, и устройство пружинной фиксации переключателя в его крайних положениях (дрель BUR2 350E фирмы "Sparki", каталог 1997 г.).

Хотя эта машина не имеет недостатков аналога, она тем не менее обладает недостатком, заключающимся в больших габаритах устройства переключения режимов работы, а вместе с ним и ручной машины в целом.

В такой ручной машине устройство пружинной фиксации переключателя в его крайних положениях выполнено, кроме всего прочего, в виде оси, установленной в промщите, в области паза, где поступательно перемещается движковая шторка переключателя. Эта ось удерживает движковую шторку от выпадения из паза, где она устанавливается и, кроме того, служит фиксирующим элементом для установки переключателя в крайние положения. Эта ось со стороны ее установки зафиксирована от выпадения, что потребовало дополнительных крепящих элементов конструкции, а следовательно, увеличения габаритов устройств и ручной машины в целом.

В основу изобретения поставлена задача создания ручной машины, имеющей возможность переключения, по меньшей мере, в два режима работы и обладающей минимальными габаритами.

Поставленная задача решается тем, что в ручной машине ударно-вращательного действия, имеющей возможность переключения в, как минимум, два режима работы и содержащей корпус, привод вращения, шпиндель, имеющий ограниченный осевой люфт, редуктор, передающий вращение привода на шпиндель, имеющий резьбу для закрепления зажимного патрона, и на шпинделе установлена наковальня с торцевыми кулачками, взаимодействующими с ответными кулачками ударника, закрепленного неподвижно в корпусе, пружина сжатия для расцепления кулачков наковальни и ответных кулачков ударника, опирающаяся с одной стороны в подшипниковую опору шпинделя в корпусе, а с другой в буртик шпинделя, переключатель, имеющий возможность занимать по меньшей мере два крайних положения при своем перемещении в направлении, перпендикулярном к оси шпинделя, для создания в одном из них вращательного, безударного режима работы при расцепленных кулачках ударника и наковальни, а в другом ударно-вращательного при наличии взаимодействия кулачков ударника и наковальни в процессе вращения шпинделя, и имеющего движковую шторку, удерживающую опорную пластину, взаимодействующую с торцом шпинделя, и устройство пружинной фиксации переключателя в его крайних положениях, движковая шторка состоит из двух раздельных элементов - шторки и движка, имеющего два паза, и в шторке выполнены отверстия, взаимодействующие с ответными выступами, выполненными в движке, и вместе, движок и шторка, охватывая по периметру поперечного сечения перемычку, выполненную в корпусе, имеют возможность перемещаться вдоль нее, а устройство пружинной фиксации переключателя состоит из элемента фиксации, размещенного в сквозном отверстии, выполненном в перемычке и подпружиненного с одной из его сторон, а с противоположной стороны частью своего поперечного сечения, размещаемого в одном из двух пазов, движка в зависимости от крайнего положения переключателя.

В такой машине движковая шторка, будучи выполненной из двух соединенных между собой деталей, движка и шторки, удерживается от выпадения из паза промщита, в котором устанавливается переключатель, с помощью перемычки, являющейся элементом самого промщита и выполненной заодно с ним. Корпус двигателя прижат к промщиту в закрепленном состоянии и препятствует разъединению движка и шторки, что делает конструкцию переключателя в собранном состоянии ручной машины неразборной и исключает его выпадение из паза промщита. Фиксирующим элементом для фиксации крайних положений переключателя в данной ручной машине служит шарик, размещенный в отверстии перемычки и опирающийся с одной стороны на плоскую пружину, размещенную между перемычкой и движком, а с противоположной стороны, частью своего поперечного сечения, размещается в одном из пазов движка в зависимости от одного из крайних положений переключателя. Элементами удержания фиксирующего элемента в данной машине является сам движок с одной стороны и плоская пружина, размещенная в движке, с другой.

Дополнительных, крепящих фиксирующих элементов от выпадения в данном случае не требуется, что и позволяет сократить габариты ручной машины в целом.

Конкретное выполнение предлагаемого изобретения поясняется описанием и чертежами, на которых:
фиг. 1 - изображает ручную машину в продольном разрезе по оси шпинделя;
фиг. 1a - изображает ручную машину в положении переключателя; обеспечивающего свободное перемещение шпинделя на величину осевого люфта, что соответствует ударно-вращательному режиму работы;
фиг. 1b - изображает ручную машину в положении переключателя; исключающего осевое перемещение шпинделя, что соответствует вращательному режиму работы;
фиг. 2 - изображает ручную машину в поперечном разрезе по линии перемещения переключателя, находящегося во втором крайнем положении, которое обеспечивает ударно-вращательный режим работы и соответствует положению шпинделя на фиг. 1a;
фиг. 3 - изображает ручную машину в поперечном разрезе по линии перемещения переключателя, находящегося в первом крайнем положении, которое обеспечивает вращательный режим работы, соответствующий положению шпинделя на фиг. 1b;
фиг. 4 - изображает развертку внешнего профиля кулачков наковальни и ответных кулачков ударника в положении их соударения;
фиг. 5 - изображает развертку внешнего профиля кулачков наковальни и ответных кулачков ударника в момент, предшествующий срыву последних с вершин кулачков наковальни. Стрелкой "c" показано радиальное перемещение кулачков наковальни. Стрелкой "d" показано осевое перемещение ответных кулачков ударника.

Ручная машина содержит корпус 1 (фиг.1), состоящий из трех частей, корпуса редуктора 2, промщита 3 и корпуса привода 4, привод вращения 5, вал-шестерня 6 которого передает вращение ответной шестерни 7 редуктора 8, передающего вращение через шестерни 9 или 10 на шпиндель 11, имеющий резьбу 12, на которой крепится зажимной патрон 13 с режущим рабочим инструментом 14. На шпинделе 11 закреплена наковальня 15 с торцевыми кулачками 16, взаимодействующими с ответными кулачками 17 ударника 18, закрепленного неподвижно в корпусе редуктора 2. Шпиндель 11 имеет возможность осевого смещения на величину ″δ″, чуть большую, чем высота кулачков 16 или 17 для расцепления последних. Принудительное расцепление кулачков 16 и 17 производится пружиной сжатия 19, опирающейся с одной стороны в подшипниковую опору 20 шпинделя 11 в корпусе редуктора 2, а с другой в буртик 21 шпинделя 11. В пазу 22 промщита 3 (фиг. 3) установлен переключатель 23 режима работы ручной машины, состоящий из движка 24, шторки 25, удерживающей опорную пластину 26 в фигурном пазу 27. На опорную пластину 26 в первом крайнем положении переключателя 23 опирается торцом 28 шпиндель 11 (фиг. 1b) через шарик 29 и ролик 30. В шторке 25 выполнены отверстия 31 (фиг. 2,3), в которых размещаются выступы 32 движка 24. Движок 24 и шторка 25 (фиг. 1) с четырех сторон охватывают перемычку 33, выполненную в промщите 3, и имеют возможность перемещения вдоль нее, занимая одно из двух крайних положений. В перемычке 33 выполнено сквозное отверстие 34, в котором размещается элемент фиксации 35, выполненный в виде шарика. Снизу элемент фиксации 35 подпружинен плоской пружиной 36 (фиг. 3). При этом диаметр шарика 35 больше толщины перемычки 33 и часть его поперечного сечения выступает за габариты перемычки 33 и размещается в одном из пазов 37 или 38 движка 24 в зависимости от крайнего положения переключателя 23.

Кулачки 16 наковальни 15 (фиг. 4) имеют треугольную несимметричную форму с передней пологой стороной 39 (фиг. 5), более крутой тыловой стороной 40 и с вершиной 41 в точке их пересечения. Ответные кулачки 17 ударника 18 повторяют форму кулачков 16 и выполнены с ответной пологой стороной 42, ответной тыловой стороной 43 и с вершиной 44 в точке пересечения последних.

Взаимодействие кулачков 16 и ответных кулачков 17 происходит в положении переключателя 23, показанном на фиг. 1a, когда опорная пластина 26, сдвинутая в сторону (фиг. 2), не находится на линии прохождения оси 45 шпинделя 11, что дает последнему возможность осевого перемещения на величину ″δ″ (фиг. 1b).

Ручная машина работает следующим образом. Вращение привода 5 (фиг.1) через вал-шестерню 6, ответную шестерню 7 передается через одну из шестерен 9 или 10 редуктора 8 на шпиндель 11. На резьбе 12 шпинделя 11 (фиг. 1b) крепится сверлильный зажимной патрон 13 и вращается вместе с закрепленным в нем режущим рабочим инструментом 14.

В режиме холостого хода ручной машины, когда рабочий инструмент 14 не имеет контакта с обрабатываемым материалом, действие пружины сжатия 19 заставляет шпиндель 11 двигаться в направлении из корпуса редуктора 2 на величину возможного осевого перемещения ″δ″, разъединяя кулачки 16 наковальни 15 и ответные кулачки 17 ударника 18, исключая их зацепление при вращении шпинделя 11. Таким образом, режим холостого хода ручной машины является режимом чистого вращения шпинделя 11 без ударного взаимодействия ударника 18 и наковальни 15.

Сохранение безударного вращения шпинделя 11 в рабочем режиме, режиме сверления, осуществляется с помощью переключателя 23, занимающего свое первое крайнее положение, показанное на фиг. 3. В этом положении фиксирующий элемент 35 своей выступающей частью располагается в пазу 37 движка 24. Шторка 25 удерживает опорную пластину 26 так, что нажатие на ручную машину с целью получения режущего действия в режиме чистого сверления сопровождается упором торца 28 шпинделя 11 через шарик 29 и ролик 30 в опорную пластину 26, примыкающую с противоположной стороны в промщит 3 (фиг. 1b). При этом, несмотря на реакцию давления со стороны обрабатываемого материала на режущий рабочий инструмент 14, зажимной патрон 13, а через него на шпиндель 11, зазор ″δ″ между наковальней 15 и ударником 18 сохраняется. Зацепление кулачков 16 и ответных кулачков 17 при этом отсутствует и реализуется режим безударного сверления.

Для перевода ручной машины в режим ударного сверления движок 24 переключателя 23 вручную переводится во второе крайнее положение, показанное на фиг. 2. В процессе перевода переключателя 23 фиксирующий элемент 35 сначала вдавливается движком 24, преодолевая действие пружины 36, в отверстие 34, перемычки 33. При дальнейшем продвижении переключателя 23 в направлении, перпендикулярном оси 45 шпинделя 11, паз 38 движка 24 занимает положение напротив фиксирующего элемента 35, который под действием пружины 36 продвигается вверх и занимает частью своего поперечного сечения место в пазу 38. И это положение движка 24 определяет второе крайнее положение переключателя 23, при котором шторка 25 с помощью выступов 32 движка 24, передвигаясь вслед за последним, сдвигает опорную пластину 26 с места прохождения оси 45 шпинделя 11. В этом положении шпиндель 11 под действием реакции давления со стороны обрабатываемого материала, преодолевая действие пружины сжатия 19, сдвигается в сторону привода, не встречая сопротивления со стороны опорной пластины 26. Осевой зазор ″δ″ сокращается до "0", а кулачки 16 и ответные кулачки 17 входят в зацепление друг с другом, фиг. 4. При включении привода 5 его вращательное действие передается шпинделю 11, а вместе с ним наковальне 15.

Получив вращательное движение, кулачки 16, наковальни 15, фиг. 5, своей пологой стороной 39 сдвигают ответные кулачки 17, а вместе с ними ударник 18, по оси 45 шпинделя 11 в направлении от наковальни 15. Поскольку ударник 18 закреплен неподвижно в корпусе редуктора 2, являющегося частью общего корпуса 1, то он не вращается и имеет только возможность осевого перемещения относительно наковальни 18 вместе с корпусом 1. Осевой сдвиг ответных кулачков 17 происходит до тех пор, пока не закончится взаимный контакт пологой стороны 39 кулачков 16 и ответной пологой стороны 42 ответных кулачков 17.

Указанный контакт заканчивается, когда вершины 41 кулачков 16 окажутся напротив вершин 44 ответных кулачков 17. При дальнейшем вращательном движении кулачков 16 прекращается контакт с ответными кулачками 17 и возобновляется после того, как силой нажатия на корпус 1 оператор возвратит корпус 1, а вместе с ним ударник 18 с кулачками 17 в первоначальное состояние (фиг. 4). Рука оператора, обеспечивающая нажатие на корпус 1, движение которой математически описывается двумя физическими составляющими, в том числе жесткостью, в определенном смысле действует как пружина сжатия, возвращающая массу ручной машины (кроме шпинделя) в исходное положение. При этом расстояние, проходимое ручной машиной, определяется высотой "h" кулачков 16. Указанная высота "h" кулачков 16, масса ручной машины и жесткость пружинной составляющей руки оператора определяют энергию удара ударника 18 при ударном контакте кулачков 16 и ответных кулачков 17.

Частота ударов в единицу времени, определяемая количеством кулачков 16 и скоростью вращения шпинделя 11, наряду с энергией единичного удара определяет ударно-вращательный режим ручной машины и его параметры.

Переключатель 23 режимов ручной машины имеет движковую шторку, выполненную из двух раздельных деталей - движка 24 и шторки 25, а их совместное перемещение осуществляется за счет зацепления выступов 32 движка 24, размещенных в отверстиях 31 шторки 25. В собранном виде движок 24 и шторка 25 охватывают со всех сторон перемычку 33 корпуса 1, что исключает выпадение переключателя 23 из паза 22 промщита 3, в котором размещается переключатель 23. В собранном состоянии ручной машины корпус привода 4 прижат к промщиту 3, а переключатель 23 находится между ними в ограниченном пространстве, что препятствует разъединению движка 24 со шторкой 25 и исключает самопроизвольный демонтаж переключателя 23.

Фиксирующий элемент 35 для фиксации крайних положений переключателя 23 располагается в отверстии 34 перемычки 33 и опирается с одной стороны на плоскую пружину 36, размещенную между перемычкой 33 и движком 24, а с противоположной стороны частью своего поперечного сечения размещается в одном из пазов 37, 38 движка 24 в зависимости от одного из крайних положений переключателя 23, и для удержания фиксирующего элемента 35 от выпадения из отверстия 34 кроме уже имеющейся детали-движка 24 никаких дополнительных конструктивных элементов не используется, что также упрощает конструкцию и уменьшает ее габариты.

Таким образом, выполнение движковой шторки из двух раздельных деталей - движка 24 и шторки 25 позволяет исключить выпадение из паза 22 промщита 3 переключателя 23 и его самопроизвольный демонтаж без дополнительных конструктивных и крепежных элементов. Выполнение наряду с этим механизма фиксации крайних положений переключателя 23 в виде фиксирующего элемента 35, расположенного в отверстии 34 перемычки 33 промщита 3, позволяет без использования дополнительных конструктивных элементов упростить конструкцию переключателя 23 и уменьшить его габариты. Все вместе приводит к упрощению конструкции ручной машины и сокращению ее габаритов.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрическим ручным ударно-вращательным сверлильным машинам, применяемым в строительстве и машиностроении для образования отверстий в различных конструкционных и строительных материалах. Ручная машина ударно-вращательного действия, имеющая возможность переключения с помощью движкового переключателя в, как минимум, два режима работы - вращательный и ударно-вращательный. В одном из крайних положений переключателя с помощью опорной пластины ограничивается основой люфт шпинделя, на котором закреплена наковальня с торцевыми кулачками. В этом положении отсутствует взаимный контакт кулачков шпинделя и ответных кулачков ударника, установленного в корпусе машины, что обеспечивает чисто вращательный режим шпинделя и ручной машины в целом. В другом крайнем положении переключателя шпиндель имеет возможность выбрать осевой люфт и обеспечить взаимный контакт кулачков и ответных кулачков в процессе вращения и осуществить ударно-вращательный режим ручной машины. При этом движковая шторка переключателя выполнена в виде соединенных между собой шторки и движка, установленных с возможностью охвата, выполненной в корпусе перемычки по периметру ее поперечного сечения и перемещения вдоль нее. В движке и шторке выполнены соответственно выступы и отверстия для взаимодействия друг с другом. Устройство пружинной фиксации переключателя выполнено в виде расположенного в сквозном отверстии перемычки элемента фиксации, который подпружинен с одной стороны и размещен своей частью с противоположной стороны в одном из двух пазов движка в зависимости от крайнего положения переключателя. Такое выполнение ручной машины позволяет сократить ее габариты. 5 ил.

Ручная машина ударно-вращательного действия, содержащая корпус, привод вращения, редуктор для передачи вращения привода на шпиндель с резьбой для закрепления зажимного патрона, установленный с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса, наковальню с торцевыми кулачками, взаимодействующими с ответными кулачками неподвижно закрепленного на корпусе ударника, пружину сжатия, опирающуюся одной стороной в подшипниковую опору шпинделя в корпусе, а другой в буртик шпинделя и предназначенную для расцепления кулачков наковальни и ответных кулачков ударника, переключатель, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси шпинделя, для переключения ручной машины по меньшей мере в два режима работы - вращательный при расцепленных кулачках ударника и наковальни и ударно-вращательный при их взаимодействии в процессе вращения шпинделя - и выполненный с движковой шторкой для удержания опорной пластины, взаимодействующей с торцом шпинделя, а также устройство пружинной фиксации переключателя по меньшей мере в его двух крайних положениях, отличающаяся тем, что в корпусе ручной машины выполнена перемычка со сквозным отверстием, а движковая шторка переключателя выполнена в виде соединенных между собой шторки и движка, установленных с возможностью охвата перемычки по периметру ее поперечного сечения и перемещения вдоль нее, при этом в движке и шторке выполнены соответственно выступы и отверстия для взаимодействия друг с другом, а устройство пружинной фиксации переключателя выполнено в виде расположенного в сквозном отверстии перемычки подпружиненного с одной стороны элемента фиксации, часть которого с противоположной стороны размещена в одном из двух пазов движка в зависимости от крайнего положения переключателя.