ПАТРОН ДЛЯ ПЕРФОРАТОРА Российский патент 2011 года по МПК B25D17/08 B23B31/107 

Настоящее изобретение относится к патрону (приспособлению для крепления вставного, или сменного, инструмента) для ручной сверлильной машины, прежде всего перфоратора, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к ручной сверлильной машине с таким патроном согласно ограничительной части пункта 11 формулы изобретения.

В отличие от дрелей (ручных сверлильных машин вращательного действия) или ударных дрелей (ручных сверлильных машин ударно-вращательного действия), у которых хвостовик используемого вставного, или сменного, инструмента, например имеющий круглое поперечное сечение хвостовик сверла по дереву или металлу или имеющий шестиугольное сечение хвостовик вставки для шуруповертов, закрепляется в многокулачковом зажимном патроне, перфораторы имеют патрон с приводимой во вращение цельной приемной втулкой, которая ограничивает открытое с обоих торцов отверстие для закрепления хвостовика используемого вставного инструмента. Для осевой блокировки хвостовика в приемной втулке, называемой также муфтой ствола перфоратора, обычно предусмотрен стопорный шарик, который посредством охватывающего приемную втулку подпружиненного фиксирующего кольца приводится в контакт с тыльной стороной вставного инструмента. Для передачи вращения хвостовик вставного инструмента имеет нецилиндрическое поперечное сечение, например у переходника так называемого профиля SDS-Plus - два диаметрально противоположных поводковых (обеспечивающих передачу вращения) паза, расположенных в продольном направлении хвостовика и открытых к его заднему торцу, с которыми при установке вставного инструмента в отверстие входят в зацепление дополнительные поводковые (обеспечивающие передачу вращения) ребра на внутренней боковой поверхности приемной втулки.

Поскольку переходник профиля SDS-Plus пригоден только для вставного инструмента с хвостовиком сравнительно большой толщины, недавно был разработан переходник так называемого профиля SDS-Mini, у которого цилиндрический хвостовик вставного инструмента, например сверла по дереву или камню, имеет меньший диаметр и снабжен двумя диаметрально выступающими поводковыми ребрами, тогда как приемная втулка соответствующего зажимного патрона имеет два дополнительных поводковых паза. Это позволяет также уменьшить размеры патрона, вследствие чего в ряде случаев применения, например для домашнего мастера, использование малых перфораторов вместо ударных дрелей становится более привлекательным. Однако, как уже упоминалось, патроны в ударных дрелях можно при необходимости оснащать не только сверлами, но также и различными вставками для шуруповертов и недавно появившимися на рынке так называемыми сверлами HEX-сверлами с шестигранным хвостовиком, что в патронах перфораторов было возможно до настоящего времени только с помощью дополнительных переходников (адаптеров).

В отличие от уровня техники, предлагаемый в изобретении патрон с признаками, приведенными в п.1 формулы изобретения, без зажимной втулки и кулачков, а также оснащенная таким патроном ручная сверлильная машина согласно п.11 формулы имеют то преимущество, что вставные инструменты с хвостовиком шестигранного поперечного сечения, прежде всего вставки для шуруповертов или сверла с шестигранным хвостовиком, можно устанавливать непосредственно в приемную втулку, которую, кроме того, можно оснащать другими вставными инструментами, например имеющими хвостовик профиля типа "SDS-Mini" или профиля типа "Torx", предпочтительно такими, поводковые лыски которых ориентированы под острым углом к периметру.

Благодаря отказу от адаптера снижаются расходы и сокращается число разъемов (интерфейсов), а последнее повышает точность по радиальному биению. Кроме того, работа оператора значительно упрощается, так как все вставные инструменты можно устанавливать и блокировать одинаково.

Предлагаемое в изобретении решение предусматривает, что приемная втулка вдоль ее внутренней поверхности будет снабжена по периметру по меньшей мере шестью плоскими участками, образующими с соседними плоскими участками периметра угол 120° и, следовательно, ориентированными параллельно противолежащим участкам периметра вводимого в отверстие приемной втулки хвостовика шестигранного сечения, причем эти участки периметра или часть этих участков периметра приемной втулки прижимаются к противолежащим участкам периметра на хвостовике вставного инструмента и действуют как поводковые лыски или поверхности передачи крутящего момента, если приемная втулка вместе со вставным инструментом приводится во вращение, и крутящий момент этими плоскими участками периметра передается от приемной втулки на вставной инструмент.

Между плоскими участками периметра или между парами плоских участков периметра, обеспечивающими взаимодействие с боковой поверхностью хвостовика шестиугольного сечения, можно предусмотреть другие плоские участки периметра, обеспечивающие взаимодействие с другими частями хвостовика, например плоские участки периметра, имеющие по меньшей мере один продольный поводковый паз для зацепления с выступающим над цилиндрическим хвостовиком профиля типа "SDS-Mini" поводковым ребром или шесть вращательно-симметричных к оси вращения поводковых канавок для зацепления с профилем типа "Torx".

При этом в основу изобретения положена идея, что благодаря равенству размеров поперечного сечения хвостовиков вставных инструментов шестигранного профиля, например размера 6,3 (1/4 дюйма), как у вставок для шуруповертов или сверл с шестигранным хвостовиком, и хвостовиков вставных инструментов с профилями типа "SDS-Mini" или "Torx", например размера Т45 даже после наложения или комбинации сечения, рассчитанного на закрепление шестигранного профиля, и сечения, рассчитанного на закрепление профиля типа "SDS-Mini" или "Torx", можно обеспечить достаточно хорошую передачу крутящих моментов для обоих профилей.

Кроме того, поскольку внутренняя боковая поверхность приемной втулки ограничивает по меньшей мере один параллельный оси вращения приемной втулки поводковый паз для хвостовика с круглым поперечным сечением и по меньшей мере одним выступающим поводковым ребром, предлагаемый в изобретении патрон пригоден для использования вставных инструментов с хвостовиком шестигранного профиля или профиля типа "SDS-Mini". В частности, внутренняя боковая поверхность приемной втулки может иметь один, два или три таких поводковых паза для соответствующего числа поводковых ребер, двух в случае профиля типа "SDS-Mini", выступающих диаметрально противоположно друг другу над хвостовиком круглого сечения.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, чтобы обеспечивающие взаимодействие с хвостовиком шестигранного профиля соседние по периметру плоские участки периметра попарно граничили друг с другом вдоль вершинных линий, причем угловое расстояние между вершинными линиями составляло бы 60° или было кратным 60°. Таким образом грани шестигранного профиля вводятся в приемную втулку, и крутящий момент передается вдоль этих граней, что позволяет комбинировать его с профилем типа "SDS-Mini" или "Torx".

В последнем случае между двумя парами граничащих друг с другом плоских участков периметра расположены в общей сложности шесть поводковых канавок для зацепления с шестью поводковыми ребрами профиля "Torx".

В частности, в том случае, если предполагается использовать только вставные инструменты шестигранного профиля и профиля "Torx", соседние по периметру плоские участки периметра для шестигранного профиля могут альтернативно располагаться на расстоянии друг от друга и между выступающими поводковыми ребрами профиля "Torx", причем угловое расстояние между их средними линиями составляет 60° или кратно 60°. В этом случае шесть поводковых канавок для зацепления с шестью поводковыми ребрами профиля "Torx" расположены между двумя соседними находящимися на расстоянии друг от друга плоскими участками периметра.

Чтобы обеспечить хорошую передачу крутящего момента, поводковый паз ограничивается противолежащими, по существу, параллельными сторонами и перпендикулярным к боковым сторонам основанием паза, образующими плоские участки периметра внутренней боковой поверхности приемной втулки, причем форма поперечного сечения и размеры поводкового паза, по существу, соответствуют форме и размерам профиля типа "SDS-Mini".

В этом случае между соседними парами плоских участков периметра шестигранного профиля или между этими последними и поводковыми пазами предпочтительно расположено несколько коаксиальных к оси вращения цилиндрически вогнутых участков периметра, диаметр которых примерно соответствует диаметру цилиндрического хвостовика профиля типа "SDS-Mini".

Другой предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, чтобы патрон имел устройство для осевой блокировки в приемной втулке хвостовиков вставных инструментов различного поперечного сечения, которое предпочтительно включало бы в себя подвижный в боковой прорези приемной втулки блокирующий элемент в виде шарика, который в случае хвостовика шестигранного профиля или профиля "Torx" входит в кольцевой паз хвостовика, а в случае хвостовика с профилем типа "SDS-Mini" - в промежуток между поводковыми ребрами.

Ниже сущность изобретения поясняется двумя примерами осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, где показаны:

на фиг.1а-1в - вид в аксонометрии, вид с продольной стороны и с торца шестигранного хвостовика вставки для шуруповертов,

на фиг.2а-2в - вид в аксонометрии, вид с продольной стороны и с торца шестигранного хвостовика сверла HEX,

на фиг.3а-3в - вид в аксонометрии, вид с продольной стороны и с торца хвостовика сверла с профилем SDS-Mini,

на фиг.4 - вид в продольном разрезе комбинированного патрона, рассчитанного на хвостовики шестигранного профиля и на хвостовики с профилем SDS-Mini для электрического перфоратора после установки сверла HEX, показанного на фиг.2а-2в,

на фиг.5 - вид с торца в частичном разрезе части патрона после установки вставки для шуруповертов, показанной на фиг.1а-1в,

на фиг.5а - увеличенный фрагмент из фиг.5,

на фиг.6 - вид в разрезе патрона после установки сверла с хвостовиком типа "SDS-Mini", показанного на фиг.3а-3в,

на фиг.7 - вид с торца в частичном разрезе части патрона после установки сверла с хвостовиком типа "SDS-Mini",

на фиг.8 - вид в аксонометрии приемной втулки патрона,

на фиг.9 - вид в поперечном разрезе приемной втулки и стопорного шарика для осевой блокировки инструмента,

на фиг.10-11 - виды в поперечном разрезе другого комбинированного патрона, рассчитанного на хвостовики шестигранного профиля и на хвостовики с профилем типа "Torx".

Осуществление изобретения

Частично показанный на чертежах перфоратор 2 с электроприводом имеет комбинированный патрон 4, в который можно вставлять различный вставной инструмент нескольких типов, например вставку 6 для шуруповертов, сверло 8 с шестигранным хвостовиком или бур, или сверло, или бур 10 типа "SDS-Mini". Вставные инструменты 6, 8, 10 снабжены несколькими видами хвостовиков 12, 14, 16 различной формы, например показанным на фиг.1а-1в или 2а-2в хвостовиком 12-14 шестигранного профиля и показанным на фиг.3а-3в хвостовиком 16 с профилем типа "SDS-Mini". Это позволяет использовать перфоратор 2 без необходимости применения адаптера как для ударного или безударного сверления, так и в качестве шуруповерта после установки нужного вставного инструмента 6, 8, 10 в патрон 4 и блокировки в нем.

У вставки 6 для шуруповертов на фиг.1а-1в и у сверла 8 с шестигранным хвостовиком на фиг.2а-2в хвостовик, соответственно 12 и 14, имеет два расположенных на расстоянии друг от друга участка 18, 20 различной длины с правильным шестиугольным сечением, разделенных стандартным кольцевым пазом 22 с вогнуто закругленным поперечным сечением. У сверла 12 типа "SDS-Mini" на фиг.3а-3в хвостовик 16 на участке 26 имеет цилиндрическое сечение и на диаметрально противоположных сторонах поперечного сечения одно укороченное заднее поводковое ребро и одно удлиненное переднее поводковое ребро 30 для передачи вращения сверла 12 и для передачи крутящего момента, разделенные выемкой 32.

На фиг.4 и 6 очень четко видно, что патрон 4 охватывает открытую на обоих торцах муфту 34 ствола перфоратора, которая в отличие от зажимного патрона выполнена предпочтительно цельной и приводится шпинделем (на схеме не показан) перфоратора 2 во вращательное движение вокруг продольной оси. Муфта ствола перфоратора имеет на верхней стороне прорезь 36, через которую стопорный шарик 38 устройства для осевой блокировки вставного инструмента 6, 8, 10 в муфте 34 ствола перфоратора может быть введен в паз 22 вставленного в муфту 34 ствола перфоратора хвостовика 12, 14 инструмента 6, 8, 10 (фиг.4, 5 и 5а) или в одну из выемок 32 на хвостовике 16 инструмента 10 (фиг.6 и 7). Положение паза 22 на вставке 6 для шуруповертов и на сверле 8 выбрано с учетом того, что шарик 38 должен таким образом располагаться относительно передней части 40 участка 18, чтобы вставка 6 для шуруповертов и сверло 8 могли удерживаться в муфте 34 ствола перфоратора с минимальным осевым зазором a₁, как показано на фиг.4, когда хвостовик 12 вставки 6 для шуруповертов ударяется в обжимку или боек 42 перфоратора 2, который сам имеет осевой зазор а_з. В отличие от этого шарик 38 после установки сверла SDS 10 расположен вблизи тыльной части 44 переднего поводкового ребра 30, как показано на фиг.6, поэтому при ударном сверлении между передней частью 40 заднего поводкового ребра 28 и шариком 38 обеспечен достаточный осевой зазор а_з для беспрепятственной передачи энергии удара.

Прорезь 36 имеет коническое поперечное сечение, препятствующее полному входу шарика 38 внутрь муфты 34 ствола перфоратора. Шарик 38 удерживается в прорези 36 стягивающим кольцом 46, охватывающим муфту ствола перфоратора по периметру, которое включающей гильзой 48, образующей корпус патрона 4, может, преодолевая усилие блокировочной пружины 50, перемещаться по оси назад относительно муфты ствола перфоратора, чтобы освободить или деблокировать перед извлечением вставной инструмент 6, 8, 10. Между стягивающим кольцом 46 и блокировочной пружиной 50 установлена упорная пластинка 52, которая при вводе инструмента 6, 8, 10 в муфту 34 ствола перфоратора смещается, преодолевая усилие пружины 50, и тем самым позволяет шарику 38 смещаться от продольной оси муфты 34 ствола перфоратора наружу, пока паз 22 или выемка 32 хвостовика 12, 14 или 16 не установится под прорезью 36 и упорная пластинка 52 не втолкнет шарик 38 в паз 22 или выемку 32. На своем переднем в рабочем направлении торце муфта 34 ствола перфоратора имеет пылезащитный колпачок 54 из резиноэластичного материала, выступающий за передний конец муфты 34 ствола перфоратора, Обжимка 42 установлена с возможностью перемещения по оси в задней части 54 муфты 34 ствола перфоратора.

На фиг.9 хорошо видно, что внутренняя боковая поверхность 62 муфты 34 ствола перфоратора в патроне, показанном на фиг.1-9, имеющая отверстие 60, которое охватывает ось вращения и служит для закрепления хвостовиков 12, 14, 16 инструментов 6, 8, 10, разделена по периметру на большое число участков 62а-62u. Эти участки периметра включают в себя шесть цилиндрически вогнутых участков 62a-62f и 14 плоских участков 62g-62u.

Один из шести цилиндрически вогнутых участков 62a-62f натянутых воображаемых цилиндров имеет совпадающую с осью вращения 64 среднюю ось и радиус, соответствующий радиусу цилиндрической боковой поверхности хвостовика 16 с профилем типа "SDS-Mini", поэтому участки 62a-62f этой боковой поверхности после введения хвостовика 16 в муфту 34 ствола перфоратора располагаются друг против друга, по существу, без зазора. Центры участков 62a-62f периметра распределены вокруг оси вращения на одинаковых угловых расстояниях 60°.

Шесть из 14 плоских участков 62g-62n ограничивают два диаметрально противоположных друг другу поводковых паза 66, 68, которые служат для зацепления с поводковыми ребрами 28, 30 хвостовиков 16 с профилем типа "SDS-Mini", имеют такие же размеры поперечного сечения, что и поводковые ребра 28, 30 и ограничиваются двумя параллельными боковыми сторонами 62g, 62h или, соответственно, 62i, 62k и перпендикулярным к ним основанием 62l или 62m паза, причем боковые стороны 62g-62k направлены наружу от соседних цилиндрически вогнутых участков 62a-62f периметра. Пазы 66, 68 ориентированы таким образом, чтобы один из них проходил через середину прорези 36.

Остальные восемь плоских участков 62n-62u расположены зеркально симметрично по обеим сторонам плоскости 70, проходящей через середины пазов 66, 68 и примыкают попарно к четырем вершинным линиям 72 под внутренним углом 120° друг к другу. Угловые расстояния между четырьмя вершинными линиями 72 эквивалентны угловым расстояниям между соответствующими гранями шестигранного профиля хвостовиков 12, 14 и составляют 60° или кратны 60°. Вершинные линии 72 образуют воображаемый натянутый цилиндр, коаксиальный к оси вращения 64, диаметр которого больше диаметра воображаемого цилиндра, образованного цилиндрически вогнутыми участками 62a-62f периметра, тогда как ключевой размер воображаемого, образованного плоскими участками 62n-62u натянутого внешнего шестигранника меньше диаметра этого последнего цилиндра. Воображаемый шестигранник имеет две параллельных плоскости 70 поверхности, поэтому шарик 38 заходит за угол 74 шестигранного профиля инструмента 6, 8, как показано на фиг.5а.

На фиг.10 и 11 показан фрагмент двух других патронов 4, у которых поперечное сечение отверстия 60 муфты 34 ствола перфоратора образовано наложением шестигранного поперечного сечения 76 размера 6,3 (3/4 дюйма) и профиля "Torx" размера Т45. Если у муфты 34 ствола перфоратора на фиг.10 углы шестигранного профиля 76 совпадают с поводковыми канавками 80 для зацепления с соответствующими поводковыми ребрами профиля "Torx" 78, то у муфты ствола перфоратора на фиг.11 поводковые канавки 80 профиля "Torx" 78 выступают за середины ключевых поверхностей 82 шестигранного профиля 76. В конфигурации, показанной на фиг.10, удобно то, что глубина Т1 и Т2 закрепления обеих профилей 76, 78 одинакова, тогда как плоские направляющие и поводковые лыски 84 неудобны, а в конфигурации, показанной на фиг.11, направляющие и поводковые лыски 86 для шестигранника 76 оптимальны, однако глубина закрепления Т1 и Т3 обоих профилей 76, 78 весьма различна.

Оба патрона 4 можно использовать также для вставных инструментов, хвостовик которых хотя и имеет шестигранный профиль, но не имеет паза 22. Однако в этом случае инструменты не блокируются в осевом направлении.

Изобретение относится к механической обработке, а именно к патронам для ручных сверлильных машин. Патрон содержит приводимую во вращение приемную втулку с отверстием под хвостовик вставного инструмента. Внутренняя боковая поверхность приемной втулки имеет по меньшей мере шесть расположенных по периметру плоских участков. Соседние по периметру плоские участки образуют между собой угол 120°. Внутренняя боковая поверхность приемной втулки ограничивает по меньшей мере один параллельный оси вращения приемной втулки поводковый паз для хвостовика с круглым поперечным сечением и по меньшей мере одним выступающим поводковым ребром. В результате снижаются расходы, сокращается число разъемов патрона, а также упрощается замена вставных инструментов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Патрон для ручной сверлильной машины, прежде всего перфоратора, содержащий приводимую во вращение приемную втулку, прежде всего выполненную цельной, с отверстием под хвостовик вставного инструмента, открытым с обоих торцов и ограниченным между торцами внутренней боковой поверхностью приемной втулки, причем внутренняя боковая поверхность (62) приемной втулки (34) имеет по меньшей мере шесть расположенных по периметру плоских участков (62n-62u; 84, 86), а соседние по периметру плоские участки (62n, 62o; 62p, 62q; 62r, 62s; 62t, 62u) образуют между собой угол 120°, отличающийся тем, что внутренняя боковая поверхность (62) приемной втулки (34) ограничивает по меньшей мере один параллельный оси вращения (64) приемной втулки (34) поводковый паз (66, 68) для хвостовика (16) с круглым поперечным сечением и по меньшей мере одним выступающим поводковым ребром (28, 30).

2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что соседние по периметру плоские участки (62n-62u; 86) попарно граничат между собой вдоль вершинных линий (72), причем угловые расстояния между вершинными линиями (72) составляют 60° или кратны 60°.

3. Патрон по п.1, отличающийся тем, что соседние по периметру плоские участки (84) расположены на расстоянии друг от друга, причем угловые расстояния между их средними линиями составляют 60° или кратны 60°.

4. Патрон по п.1, отличающийся тем, что поводковый паз (66, 68) ограничен двумя противолежащими, по существу, параллельными участками периметра или боковыми сторонами (62g, 62h, 62i, 62k) и, по существу, перпендикулярным этим участкам периметра или боковым сторонам (62g, 62h, 62i, 62k) участком периметра или основанием паза (62l, 62m) внутренней боковой поверхности (62).

5. Патрон по п.1, отличающийся тем, что внутренняя боковая поверхность (62) приемной втулки (34) включает в себя несколько цилиндрически вогнутых участков (62a-62f) периметра, причем соседние по периметру цилиндрически вогнутые участки (62а, 62b; 62b, 62с; 62с, 62d; 62d, 62e; 62е, 62f) в каждом случае разделены парой плоских участков (62n, 62o; 62р, 62q; 62r, 62s; 62t, 62u) или поводковым пазом (66, 68).

6. Патрон по п.1, отличающийся тем, что внутренняя боковая поверхность (62) приемной втулки (34) имеет шесть параллельных осей вращения (64) приемной втулки (34) расположенных с одинаковым угловым интервалом поводковых канавок (80) для хвостовика с профилем типа "Torx".

7. Патрон по п.6, отличающийся тем, что поводковые канавки (80) расположены между двумя соседними, находящимися на расстоянии друг от друга, плоскими участками (84) периметра.

8. Патрон по п.6, отличающийся тем, что поводковые канавки (80) расположены между двумя парами граничащих друг с другом плоских участков (86) периметра.

9. Патрон по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя блокировочное устройство (36, 38, 46, 50) для осевого закрепления в приемной втулке (34) имеющих различное поперечное сечение хвостовиков (12, 14, 16) вставных инструментов (6, 8, 10).

10. Патрон по п.9, отличающийся тем, что блокировочное устройство (36, 38, 46, 50) включает в себя стопорный элемент (38), входящий в зацепление с углом (74) хвостовика (12, 14) шестигранного профиля.

11. Ручная сверлильная машина, прежде всего перфоратор, отличающаяся тем, что она оснащена патроном (4) по одному из предыдущих пунктов.