УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАТОЧНОГО МЕХАНИЗМА ДЛЯ БУРОВЫХ СТАНКОВ, А ТАКЖЕ БУРИЛЬНЫХ МАШИН Российский патент 2016 года по МПК E21B6/00 

Изобретение относится к устройству передаточного механизма для приводимого в действие приводом станка с вращающимся инструментом. Такой станок может, в частности, включать буровой станок или бурильную машину ударного действия или бурильный молоток с или без функции долбления.

В известных станках этого рода, в частности, бурильных молотках, вал (вал двигателя), приводимый в действие унифицированным узлом привода станка, своим передним концом выходит в устройство передаточного механизма и через ведущую шестерню приводит в действие промежуточный вал. Так, например, документ DE 19651828 A1 раскрывает бурильный молоток, промежуточный вал которого расположен параллельно оси бурового инструмента, однако, на расстоянии возле нее. Бурильный молоток далее включает ударный механизм на воздушной подушке, а также совершающее возвратно-поступательное движение в направлении оси бурового инструмента передаточное приспособление для качания, качающуюся опору, соответственно качающаяся шайба которого установлена на приводимом во вращение промежуточном валу.

Под обозначением передаточный механизм для качания понимается приспособление для преобразования вращения в поступательное движение, в котором вращательное движение элемента, расположенного со стороны привода механизма, преобразуется в линейное поступательное движение элемента, расположенного со стороны выходной части механизма. При этом элемент вращения таким образом воздействует на называемый ниже качающейся опорой качающийся элемент, что он приводится в движение с наклоном туда-сюда и при этом другой элемент может приводиться в линейное поступательное движение.

Например, как раскрыто в DE 19651828 A1, поступательное движение передается на ударник ударного механизма на воздушной подушке, который опять же вызывает ударное действие инструмента. Дополнительно промежуточный вал служит для передачи крутящего момента от приводимого в действие вала инструменту. Для этого приводной шпиндель станка, на котором может устанавливаться вращаемый инструмент, включает пиноль сверлильного станка, который с зубчатым венцом с наружной стороны находится в зацеплении с наружными зубьями цилиндрического зубчатого колеса промежуточного вала, сидящего на промежуточном валу.

Конструктивная длина устройства передаточного механизма, таким образом, существенно определяется длиной и положением ударного механизма. Таким образом, должно обеспечиваться, чтобы качающаяся опора не сталкивалась с приводимым в действие валом и/или цилиндрическим зубчатым колесом промежуточного вала. Предусматриваемое с этой целью расстояние между приводным валом, качающейся опорой и цилиндрическим зубчатым колесом промежуточного вала ведет к тому, что устройство передаточного механизма в целом претендует на сравнительно большое конструктивное пространство, без которого оно не может полностью использоваться.

Дальше в DE 10 2008 054 458 A1 описан бурильный молоток, который имеет приводной двигатель с валом двигателя и инструментальный шпиндель, кинематически связанный с валом двигателя. Ударный механизм, который точно также кинематически связан с валом двигателя, через одноступенчатый передаточный механизм соединен с инструментальным шпинделем. Одноступенчатый передаточный механизм включает ведущее колесо ударного механизма, которое инструментальный шпиндель приводит в действие через ведомое коническое зубчатое колесо. Вал приводного двигателя включает со своей стороны шестерню на валу двигателя, зубья которой находятся в активном зацеплении с торцовыми зубьями ведущего колеса ударного механизма.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является US 4158313 A, в котором раскрыт станок, включающий приводной шпиндель для вращательного привода инструмента, коаксиальный зубчатый венец, соединяемый с приводным шпинделем, а также промежуточный вал, который может передавать крутящий момент от приводимого в действие приводному шпинделю. Промежуточный вал для этого имеет зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя. Кроме того, предусмотрено устройство передаточного механизма, которое дополнительно включает другой передаточный вал с зубчатым колесом.

Также эти оба устройства передаточного механизма из уровня техники требуют сравнительно большого конструктивного пространства, которое не может полностью использоваться.

В соответствии с этим задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить устройство передаточного механизма, которое позволяет лучшее использование имеющегося конструктивного пространства.

Согласно данному изобретению эта задача решается с помощью того, что предлагается устройство передаточного механизма для приводимого в действие двигателем станка с вращающимся инструментом, которое включает приводной шпиндель для привода во вращение инструмента, коаксиальный зубчатый венец, соединяемый с приводным шпинделем, а также промежуточный вал, который может передавать крутящий приводной момент от приводимого в действие двигателем вала приводному шпинделю, причем промежуточный вал имеет зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с коаксиальным зубчатым колесом приводного шпинделя, и, причем устройство передаточного механизма дополнительно включает передаточный вал с зубчатым колесом. Далее настоящее изобретение характеризуется тем, что отличается тем, что зубчатое колесо передаточного вала в зависимости от режима работы станка может вводиться в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя или не вводиться в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя.

Благодаря тому что предусмотрены промежуточный вал и передаточный вал, например, передаточное приспособление для качания и передача крутящего момента через цилиндрическое зубчатое колесо промежуточного вала приводному шпинделю могут пространственно отделяться друг от друга, в результате чего все устройство передаточного механизма конструктивно будет короче в направлении оси бурового инструмента.

Приводимый в действие двигателем вал приводится в действие унифицированным узлом привода, например, электродвигателем или пневматическим унифицированным узлом привода, и передает свой крутящий момент обычным способом промежуточному валу устройства передаточного механизма. Приводной шпиндель служит для привода во вращение устанавливаемого на станке инструмента, причем промежуточный вал через коаксиальный соединяемый с приводным шпинделем зубчатый венец может передавать крутящий момент от приводимого в действие вала приводному шпинделю. Благодаря тому что передаточный вал со своим зубчатым колесом может вводиться в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя, крутящий момент от приводимого в действие вала через промежуточный вал и коаксиальный зубчатый венец может передаваться передаточному валу. Благодаря тому что зубчатое колесо передаточного вала, однако, также может не вводиться в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя, передача крутящего момента при необходимости может прерываться.

Кроме того, может быть предусмотрено, что коаксиальный зубчатый венец установлен с возможностью вращения и с возможностью перемещения на приводном шпинделе относительно приводного шпинделя между, по меньшей мере, двумя положениями. Перемещаемый коаксиальный зубчатый венец служит в этом варианте выполнения, таким образом, не только для передачи крутящего момента, но и также используется для переключения по меньшей мере двух режимов работы станка. При этом при, по меньшей мере, одном из, по меньшей мере, двух режимов работы в совместное действие приводится передаточный вал, в то время как он при, по меньшей мере, втором из, по меньшей мере, двух режимов работы не работает.

Благодаря тому что коаксиальный зубчатый венец используется для переключения, по меньшей мере, двух режимов работы, получается сравнительно простое исполнение переключения, которое точно также может экономить конструктивное пространство и вес.

Может быть предусмотрено, что передаточный вал расположен параллельно промежуточному валу.

Приводной шпиндель может иметь пиноль сверлильного станка, который включает соединительный участок, который может вводиться в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя. Такой соединительный участок может включать, например, коаксиальный фланец с внутренними зубьями или наружными зубьями, которые могут соединяться с коаксиальным зубчатым венцом. В последнем случае коаксиальный зубчатый венец может включать как первый участок с наружными зубьями, так и второй участок с внутренними зубьями. Первый участок в этой специальной форме осуществления служит для соединения с промежуточным валом и второй для соединения с пинолем сверлильного станка.

Предпочтительно, приводной шпиндель имеет пиноль сверлильного станка, коаксиальный зубчатый венец дальше может быть установлен с возможностью вращения на наружном периметре пиноля сверлильного станка с возможностью относительного перемещения относительно соединительного участка.

Дальше независимо от конкретного варианта выполнения приводного шпинделя может быть предусмотрен исполнительный элемент, который соединен с приводом и может перемещать коаксиальный зубчатый венец относительно приводного шпинделя. Привод может включать, например, ползунковый переключатель, который может перемещаться вручную оператором между различными рабочими положениями и в результате своего перемещения исполнительный элемент смещается точно таким же образом, что осуществляет относительное перемещение коаксиального зубчатого венца относительно приводного шпинделя.

В предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрен ударный механизм на воздушной подушке с передаточным приспособлением для качания, причем передаточное приспособление для качания жестко соединено с передаточным валом и может преобразовывать вращательное движение передаточного вала в поступательное движение и передавать ударному механизму.

В частности, передаточное приспособление для качания может включать качающуюся опору, которая установлена на промежуточном валу.

Благодаря тому что передаточное приспособление для качания с качающейся опорой расположено на передаточном валу, цилиндрическое зубчатое колесо для передачи крутящего момента от промежуточного вала приводному шпинделю и качающаяся опора могут располагаться в основном параллельно друг другу. Таким образом, уже возможно получить экономию конструктивного пространства в направлении оси бурового станка. Дальше передача крутящего момента осуществляется не от приведенного в действие вала непосредственно тому валу, на котором расположено передаточное приспособление, а через отдельный вал, а именно промежуточный вал. Таким образом, передаточное приспособление для качания, в частности качающаяся опора, может быть расположено ближе в направлении к унифицированному узлу привода, так как не нужно опасаться столкновения с приведенным в действие валом.

Таким образом, в целом по сравнению с уровнем техники предоставляется существенно уменьшенный в длину передаточный механизм, который оптимально использует имеющееся в распоряжении конструктивное пространство. Устройство передаточного механизма становится, таким образом, короче и благодаря экономии на частях при исполнении переключения также легче в сравнении с уровнем техники.

Настоящее изобретение относится также к станку с вращающимся инструментом, который включает унифицированный узел привода для привода вала, а также устройство с описанными выше признаками.

Изобретение ниже описывается со ссылкой на приложенные фигуры, в которых схематично показан предпочтительный вариант выполнения данного изобретения. В показанном варианте выполнения представлены признаки изобретения в комбинации друг с другом. Специалистом, однако, они могут рассматриваться изолированно друг от друга и при необходимости соединяться друг с другом с формированием других целесообразных дополнительных комбинаций.

На фигурах представлено следующее:

фиг.1A - предложенное в соответствии с изобретением устройство передаточного механизма на виде сбоку с частичным разрезом;

фиг.1B - поперечный разрез согласно плоскости разреза B-B на фиг.1A;

фиг.2-4 - схематичные изображения предложенного в соответствие с изобретением устройства передаточного механизма на фиг.1A и 1B в различных режимах работы.

На фиг.1A показано предложенное в соответствии с изобретением устройство передаточного механизма, которое в целом обозначено позицией 10. Устройство передаточного механизма 10 включает приводимый в действие вал 12, который приводится в действие неизображенным унифицированным узлом привода, приводной шпиндель 14, а также промежуточный вал 20 и передаточный вал 30. Приводной шпиндель 14 имеет на своем свободном обращенном от приводимого в действие вала 12 конце 16 установочное устройство под инструмент для установки инструмента, например бура или долота. Дальше приводной шпиндель 14 включает пиноль сверлильного станка 18, который охватывает его участками. Приводной шпиндель 14 простирается в продольном направлении L, которое совпадает с осью инструмента (осью бурового инструмента).

Параллельно приводному шпинделю 14 простираются промежуточный вал 20 и передаточный вал 30. Соответствующие оси вращения обозначены позицией Z для оси вращения промежуточного вала 20 и V для оси вращения передаточного вала 30.

Промежуточный вал 20 служит в данном устройстве передаточного механизма 10 для передачи крутящего момента от приводимого в действие вала 12 приводному шпинделю 14. Для этого промежуточный вал 20 имеет первый зубчатый венец 22, который находится в зацепление с наружными зубьями 12а приводимого в действие вала 12. Крутящий момент от приводимого в действие вала передается через наружные зубья 12а и первый зубчатый венец 22 промежуточному валу 20. Промежуточный вал 20 имеет далее второй зубчатый венец 24, который находится в зацеплении с зубчатым венцом 28, который на нем установлен с возможностью вращения коаксиально относительно пиноля сверлильного станка 18 и приводного шпинделя 14.

Коаксиальный зубчатый венец 28 охватывает, как можно видеть на фигуре 1A, пиноль сверлильного станка 18. Он установлен с возможностью вращения на своем наружном периметре и с возможностью перемещения относительно пиноля сверлильного станка 18 в направлении продольной оси L (ср. также фигуры 2-4). В показанной форме осуществления показаны, в частности, три различных положения коаксиального зубчатого венца 28, с помощью которых, как поясняется ниже, могут быть заданы различные режимы работы устройства передаточного механизма 10 и относящегося станка.

На передаточном валу 10, который простирается параллельно промежуточному валу 20 и расположен от него с заданным расстоянием (см. также фигуру 1B), расположено передаточное приспособление для качания 32. Оно включает качающуюся опору 34, которая жестко соединена с промежуточным валом 20, а также соединительное средство 36, которое наподобие шарового шарнира установлено в соответствующем приемном устройстве 38а поршня с линейным движением, соответственно возбуждающей втулке 38. Передаточное приспособление для качания 32 служит известным образом для преобразования вращательного движения передаточного вала 30 в поступательное движение T (см. фиг.3 и 4) и передачи его через пневматический упругий элемент возбуждающей втулке 38.

Передаточный вал 30 включает зубчатый венец 26, который в зависимости от положения коаксиального венца 28 пиноля сверлильного станка 18 может находиться в зацеплении с коаксиальным зубчатым венцом 28 или нет. Таким образом, в по меньшей мере одном режиме работы, в представленном варианте выполнения в двух режимах работы (показано на фиг.3 и 4) крутящий момент от приводимого в действие вала 12 через промежуточный вал 20 и коаксиальный зубчатый венец 20 может передаваться передаточному валу 30.

Устройство передаточного механизма 10 включает ударный механизм, в показанном варианте выполнения ударный механизм на воздушной подушке 40, который включает поршень (не изображен), обжимку (не изображена), а также возбуждающую втулку 38 и пиноль сверлильного станка 42, причем возбуждающая втулка 38 установлена с возможностью перемещения внутри пиноля сверлильного станка 42 и образует с ним пространство 42а, принимающее воздушную подушку. Известным способом внутри пространства 42а с помощью возбуждающей втулки осуществляется возвратно - поступательное перемещение поршня, которое через обжимку передается инструменту установленному в устройстве для установки инструмента приводного шпинделя 14. Если в дальнейшем передаточный вал 30 приводится в движение через коаксиальный зубчатый венец 28, то передаточное приспособление для качания 32 преобразует это вращательное движение в поступательное движение T, которое с помощью ударного механизма 40 производит ударное движение установленного инструмента.

Устройство передаточного механизма 10, по меньшей мере, участками установлено в корпусе G и таким образом защищено от внешних воздействий, например пыли и загрязнения. Как промежуточный вал 20, так и передаточный вал 30 установлены обычным способом с возможностью вращения и с помощью крепежных устройств 44 и 46 закреплены в корпусе G.

Теперь с помощью фигур 2-4 ниже поясняются различные режимы работы устройства приводного механизма 10 и, таким образом, оборудованного этим устройством передаточного механизма 10 станка. Фигура 2 показывает при этом первый режим работы (бурение), при котором инструмент должен приводиться только во вращательное движение. Для этого коаксиальный зубчатый венец 28 занимает первое рабочее положение, в котором он находится в зацепление с зубчатым венцом 24 промежуточного вала 20 и через соединительный участок 48 соединен с пинолем сверлильного станка 18 с вращающимся зацеплением. Таким образом, пиноль сверлильного станка 18 в этом режиме работы вращается коаксиальным зубчатым венцом 28 вхолостую и передает это вращательное движение обычным способом инструменту, установленному в устройстве для установки инструмента. Дальше коаксиальный зубчатый венец 28 в своем первом рабочем положении находится вне зацепления с зубчатым венцом 26 передаточного вала 30, так что ему не передается никакого крутящего момента. Передаточное приспособление для качания, таким образом, находится в покое, так что ударный механизм 40 точно также не активен.

Теперь если, как показывает фигура 3, коаксиальный зубчатый венец 28 благодаря настроечному перемещению S1 переводится в свое второе рабочее положение (положение ударного бурения), то он в дальнейшем остается в зацеплении с соединительным участком 48 пиноля сверлильного станка 18, так что инструмент дальше осуществляет вращательное движение. Однако коаксиальный зубчатый венец 28 попадает в зацепление с зубчатым венцом 26 передаточного вала 30, вследствие чего он приводится во вращательное движение. Вследствие этого передаточное приспособление для качания 32 преобразует вращательное движение в поступательное движение Т и передает его ударному механизму 40. Таким образом, инструмент дополнительно к вращательному движению совершает биение (режим ударно вращательного бурения).

Если коаксиальный зубчатый венец 28 благодаря второму перемещению S2 вдоль продольной оси L движется в свое третье рабочее положение (положение долбления), то он выходит из зацепления с соединительным участком 48, вследствие чего на пиноль сверлильного станка 18 больше не передается никакого вращательного движения. Таким образом, инструмент, установленный в устройстве для установки инструмента, больше не совершает вращательного движения от крутящего момента приводного в действие вала 12. Коаксиальный зубчатый венец 28 остается, однако, в зацеплении с зубчатым венцом 26 передаточного вала 30, так что через передаточное приспособление для качания 32 и ударный механизм 40 дальше ударное движение передается инструменту, установленному в устройстве для установки инструмента (режим отбойного молотка соответственно режим долбления).

Группа изобретений относится к устройству передаточного механизма для приведения в действие станка с вращающимся инструментом. Устройство содержит приводной шпиндель для привода вращения инструмента, коаксиально соединенный с приводным шпинделем зубчатый венец, а также промежуточный вал, предназначенный для передачи крутящего момента на ведущем валу от приводимого в действие вала приводному шпинделю. Промежуточный вал имеет зубчатое колесо, которое введено в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя. Устройство передаточного механизма дополнительно включает передаточный вал с зубчатым колесом. Зубчатое колесо передаточного вала в зависимости от режима работы станка вводится в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя или не вводится в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом приводного шпинделя. Обеспечивается уменьшение габаритов устройства и его веса. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство передаточного механизма (10) для приведения в действие станка с вращающимся инструментом, содержащее:
- приводной шпиндель (14) для привода вращения инструмента,
- коаксиально соединенный с приводным шпинделем (14) зубчатый венец (28), а также
- промежуточный вал (20), предназначенный для передачи крутящего момента на ведущем валу от приводимого в действие вала (12) приводному шпинделю (14), причем промежуточный вал (20) имеет зубчатое колесо (24), которое введено в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом (28) приводного шпинделя (14), причем устройство передаточного механизма (10) дополнительно включает передаточный вал (30) с зубчатым колесом (26), отличающееся тем, что зубчатое колесо (26) передаточного вала (30) в зависимости от режима работы станка вводится в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом (28) приводного шпинделя (14) или не вводится в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом (28) приводного шпинделя (14).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коаксиальный зубчатый венец (28) установлен с возможностью вращения на приводном шпинделе (14) и с возможностью перемещения относительно приводного шпинделя (14) между по меньшей мере двумя положениями.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что передаточный вал (30) расположен параллельно промежуточному валу (20).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводной шпиндель (14) имеет пиноль сверлильного станка (18), которая включает соединительный участок (48), который выполнен с возможностью введения в зацепление с коаксиальным зубчатым венцом (28) приводного шпинделя (14).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что коаксиальный зубчатый венец (28) установлен с возможностью вращения на наружном периметре пиноли сверлильного станка (18) и с возможностью перемещения относительно соединительного участка (48).

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит исполнительный элемент, который соединен с приводным элементом и выполнен с возможностью перемещения коаксиального зубчатого венца относительно приводного шпинделя.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит ударный механизм на воздушной подушке (40) с передаточным приспособлением для качания (32), причем передаточное приспособление для качания (32) жестко соединено с передаточным валом (30) и предназначено для преобразования вращательного движения передаточного вала (30) в поступательное движение (T) и передачи на ударный механизм (40).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что передаточное приспособление для качания (32) включает качающуюся опору (34), которая установлена на передаточном валу (30).

9. Станок с вращающимся инструментом, унифицированным узлом привода для привода приводимого в действие вала, а также устройством передаточного механизма по любому из пп.1-8.