Устройство для пробивки отверстий Российский патент 2017 года по МПК B21D28/34 B26D5/12 B26F1/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для пробивки отверстий, в котором выдвижение штока в осевом направлении в сторону обрабатываемой детали, осуществляемое под действием приводного усилия блока привода, обеспечивает пробивку отверстия и т.д. в обрабатываемой детали.

Предпосылки создания изобретения

Из уровня техники известно устройство для пробивки отверстий, обеспечивающее пробивку отверстия в обрабатываемой детали в результате выдвижения пуансона в сторону обрабатываемой детали в виде листа.

В устройстве для пробивки отверстий такого типа, например, раскрытом в патенте США №6450082, в корпусе, имеющем два порта, сформирована секторообразная цилиндрическая камера, внутри которой с возможностью совершения качательного движения вокруг своего верхнего концевого участка, служащего точкой опоры, установлен поршень, соединенный со штоком через кулису, поддерживаемую практически в центре этого штока. Один конец кулисы поддерживается через штифт с возможностью поворота на поршне, и точно так же другой конец кулисы поддерживается через штифт с возможностью поворота относительно верхнего конца штока. Кроме того, шток поддерживается с возможностью перемещения в вертикальном направлении внутри корпуса, а на нижнем конце штока крепится пуансон, используемый при выполнении механической обработки обрабатываемой детали.

При подаче текучей среды под давлением в один из портов происходит поворот нижнего концевого участка поршня вокруг его верхнего концевого участка и отклонение этого нижнего концевого участка поршня вверх. В этом состоянии осуществляется установка обрабатываемой детали, после чего подача текучей среды под давлением переключается на другой порт. Под действием текучей среды под давлением, поданной в цилиндрическую камеру, нижний концевой участок поршня отклоняется вниз, шток через кулису отжимается вниз, и с помощью пуансона осуществляется пробивка отверстия или т.п. в обрабатываемой детали. При этом коленно-рычажный механизм, образованный кулисой, установленной между поршнем и штоком, обеспечивает увеличение силы перемещения поршня через кулису и передачу этой увеличенной силы перемещения на шток.

Сущность изобретения

Однако в рассмотренном выше устройстве для пробивки отверстий в случае увеличения выходного усилия, прикладываемого к штоку, с помощью коленно-рычажного механизма диапазон увеличения этого выходного усилия является узким, и поэтому возникает необходимость расширения диапазона увеличения выходного усилия и выполнения механической обработки обрабатываемых деталей с более высокой надежностью и более большим выходным усилием.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для пробивки отверстий с возможностью увеличения выходного усилия с помощью штока и расширения диапазона увеличения этого выходного усилия.

Устройство для пробивки отверстий согласно настоящему изобретению содержит корпус, блок привода, установленный в корпусе и снабженный приводным валом, совершающим перемещение в осевом направлении, шток, установленный под заданным углом наклона по отношению к направлению перемещения приводного вала с возможностью перемещения относительно корпуса, и механизм передачи движущей силы, обеспечивающий передачу движущей силы, вырабатываемой блоком привода, на шток. Указанный механизм передачи движущей силы содержит механизм увеличения движущей силы, имеющий наклонный участок, который располагается с наклоном относительно направления перемещения приводного вала, и обеспечивающий увеличение движущей силы штока за счет отжатия штока этим наклонным участком под действием приводного усилия приводного вала и перемещение этого штока в осевом направлении.

Согласно настоящему изобретению в устройстве для пробивки отверстий, обеспечивающем перемещение штока вдоль осевого направления под действием приводного усилия блока привода, механизм передачи движущей силы содержит механизм увеличения движущей силы, имеющий наклонный участок, который располагается с наклоном относительно направления перемещения приводного вала в блоке привода, и обеспечивающий увеличение движущей силы штока за счет отжатия штока этим наклонным участком под действием приводного усилия приводного вала и перемещение этого штока в осевом направлении.

Следовательно, за счет перемещения приводного вала в осевом направлении под действием приводного усилия блока привода наклонный участок обеспечивает увеличение движущей силы и передачу этой увеличенной движущей силы на шток, который при этом перемещается в направлении, имеющем наклон относительно направления перемещения приводного вала. В результате с помощью механизма увеличения движущей силы осуществляется увеличение выходного усилия, прикладываемого к штоку. Кроме того, это увеличение может осуществляться по всей площади наклонного участка, и поэтому позволяет расширить диапазон увеличения движущей силы по сравнению с устройством для пробивки отверстий с использованием коленно-рычажного механизма, известного из уровня техники.

Указанные выше и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приводимого ниже описания, сопровождаемого ссылками на прилагаемые чертежи, на которых предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретению показан с использованием иллюстрируемого примера.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - общий вид в разрезе устройства для пробивки отверстий согласно примеру осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - пространственное изображение в разобранном виде устройства для пробивки отверстий, представленного на фиг. 1;

фиг. 3 - вид устройства для пробивки отверстий, представленного на фиг. 1, в сечении по III-III;

фиг. 4 - общий вид устройства для пробивки отверстий, представленного на фиг. 1, в разрезе, иллюстрирующий состояние этого устройства для пробивки отверстий с запущенным блоком привода и отжатым вниз штоком, при котором выполняется механическая обработка обрабатываемой детали;

фиг. 5 - графики выходных характеристик устройства для пробивки отверстий с использованием коленно-рычажного механизма, известного из уровня техники, и устройства для пробивки отверстий, представленного на фиг. 1; и

фиг. 6 - общий вид в разрезе модифицированного устройства для пробивки отверстий с плавающим механизмом, установленным на участке соединения блока привода и механизма передачи движущей силы.

Описание вариантов осуществления

Как показано на фиг. 1-4, устройство 10 для пробивки отверстий включает в себя корпус 12, шток 16, установленный с возможностью перемещения вдоль сквозного отверстия 14 корпуса 12, блок 18 привода, обеспечивающий привод штока 16 в движение, и механизм 20 передачи движущей силы обеспечивающий увеличение и передачу движущей силы от блока 18 привода на шток 16.

Корпус 12 содержит основание 22, закрепленное, например, на пути транспортировки или т.п., на котором установлено устройство 10 для пробивки отверстий, и основной отсек 24, который выступает вверх (в направлении стрелки А1) относительно основания 22. Основание 22 вытянуто в горизонтальном направлении (в направлении стрелок В1 и В2) и снабжено сквозным отверстием 14, сформированным в основании 22 в вертикальном направлении (в направлении стрелок А1 и А2). Сквозное отверстие 14 открыто на нижней поверхности основания 22, вытянуто в сторону основного отсека 24 (в направлении стрелки А1) и соединено с первым приемным отверстием 26, сформированным в основном отсеке 24.

Основной отсек 24 имеет форму практически прямоугольного блока, например, с первым приемным отверстием 26, сформированным практически в центре этого блока в его продольном направлении. Первое приемное отверстие 26 вытянуто в вертикальном направлении (в направлении стрелок А1 и А2), имеет в сечении прямоугольную форму и проходит в направлении толщины через основной отсек 24. При этом первое приемное отверстие 26 открыто на обеих боковых поверхностях основного отсека 24 и сформировано на одной прямой линии вместе со сквозным отверстием 14 основания 22. Кроме того, в первом приемном отверстии с возможностью перемещения установлены перемещающийся элемент 100 и шток 16, составляющие часть механизма 20 передачи движущей силы.

Над первым приемным отверстием 26 (в направлении стрелки А1) сформировано отверстие 28 для вала, проходящее в направлении ширины основного отсека 24. Через это отверстие 28 для вала вставлен опорный вал 30, который поддерживает описываемый ниже опорный ролик (ограничитель) 110. Отверстие 28 для вала отстоит на заданное расстояние от верхнего концевого участка первого приемного отверстия 26 и проходит через основной отсек 24 в горизонтальном направлении, практически перпендикулярном направлению прохождения первого приемного отверстия 26.

Кроме того, в основном отсеке 24 сформировано второе приемное отверстие 32, которое вытянуто практически в горизонтальном направлении (в направлении стрелок В1 и В2) и проходит от одной торцевой поверхности до другой торцевой поверхности основного отсека 24. Это второе приемное отверстие 32 имеет в сечении, например, практически прямоугольную форму и сформировано примерно в центре основного отсека 24 в направлении его ширины. При этом второе приемное отверстие 32 пересекается с первым приемным отверстием 26 внутри основного отсека 24, и располагается практически перпендикулярно направлению прохождения отверстия 28 для вала.

В частности, первое и второе приемные отверстия 26, 32 сформированы с пересечением одного с другим в основном отсеке 24 корпуса 12. При этом во втором приемном отверстии 32 с возможностью перемещения установлен кулачковый блок (блок), 34, который составляет часть механизма 20 передачи движущей силы.

Участки первого приемного отверстия 26, открытые на обеих боковых поверхностях корпуса 12, закрыты первыми крышками 36, прикрепленными к этим боковым поверхностям корпуса 12 (см. фиг. 3), а второе приемное отверстие 32, открытое на другой торцевой поверхности корпуса 12, как показано на фиг. 1, закрыто второй крышкой 38, прикрепленной к этой другой торцевой поверхности. Кроме того, участок первого приемного отверстия 26, открытый на верхней поверхности корпуса 12, закрыт третьей крышкой 40, прикрепленной к этой верхней поверхности. Крепление крышек 36, 38, 40 с первой по третью к корпусу 12 обеспечивается множеством крепежных винтов 42.

Шток 16, например, состоит из стержня, имеющего практически постоянный диаметр. Этот шток 16 вставлен через сквозное отверстие 14 и первое приемное отверстие 26 корпуса 12 и поддерживается с возможностью перемещения в осевом направлении (в вертикальном направлении, в направлении стрелок А1 и А2) втулкой 44, установленной внутри сквозного отверстия 14. На открытом участке сквозного отверстия 14 с помощью стопорного кольца 46 закреплено защитное кольцо 48, на внутренней окружной поверхности которого установлена уплотнительная прокладка 50, которая за счет скользящего контакта с внешней окружной поверхностью штока 16 обеспечивает уплотнение открытого участка сквозного отверстия 14 и предотвращает проникновение пыли или загрязняющих веществ внутрь этого отверстия из внешнего пространства.

Кроме того, конец штока 16 постоянно выступает вниз (в направлении стрелки А2) на заданную длину из нижней поверхности корпуса 12 и защитного кольца 48. На центральном участке этого конца штока 16 сформировано монтажное отверстие 54, в котором закреплена насадка 52, а на внешней окружной поверхности конца штока 16 в радиальном направлении сформировано резьбовое отверстие, в которое ввинчен стопорный винт 56 и которое проходит через конец штока 16 до монтажного отверстия 54.

Насадка 52, например, включает в себя ось 58, сформированную на проксимальном конце этой насадки (в направлении стрелки А1) и вставленную в монтажное отверстие 54, и обрабатывающий инструмент 60 на дистальном конце этой насадки (в направлении стрелки А2), имеющий круглую форму сечения, диаметр которого меньше диаметра оси 58. На конце обрабатывающего инструмента 60 имеется режущая кромка. При вставленной в монтажное отверстие 54 оси 58 конец стопорного винта 56, ввинченного в резьбовое отверстие, контактирует с внешней окружной поверхностью оси 58 и создает на участке контакта давление, за счет которого насадка 52 фиксируется на дистальном конце штока 16.

При этом на проксимальном конце штока 16, размещенном внутри корпуса 12, сформирован соединительный участок 62 с уменьшенным в радиальном направлении внутрь диаметром и нарезанной на внешней окружной поверхности винтовой резьбой.

Блок 18 привода, например, представляет собой гидро(пневмо)цилиндр, запускаемый под действием текучей средой, подаваемой под давлением, и, включает в себя цилиндрический патрубок 64, поршень 66, установленный с возможностью перемещения внутри этого цилиндрического патрубка 64, и шток 68 поршня (приводной вал), соединенный с поршнем 66, который передает движущую силу на механизм 20 передачи движущей силы.

В центре цилиндрического патрубка 64 сформировано цилиндрическое отверстие 70, которое проходит в осевом направлении (в направлении стрелок В1 и В2), и, как показано на фиг. 2, в четырех углах по периферии цилиндрического отверстия 70 сформированы установочные отверстия 72, которые проходят в осевом направлении (в направлении стрелок В1 и В2).

Кроме того, на периферийном участке цилиндрического патрубка 64 сформированы первый и второй порты 74, 76, через которые осуществляются подача и выпуск текучей среды под давлением. Первый и второй порты 74, 76 сообщаются с цилиндрическим отверстием 70, и к каждому из этих портов 74, 76 подсоединен трубопровод (непоказанный). Первый порт 74 размещен со стороны одного концевого участка (в направлении стрелки В1) цилиндрического патрубка 64, а второй порт 76 размещен со стороны другого концевого участка (в направлении стрелки В2) цилиндрического патрубка 64.

На одном концевом участке цилиндрического патрубка 64 установлена крышка 78 головки, закрывающая цилиндрическое отверстие 70, а на другом его концевом участке установлена штоковая крышка 80. Кроме того, на другом концевом участке цилиндрического патрубка 64 в контакте с этим патрубком установлен переходник 82, имеющий вид практически прямоугольной пластины, положение которого относительно цилиндрического патрубка 64 задано с помощью множества первых штифтов-фиксаторов 84. При этом в установочные отверстия 72 со стороны одного концевого участка цилиндрического патрубка 64 вставлены крепежные болты 86, вкрученные в резьбовые отверстия 88, которые сформированы вблизи четырех углов переходника 82. Практически в центре переходника 82 сформировано отверстие 90 для блока, через которое вставлен рассматриваемый ниже кулачковый блок 34.

Положение переходника 82 относительно корпуса 12 задано с помощью вторых штифтов-фиксаторов 92, установленных между переходником 82 и корпусом 12. Через множество болтовых 94 отверстий, выполненных вблизи резьбовых отверстий 88, вставлены крепежные болты 96, обеспечивающие за счет резьбового соединения с торцевой поверхностью основного отсека 24 корпуса 12 фиксацию положения переходника 82 и, следовательно, соединение блока 18 привода через переходник 82 с одной торцевой поверхностью корпуса 12.

При этом положение переходника 82 относительно блока 18 привода задано с помощью первых штифтов-фиксаторов 84, а относительно корпуса 12 - с помощью вторых штифтов-фиксаторов 92.

Поршень 66 установлен с возможностью перемещения в осевом направлении (в направлении стрелок В1 и В2) внутри цилиндрического отверстия 70 между крышкой 78 головки и штоковой крышкой 80. Один конец штока 68 поршня вставлен через отверстие 98 поршня, которое проходит через центр поршня 66, и закреплен на поршне 66 в результате расчеканки или развальцовки, обеспечивающей соединение поршня 66 и штока 68 поршня в одно целое с выступанием штока 68 поршня со стороны другой торцевой поверхности (в направлении стрелки В2) поршня 66.

При этом один конец штока 68 поршня соединен с поршнем 66 описанным выше образом, а со стороны другого конца (в направлении стрелки В2) шток поршня вставлен внутрь штоковой крышки 80 и поддерживается с возможностью перемещения. Кроме того, другой конец штока 68 поршня выступает наружу со стороны другого концевого участка цилиндрического патрубка 64 и соединяется с рассматриваемым ниже кулачковым блоком 34.

Механизм 20 передачи движущей силы включает в себя кулачковый блок 34, установленный во втором приемном отверстии 32 корпуса 12 и соединенный с другим концом штока 68 поршня, перемещающийся элемент 100, установленный в первом приемном отверстии 26 и соединенный с верхним концом штока 16, и вращающийся ролик 104, поддерживаемый с возможностью поворота на концевых участках перемещающегося элемента 100 и вставленный в кулачковую канавку (наклонный участок) 102 кулачкового блока 34.

Кулачковый блок 34, например, выполнен в виде блока, имеющего заданную толщину, практически прямоугольную форму сечения и соединительное отверстие 106 на одном своем концевом участке, в которое ввинчен другой конец штока 68 поршня. Соединительное отверстие 106 располагается в положении немного ниже центра (в направлении стрелки А2) в направлении высоты кулачкового блока 34.

Кроме того, на нижней поверхности кулачкового блока 34 в контакте с поверхностью нижней стенки второго приемного отверстия 32 установлен плоский опорный элемент 108, выполненный в виде тонкой пластины. Поверхность этого опорного элемента 108 покрыта смазочным маслом или материалом с низким коэффициентом трения, обеспечивающим возможность плавного скольжения кулачкового блока 34 в горизонтальном направлении вдоль поверхности нижней стенки второго приемного отверстия 32.

При этом верхняя поверхность кулачкового блока 34 контактирует с опорным роликом 110, установленным с возможностью вращения внутри первого приемного отверстия 26 для направления верхней поверхности кулачкового блока 34 в горизонтальном направлении (в направлении стрелок В1 и В2) вдоль второго приемного отверстия 32 при перемещении кулачкового блока 34. Кроме того, при опускании перемещающегося элемента 100 и штока 16 для выполнения механической обработки обрабатываемой детали в случае приложения силы реакции от обрабатываемой детали W в вертикальном направлении вверх (в направлении стрелки А1) к перемещающемуся элементу 100 и штоку 16 опорный ролик 110 выполняет функции ограничителя, обеспечивающая возможность предотвращения отжатия этого кулачкового блока 34 вверх (в направлении стрелки А1).

Кроме того, в кулачковом блоке 34 сформирована кулачковая канавка 102, которая проходит в направлении толщины. Кулачковая канавка 102 имеет практически постоянную ширину и включает в себя первый участок 112 канавки, который сформирован со стороны нижней поверхности (в направлении стрелки А2) со стороны одного конца (в направлении стрелки В1) кулачковой канавки 102, и соединенный с первым участком 112 канавки второй участок 114 канавки, проходящий постепенно в направлении вверх (в направлении стрелки А1) в сторону другого конца (в направлении стрелки В2) кулачковой канавки 102.

Один конец первого участка 112 канавки сформирован практически на той же высоте, что и соединительное отверстие 106. При этом первый участок 112 канавки располагается с первым углом θ1 наклона вверх (в направлении стрелки А1) (см. фиг. 1) и проходит от одного конца в сторону другого конца (в направлении стрелки В2), а второй участок 114 канавки располагается со вторым углом θ2 наклона (см. фиг. 1), превышающим первый угол θ1 наклона, и проходит в сторону другого конца (в направлении стрелки В2). При этом первый и второй углы θ1 и θ2 наклона являются углами наклона относительно горизонтального направления (в направлении стрелок В1 и В2), то есть направления перемещения кулачкового блока 34.

В частности, кулачковая канавка 102 имеет форму ступеньки, образуемой первым и вторым участками 112, 114 канавки, имеющими разные углы наклона. При этом в кулачковую канавку 102 вставлен рассматриваемый ниже вращающийся ролик 104.

Как показано на фиг. 2 и 3, перемещающийся элемент 100 включает в себя перемычку 116, соединенную с соединительным участком 62 штока 16, и кронштейны 118, выступающие в виде вилки в перпендикулярном направлении от противоположных концов перемычки 116. За счет соединения соединительного участка 62 с перемычкой 116 перемещающийся элемент 100 и шток 16 перемещаются вдоль первого приемного отверстия 26 и сквозного отверстия 14 корпуса 12 как одно целое.

Кронштейны 118, выступающие в направлении удаления от штока 16, то есть в направлении вверх (в направлении стрелки А1), отделены один от другого на заданное расстояние, и в зазор между этими кронштейнами 118 со стороны своего другого концевого участка (в направлении стрелки В2) вставлен кулачковый блок 34. При этом в кулачковой канавке 102 установлен вращающийся ролик 104, поддерживаемый с возможностью вращения опорным валом 120, который поддерживается вблизи концевых участков кронштейнов 118. В результате с помощью вращающегося ролика 104 перемещающийся элемент 100 поддерживается в состоянии зацепления с кулачковым блоком 34.

Устройство 10 для пробивки отверстий согласно примеру осуществления настоящего изобретения имеет конструкцию, в основном совпадающую с рассмотренной выше. Далее рассмотрим процесс работы и результаты действия устройства 10 для пробивки отверстий. В приводимом ниже описании состояние, показанное на фиг. 1, при котором поршень 66 блока 18 привода перемещен в сторону крышки 78 головки (в направлении стрелки В1), будем считать исходным положением. При этом рассмотрим случай выполнения процесса пробивки отверстия на заданном участке обрабатываемой детали W с помощью насадки 52, установленной на штоке 16.

В исходном положении обрабатываемая деталь W размещена ниже (в направлении стрелки А2) насадки 52, установленной на штоке 16, а участок выполнения процесса пробивки требуемого отверстия в обрабатываемой детали W располагается на прямой линии с насадкой 52. В этом состоянии текучая среда под давлением подается через трубопровод от источника текучей среды под давлением (непоказанного) в первый порт 74. Под действием текучей среды под давлением, введенной в цилиндрическое отверстие 70, поршень 66 начинает совершать перемещение (в направлении стрелки В2) вдоль цилиндрического патрубка 64 в сторону штоковой крышки 80, которое сопровождается перемещением штока 68 поршня и кулачкового блока 34 как одного целого в сторону другой торцевой поверхности корпуса 12 (в направлении стрелки В2). При этом второй порт 76 сообщается с атмосферой.

В результате перемещения кулачкового блока 34 в сторону другой торцевой поверхности (в направлении стрелки В2) вдоль второго приемного отверстия 32 вращающийся ролик 104, расположенный в концевой части второго участка 114 канавки в кулачковой канавке 102, отжимается этим вторым участком 114 канавки вниз, а шток 16 и перемещающийся элемент 100, поддерживающий вращающийся ролик 104, начинают опускаться вниз как одно целое. При этом движущая сила в горизонтальном направлении (в направлении стрелки В2), прикладываемая к кулачковому блоку 34, преобразуется в движущую силу в вертикальном направлении вниз (в направлении стрелки А2) и передается с помощью вращающегося ролика 104, находящегося в зацеплении с кулачковой канавкой 102, на перемещающийся элемент 100 и шток 16.

За счет опорного элемента 108, установленного на нижней поверхности кулачкового блока 34, обеспечивается плавность скольжения и высокая точность при перемещении кулачкового блока 34 вдоль поверхности нижней стенки второго приемного отверстия 32, с помощью втулки 44, установленной со стороны внешней окружной поверхности штока 16, обеспечивается высокая точность при направлении штока 16 в вертикальном направлении вниз (в направлении стрелки А2).

В результате перемещения поршня 66 и штока 68 поршня кулачковый блок 34 перемещается в сторону другой торцевой поверхности корпуса 12 (в направлении стрелки В2), перемещающийся элемент 100 и шток 16 опускаются вниз, а обрабатывающий инструмент 60 насадки 52, приближается к обрабатываемой детали W, и затем обрабатывающий инструмент 60 приводится в контакт с поверхностью обрабатываемой детали W. При этом за счет перемещения вращающегося ролика 104 со второго участка 114 канавки на первый участок 112 канавки и меньшего угла наклона первого участка 112 канавки по сравнению с углом наклона второго участка 114 канавки (θ1<θ2) обеспечивается увеличение движущей силы (выходного усилия), прикладываемой к перемещающемуся элементу 100 и штоку 16 и передаваемой в вертикальном направлении вниз (в направлении стрелки А2). В частности, обеспечивается увеличение движущей силы, передаваемой в вертикальном направлении вниз, по сравнению с состоянием зацепления вращающегося ролика 104 со вторым участком 114 канавки.

То есть первый участок 112 канавки в кулачковой канавке 102, вдоль которого перемещается вращающийся ролик 104, выполняет функции механизма увеличения движущей силы, обеспечивающего увеличение движущей силы, прикладываемой к перемещающемуся элементу 100, штоку 16 и насадке 52, а величина перемещения вращающегося ролика 104 по первому участку 112 канавки является диапазоном увеличения движущей силы.

При этом в результате в результате дальнейшего действия блока 18 привода в состоянии с увеличенной движущей силой вращающийся ролик 104 перемещается в сторону концевой части первого участка 112 канавки, и, как показано на фиг. 4, обрабатывающий инструмент 60 насадки 52 пробивает с помощью штока 16 отверстие на заданном участке обрабатываемой детали W и, таким образом, формирует пробитое отверстие Z с круглой формой сечения.

В процессе перемещения насадки 52 от момента касания поверхности обрабатываемой детали W до момента пробивки отверстия в обрабатываемой детали W к насадке 52 прикладывается сила реакции, действующая в направлении (в направлении стрелки А1), противоположном направлению пробивки отверстия, которая передается через шток 16 и перемещающийся элемент 100 на кулачковый блок 34. Однако ввиду ограничения перемещения кулачкового блока 34 вверх (в направлении стрелки А1), обеспечиваемого опорный роликом 110, контактирующим с верхней поверхностью кулачкового блока 34, кулачковый блок 34 поддерживается в заданном положении без перемещения под действием силы реакции. В результате даже при приложении к кулачковому блоку 34 силы реакции перемещение кулачкового блока 34 вдоль второго приемного отверстия 32 может осуществляться с высокой точностью.

Как показано на фиг. 4, после формирования пробитого отверстия Z на заданном участке обрабатываемой детали W подачи текучей среды под давлением переключается с помощью устройства переключения (непоказанного) с первого порта 74 на второй порт 76. При этом первый порт 74 сообщается с атмосферой. В результате начинается подача текучей среды под давлением в пространство между поршнем 66 и штоковой крышкой 80, и поршень 66 отжимается в сторону крышки 78 головки (в направлении стрелки В1) и перемещается вместе со штоком 68 поршня и кулачковым блоком 34 как одно целое.

За счет перемещения кулачкового блока 34 вращающийся ролик 104 перемещается с первого участка 112 канавки на второй участок 114 канавки, перемещающийся элемент 100 и шток 16 отжимаются вверх (в направлении стрелки А1), и насадка 52 поднимается вверх (в направлении стрелки А1) из пробитого отверстия Z в обрабатываемой детали W. При дальнейшем перемещении кулачкового блока 34 в сторону блока 18 привода (в направлении стрелки В1) под действием приводного усилия блока 18 привода вращающийся ролик 104 перемещается в концевую часть второго участка 114 канавки, что, как показано на фиг. 1, приводит к восстановлению исходного положения, в котором перемещающийся элемент 100 и шток 16 занимают свои исходные верхние положения (в направлении стрелки А1).

Далее рассмотрим со ссылками на фиг. 5 отличия между выходной характеристикой вышеописанного устройства 10 для пробивки отверстий и выходной характеристикой устройства для пробивки отверстий с использованием коленно-рычажного механизма, известного из уровня техники.

Прежде всего приведем краткое описание графиков характеристик, представленных на фиг. 5. На этой фиг. 5 величина перемещения поршня 66 в составе блока 18 привода и кулачкового блока 34 в составе механизма 20 передачи движущей силы в горизонтальном направлении (в направлении стрелки В2) отложена по горизонтальной оси, а значения выходного усилия, прикладываемого с помощью штока 16 в вертикальном направлении вниз (в направлении стрелки А2), отложены по вертикальной оси. Если описывать более подробно, то с левой стороны на горизонтальной оси располагается точка начала перемещения кулачкового блока 34 в результате привода штока 16 в движение в вертикальном направлении вниз (в направлении стрелки А2), обеспечивающего постепенное увеличение величины перемещения кулачкового блока 34 в направлении влево и отжатие штока 16 вертикальном направлении вниз (в направлении стрелки А2).

При этом график на фиг. 5 выходная характеристика L1 устройства 10 для пробивки отверстий согласно настоящему изобретению в случае перемещения штока 16 в сторону обрабатываемой детали W в представлена в виде сплошной линии, и выходная характеристика L2 устройства для пробивки отверстий, известного из уровня техники, представлена в виде пунктирной линии.

Как показано на выходной характеристике L2 (в виде пунктирной линии) на фиг. 5, в устройстве для пробивки отверстий с использованием коленно-рычажного механизма, известного из уровня техники, с момента запуска блока привода начинается постепенное увеличение выходного усилия, которое, например, в положении G1 окончания перемещения при достижении заданной величины перемещения достигает заданного значения F, требуемого для обработки обрабатываемой детали.

В отличие от этого, как показано на выходной характеристике L1 (в виде сплошной линии) на фиг. 5, в рассмотренном выше устройстве 10 для пробивки отверстий согласно настоящему изобретению кулачковый блок 34 начинает перемещаться под действием приводного усилия блока 18 привода, и в результате перемещения вращающегося ролика 104 вдоль второго участка 114 канавки происходит постепенное увеличение выходного усилия, которое на этапе G2 (величина перемещения) после перемещения вращающегося ролика 104 со второго участка 114 канавки на первый участок 112 канавки уже достигает заданного значения F, требуемого для обработки обрабатываемой детали W, и поддерживается постоянным на уровне этого значения F до момента достижения положения G1 окончания перемещения кулачкового блока 34.

То есть очевидно, что в устройстве 10 для пробивки отверстий согласно настоящему изобретению выходное усилие увеличивается до заданного значения F до достижения положения G1 окончания перемещения и затем поддерживается на уровне этого заданного значения F.

В результате, как показывает сплошная линия на фиг. 5, после запуска блока привода 18 в границах всего диапазона (от величины G2 перемещения до положения G1 окончания перемещения), начиная от момента начала перемещения вращающегося ролика 104 в составе механизма 20 передачи движущей силы со второго участка 114 канавки на первый участок 112 канавки кулачковой канавки 102 до момента перемещения этого вращающегося ролика 104 в концевую часть первого участка 112 канавки и останова блока 18 привода, отжатие штока 16 и насадки 52 в сторону обрабатываемой деталь W и обработка этой детали могут выполняться с постоянным увеличенным значением F выходного усилия.

Как показано выше, согласно рассмотренному варианту осуществления кулачковый блок 34 в составе механизма 20 передачи движущей силы соединен с другим концом штока 68 поршня в составе блока 18 привода, а вращающийся ролик 104, поддерживаемый перемещающимся элементом 100, размещенный коаксиально и соединенный со штоком 16, находится в зацеплении с кулачковой канавкой 102 кулачкового блока 34. Кроме того, кулачковая канавка 102 включает в себя первый участок 112 канавки, имеющий небольшой первый угол θ1 наклона, и второй участок 114 канавки, имеющий большой второй угол с первым углом θ2 наклона относительно направления перемещения (в направлении стрелок В1 и В2) кулачкового блока 34. При этом увеличение движущей силы, прикладываемой к перемещающемуся элементу 100 и штоку 16 в вертикальном направлении вниз (в направлении стрелки А2), то есть в сторону обрабатываемой детали W, может осуществляться за счет перемещения вращающегося ролика 104 со второго участка 114 канавки на первый участок 112 канавки под действием приводного усилия блока 18 привода. В результате появляется возможность увеличения движущей силы, вырабатываемой блоком 18 привода, с помощью механизма 20 передачи движущей силы, а также возможность передачи этой увеличенной движущей силы на шток 16 и выполнения механической обработки обрабатываемой детали W.

Кроме того, существует возможность увеличения движущей силы по диапазону длины первого участка 112 канавки в осевом направлении и возможность расширения диапазона увеличения движущей силы по сравнению с устройством для пробивки отверстий с использованием коленно-рычажного механизма, известного из уровня техники. В результате в случае отжатия насадки 52 в сторону обрабатываемой детали W и последующего выполнения механической обработки может быть обеспечено увеличение длительности приложения увеличенного выходного усилия.

Кроме того, даже при небольшой величине движущей силы, вырабатываемой блоком 18 привода, существует возможность увеличения движущей силы с помощью механизма 20 увеличения движущей силы, передачи увеличенной движущей силы на шток 16 и выполнения механической обработки обрабатываемой детали W с требуемым выходным усилием. Поэтому, например, даже в случае необходимости большого выходного усилия существует возможность реализации такой необходимости за счет блока 18 привода с небольшим выходным усилием, а также возможность уменьшения габаритов устройства 10 для пробивки отверстий.

Кроме того, за счет использования в механизме 20 передачи движущей силы клинового механизма с возможностью привода перемещающегося элемента 100 и штока 16 в движение в вертикальном направлении вниз (в направлении стрелки А2) с помощью вращающегося ролика 104, находящегося в зацеплении с кулачковой канавкой 102, в результате горизонтального перемещения кулачкового блока 34 существует возможность расширения диапазона увеличения движущей силы, передаваемой на шток 16, по сравнению с устройством для пробивки отверстий с использованием коленно-рычажного механизма, известного из уровня техники.

Кроме того, гидроцилиндр в составе блока 18 привода может быть съемным устройством, монтаж и демонтаж которого может осуществляться с помощью крепежных болтов 86. Поэтому замена блока привода на другой блок привода, имеющий требуемое выходное усилие, соответствующее форме и типу и т.д. обрабатываемой детали W, подвергаемой механической обработке с помощью устройства 10 для пробивки отверстий, может осуществляться без затруднений. Следовательно, необходимость в использовании множества устройств для пробивки отверстий, снабженных соответствующими блоками 18 привода с разными выходными характеристиками, полностью отсутствует, и простая соответствующая замена блока 18 привода в одном устройстве 10 для пробивки отверстий позволяет выполнять механическую обработку различных типов обрабатываемых деталей W, требующую различных выходных усилий.

Кроме того, возможность свободного задания диапазона или степени увеличения движущей силы может обеспечиваться за счет соответствующего изменения первого угла θ1 наклона первого участка 112 канавки или ее длины в осевом направлении (в направлении стрелок В1 и В2).

Кроме того, другой конец штока 68 поршня в составе блока 18 привода соединен с кулачковым блоком 34 примерно на той же высоте, на которой располагается концевая часть первого участка 112 канавки в кулачковом блоке 34, что в случае перемещения штока 68 поршня в сторону одного концевого участка (в направлении стрелки В1) блока 18 привода, осуществляемого, например, после выполнения процесса пробивки отверстия в обрабатываемой детали W, и восстановления исходного положения обеспечивает возможность надежной и эффективной передачи усилия, требуемого для извлечения насадки 52 из пробитого отверстия Z в обрабатываемой детали W, от штока 68 поршня на кулачковый блок 34.

При этом, как в модифицированном устройстве 150 для пробивки отверстий, представленном на фиг. 6, на участке соединения кулачкового блока 158 в составе механизма 156 передачи движущей силы и штока 154 поршня в составе блока 152 привода может быть выполнен плавающий механизм 160, обеспечивающий возможность монтажа и демонтажа блока 152 привода и механизма 156 передачи движущей силы.

Плавающий механизм 160 включает в себя первый соединительный элемент 166, выполненный на другом конце штока 154 поршня и образованный шейкой 162, имеющей кольцеобразную форму, и головкой 164, сформированной на дистальном конце, диаметр которой превышает диаметр шейки 162, и второй соединительный элемент 172, выполненный на первом концевом участке кулачкового блока 158, имеющий первую канавку 168 зацепления, в зацепление с которой входит головка 164, и вторую канавку 170 зацепления, в зацепление с которой входит шейка 162.

При этом за счет введения головки 164 штока 154 поршня в первую канавку 168 зацепления кулачкового блока 158 и введения шейки 162 во вторую канавку 170 зацепления головка 164 входит в зацепление с первой канавкой 168 зацепления и обеспечивается состояние соединения, при котором относительное перемещение в осевом направлении (в направлении стрелок В1 и В2) ограничивается. В результате появляется возможность простого и надежного монтажа и демонтажа штока 154 поршня и кулачкового блока 158 в случае извлечения блока 152 привода из механизма 156 передачи движущей силы и замены этого блока на другой новый блок привода, что позволяет повысить эффективность операции замены.

Кроме того, в рассмотренном выше варианте осуществления описан случай использования насадки 52 для выполнения процесса пробивки отверстия в обрабатываемой детали W. При этом замена этой насадки 52 на другую насадку позволяет выполнять механическую обработку различных типов обрабатываемых деталей W с помощью одного и того же устройства 10 для пробивки отверстий.

Например, использование насадки с режущей кромкой на дистальном конце обрабатывающего инструмента 60 позволяет выполнять разделение или резку обрабатываемой детали W. Кроме того, использование насадки с выпуклой формой дистального конца обрабатывающего инструмента 60 позволяет выполнять процесс клепки или гибки обрабатываемой детали W. При этом использования насадки выпуклой формы с буквами или цифрами на поверхности обрабатывающего инструмента 60 позволяет выполнять процесс гравировки или клеймения обрабатываемой детали W.

Таким образом, в результате ослабления стопорного винта 56, ввинченного в дистальный конец штока 16, извлечения насадки 52, вставленной в монтажное отверстие 54, замены этой насадки на другую насадку и повторной затяжки стопорного винта 56 для фиксации этой другой насадки самые различные типы процесса обработки можно выполнять с помощью одного и того же устройства 10 для пробивки отверстий. Следовательно, необходимость в использовании различных устройств 10 для пробивки отверстий для каждого из таких различных типов процесса обработки полностью отсутствует, что позволяет снизить капиталовложения в оборудование.

Устройство для пробивки отверстий согласно настоящему изобретению не ограничивается рассмотренным выше вариантом осуществления. В этот вариант осуществления могут быть внесены изменения и дополнения, не выходящие за пределы объема из изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к устройствам для пробивки отверстий. Устройство содержит блок (18) привода и механизм (20) передачи движущей силы на шток (16). В кулачковом блоке (34) механизма (20), соединенном со штоком (68) поршня, сформирована кулачковая канавка (102). В канавку вставлен ролик (104), имеющий возможность свободного поворота на перемещающемся элементе (100), соединенном со штоком (16). Кулачковая канавка (102) имеет первый участок (112) и второй участок (114), размещенные под заданными углами уклона к направлению перемещения кулачкового блока (34). При опускании штока (16) в направлении обрабатываемой детали (W) ролик (104) перемещается со второго участка (114) канавки на первый участок (112), имеющий меньший угол наклона. При этом происходит увеличение движущей силы, передаваемой на шток (16). В результате обеспечивается расширение диапазона увеличения выходного усилия. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для пробивки отверстий, содержащее:

корпус (12);

блок привода (18), установленный в корпусе (12) и снабженный приводным валом (68), совершающим перемещение в осевом направлении;

шток (16), установленный под заданным углом наклона по отношению к направлению перемещения приводного вала (68) с возможностью перемещения относительно корпуса (12); и

механизм (20) передачи движущей силы, обеспечивающий передачу движущей силы, вырабатываемой блоком (18) привода, на шток (16),

причем механизм (20) передачи движущей силы содержит механизм увеличения движущей силы, имеющий наклонный участок, который располагается с наклоном относительно направления перемещения приводного вала (68), и обеспечивающий увеличение движущей силы штока (16) за счет отжатия штока (16) этим наклонным участком под действием приводного усилия приводного вала (68) и перемещение этого штока в осевом направлении, а

наклонный участок образован кулачковой канавкой (102), которая сформирована в блоке (34), соединенном с приводным валом (68), и в которую вставлен ролик (104), соединенный со штоком (16), причем кулачковая канавка (102) имеет первый участок (112) канавки, который располагается c наклоном относительно направления перемещения, и второй участок (114) канавки, который соединен с первым участком (112) канавки и размещен с наклоном, угол которого превышает угол наклона первого участка (112) канавки.

2. Устройство для пробивки отверстий по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе (12) на оси штока (16) в положении с противоположной стороны от направления отжатия штока (16) установлен ограничитель (110).

3. Устройство для пробивки отверстий по п. 1, отличающееся тем, что блок (18) привода установлен с возможностью монтажа и демонтажа относительно корпуса (12).

4. Устройство для пробивки отверстий по п. 1, отличающееся тем, что на дистальном конце штока (16) с возможностью монтажа и демонтажа установлена насадка (52), используемая для выполнения механической обработки.

5. Устройство для пробивки отверстий по п. 3, отличающееся тем, что блок привода (18) содержит гидро(пневмо)цилиндр, включающий в себя поршень (66), который совершает перемещение в осевом направлении под действием подаваемой текучей среды под давлением и с которым соединен приводной вал (68).

6. Устройство для пробивки отверстий по п. 1, отличающееся тем, что скорость перемещения штока (16) изменяется в зависимости от изменения угла наклона второго участка (114) канавки.

7. Устройство для пробивки отверстий по п. 1, отличающееся тем, что степень увеличения движущей силы при перемещении штока (16) в сторону обрабатываемой детали изменяется в зависимости от изменения угла наклона первого участка (112) канавки.

8. Устройство для пробивки отверстий по п. 1, отличающееся тем, что конец приводного вала (68) соединен с блоком (34) с помощью плавающего механизма (160), который обеспечивает возможность зацепления в состоянии, при котором относительное перемещение в осевом направлении относительно блока (34) ограничивается.