устройство крепления бура в ударно-вращательной машине

Формула изобретения

1. Устройство крепления бура в ударно-вращательной машине, содержащее корпус, размещенный в корпусе направляющий цилиндр, промежуточный ударник, хвостовик бура, имеющий два ограниченных по длине верхней и нижней кромками полукруглых паза, и в направляющем цилиндре выполнен по меньшей мере один сквозной паз, расположенный на уровне верхней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении безударного режима работы, в котором размещен запорный элемент, и охватывающую направляющий цилиндр, подпружиненную в осевом направлении втулку с проточкой для освобождения запорного элемента, и в направляющем цилиндре выполнен по меньшей мере один дополнительный сквозной паз, расположенный на уровне нижней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении безударного режима работы, и в этом дополнительном сквозном пазу размещен дополнительный запорный элемент, отличающееся тем, что направляющий цилиндр охватывает дополнительная втулка для радиального перемещения дополнительного запорного элемента, неподвижная в осевом направлении и имеющая запорный секторный паз и продольную проточку с возможностью ограниченного радиального перемещения в пределах угла, образованного секторным пазом и продольной проточкой, и механизм фиксации крайних радиальных положений дополнительной втулки.

2. Устройство крепления бура в ударно-вращательной машине по п.1, отличающееся тем, что механизм фиксации дополнительной втулки выполнен в виде внешней кольцевой проточки на дополнительной втулке и в дополнительной втулке в зоне внешней кольцевой проточки радиально расположено отверстие, в котором размещен фиксирующий шарик, а внешнюю кольцевую проточку охватывает плоская кольцевая пружина, прижимающая фиксирующий шарик к направляющему цилиндру, на внешней поверхности которого имеется кольцевая проточка, и в зоне кольцевой проточки в направляющем цилиндре выполнены два радиальных отверстия для их взаимодействия с фиксирующим шариком.

3. Устройство крепления бура в ударно-вращательной машине по пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительная втулка закрыта эластичной втулкой, охватывающей одновременно хвостовик бура, на внутренней цилиндрической поверхности которой радиально расположены выступы, размещаемые в соответствующих углублениях, выполненных на внешней поверхности дополнительной втулки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и в частности к электрическим ручным перфораторам, применяемым в строительстве, геологоразведочных и буровзрывных работах для образования отверстий в строительных материалах и горных породах.

Известны устройства крепления бура в ударно-вращательной машине, содержащие корпус, размещенный в корпусе направляющий цилиндр, промежуточный ударник, хвостовик бура, имеющий два ограниченных по длине верхней и нижней кромками полукруглых паза, и в направляющем цилиндре выполнены два сквозных паза, расположенных на уровне верхней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении безударного режима работы, в которых размещены запорные шарики, и охватывающую направляющий цилиндр подпружиненную в осевом направлении втулку с проточкой для освобождения запорных шариков. Патент ФРГ N 2551125, 14.11.75.

В таких устройствах отсутствует механизм переключения с ударно-вращательного режима работы на вращательный. При этом вращательный режим обеспечивается при открывании специальным клапаном отверстия в цилиндре, расположенного в зоне воздушной подушки компрессионно-вакуумного ударного механизма. При этом воздушная подушка сообщается с атмосферой и принудительного движения ударника вслед за поршнем не происходит, ударник не наносит удары по хвостовику бура и ударный режим отсутствует. Чисто вращательное движение хвостовика бура в тоже время сохраняется. При перекрытии клапаном отверстия в цилиндре в воздушной подушке отсутствуют утечки воздуха и при поступательных движениях поршня в воздушной подушке образуется периодически положительный и отрицательный перепад давления, что заставляет ударник совершать возвратно-поступательные движения, повторяя движения поршня. При этом ударник периодически, в такт движения поршня, наносит удары по хвостовику бура. В это время машина работает в ударно-вращательном режиме.

Недостаток устройства заключается в сложности конструкции. Для переключения с ударно-вращательного режима на безударный вращательный машина содержит дополнительное устройство в виде переключающегося клапана, который требует дополнительной герметизации корпуса, что снижает надежность машины в целом.

Ближайшим по своей технической сущности является устройство крепления бура в ударно-вращательной машине, содержащее корпус, размещенный в корпусе направляющий цилиндр, промежуточный ударник, хвостовик бура, имеющий два ограниченных по длине верхней и нижней кромками полукруглых паза, и в направляющем цилиндре выполнен по меньшей мере один сквозной паз, расположенный на уровне верхней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении безударного режима работы, в котором размещен запорный элемент, и охватывающую направляющий цилиндр подпружиненную в осевом направлении втулку с проточкой для освобождения запорного элемента, и в направляющем цилиндре выполнен по меньшей мере один дополнительный сквозной паз, расположенный на уровне нижней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении безударного режима работы, и в этом дополнительном сквозном пазу размещен дополнительный запорный элемент. Патентная заявка РФ N 92-014092/08 от 24.12.92 г. Хотя это устройство лишено недостатков аналога, оно тем не менее имеет недостаток, заключающийся в сложности конструкции и неоптимальных массогабаритных параметрах. Втулка в таком устройстве выполняет две функции: освобождение и фиксация хвостовика бура в машине при осевом перемещении втулки, а также переключение машины с ударно-вращательного режима на вращательный, безударный при повороте втулки вокруг оси. При этом втулка содержит элементы, необходимые для осуществления обеих функций, а это делает ее сложной по конструкции, а следовательно сложной в изготовлении. Что также ухудшает массогабаритные параметры втулки, а следовательно, и всего устройства.

В основу изобретения поставлена задача создания устройства крепления бура в ударно-вращательной машине более простого по конструкции и технологии изготовления, а также с меньшими габаритами и массой, и достигается наличием большего числа входящих в устройство элементов, каждое из которых имеет более простую конструкцию, проще в изготовлении, а все устройство в целом имеет меньшие габариты и массу.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве крепления бура в ударно-вращательной машине, содержащем корпус, размещенный в корпусе направляющий цилиндр, промежуточный ударник, хвостовик бура, имеющий два ограниченных по длине верхней и нижней кромками полукруглых паза, и в направляющем цилиндре выполнен по меньшей мере один сквозной паз, расположенный на уровне верхней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении безударного режима работы, в котором размещен запорный элемент, и охватывающую направляющий цилиндр подпружиненную в осевом направлении втулку с проточкой для освобождения запорного элемента, и в направляющем цилиндре выполнен по меньшей мере один дополнительный сквозной паз, расположенный на уровне нижней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении безударного режима работы, и в этом дополнительном сквозном пазу размещен дополнительный запорный элемент, направляющий цилиндр охватывает дополнительная втулка для радиального перемещения дополнительного запорного элемента, неподвижная в осевом направлении и имеющая запорный секторный паз и продольную проточку с возможностью ограниченного радиального перемещения в пределах угла, образованного секторным пазом и продольной проточкой, и механизм фиксации крайних радиальных положений дополнительной втулки.

При таком исполнении устройства втулка служит только для закрепления или освобождения хвостовика бура и кроме проточек для освобождения запорных элементов никаких конструктивных усложнений не имеет. В этом случае втулка становится намного короче и имеет только одну степень свободы - осевое перемещение. Дополнительная же втулка выполняет функцию переключателя машины с ударно-вращательного режима на вращательный и обратный. При этом дополнительная втулка выполняет ограниченное вращательное движение, а ее конструкция достаточно проста, как и технология изготовления.

Учитывая, что функциональная нагрузка на каждую из втулок снижается, упрощается их конструкция и соответственно технология изготовления, а масса и габариты всего устройства уменьшаются.

Наряду с этим механизм фиксации дополнительной втулки выполнен в виде внешней кольцевой проточки на дополнительной втулке и в дополнительной втулке в зоне внешней кольцевой проточки радиально расположено отверстие, в котором размещен фиксирующий шарик, а внешнюю кольцевую проточку охватывает плоская кольцевая пружина, прижимающая фиксирующий шарик к направляющему цилиндру, на внешней поверхности которого имеется кольцевая проточка, и в зоне кольцевой проточки, в направляющем цилиндре, выполнены два радиальных отверстия, для их взаимодействия с фиксирующим шариком.

В таком устройстве не требуется специальной фиксации дополнительной втулки от осевого перемещения. Здесь механизм фиксации радиальных положений дополнительной втулки одновременно удерживает ее от осевых перемещений с помощью зацепления фиксирующего шарика как в радиальных отверстиях при нахождении дополнительной втулки в крайних радиальных положениях, так и в кольцевой проточке направляющего цилиндра в промежуточных положениях дополнительной втулки при ее повороте. Такое решение упрощает конструкцию, а наличие только токарных и сверлильных операций упрощает изготовление устройства фиксации в целом.

Наряду с этим дополнительная втулка закрыта эластичной втулкой, охватывающей одновременно хвостовик бура, на внутренней цилиндрической поверхности которой радиально расположены выступы, размещаемые в соответствующих углублениях, выполненных на внешней поверхности дополнительной втулки.

При таком выполнении устройства эластичная втулка, например резиновая, служит одновременно как пылесборник, очищая хвостовик бура от грязи, и как муфта, с помощью которой легко и удобно осуществлять манипуляции поворота дополнительной втулки, переключая при этом машину на вращательный или ударно-вращательный режим работы, а также как элемент дизайна. На внешней поверхности эластичной втулки могут быть выполнены объемные знаки, отображающие тот или иной режим в крайних радиальных положениях дополнительной втулки. Выступы на внутренней поверхности эластичной втулки совпадают с соответствующими углублениями дополнительной втулки, что кинематически связывает обе эти втулки, это в свою очередь позволяет уверенно проводить манипуляции с дополнительной втулкой.

Многофункциональность эластичной втулки, исключая дополнительные крепящие элементы, позволяет не только упростить конструкцию, но и снизить массу и габариты устройства в целом.

Конкретное выполнение предлагаемого изобретения поясняется описанием и чертежами, на которых:

Фиг. 1 изображает устройство в продольном разрезе в плоскости расположения запорных элементов в положении втулки, обеспечивающей ударно-вращательный режим работа (слева от оси симметрии продольный разрез соответствует положению втулки в момент удержания бура - "a". Справа от оси симметрии продольный разрез соответствует положению втулки в момент освобождения или установки бура - "б");

Фиг. 2 изображает устройство в продольном разрезе в положении безударного холостого хода машины;

Фиг. 3 изображает устройство в продольном разрезе, в положении дополнительной втулки, обеспечивающей вращательный режим бура, а его хвостовик зафиксирован в положении безударного режима;

Фиг. 4 изображает поперечный разрез устройства (фиг. 1а и фиг. 2) в плоскости расположения запорных элементов;

Фиг. 5 изображает поперечный разрез устройства (фиг. 1а и фиг. 2) в плоскости расположения дополнительного запорного элемента;

Фиг. 6 изображает поперечный разрез устройства (фиг. 1б) в плоскости расположения запорных элементов;

Фиг. 7 изображает поперечный разрез устройства (фиг. 1б) в плоскости расположения, фиксирующего положение дополнительной втулки, шарика. Радиальное положение втулки соответствует ударно-вращательному режиму или освобождению и установки бура;

Фиг. 8 изображает поперечный разрез устройства (фиг. 2) в плоскости расположения, фиксирующего радиальное положение дополнительной втулки, шарика. Положение соответствует ударно-вращательному режиму работы;

Фиг. 9 изображает поперечный разрез устройства (фиг. 3) в плоскости расположения дополнительного запорного элемента;

Фиг. 10 изображает продольный разрез устройства в плоскости расположения, фиксирующего радиальное положение дополнительной втулки, шарика. Радиальное положение втулки соответствует промежуточному положению дополнительной втулки;

Фиг. 11 изображает поперечный разрез устройства в плоскости расположения углублений дополнительной втулки и выступов эластичной втулки.

Устройство крепления бура в ударно-вращательной машине (фиг. 1) содержит корпус 1, размещенный в изоляционном корпусе 2, установленный в корпусе 1 вращающийся направляющий цилиндр 3, в котором размещен поршень 4, кинематически связанный с преобразовательным механизмом и с приводом (на фиг. 1 не показаны), ударник 5, связанный с поршнем 4 воздушной подушкой 6 и взаимодействующий с промежуточным ударником 7, а через него - с хвостовиком 8 бура 9, имеющим два сквозных профильных паза 10 и два ограниченных по длине верхней и нижней кромками 11 и 12 соответственно полукруглых паза 13 (фиг. 1а).

В направляющем цилиндре 3 в зоне ударника 5, на границе с воздушной подушкой 6 выполнены отверстия холостого хода 14. В нижней части направляющего цилиндра 3 выполнены два сквозных паза 15, расположенных на уровне верхней кромки 11 полукруглых пазов 13 хвостовика 8 в его положении безударного режима работы (фиг. 2). В этих сквозных пазах 15 размещены запорные элементы 16, выполненные в виде шариков, контактирующих с одной стороны с полукруглыми пазами 13 хвостовика 8, а с другой - со стенками 17 втулки 18, охватывающей направляющий цилиндр 3, и подпружиненной в осевом направлении с одной стороны пружиной 19. С противоположной стороны втулка 18 через муфту 20, кинематически связанную с втулкой 18, упирается в дополнительную втулку 21, установленную на направляющем цилиндре 3.

В направляющем цилиндре 3 выполнен дополнительный сквозной паз 22 для размещения в нем дополнительного запорного элемента 23. С целью радиального перемещения дополнительного запорного элемента 23 в дополнительной втулке 21 выполнены секторный паз 24 и продольная проточка 25 (фиг. 5) Для фиксации осевого положения дополнительной втулки 21 в ней выполнены внешняя кольцевая проточка 26 и в зоне внешней кольцевой проточки 26 - отверстие 27, в котором размещен фиксирующий шарик 28, а внешнюю кольцевую проточку 26 охватывает плоская кольцевая пружина 29, прижимающая фиксирующий шарик 28 к кольцевой проточке 30, выполненной на направляющем цилиндре 3 (фиг. 10). С целью фиксации крайних радиальных положений дополнительной втулки 21 в направляющем цилиндре 3 в зоне кольцевой проточки 30 выполнены два радиальных отверстия 21 для взаимодействия с фиксирующим шариком 28 (фиг. 7).

Для передачи момента вращения от направляющего цилиндра 3 к хвостовику 8 его сквозные профильные пазы 10 находятся в зацеплении с поводковыми выступами 32 (фиг. 4) направляющего цилиндра 3. В охватывающей направляющей цилиндр 3 втулке 18 для возможного радиального перемещения запорных элементов 16 выполнены проточки 33 (фиг. 1). Для более удобной манипуляции дополнительной втулкой 21 последняя закрыта эластичной втулкой 34, выполненной, например, из резины, на внутренней поверхности которой выполнены выступы 35 (фиг. 3), образующие, например, квадрат, которые размещаются в ответных углублениях 36 торцевой поверхности дополнительной втулки 21, для передачи крутящего момента от эластичной втулки 34 к дополнительной втулке 21 (фиг. 11). От осевого смещения эластичная втулка 34 зафиксирована с помощью кольцевого выступа 37, размещаемого во внешней кольцевой проточке 26 дополнительной втулки 21 (фиг. 3). Фиксатором от осевого смещения дополнительной втулкой 21 служит также кольцо 38 (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом. Для обеспечения работы в ударно-вращательном режиме втулка 18, преодолевая действие пружины 19, отжимается к корпусу 1 (фиг. 1б). При этом запорные элементы 16, попадая в проточку 33, освобождают сечение внутреннего диаметра направляющего цилиндра 3 и хвостовик 8 бура 9 свободно продвигается в нем до упора в промежуточный ударник 7. Втулка 18 под действием пружины 19 принимает свое исходное положение, как показано на фиг. 1а. Запорные элементы 16, удерживаемые стенками 17 втулки 18, частью своего сечения попадают в полукруглые пазы 13 хвостовика 8, а поводковые выступы 32 - в сквозные профильные пазы 10 для передачи крутящего момента на хвостовик 8. Продвигая хвостовик 8 до упора в промежуточный ударник 7, боковой поверхностью ударника 5 перекрывают отверстия холостого хода 14. Воздушная подушка 6 становится замкнутой. При возвратно-поступательных движениях поршня 4 в воздушной подушке 6 с такой же периодичностью образуется перепад давлений, то ниже атмосферного (вакуум), то выше атмосферного (давление), что заставляет ударник 5 повторять возвратно-поступательное движение поршня 4, нанося периодически удары по промежуточному ударнику 7, а через него - по хвостовику 8 бура 9. Это приводит к образованию ударного режима работы машины. Одновременно с помощью поводковых выступов 32 вращательное движение направляющего цилиндра 3 передается хвостовику 8. Все вместе обеспечивает ударно-вращательный режим работы машины. Извлечение хвостовика 8 из машины осуществляется также предварительным отжатием втулки 18 в направлении к корпусу 1 (фиг. 1б) и освобождением запорных элементов 16 с помощью проточек 33 втулки 18. Освобожденное от запорных элементов 16 сечение внутреннего диаметра направляющего цилиндра 3 позволяет беспрепятственно извлечь хвостовик 8 бура 9 из машины.

Для получения чисто вращательного (безударного) режима работы хвостовик 8 бура 9 необходимо установить в положение показанное на фиг. 2, до состояния контакта запорных элементов 16 с верхней кромкой 11 полукруглых пазов 13 хвостовика 8. При этом промежуточный ударник 7 занимает свое крайнее нижнее положение. Ударник 5 при этом занимает также свое крайнее нижнее положение, вскрывая своей боковой поверхностью отверстия холостого хода 14. В таком положении между хвостовиком 8, промежуточным ударником 7 и ударником 5 отсутствует взаимный контакт, а сообщающие воздушную подушку 6 с атмосферой отверстия холостого хода 14 обеспечивают свободный доступ воздуха в воздушную подушку 6. Возвратно-поступательные движения поршня 4 при этом не приводят к возникновению перепада давлений в воздушной подушке 6, а ударник 5 не повторяет возвратно-поступательных движений поршня 4 и ударный режим работы не возникает.

Фиксация машины в таком положении осуществляется поворотом дополнительной втулки 21 вокруг направляющего цилиндра 3 из положения на фиг. 3 и 5 в положение на фиг. 3 и 9. Поворот осуществляется на угол, соответствующий углу, образованному секторным пазом 24 и продольной проточкой 25, так, что дополнительный запорный элемент 23 с помощью секторного паза 24 фиксируется в полукруглом пазе 13 хвостовика 8, контактируя с его нижней кромкой 12. Запорные элементы 16 и дополнительный запорный элемент 23 таким образом оказываются прижатыми к верхней и нижней кромкам 11 и 12 соответственно полукруглого паза 13 хвостовика 8, фиксируя его от поступательных перемещений внутри направляющего цилиндра 3, в положении, исключающем ударное воздействие.

В то же время в таком положении бура 9 поводковые выступы 32 находятся в зацеплении со сквозными профильными пазами 10 хвостовика 8, передавая вращательное движение направляющего цилиндра 3 хвостовику 8. В этом положении устройства в машине обеспечен чисто вращательный (безударный) режим работы.

Для восстановления ударно-вращательного режима дополнительную втулку 21 поворачивают в обратном направлении до исходного состояния (фиг. 2), когда дополнительный запорный элемент 23 при своем радиальном перемещении займет положение в продольной проточке 25 (фиг. 5). В этом же положении дополнительной втулки 21 осуществляется извлечение хвостовика 8 из направляющего цилиндра 3.

Для удержания дополнительной втулки 21 от самопроизвольного поворота вокруг направляющего цилиндра 3 и для более четкой фиксации ее радиальных положений служит механизм фиксации. При этом каждому крайнему положению дополнительной втулки 21 соответствует такое положение фиксирующего шарика 28, при котором последний под действием плоской кольцевой пружины 29 попадает частью своего сечения в одно из радиальных отверстий 31, издавая характерный звук защелкивания. Это служит одновременно звуковой индикацией одного из крайних положений дополнительной втулки 21 (фиг. 7 и 8).

Механизм фиксации устраняет также осевые перемещения дополнительной втулки 21 с помощью фиксирующего шарика 28, постоянно находящегося частью своего сечения в кольцевой проточке 30 направляющего цилиндра 3. Меньшая глубина зацепления фиксирующего шарика 28 в кольцевой проточки 30, нежели чем в радиальных отверстиях 31, компенсируется большим прижатием его плоской кольцевой пружиной 29 (фиг. 10). От осевых смещений дополнительная втулка 21 может быть также зафиксирована кольцом 38 (фиг. 1).

Для более удобного обхвата и манипуляции дополнительной втулкой 21 последняя закрыта эластичной втулкой 34, выполненной, например, из резины. Вращательное движение дополнительной втулке 21 передается от эластичной втулки 34 с помощью выступов 35 на внутренней цилиндрической поверхности эластичной втулки 34, образующих, например, квадрат, сопрягаемый с аналогичным сечением, образуемым ответными углублениями 36 на внешней цилиндрической поверхности дополнительной втулки 21 (фиг. 11). Через сопрягаемое сечение в виде квадрата передается момент поворота от эластичной втулки 34 к дополнительной втулке 21. Эластичная втулка 34 на одном конце имеет внутренний диаметр, равный внешнему диаметру хвостовика. Охватывая хвостовик 8 при его установке в направляющий цилиндр 3 (фиг. 1) происходит очистка хвостовика 8 от грязи и пыли.

Кольцевой выступ 37 на внутренней поверхности эластичной втулки 34, размещаясь во внешней кольцевой проточке 26, препятствует осевому перемещению эластичной втулки 34 относительно дополнительной втулки 21. Как видно при этом втулка 18, равно как и дополнительная втулка 21, вносят основной вклад в увеличение как габаритов, так и массы всего устройства. Они воспринимают силовые нагрузки от запорных элементов 16 и дополнительного запорного элемента 23, вследствие чего выполнены из стали. Каждая из втулок 18 и 21 работает только в зоне расположения своего запорного элемента 16 и 23 соответственно и выполняет только определенную функцию. Втулка 18 служит только для радиальных перемещений запорного элемента 16 и осевые движения самой втулки 18 не связаны с перемещениями дополнительного запорного элемента 23. Вследствие этого высота втулки 18 и ее внешние габариты минимальны, а конфигурация проста.

Аналогичные рассуждения относительно дополнительной втулки 21, выполняющей функцию радиального перемещения дополнительного запорного элемента 23 и фиксации своего собственного положения относительно направляющего цилиндра 3. Обе функции при этом выполняются только вращательным движением дополнительной втулки 21, что делает ее габариты и массу минимальными. Если в прототипе одна втулка выполняет сразу три функции: радиальные перемещения запорных элементов и дополнительных запорных элементов, а также собственную фиксацию радиальных положений, и выполняется это с помощью как радиальных движений втулки, так и осевых перемещений относительно направляющего цилиндра, то сохранение кинематической связи втулки с запорными элементами, разнесенными по высоте направляющего цилиндра, требует увеличенной на величину осевого перемещения длины втулки, а следовательно, и ее массы.

В предлагаемом устройстве разделение втулки на две - втулку 18 и дополнительную втулку 21 с соответствующим разделением функций - приводит к снижению общей массы обеих втулок, их габаритов и всего устройства в целом.