Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

дрель ударного действия (варианты)

Классы МПК:B23B45/16 с наложением на инструмент колебаний
B28D1/14 сверление или расточка
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):ХИТАЧИ КОКИ КО., ЛТД. (JP)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-08-04
публикация патента:

Изобретение относится к ударным дрелям для сверления отверстий в бетоне, строительном растворе и керамической плитке. Сущность изобретения заключается в том, что дрель содержит основную раму, двигатель, шпиндель, первую трещотку, закрепленную на шпинделе и имеющую первую зубчатую поверхность с чередующимися выступами и впадинами, вторую трещотку, зубчатая поверхность которой расположена напротив первой поверхности, и пружину для смещения второй трещотки по направлению к первой. При осевом смещении шпинделя первая зубчатая поверхность примыкает ко второй. Относительное вращение между первой и второй трещотками вызывает попеременное примыкание выступов к впадинам и выступов к выступам. При этом жесткость пружины достаточна для предотвращения соприкосновения второй трещотки и шпинделя с основной рамой в случае приложения к основной раме усилия порядка 15-25 кг для сверления изделия. По другому варианту шпиндель перемещается в осевом направлении между выдвинутым и отведенным положениями. Первая трещотка вращается и перемещается совместно со шпинделем в осевом направлении. Вторая трещотка расположена напротив первой с возможностью перемещения в осевом направлении и исключения вращения вокруг своей оси. Пружина расположена между второй трещоткой и основной рамой. При отведенном положении шпинделя первая трещотка примыкает ко второй, относительное вращение между первой и второй трещотками вызывает возвратно-поступательное движение шпинделя. Технический результат изобретения состоит в обеспечении минимальной вибрации при сверлении на рукоятку. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 19 ил. дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698

Рисунки к патенту РФ 2272698

дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к ударной дрели для сверления отверстий в бетоне, строительном растворе и керамической плитке, конкретнее, к такой ударной дрели, которая может работать в режиме сверления, при котором отверстие получается за счет вращения сверла, и в режиме ударного сверления, при котором отверстие получается за счет вращения и ударов или вибрации сверла.

Уровень техники

Обычная ударная дрель указанного типа изображена на фиг.15-18. Основная рама 401 состоит из крышки 417 передаточного механизма, внутренней крышки 418, наружной крышки 419, корпуса 407 и присоединенной рукоятки 406. Основная рама определяет наружную конфигурацию дрели и заключает в себе различные компоненты, установленные в заданных положениях. Шпиндель 402 проходит через крышку 417 передаточного механизма, а сверлильный патрон 403 присоединен к переднему концу шпинделя 402. Шпиндель 402 имеет промежуточный участок, оснащенный вращающейся трещоткой 404, которая вращается вместе со шпинделем 402 и смещается вместе со шпинделем 402 при его осевом перемещении. Вращающаяся трещотка 404 имеет сторону 404а с мелкими зубцами или чередующимися выступами и впадинами.

Неподвижная трещотка 405 расположена напротив вращающейся трещотки 404 и имеет сторону 405а с мелкими зубцами или чередующимися выступами и впадинами. Неподвижная трещотка 405 имеет полую цилиндрическую форму и закреплена в положении, не связанном с вращением и осевым смещением шпинделя 402.

Двигатель 408 расположен в корпусе 407. Вращающий момент, развиваемый двигателем 408, передается вращающимся валом 409 на зубчатое колесо 410. Зубчатое колесо 410 запрессовано в шестерню 411, так что вышеупомянутый вращающий момент передается на шестерню 411. Шестерня 411 состоит из двух шестерен 411а и 411b с различным числом зубьев. Они входят в зацепление с низкооборотным зубчатым колесом 412 и высокооборотным зубчатым колесом 413 соответственно. Когда шестерня 411 вращается, зубчатые колеса 412 и 413 также вращаются. Эти зубчатые колеса 412 и 413 имеют углубления.

Диск сцепления 414 заходит за шпиндель 402, сцепляется с ним и скользит по нему в осевом направлении. Как показано на фиг.15, когда диск сцепления 414 сдвигается и нажимает на углубление низкооборотного зубчатого колеса 412, вращение шестерни 411 передается на шпиндель 402 через низкооборотное зубчатое колесо 412 и диск сцепления 414. Если же диск сцепления 414 скользит вправо из положения, изображенного на фиг.15, и входит в углубление высокооборотного зубчатого колеса 413, вращение шестерни 411 передается на шпиндель 402 через высокооборотное зубчатое колесо 413 и диск сцепления 414. Следовательно, шпиндель 402 может включаться в работу на малых или на больших оборотах за счет перемещения диска сцепления 414.

Переключающая головка 415 предназначена для переключения ударной дрели из режима сверления в режим ударного сверления и обратно. Переключающий вал 416 запрессован в переключающую головку 415. При вращении переключающей головки 415 вокруг своей оси переключающий вал 416 вращается вокруг своей оси вместе с переключающей головкой 415. Как показано на фиг.16-18, переключающий вал 416 имеет выемку 416а. Ударная дрель работает в режиме сверления, когда выемка 416а находится в положении, показанном на фиг.16, и работает в режиме ударного сверления, когда выемка 416а находится в положении, показанном на фиг.17.

Ниже описывается режим сверления. Если сверло (не показано), вставленное в сверлильный патрон 403, соприкасается с изделием (не показано), и рукоятка 406 нажата в направлении стрелки на фиг.15, и если выемка 416а в переключающем валу 416 находится в положении, показанном на фиг.16, то внутренний конец шпинделя 402 упрется в наружную поверхность переключающего вала 416 и не сможет продвинуться дальше вправо. В результате зубчатая сторона 404а вращающейся трещотки 404 и зубчатая сторона 405а неподвижной трещотки 405 не соприкасаются. Соответственно вращающий момент двигателя 408 передается через низкооборотное зубчатое колесо 412 или высокооборотное зубчатое колесо 413 на шпиндель 402, и сверлу сообщается только вращающее усилие.

В режиме ударного сверления переключающая головка 415 повернута вокруг своей оси так, что выемка 416а в переключающем валу 416 занимает положение, изображенное на фиг.17. При этом, если сверло, вставленное в сверлильный патрон 403, соприкасается с изделием, и рукоятка 406 нажата в направлении стрелки на фиг.15, то внутренний конец шпинделя 402 войдет в выемку 416а, как показано на фиг.18. Иными словами, поскольку шпиндель 402 можно сдвинуть немного вправо, зубчатая сторона 404а вращающейся трещотки 404 войдет в контакт с зубчатой стороной 405а неподвижной трещотки 405.

Если при сверлении изделия шпиндель вращается в положении, показанном на фиг.418, вращающаяся трещотка 404 сцепляется с неподвижной трещоткой 405, так что вследствие контакта между чередующимися выступами и впадинами сторон 404а, 405а трещоток 404, 405 возникает вибрация, и эта вибрация передается через шпиндель 402 на сверло (не показано). Другими словами, на сверло передаются вращающее усилие и вибрация, так что сверление происходит за счет комбинирования вращающего усилия и усилия вибрации.

Однако, когда вышеописанная вибрационная дрель работает в режиме ударного сверления, вибрация передается не только на сверло, но и на рукоятку 406 через неподвижную трещотку 405, внутреннюю крышку 418 и корпус 407. Это приводит к тому, что значительная вибрация воздействует на пользователя ударной дрели, вызывая дискомфорт. В особенности, если ударная дрель используется непрерывно в течение продолжительного времени, возникает опасение, не приведет ли это к негативному воздействию на здоровье пользователя.

Были предложены различные способы уменьшения передачи вибрации на пользователя. Например, согласно публикации заявки на полезную модель Японии № S59-69808, как показано на фиг.19, вращательное и аксиальное движение шпинделя 520 передается на корпус через подшипник 511. Вращающийся кулачок 521 закреплен на шпинделе 520, так что вращающийся кулачок 521 вращается и перемещается вместе со шпинделем 520. На поверхности 521а вращающегося кулачка 521 образован рифленый контур.

Кулачок сцепления 522 опирается на шпиндель 520 и может скользить по нему в осевом направлении. Кулачок сцепления 522 имеет полый цилиндрический участок, скользящий относительно шпинделя 520, и фланец 522b. На поверхности 522с фланца 522b кулачка образован рифленый контур. Вблизи хвостовой части 522d полого цилиндрического участка, на его наружной поверхности имеется регулирующая канавка 522а. В регулирующую канавку 522а входит пластина 524, расположенная перпендикулярно шпинделю 520. Между фланцем 522b и пластиной 524 установлена пружина 523.

Пружина 523 непрерывно нажимает на кулачок сцепления 522, толкая его по направлению к вращающемуся кулачку 521, и поверхности кулачков 521а и 522с прижимаются друг к другу, когда шпиндель 520 отведен в корпус. Теперь, если усилие, приложенное к шпинделю 520, превышает усилие смещения пружины 523, пружина 523 сжимается, и кулачок сцепления 522 отходит назад (движется вправо, как показано на фиг.19). Однако смещение кулачка сцепления 522 ограничено шириной канавки 522а. Когда кулачок сцепления 522 под действием пружины 523 движется вперед из отведенного положения, кулачок сцепления 522 упирается во вращающийся кулачок 521, и вращающийся кулачок 521 вибрирует вместе со шпинделем 520.

Поскольку вибрация, вызываемая контактом между поверхностями кулачков 521а и 522с, уменьшается при передаче на рукоятку (не показана) пружиной 523, механизм, изображенный на фиг.19, снижает воздействие вибрации на пользователя и этим выгодно отличается от механизма, изображенного на фиг.15, где трещотка 405 установлена в фиксированном положении.

Однако авторы настоящего изобретения обнаружили недостатки в конструкции, изображенной на фиг.19. А именно, поскольку кулачок сцепления 522 непрерывно движется взад и вперед по ширине канавки 522а, в которой находится пластина 524, задний конец 522d кулачка сцепления 522 непрерывно ударяется о пластину 524.

Следовательно, проблему, связанную с передачей вибрации на рукоятку, устранить не удается, кроме того, задний конец 522d и пластина 524 склонны ломаться под воздействием механической усталости. А к тому же, в случае неудовлетворительной работы пружины 523 шпиндель 520 или кулачок сцепления 522 будут ударяться о заднюю часть, и передачи вибрации на рукоятку избежать будет нельзя даже при незначительном усилии нажима, приложенном к сверлу во время сверления.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в преодолении вышеописанных проблем и создании дрели ударного действия (ударной дрели), в которой вышеописанные проблемы решены.

В особенности предметом настоящего изобретения является создание ударной дрели, обеспечивающей снижение воздействия вибрации на пользователя без снижения мощности сверления.

Другая задача настоящего изобретения состоит в создании такой ударной дрели, которая может обеспечить приложение к сверлу значительной повторяющейся ударной мощности при минимальной передаче вибрации на рукоятку.

Эти и другие задачи настоящего изобретения достигаются ударной дрелью для сверления отверстий, содержащей основную раму, двигатель, шпиндель, первую трещотку, вторую трещотку и первую пружину. Двигатель расположен в основной раме. Шпиндель подвижно удерживается в основной раме, приводится во вращение двигателем и способен перемещаться в осевом направлении. Первая трещотка закреплена на шпинделе и имеет первую зубчатую поверхность с чередующимися выступами и впадинами. Вторая трещотка имеет вторую зубчатую поверхность с чередующимися выступами и впадинами и расположена напротив первой зубчатой поверхности. Первая пружина смещает вторую трещотку по направлению к первой трещотке. Первая зубчатая поверхность примыкает ко второй зубчатой поверхности при осевом смещении шпинделя, а относительное вращение между первой трещоткой и второй трещоткой вызывает попеременное примыкание выступов к впадинам и выступов к выступам для обеспечения возвратно-поступательного движения шпинделя вдоль его оси. Жесткость первой пружины достаточна для предотвращения соприкосновения второй трещотки и шпинделя с основной рамой в случае приложения к основной раме усилия порядка 15-25 кг для сверления изделия.

В другом варианте изобретения предлагается дрель ударного действия для сверления отверстий в изделии, содержащая основную раму, двигатель, шпиндель, первую трещотку, вторую трещотку и первую пружину. Двигатель расположен в основной раме. Шпиндель подвижно удерживается в основной раме, приводится во вращение двигателем и способен перемещаться в осевом направлении между выдвинутым положением и отведенным положением. Первая трещотка вращается совместно со шпинделем и перемещается совместно со шпинделем в осевом направлении. Вторая трещотка расположена напротив первой трещотки с возможностью перемещения в осевом направлении и исключением возможности вращения вокруг своей оси. Первая пружина расположена между второй трещоткой и основной рамой для смещения второй трещотки по направлению к первой трещотке. При отведенном положении шпинделя первая трещотка примыкает ко второй трещотке, а относительное вращение между первой трещоткой и второй трещоткой вызывает возвратно-поступательное движение шпинделя в осевом направлении. Усилие смещения первой пружины достаточно для предотвращения соприкосновения второй трещотки и шпинделя с основной рамой при перемещении шпинделя в отведенное положение.

Краткое описание чертежей

На чертежах изображены:

Фиг.1(а) - ударная дрель в разрезе в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения;

Фиг.1(b) вид в разрезе по линии I-I на фиг.1(а);

Фиг.2 - ударная дрель в разрезе в ситуации, когда к сверлу приложено малое усилие нажатия;

Фиг.3 - ударная дрель в разрезе в ситуации, когда к сверлу приложено значительное усилие нажатия;

Фиг.4 - схема передачи вибрации в ударной дрели согласно изобретению;

Фиг.5 - график, изображающий характеристику передачи вибрации в ударной дрели согласно изобретению;

Фиг.6 - ударная дрель в разрезе в соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения;

Фиг.7 - ударная дрель, соответствующая второму варианту настоящего изобретения, в разрезе в ситуации, когда к сверлу приложено малое усилие нажатия;

Фиг.8 - ударная дрель, соответствующая второму варианту настоящего изобретения, в разрезе в ситуации, когда к сверлу приложено среднее усилие нажатия, превышающее усилие по фиг.7;

Фиг.9 - ударная дрель, соответствующая второму варианту настоящего изобретения, в разрезе в ситуации, когда к сверлу приложено значительное усилие нажатия, превышающее среднее усилие по фиг.8;

Фиг.10 - ударная дрель, соответствующая модификации второго варианта настоящего изобретения, в разрезе в ситуации, когда к сверлу не приложено усилие нажатия;

Фиг.11 - (а) ударная дрель, соответствующая третьему варианту настоящего изобретения, в разрезе;

Фиг 11 - (b) часть ударной дрели, соответствующая третьему варианту настоящего изобретения, в разрезе, в увеличенном виде;

Фиг.12 - вид в разрезе по линии XI-XI на фиг.11 (а), изображающий положение, при котором шарик вышел из канавки;

Фиг.13 - вид в разрезе по линии XI-XI на фиг.11 (а), изображающий положение, при котором шарик вошел в канавку;

Фиг 14 - (а) ударная дрель в разрезе в соответствии с четвертым вариантом настоящего изобретения;

Фиг.14 - (b) вид в разрезе по линии XIV-XIV на фиг.14 (а);

Фиг.15 - известная ударная дрель в разрезе;

Фиг.16 - часть дрели по фиг.15 в увеличенном виде в разрезе для описания режима сверления;

Фиг.17 - часть дрели по фиг.15 в увеличенном виде в разрезе для описания начальной фазы режима ударного сверления;

Фиг.18 - часть дрели по фиг.15 в увеличенном виде в разрезе для описания режима ударного сверления; и

Фиг.19 - часть другой известной ударной дрели в разрезе.

Осуществление изобретения

Ударная дрель, соответствующая первому варианту настоящего изобретения, будет описана со ссылками на фиг.1-5. В основной раме 1 в подшипнике 24 установлен шпиндель 2 таким образом, что шпиндель 2 может перемещаться вперед (влево на фиг.1) и назад (вправо на фиг.1) относительно обрабатываемого изделия 19. Патрон 3 для закрепления сверла 18 расположен на переднем конце шпинделя 2. Пружина 23 шпинделя для смещения шпинделя вперед (влево на фиг.1) расположена между шпинделем 2 и внутренним кольцом подшипника 24. Внутренний конечный участок шпинделя 2 снабжен механизмом изменения скорости вращения, который будет описан ниже.

Первая трещотка 4 и вторая трещотка 5 расположены по существу концентрично в основной раме 1. Первая трещотка 4 вращается и перемещается вдоль оси вместе с вращающимся и перемещающимся вдоль оси шпинделем 2. Поверхность первой трещотки 4 выполнена зубчатой с чередующимися выступами и впадинами. В основной раме 1 имеется кольцевая выточка 1а, в которой расположен стопор 25. Передний конец стопора 25 соприкасается с наружным кольцом подшипника 24. Стопор 25 имеет достаточную толщину, и в нем не должна возникать концентрация напряжений. Для этого стопор 25 предпочтительно изготовлен из эластичного материала, например резины. Наружная поверхность первой трещотки 4 находится в скользящем контакте со стопором 25. Между первой трещоткой 4 и стопором 25 нет никаких ударных стыков.

Вторая трещотка 5 состоит из внутреннего цилиндра 5а, наружного цилиндра 5b и базовой стенки 5с, соединяющей вместе внутренний и наружный цилиндры 5а и 5b с образованием двойной концентрической конфигурации. Торцовая поверхность базовой стенки 5с упирается в задний торец стопора 25.

Наружный цилиндр 5b, который длиннее внутреннего цилиндра 5а, имеет внутренний торец 5d. Внутренний цилиндр 5а может скользить по шпинделю 2. Наружный цилиндр 5b может перемещаться вдоль оси шпинделя 2 и скользить вдоль внутренней поверхности основной рамы 1. Как видно на фиг.1(b), наружный цилиндр 5b имеет два срезанных участка, а внутренняя поверхность основной рамы 1 имеет два соответствующих утолщенных участка. Таким образом, вторая трещотка 5 может перемещаться в осевом направлении, но не может вращаться вокруг своей оси. Базовая стенка 5с имеет зубчатую поверхность зацепления с чередующимися выступами и впадинами.

Опорная стенка 22 выступает из основной рамы 1 радиально внутрь в направлении шпинделя 2, а между опорной стенкой 22 и базовой стенкой 5с расположена витая пружина 20. Пружина 20 имеет достаточную жесткость, чтобы внутренний торец 5d второй трещотки 5 не касался опорной стенки 22, даже когда сверло 18 прижато к изделию 19.

Опишем механизм переключения скоростей. Вращающий момент двигателя (не показан) приложен к валу 9, на котором установлено выходное зубчатое колесо 10. Шестерня 11 может вращаться вокруг своей оси в подшипниках, установленных в основной раме 1. Зубчатое колесо 32 коаксиально закреплено на шестерне 11 и входит в зацепление с выходным зубчатым колесом 10. Шестерня 11 состоит из первой шестерни 11А и второй шестерни 11В. Низкооборотное зубчатое колесо 12, входящее в зацепление с первой шестерней 11А, и высокооборотное зубчатое колесо 13, входящее в зацепление со второй шестерней 11В, закреплены соосно на шпинделе 2. Диск сцепления 14 подвижно установлен на шпинделе 2 в положении между низкооборотным зубчатым колесом 12 и высокооборотным зубчатым колесом 13. Перемещение диска сцепления для ввода в зацепление низкооборотного зубчатого колеса 12 или высокооборотного зубчатого колеса 13 осуществляется переключающим рычажком 17.

Когда переключающий рычажок 17 переводит диск сцепления 14 в положение, при котором низкооборотное зубчатое колесо 12 и шпиндель 2 сцеплены между собой, вращающий момент шестерни 11 передается на шпиндель 2 через низкооборотное зубчатое колесо 12. В результате шпиндель 2 вращается на малых оборотах. Когда же переключающий рычажок 17 переводит диск сцепления 14 в положение, при котором высокооборотное зубчатое колесо 13 и шпиндель 2 сцеплены между собой, вращающий момент шестерни 11 передается на шпиндель 2 через высокооборотное зубчатое колесо 13. В результате шпиндель 2 вращается на высоких оборотах.

Далее подробно описывается пружина 20. Авторы настоящего изобретения полагают, что, как правило, человек, пользующийся ударной дрелью, чтобы прижать сверло к детали, давит на основную раму 1 ударной дрели с усилием порядка 15-25 кг, если пренебречь индивидуальными различиями. В рассматриваемом варианте изобретения жесткость пружины 20 такова, что, если усилие нажатия на основную раму составляет 15-25 кг, непосредственный контакт между внутренним торцом 5d второй трещотки 5 и опорной стенкой 22 невозможен. Иными словами, если усилие нажатия лежит в пределах 15-25 кг, то вторая трещотка отходит от основной рамы 1 под воздействием пружины 20. Поэтому вибрация, передающаяся на пользователя, как описано выше, ослабляется даже в режиме ударного сверления.

Далее будет подробно описан механизм ослабления вибрации, воздействующей на пользователя. В первом варианте изобретения вторая трещотка 5 соприкасается с одним концом пружины 20, а остальные, отличные от второй трещотки 5 компоненты, далее именуемые просто "главным телом", соприкасаются с другим концом пружины 20. Эта структура может быть представлена в виде простой модели на фиг.4, где М означает главное тело. Если смещение второй трещотки 5 в результате вибрации обозначить через "Zr", а смещение главного тела М, вызываемое вибрацией второй трещотки 5, обозначить через "Zb", то коэффициент передачи вибрации "Т" может быть выражен формулой

дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698

Кроме того, если частоту вибрации второй трещотки 5 обозначить через "f", a собственную частоту колебаний, зависящую от жесткости пружины и главного тела М, обозначить через "fc", то коэффициент передачи вибрации "Т" может быть выражен следующей формулой:

дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698

Если теперь обозначить частоту вращения первой трещотки 4 через "N", а число выступов на каждой из трещоток через "А", то частота вибрации второй трещотки 5 будет выражена как N×А. Если, например, N=36,7 об/сек и А=13, то f составит приблизительно 480 Гц. Как следует из формулы (2), вибрация при передаче от второй трещотки 5 к главному телу М снижается, если отношение частоты вибрации f к собственной частоте колебаний fc главного тела М больше 1.

На фиг.5 изображен график функции (2) в логарифмическом масштабе. При f/fc=1Т уходит в бесконечность; это опасная зона, в которой возникает резонанс. В то же время из формулы (2) видно, что если f/fcдрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 , то Т=1. Если f/fc удовлетворяет условию f/fc= дрель ударного действия (варианты), патент № 2272698 и далее увеличивается, то коэффициент передачи вибрации Т уменьшается. Эксперименты показали, что эффект ослабления вибрации достаточен, если коэффициент передачи вибрации Т не превышает 0,5. Чтобы удовлетворить этому требованию, f/fc должно быть приблизительно больше 2. Если же f/fc больше 3, то Т становится около 0,1, и эффект становится еще очевиднее.

В ситуации, изображенной на фиг.1, усилие нажатия, приложенное к основной раме 1, равно нулю; первая трещотка 4 и вторая трещотка 5 не соприкасаются между собой. Более конкретно, когда сверло 18 не соприкасается с изделием 19, пружина 23 шпинделя, расположенная между шпинделем 2 и подшипником 24, смещает шпиндель 2 вперед (влево на фиг.1), а, следовательно, первая трещотка 4 также смещается вперед. Вторая трещотка 5 упирается при этом в стопор 25 и сохраняет неподвижное положение. Шпиндель 2 и первая трещотка 4 выдвигаются еще больше под действием пружины 23 шпинделя и занимают положение, при котором трещотки не соприкасаются друг с другом. Когда усилие нажатия равно нулю, на шпиндель 2 передается только вращающий момент без вибрации.

При небольшом усилии нажатия шпиндель 2 смещается немного вправо, так что первая трещотка 4 и вторая трещотка 5 соприкасаются друг с другом, как показано на фиг.2. При этом вторая трещотка 5 упирается в стопор 25, если усилие нажатия сравнительно мало, и в этом случае имеется вероятность, что вибрация будет передаваться на основную раму 1 через стопор 25. Однако, как указывалось выше, стопор 25 имеет значительную толщину, в нем не происходит концентрации напряжений, и он выполнен из эластичного материала. Поэтому передача вибрации будет ослаблена за счет упругих сил и демпфирующего эффекта резины.

Если усилие нажатия будет увеличено до значений, лежащих в интервале 15-25 кг, то пружина 20 сожмется, как показано на фиг.3. Однако, даже при приложении больших сжимающих усилий вторая трещотка 5, тем не менее, останется в плавающем состоянии, поскольку жесткость пружины 20 выбрана в соответствии с упомянутым диапазоном усилий нажатия, и, как видно из фиг.3, шпиндель 2 также не соприкасается с основной рамой 1.

Поскольку вторая трещотка 5 остается в плавающем состоянии относительно основной рамы 1 даже в режиме ударного сверления, передача вибрации от первой и второй трещоток 4, 5 основной раме 1 может быть ослаблена. В результате пользователь ударного сверла не испытывает дискомфорта, и нет оснований для беспокойства по поводу вредных для здоровья эффектов.

Хотя в описании предполагается, что ударная дрель выключена, экспериментально было подтверждено, что при реальном сверлении вибрация, передающаяся на руки, может быть снижена, пока усилие нажатия остается в пределах 15-25 кг.

Далее, со ссылками на фиг.6-9 будет описана ударная дрель согласно второму варианту данного изобретения, причем, чтобы избежать дублирования при описании, сходные детали и компоненты будут обозначаться теми же цифрами, что и на фиг.1-5, но с добавлением 100.

Во втором варианте элемент, соответствующий стопору 25 первого варианта, отсутствует. Вместо него предусмотрена шайба 128, которая может скользить в кольцевом пазу 101а основной рамы 101 в положении, соответствующем стопору 25. С задней стороны кольцевого паза 101а имеется упорный торец 101b. Внутренний диаметр шайбы 128 больше наружного диаметра первой трещотки 104, так что первая трещотка 104 может входить в шайбу 128.

Передний конец второй трещотки 105 может упираться в заднюю поверхность шайбы 128. Между наружным кольцом подшипника 124 и передней поверхностью шайбы 128 расположена вторая пружина 121, отталкивающая вторую трещотку 105 от первой трещотки 104 и действующая навстречу первой пружине 120. Шайба 128 может упираться в упорный торец 101b кольцевого паза 101а.

В этом устройстве, когда усилие нажатия, приложенное к основной раме 101, равно нулю, как показано на фиг.6, шпиндель 102 смещается вперед под действием пружины 123 шпинделя и соответственно вместе с ним смещается первая трещотка 104. Вторая трещотка 105 смещается вперед в положение, при котором силы первой пружины 120 и второй пружины 121 взаимно уравновешиваются. Жесткости пружин 120 и 121 выбраны так, чтобы первая трещотка 104 и вторая трещотка 105 не соприкасались.

Затем, если приложенное к основной раме 101 усилие нажатия меньше 15 кг, как показано на фиг.7, на шпиндель 102 действует очень малое усилие нажатия, и первая трещотка 104 и вторая трещотка 105 занимают положение, при котором они слегка касаются друг друга. В этом случае шайба 128 не касается упорного торца 101b, и вторая трещотка 105 плавает, не соприкасаясь с главным телом ударной дрели. В результате вибрация, воздействующая на пользователя, крайне мала, так как вибрация плавающей второй трещотки 105 не передается на основную раму 101. К тому же место сверления в изделии 19 легко наметить, так как флуктуации основной рамы 101 чрезвычайно малы.

Как показано на фиг.8, если нажать на основную раму 101 несколько сильнее, шайба 128 упрется в упорный торец 101b в основной раме 101. Однако это соприкосновение не вызовет существенных проблем в отношении ударного воздействия на основную раму 101 главным образом благодаря тому, что масса шайбы 128 крайне мала по сравнению с массой второй трещотки 105, а отчасти потому, что смещающее усилие второй пружины 121 не является внешним усилием, сдвигающим основную раму 101, а является внутренним усилием, действующим на основную раму 101. Это также было подтверждено экспериментально.

Как показано на фиг.9, если нажать на основную раму 101 еще сильнее, с усилием в диапазоне от 15 до 25 кг, то шпиндель 102 и первая трещотка 104 сдвинутся назад (на фиг 9 вправо), а шайба 128 будет упираться в упорный торец 101b. Если первая трещотка 104 продвинется немножко дальше назад из этого положения, она войдет в зацепление со второй трещоткой 105. Однако, так же как в первом варианте, при усилии нажатия в пределах 15-25 кг вторая трещотка 105 останется в плавающем состоянии, т.е. вторая трещотка 105 не упрется в гнездо 122 пружины, потому что жесткость пружины 120 достаточна, чтобы между второй трещоткой 105 и гнездом 122 пружины оставался зазор. В результате вибрация второй трещотки 105 не передается напрямую на основную раму 101, и пользователь не испытывает дискомфорта.

На фиг.10 изображена модификация второго варианта. Во втором варианте, когда усилие нажатия равно нулю, вторая трещотка 105 удерживается в плавающем положении, при котором сила первой пружины 120 и сила второй пружины 121 уравновешивают друг друга, как показано на фиг.6. В модификации, изображенной на фиг.10, вторая трещотка 105 удерживается в положении, при котором шайба 128 соприкасается с упорным торцом 101b, когда усилие нажатия равно нулю. При таком расположении стационарное положение второй трещотки 105 может быть точно определено. Но и в такой конструкции примыкание шайбы 128 к упорному торцу 101b не вызывает существенной вибрации по причине, изложенной выше.

Как описано выше, во втором варианте и его модификации вторая трещотка 105 всегда находится в плавающем состоянии относительно основной рамы 101, поскольку в дополнение к первой пружине 120 предусмотрена вторая пружина 121. Поэтому передача вибрации первой и второй трещоток 104, 105 на основную раму 101 может быть ослаблена. В результате пользователь ударной дрели не испытывает дискомфорта, и нет оснований для беспокойства по поводу вредных для здоровья эффектов.

Ударная дрель согласно третьему варианту данного изобретения будет описана со ссылками на фиг.11 (а) - 13, причем сходные детали и компоненты будут обозначаться теми же цифрами, что и в первом варианте, но с добавлением 200.

Третий вариант сходен с модификацией второго варианта в том отношении, что выточка 201а образована в центральной части основной рамы 201 в продольной направлении. В дне выточки 201а имеется сквозное отверстие, и в выточку 201а вставлен шарик 229. Шарик 229 может проходить в сквозное отверстие. Над выточкой 201а может перемещаться переключающий рычажок 226, расположенный радиально над шариком 229.

На внешней окружности наружного цилиндра 205b имеется канавка 205е для шарика 229. На переключающем рычажке 226 имеется электромагнит для притягивания шарика 229. Когда переключающий рычажок 226 устанавливается в первое положение, показанное на фиг.11(b), электромагнит включается, вследствие этого шарик 229 притягивается к переключающему рычажку 226 и выходит из канавки 205е, как показано на фиг.12. В этом положении вторая трещотка отделена от основной рамы 201. Поэтому, когда шпиндель 202 вращается, то вместе с ним вращаются обе трещотки 204, 205, и ударная дрель работает в режиме сверления.

При переводе переключающего рычажка 226 во второе положение, показанное на фиг.11(а), электромагнит отключается, а переключающий рычажок давит на шарик 229, так что он входит в канавку 205е, как показано на фиг.13. В этом положении вторая трещотка 205 сцеплена с основной рамой 201. В результате, когда шпиндель 202 вращается, первая трещотка 204 вращается вместе со шпинделем 202, но вторая трещотка 205 не вращается. Поэтому в процессе взаимодействия зубчатых поверхностей первой и второй трещоток 204 и 205 генерируются повторяющиеся ударные импульсы, и ударная дрель работает в режиме ударного сверления.

В третьем варианте изобретения вторая трещотка 205 остается в плавающем состоянии, как в режиме сверления, так и в режиме ударного сверления. Вибрация, вызываемая первой и второй трещотками 204 и 205, не передается непосредственно на основную раму 201 и, следовательно, ее воздействие на пользователя ослабляется. Помимо этого, трение между второй трещоткой 205 и наружным цилиндром 205b может быть ослаблено за счет качения шарика 229. Это позволяет снизить потери на трение.

На фиг.14(а) и 14(b) изображена ударная дрель, соответствующая четвертому варианту данного изобретения. Сходные детали и компоненты обозначены номерами, соответствующими первому варианту с добавлением 300.

В четвертом варианте на внутренней окружности основной рамы 301 напротив наружного цилиндра 305b расположена упругая втулка 331. На внутренней окружности упругой втулки 331 расположен храповой держатель 330, окружающий наружный цилиндр 305b. Храповой держатель 330 препятствует вращению второй трещотки 305 вокруг своей оси.

Аналогично предыдущим вариантам вибрация второй трещотки 305 не передается непосредственно на пользователя, поскольку первая пружина 320 расположена между второй трещоткой 305 и основной рамой 301, поддерживая вторую трещотку 305 в плавающем состоянии. Кроме того, поскольку между храповым держателем 330 и основной рамой 301 расположена упругая втулка 331, вибрация, воздействующая на пользователя, может быть снижена еще больше благодаря демпфирующему действию упругой втулки 331.

Из подробного описания изобретения со ссылками на конкретные варианты для специалиста в данной области очевидно, что могут быть произведены различные изменения и модификации, не нарушая сущности изобретения и не выходя за пределы изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Дрель ударного действия для сверления отверстий в изделии, содержащая основную раму, двигатель, расположенный в основной раме, шпиндель, подвижно удерживаемый в основной раме, приводимый во вращение двигателем и перемещаемый в осевом направлении, первую трещотку, закрепленную на шпинделе и имеющую первую зубчатую поверхность с чередующимися выступами и впадинами, вторую трещотку, имеющую вторую зубчатую поверхность с чередующимися выступами и впадинами, которая расположена напротив первой зубчатой поверхности, и пружину для смещения второй трещотки по направлению к первой трещотке, причем при осевом смещении шпинделя первая зубчатая поверхность примыкает ко второй зубчатой поверхности, а относительное вращение между первой трещоткой и второй трещоткой вызывает попеременное примыкание выступов к впадинам и выступов к выступам для обеспечения возвратно-поступательного движения шпинделя вдоль его оси, при этом жесткость пружины достаточна для предотвращения соприкосновения второй трещотки и шпинделя с основной рамой в случае приложения к основной раме усилия порядка 15-25 кг для сверления изделия.

2. Дрель по п.1, отличающаяся тем, что отношение f/fc не менее двух, где f означает частоту вибрации второй трещотки, a fc означает собственную частоту, определяемую компонентами, включающими основную раму и исключающими вторую трещотку, и жесткостью пружины.

3. Дрель по п.2, отличающаяся тем, что отношение f/fc не менее трех.

4. Дрель по п.1, отличающаяся тем, что вторая трещотка установлена с возможностью скольжения в аксиальном направлении относительно основной рамы и удерживается в основной раме с исключением возможности вращения.

5. Дрель по п.4, отличающаяся тем, что вторая трещотка имеет, по существу, цилиндрическую форму со срезанным участком, а основная рама образует, по существу, цилиндрическую полость с утолщенным участком, соответствующим срезанному участку.

6. Дрель по п.4, отличающаяся тем, что она содержит пружину шпинделя, расположенную между основной рамой и шпинделем для выдвижения шпинделя из основной рамы, и стопорный элемент в основной раме для ограничения перемещения второй трещотки по направлению к первой трещотке, причем первая трещотка способна перемещаться сквозь стопорный элемент.

7. Дрель по п.6, отличающаяся тем, что стопорный элемент выполнен из эластичного материала.

8. Дрель по п.4, отличающаяся тем, что она содержит пружину шпинделя, расположенную между основной рамой и шпинделем для выдвижения шпинделя из основной рамы, шайбу, перемещаемую внутри основной рамы в осевом направлении, в которую упирается вторая трещотка, и дополнительную пружину, расположенную между основной рамой и шайбой для смещения второй трещотки в направлении от первой трещотки.

9. Дрель по п.8, отличающаяся тем, что она содержит амортизатор, расположенный между основной рамой и второй трещоткой.

10. Дрель по п.1, отличающаяся тем, что вторая трещотка установлена с возможностью скольжения относительно основной рамы в осевом направлении, а дрель содержит селективную муфту, расположенную между основной рамой и второй трещоткой с возможностью перемещения между первым положением для сцепления основной рамы со второй трещоткой и вторым положением для расцепления основной рамы и второй трещотки.

11. Дрель по п.10, отличающаяся тем, что она содержит пружину шпинделя, расположенную между основной рамой и шпинделем для выдвижения шпинделя из основной рамы, шайбу, перемещаемую внутри основной рамы в осевом направлении, в которую упирается вторая трещотка, и дополнительную пружину, расположенную между основной рамой и шайбой для смещения второй трещотки в направлении от первой трещотки.

12. Дрель по п.1, отличающаяся тем, что двигатель снабжен валом, а дрель содержит механизм переключения скоростей, содержащий первую зубчатую передачу, расположенную между валом двигателя и шпинделем для вращения шпинделя на первой скорости, вторую зубчатую передачу, расположенную между валом двигателя и шпинделем для вращения шпинделя на второй скорости, превышающей первую скорость, и узел сцепления для селективного соединения шпинделя с первой зубчатой передачей или со второй зубчатой передачей.

13. Дрель по п.1, отличающаяся тем, что первая трещотка установлена с возможностью отвода от второй трещотки в первое положение для осуществления режима сверления и перевода во второе положение примыкания ко второй трещотке для осуществления режима ударного сверления.

14. Дрель ударного действия для сверления отверстий в изделии, содержащая основную раму, двигатель, расположенный в основной раме, шпиндель, подвижно удерживаемый в основной раме, приводимый во вращение двигателем и перемещаемый в осевом направлении между выдвинутым положением и отведенным положением, первую трещотку, вращающуюся совместно со шпинделем и перемещающуюся совместно со шпинделем в осевом направлении, вторую трещотку, расположенную напротив первой трещотки с возможностью перемещения в осевом направлении и исключением возможности вращения вокруг своей оси, и пружину, расположенную между второй трещоткой и основной рамой для смещения второй трещотки по направлению к первой трещотке, причем при отведенном положении шпинделя первая трещотка примыкает ко второй трещотке, а относительное вращение между первой трещоткой и второй трещоткой вызывает возвратно-поступательное движение шпинделя в осевом направлении, при этом усилие смещения пружины достаточно для предотвращения соприкосновения второй трещотки и шпинделя с основной рамой при перемещении шпинделя в отведенное положение.

15. Дрель по п.14, отличающаяся тем, что первая трещотка имеет первую зубчатую поверхность с чередующимися выступами и впадинами, а вторая трещотка имеет вторую зубчатую поверхность с чередующимися выступами и впадинами, которая расположена напротив первой зубчатой поверхности, причем первая зубчатая поверхность примыкает ко второй зубчатой поверхности при осевом перемещении шпинделя в отведенное положение.

16. Дрель по п.14, отличающаяся тем, что отношение f/fc не менее двух, где f означает частоту вибрации второй трещотки, a fc означает собственную частоту, определяемую компонентами, включающими основную раму и исключающими вторую трещотку, и жесткостью пружины.

17. Дрель по п.16, отличающаяся тем, что отношение f/fc не менее трех.

18. Дрель по п.14, отличающаяся тем, что вторая трещотка установлена с возможностью скольжения в аксиальном направлении относительно основной рамы.

19. Дрель по п.18, отличающаяся тем, что вторая трещотка имеет, по существу, цилиндрическую форму со срезанным участком, а основная рама образует, по существу, цилиндрическую полость с утолщенным участком, соответствующим срезанному участку.

20. Дрель по п.18, отличающаяся тем, что она содержит пружину шпинделя, расположенную между основной рамой и шпинделем для перемещения шпинделя в выдвинутое положение и стопорный элемент в основной раме для ограничения перемещения второй трещотки по направлению к первой трещотке, причем первая трещотка способна перемещаться сквозь стопорный элемент.

21. Дрель по п.20, отличающаяся тем, что стопорный элемент выполнен из эластичного материала.

22. Дрель по п.18, отличающаяся тем, что она содержит пружину шпинделя, расположенную между основной рамой и шпинделем для перемещения шпинделя в выдвинутое положение, шайбу, перемещаемую внутри основной рамы в осевом направлении, в которую упирается вторая трещотка, и дополнительную пружину, расположенную между основной рамой и шайбой для смещения второй трещотки в направлении от первой трещотки.

23. Дрель по п.22, отличающаяся тем, что она содержит амортизатор, расположенный между основной рамой и второй трещоткой.

24. Дрель по п.14, отличающаяся тем, что вторая трещотка установлена с возможностью скольжения относительно основной рамы в осевом направлении, а дрель содержит селективную муфту, расположенную между основной рамой и второй трещоткой с возможностью перемещения между первым положением для сцепления основной рамы со второй трещоткой и вторым положением для расцепления основной рамы и второй трещотки.

25. Дрель по п.24, отличающаяся тем, что она содержит пружину шпинделя, расположенную между основной рамой и шпинделем для перемещения шпинделя в выдвинутое положение, шайбу, перемещаемую внутри основной рамы в осевом направлении, в которую упирается вторая трещотка, и дополнительную пружину, расположенную между основной рамой и шайбой для смещения второй трещотки в направлении от первой трещотки.

26. Дрель по п.14, отличающаяся тем, что двигатель снабжен валом, а дрель содержит механизм переключения скоростей, содержащий первую зубчатую передачу, расположенную между валом двигателя и шпинделем для вращения шпинделя на первой скорости, вторую зубчатую передачу, расположенную между валом двигателя и шпинделем для вращения шпинделя на второй скорости, превышающей первую скорость, и узел сцепления для селективного соединения шпинделя с первой зубчатой передачей или со второй зубчатой передачей.

27. Дрель по п.14, отличающаяся тем, что первая трещотка установлена с возможностью отвода от второй трещотки в первое положение для осуществления режима сверления и перевода во второе положение примыкания ко второй трещотке для осуществления режима ударного сверления.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2272698

patent-2272698.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B23B45/16 с наложением на инструмент колебаний

Класс B28D1/14 сверление или расточка



Наверх