устройство для крепления бура в ударно-вращательной машине

Формула изобретения

1. Устройство для крепления бура в ударно-вращательной машине, в хвостовике которого выполнено два ограниченных по длине верхней и нижней кромками полукруглых паза, содержащее корпус, в котором размещены промежуточный ударник, направляющий цилиндр, в котором выполнены два сквозных паза, расположенных на уровне верхней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении безударного режима работы и предназначенных для размещения запорных шариков, и охватывающая направляющий цилиндр подпружиненная в осевом направлении втулка с проточкой, предназначенной для освобождения запорных шариков, отличающееся тем, что 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 предназначенный для размещения в нем введенного в устройство дополнительного запорного шарика, а во втулке выполнены два секторных паза, диаметральное расстояние D между которыми больше внешнего диаметра направляющего цилиндра в зоне расположения хвостовика бура и равно внешнему диаметру по запорным шарикам в их положении удержания хвостовика бура в направляющем цилиндре, при этом проточка втулки для освобождения запорных шариков выполнена в виде двух продольных полукруглых пазов, причем втулка установлена с возможностью поворота на угол, соответствующий углу секторных пазов, при этом во втулке размещен введенный в устройство механизм ее радиальной фиксации в двух крайних положениях.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм радиальной фиксации выполнен в виде внешней кольцевой проточки на втулке, в зоне которой расположено отверстие для размещения фиксирующего шарика, и плоской кольцевой пружины, установленной из условия охвата кольцевой проточки и прижима фиксирующего шарика к направляющему цилиндру, в котором выполнены два продольных паза, предназначенных для взаимодействия с фиксирующим шариком в двух крайних радиальных положениях втулки.

Описание изобретения к патенту

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

Известны ударно-вращательные машины, содержащие корпус, направляющий цилиндр, в котором размещены поршень, кинематически связанный с приводом, ударник, связанный с поршнем воздушной подушкой и взаимодействующий через промежуточную массу с хвостовиком бура, размещенным в промежуточной втулке, кинематически связанной с вращающейся направляющей втулкой, имеющей пару сквозных пазов, в которых размещены запорные шарики, взаимодействующие с продольными пазами промежуточной втулки. (патент ФРГ N 3328886, кл. В 23В 45/16, 10.08.83 г).

В такой машине продольные пазы промежуточной втулки имеют неодинаковое сечение по длине, что позволяет зафиксировать промежуточную втулку с помощью запорных шариков в одном из двух положений: когда возможен ударно-вращательный режим работы машины; когда ударный режим отсутствует, что позволяет осуществить только вращательный режим.

При этом механизм переключения режимов находится не в самом узле крепления бура, а в промежуточной втулке, что приводит к необходимости большого числа деталей в этом узле.

Недостатком такой машины является сложность конструкции и ее большие массогабаритные параметры.

Ближайшей по своей технической сущности является ударно-вращательная машина, содержащая корпус, вращающийся направляющий цилиндр, в котором размещены поршень, кинематически связанный с преобразовательным механизмом и приводом, ударник, связанный с поршнем воздушной подушкой и взаимодействующий с промежуточным элементом и хвостовиком бура, имеющим два сквозных продольных профильных паза и два ограниченных по длине верхней и нижней кромками полукруглых паза, и в цилиндре выполнены отверстия холостого хода и два сквозных паза, расположенные на уровне нижней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении взаимодействия с ударником через промежуточный элемент, устройство зацепления направляющего цилиндра с профильными пазами хвостовика, и в сквозных пазах направляющего цилиндра размещены запорные шарики и охватывающая направляющий цилиндр подпружиненная в осевом направлении втулка с проточной для освобождения запорных шариков (патент ФРГ N 2551125, 14.11.75).

В таких машинах переключение с ударно-вращательного режима работы на вращательный осуществляется при открывании клапаном отверстия в цилиндре, расположенного в зоне воздушной подушки. 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 то же 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 движениям поршня, наносит удары по хвостовику бура. В это время машина работает в ударно-вращательном режиме.

Хотя эта машина лишена недостатков аналога, она тем не менее имеет недостаток, заключающийся в сложности конструкции. Для переключения с ударно-вращательного режима на безударный вращательный машина содержит дополнительное устройство в виде переключающегося клапана, что снижает надежность машины в целом.

В основу изобретения положена задача создания ударно-вращательной машины с возможностью переключения с ударно-вращательного режима на вращательный простыми и надежными средствами.

Поставленная задача решается тем, что в ударно-вращательной машине, содержащей корпус, вращающийся направляющий цилиндр, в котором размещены поршень, кинематически связанный с преобразовательным механизмом и приводом, ударник, связанный с поршнем воздушной подушкой и взаимодействующий с промежуточным элементом и хвостовиком бура, имеющим два сквозных продольных профильных паза и два ограниченных по длине верхней и нижней кромками полукруглых паза, и в цилиндре выполнены отверстия холостого хода и два сквозных паза, расположенные на уровне нижней кромки полукруглых пазов хвостовика бура в его положении взаимодействия с ударником через промежуточный элемент, устройство зацепления направляющего цилиндра с профильными пазами хвостовика, и в сквозных пазах направляющего цилиндра размещены запорные шарики и охватывающая направляющий цилиндр подпружиненная в осевом направлении втулка с проточкой для освобождения запорных шариков, в направляющем цилиндре выполнен по меньшей мере один сквозной паз, расположенный на уровне нижней кромки полукруглых пазов хвостовика в его положении касания верхней кромкой запорных шариков, и в этом сквозном пазу расположен дополнительный запорный шарик, а внешний диаметральный размер "D" по запорным шарикам в положении их взаимодействия с полукруглыми пазами хвостовика внешнего диаметра "d" направляющего цилиндра, во втулке выполнены два секторных паза, диаметральное расстояние между которыми соответствует "D", а проточка втулки для освобождения запорных шариков выполнена в виде двух продольных полукруглых пазов. Устройство содержит механизм радиальной фиксации втулки, выполненный в виде внешней кольцевой проточки на втулке, в зоне которой имеется отверстие для размещения в нем фиксирующего положение втулки шарика, и плоской кольцевой пружины, охватывающей кольцевую проточку и прижимающей фиксирующий шарик к продольным пазам, выполненным в направляющем цилиндре, а втулка имеет возможность поворота на угол, соответствующий углу секторных пазов втулки.

Предлагаемое устройство позволяет радиально установить втулку в двух фиксированных положениях. В одном из них запорные шарики ограничивают перемещение бура только в сторону его извлечения из машины и дают возможность обеспечить ударно-вращательный режим работы. В другом положении запорные шарики ограничивают перемещение бура в двух противоположных направлениях, фиксируя его положение так, что в машине обеспечивается безударный режим холостого хода, и в этом случае машина работает в чисто вращательном режиме.

Конкретное выполнение предлагаемого изобретения поясняется описанием и чертежами, на которых: фиг. 1 изображает машину в продольном разрезе в плоскости расположения запорных шариков в положении втулки, обеспечивающей ударно-вращательный режим работы (слева от оси симметрии продольный разрез соответствует положению втулки в момент удержания бура "а", справа от оси симметрии продольный разрез соответствует положению втулки в момент освобождения или установки бура "б"); фиг. 2 изображает машину в продольном разрезе в положении безударного холостого хода машины; фиг. 3 изображает машину в продольном разрезе, в положении втулки, обеспечивающей вращательный режим бура, а его хвостовик зафиксирован в положении безударного режима; фиг. 4 изображает поперечный разрез машины (фиг. 1а и фиг. 2) в плоскости расположения запорных шариков; фиг. 5 изображает поперечный разрез машины (фиг. 1а и фиг. 2) в плоскости расположения дополнительного запорного шарика; фиг. 6 изображает поперечный разрез машины (фиг. 1б) в плоскости расположения запорных шариков; фиг. 7 изображает поперечный разрез машины (фиг. 1б) в плоскости расположения дополнительного запорного шарика, совпадающего с плоскостью расположения фиксирующего положением втулки шарика, радиальное положение втулки соответствует ударно-вращательному режиму или освобождению и установки бура; фиг. 8 изображает поперечный разрез машины (фиг. 2) в плоскости расположения фиксирующего радиальное положение втулки шарика; фиг. 9 изображает поперечный разрез машины (фиг. 3) в плоскости расположения запорных шариков; фиг. 10 изображает поперечный разрез машины (фиг. 3) в плоскости расположения дополнительного запорного шарика; фиг. 11 изображает поперечный разрез машины (фиг. 3)в плоскости расположения фиксирующего радиальное положение втулки шарика, радиальное положение втулки соответствует безударному вращательному режиму.

Ударно-вращательная машина (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 элементом 7, а через него с хвостовиком 8 бура 9, имеющим два сквозных профильных паза 10 (фиг. 7) 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 14 холостого хода. В нижней части направляющего цилиндра 3 выполнены два сквозных паза 15, расположенных на уровне нижней кромки 12 полукруглых пазов 13 хвостовика 8 в его положении ударного взаимодействия через промежуточный элемент 7 с ударником 5. В этих сквозных пазах 15 размещены запорные шарики 16, контактирующие с одной стороны с полукруглыми пазами 13 хвостовика 8, а с другой с секторными пазами 17 втулки 18, охватывающей направляющий цилиндр 3 (фиг. 1а, 4) и подпружиненной в осевом направлении с одной стороны пружиной 19 (фиг. 1). С противоположной стороны втулка 18 через изоляционную втулку 20, кинематически связанную с втулкой 18, упирается в ограничитель 21, выполненный из эластичного материала и установленный на направляющем цилиндре 3. В направляющем цилиндре 3 выполнены также пазы 22 (фиг. 4) для размещения в них шпонок 23, взаимодействующих с профильными пазами 10 хвостовика 8 (фиг. 4). В передней части втулки 18 (фиг. 1) выполнены также полукруглые пазы 24 для освобождения запорных шариков 16 и кольцевая проточка 25 (фиг. 7), в зоне которой имеется отверстие 26 с размещенным в нем фиксирующим положение втулки 18 шариком 27, и охватывающая этот шарик 27 кольцевая плоская пружина 28. Шарик 27 контактирует с одним из двух направляющих продольных пазов 29 и 30, выполненных на внешней стороне направляющего цилиндра 3. В направляющем цилиндре 3 выполнен также еще один сквозной паз 31 (фиг. 1б), расположенный на уровне нижней кромки 12 (фиг. 3) полукруглых пазов 13 хвостовика 8, в его положении касания верхней кромки 11 полукруглых пазов 13 с запорными шариками 16, то есть в положении, когда отсутствует контакт хвостовика 8 с промежуточным элементом 7. И в этом сквозном пазу 31 размещен дополнительный запорный шарик 32 (фиг. 5).

Для исключения ударного взаимодействия в положении вращательного режима (фиг. 3) между ударником 5 и хвостовиком 8 через промежуточный элемент 7 последний ограничен в своем продольном перемещении уступом 33 на внутреннем диаметре направляющего цилиндра 3.

С противоположной стороны продольное перемещение промежуточного элемента 7 ограничено шайбой 34 амортизатора. При таком положении (фиг. 1а) промежуточного элемента 7 осуществляется ударное взаимодействие ударника 5 и хвостовика 8. В совокупности с вращающимся направляющим цилиндром 3 такое положение машины обеспечивает ударно-вращательный режим. При этом диаметральный размер "D" (фиг. 4) по запорным шарикам 16 в положении из взаимодействия с полукруглыми пазами 13 хвостовика 8 больше внешнего диаметра "d" направляющего цилиндра 3, а секторные пазы 17 втулки 18, образующие пространство диаметрами "D" и "d" дают возможность поворота втулки относительно направляющего цилиндра 3 на угол, соответствующий углу секторных пазов 17, угол между продольными пазами 29 и 30 (фиг. 7) соответствует углу секторных пазов 17.

Ударно-вращательная машина 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 шарики 16, попадая в зону полукруглых пазов 24, освобождают сечение внутреннего диаметра направляющего цилиндра 3 и хвостовик 8 бура 9 свободно продвигается в нем до упора в промежуточный элемент 7. Втулка 18 под действием пружины 19 принимает свое исходное положение, как показано на фиг. 1а. Запорные шарики 16, попадая в зону секторных пазов 17, частью своего сечения попадают в полукруглые пазы 13 хвостовика 8, а шпонки 23 в сквозные профильные пазы 10 для передачи крутящего момента на хвостовик 8. Продвигая хвостовик 8 до упора промежуточного элемента 7 в шайбу 34, боковой поверхностью ударника 5 перекрывают отверстия 14 холостого хода. 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 элементу 7, а через него по хвостовику 8 бура 9. Это приводит к образованию ударного режима работы машины. Одновременно с помощью выступающих частей шпонок 23 вращающее 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 и освобождении запорных шариков 16 с помощью полукруглых пазов 24 втулки 18. Освобожденное от запорных шариков 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 шариков 16 с верхней кромкой 11 полукруглых пазов 13 хвостовика 8. При этом промежуточный элемент 7 занимает свое крайнее нижнее положение, контактируя с уступом 33. Ударник 5 при этом занимает также свое крайнее нижнее положение, показанное на фиг. 2, вскрывая своей боковой поверхностью отверстия 14 холостого хода. В таком положении между хвостовиком 8, промежуточным элементом 7 и ударником 5 отсутствует взаимный контакт, а сообщающие воздушную подушку 6 с атмосферой отверстия 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 втулки 18 вокруг направляющего цилиндра 3 из положения на фиг. 2 и фиг. 5 в положение на фиг. 3 и фиг. 10. Поворот осуществляется на угол, соответствующий углу секторных пазов 17 так, что дополнительный запорный шарик 32 из области полукруглого паза 24 попадает в область секторного паза 17, стенками которого запорный шарик 32 фиксируется в полукруглом пазе 13 хвостовика 8, контактируя с его нижней кромкой 12. Запорные шарики 16 и 32, таким образом, оказываются прижатыми стенкой секторного паза 17 соответственно к верхней и нижней кромкам 11 и 12 полукруглого паза 13 хвостовика 8, фиксируя его от поступательных перемещений внутри направляющего цилиндра 3.

В то же время в таком положении бура 9 шпонки 23 находятся в зацеплении с профильными пазами 10 хвостовика 8, передавая вращательное движение направляющего цилиндра 3 хвостовику 8. В этом положении втулки 18 в машине обеспечен чисто вращательный (безударный) режим работы.

Для удержания втулки 18 от самопроизвольного поворота вокруг направляющего цилиндра 3 имеется фиксатор ее положения, выполненный в виде шарика 27, размещенного во втулке 18 и прижатого плоской пружиной 28 к продольному пазу 29 или 30, в зависимости от выбранного режима работы машины. При этом угол между продольными пазами 29 и 30 соответствует углу секторного паза 17, а само наличие секторных пазов 17 возможно только в случае, когда внешний диаметральный размер "D" по запорным шарикам 16 в положении их взаимодействия с полукруглыми пазами 13 хвостовика 8 больше внешнего диаметра "d" направляющего цилиндра 3.

Таким образом, наличие в направляющем цилиндре 3 по меньшей мере одного сквозного паза 31, расположенного на уровне нижней кромки 12 полукруглого паза 13, в его положении касания верхней кромкой 11 запорных шариков 16 и расположенного в нем дополнительного запорного шарика 32, взаимодействующего с полукруглым пазом 13 хвостовика 8, и выполненных во втулке 8 двух секторных пазов 17 и двух продольных полукруглых пазов 24 для освобождения запорных шариков 16 и 32 с возможностью поворота втулки 18 на угол, соответствующий углу секторных пазов 17, позволяет без специальных переключающих устройств, используя уже имеющиеся конструктивные элементы хвостовика 8, создать такой узел крепления бура, который одновременно служит переключающим машину на тот или иной режим работы механизма. Такое решение переключающего механизма упрощает конструкцию машины, так как не только не содержит дополнительных деталей по сравнению с прототипом, но снижает их количество. Само по себе решение, снижающее количество рабочих элементов конструкции, приводит автоматически к увеличению надежности машины в целом. 2 4 6 8